JP2023150084A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト低減に寄与できる回転電機を提供する。【解決手段】軸方向に延びる回転シャフト４０、回転シャフト４０の周面に固定されたロータ５０およびロータ５０の周囲に配置された環状のステータ７０を有するモータユニット１と、軸方向一方側が開口し、モータユニットを収容した筒状ケース１０と、筒状ケース１０の内壁に周方向に沿って設けられ、軸方向一方側に向く段部と、ステータ７０から引き出されたコイル線７３ａと、段部に配置された環状のガイド部材６０であり、径方向外側から径方向内側に向かって延びる切欠部６３を有するガイド部材６０と、コイル線７３ａの端部が通るスルーホール８１を有する制御基板８０と、を有する。切欠部６３における少なくとも周方向一方側に、周方向に移動可能な弾性変形部を有する。ステータ７０から引き出されたコイル線７３ａは、端部側が軸方向に沿って切欠部６３を通りスルーホール８１まで延びている。【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機に関する。

ロータとステータを有するモータを備えた回転電機が知られている。例えば、特許文献１には、ステータコアから引き出されたコイル線をバスバー部材を介して制御基板に接続するモータが開示されている。

国際公開第２０１８／１６８０９０号

バスバー部材の他に射出成形部品、端子部品、樹脂部材等を用いるため、部品点数が多くなりコスト増加を招いていた。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、コスト低減に寄与できる回転電機を提供することを目的とする。

本発明の回転電機の一つの態様は、軸方向に延びる回転シャフト、前記回転シャフトの周面に固定されたロータおよび前記ロータの周囲に配置された環状のステータを有するモータユニットと、軸方向一方側が開口し、前記モータユニットを収容した筒状ケースと、前記筒状ケースの内壁に周方向に沿って設けられ、軸方向一方側に向く段部と、前記ステータから引き出されたコイル線と、前記段部に配置された環状のガイド部材であり、径方向外側から径方向内側に向かって延びる切欠部を有する前記ガイド部材と、前記コイル線の端部が通るスルーホールを有する制御基板と、を有し、前記切欠部における少なくとも周方向一方側に、周方向に移動可能な弾性変形部を有し、前記ステータから引き出された前記コイル線は、端部側が軸方向に沿って前記切欠部を通り前記スルーホールまで延びている。

本発明の一つの態様によれば、コスト低減に寄与する回転電機を提供することができる。

図１は、本実施形態の回転電機を示す断面図である。 図２は、蓋体および制御基板を除く本実施形態の回転電機を示す斜視図である。 図３は、本実施形態の筒状ケースを示す斜視図である。 図４は、本実施形態のガイド部材を上側から見た斜視図である。 図５は、図２における切欠部および弾性変形部を上側から見た部分拡大図である。 図６は、軸方向に延びるコイル線が切欠部の径方向外側に位置する部分拡大図である。 図７は、軸方向に延びるコイル線が第２部分６３ｂに位置する部分拡大図である。 図８は、本実施形態の回転電機を示す部分断面図である。

各図には、以下に説明する実施形態の回転電機における中心軸Ｊを仮想的に示している。
以下の説明においては、中心軸Ｊの軸方向を単に「軸方向」と呼ぶ。中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼ぶ。中心軸Ｊを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。各図に示すＺ軸は、中心軸Ｊが延びる方向を示している。以下の説明においては、軸方向のうちＺ軸の矢印が向く側（＋Ｚ側）を「上側」と呼び、軸方向のうちＺ軸の矢印が向く側と逆側（－Ｚ側）を「下側」と呼ぶ。

本実施形態において、下側は「軸方向一方側」に相当し、上側は「軸方向他方側」に相当する。なお、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。また、図１では、説明のために、中心軸Ｊを挟んだ左右両側のそれぞれにおいて異なる周方向位置の断面を示している。

図１および図２に示すように、回転電機１００は、モータユニット１と、筒状ケース１０と、蓋体２０と、モータハウジング３０と、ガイド部材６０と、を備える。
モータユニット１は、回転シャフト４０と、ロータ５０と、ステータ７０と、制御基板８０と、を備える。

