JP2021044908A - モータのステータ構造、モータ及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】導線を確実に固定する。【解決手段】モータのステータ構造は、導線と、前記導線が溶着される端子とを有する。前記端子は、第１凹部を有する第１導電部と、前記第１導電部と前記導線を介して対向し、第２凹部を有する第２導電部をさらに有する。前記第１凹部及び前記第２凹部には、前記導線が溶着されている。また、前記端子において、前記第１凹部及び前記第２凹部のうち、一方の内寸がもう一方の内寸よりも大きい。【選択図】図３

Description

本発明は、モータのステータ構造、モータ及び移動体に関する。

ステータコアにコイルを巻き回させてステータを組む場合、インシュレータの外側に植設した端子に導線を絡げ、ステータ突極に巻回してコイルを形成する技術が知られている。結線される端子としては、例えば平板状の導電物を折り曲げて形成された端子ピンが知られている。

特開２０１２−２１００１５号公報

車載用モータ等において、コイルの導線を覆う絶縁用被覆にＡＩＷ（耐熱性樹脂）が使われる場合がある。ＡＩＷで被覆された導線を端子に結線する際、一般的なはんだ付けでは処理温度が不足して被覆を溶かすことができない。そこで、端子材料である金属に電流を流して発熱させることにより、導線を露出させて端子との電気伝導を可能にさせるヒュージング処理（熱カシメ）が用いられる。その際、ヒュージング処理によって導線が細くなることにより、モータの振動等により導線が断線したり、端子から外れたりしやすくなる。

本発明は、上記課題を一例とするものであり、導線を固定できるモータのステータ構造、モータ及び移動体を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るモータのステータ構造は、導線と、前記導線が溶着される端子とを有する。前記端子は、第１凹部を有する第１導電部と、前記第１導電部と前記導線を介して対向し、第２凹部を有する第２導電部をさらに有する。前記第１凹部及び前記第２凹部には、前記導線が溶着されている。また、前記端子において、前記第１凹部及び前記第２凹部のうち、一方の内寸がもう一方の内寸よりも大きい。

本発明の一態様によれば、導線を確実に固定できる。

図１Ａは、実施形態に係る端子が実装されたモータのステータ構造の一例を示す斜視図である。 図１Ｂは、実施形態に係る端子が実装されたモータのステータ構造の一例を示す上面図である。 図２は、実施形態に係る導線が溶着された端子の一例を示す斜視図である。 図３は、実施形態に係る端子の一例を示す斜視図である。 図４Ａは、実施形態に係る端子の固定部付近の拡大正面図である。 図４Ｂは、実施形態に係る固定部に導線が溶着された端子の一例を示す拡大正面図である。 図５は、他の例に係る端子の一例を示す斜視図である。 図６は、実施形態に係る端子の製造工程の一例を説明する図である。 図７は、第１の変形例に係る端子の一例を示す斜視図である。 図８は、第１の変形例に係る端子の固定部付近の拡大正面図である。 図９は、第２の変形例に係る端子の一例を示す斜視図である。 図１０は、第３の変形例に係る端子の一例を示す斜視図である。

以下、実施形態に係るモータのステータ構造、モータ及び移動体について図面を参照して説明する。なお、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。各図面において、説明を分かりやすくするために、ステータ構造１における軸方向をＺ軸正方向とする３次元の直交座標系を図示する場合がある。

図１Ａは、実施形態に係る端子が実装されたモータのステータ構造の一例を示す斜視図である。図１Ｂは、実施形態に係る端子が実装されたモータのステータ構造の一例を示す上面図である。図２は、実施形態に係る導線が溶着された端子の一例を示す斜視図である。なお、導線５１は、図２に示し、他の図では説明の便宜のため省略した。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、実施形態に係るステータ構造１は、端子１０と、ステータコア２０と、インシュレータ３０と、コイル４０とを備える。なお、図示してはいないが、本実施の形態で説明するステータ構造１は、例えば、ステータ構造１の内周側にマグネットを構成部品として持つロータと、このロータに回転軸（シャフト）が結合したインナーロータ型のブラシレスモータにおけるステータ構造である。

