JP2021010252A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡素化されたバスバーを備えたモータを提供する。【解決手段】モータ１０は、シャフトを有するロータ、ロータに対して径方向に対向して配置されたステータ３０、ステータ３０のティースに巻回された複数のコイル３２、ステータ３０の軸方向一方側に配置され、コイル３２から軸方向一方側に引き出された中性点用コイル線３４に接続された中性点用バスバー６０、及び中性点用バスバー６０とコイル３２から軸方向一方側に引き出された相用コイル線３３とを支持するサポート部５０を備え、中性点用バスバー６０は、径方向の板厚を有する板状部材からなり、周方向に延びる延伸部と、延伸部から板厚方向に屈曲する屈曲部とを有し、中性点用コイル線３４は屈曲部で支持される。【選択図】図２

Description

本発明は、モータに関する。

ステータに巻かれたコイルと接続されるバスバーを備えたモータが知られる。例えば、特許文献１には、中性ターミナル（中性点用バスバー）と、駆動ターミナル（相用バスバー）とを有するバスバーを備えたモータが開示されている。また、特許文献１には、複数の独立した３相回路（給電系統）を含むモータが開示されている。

特開２０１８−５３７０６３号公報

特許文献１に開示された構造のバスバーでは、給電系統が増えるにつれて、バスバーの構造が複雑化してしまう問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その主な目的は、構造が簡素化されたバスバーを備えたモータを提供することにある。

本発明の第１の観点からのモータは、中心軸に沿って配置されたシャフトを有するロータと、ロータに対して、径方向に対向して配置されたステータと、ステータのティースに巻回された複数のコイルと、ステータの軸方向一方側に配置され、コイルから軸方向一方側に引き出された中性点用コイル線に接続された中性点用バスバーと、ステータの軸方向一方側に配置され、中性点用バスバーと、コイルから軸方向一方側に引き出された相用コイル線とを支持する絶縁性のサポート部とを備え、中性点用バスバーは、径方向の板厚を有する板状部材からなり、周方向に延びる延伸部と、延伸部から板厚方向に屈曲するとともに径方向に開口する屈曲部とを有し、中性点用コイル線は、屈曲部で支持される。

本発明によれば、構造が簡素化されたバスバーを備えたモータを提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態におけるモータの構成を模式的に示した断面図である。 図２は、本実施形態におけるモータの斜視図である。 図３は、サポート部及び中性点用バスバーの組み立て前の状態を示した斜視図である。 図４は、サポート部及び中性点用バスバーの組み立て後の状態を示した斜視図である。 図５は、中性点用バスバーと相用コイル線とがサポート部に支持された状態を示した斜視図である。 図６は、中性点用バスバーの変形例を示した斜視図である。 図７は、中性点用バスバーの変形例を示した斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。

本明細書では、モータの中心軸に平行な方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸を中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸を中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。また、各図において示すＺ軸方向は、軸方向と平行である。また、モータの中心軸方向における上側を単に「上側」と呼び、下側を単に「下側」と呼ぶ。なお、上下方向は、モータが実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。

図１は、本発明の一実施形態におけるモータ１０の構成を模式的に示した断面図である。また、図２は、モータ１０の斜視図である。なお、図２では、モータ１０の構成のうち、後述するハウジング、ロータ、シャフト、ベアリング、及びベアリングホルダを省略している。

図１に示すように、モータ１０は、ハウジング１１と、ロータ２０と、ベアリング２２、２３と、ステータ３０と、ベアリングホルダ４０と、を備える。

ハウジング１１は、底部１１ｂを有し、上側に開口する略円筒状である。ハウジング１１の底部１１ｂには、ベアリング保持部１１ｃが設けられる。ベアリング保持部１１ｃは、ベアリング２２を保持する。ベアリングホルダ４０は、ハウジング１１の上側開口部に固定される。ベアリングホルダ４０は、ベアリング２３を保持する。ハウジング１１とベアリングホルダ４０とによって囲まれた内部空間には、ロータ２０とステータ３０とが収容される。

ロータ２０は、中心軸Ｊに沿って配置されたシャフト２１を有する。シャフト２１は、ベアリング２３、２４によって、中心軸Ｊの回りに回転可能に支持される。ロータ２０の外周面には、ロータマグネット２０ａが固定される。

ステータ３０は、ロータ２０に対して、隙間を介して径方向に対向して配置される。ステータ３０は、中心軸Ｊを中心とする円環状のコアバック３０ａと、コアバック３０ａから径方向内側に突出する複数のティース３０ｂとを有する。複数のティース３０ｂには、それぞれ、インシュレータ３１が装着される。複数のコイル３２は、インシュレータ３１を介して、複数のティース３０ｂにそれぞれ巻回される。

