JP2019129560A

JP2019129560A - ステータユニット及びモータ

Info

Publication number: JP2019129560A
Application number: JP2018008433A
Authority: JP
Inventors: 佑哉岩崎; Yuya Iwasaki
Original assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Current assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Priority date: 2018-01-22
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2019-08-01

Abstract

【課題】バスバーユニットやリード線止めのような配線保持部の外径を小さくすること。【解決手段】ステータユニットは、ステータコアと、ステータコアを覆い、巻線を保持する巻線保持部を有するインシュレータとを有するステータと、巻線に電気的に接続される配線を保持し、巻線保持部に固定される配線保持部とを備える。巻線保持部は、内周側端部に段差部を有しており、配線保持部は、段差部と嵌合する嵌合部を有する。モータは、ステータユニットと、ステータユニットの内側に設けられたロータとを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ステータユニット及びモータに関する。

従来、様々な装置や製品の駆動源としてモータが用いられている。例えば、自動車や、電動アシスト自転車や電動車椅子等の電動車を含めた移動体の動力源や電装部品の動力源としてモータが用いられている。

モータの小型化に関して、各相に対応する３つのバスバーと中性点用バスバーとを３重の環状構造に収装することにより、バスバーユニットの径方向寸法を小型化する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１特開２０１３−２１２００８号公報

特許文献１に記載の技術では、バスバーユニットの外周側に、バスバーユニットを固定するためのスナップフィットが設けられる。特許文献１に記載の技術のように、バスバーユニットのような配線保持部を固定するための固定部を外周側に設けると、固定部の厚みだけ、配線保持部の外径が大きくなる。例えば、配線保持部の固定部をインシュレータの外周部に固定すると、インシュレータの外径より固定部の厚みだけ、ステータ及びバスバーユニットの全体の外径が増大してしまう。また、配線が広がる方向の力により保持部材が広がることを考慮すると、ステータ及びバスバーユニットの全体の外径が更に増大する場合がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、バスバーユニットやリード線止めのような配線保持部の外径を小さくするところにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、ステータユニットが提供される。ステータユニットは、ステータコアと、ステータコアを覆い、巻線を保持する巻線保持部を有するインシュレータとを有するステータと、巻線に電気的に接続される配線を保持し、巻線保持部に固定される配線保持部とを備える。巻線保持部は、内周側端部に段差部を有し、配線保持部は、段差部と嵌合する嵌合部を有してよい。

この態様によると、巻線保持部１０２の外周側で配線保持部を固定する場合に比べて、配線保持部５０の外径が大きくなることを防ぐことができる。そのため、ステータユニットの外径を小さくすることができる。

段差部により、巻線保持部の内周側端部には、軸方向に延伸する第１外面と、第１外面から径方向内側に延伸する第２外面と、第１外面より径方向内側の位置にあり、第２外面から軸方向に延伸する第３外面とが形成されてよい。配線保持部の嵌合部は、第１外面と第２外面とにより形成される空間において、第２外面と嵌合してよい。これにより、配線保持部を巻線保持部にきちんと固定することができる。

配線保持部の嵌合部は、第２外面にスナップフィット方式で固定する鉤部であってよい。これにより、配線保持部を容易に確実に固定することができる。

インシュレータの内周側端部は、径方向において、ステータコアの内周側端部と同じ位置またはステータコアの内周側端部より外側に配置されてよい。これにより、配線保持部５０を内周側で固定するスペースを設けることができる。

巻線保持部には、段差部により、巻線の第１層が設けられる第１内面と、第１内面から軸方向に延伸する内側面と、第１内面より軸方向に突出した位置にあり、内側面から径方向内側に延伸する第２内面とが形成される。これにより、巻線保持部の内周側端部の外側に段差を設けても、内側が肉薄にならないようにすることができる。そのため、巻線保持部１０２の内周側端部の強度を保つことができる。