ステータコア２０は、電磁鋼板などの鋼板をプレス加工して製作されたコアがＺ軸方向の方向に複数枚積層された構造であり、複数のティース部を有している。なお、ティースにはコイル４０が巻き回されているため、図１Ａ及び図１Ｂにおいては図示されていない。

インシュレータ３０は、ステータコア２０のティース部を絶縁する部材であり、たとえば、絶縁性樹脂の射出成形によって形成される。インシュレータ３０は、たとえば、ステータコア２０が内部に埋め込まれるようなインサート成形で形成され、ステータコア２０を軸方向の両側から覆っている。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、インシュレータ３０には、端子１０が差し込まれる挿入部３１が設けられる。

コイル４０は、インシュレータ３０を介して、複数のティースのそれぞれに巻き回される。コイル４０を形成する導線５１は、例えば、耐熱性樹脂で被覆された銅線である。相互に隣接するコイル４０の間を接続する導線５１は、図２に示されるように端子１０に絡げられ、ヒュージング処理により溶着される。

端子１０は、例えば単一の導電部材である角線で形成されるが、これに限定されず、丸型等の公知の断面形状を有する導電部材で形成されてもよい。導電部材は、例えば銅や真鍮等の電気伝導度の高い金属であるが、これらに限られない。端子１０は、インシュレータ３０の凹部（以下、挿入部と呼称する）３１に埋め込まれている。

図３は、実施形態に係る端子の一例を示す斜視図である。図３に示されるように、端子１０は、第１導電部１１と、第２導電部１２と、折り曲げ部１３とを有する。折り曲げ部１３で折り曲げられた角線の一端は第１導電部１１を形成し、もう一端は第２導電部１２を形成する。具体的には、角線の両端のうち、長い方の一端が第１導電部１１を形成し、もう一端が第２導電部１２を形成する。折り曲げ部１３を含む導電部材の一部分（以下、挿入固定部と呼称する）１４は、図１Ａ乃至図２に示すように、インシュレータ３０の挿入部３１に挿入されてインシュレータ３０に固定される。

また、図３に示されるように、第１導電部１１の端部には第１傾斜面１５ａが設けられ、第２導電部１２の端部には第２傾斜面１５ｂが設けられる。なお、第１導電部１１の端部及び第２導電部１２の端部のうちいずれか一方は外部と接続される。なお、第１傾斜面１５ａは、第１導電部１１と対向する第２導電部１２が延在する方向に対して、第２導電部から離れる方向に傾斜する。同様に、第２傾斜面１５ｂは、第２導電部１２と対向する第１導電部１１が延在する方向に対して、第１導電部から離れる方向に傾斜する。

図３において、矢印Ａは、導線５１の挿入方向を示す。言い換えると、導線５１は、矢印Ａに示す方向から端子１０に絡げられ、固定部１６に固定される。図４Ａは、実施形態に係る端子の固定部付近の拡大正面図である。図４Ａは、図３の領域Ｒで示される部分の拡大図である。図４Ａに示すように、第１導電部１１の第２導電部１２と対向する部分、すなわち第２傾斜面１５ｂと折り曲げ部１３との間に対向する部分には第１凹部１６ａが設けられる。同様に、第２導電部１２の第１導電部１１と対向する部分、すなわち第２傾斜面１５ｂと折り曲げ部１３との間には、第２凹部１６ｂが設けられる。図４Ａに示すように、第１凹部１６ａ及び第２凹部１６ｂの形状は、例えば、略半円弧状である。図４Ａに示すように、第１凹部１６ａの内寸は第２凹部１６ｂの内寸よりも大きい。例えば、第１凹部１６ａ及び第２凹部１６ｂの形状が略半円状である場合、第１凹部１６ａの内径は、第２凹部１６ｂの内径よりも大きい。好ましくは、第１凹部１６ａの内径は、絡げられる導線５１の外径よりも大きく、第２凹部１６ｂの内径は、絡げられる導線５１の外径と同じか又は導線５１の外径よりも小さい。なお、第１凹部１６ａと第２凹部１６ｂとの組み合わせは、固定部１６を形成する。