図１及び図２に示すように、ステータ３０の軸方向上側（一方側）には、中性点用バスバー６０が配置される。中性点用バスバー６０は、周方向に沿って２つ設けられる。中性点用バスバー６０には、コイル３２から軸方向上側に引き出された中性点用コイル線３４が接続される。中性点用バスバー６０は、複数のコイル３２のうちの２つ以上のコイル３２を中性点として繋ぐ。

コイル３２から軸方向上側に、３相の相用コイル線３３（３３Ｕ、３３Ｖ、３３Ｗ）が引き出される。３相の相用コイル線３３は、周方向に沿って２組設けられる。中性点用バスバー６０及び３相の相用コイル線３３で、１組の給電系統を構成する。本実施形態では、２組の給電系統を備え、各組における中性点用バスバー６０及び３相の相用コイル線３３は、周方向に交互に配置される。コイル３２から引き出された相用コイル線３３は、ステータ３０の軸方向上側に配置された回路基板（不図示）に接続される。回路基板には、モータ１０の制御回路が搭載される。

ステータ３０の軸方向上側には、中性点用バスバー６０と、相用コイル線３３とを支持する絶縁性のサポート部５０が配置される。サポート部５０は、相用コイル線を支持する第１サポート部５１と、中性点用バスバー６０を支持する第２サポート部５２とを有する。第１サポート部５１と第２サポート部５２とは同一部材で構成される。第１サポート部５１と第２サポート部５２とは、周方向に交互に配置される。サポート部５０は、全体として、略円環状をなす。

図３、図４、及び図５を参照しながら、本実施形態におけるサポート部５０、中性点用バスバー６０の構成を、詳細に説明する。ここで、図３は、サポート部５０及び中性点用バスバー６０の組み立て前の状態を示した斜視図である。図４は、サポート部５０及び中性点用バスバー６０の組み立て後の状態を示した斜視図である。図５は、中性点用バスバー６０と相用コイル線３３とがサポート部５０に支持された状態を示した斜視図である。

図３に示すように、中性点用バスバー６０は、径方向の板厚を有する板状部材からなる。中性点用バスバー６０は、周方向に略円弧状に延びる延伸部６１と、延伸部６１から板厚方向に屈曲する屈曲部６２とを有する。屈曲部６２は、径方向外側に開口６３し、略Ｕ形状をなす。中性点用バスバー６０の端部６１ａは、延伸部６１からなる。本実施形態では、３つの屈曲部６２が周方向に設けられる。また、４つの延伸部６１が周方向に設けられる。屈曲部６２と延伸部６１とは交互に設けられる。

図５に示すように、中性点用コイル線３４は、屈曲部６２の両面６２ａから挟み込まれて、屈曲部６２に支持される。例えば、中性点用コイル線３４は、屈曲部６２の両面６２ａから挟み込まれた状態で、屈曲部６２に溶接される。

図３に示すように、相用コイル線３３を支持する第１サポート部５１は、周方向に略円弧状に延びている。第１サポート部５１の周方向端部には、２つの切り欠き部５１ｂを有する。第１サポート部５１は、軸方向に貫通する孔部５１ａを有する。

図４に示すように、第１サポート部５１の２つの切り欠き部５１ｂには、中性点用バスバー６０の２つの端部６１ａの一部が挿入される。本実施形態において、端部６１aとは、延伸部６１の一部である。これにより、中性点用バスバー６０の第１サポート部５１への固定が強固になる。

図５に示すように、相用コイル線３３は、第１サポート部５１の孔部５１ａを通って、第１サポート部５１で支持される。これにより、相用コイル線３３を互いに絶縁することができるとともに、相用コイル線３３を回路基板に接続するための位置決めを行うことができる。

図３に示すように、中性点用バスバー６０を支持する第２サポート部５２は、第１サポート部５１と連結する一対の壁部５２ａを有する。一対の壁部５２ａは、径方向に対峙して、周方向に略円弧状に延びる。第２サポート部５２は、一対の壁部５２ａを繋ぐ橋部５２ｃを有する。第２サポート部５２は、一対の壁部５２ａから、橋部５２ｃを介して、軸方向に延びる一対の延出部５２ｂを有する。一対の壁部５２ａ及び橋部５２ｃにより、貫通孔５３が区画される。本実施形態において、一対の壁部５２ａは周方向に２つ設けられる。すなわち、貫通孔５３は周方向に３つ区画される。なお、第１サポート部５１の周方向端部も、貫通孔５３を区画する一部を構成する。