巻線は、第２内面に更に設けられる。これにより、巻線における線材の占積率を維持することができる。

巻線の第１層の内周側は内側面と接する。これにより、複数層の巻線を形成する場合に、第１層の巻線の位置がずれることを防ぐことができる。

本発明の第２の態様においては、モータが提供される。モータは、上記のステータユニットと、ステータの内側に設けられたロータとを備える。この態様によっても、上述したステータユニットに関連して説明した効果と同様の効果を持つモータを提供することができる。

上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となりうる。

一実施形態に係るモータ１０の模式的な断面図である。インシュレータ１００の巻線保持部１０２、巻線１６０、及び配線保持部５０の断面図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、一実施形態に係るモータ１０の模式的な断面図である。図１は、モータ１０の中心軸ＡＸの片側のみの断面を示す。モータ１０は、ブラシレスモータである。モータ１０は、具体的には、インナーロータ型ブラシレスモータである。

モータ１０は、回転軸３４と、ロータ３０と、ステータ４０と、配線保持部５０とを備える。ステータ４０は、ステータコア１２０と、インシュレータ１００と、巻線１６０とを備える。ステータ４０及び配線保持部５０は、ステータユニットとして機能する。

本実施形態の説明において、特に断らない限り、モータ１０の中心軸ＡＸに沿う方向のことを「軸方向」と呼ぶ。モータ１０の中心軸ＡＸは、ステータ４０の中心軸と一致する。なお、「周方向」及び「径方向」の中心は、モータ１０の中心軸ＡＸであるとする。また、「内周」は、径方向内側の周を表す。「外周」は、径方向外側の周を表す。

ステータ４０は、筒状の部材である。ステータ４０の内側には、ロータ３０が配置される。ロータ３０は、ロータコア３２と、モータ１０の出力軸となる回転軸３４とを有する。ロータ３０の回転軸３４は、中心軸ＡＸに一致するように設けられる。

ステータコア１２０は、インシュレータ１００により覆われる。ステータコア１２０は、環状のヨーク部と、ヨーク部から径方向内側に突出する複数のティース部とを有する。ステータコア１２０のティース部は、インシュレータ１００が有する巻線保持部１０２により覆われる。巻線保持部１０２は、インシュレータ１００のうち、ティース部を覆う部分である。巻線１６０は、巻線保持部１０２の周りに線材が巻回されることにより形成される。

配線保持部５０は、巻線１６０に電気的に接続される配線１８２と、信号線１８４とを保持する。配線１８２は、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、及びＷ相巻線にそれぞれ接続される配線であってよい。信号線１８４は、例えばモータ１０内に設けられた電子部品との間で電気信号を伝送する。電子部品としては、ロータ３０の回転位置やモータ１０の温度を検出するセンサ等を例示することができる。

配線保持部５０は、基部５２と、支持部５４とを有する。支持部５４は、基部５２を支持する。基部５２は、巻線１６０の軸方向上方に位置する。配線１８２及び信号線１８４は、基部５２により保持された状態で、巻線１６０の軸方向上方を引き回される。

配線保持部５０は、全体として環形状を有する。支持部５４は、基部５２より内周側に位置する。配線保持部５０は、巻線保持部１０２に固定される。具体的には、配線保持部５０は、巻線保持部１０２の内周側端部に固定される。より具体的には、配線保持部５０は、支持部５４により、巻線保持部１０２の内周側端部に固定される。

インシュレータ１００において、巻線保持部１０２は、内周側端部に段差部１０４を有する。配線保持部５０は、段差部１０４と嵌合する鉤部５８を有する。具体的には、鉤部５８は支持部５４に設けられおり、鉤部５８が段差部１０４に引っ掛かることにより、配線保持部５０が巻線保持部１０２に固定される。このように、配線保持部５０は、巻線保持部１０２の内周側にスナップフィット方式で固定される。なお、鉤部５８は、段差部１０４に嵌合する嵌合部の一例である。