また、図４Ａに示すように、第１導電部１１の第１傾斜面１５ａと第１凹部１６ａとの間には、複数の凸部１７ａが設けられ、第２導電部１２の第２傾斜面１５ｂと第２凹部１６ｂとの間には複数の凸部１７ｂが設けられる。

図４Ａにおいて、導線５１が端子１０に絡げられる際、第１導電部１１と第２導電部１２との間の空間に挿入される。その際、第２傾斜面１５ｂが第２導電部１２に設けられることにより、導線５１の端子１０への挿入時に、第２傾斜面１５ｂが導線５１を誘い込むガイド部分となるため、作業性が向上する。

図４Ｂは、実施形態に係る固定部に導線が溶着された端子の一例を示す拡大正面図である。図４Ｂにおいて、矢印Ａに示す挿入方向から挿入される導線５１は、複数の凸部１７ａと複数の凸部１７ｂとに挟まれる部分を通過する。その際、導線５１の被覆の一部が、複数の凸部１７ａ及び複数の凸部１７ｂとの摩擦により剥がれる。これにより、ヒュージング処理における被覆の剥離における作業性が向上する。

そして、導線５１は、第１凹部１６ａと第２凹部１６ｂとに挟まれる固定部１６に挿入される際、第１導電部１１と、第１導電部１１と導線５１を挟んで対向する第２導電部１２とを左右に押し広げようとする力が作用する。これに対し、第１導電部１１と第２導電部１２との間には、折り曲げ部１３において折り曲げられたことにより、矢印Ｂに示す方向、すなわち導線５１が第１導電部１１及び第２導電部１２を左右に広げようとする力と反発する方向にバネ力が働く。すなわち、導線５１は、導線５１が第１導電部１１と第２導電部１２とを押し広げようとする力と、第１導電部１１と第２導電部１２との間に働くバネ力とが拮抗することにより、固定部１６において強く固定される。

そして、導線５１がヒュージング処理により固定部１６に固着される際、導線５１の外周の一部は、第１凹部１６ａの内周の一部と面Ａ１において接する。また、導線５１の第２凹部１６ｂ側は、第２凹部１６ｂの内周面と、第２導電部１２の第２凹部１６ｂと複数の凸部１７ｂとに挟まれた辺Ｂ１と、第２凹部１６ｂの内周面と第２導電部１２の第２凹部１６ｂと折り曲げ部１３とに挟まれた辺Ｂ２とに挟まれる。

本実施形態における端子１０について、他の例との差異を説明する。図５は、他の例に係る端子の一例を示す斜視図である。図５に示す端子９０は、平板状の導電物を折り曲げて形成される。図５に示す端子９０において、導線（不図示）は、折り曲げられた平板状の導電物の長い方の一端９１と、短い方の一端９２に設けられたテーパ９３とに挟まれた接続部９４に引っ掛けられる。しかし、図５に示す端子９０において、導線は接続部９４に引っ掛けられるため、導線がモータの振動等により断線したり、端子９０から外れたりしやすい。なお、端子９０の長い方の一端９１と短い方の一端９２とにはさまれる部分に導線を挟持する場合、導線を挟むバネ力がモータの振動等に耐えうるほど強力であれば導線の断線や外れが生じにくくなるが、導線を端子９０に挟持させる際の作業性が低下する。

一方、本実施形態における端子１０において、導線５１の第１凹部１６ａ側の外周は、設計上の公差により、円弧の中心位置がずれたとしても、導線５１が、第１凹部１６ａにより形成される略半楕円内に納まる。また、導線５１の第２凹部１６ｂ側の外周は、導線５１がモータの振動等により上にずれる際は辺Ｂ１に引っかかり、下にずれる際は辺Ｂ２に引っかかる。すなわち、導線５１は、辺Ｂ１及びＢ２に外周が引っかかることにより、モータの振動等により端子１０から外れることを抑制できる。