図４に示すように、中性点用バスバー６０は、一対の延出部５２ｂの隙間５４に挿入されて、延出部５２ｂで支持される。これにより、中性点用バスバー６０を、より強固に、第２サポート部５２で支持することができる。

図５に示すように、中性点用コイル線３４は、貫通孔５３を通って、屈曲部６２で支持される。これにより、中性点用コイル線３４を容易に中性点用バスバー６０に接続できる。

図３に示すように、切り欠き部５１ｂ及び隙間５４は、同一円周上に配置される。屈曲部６２の開口６３が、径方向外側を向く場合、切り欠き部５１ｂ及び隙間５４は、第２サポート部５２における径方向外側に位置する。本実施形態では、中性点用バスバー６０は、４つの延伸部６１に対して、２つの切り欠き部５１ｂ及び２つの延出部５２ｂによって支持される。なお、本実施形態では、第１サポート部５１の周方向両端部に、２つの切り欠き部５１ｂを設けたが、一方の端部だけに１つの切り欠き部５１ｂを設けてもよい。

本実施形態のモータにおいて、相用コイル線３３が、第１サポート部５１から、直接、軸方向上側に引き出されるとともに、中性点用コイル線３４が、中性点用バスバー６０に接続される。このような構成により、バスバーの構成を簡素化できる。その結果、中性点用コイル線３４を中性点用バスバー６０に溶接するために必要な空間を十分に取ることができるため、溶接を容易に行うことができる。特に、２組の給電系統を備えたモータでは、バスバーの構成をより簡素化できるため、溶接をより容易に行うことができる。

また、中性点用バスバー６０に屈曲部６２を設けることによって、中性点用コイル線３４と中性点用バスバー６０との溶接を、より容易に行うことができる。さらに、中性点用バスバー６０を板状部材で構成し、かつ、同じ形状の中性点用バスバー６０を２個使用することによって、材料歩留まりが向上し、安価な中性点用バスバー６０を実現することができる。

また、本実施形態では、相用コイル線３３を支持する第１サポート部５１と、中性点用バスバー６０を支持する第２サポート部５２とを、同一部材で一体化した構成にしている。このような構成により、第１サポート部５１で、相用コイル線３３の位置決めを行いつつ、中性点用バスバー６０の屈曲部６２に対して、中性点用コイル線３４の位置を調整しながら、組み立てを行うことができる。

また、中性点用バスバー６０の端部６１ａを、第１サポート部５１の周方向端部で押さえることによって、屈曲部６２の開口６３を塞ぐ方向に力が働くため、中性点用コイル線３４の抜け止めを行うことができる。

（変形例）
図６及び図７は、中性点用バスバー６０の変形例を示した斜視図である。

図６に示した変形例では、中性点用バスバー６０の２つの端部６１ａが、屈曲部６２からなる。ここで、延伸部６１及び屈曲部６２の形状は、図３に示した延伸部６１及び屈曲部６２の形状と同じである。本変形例における中性点用バスバー６０は、屈曲部６２からなる端部６１ａが、第１サポート部５１の周方向端部に接して、第１サポート部５１に支持される。なお、この場合、第１サポート部５１の周方向端部には、屈曲部６２の端部６１ａが挿入可能な形状の切り欠き部５１ｂが設けられる。また、切り欠き部５１ｂは、第１サポート部５１の周方向両端部に設けてもよいし、一方の端部だけに設けてもよい。あるいは、第１サポート部５１の周方向端部には、切り欠き部５１ｂを設けなくてもよい。

図７に示した変形例では、中性点用バスバー６０の屈曲部６２が、径方向内側に開口６３する。本変形例においても、中性点用コイル線３４は、図５に示したように、屈曲部６２の両面６２ａから挟み込まれた状態で、屈曲部６２に支持される。中性点用コイル線３４を、屈曲部６２に抵抗接合する場合、屈曲部６２の両面６２ａに電極を当てて通電する。中性点用バスバー６０の径方向外側には、電極を屈曲部６２の両面６２ａに当てるための十分な空間を有するため、抵抗溶接を容易に行うことができる。

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態では、中性点用バスバー６０及び３相の相用コイル線３３を、２つの給電系統に対応した組で構成したが、３つ以上の給電系統に対応した組で構成してもよい。また、中性点用バスバー６０及び３相の相用コイル線３３を、１つの給電系統だけで構成してもよい。

上記実施形態では、図３に示したように、第１サポート部５１に、軸方向に貫通する孔部５１ａを設けたが、孔部５１ａの代わりに、切り欠き部を設けてもよい。この場合、相用コイル線３３は、第１サポート部５１の切り欠き部に沿って、第１サポート部５１で支持される。