このように、配線保持部５０は外周側には支持部を有しておらず、配線保持部５０の内周側の支持部５４により、巻線保持部１０２の内周側端部で固定される。そのため、配線保持部５０を小径化することができ、ひいては、ステータ４０及び配線保持部５０の全体を小径化することができる。

図２は、インシュレータ１００の巻線保持部１０２、巻線１６０、及び配線保持部５０の断面図を拡大して示す。

段差部１０４により、巻線保持部１０２の内周側端部には、軸方向に延伸する第１外面２０１と、第１外面２０１から径方向内側に延伸する第２外面２０２と、第１外面２０１より径方向内側の位置にあり、第２外面２０２から軸方向に延伸する第３外面２０３とが形成される。配線保持部５０の鉤部５８は、第１外面２０１と第２外面２０２とにより形成される空間において、第２外面２０２と嵌合する。

具体的には、鉤部５８は、巻線保持部１０２の第３外面２０３に対向する面１０１から径方向外側に突出している。支持部５４を巻線保持部１０２に固定する場合、支持部５４を第３外面２０３に沿って軸方向に挿入すると、第３外面２０３により鉤部５８が軸方向内側に押されて、支持部５４が弾性変形して撓む。鉤部５８が第２外面２０２の位置まで挿入されると、弾性変形により支持部５４の撓みが戻されて、鉤部５８が第２外面２０２に引っ掛かる。このように、配線保持部５０は、第２外面２０２にスナップフィット方式で段差部１０４に固定される。

巻線保持部１０２において、巻線１６０が設けられる内側には、段差部１０４により、巻線１６０の第１層１６１が設けられる第１内面１１１と、第１内面１１１から軸方向に延伸する内側面１１３と、第１内面１１１より軸方向に突出した位置にあり、内側面１１３から径方向内側に延伸する第２内面１１２とが形成されている。これにより、巻線保持部１０２の内側の外面部に、鉤部５８が嵌合する段差を形成しても、巻線保持部１０２が肉薄になることがない。そのため、巻線保持部１０２の強度が大きく低下することを防ぐことができる。これにより、巻線保持部１０２の内周側端部が配線保持部５０を支持するために必要な強度を持たせることができる。

巻線１６０は第２内面１１２上にも設けられる。そのため、段差部１０４を設けても、巻線１６０を形成する線材の占積率が低くならない。したがって、巻線１６０を第２内面１１２上に設けるために、第２内面１１２の径方向の長さをｄとし、巻線１６０を形成する線材の直径をＤとすると、ｄ＞Ｄ／２であることが好ましい。

また、巻線１６０の第１層１６１の内周側は、内側面１１３と接する。これにより、巻線１６０の第１層１６１は、内側面１１３によって支持されている。したがって、第１層１６１上に線材を巻いて第２層１６２及び第３層１６３を積層しても、第１層１６１を形成する線材が径方向に位置ずれしにくい。

第１内面１１１を基準面とした場合における各部材の高さについて説明する。内側面１１３の高さをＨとし、巻線１６０を形成する線材の直径をＤとすると、Ｄ／２≦Ｈを満たすことが望ましい。Ｄ／２≦Ｈを満たすことで、第１層１６１を形成する線材が位置ずれすることを確実に防止できる。なお、第２内面１１２の上に設けられた線材の軸方向上方の高さＨｗは、巻線１６０の最上層である第３層１６３の最上部の高さＨｗｔより、低いことが好ましい。

次に、径方向における配線保持部５０及びインシュレータ１００の内周側端部の位置について説明する。本実施形態において、支持部５４の面１０１と反対側の面１０３の位置が、配線保持部５０の内周側端部の位置となる。また、巻線保持部１０２の第３外面２０３が、インシュレータ１００の内周側端部の位置となる。また、ステータコア１２０の内周側端部の位置は、ステータコア１２０が有するティースの先端部の位置となる。