なお、図３に示す端子１０は、例えば、図６に示すような製造方法により製造される。図６は、実施形態に係る端子の製造工程の一例を説明する図である。図６に示すように、端子１０は、角線１０ｘを曲げ加工することにより形成される。角線１０ｘは、第１傾斜面１５ａ及び第２傾斜面１５ｂに対応する部分が、それぞれ予め面取りされている。また、角線１０ｘには、第１凹部１６ａ及び第２凹部１６ｂに対応する部分に、それぞれ略半円弧状の打痕が予め形成される。さらに、角線１０ｘには、折り曲げ位置を一定に保つために、折り曲げ部１３に対応する部分に、予め折り曲げ用の誘い溝（溝）１９が形成されていてもよい。また、角線１０ｙは、端子１０が曲げ加工により形成される際の途中の工程における角線の形状の一例を示す。

上述したように、本発明の一態様に係るモータのステータ構造１は、導線５１と、導線が溶着される端子１０とを有する。端子１０は、第１凹部１６ａを有する第１導電部１１を有する。また、端子１０は、第１導電部１１と導線５１を介して対向し、第２凹部１６ｂを有する第２導電部１２をさらに有する。第１凹部１６ａ及び第２凹部１６ｂには、導線５１が溶着されている。また、端子１０において、第１凹部１６ａ及び第２凹部１６ｂのうち、一方の内寸がもう一方の内寸よりも大きい。これにより、導線を確実に固定できる。

なお、例えば、第１凹部１６ａの内周面の曲率が、導線５１の外径の曲率と略同一であってもよい。かかる構成によれば、導線５１と第１凹部１６ａとが接する部分における安定性が向上する。

また、実施形態に係るモータのステータ構造を有するモータは、例えば自転車や自動車などの移動体に搭載される車載用モータであってもよい。車載用モータにおいては、振動により端子に絡げられた導線が断線したり、端子から外れたりしやすい。実施形態に係るモータのステータ構造を有するモータによれば、導線の断線や外れを抑制できる。

なお、第１凹部１６ａが第２凹部１６ｂよりも大きい実施形態について説明したが、これに限られず、第２凹部１６ｂが第１凹部１６ａよりも大きくてもよい。すなわち、第１凹部１６ａの大きさと第２凹部１６ｂの大きさとが不均衡であれば、第１凹部１６ａと第２凹部１６ｂとのいずれが大きくてもよい。以下に示す変形例についても同様である。

（変形例）
次に、上述した端子１０の変形例について説明する。図７は、第１の変形例に係る端子の一例を示す斜視図である。なお、図７に示す端子６０も、端子１０と同様に、例えば導電部材である角線で形成され、またステータ構造１のインシュレータ３０の挿入部３１に埋め込まれる。以下に示す各変形例についても同様である。なお、以下の各変形例において、先に説明した図面に示す部位と同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図７に示されるように、端子６０は、第１導電部６１と、第２導電部６２と、第１折り曲げ部６３とを有する。第１折り曲げ部６３で折り曲げられた角線の一端は第１導電部６１を形成し、もう一端は第２導電部６２を形成する。第１折り曲げ部６３を含む挿入固定部６４は、端子１０の挿入固定部１４と同様に、インシュレータ３０の挿入部３１に挿入される。

図７に示されるように、端子６０の第１導電部６１の端部には傾斜面が形成されず、端子６０の第２導電部６２の端部にのみ傾斜面６５が設けられる。傾斜面６５は、角線を第２折り曲げ部６８で折り曲げることにより形成される。

図７の矢印Ａに示すように、端子６０においても、導線５１は、矢印Ａに示す方向から端子６０に絡げられ、固定部６６に固定される。図８は、第１の変形例に係る端子の固定部付近の拡大正面図である。図８は、図７の領域Ｓで示される部分の拡大図である。図８に示すように、第１導電部６１の第２導電部６２と対向する部分、すなわち傾斜面６５と第１折り曲げ部６３との間に対向する部分には略半円弧状の第１凹部６６ａが設けられる。同様に、第２導電部６２の第１導電部６１と対向する部分、すなわち傾斜面６５と第１折り曲げ部６３との間には、略半円弧状の第２凹部６６ｂが設けられる。第１凹部６６ａと第２凹部６６ｂとの組み合わせは、固定部６６を形成する。第１凹部６６ａ及び第２凹部６６ｂの形状については、図４Ａに示す第１凹部１６ａ及び第２凹部１６ｂと同様であるため、詳細な説明は省略する。

