JP2019129561A - ステータユニット、アクチュエータ及びモータ - Google Patents

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取り付け後の外径精度を高めること。【解決手段】ステータユニットは、巻線を保持する環状の巻線保持部を有するステータと、巻線と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環状の配線保持部と備える。巻線保持部及び配線保持部は、径方向に対向する第１の面に、互いに嵌合する複数の第１の嵌合部を有し、巻線保持部及び配線保持部は、軸方向に対向する第２の面に、互いに嵌合する複数の第２の嵌合部を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、ステータユニット、アクチュエータ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。

巻線に接続されるバスバーの引き回し技術に関して、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取り付けるためのスナップフィットが設けられる。したがって、バスバーユニットを取り付ける工程において、スナップフィットによってバスバーユニットが外側に膨らむ。これにより、バスバーユニットが径方向に広がった状態で取り付けられてしまう場合がある。また、バスバーユニットの製造ばらつき等によっても、バスバーユニットの外径にばらつきが生じる。このように、従来、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取り付け後の外径精度が低く、モータ中心に対する配線保持部の同軸度が低くなる場合があるという課題があった。

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取り付け後の外径精度を高めるところにある。

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、巻線を保持する環状の巻線保持部を有するステータと、巻線と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環状の配線保持部とを備える。巻線保持部及び配線保持部は、径方向に対向する第１の面に、互いに嵌合する複数の第１の嵌合部を有し、巻線保持部及び配線保持部は、軸方向に対向する第２の面に、互いに嵌合する複数の第２の嵌合部を有する。

この態様によると、配線保持部を径方向において巻線保持部に機械的に位置決めすることができる。これにより、配線保持部の取り付け後の外径精度を高めることができる。また、配線保持部と巻線保持部の同軸度を高めることができる。例えば、配線保持部を巻線保持部に取り付ける際に変形が生じたり、配線保持部の外径に製造ばらつきがある場合でも、組み付け後の配線保持部の外径を規制することができる。したがって、配線保持部をステータの位置決めに用いることも可能になる。

複数の第１の嵌合部及び複数の第２の嵌合部は、第１の嵌合部と第２の嵌合部とが周方向において交互に設けられる。これにより、配線保持部の外径を一様に規制することができる。

巻線保持部及び配線保持部の一方が有する複数の第２の嵌合部は、軸方向に突出する複数の突起部であり、巻線保持部及び配線保持部の他方が有する複数の第２の嵌合部は、複数の突起部が挿入される複数の孔部である。これにより、配線保持部を径方向においてより正確に位置決めすることができる。

複数の突起部は、先端に向けて縮径する傾斜部を有する。これにより、突起部を孔部に案内することができる。

複数の孔部は、深部から開口部に向けて拡径する傾斜部を有する。これにより、突起部を孔部の開口部に案内することができる。

巻線保持部は、ステータコアを含み、ステータコアは、径方向内側に突出する複数のティース部を有し、複数の孔部は、ステータコアにおいて、複数のティース部の径方向外側の位置に設けられる。これにより、孔部を設けることによるステータコアの強度低下を抑制することができる。

巻線保持部及び配線保持部の一方が有する複数の第１の嵌合部は、径方向に突出する複数の鉤部であり、巻線保持部及び配線保持部の他方が有する複数の第２の嵌合部は、複数の鉤部が係合する複数の切欠部である。これにより、配線保持部を巻線保持部に対して軸方向により正しく位置決めすることができる。

第２の態様において、アクチュエータが提供される。アクチュエータは、上記のステータユニットと、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奏する。

第３の態様において、モータが提供される。モータは、上記のアクチュエータと、アクチュエータを内部に保持するケースとをさらに備える。巻線保持部の第２の面が、配線保持部の第２の面より、径方向において外側まで形成され、巻線保持部の第２の面と、配線保持部の第１の面の反対側の面と、第１の面の反対側の面から径方向内側に延伸する配線保持部の面とが、段差部を形成する。ケースは、段差部によりステータを位置決めして固定する。これにより、配線保持部をステータの位置決めに用いることができる。

