JP2021111999A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】導線の断線を抑制する。【解決手段】本発明の一態様に係るモータは、磁性体と、前記磁性体を覆う絶縁部材と、前記絶縁部材に設けられた端子と、前記端子の一部に巻き回された導線と、を備える。前記端子の一部と、前記巻き回された導線の一部とは固着しており、前記巻き回された導線の外周面は筒状の導電部材により囲まれている。【選択図】図１

Description

本発明は、モータに関する。

モータの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、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。一般的には、端子に導線を絡げる際には、はんだ付けにより導線を端子に固着する。

特開２０１６−０２９８８９号公報 国際公開第２０１７／１８０６６号 特開平１０−２９５０５３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ポリイミド等の耐熱性樹脂が使われる場合がある。耐熱性樹脂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。

ヒュージング処理によって導線が細くなることにより、車載用モータ等の振動が大きいモータにおいては、固着させた導線が断線したり、端子から外れたりしやすくなる。

一つの側面では、導線の断線を抑制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、磁性体と、前記磁性体を覆う絶縁部材と、前記絶縁部材に設けられた端子と、前記端子の一部に巻き回された導線と、を備える。前記端子の一部と、前記巻き回された導線の一部とは固着しており、前記巻き回された導線の外周面は筒状の導電部材により囲まれている。

一つの態様によれば、導線の断線を抑制できる。

図１は、実施形態におけるステータの一例を示す斜視図である。 図２は、実施形態における導線が巻き回された端子の一例を示す斜視図である。 図３は、実施形態におけるスリーブが装着された端子の一例を示す斜視図である。 図４は、実施形態におけるスリーブが装着された端子の一例を示す上面図である。 図５は、図４のＡ−Ａ線における断面斜視図である。 図６は、実施形態における導線の巻き回しの一例を示す断面図である。 図７は、変形例におけるスリーブが装着された端子の一例を示す上面図である。

以下に、本願の開示す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、径方向及び周方向のうち、少なくともいずれかを含む座標系を図示する場合がある。

図１は、実施形態におけるステータの一例を示す斜視図である。図１に示すステータ１は、例えば、ステータコア６０と、インシュレータ７０と、コイル３１とを含む。ステータ１は、例えば、フレーム８１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８２が配置されており、さらにこのロータ８２には回転軸（シャフト）８３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。

ステータコア６０は、例えば、ケイ素鋼板等の軟磁性材料で形成された磁性体のプレートが、所定枚数、軸方向に積み重ねられて構成されている。ステータコア６０は、径方向において環状部からロータ８２に向かって延在する複数のティース６１を有する。本実施形態では、ステータコア６０は、例えば、６個のティース６１を有しているが、その数は特に限定されない。各ティース６１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６１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、ステータコア６０は、磁性体の一例である。

インシュレータ７０は、ステータ１を覆うように、後述するステータコア６０を軸方向の両側から覆っている。インシュレータ７０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７０の凹部７１には、例えば、後に説明する第１端子１０と、第２端子９１とが埋め込まれる。なお、インシュレータ７０は、磁性体を覆う絶縁部材の一例である。また、第１端子１０は、絶縁部材に設けられた端子の一例である。

図１に示すように、各ティース６１には、インシュレータ７０を介して、コイル３１が巻き回される。各コイル３１は、渡り線３９を介して相互に接続される。また、コイル３１から引き出された導線３３は、後に説明するように、第１端子１０に巻き回される。なお、導線３３は、端子の一部に巻き回された導線の一例である。

第１端子１０及び第２端子９１は、例えば、モータへの給電や制御を行うための配線に電気的に接続される。第１端子１０は、例えば、いずれか１つのインシュレータ７０の凹部７１に１つ埋め込まれる。図１においては３つの第１端子１０を含むステータ１が開示されているが、ステータ１に含まれる第１端子１０の数は特に限定されない。また、第１端子１０には、コイル３１から引き出された導線３３が巻き回される。実施形態においては、導線３３には、例えばポリイミド等の耐熱性樹脂が被覆として用いられた、直径０．５ｍｍ程度の金属線が用いられる。導線３３の被覆が、例えばヒュージング又は熱カシメ等により剥がされることで、導線３３は第１端子１０と電気的に接続される。