回転シャフト４０は、中心軸Ｊを中心として軸方向に延びる円柱状である。回転シャフト４０は、ベアリング５ａ，５ｂによって中心軸Ｊ回りに回転可能に支持されている。ロータ５０は、中心軸Ｊを中心として回転可能である。ロータ５０は回転シャフト４０の周面に固定されている。ロータ５０は、ロータコア５１と、マグネット５２と、を有する。ロータコア５１は、中心軸Ｊを囲む環状である。ロータコア５１の径方向内側には、回転シャフト４０が軸方向に通されている。マグネット５２は、ロータコア５１に固定されている。図示は省略するがマグネット５２は、例えば、周方向に間隔を空けて複数設けられている。

ステータ７０は、ロータ５０の径方向外側に位置する。ステータ７０は、ロータ５０の周囲に配置される。ステータ７０は、ロータ５０を囲む環状である。ステータ７０は、ステータコア７１と、ステータコア７１に取り付けられたインシュレータ７２と、インシュレータ７２を介してステータコア７１に取り付けられた複数のコイル７３と、を有する。

ステータコア７１は、ロータコア５１を囲んでいる。ステータコア７１は、ロータコア５１を囲む円環状のコアバック７１ａと、図示は省略するが、コアバック７１ａから径方向内側に延びる複数のティースと、を有する。複数のティースは、周方向に沿って並んで配置されている。コアバック７１ａのうち上側の端部を除いた部分は、モータハウジング３０に圧入されて固定されている。これにより、ステータ７０は、モータハウジング３０に固定されている。複数のティースの径方向内側の端部は、ロータ５０の外周面と僅かな隙間を介して対向している。つまり、本実施形態においてステータ７０は、ロータ５０の外周面と非接触の状態で配置されている。インシュレータ７２およびコイル７３は、ステータコア７１から軸方向両側に突出している。

制御基板８０は、ロータ５０およびステータ７０の上側に配置される。制御基板８０は、嵌合突起１４ｃ（詳細は後述）に嵌合することで筒状ケース１０に位置決めされる。制御基板８０には、図１に示すように、複数の端子８３の一端部が接続されている。図示は省略するが、複数の端子８３の他端部は、コネクタ部１９に設けられている。コネクタ部１９に図示しない外部電源が接続されることで、当該外部電源の電力が、端子８３から制御基板８０に供給される。制御基板８０は、軸方向に貫通するスルーホール８１を複数有する。スルーホール８１には、ステータ７０から引き出されたコイル線７３ａの端部が通される（詳細は後述する）。制御基板８０は、コイル線７３ａがスルーホール８１に通されることでコイル７３と電気的に接続されている。図示しない外部電源から制御基板８０に供給された電力は、コイル線７３ａを介してコイル７３に供給される。

筒状ケース１０は、蓋体２０の下側に位置する。筒状ケース１０は、上側が開口する筒状である。本実施形態において筒状ケース１０は、樹脂製である。図３に示すように、筒状ケース１０は、底壁部１１と、外周壁１２と、内壁１４と、段部１６と、溝部１７と、コネクタ部１９と、を有する。底壁部１１は、中心軸Ｊを囲む円環状である。底壁部１１は、ステータ７０の下側に位置する。

外周壁１２は、底壁部１１の縁部から上側に延びる円筒状である。外周壁１２の上面は、蓋体２０が接合される接合面である。外周壁１２の上面は、溝１２ａを有する。溝１２ａは全周に亘って設けられている。図示は省略するが、溝１２ａには、シール材が設けられる。外周壁１２は、突壁１３を有する。突壁１３は、外周壁１２の径方向外側に突出する。突壁１３は、周方向に間隔をあけて複数（図３では６個）配置されている。突壁１３は、上側に開口する空洞１３ａを有する。空洞１３ａは、軸方向に延びている。溝１２ａにシール材が設けられた状態で蓋体２０を介して空洞１３ａに上側からタッピンねじ１３ｂ（図２参照）をねじ込むことで、筒状ケース１０と蓋体２０をシールした状態で固定できる。外周壁１２には、コネクタ部１９が設けられている。