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を模式的に示す。 アクチュエータ２０の模式的な断面図である。 他の断面におけるアクチュエータ２０の模式的な断面図である。 ステータコア１２０の正面図を示す。 配線保持部５０の斜視図を示す。 突起部５７及び鉤部５８を拡大して示す斜視図である。 配線保持部５０をインシュレータ１００に装着している最中の様子を示す模式的な断面図である。 配線保持部５０の変形例としての配線保持部８００を示す斜視図である。 鉤部５８及び突起部８５７を拡大して示す斜視図である。

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を模式的に示す。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、アクチュエータ２０と、ケース１２とを備える。図１は、アクチュエータ２０の外観を、ケース１２の断面とともに示す図である。

アクチュエータ２０は、ステータ４０と、配線保持部５０と、ステータ４０の内側に配置されるロータ３０に装着される回転軸３４とを備える。回転軸３４は、モータ１０の中心軸ＡＸに一致するように設けられる。

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。また、ケース１２から回転軸３４が延出する方向を「上方」と呼ぶ場合がある。

ケース１２は、アクチュエータ２０を内部に保持する。ケース１２は、アクチュエータ２０のステータ４０及び配線保持部５０を囲うように設けられる。ケース１２は、フロントベル１４と、エンドベル１６と、ハウジング１８とを有する。フロントベル１４は、モータ１０の軸方向の一方の側において軸受１５を保持する。エンドベル１６は、モータ１０の軸方向の他方の側において軸受１７を保持する。回転軸３４は、軸受１５及び軸受１７により回転可能に支持される。

配線保持部５０は、ステータ４０に固定される。例えば、配線保持部５０は、ステータ４０の上方に固定される。後述するように、配線保持部５０は、ステータ４０の巻線に電気的に接続される配線を保持する。

ステータ４０及び配線保持部５０は、概略的に環形状を有する。径方向において、ステータ４０の外周側端部は、配線保持部５０の外周側端部より外側に位置する。具体的には、ステータ４０は回転軸３４に実質的に直交する上面４２を有し、配線保持部５０はステータ４０の上面４２に対向する下面５２を有している。ステータ４０の上面４２は、配線保持部５０の下面５２より、径方向において外側まで形成されている。

これにより、ステータ４０の上面４２と、配線保持部５０の径方向の最外面５３と、最外面５３から径方向内側に延伸する上面５４とが、段差部６０を形成している。ステータ４０は、ステータ４０の上面４２及び配線保持部５０の上面５４がハウジング１８に当接することによって、ケース１２内で位置決めして固定される。このように、ケース１２は、段差部６０により、ステータ４０を位置決めして固定する。

配線保持部５０をステータ４０の位置決めに用いるためには、配線保持部５０に高い寸法精度が要求される。例えば、配線保持部５０をステータ４０に固定するときに最外面５３が径方向に広がってしまうと、配線保持部５０をステータ４０の位置決めに用いることができなくなる場合がある。また、ハウジング１８内の空間にステータ４０を装着することができなくなる場合がある。

後述するように、本実施形態のステータ４０及び配線保持部５０は、ステータ４０に対して配線保持部５０を軸方向に固定し、かつ、径方向において最外面５３をステータ４０に位置決めする構造を有する。これにより、配線保持部５０をステータ４０の位置決めに用いることができる。

図２は、アクチュエータ２０の模式的な断面図である。図３は、他の断面におけるアクチュエータ２０の模式的な断面図である。図４は、ステータ４０が有するステータコア１２０の正面図を示す。図２は、図４のＡＡ線に沿ってアクチュエータ２０を切断した模式的な断面図である。図３は、図４のＢＢ線に沿ってアクチュエータ２０を切断した模式的な断面図である。図５は、配線保持部５０の斜視図を示す。図６は、突起部５７及び鉤部５８を拡大して示す斜視図である。図６は、図５のＣ部を拡大して示す。