図２は、実施形態における導線が巻き回された端子の一例を示す斜視図である。図２に示すように、実施形態における第１端子１０は、突出部１１と、導電部１２と、一対の端部１３、１４と、固定部１５とを備える。第１端子１０は、例えば、銅などの導電性の金属材料等が用いられる。第１端子１０は、例えば、厚さ１ｍｍ程度の金属板等により一体形成される。

突出部１１は、ステータコア６０の周方向における、一対の端部１３、１４の間にある第１端子１０の中央付近において、軸方向の負方向（下側）に向かって延在する部分である。突出部１１は、インシュレータ７０の凹部７１に挿入されることにより、第１端子１０をインシュレータ７０に固着させる。導電部１２は、ステータコア６０の周方向における、一対の端部１３、１４の間にある第１端子１０の中央付近において、軸方向の正方向（上側）に向かって延在する部分である。導電部１２は、図示しない接続板等に電気的に接続される。一対の端部１３、１４は、それぞれ周方向の各方向に延在する部分である。

固定部１５は、一方の端部１４から、軸方向の正方向（上側）に向かって延在する部分である。固定部１５は、例えば、周方向の辺の長さが３ｍｍ程度、軸方向の辺の長さが５ｍｍ程度の略直方体形状を有する。また、固定部１５は、後述する凹部１５ａを備える。なお、図２においては、凹部１５ａは、巻き回された導線３３の内側に位置し、一部のみが視認可能である。また、図２においては、図面上において、固定部１５が第１端子１０の一方の端部１４側に設けられる例について説明するが、固定部１５は、例えば第１端子１０の他方の端部１３側に設けられていてもよく、端部１３及び１４の両方に設けられていてもよい。

図２に示すように、固定部１５には、コイル３１から引き出された導線３３が巻き回される。なお、図２に示す例において、導線３３のうち、第１端子１０の固定部１５に巻き回された部分と、コイル３１との中間部分については図示を省略している。以下の各図においても同様である。図２に示すように、導線３３は、第１端子１０の固定部１５に複数回（図２に示す例においては４回）巻き回される。

図３は、実施形態におけるスリーブが装着された端子の一例を示す斜視図である。図３において、スリーブ２０は、例えば、軸方向の上下に開口が設けられた、直径５ｍｍ程度の円筒である。スリーブ２０には、銅などの導電性の金属材料等が用いられる。スリーブ２０は、例えば、厚さ０．３ｍｍ程度の金属板等により一体形成される。実施形態において、スリーブ２０は、導線３３が巻き回された固定部１５に、軸方向の正方向（上側）から軸方向の負方向（下側）に向かって装着される。固定部１５及び導線３３は、スリーブ２０の内周側に位置する。

図４は、実施形態におけるスリーブが装着された端子の一例を示す上面図である。図５は、図４のＡ−Ａ線における断面斜視図である。図４及び図５は、導線３３に対する熱カシメ処理が行われる前の状態を示す。図４に示すように、スリーブ２０は、第１端子１０の固定部１５に巻き回された導線３３の外周面全体を覆うように装着される。実施形態において、導線３３及び第１端子１０に対する熱カシメ処理は、スリーブ２０を介して行われる。

熱カシメ処理においては、スリーブ２０に対して、図４に示す矢印の方向に圧力が加えられる。すなわち、熱カシメ処理における圧力は、ステータ１における径方向において加えられる。熱カシメ処理が行われた結果、スリーブ２０は、図４の破線２０ｘに示すような形状に変形する。すなわち、熱カシメ処理後のスリーブ２０の長辺は、第１端子１０の一方の端部１３から他方の端部１４に向かう方向に延在した、略楕円形状となる。

熱カシメ処理においては、導線３３も潰れて細くなる。例えば、直径０．４２ｍｍの導線が、熱カシメ処理により直径０．２７ｍｍまで潰れて細くなる場合がある。導線が潰れて細くなることにより、車載用モータの振動に伴い導線が断線したりしやすくなる。

