JP2020054208A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】コイルの引出線が保持される際の荷重に対して破損しにくく、且つ保持された引出線が外れにくい構造を持つ保持部材を備えたモータを提供する。【解決手段】コイルサポート３０は、複数のコイル２１からステータ２０の軸方向上側に引き出された複数の引出線２１ａを支持する。コイルサポート３０は、円環状部３１と、軸方向上側に突出する複数の保持壁部３２とを有する。保持壁部３２は、引出線２１ａを挿入され且つ周方向に向かって開口した開口部３２ａと、開口部３２ａを挟んで径方向に対向するチャッキング部３２ｂ、３２ｃとを有する。円環状部３１の幅方向中央側に位置するチャッキング部３２ｂの幅は、他方のチャッキング部３２ｃの幅よりも大きい。【選択図】図４

Description

本発明は、モータに関する。

モータのコイル巻線は、電力供給を得るために、ＥＣＵと呼ばれるモータ制御装置に電気的に接続される必要がある。そこで、コイル巻線を所望の引き出し方向に導く支持部材が用いられることがある。

例えば特許文献１には、各巻線の端末部が、ステータコアに設けられた巻線保持部によって保持されることが開示されている（段落００４５）。具体的には、モータの軸方向に沿って延びる巻線保持部に対して、モータの径方向内側に荷重がかかるように、各巻線の端末部が巻線保持部によってチャッキングされ保持されている。

特開２００８−１３１７２０号公報

しかしながら、特許文献１のモータでは、巻線保持部における各巻線の端末部をチャッキングする部分（以下、チャッキング部という）の軸方向下側には、チャッキング部を支持する部材がない。このため、巻線保持部の剛性が弱い構成となっている。その結果、巻線保持部においてチャッキング部の保持力を向上しようとすると、各巻線の端末部の挿入時に巻線保持部にかかる荷重が増大し、巻線保持部が変形し破損するおそれがある。一方、チャッキング部の保持力を小さくすると、各巻線の端末部は巻線保持部から抜けやすくなってしまう。

以上に鑑み、本発明の主な目的は、コイルの引出線が保持される際の荷重に対して破損しにくく、且つ保持された引出線が外れにくい構造を持つ保持部材を備えたモータを提供することである。

前記の目的を達成するために、本願の例示的な第１発明に係るモータは、軸方向に延びる中心軸を中心とするシャフトを有するロータと、ロータと径方向に対向して配置され、複数のコイルを有するステータと、複数のコイルからステータの軸方向上側にそれぞれ引き出された複数の引出線を支持するコイルサポートとを備える。コイルサポートは、ステータよりも軸方向上側に位置し且つ円環形状を有する円環状部と、円環状部の内周又は外周に沿って位置し且つ軸方向上側に突出する複数の保持壁部とを有する。複数の保持壁部は、複数の引出線を挿入され且つ周方向に向かって開口した開口部と、開口部を挟んで径方向に対向する一対のチャッキング部とを有する。一対のチャッキング部のうち円環状部の幅方向中央側に位置する第１チャッキング部の幅は、他方の第２チャッキング部の幅よりも大きい。

本願の例示的な第１発明によると、コイルの引出線の保持部材が、引出線が保持される際の荷重に対しては破損しにくく且つ保持された引出線が外れにくい構造を有するので、モータの信頼性を向上させることができる。

一実施形態に係るモータの断面図である。 一実施形態に係るモータを構成するステータ及びコイルサポートを分解した状態の斜視図である。 一実施形態に係るモータを構成するステータ及びコイルサポートを組み立てた状態の斜視図である。 一実施形態に係るモータを構成するコイルサポートの上面図である。 一実施形態に係るモータを構成するコイルサポートの保持壁部を拡大して示す図である。 変形例に係るコイルサポートの上面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るモータについて説明する。尚、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

また、以下の説明においては、モータの中心軸Ｊと平行にＺ軸を設定し、Ｚ軸方向の正の側（＋Ｚ側）を「上側」と呼び、Ｚ軸方向の負の側（−Ｚ側）を「下側」と呼ぶ。また、特に断りのない限り、以下の説明においては、上下方向（Ｚ軸方向）に延びる中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向、すなわち、中心軸Ｊの軸周りを単に「周方向」と呼び、中心軸Ｊと平行な方向（即ち、上下方向又はＺ軸方向）を、軸方向と呼ぶ。