アクチュエータ２０は、ロータ３０と、ステータ４０と、配線保持部５０とを有する。ロータ３０は、回転軸３４とロータコア３２とを有する。回転軸３４は、ロータコア３２に装着されている。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。ステータコア１２０は、インシュレータ１００により覆われる。

図４等に示されるように、ステータコア１２０は、環状のヨーク部１２４と、複数のティース部１２２とを有する。ティース部１２２は、ヨーク部１２４から径方向内側に突出する。図３に示されるように、巻線１６０は、ティース部１２２及びインシュレータ１００のまわりに線材が巻回されることにより形成される。インシュレータ１００及びステータコア１２０は、ステータ４０に巻線を保持する巻線保持部として機能する。

配線保持部５０は、巻線１６０に電気的に接続される配線を保持する。図２等に示されるように、配線保持部５０は、配線を保持する保持枠５９と、保持枠５９を支持する支持部５６とを有する。

支持部５６は、配線保持部５０の外周側に位置する。保持枠５９は、支持部５６から径方向内側に延伸する。保持枠５９は、巻線１６０の軸方向上方に位置する。保持枠５９により保持された配線は、保持枠５９に沿って巻線１６０の軸方向上方を引き回される。

保持枠５９は、例えば、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を保持する。保持枠５９は、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信号線を保持してよい。電子部品としては、ロータ３０の回転位置やアクチュエータ２０の温度を検出するセンサ等を例示することができる。

次にステータ４０に配線保持部５０を固定する構造を説明する。まず、軸方向において配線保持部５０をステータ４０に固定する構造を説明する。

インシュレータ１００の面１０１は、径方向において、配線保持部５０の面５１に対向する。配線保持部５０の面５１には、鉤部５８が設けられる。鉤部５８は、径方向内側に突出する。インシュレータ１００の面１０１には、切欠部１０８が設けられる。鉤部５８は、切欠部１０８に係合する。鉤部５８が切欠部１０８に係合することにより、径方向において配線保持部５０がステータ４０に固定される。

具体的には、鉤部５８は、配線保持部５０の面５１からから径方向内側に突出している。支持部５６をステータ４０に固定する場合、インシュレータ１００の面１０１に沿って支持部５６を軸方向に挿入すると、面１０１により鉤部５８が軸方向外側に押されて、支持部５６が外側に撓む。鉤部５８が切欠部１０８の位置まで挿入されると、支持部５６の撓みが戻り、鉤部５８が切欠部１０８に引っ掛かる。これにより、配線保持部５０は、主に軸方向において、インシュレータ１００に固定される。このように、配線保持部５０とインシュレータ１００とは、スナップフィット方式で固定される。なお、鉤部５８及び切欠部１０８は、嵌合部の一例である。

次に、径方向において配線保持部５０をステータ４０に対して位置決めするための構造を説明する。ステータコア１２０には、複数の孔部１２７が設けられる。孔部１２７は、ステータコア１２０の上面４２に設けられる。孔部１２７は、周方向において等間隔で設けられる。具体的には、孔部１２７は、ティース部１２２に対応して設けられる。より具体的には、孔部１２７は、ステータコア１２０において、複数のティース部１２２の径方向外側の位置に設けられる。

支持部５６は、軸方向に突出する複数の突起部５７を下面５２に有する。複数の突起部５７は、周方向において孔部１２７と実質的に同じ間隔で設けられる。突起部５７は、孔部１２７に挿入される。これにより、配線保持部５０の支持部５６がステータコア１２０に固定される。なお、突起部５７及び孔部１２７は、嵌合部の一例である。

なお、鉤部５８及び切欠部１０８は、周方向において隣接するティース部１２２の中間の位置に設けられる。したがって、鉤部５８及び切欠部１０８と、突起部５７及び孔部１２７とは、周方向において交互に設けられる。