内壁１４は、底壁部１１から上側に突出している。より詳細には、内壁１４は、底壁部１１の径方向外周縁部から上側に突出している。内壁１４は、中心軸Ｊを囲む円環状である。図１に示すように、内壁１４は、ステータ７０の径方向外側に位置する。内壁１４は、ステータ７０を径方向外側から囲んでいる。内壁１４は、外周壁１２よりも径方向内側に位置する。内壁１４の上面は、外周壁１２の上面よりも下側に位置する。

径方向で内壁１４の位置には、嵌合突起１４ｃが設けられている。嵌合突起１４ｃは、周方向に間隔をあけて複数（図３では６個）配置されている。嵌合突起１４ｃは、上側に突出する。嵌合突起１４ｃは、径方向に延びるリブ１４ｄにより外周壁１２と内壁１４とに繋がっている。リブ１４ｄは、底壁部１１から上側に突出している。図示は省略するが、嵌合突起１４ｃは、制御基板８０の貫通孔に嵌合することで、制御基板８０を位置決めする。

段部１６は、内壁１４に周方向に沿って複数設けられている。段部１６は、コイル線７３ａのＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して周方向に間隔をあけて３つ設けられている。段部１６は、上側に向いている。溝部１７は、段部１６に設けられている。溝部１７は、周方向で隣り合う２つを一組として、周方向に複数組（図３では３組）配置されている。溝部１７は、それぞれ径方向内側から径方向外側に延びる。ステータ７０から引き出されたコイル線７３ａは、一部が溝部１７に収容される。径方向内側が深く、径方向外側が浅い傾きで溝部１７が傾斜していることで、ステータ７０から引き出されたコイル線７３ａを溝部１７に収容した際に、コイル線７３ａは径方向外側に向かうにつれて下側に向かう方向に傾く。この結果、コイル線７３ａの端部側が溝部１７から段部１６の上側に突出することを抑制し、ガイド部材６０を段部１６に配置する作業を阻害することを抑制できる。

図１に示すように、蓋体２０は、筒状ケース１０の上側に配置されている。蓋体２０は、円板状である。蓋体２０は、上述したシール材を介して筒状ケース１０の開口部を塞ぐ。本実施形態において蓋体２０は、金属製である。蓋体２０を構成する材料は、例えば、鉄である。蓋体２０は、例えば、板金部材にプレス加工を施すことによって作られている。つまり、本実施形態において蓋体２０は、プレス加工品である。

図４に示すように、ガイド部材６０は、円板部６１と、スナップフィット６２と、切欠部６３と、弾性変形部６４と、を有する。円板部６１は、中心軸Ｊを中心とする環状である。円板部６１は、段部１６の上側に配置される。円板部６１の外周面６１ａは、内壁１４および溝部１７よりも径方向外側に位置する。図５に示すように、円板部６１は、孔部６５を有する。

スナップフィット６２は、円板部６１から下側に延びる。スナップフィット６２は、周方向に間隔をあけて複数（図４では６個）配置されている。図示は省略するが、スナップフィット６２は、インシュレータ７２の径方向外側に引っ掛かる。複数のスナップフィット６２がそれぞれインシュレータ７２の径方向外側に引っ掛かることで、ガイド部材６０は、ステータ７０を介して筒状ケース１０に位置決めされた状態で固定される。