上記実施形態では、図３に示したように、第２サポート部５２において、一対の壁部５２ａから、軸方向に延びる一対の延出部５２ｂを設けたが、一方の壁部５２ａからのみ、延出部５２ｂが軸方向に延びていてもよい。この場合、中性点用バスバー６０は、延出部５２ｂの側面で支持される。また、第２サポート部５２において、一対の壁部５２ａを繋ぐ橋部５２ｃを設けたが、橋部５２ｃを設けなくてもよい。言い換えると、第１サポート部５１の周方向端部および壁部５２ａによって区画された１つの貫通孔であってもよい。この場合、３つの中性点用コイル線３４は、一つの貫通孔５３を通って、屈曲部６２で支持される。また、壁部５２ａが、一部繋がっていない切り欠きであってもよい。

上記実施形態では、相用コイル線３３を支持する第１サポート部５１と、中性点用バスバー６０を支持する第２サポート部５２とを、同一部材で構成したが、別部材で構成してもよい。

１０ モータ
１１ ハウジング
１１ｂ 底部
１１ｃ ベアリング保持部
２０ ロータ
２０ａ ロータマグネット
２１ シャフト
２２、２３ ベアリング
３０ ステータ
３０ａ コアバック
３０ｂ ティース
３１ インシュレータ
３２ コイル
３３ 相用コイル線
３４ 中性点用コイル線
４０ ベアリングホルダ
５０ サポート部
５１ 第１サポート部
５１ａ 孔部
５１ｂ 切り欠き部
５２ 第２サポート部
５２ａ 壁部
５２ｂ 延出部
５２ｃ 橋部
５３ 貫通孔
５４ 隙間
６０ 中性点用バスバー
６１ 延伸部
６１ａ 端部
６２ 屈曲部
６２ａ 両面
６３ 開口

Claims (9)

1. 中心軸に沿って配置されたシャフトを有するロータと、
   前記ロータに対して、径方向に対向して配置されたステータと、
   前記ステータのティースに巻回された複数のコイルと、
   前記ステータの軸方向一方側に配置され、前記コイルから軸方向一方側に引き出された中性点用コイル線に接続された中性点用バスバーと、
   前記ステータの軸方向一方側に配置され、前記中性点用バスバーと、前記コイルから軸方向一方側に引き出された相用コイル線とを支持する絶縁性のサポート部と
   を備え、
   前記中性点用バスバーは、径方向の板厚を有する板状部材からなり、周方向に延びる延伸部と、該延伸部から板厚方向に屈曲するとともに径方向に開口する屈曲部とを有し、
   前記中性点用コイル線は、前記屈曲部で支持される、モータ。
2. 前記サポート部は、前記相用コイル線を支持する第１サポート部と、該第１サポート部と同一部材で構成され、前記中性点用バスバーを支持する第２サポート部とを有する、請求項１に記載のモータ。
3. 前記第１サポート部は、周方向に延び、
   前記中性点用バスバーの端部が、前記第１サポート部の周方向端部に接する請求項２に記載のモータ。
4. 前記中性点用バスバーの端部は、前記延伸部からなり、
   前記第１サポート部の周方向端部には、前記延伸部の一部が挿入される切り欠き部を有する、請求項３に記載のモータ。
5. 前記第２サポート部は、
   前記第１サポート部と連結し、径方向に対峙して、周方向に延びる一対の壁部と、
   前記一対の壁部の少なくとも一方の壁部から軸方向に延びる延出部と
   を有し、
   前記中性点用コイル線は、前記一対の壁部間に設けられた貫通孔を通って、前記屈曲部で支持され、
   前記中性点用バスバーは、前記延出部で支持される、請求項２に記載のモータ。
6. 前記第２サポート部は、前記一対の壁部を繋ぐ橋部を有し、
   前記延出部は、前記橋部を介して、前記壁部から軸方向に延び、
   前記中性点用コイル線は、前記一対の壁部及び前記橋部で区画された貫通孔を通って、前記屈曲部で支持される、請求項５に記載のモータ。
7. 前記第１サポート部は、軸方向に貫通する孔部を有し、
   前記相用コイル線は、前記孔部を通って、前記第１サポート部で支持される、請求項２に記載のモータ。
8. 前記屈曲部は、径方向外側に開口し、
   前記中性点用コイル線は、前記屈曲部の両面から挟み込まれて、前記屈曲部に支持される、請求項１に記載のモータ。
9. 前記中性点用バスバー及び前記相用コイル線は、それぞれ、複数の給電系統に対応した組からなり、各組における前記中性点用バスバー及び前記相用コイル線は、周方向に交互に配置される、請求項１から８の何れかに記載のモータ。

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