尚、本明細書において、「軸方向に延びる」とは、厳密に中心軸Ｊと平行な方向に延びる場合に加えて、軸方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また、「径方向に延びる」とは、厳密に径方向、すなわち、上下方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な方向に延びる場合に加えて、径方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。

図１は、本実施形態のモータ１の断面図である。図１に示すように、本実施形態のモータ１は、ロータ１０と、ステータ２０と、コイルサポート３０と、ベアリングホルダ４０と、バスバーユニット５０と、ハウジング６０とを備える。

ロータ１０は、シャフト１１と、ロータコア１４と、ロータマグネット１５とを有する。シャフト１１は、Ｚ軸方向に延びる中心軸Ｊを中心として回転可能である。ロータコア１４は、シャフト１１を周方向に囲むと共にシャフト１１に固定される。ロータマグネット１５は、ロータコア１４の周方向に沿った外側面に固定される。ロータコア１４及びロータマグネット１５は、シャフト１１と一体となって回転する。シャフト１１は、第１ベアリング１２と第２ベアリング１３とによって、中心軸Ｊの軸周りに回転可能に支持される。第１ベアリング１２は、ステータ２０の上側に位置し、第２ベアリング１３は、ステータ２０の下側に位置する。第１ベアリング１２及び第２ベアリング１３の構成は、特に限定されず、いかなる公知のベアリングを用いてもよい。

ステータ２０は、ロータ１０と径方向に対向して配置される。ステータ２０は、ハウジング６０に固定される。ステータ２０は、複数のコイル２１と、ステータコア２５と、上側インシュレータ２６と、下側インシュレータ２７とを有する。コイル２１の数は、例えば１２個である。各コイル２１から、ステータ２０の上側に引出線２１ａが引き出される。ステータコア２５は、ロータ１０を囲む環状構造である。ステータコア２５は、中心軸Ｊを中心とする円環状のコアバック部２５ａと、コアバック部２５ａから径方向内側に延びる複数のティース部２５ｂとを有する。コアバック部２５ａは、複数のティース部２５ｂの径方向外側を環状に繋ぐ。複数のティース部２５ｂは、周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置される。ティース部２５ｂの数は、例えば１２個である。各ティース部２５ｂには、上側インシュレータ２６及び下側インシュレータ２７を介してコイル２１が巻き付けられる。上側インシュレータ２６は、ステータコア２５の上側に位置する。下側インシュレータ２７は、ステータコア２５の下側に位置する。上側インシュレータ２６と下側インシュレータ２７とは、ステータコア２５の各ティース部２５ｂの周方向端面及び軸方向端面を覆う。

コイルサポート３０は、ステータ２０の上側に配置され、複数の引出線２１ａを支持する。ベアリングホルダ４０は、コイルサポート３０の上側に配置され、第１ベアリング１２を支持する。ベアリングホルダ４０は、ハウジング６０に固定される。バスバーユニット５０は、ベアリングホルダ４０の上側に配置され、ハウジング６０の上側の開口を覆う。バスバーユニット５０は、ハウジング６０に固定される。ハウジング６０は、モータ１の各構成部材（ロータ１０、ステータ２０、コイルサポート３０、ベアリングホルダ４０、バスバーユニット５０等）を収容する。

図２及び図３はそれぞれ、本実施形態のステータ２０及びコイルサポート３０を分解した状態及び組み立て状態の斜視図である。尚、図２及び図３において、図１と同じ構成要素には同じ符号を付している。

図２及び図３に示すように、１つのコイル２１からは、１つの引出線２１ａが引き出される。本実施形態のステータ２０は、１２個のコイル２１を有するため、ステータ２０からは、軸方向上側に１２本の引出線２１ａが引き出される。１２本の引出線２１ａはそれぞれ、コイル２１を構成するコイル線の端部である。

また、図２及び図３に示すように、コイルサポート３０は、ステータ２０よりも軸方向上側に位置する円環状部３１と、軸方向上側に突出する複数の保持壁部３２とを有する。円環状部３１は、径方向に幅（内周と外周との間隔）を持つ円環形状を有する。複数の保持壁部３２は、円環状部３１の内周に沿って等間隔に配置される。本実施形態ではステータ２０から１２本の引出線２１ａが引き出されるので、コイルサポート３０は、１２個の保持壁部３２を有する。各保持壁部３２は、円環状部３１の内周に沿って配置されるので、各保持壁部３２は、円環状部３１の径方向内側において各引出線２１ａを保持する。