また、図８に示すように、第１導電部６１の端部と第１凹部６６ａとの間には、複数の凸部６７ａが設けられ、第２導電部６２の傾斜面６５と第２凹部６６ｂとの間には複数の凸部１７ｂが設けられる。なお、図８に示すように、端子６０における傾斜面６５と第２凹部６６ｂとの間の長さは、図４Ａに示す端子１０における第２傾斜面１５ｂと第２凹部１６ｂとの間の長さよりも短くなる。このため、端子６０における複数の凸部６７ａ及び６７ｂの長さも、端子１０における複数の凸部１７ａ及び１７ｂの長さよりも短い。この場合において、端子６０における複数の凸部６７ａ及び６７ｂに含まれる個々の凸部の大きさは、端子１０に含まれる複数の凸部１７ａ及び１７ｂに含まれる個々の凸部の大きさと同一としてもよい。この場合、複数の凸部６７ａ及び６７ｂに含まれる凸部の数は、複数の凸部１７ａ及び１７ｂに含まれる凸部の数よりも少なくなる。

図７に示す端子６０は、図３に示す実施形態における端子１０と比べると、製造工程において角線を折り曲げる工程が１回増えるものの、導線５１を誘い込むガイド部分となる傾斜面６５が、図３に示す端子１０の第２傾斜面１５ｂよりも長くなる。これにより、図７に示す端子６０は、図３に示す端子１０と比較すると、導線５１を挿入する際の作業性が向上する。また、図８に示すように、端子６０においても複数の凸部６７ａ及び６７ｂが設けられているため、ヒュージング処理における被覆の剥離における作業性の向上が期待できる。

また、導線が固定される固定部は、１つの端子に２つ以上設けられていてもよい。図９は、第２の変形例に係る端子の一例を示す斜視図である。図９に示す端子７０は、固定部１６に加えて、別の固定部７６をさらに有する。すなわち、図９に示す端子７０は、複数の導線５１を固定させることができる。また、図９に示す端子７０は、導線５１を固定させる位置を調節することができる。なお、図９に示す端子７０の挿入固定部７４は、別の固定部７６が設けられることに伴い、図３に示す端子１０の挿入固定部１４よりも、Ｚ軸方向の長さが短くなる。また、図９に示す端子７０において、別の固定部７６の形状は、固定部１６の形状と同一であるが、例えば、固定部１６の形状と別の固定部７６の形状とは、相互に異なってもよい。

また、第１凹部１６ａ及び第２凹部１６ｂの内周面の形状は、略半円形状に限られず、周方向で曲率が変化する非円形状であってもよい。例えば、導線５１の外径よりも内径が大きい第１凹部１６ａの内周面の曲率のうち、少なくとも一部における曲率が、導線５１の外径の曲率と略同一であってもよい。かかる構成によれば、設計上の公差による円弧の中心位置のずれを考慮する場合においても、導線５１と第１凹部１６ａとが接する部分における安定性を確保できる。

また、第１凹部１６ａ及び第２凹部１６ｂの内周面の形状は、直線や角を含んでもよい。例えば、図１０に示すように、第１凹部１６ａ及び第２凹部１６ｂの内周面の形状が、略多角形状であってもよい。図１０は、第３の変形例に係る端子の一例を示す斜視図である。図１０に示す端子８０は、略三角形状の第１凹部８６ａと、略三角形状の第２凹部８６ｂとを有する。また、図１０に示す端子８０においても、第１凹部８６ａの内寸は第２凹部８６ｂの内寸よりも大きい。

以上、本発明の実施形態及び変形例について説明したが、本発明は上記実施形態及び変形例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、以下においては図３に示す実施形態に係る端子１０について説明するが、図７に示す変形例に係る端子６０についても同様の変更が可能である。

インシュレータ３０は、たとえば、２つの部材で形成して、２つの部材でステータコア２０を挟み込み、ステータコア２０を軸方向の両側から覆っている構成にしてもよい。

例えば、端子１０が導電部材である角線により形成される例について説明したが、端子１０を形成する素材は導電部材であればよく、端子１０が平板状の導電物や、丸線状の導電物により形成されてもよい。

また、複数の凸部１７ａ及び１７ｂの形状は図示したものに限られず、導線５１の被覆を剥離できる形状であれば、複数の凹部等を含むその他の形状であってもよい。

また、折り曲げ部１３を含む挿入固定部１４の外周面に、さらに凹凸を設けてもよい。これにより、差し込まれた端子１０の挿入固定部１４とインシュレータ３０の挿入部３１との摩擦力が大きくなるので、端子１０がインシュレータ３０から抜け去ることを抑制できる。

なお、実施形態に係るステータ構造１は、例えば、複数（たとえば４個）のピースが折り曲げ可能な連結部を介して連結された連結コアの各ピースに上側インシュレータおよび下側インシュレータが装着された上でコイル４０が巻回された後に、連結部が折り曲げられて、複数（たとえば３個）の連結コアにより環状に形成されている。各連結コアは、それぞれがセグメントとして、ステータ全体としてのコアを形成する。

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１ ステータ構造、 １０ 端子、 １１ 第１導電部、 １２ 第２導電部、 １３ 折り曲げ部、 １４ 挿入固定部、 １５ａ 第１傾斜面、 １５ｂ 第２傾斜面、 １６ 固定部、 １６ａ 第１凹部、 １６ｂ 第２凹部、 １７ａ，１７ｂ 複数の凸部、 ２０ ステータコア、 ３０ インシュレータ、 ３１ 挿入部、 ４０ コイル、 ５１ 導線

Claims (11)

1. 導線と、
   前記導線が溶着される端子と、
   を備え、
   前記端子は、
   第１凹部を有する第１導電部と、
   前記第１導電部と前記導線を介して対向し、第２凹部を有する第２導電部と
   を有し、
   前記第１凹部及び前記第２凹部には、前記導線が溶着されており、
   前記第１凹部及び前記第２凹部のうち、一方の内寸がもう一方の内寸よりも大きい、モータのステータ構造。
2. 前記第１導電部の端部、及び前記第２導電部の端部のうちいずれか一方が外部接続端子である、請求項１に記載のモータのステータ構造。
3. 前記第２導電部の端部の前記導線に対向する面が、前記第１導電部が延在する方向に対して、前記第１導電部から離れる方向に傾斜している、請求項１又は２に記載のモータのステータ構造。
4. 前記第１導電部の前記第２導電部に対向する面のうち前記第１凹部と端部との間にある部分、及び前記第２導電部の端部の前記第１導電部に対向する面のうちのうち前記第２凹部と端部との間にある部分のうち、少なくともいずれかに、複数の凹部及び複数の凸部のうち少なくともいずれかが設けられる、請求項１乃至３のいずれか１つに記載のモータのステータ構造。
5. 前記第１導電部及び前記第２導電部は、単一の導電部材で形成されている、請求項１乃至４のいずれか１つに記載のモータのステータ構造。
6. 前記単一の導電部材は折り曲げ部を有し、
   前記折り曲げ部の両端のうち、長い方の一端が前記第１導電部を形成し、短い方の一端が前記第２導電部を形成する、請求項５に記載のモータのステータ構造。
7. 前記第１凹部の内寸及び前記第２凹部の内寸のうち、大きい方の内寸は前記導線の外径より大きく、小さい方の内寸は前記導線の外径と同じか又は小さい、請求項１乃至６のいずれか１つに記載のモータのステータ構造。
8. 前記第１凹部及び前記第２凹部のうち内寸が大きい方において、当該第１凹部又は第２凹部の内周面のうち少なくとも一部の曲率が、前記導線の外径の曲率と略同一である、請求項１乃至７のいずれか１つに記載のモータのステータ構造。
9. 前記第１凹部と前記第２凹部との組が複数設けられている、請求項１乃至８のいずれか１つに記載のモータのステータ構造。
10. 請求項１から８のいずれかに記載のモータのステータ構造を有する、モータ。
11. 請求項１０に記載のモータを備える、移動体。

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