上述したように、配線保持部５０をインシュレータ１００にスナップフィット方式で固定しようとする場合、特に支持部５６の下部において、径方向外側に広がる力が加わる。また、保持枠５９が保持する配線から径方向外側に広がる向きに力が加わる場合がある。また、配線保持部５０の支持部５６は、成型時において、外径ずれが生じる場合がある。本実施形態によれば、配線保持部５０に設けた突起部５７がステータコア１２０の孔部１２７に挿入されることで、支持部５６を径方向に機械的に位置決めすることができる。そのため、配線保持部５０の外径を規制することができる。

これにより、ステータ４０をケース１２内に位置決めするために配線保持部５０を用いることが可能になる。また、ケース１２内の空間が狭い場合でも、ステータ４０をケース１２内に挿入する際に支持部５６が障害になりにくい。また、突起部５７が孔部１２７に挿入されることで、支持部５６の外径がステータコア１２０により機械的に定まるので、ステータコア１２０と配線保持部５０との間の同軸度を高めることができる。これにより、鉤部５８の径方向に突出高さを低くしても、鉤部５８が切欠部１０８に引掛かり易いので、鉤部５８が切欠部１０８から抜けにくくなる。よって、鉤部５８の突出高さを低くすることが可能になり、配線保持部５０を装着する際の支持部５６の撓みも低減することができる。

図７は、配線保持部５０をインシュレータ１００に装着している最中の様子を示す模式的な断面図である。上述したように、支持部５６が鉤部５８を有するので、配線保持部５０をインシュレータ１００に装着している場合、鉤部５８が面１０１に押されて、支持部５６が径方向外側に広がる。これにより、突起部５７の中心が突起部５７の中心からずれる。

突起部５７は、先端に向けて突起部５７を縮径する傾斜部３００を有する。傾斜部３００は、少なくとも径方向外側に設けられる。そのため、支持部５６が径方向外側に広がっても、突起部５７の先端は孔部１２７の開口部１２９に容易に挿入され得る。傾斜部３００の存在により、突起部５７全体を孔部１２７に容易に案内することができる。

なお、突起部５７の径方向外側以外にも傾斜部を設けてよい。例えば、突起部５７の径方向内側にも縮径する傾斜部を設けてよい。

また、突起部５７が傾斜部３００を備える形態に代えて、又は、突起部５７が傾斜部３００を備える形態に加えて、孔部１２７に、少なくとも径方向外側において、孔部１２７の深部から開口部１２９に向けて拡径する傾斜部を設けてもよい。

以上に説明した突起部５７の傾斜部又は孔部１２７の傾斜部によれば、成形時における突起部５７の寸法誤差等がある場合でも、突起部５７を孔部１２７に挿入し易くすることができる。

図８は、配線保持部５０の変形例としての配線保持部８００を示す斜視図である。図９は、鉤部５８及び突起部８５７を拡大して示す斜視図である。図９は、図８のＤ部を拡大して示す。

配線保持部８００は、配線保持部５０の突起部５７に対応する突起部８５７を有する。配線保持部８００は、周方向において突起部８５７が鉤部５８と同じ位置に設けられる点を除いて、配線保持部５０と同じ構造を有する。

配線保持部５０と同様に、配線保持部８００によっても、配線保持部８００の外径を規制することができる。そのため、配線保持部８００をステータの位置決めに用いることが可能になる。

以上に説明した実施形態においては、配線保持部が径方向の鉤部を有し、インシュレータが切欠部を有する。しかし、インシュレータが径方向の鉤部を有し、配線保持部が切欠部を有する形態を採用してもよい。すなわち、インシュレータ及び配線保持部の一方が有する鉤部が、インシュレータ及び配線保持部の他方が有する切欠部に係合してよい。

また、以上に説明した実施形態において、配線保持部が軸方向の突起部を有し、ステータコアが孔部を有する。しかし、ステータコアが軸方向の突起部を有し、配線保持部が孔部を有する形態を採用してもよい。すなわち、ステータコア及び配線保持部の一方が有する突起部が、ステータコア及び配線保持部の他方が有する孔部に挿入されてよい。