一方、実施形態における導線３３は、第１端子１０の固定部１５に複数回巻き回される。これにより、熱カシメ処理の圧力が、巻き回された導線３３のそれぞれに分散されるので、熱カシメ処理による導線３３の潰れを抑制できる。

また、巻き回された導線３３の外周面は、スリーブ２０により覆われている。これにより、熱カシメ処理により導線３３が潰れて細くなることを抑止できる。仮に導線３３が潰れて細くなった場合においても、スリーブ２０が巻き回された導線３３の外周面を覆っているので、導線３３に振動が作用して導線３３が断線してしまうことを抑止できる。

図５に示すように、固定部１５は、軸方向の正方向（上側）の端部１５ｃの外周面に、凹部１５ａを有する。この凹部１５ａは端部１５ｃの外周面に沿って形成されている。なお、凹部１５ａに限定されず、複数の凹部１５ａ、１５ｂが設けられるような構成であっても構わない。凹部１５ａは、例えば、図５に示すような楔状の切り欠きである。第１端子１０の固定部１５に巻き回される導線３３の一部は、凹部１５ａに嵌合する。また、導線３３の他の一部は、固定部１５に、軸方向に向かって螺旋状に巻き回される。

図６は、実施形態における導線の巻き回しの一例を示す断面図である。図６に示すように、コイル３１から引き出された導線３３の一部３３ａは、まず、固定部１５の凹部１５ａに嵌合される。次に、導線３３は、導線３３の一部３３ｂが固定部１５の凹部１５ａに嵌合されるように、固定部１５の端部１５ｃの外周面に沿って巻き回される。すなわち、実施形態において、導線３３の一部３３ａ及び３３ｂは、第１端子１０の固定部１５の凹部１５ａに嵌合される。なお、導線３３の一部３３ａ及び３３ｂは、凹部に嵌合している導線の一部の一例である。

その後、導線３３は、導線３３の一部３３ｃが、固定部１５の軸方向の正方向（上側）の端部１５ｃを取り囲むように巻き回される。次に、導線３３は、導線３３の一部３３ｄ、３３ｅ及び３３ｆが、導線３３の一部３３ａ及び３３ｂに重なるように巻き回される。すなわち、実施形態において、導線３３は、導線３３の一部３３ｄ、３３ｅ及び３３ｆが、導線３３の一部３３ａ及び３３ｂに重なるように巻き回される。その後、導線３３は、軸方向の負方向（下側）に向かって、順次巻き回される。その後、導線３３は、固定部１５の軸方向の負方向（下側）の端部１５ｄに向かって、順次巻き回される。なお、導線３３の一部３３ｄ、３３ｅ及び３３ｆは、巻き回された導線の他の一部分の一例である。

なお、導線３３を巻き回す方向はこれに限られず、まず固定部１５の軸方向の負方向（下側）から軸方向の正方向（上側）に向かって順次巻き回されるような構成であってもよい。ただし、この場合においても、図６に示すように、導線３３の一部が固定部１５の凹部１５ａに嵌合され、巻き回された導線３３の他の一部分が嵌合された導線３３の一部に重なるようにすることで、導線３３と固定部１５との固着をより強固にすることができる。

以上説明したように、実施形態に係るモータは、磁性体６０と、磁性体６０を覆う絶縁部材７０と、絶縁部材７０に設けられた第１端子１０と、第１端子１０の一部に巻き回された導線３３と、を備える。第１端子１０の一部と、巻き回された導線３３の一部とは固着しており、巻き回された導線３３の外周面は筒状の導電部材２０により囲まれている。これにより、導線の断線を抑制できる。