各保持壁部３２は、コイル２１の引出線２１ａを軸方向に挿入される開口部３２ａを有する。各開口部３２ａは軸方向に円環状部３１を貫通する。各保持壁部３２は、各開口部３２ａにおける円環状部３１を貫通する部分の内周面に沿って軸方向上側に延びる。すなわち、各保持壁部３２の内周面は、各開口部３２ａにおける円環状部３１を貫通する部分の内周面と連続する。各保持壁部３２は、上側から見て、周方向に開口したＵ字状に形成される。各保持壁部３２は、径方向の内側と外側で各開口部３２ａを挟んで対向する一対の壁部を含み、当該一対の壁部に挟まれるように引出線２１ａが配置される。これにより、保持壁部３２を設けなかった場合と比べて、引出線２１ａの保持を安定させることができる。

各コイル２１からは、引出線２１ａが、ステータ２０の径方向外側（ステータコア２５のコアバック部２５ａ側）の引き出し位置２１ｂからステータ２０の上側を通って、保持壁部３２（開口部３２ａ）の下側まで径方向に引き回される。すなわち、コイル２１から延びる引出線２１ａは、ステータ２０の上側において径方向外側から内側に向かって引き回され、ステータ２０の径方向内側寄りでコイルサポート３０の保持壁部３２（開口部３２ａ）に保持される。また、各引出線２１ａは、保持壁部３２の開口部３２ａを通過して、コイルサポート３０の上側でバスバーユニット５０（図１参照）に電気的に接続される。

尚、コイルサポート３０は、例えば樹脂などの絶縁材料からなる。また、コイルサポート３０において、円環状部３１の上下面は中心軸Ｊ（Ｚ軸）と直交する。円環状部３１の中央には、シャフト１１（図１参照）と同心の円形開口が設けられ、当該円形開口をシャフト１１が貫通する。円環状部３１は、ステータ２０の上側で且つベアリングホルダ４０の下側に位置する。これにより、円環状部３１は、ステータ２０の上側で引き回された引出線２１ａの上側を覆い、引出線２１ａとベアリングホルダ４０との絶縁を確保する。

また、コイルサポート３０は、円環状部３１の外周に沿って位置し且つ軸方向下側に延びる複数の（例えば３つの）脚部３５を有する。各脚部３５は、周方向に沿って等間隔に配置される。脚部３５がステータコア２５の上面に保持されることによって、コイルサポート３０はステータ２０に固定される。

図４は、本実施形態のコイルサポート３０の上面図であり、図５は、図４に示すコイルサポート３０の保持壁部３２を拡大して示す図である。尚、図４、図５において、図２、図３と同じ構成要素には同じ符号を付している。

図４に示すように、各保持壁部３２の開口部３２ａは、周方向に向かって開口する。ここで、各保持壁部３２の開口部３２ａは全て周方向の同じ側に向かって開口する。また、円環状部３１は、各引出線２１ａを開口部３２ａに誘導する複数のガイド部３３を有する。各ガイド部３３は、円環状部３１を軸方向に貫通する切り欠きである。各ガイド部３３は、各開口部３２ａの開口から、円環状部３１の内周に沿って延び、径方向内側に開口する。このため、コイルサポート３０をステータ２０に取り付ける際には、各引出線２１ａを各ガイド部３３の近傍に配置してコイルサポート３０を周方向（各ガイド部３３の方）に回転させるだけで、各引出線２１ａはガイド部３３を経由して各開口部３２ａに対して位置合わせされる。すなわち、コイルサポート３０に対する各引出線２１ａの挿入工程を簡素化することができる。

また、図４、図５に示すように、各保持壁部３２はそれぞれ、開口部３２ａを挟んで径方向に対向する一対のチャッキング部３２ｂ、３２ｃを有する。チャッキング部３２ｂとチャッキング部３２ｃとは、接続部３２ｄによって接続され、これにより保持壁部３２が構成される。ここで、径方向の外側（つまり円環状部の幅方向中央側）に位置するチャッキング部３２ｂの幅Ｗ１は、径方向の内側に位置する他方のチャッキング部３２ｃの幅Ｗ２よりも大きい。本実施形態では、チャッキング部３２ｂの幅Ｗ１は、チャッキング部３２ｃの幅Ｗ２の２倍程度である。