支持部５４の面１０３は、ステータコア１２０の内周側端部と実質的に同じ位置にある。支持部５４の面１０３の位置は、ステータコア１２０の内周側端部より径方向外側に位置してもよい。

また、インシュレータ１００において、巻線保持部１０２の第３外面２０３は、ステータコア１２０の内周側端部より、径方向外側に位置する。すなわち、インシュレータ１００の内周側端部は、径方向において、ステータコア１２０の内周側端部より径方向外側に配置される。しかし、インシュレータ１００の内周側端部は、ステータコア１２０の内周側端部と同じ位置にあってもよい。ロータ３０をステータ４０に挿入時やロータ３０の回転時に配線保持部５０の支持部５４が障害にならない限り、インシュレータ１００の内周側端部及び配線保持部５０の支持部５４の位置を任意に設定可能である。

以上に説明したように、本実施形態のステータ４０及び配線保持部５０によれば、インシュレータ１００の巻線保持部１０２の内周側端部に、配線保持部５０を固定する。そのため、インシュレータ１００の外周側に配線保持部５０を固定する場合に比べて、配線保持部５０の外径が大きくなることを防ぐことができる。また、段差部１０４のように、第２内面１１２が第１内面１１１から軸方向に突出するように段差を設けることで、インシュレータ１００の内周側端部の強度を保つことができる。また、第２内面１１２に巻線１６０を形成する線材を巻回することにより、線材の占積率を維持することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０モータ
３０ロータ
３２ロータコア
３４回転軸
４０ステータ
５０配線保持部
５２基部
５４支持部
５８鉤部
１００インシュレータ
１０１面
１０２巻線保持部
１０３面
１０４段差部
１１１第１内面
１１２第２内面
１１３内側面
１２０ステータコア
１６０巻線
１６１第１層
１６２第２層
１６３第３層
１８２配線
１８４信号線
２０１第１外面
２０２第２外面
２０３第３外面

Claims

ステータユニットであって、
ステータコアと、前記ステータコアを覆い、巻線を保持する巻線保持部を有するインシュレータとを有するステータと、
前記巻線に電気的に接続される配線を保持し、前記巻線保持部に固定される配線保持部と
を備え、
前記巻線保持部は、内周側端部に段差部を有し、
前記配線保持部は、前記段差部と嵌合する嵌合部を有する
ステータユニット。
前記段差部により、前記巻線保持部の内周側端部には、軸方向に延伸する第１外面と、前記第１外面から径方向内側に延伸する第２外面と、前記第１外面より径方向内側の位置にあり、前記第２外面から軸方向に延伸する第３外面とが形成され、
前記配線保持部の前記嵌合部は、前記第１外面と前記第２外面とにより形成される空間において、前記第２外面と嵌合する
請求項１に記載のステータユニット。
前記配線保持部の前記嵌合部は、前記第２外面にスナップフィット方式で固定される鉤部である
請求項２に記載のステータユニット。
前記インシュレータの内周側端部は、径方向において、前記ステータコアの内周側端部と同じ位置または前記ステータコアの内周側端部より外側に配置される
請求項１から３のいずれか一項に記載のステータユニット。
前記巻線保持部には、前記段差部により、前記巻線の第１層が設けられる第１内面と、前記第１内面から軸方向に延伸する内側面と、前記第１内面より軸方向に突出した位置にあり、前記内側面から径方向内側に延伸する第２内面とが形成される
請求項１から４のいずれか一項に記載のステータユニット。
前記巻線は、前記第２内面に更に設けられる
請求項５に記載のステータユニット。
前記巻線の前記第１層の内周側の線材は、前記内側面により固定される
請求項５又は６に記載のステータユニット。
請求項１から７のいずれか一項に記載のステータユニットと
前記ステータユニットの内側に設けられたロータと
を備えるモータ。