JP2021058014A - モータ用部品、モータおよびモータ用部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの小型化を図ることができるとともに、モータの製造コストを抑えることができるモータ用部品、かかるモータ用部品を備えるモータ、および、かかるモータ用部品を製造する製造方法を提供すること。【解決手段】モータ用部品１００は、モータ１の部品として用いられる。モータ用部品１００は、筒状をなすコアバック部２１と、コアバック部２１の径方向に突出して設けられ、コアバック部２１の周方向に沿って配置された複数のティース部２２とを有するステータコア２０と、ティース部２２にコイル状に巻回された第１線状体６と、第１線状体６と電気的に接続される第２線状体７とを備える。第１線状体６の端部は、噛み込み部６１を有し、第２線状体７の端部は、噛み込み部７１を有し、一方の端部が他方の端部に噛み込むことができる。【選択図】図７

Description

本発明は、モータ用部品、モータおよびモータ用部品の製造方法に関する。

ステータコアと、ステータコアに装着された複数のコイルと、コイル同士を電気的に接続する複数の渡り線部材とを有するモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のモータでは、各渡り線部材は、円弧状の渡り線部と、渡り線部に一体に設けられ、コイルに電気的に結合される複数本の脚部とを有する硬質の部材である。

特開２００４−１２０９０５号公報

しかしながら、渡り線を有する従来のモータは、渡り線部材が配置された分、モータが大型化する傾向にあり、例えば自動車に設置して用いられる場合、設置スペースの確保が困難となるという問題があった。また、渡り線部材が配置された分、製造コストが増大するという問題があった。

本発明の目的は、モータの小型化を図ることができるとともに、モータの製造コストを抑えることができるモータ用部品、かかるモータ用部品を備えるモータ、および、かかるモータ用部品を製造する製造方法を提供することにある。

本発明のモータ用部品の一つの態様は、モータの部品として用いられるモータ用部品であって、筒状をなすコアバック部と、該コアバック部の径方向に突出して設けられ、前記コアバック部の周方向に沿って配置された複数のティース部とを有するコア部材と、前記ティース部にコイル状に巻回された第１線状体と、前記第１線状体と電気的に接続される第２線状体とを備え、前記第１線状体の端部と、前記第２線状体の端部とは、一方の端部が他方の端部に噛み込む噛み込み部を有することを特徴とする。

本発明のモータの一つの態様は、上記モータ用部品を備えることを特徴とする。

本発明のモータ用部品の製造方法の一つの態様は、上記モータ用部品を製造する方法であって、前記ティース部に前記第１線状体をコイル状に巻回する巻回工程と、前記噛み込み部を加工する加工工程と、前記第１線状体の端部と前記第２線状体の端部とを電気的に接続する接続工程とを有することを特徴とする。

本発明の態様によれば、モータの小型化を図ることができるとともに、モータの製造コストを抑えることができる。

図１は、本発明のモータの第１実施形態を示す縦断面図である。 図２は、図１中のII−II線断面図である。 図３は、図１に示すモータが備えるコイルの回路図である。 図４は、第１コイルの加工過程を順に示す斜視図である。 図５は、第２コイルの加工過程を順に示す斜視図である。 図６は、第１コイルと第２コイルとが接続される前の状態を示す斜視図である。 図６は、第１コイルと第２コイルとが接続された状態を示す斜視図である。 図８は、本発明のモータ用部品を製造する工程を順に示す図である。 図９は、本発明のモータ（第２実施形態）が備える第１コイルと第２コイルとが接続される前の状態を示す斜視図である。 図１０は、本発明のモータ（第３実施形態）が備えるステータの斜視図である。 図１１は、図１１に示すステータが備えるコイルの回路図である。 図１２は、本発明のモータ（第４実施形態）が備えるステータの斜視図である。 図１３は、本発明のモータ（第５実施形態）が備えるステータの斜視図である。

以下、本発明のモータ用部品、モータおよびモータ用部品の製造方法を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１〜図８を参照して、本発明のモータ用部品、モータおよびモータ用部品の製造方法の第１実施形態について説明する。なお、以下では、説明の都合上、中心軸Ｊ方向、すなわ、ち、Ｚ軸方向と平行な方向を単に「軸方向」、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」、中心軸Ｊを中心とする周方向を単に「周方向」ということがある。また、周方向一方側とは、Ｚ軸方向の正の側から視て、時計回りに進む側であり、周方向他方側とは、Ｚ軸方向の正の側から視て、反時計回りに進む側である。また、本明細書中において、上下方向、水平方向、上側および下側とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。