また、図４、図５に示すように、チャッキング部３２ｂ、３２ｃの各先端（チャッキング部３２ｂ、３２ｃにおける接続部３２ｄの反対側の端部）には、弁形状の突起３２ｅ、３２ｆが設けられる。チャッキング部３２ｂの突起３２ｅとチャッキング部３２ｃの突起３２ｆとの間隔は、引出線２１ａの線径よりも小さい。各突起３２ｅ、３２ｆの接続部３２ｄ側の壁面３２ｇ、３２ｈは、開口部３２ａに挿入された引出線２１ａの抜けを阻害するように、周方向に対して例えば垂直をなす。これにより、開口部３２ａに挿入された引出線２１ａは、突起３２ｅ、３２ｆに引っかかるようにチャッキング部３２ｂ、３２ｃによって保持される。一方、各突起３２ｅ、３２ｆのガイド部３３側の壁面３２ｉ、３２ｊは、引出線２１ａを開口部３２ａに挿入しやすいように、例えば周方向に対して緩やかに傾斜する。

本実施形態によると、引出線２１ａを保持する保持壁部３２において、径方向外側に位置するチャッキング部３２ｂの幅Ｗ１が、径方向内側に位置するチャッキング部３２ｃの幅Ｗ２よりも大きいことにより、次のような効果を得ることができる。

図４に示すように、本実施形態のコイルサポート３０の保持壁部３２において、径方向外側のチャッキング部３２ｂの軸方向下側は、円環状部３１本体に接続され支持される。一方、径方向内側のチャッキング部３２ｃの軸方向下側は、円環状部３１本体には接続されず、チャッキング部３２ｃの幅Ｗ２と同じ幅の円環状部３１の一部が連続するのみである。このため、径方向外側のチャッキング部３２ｂは、弾性力が乏しくなるため、コイル２１の引出線２１ａを開口部３２ａに挿入する際に変形しにくくなる。

ここで、チャッキング部３２ｂの突起３２ｅとチャッキング部３２ｃの突起３２ｆとの間隔を本実施形態と同程度に設定したまま、チャッキング部３２ｂの幅Ｗ１とチャッキング部３２ｃの幅Ｗ２とを同程度に設定した場合には、引出線２１ａを開口部３２ａに挿入する際に径方向外側のチャッキング部３２ｂにかかる荷重が大きくなって保持壁部３２が変形するおそれがある。

それに対して、本実施形態では、チャッキング部３２ｂの幅Ｗ１をチャッキング部３２ｃの幅Ｗ２よりも大きくすることによって、引出線２１ａを開口部３２ａに挿入する際にチャッキング部３２ｂにかかる荷重が大きくなっても、保持壁部３２の剛性が高いため、保持壁部３２が変形することを防止することができる。

尚、本実施形態のように、チャッキング部３２ｂの幅Ｗ１がチャッキング部３２ｃの幅Ｗ２よりも大きい場合であっても、開口部３２ａに挿入された引出線２１ａの外れにくさは、基本的に突起３２ｅと突起３２ｆとの間隔によって決まる。従って、突起３２ｅと突起３２ｆとの間隔が変わらなければ、幅Ｗ１と幅Ｗ２とを同程度に設定した場合（比較例１）と比べて、本実施形態における開口部３２ａに挿入された引出線２１ａの外れにくさも変わらない。

以上に説明したように、本実施形態のコイルサポート３０に設けられた保持壁部３２は、引出線２１ａが保持される際の荷重に対しては破損しにくく且つ保持された引出線２１ａが外れにくい構造を有するので、モータ１の信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態によると、チャッキング部３２ｂ、３２ｃの各先端には、弁形状の突起３２ｅ、３２ｆが設けられ、当該各突起３２ｅ、３２ｆ間の間隔は、引出線２１ａの各線径よりも小さい。このため、開口部３２ａに挿入された引出線２１ａは、突起３２ｅ、３２ｆに引っかかるようにチャッキング部３２ｂ、３２ｃによって保持される。従って、チャッキング部３２ｂ、３２ｃの各先端に弁形状の突起３２ｅ、３２ｆを形成しなかった場合と比べて、引出線２１ａの抜けをより確実に阻止することができる。

また、本実施形態において、各保持壁部３２を、ステータコア２５におけるティース部２５ｂ同士の間に設けてもよい。このようにすると、引出線２１ａの引き出し位置２１ｂをステータコア２５におけるティース部２５ｂ同士の間に設けた場合には、引出線２１ａに周方向の負荷をかけることなく各保持壁部３２に保持することができる。

以上、本発明についての実施形態を説明したが、本発明は前述の実施形態のみに限定されず、発明の範囲内で種々の変更が可能である。すなわち、前述の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