以上に説明したように、上述したステータ４０及び配線保持部５０によれば、配線保持部の外径を規制することができる。また、配線保持部とステータコアとの間の同軸度を高めることができる。そのため、配線保持部をステータに取り付ける際に変形が生じたり、配線保持部の外径の製造ばらつきがある場合でも、組み付け後の配線保持部の外径精度を高めることができる。ひいては、ステータのケースに対する位置決めのために配線保持部を用いることも可能になる。

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
１２ ケース
１４ フロントベル
１５ 軸受
１６ エンドベル
１７ 軸受
１８ ハウジング
２０ アクチュエータ
３０ ロータ
３２ ロータコア
３４ 回転軸
４０ ステータ
４２ 上面
５０ 配線保持部
５１ 面
５２ 下面
５３ 最外面
５４ 上面
５６ 支持部
５７ 突起部
５８ 鉤部
５９ 保持枠
６０ 段差部
１００ インシュレータ
１０１ 面
１０８ 切欠部
１２０ ステータコア
１２２ ティース部
１２４ ヨーク部
１２７ 孔部
１２９ 開口部
１６０ 巻線
３００ 傾斜部
８００ 配線保持部
８５７ 突起部

Claims (9)

1. 巻線を保持する環状の巻線保持部を有するステータと、
   前記巻線と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環状の配線保持部と
   を備え、
   前記巻線保持部及び前記配線保持部は、径方向に対向する第１の面に、互いに嵌合する複数の第１の嵌合部を有し、
   前記巻線保持部及び前記配線保持部は、軸方向に対向する第２の面に、互いに嵌合する複数の第２の嵌合部を有する
   ステータユニット。
2. 前記複数の第１の嵌合部及び前記複数の第２の嵌合部は、第１の嵌合部と第２の嵌合部とが周方向において交互に設けられる
   請求項１に記載のステータユニット。
3. 前記巻線保持部及び前記配線保持部の一方が有する前記複数の第２の嵌合部は、軸方向に突出する複数の突起部であり、
   前記巻線保持部及び前記配線保持部の他方が有する前記複数の第２の嵌合部は、前記複数の突起部が挿入される複数の孔部である
   請求項１又は２に記載のステータユニット。
4. 前記複数の突起部は、先端に向けて縮径する傾斜部を有する
   請求項３に記載のステータユニット。
5. 前記複数の孔部は、深部から開口部に向けて拡径する傾斜部を有する
   請求項３又は４に記載のステータユニット。
6. 前記巻線保持部は、ステータコアを含み、
   前記ステータコアは、径方向内側に突出する複数のティース部を有し、
   前記複数の孔部は、前記ステータコアにおいて、前記複数のティース部の径方向外側の位置に設けられる
   請求項３から５のいずれか一項に記載のステータユニット。
7. 前記巻線保持部及び前記配線保持部の一方が有する前記複数の第１の嵌合部は、径方向に突出する複数の鉤部であり、
   前記巻線保持部及び前記配線保持部の他方が有する前記複数の第２の嵌合部は、前記複数の鉤部が係合する複数の切欠部である
   請求項１から６のいずれか一項に記載のステータユニット。
8. 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、
   ロータと
   を備えるアクチュエータ。
9. 請求項８に記載のアクチュエータと、
   前記アクチュエータを内部に保持するケースと
   をさらに備え、
   前記巻線保持部の前記第２の面が、前記配線保持部の前記第２の面より、径方向において外側まで形成され、
   前記巻線保持部の前記第２の面と、前記配線保持部の前記第１の面の反対側の面と、前記第１の面の反対側の面から径方向内側に延伸する前記配線保持部の面とが、段差部を形成し、
   前記ケースは、前記段差部により前記ステータを位置決めして固定する
   モータ。

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