図１に示すモータ１は、例えば自動車等の車両に搭載して用いられるインナーロータ型の三相モータである。モータ１は、ハウジング２と、ロータ３と、ステータ１０と、ベアリングホルダ４と、ベアリング５ａおよびベアリング５ｂとを備える。
本実施形態では、モータ１の部品として用いられる本発明のモータ用部品１００を、ステータ１０に適用した例となっている。なお、モータ用部品１００は、ステータ１０に適用されるのに限定されず、例えば、ロータ３に適用することもできる。

ハウジング２は、ロータ３、ステータ１０、ベアリングホルダ４、ベアリング５ａおよび５ｂを収容する。
ロータ３は、ステータ１０と隙間を介して径方向に対向する。本実施形態においてロータ３は、ステータ１０の径方向内側に位置する。ロータ３は、シャフト３ａと、ロータ本体３ｂと、を有する。

シャフト３ａは、中心軸Ｊを中心として回転する。シャフト３ａは、中心軸Ｊを中心として軸方向に延びる円柱状である。シャフト３ａは、ベアリング５ａおよびベアリング５ｂによって中心軸Ｊ回りに回転可能に支持される。
ロータ本体３ｂは、シャフト３ａの外周面に固定される。図示は省略するが、ロータ本体３ｂは、シャフト３ａに固定されるロータコアと、ロータコアに固定されるマグネットとを有する。
ベアリングホルダ４は、ベアリング５ｂを保持する。

ステータ１０は、ステータコア２０と、複数のコイル３０とを備える。
図２に示すように、ステータコア２０は、中心軸Ｊを中心とする円筒状をなすコアバック部２１と、コアバック部２１の径方向内側に突出して設けられた複数のティース部２２とを有するコア部材である。複数のティース部２２は、コアバック部２１の周方向に沿って等間隔に配置される。なお、コアバック部２１と各ティース部とは、別部材で構成され、当該別体同士を連結されていてもよい。
また、図６、図７に示すように、本実施形態では、ステータコア２０は、コアバック部２１がティース部２２ごとに分割された分割体２１１を連結した連結体で構成される。従って、各分割体２１１の横断面形状は、中心軸Ｊを中心とする円弧状となる。なお、ステータコア２０は、複数の分割体２１１（部材）を有する連結体で構成されるのに限定されず、１部材で構成されていてもよい。

各コイル３０は、各ティース部２２に装着される。前述したように、モータ１は、三相モータである。そして、図３に示すように、本実施形態では、コイル３０は、９つ配置される。９つのコイル３０は、３つのＵ相コイル３０Ｕと、３つのＶ相コイル３０Ｖと、３つのＷ相コイル３０Ｗとに分けられる。Ｕ相コイル３０Ｕ同士、Ｖ相コイル３０Ｖ同士、Ｗ相コイル３０Ｗ同士は、いずれも、接続点４０で電気的に接続される。また、１つのＵ相コイル３０Ｕと、１つのＶ相コイル３０Ｖと、１つのＷ相コイル３０Ｗとは、中性点５０で互いに電気的に接続される。

図７に示すように、各相では、いずれも、隣り合うコイル３０同士のうち、一方のコイル３０がティース部２２にコイル状に巻回された第１線状体６で構成され、他方のコイル３０が第１線状体６と異なる位置でティース部２２にコイル状に巻回された第２線状体７で構成される。また、第１線状体６と第２線状体７とが電気的に接続されて、接続点４０を構成する。これにより、第１線状体６および第２線状体７の双方をモータ１内で磁界を生じさせるコイル３０として用いることができる。なお、第１線状体６および第２線状体７としては、丸線または平角線を用いることができる。

モータ１は、本発明のモータの製造方法により製造される。図８に示すように、本製造方法は、巻回工程と、加工工程と、連結工程と、接続工程とを有する。以下、各工程について順に説明する。
［１］ 巻回工程
巻回工程は、ティース部２２に第１線状体６をコイル状に巻回するとともに、別のティース部２２に第２線状体７をコイル状に巻回する工程である。

なお、巻回工程は、前記連結体のステータコア２０となる前の分割体２１１ごとに行われる。これにより、円筒状のステータコア２０の状態で第１線状体６や第２線状体７をティース部２２に巻回する場合に比べて、巻回工程を容易に行うことができる。
また、分割体２１１には、各線状体が巻回される以前に、インシュレータが設けられていてもよい。

［２］ 加工工程
加工工程は、第１線状体６の端部６０に噛み込み部６１を加工するとともに、第２線状体７の端部７０に噛み込み部７１に加工する工程である。後の工程の接続工程で、噛み込み部６１と噛み込み部７１とは、一方が他方に噛み込むことができ、よって、第１線状体６と第２線状体７とが電気的に接続されることとなる。

まず、図４を参照して、第１線状体６の端部６０に噛み込み部６１を加工する作業について説明する。
噛み込み部６１の加工が施される予定の第１線状体６の端部６０をコイル３０から引き出す（図４中の左側の図参照）。次いで、端部６０を扁平形状、すなわち、平板状に変形させる（図４中の中央の図参照）。次いで、扁平形状の端部６０を湾曲した形状に変形させる（図４中の右側の図参照）。これにより、端部６０にフック状（鉤状）の噛み込み部６１が設けられる。

なお、第１線状体６の端部６０を扁平形状に変形させる加工では、例えば、プレス機械によるプレス加工を用いることができる。これにより、端部６０を過不足なく押し潰すことができ、端部６０を容易かつ迅速に扁平形状に変形させることができる。
また、扁平形状の端部６０を湾曲した形状に変形させる加工では、例えば、ペンチ等の工具による曲げ加工を用いることができる。これにより、端部６０を容易かつ迅速に湾曲変形させることができ、その結果、噛み込み部６１を設けることができる。また、噛み込み部６１の湾曲の程度も調整することができる。

次に、図５を参照して、第２線状体７の端部７０に噛み込み部７１に加工する作業について説明する。
噛み込み部７１の加工が施される予定の第２線状体７の端部７０をコイル３０から引き出す（図５中の左側の図参照）。次いで、端部７０を扁平形状、すなわち、平板状に変形させる（図５中の右側の図参照）。これにより、端部７０に扁平形状の噛み込み部７１が設けられる。

なお、第２線状体７の端部７０を扁平形状に変形させる加工では、第１線状体６に対する加工と同様に、例えば、プレス機械によるプレス加工を用いることができる。これにより、端部７０を過不足なく押し潰すことができ、端部７０を容易かつ迅速に扁平形状に変形させることができる。

以上のように、噛み込み部６１は、湾曲した形状をなし、噛み込み部７１は、扁平形状をなす。これにより、接続工程で噛み込み部６１の隙間６１１に噛み込み部７１を差し込んで、噛み込み部６１と噛み込み部７１とを接続した際、接続点４０をできる限り小さくすることができ、よって、モータ１の小型化を図ることができる。また、噛み込み部６１と噛み込み部７１との接続を容易に行うことができ、よって、モータ１の製造時間の短縮が可能となり、モータ１の製造コストを抑えることができる。

なお、噛み込み部６１の幅Ｗ６１と、噛み込み部７１の全長Ｌ７１とは、同じであるのが好ましい。また、噛み込み部６１の隙間６１１のギャップ長ＧＰ６１と、噛み込み部７１の厚さｔ７１とは、同じであるのが好ましい。このような大きさの条件を満足することにより、噛み込み部６１と噛み込み部７１との噛み込み状態と、噛み込み部６１と噛み込み部７１との位置関係とを維持することができる。
また、第１線状体６に絶縁被膜が設けられている場合には、噛み込み部６１を加工した後に、絶縁被膜を除去し、当該除去した部分に予備半田を施してもよい。

［３］ 連結工程
連結工程は、加工工程と接続工程との間で、分割体２１１同士を連結する工程である。
図６に示すように、噛み込み部６１を有する第１線状体６が巻回された分割体２１１と、噛み込み部７１を有する第２線状体７が巻回された分割体２１１とを中心軸Ｊ回りに連結し、固定する。そして、この作業を繰り返していくと、分割体２１１同士が連結された円筒状のステータコア２０を得ることができる。

［４］ 接続工程
接続工程は、第１線状体６の噛み込み部６１（端部６０）と第２線状体７の噛み込み部７１（端部７０）とを電気的に接続する工程である。
図７に示すように、噛み込み部６１の隙間６１１に噛み込み部７１を差し込む、すなわち、挿入することにより、噛み込み部６１と噛み込み部７１とを噛み込み合わせることができる。これにより、第１線状体６と第２線状体７とが接続された接続点４０を構成することができる。接続点４０は、できる限り小さく構成される。これにより、モータ１の小型化に寄与する。

このように接続工程は、噛み込み部６１に噛み込み部７１を差し込むという簡単な作業により、第１線状体６と第２線状体７とを容易に接続することができる。これにより、モータ１の製造時間を短くすることができ、よって、モータ１の製造コストを抑えることができる。

また、第１線状体６と第２線状体７とが直接接続されるため、例えばバスバーを省略することができる。これにより、バスバーを省略した分、モータ１の小型化、軽量化を図ることができる。また、モータ１を構成する部品点数を削減することができ、よって、モータ１の製造コストを抑えることができる。

また、接続工程では、接続点４０に対して、例えばディッピングにより、半田を付与することもできる。これにより、第１線状体６と第２線状体７との接続状態がさらに強固となり、例えば振動等が原因で第１線状体６と第２線状体７との接続状態が解除されるのを確実に防止することができ、よって、モータ１を安定して継続的に使用することができる。

なお、半田の付与の他に、例えば、溶接、ろう付け、超音波の付与等の方法により、第１線状体６と第２線状体７との接続状態をさらに強固にすることができる。また、当該各方法は、位置決め冶具等が不要であり、第１線状体６と第２線状体７との接続作業性が高まる。

＜第２実施形態＞
以下、図９を参照して本発明のモータ用部品、モータおよびモータ用部品の製造方法の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、各噛み込み部の形状が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。

図９に示すように、第１線状体６の噛み込み部６１は、凹部６１２を有する。第２線状体７の噛み込み部７１は、凹部７１２を有する。そして、凹部６１２と凹部７１２とを対向させ、そのまま接近させて押し込む。これにより、噛み込み部６１と噛み込み部７１とが噛み込み合うことができ、接続点４０が構成される。

本実施形態でも、接続点４０をできる限り小さくすることができ、よって、モータ１の小型化を図ることができる。また、第１線状体６と第２線状体７との接続を容易に行うことができ、よって、モータ１の製造時間の短縮が可能となり、モータ１の製造コストを抑えることができる。

なお、第１線状体６の端部６０に凹部６１２を形成する加工では、例えば、フライス盤による切削加工を用いることができる。これにより、第１線状体６を側面側から切削することができ、よって、凹部６１２を有する噛み込み部６１を容易かつ迅速に設けることができる。
同様の加工により、第２線状体７の端部７０に凹部７１２を形成する加工を行うことができる。

なお、凹部６１２の全長Ｌ６１２と、凹部７１２の全長Ｌ７１２とは、同じであるのが好ましい。また、凹部６１２の深さＤ６１２と、凹部７１２の深さＤ７１２とは、同じであるのが好ましい。このような大きさの条件を満足することにより、噛み込み部６１と噛み込み部７１との噛み込み状態と、噛み込み部６１と噛み込み部７１との位置関係とを維持することができる。

＜第３実施形態＞
以下、図１０および図１１を参照して本発明のモータ用部品、モータおよびモータ用部品の製造方法の第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、中性点の構成が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。

図１０、図１１に示すように、本実施形態では、コイル３０は、１２個配置される。１２個のコイル３０は、４つのＵ相コイル３０Ｕと、４つのＶ相コイル３０Ｖと、４つのＷ相コイル３０Ｗとに分けられる。また、２つのＵ相コイル３０Ｕと、２つのＶ相コイル３０Ｖと、２つのＷ相コイル３０Ｗとは、中性点５０で互いに電気的に接続される。また、残りの２つのＵ相コイル３０Ｕと、２つのＶ相コイル３０Ｖと、２つのＷ相コイル３０Ｗも、別の中性点５０で互いに電気的に接続される。
また、図１０に示すように、各中性点５０は、２つの噛み込み部６１と、１つの噛み込み部７１とで構成される。これにより、１つの噛み込み部７１に２つの噛み込み部６１が一括して噛み込むことができる。

＜第４実施形態＞
以下、図１２を参照して本発明のモータ用部品、モータおよびモータ用部品の製造方法の第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、ステータの構成が異なること以外は前記第３実施形態と同様である。

図１２に示すように、本実施形態では、ステータ１０は、コイル３０を構成する第２線状体７とは別に、第２線状体７Ａを備える。第２線状体７Ａは、コアバック部２１の周方向に沿って延びて配置され、中性点同士を接続する中継ケーブルとして用いられる。これにより、第２線状体７Ａをバスバーの代替え部材として用いることができる。また、モータ１を構成する部品の種類を低減することができ、モータ１の製造コストを抑えることができる。

＜第５実施形態＞
以下、図１３を参照して本発明のモータ用部品、モータおよびモータ用部品の製造方法の第５実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、ステータの構成が異なること以外は前記第３実施形態と同様である。

図１３に示すように、本実施形態では、ステータ１０は、接続点４０が省略された構成である。これにより、接続点４０が省略され分、モータ１の小型化に寄与する。

以上、本発明のモータ用部品、モータおよびモータ用部品の製造方法を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。また、モータ用部品およびモータを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

また、本発明のモータ用部品、モータおよびモータ用部品の製造方法は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
また、第１線状体６の噛み込み部６１と第２線状体７の噛み込み部７１との噛み込みは、嵌め合いとすることもできる。
また、モータ用部品の製造方法では、巻回工程と加工工程との順番が逆転してもよい。

１…モータ、２…ハウジング、２１…コアバック部、２２…ティース部、３…ロータ、３ａ…シャフト、３ｂ…ロータ本体、４…ベアリングホルダ、５ａ…ベアリング、５ｂ…ベアリング、６…第１線状体、６０…端部、６１…噛み込み部、６１１…隙間、６１２…凹部、７…第２線状体、７Ａ…第２線状体、７０…端部、７１…噛み込み部、７１２…凹部、１０…ステータ、２０…ステータコア、３０…コイル、３０Ｕ…Ｕ相コイル、３０Ｖ…Ｖ相コイル、３０Ｗ…Ｗ相コイル、４０…接続点、５０…中性点、１００…モータ用部品、Ｄ６１２…深さ、Ｄ７１２…深さ、ＧＰ…ギャップ長、Ｊ…中心軸、Ｌ６１２…全長、Ｌ７１…全長、Ｌ７１２…全長、ｔ７１…厚さ、Ｗ６１…幅

Claims (13)

1. モータの部品として用いられるモータ用部品であって、
   筒状をなすコアバック部と、該コアバック部の径方向に突出して設けられ、前コアバック部の周方向に沿って配置された複数のティース部とを有するコア部材と、
   前記ティース部にコイル状に巻回された第１線状体と、
   前記第１線状体と電気的に接続される第２線状体とを備え、
   前記第１線状体の端部と、前記第２線状体の端部とは、一方の端部が他方の端部に噛み込む噛み込み部を有することを特徴とするモータ用部品。
2. 前記一方の端部における前記噛み込み部は、該一方の端部を湾曲した形状をなす請求項１に記載のモータ用部品。
3. 前記他方の端部における前記噛み込み部は、扁平形状をなす請求項２に記載のモータ用部品。
4. 前記一方の端部における前記噛み込み部は、凹部を有し、
   前記他方の端部における前記噛み込み部は、凹部を有する請求項２のいずれか１項に記載のモータ用部品。
5. 前記第２線状体は、前記第１線状体と異なる位置で前記ティース部にコイル状に巻回される請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ用部品。
6. 前記第２線状体は、前記コアバック部の周方向に沿って延びて配置される請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ用部品。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のモータ用部品を備えることを特徴とするモータ。
8. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のモータ用部品を製造する方法であって、
   前記ティース部に前記第１線状体をコイル状に巻回する巻回工程と、
   前記噛み込み部を加工する加工工程と、
   前記第１線状体の端部と前記第２線状体の端部とを電気的に接続する接続工程とを有することを特徴とするモータ用部品の製造方法。
9. 前記コア部材は、前記コアバック部が前記ティース部ごとに分割された分割体を連結した連結体で構成されており、
   前記巻回工程は、前記連結体となる前の前記分割体で行われる請求項８に記載のモータ用部品の製造方法。
10. 前記加工工程と前記接続工程との間に、前記分割体を連結する連結工程を有する請求項９に記載のモータ用部品の製造方法。
11. 前記加工工程では、プレス加工を用いる請求項８〜１０のいずれか１項に記載のモータ用部品の製造方法。
12. 前記加工工程では、曲げ加工を用いる請求項８〜１０のいずれか１項に記載のモータ用部品の製造方法。
13. 前記加工工程では、切削加工を用いる請求項８〜１０のいずれか１項に記載のモータ用部品の製造方法。
    
    

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