また、スリーブの内周面にめっき処理が施されていても構わない。このめっき処理が施されることで、スリーブの内周面に金属膜が形成される。この金属膜が熱カシメ処理により溶けて導線３３に溶着することにより、スリーブと導線との固着をさらに強固にすることができる。図７は、変形例におけるスリーブが装着された端子の一例を示す上面図である。図７に示すように、変形例におけるスリーブ４０の内周面には金属膜４１が形成されている。金属膜４１は、例えば錫めっき等の公知のめっき技術により形成される。例えば、錫めっきの融点は、導線３３の被覆の融点よりも低いため、熱カシメ処理が行われる際、金属膜４１が溶けて導線３３に溶着する。これにより、導線３３と固定部１５とが固着されるだけでなく、導線３３とスリーブ４０とも金属膜４１を介して固着されるので、導線３３が固定部１５から外れることを抑止できる。また、金属膜４１を形成することにより、熱カシメ処理を行う際の抵抗値が安定するので、熱カシメ処理において導線３３が必要以上に潰れることを抑制できる。なお、金属膜４１は、例えば、上述した錫めっき技術等により、スリーブ２０を形成する材料や、導線３３を形成する材料とは異なる材料により形成される。

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、スリーブ２０は、軸方向の正方向（上側）が閉じられたカップ形状の部材であってもよい。この場合、導線３３が径方向に外れることに加えて、軸方向の正方向（上側）に導線３３が外れることも抑止できる。

また、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、固定部１５の形状は、図２に示すような軸方向の正方向（上側）に延在する略直方体形状に限らず、その他の多面体形状や円柱形状等であってもよい。また、１つの第１端子１０が、２つ以上の固定部１５を含むような構成であってもよい。

また、固定部１５に形成された凹部１５ａの形状及び位置は、図５に示すような形状及び位置に限られず、導線３３の一部を係合可能であればよい。また、固定部１５が凹部を有さない、又は固定部１５が２つ以上の凹部を有していてもよい。また、固定部１５が複数の凹部１５ａ及び１５ｂを有する場合、例えば、凹部１５ａの形状と凹部１５ｂの形状とが相互に異なっていてもよい。例えば、凹部１５ａは、図５及び図６に示すような固定部１５の周方向の２辺及び径方向の２辺に延在する１つの切り欠きであってもよく、螺旋状に形成された溝部であってもよい。また、凹部１５ａは、固定部１５の軸方向の負方向（下側）の端部１５ｄ付近等、固定部１５のその他の位置に設けられていてもよい。また、スリーブ２０に対する熱カシメ処理の圧力をかける方向も、図４の矢印に示す方向に限られない。

なお、導線３３を固定部１５に巻き回す回数は図５に示す例に限られないが、上で述べたように、導線３３を巻き回す数が増えると、熱カシメを行う際に導線３３にかかる荷重を分散させることができる。このため、導線３３は、好ましくは、固定部１５に複数回巻き回される。

なお、コイル３１から引き出された導線３３が、当該コイル３１が巻き回されたインシュレータ７０に挿入された第１端子１０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３１から引き出された導線３３は、当該コイル３１が巻き回されたインシュレータ７０と周方向に隣接する他のインシュレータ７０に挿入された第１端子１０に装着されてもよい。第１端子１０と、他の第１端子１０や他の端子等を結ぶ配線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、１０ 第１端子、１１ 突出部、１２ 導電部、１３，１４ 端部、１５ 固定部、２０，４０ スリーブ、４１ 金属膜、３１ コイル、３３ 導線、３９ 渡り線、６０ ステータコア、６１ ティース、７０ インシュレータ、８１ フレーム、８２ ロータ、８３ 回転軸（シャフト）、９１ 第２端子

Claims (5)

1. 磁性体と、
   前記磁性体を覆う絶縁部材と、
   前記絶縁部材に設けられた端子と、
   前記端子の一部に巻き回された導線と、
   を備え、
   前記端子の一部と、前記巻き回された導線の一部とは固着しており、
   前記巻き回された導線の外周面は筒状の導電部材により囲まれている、
   モータ。
2. 前記端子の一部には凹部が設けられており、前記巻き回された導線の一部が前記凹部に嵌合している、請求項１に記載のモータ。
3. 前記凹部に嵌合している導線の一部に、前記巻き回された導線の他の一部分が重なっている、請求項２に記載のモータ。
4. 前記筒状の導電部材の内周面には、金属膜が形成されており、
   前記巻き回された導線の一部は、前記金属膜に固着されている、請求項１乃至３のいずれか１つに記載のモータ。
5. 前記金属膜を形成する材料は、前記筒状の導電部材を形成する材料及び前記導線を形成する材料とは異なる、請求項４に記載のモータ。

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