例えば、本実施形態では、各引出線２１ａの引き出し位置２１ｂをステータコア２５のコアバック部２５ａ側に設け、各保持壁部３２を円環状部３１の内周側（ステータコア２５のティース部２５ｂ側）に設けた。しかし、これに代えて、各引出線２１ａの引き出し位置をステータコア２５のティース部２５ｂ側に設け、各保持壁部３２を円環状部３１の外周側（ステータコア２５のコアバック部２５ａ側）に設けてもよい。この場合は、径方向の内側（つまり円環状部の幅方向中央側）に位置するチャッキング部の幅を、径方向の外側に位置する他方のチャッキング部の幅よりも大きくすることによって、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、各保持壁部３２において、チャッキング部３２ｂの幅Ｗ１を、チャッキング部３２ｃの幅Ｗ２の２倍程度に設定した。これにより、幅Ｗ１と幅Ｗ２とを同程度に設定した場合と比べて、引出線２１ａを開口部３２ａに挿入する際にチャッキング部３２ｂにかかる荷重（応力）を２０％程度低減できうる。この応力低減効果は、チャッキング部３２ｃの幅Ｗ２に対し、チャッキング部３２ｂの幅Ｗ１を大きくするほど顕著になる。従って、モータ１のハウジング６０内において他の部材と干渉しない範囲においてチャッキング部３２ｂの幅Ｗ１を大きくしてもよい。尚、チャッキング部３２ｂの幅Ｗ１を、チャッキング部３２ｃの幅Ｗ２の１．５倍程度に設定した場合でも、幅Ｗ１と幅Ｗ２とを同程度に設定した場合と比べて、引出線２１ａを開口部３２ａに挿入する際にチャッキング部３２ｂにかかる荷重（応力）を１０％程度低減することが可能である。

また、本実施形態では、各保持壁部３２の開口部３２ａを、周方向に向かって開口させた。しかし、例えば、図６に示す変形例に係るコイルサポート３０Ａのように、各保持壁部３２の開口部３２ａを、径方向内側に向かって開口させてもよい。この場合、チャッキング部３２ｂ、３２ｃのいずれも軸方向下側は、円環状部３１本体に接続され支持される。このため、チャッキング部３２ｂ、３２ｃの幅を同程度に設定し、チャッキング部３２ｂ、３２ｃの各先端には、本実施形態と同様の弁形状の突起３２ｅ、３２ｆを設けてもよい。これにより、引出線２１ａが抜けにくくなる。

１ モータ
１０ ロータ
１１ シャフト
１２ 第１ベアリング
１３ 第２ベアリング
１４ ロータコア
１５ ロータマグネット
２０ ステータ
２１ コイル
２１ａ 引出線
２１ｂ 引き出し位置
２５ ステータコア
２５ａ コアバック部
２５ｂ ティース部
２６ 上側インシュレータ
２７ 下側インシュレータ
３０、３０Ａ コイルサポート
３１ 円環状部
３２ 保持壁部
３２ａ 開口部
３２ｂ、３２ｃ チャッキング部
３２ｄ 接続部
３２ｅ、３２ｆ 突起
３３ ガイド部
３５ 脚部
４０ ベアリングホルダ
５０ バスバーユニット
６０ ハウジング

Claims (4)

1. 軸方向に延びる中心軸を中心とするシャフトを有するロータと、
   前記ロータと径方向に対向して配置され、複数のコイルを有するステータと、
   前記複数のコイルから前記ステータの軸方向上側にそれぞれ引き出された複数の引出線を支持するコイルサポートと、
   を備え、
   前記コイルサポートは、前記ステータよりも軸方向上側に位置し且つ円環形状を有する円環状部と、前記円環状部の内周又は外周に沿って位置し且つ軸方向上側に突出する複数の保持壁部とを有し、
   前記複数の保持壁部は、前記複数の引出線を挿入され且つ周方向に向かって開口した開口部と、前記開口部を挟んで径方向に対向する一対のチャッキング部とを有し、
   前記一対のチャッキング部のうち前記円環状部の幅方向中央側に位置する第１チャッキング部の幅は、他方の第２チャッキング部の幅よりも大きい、
   モータ。
2. 前記第１チャッキング部の幅は、前記第２チャッキング部の幅の１．５倍以上である、
   請求項１に記載のモータ。
3. 前記一対のチャッキング部の各先端には、弁形状の突起が設けられ、
   前記一対のチャッキング部の前記各突起間の間隔は、前記複数の引出線の各線径よりも小さい、
   請求項１又は２に記載のモータ。
4. 前記円環状部は、前記開口部と周方向に連続し且つ径方向に開口する切り欠きであるガイド部を有する、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ。