JP2021083226A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】部品数を削減する。【解決手段】モータは、磁性部材と、前記磁性部材を囲むインシュレータと、前記磁性部材に巻き回されたコイルと、前記コイルから引き出された引出線とを有する。前記引出線の一部は、回転軸方向に延在しており、前記インシュレータには、前記引出線の一部分を支持する支持部が設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、モータに関する。

車載用モータ等に用いられるステータに装着するインシュレータに、コイルから引き廻された巻線に電流を流すための端子を設ける場合がある。

特開２００８−１６７６０４号 国際公開第ＷＯ２０１７／０２６４９１号

特許文献１に示されるような、端子を構成する部材をインシュレータに設ければ、部品数が多くなる。

本発明は、上記課題を一例とするものであり、部品数を削減できるモータ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は、磁性部材と、前記磁性部材を囲むインシュレータと、前記磁性部材に巻き回されたコイルと、前記コイルから引き出された引出線とを有する。前記引出線の一部は、回転軸方向に延在しており、前記インシュレータには、前記引出線の一部分を支持する支持部が設けられている。

本発明の一態様によれば、部品数を削減できる。

図１は、実施形態に係る引出線が実装される前のインシュレータの一例を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係るステータの一例を示す斜視図である。 図３は、実施形態に係る引出線が実装されたインシュレータの一例を示す斜視図である。 図４は、実施形態に係る引出線が実装されたインシュレータの支持部の一例を示す上面図である。 図５は、実施形態に係る引出線が実装されたインシュレータの一例を示す拡大斜視図である。 図６は、実施形態に係る接続板が実装されたステータ構造の一例を示す斜視図である。

以下、実施形態に係るモータ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１における軸方向をＺ軸正方向（回転軸方向）とする３次元の直交座標系を図示する場合がある。

図１は、実施形態に係る引出線が実装される前のインシュレータの一例を示す斜視図である。金属製の端子が装着されたインシュレータを備えるモータにおいては、インシュレータとは材質の異なる端子を別途用意する場合、部品数が多くなり、製造コストが上昇する。

一方、実施形態のモータにおいては、インシュレータ１０は、例えば、絶縁性樹脂を用いた射出成形によって形成される。インシュレータ１０は、ステータ１を覆うように後述するステータコア３０を軸方向の両側から覆っている。実施形態のモータにおいては、後に説明するコイル２１から引き出された引出線２０が端子として用いられるため、図１に示すように、インシュレータ１０は、引出線２０を支持する支持部１３を有する。図１に示すインシュレータ１０は、後に説明するステータコア３０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３０を軸方向の両側から覆っている。

図１に示すように、実施形態のインシュレータ１０は、外周部１１と、内周部１２と、支持部１３と、係合部１４とを有する。インシュレータ１０には、図２に示すように、コイル２１が巻き回されて、ステータ１に実装される。

図２は、実施形態に係るステータの一例を示す斜視図である。図２に示すステータ１は、例えば、ステータコア３０と、インシュレータ１０と、コイル２１とを含む。図２に示すように、実施形態のインシュレータ１０は、外周部１１と、内周部１２と、を備える。インシュレータ１０の外周部１１は、ステータ１の径方向における外側に位置し、インシュレータ１０の内周部１２は、ステータ１の径方向における内側に位置している。ステータ１は、例えば、フレーム５１の内部に収容される。なお、実施形態で説明するステータ１は、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であり、例えば、ステータ１の内周側には、マグネットを構成部品として持つロータ５２が配置されており、さらにこのロータには回転軸（シャフト）５３が結合している。また、ステータ１が実装されるブラシレスモータは、例えば、車載用モータとして用いられる。ステータ１は、大電流を流すために太い導線（例えば、直径１ｍｍ以上の円形の導線）を用いたコイル２１を含む。

ステータコア３０は、例えば、ケイ素鋼板等の軟磁性材料からなる鋼板のコアを所定枚数、回転軸方向（Ｚ軸方向）に積み重ねられて構成されている。ステータコア３０は、径方向において環状部からロータに向かって延在する複数のティース３１を有する。本実施形態では、ステータコア３０は、例えば、１２個のティース３１を有しているが、その数は特に限定されない。各ティース３１は、環状部の周方向において等角度間隔で配置されており、各ティース３１それぞれの先端は、周方向に広がる先端部を有している。なお、ティース３１は、磁性部材の一例である。

図２に示すように、各ティース３１には、インシュレータ１０を介して、コイル２１が巻き回される。また、コイル２１から引き出された引出線２０は、支持部１３を介して、回転軸方向（Ｚ軸正方向）に延在する。図２に示す例において、引出線２０は、支持部１３に支持される部分２０ａと、係合部１４に係合される部分２０ｂと、引出線の部分２０ｂとコイル２１との中間部分である部分２０ｃとを含む。なお、以下において、引出線の各部分２０ａ、２０ｂ、２０ｃを、単に引出線の一部２０ａ、引出線の一部２０ｂ、引出線の一部２０ｃと表記する場合がある。また、引出線の一部２０ａは、引出線の一部分の一例であり、引出線の一部２０ｂは、引出線の他の一部分の一例である。

図３は、実施形態に係る引出線が実装されたインシュレータの一例を示す斜視図である。なお、図３においては、コイル２１及び引出線の一部２０ｃの図示を省略している。すなわち、図３に引出線の一部２０ｂは、ステータ１の径方向における内周側（ロータ５２側）において、引出線の一部２０ｃと連続する。図３に示すように、コイル２１から引き出された引出線２０は、引出線の一部２０ｂが係合部１４に係合される。また、引出線２０は、引出線の一部２０ａが支持部１３に支持されることにより、回転軸方向（Ｚ軸正方向）に延在する。引出線の一部２０ａのうち、支持部１３からさらに回転軸方向（Ｚ軸正方向）に延在する部分は、後に説明する端子を形成する。

図３に示すように、支持部１３は、インシュレータ１０の外周部１１に設けられる。支持部１３は、例えば回転軸方向（Ｚ軸正方向）に延在する円柱状の形状であり、樹脂等の絶縁材料を用いて形成される。支持部１３は、例えばインシュレータ１０と同一の絶縁性樹脂により形成されてもよく、インシュレータ１０と一体成形により形成されてもよい。

図４は、実施形態に係る引出線が実装されたインシュレータの支持部の一例を示す上面図である。図４に示すように、インシュレータ１０に形成される支持部１３の内周面１３ａには、引出線の一部２０ａの少なくとも一部が接触する。内周面１３ａの内径は、例えば引出線の一部２０ａの外径と略同一であってもよい。

また、図４に示すように、支持部１３には、ステータコア３０の径方向における内側に向かって、開口部１３ｂが形成される。開口部１３ｂは、例えば、支持部１３の端面（開口部を形成する端面）１３ｅ及び１３ｆに挟まれた領域である。引出線２０は、例えば、開口部１３ｂからステータコア３０の径方向における外側（フレーム５１側）に向かって支持部１３の内周面１３ａに挿入されることにより、支持部１３に装着される。

また、図４に示すように、支持部１３の内周面１３ａの端面（開口部を形成する端面）１３ｅ及び１３ｆに接する位置には、それぞれ突起１３ｃ及び１３ｄが設けられてもよい。突起１３ｃ及び１３ｄは、支持部１３に支持される引出線の一部２０ａが、モータの振動等により、支持部１３から外れ、ステータ１の径方向における内側へと移動することを抑制するためのストッパとして機能する。突起１３ｃ及び１３ｄは、例えば、支持部１３の最上部のみに設けられてもよく、支持部１３の上端から下端までに延在してもよい。

図３に戻って、係合部１４は、例えば、インシュレータ１０の外周部１１の回転軸方向（Ｚ軸正方向）の端面１７に形成された、凹部状の空間である。係合部１４は、例えば周方向において支持部１３に隣接して設けられる。なお、図３においては、図面上において、係合部１４が周方向において支持部１３の一方の端部側（右側）に設けられる例について説明するが、係合部１４は、例えば周方向において支持部１３の他方の端部側（左側）に設けられていてもよい。

係合部１４には、引出線の一部２０ｂが係合される。図５は、実施形態に係る引出線が実装されたインシュレータの一例を示す拡大斜視図である。なお、図５においても、引出線の一部２０ｃの図示は省略されている。図５に示されるように、コイル２１から引き出された引出線の一部２０ｂは、係合部１４に係合することにより、インシュレータ１０に固定される。

また、図５に示すように、インシュレータ１０は、例えば、係合部１４の一部を覆うカバー１５をさらに有してもよい。カバー１５は、例えば、インシュレータ１０の端面１７において、径方向における外側から内側に向けて延在する、蓋状の部材である。カバー１５は、例えば、係合部１４に係合された引出線の一部２０ｂが、モータの振動等により、係合部１４から外れることを抑制するためのストッパとして機能する。また、カバー１５は、例えば、支持部１３に支持される引出線の一部２０ａを係合部１４から支持部１３の凹み又は内周面１３ａへとガイドするガイド部としても機能する。

また、図５に示すように、インシュレータ１０は、例えば、突出部１６をさらに有してもよい。突出部１６は、例えば、係合部１４と対向し、係合部１４よりもステータ１の径方向における内側に位置する。突出部１６は、インシュレータ１０から、回転軸方向（Ｚ軸正方向）に突出する。突出部１６は、インシュレータ１０に設けられた係合部１４の凹部の一側面を形成する。これにより、突出部１６は、係合部１４の形状を、例えばＳ字形状の溝状に形成する。突出部１６は、例えば、係合部１４に係合された引出線の一部２０ｂが、モータの振動等により、係合部１４から外れることを抑制するためのストッパとして機能するとともに、引出線の一部２０ｂが引き出されて係合部１４に係合される際のガイド部として機能する。なお、図５においては、突出部１６が、インシュレータ１０の端面１７よりもＺ軸正方向（回転軸方向）に延在する例について示したが、突出部１６の高さはこれに限られない。

実施形態において、支持部１３に支持される引出線の一部２０ａのうち、支持部１３よりもＺ軸正方向（回転軸方向）に延在する部分は、例えば、絶縁用被覆を剥がされ、図６に示す接続板４０に形成された配線４１等に接続するための端子として機能する。上で述べたように、車載用モータ等では、大電流を流すため、太さが１ｍｍ以上ある導線を用いる場合もある。このように太い導線を使う場合、端子として接続板等に接続するための十分な曲げ剛性を確保できる。なお、引出線２０を覆う絶縁用被覆として、例えばＡＩＷ（耐熱性樹脂）が用いられている場合、引出線の一部２０ａの被覆は、例えばヒュージング又は熱カシメ等により剥がされる。

図６は、実施形態に係る接続板が実装されたステータ構造の一例を示す斜視図である。なお、図６に示すように、ステータ構造２は、ステータ１に接続板４０を取り付けることによって得られる。また、接続板４０は、基板の一例である。

図６に示す接続板４０は、例えば、インシュレータ１０の上部に取り付けられ、引出線の一部２０ａのうち、支持部１３よりもＺ軸正方向に延在する部分を一括して電気接続するものである。接続板４０は、プリント基板（ＰＣＢ基板）または所定の基板に複数の配線４１が形成されたプリント基板やフレキシブル基板を設けたもの等により形成されている。配線４１は、引出線の一部２０ａのうち、インシュレータ１０の支持部１３よりもＺ軸正方向に延在する部分を端子として、他のインシュレータ１０の支持部１３に支持された引出線の一部２０ａと電気的に接続する。

以上説明したように、実施形態にかかるモータは、磁性部材３１と、磁性部材３１を囲むインシュレータ１０と、磁性部材３１に巻き回されたコイル２１と、コイル２１から引き出された引出線２０とを有する。引出線２０の一部は、回転軸方向に延在しており、インシュレータ１０には、引出線２０の一部分を支持する支持部１３が設けられている。かかる構成においては、インシュレータ１０に装着される金属製の端子を別途作製しなくてもよく、部品数が多くなることを抑止できる。また、支持部１３は、インシュレータ１０と同一の絶縁性樹脂により一体成形することができる。これにより、金属製の端子を別途接続する場合と比べて、部品数の増加を抑止しつつ、端子の製造に要するコストを削減できる。

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。例えば、コイル２１及びコイル２１から引き出させる引出線２０として、太さ１ｍｍ以上の金属線が用いられる構成について説明したが、これに限られず、端子としての強度が担保できるものであれば、その材質、形状、太さ等は問わない。

上述した実施形態では、モータが車載用に用いられるインナーロータ型のブラシレスモータである場合について説明したが、モータは、車載用以外に用いられるモータであってもよく、アウターロータ型のブラシレスモータであってもよく、またブラシ付きモータやステッピングモータなどの公知の他のモータであってもよい。

また、支持部１３の外周形状は円柱状の形状に限らず、多角形形状であってもよく、また左右非対称の形状であってもよい。例えば、支持部１３のステータ１の径方向における外側の外周形状は、インシュレータ１０の外周部１１の一部の形状と一致していてもよい。

なお、コイル２１から引き出された引出線２０が、当該コイル２１が巻き回されたインシュレータ１０の支持部１３に装着される例について説明したが、実施の形態はこれに限られない。例えば、コイル２１から引き出された引出線２０は、当該コイル２１が巻き回されたインシュレータ１０と周方向に隣接する他のインシュレータ１０の支持部１３に装着されてもよい。これにより、接続板４０上の配線４１の配置の自由度を向上させることができる。

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、 ２ ステータ構造、 １０ インシュレータ、 １１ 外周部、 １２ 内周部、 １３ 支持部、 １４ 係合部、 １５ カバー、 １６ 突出部、 ２０ 引出線、 ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 引出線の一部、 ２１ コイル、 ３０ ステータコア、 ３１ ティース、 ４０ 接続板、 ４１ 配線

Claims (12)

1. 磁性部材と、
   前記磁性部材を囲むインシュレータと、
   前記磁性部材に巻き回されたコイルと、
   前記コイルから引き出された引出線と
   を有し、
   前記引出線の一部は、回転軸方向に延在しており、
   前記インシュレータには、前記引出線の一部分を支持する支持部が設けられている、モータ。
2. 前記引出線の一部分は端子を形成している、請求項１に記載のモータ。
3. 前記支持部は内周面を有する柱状であり、
   前記支持部の内周面に前記引出線の一部分が接触している、請求項１又は２に記載のモータ。
4. 前記支持部は前記インシュレータの外周部に設けられている、請求項１乃至３のいずれか１つに記載のモータ。
5. 前記支持部には、前記インシュレータの内周部側に開口部が設けられ、
   前記支持部の内周面は、前記開口部と隣接する突起を有する、請求項１乃至４のいずれか１つに記載のモータ。
6. 前記インシュレータには、前記引出線の他の一部分が係合する係合部が設けられている、請求項１乃至５のいずれか１つに記載のモータ。
7. 周方向において、前記係合部は前記支持部に隣接している、請求項６に記載のモータ。
8. 前記係合部は凹部である、請求項６又は７に記載のモータ。
9. 前記インシュレータは、前記係合部の内周面と対向し、前記引出線の一部が延在する方向に突出する突出部をさらに備え、
   前記引出線の他の一部分は、前記凹部の内周面と前記突出部との間に係合される、請求項８に記載のモータ。
10. 前記インシュレータは，前記係合部の一部又は全部を、前記引出線の一部が延在する方向から覆うカバーを有する、請求項６乃至９のいずれか１つに記載のモータ。
11. 配線が設けられた基板を備え、
    前記配線に前記引出線の一部分が電気的に接続されている、請求項１乃至１０のいずれか１つに記載のモータ。
12. 前記基板は前記インシュレータに設けられている、請求項１１に記載のモータ。

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