切欠部６３は、径方向外側から径方向内側に向かって延びる。切欠部６３は、周方向で隣り合う２つを一組として、周方向に複数組（図４では３組）配置されている。図５に示すように、円板部６１は、孔部６５を有する。孔部６５は、円板部６１を軸方向に貫通する。孔部６５は、孔部６５ａと孔部６５ｂとを含む。孔部６５ａは、周方向に延び、一組の切欠部６３の径方向内側に配置される。孔部６５ａの周方向一方側の端部は、一組の切欠部６３の最も周方向一方側の端部よりも周方向一方側に位置する。孔部６５ａの周方向他方側の端部は、一組の切欠部６３の最も周方向他方側の端部よりも周方向他方側に位置する。一組の切欠部６３は、径方向で孔部６５ａと重なる。孔部６５ｂは、孔部６５ａから径方向外側に延びる。孔部６５ｂは、孔部６５ａの周方向中心に位置する。孔部６５ｂにおける径方向外側の端部の位置は、円板部６１の外周面６１ａよりも径方向外側である。

弾性変形部６４は、一組の直線部６４ａと、湾曲部６４ｂと、を含む。軸方向に見て、一組の直線部６４ａは、切欠部６３における周方向で隣り合う一方側にそれぞれ設けられている。一組の直線部６４ａは、径方向に直線状に延びている。一組の直線部６４ａは、互いに平行であり周方向に間隔をあけて対向する。湾曲部６４ｂは、直線部６４ａの径方向外側同士を湾曲して繋ぐ。湾曲部６４ｂは、半円形状である。弾性変形部６４は軸方向に見て、Ｕ字状のリブ部である。弾性変形部６４は、直線部６４ａが周方向に弾性変形することで、周方向に移動可能である。上述した溝部１７は、軸方向に見て、Ｕ字状のリブ部の周方向両側に配置されている。溝部１７がＵ字状のリブ部の周方向両側に配置されることで、ステータ７０から引き出されたコイル線７３ａは、下側が溝部１７に収容され、上側が切欠部６３を通ることができる。

切欠部６３における周方向で隣り合う他方側には、円板部６１における外縁部６１ｂが設けられる。外縁部６１ｂは、円板部６１における外周面６１ａの端部から径方向内側に直線状に延びる。切欠部６３は、周方向で対向する直線部６４ａと外縁部６１ｂとの間に配置される。

切欠部６３は、第１部分６３ａと、第２部分６３ｂと、を有する。第１部分６３ａは、切欠部６３における径方向内側に位置する。第１部分６３ａの周方向の幅は、コイル線７３ａの直径よりも広い。第１部分６３ａは、スルーホール８１と軸方向で対向している。第２部分６３ｂは、第１部分６３ａよりも径方向外側に位置する。第２部分６３ｂは、周方向の幅がコイル線７３ａの直径よりも狭い。従って、図６に示すように、切欠部６３の径方向外側に位置する軸方向に延びるコイル線７３ａを径方向内側に移動させて、図７に示すように、第２部分６３ｂに位置させると、直線部６４ａは図７に矢印で示すように、孔部６５ｂ側に弾性変形することで、切欠部６３の周方向の幅が広がる。

これにより、コイル線７３ａは、径方向内側に移動可能となり、第１部分６３ａに達して外周面を保持される。コイル線７３ａが第１部分６３ａに達することで、直線部６４ａが弾性変形して周方向の幅が広がっていた第２部分６３ｂは、直線部６４ａの弾性変形が解消されることで、周方向の幅がコイル線７３ａの直径よりも狭くなる。その結果、第１部分６３ａにおいて保持されたコイル線７３ａは、径方向外側への移動が不能になり、第１部分６３ａに固定される。すなわち、コイル線７３ａは、スルーホール８１と軸方向で対向する位置に保持される。

上記構成の回転電機１００は、蓋体２０およびガイド部材６０が配置される前で、制御基板８０を除いたモータユニット１およびモータハウジング３０が固定された筒状ケース１０に対して、図８に示すように、ステータ７０から引き出されたコイル線７３ａの一部を溝部１７に収容するとともに、溝部１７から引き出されたコイル線７３ａの端部側を円板部６１の外周面６１ａよりも径方向外側の位置で上側に湾曲させて軸方向に沿わせる。このとき、コイル線７３ａは、溝部１７にガイドされるため、一部が切欠部６３と軸方向に対向する位置に位置決めされる。

この後、ガイド部材６０を段部１６の上側に配置する。これにより、図６に示したように、コイル線７３ａは、切欠部６３の径方向外側に位置する。この状態からコイル線７３ａを径方向内側に移動させ、図７に示したように、第２部分６３ｂを経由して、図５に示したように、第１部分６３ａに固定する。このとき、コイル線７３ａの端部側は、制御基板８０のスルーホール８１と軸方向に対向する位置で上側に延びている。そして、筒状ケース１０に対して、図１に示すように、制御基板８０を配置したときに、コイル線７３ａは、下側が溝部１７に収容され、上側が切欠部６３を通りスルーホール８１まで延びて挿入される。

以上説明したように、本実施形態の回転電機１００によれば、筒状ケース１０に切欠部６３を有するガイド部材６０を配置し、ステータ７０から引き出されたコイル線７３ａの端部側が、軸方向に沿って切欠部６３を通りスルーホール８１まで延びているため、コイル線７３ａを制御基板８０の接続位置に容易に位置決めすることができる。そのため、本実施形態の回転電機１００によれば、最低限の部材で容易にコイル線７３ａを制御基板８０に接続することができ、コスト低減および作業性の向上に寄与できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

本発明が適用される回転電機の用途は、特に限定されない。回転電機は、どのような機器に搭載されてもよい。回転電機は、減速機構を備えるアクチュエータに搭載されてもよい。回転電機は、発電機であってもよい。本発明が適用されるポンプの用途は、特に限定されない。ポンプは、どのような機器に搭載されてもよい。ポンプは、例えば、車両に搭載されてもよい。ポンプは、どのような流体を送るポンプであってもよい。ポンプは、オイルを送るオイルポンプであってもよい。なお、以上に、本明細書において説明した各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。

１…モータユニット、１０…筒状ケース、 １４…内壁、 １６…段部、 １７…溝部、 ４０…回転シャフト、 ５０…ロータ、 ６０…ガイド部材、 ６３…切欠部、 ６３ａ…第１部分、 ６３ｂ…第２部分、 ６４…弾性変形部、 ６４ａ…直線部、 ６４ｂ…湾曲部、 ７０…ステータ、 ７３ａ…コイル線、 ８０…制御基板、 ８１…スルーホール、 １００…回転電機、 Ｊ…中心軸

Claims (7)

1. 軸方向に延びる回転シャフト、前記回転シャフトの周面に固定されたロータおよび前記ロータの周囲に配置された環状のステータを有するモータユニットと、
   軸方向一方側が開口し、前記モータユニットを収容した筒状ケースと、
   前記筒状ケースの内壁に周方向に沿って設けられ、軸方向一方側に向く段部と、
   前記ステータから引き出されたコイル線と、
   前記段部に配置された環状のガイド部材であり、径方向外側から径方向内側に向かって延びる切欠部を有する前記ガイド部材と、
   前記コイル線の端部が通るスルーホールを有する制御基板と、
   を有し、
   前記切欠部における少なくとも周方向一方側に、周方向に移動可能な弾性変形部を有し、
   前記ステータから引き出された前記コイル線は、端部側が軸方向に沿って前記切欠部を通り前記スルーホールまで延びている、回転電機。
2. 前記段部に設けられ、径方向内側から径方向外側に延びた溝部を有し、
   前記ステータから引き出された前記コイル線は、軸方向他方側が前記溝部に収容され、軸方向一方側が前記切欠部を通り前記スルーホールまで延びている、
   請求項１に記載の回転電機。
3. 前記溝部は、径方向内側が深く、径方向外側が浅い傾きで傾斜している、
   請求項２に記載の回転電機。
4. 前記切欠部は、周方向で隣り合う２つを一組として、周方向に複数組配置されている、
   請求項２または３に記載の回転電機。
5. 一組の前記切欠部における前記弾性変形部は、軸方向に見て、周方向に間隔をあけて対向し径方向に延びる一組の直線部と、前記直線部の径方向外側同士を湾曲して繋ぐ湾曲部と、を含むＵ字状のリブ部である、
   請求項４に記載の回転電機。
6. ２つの前記溝部は、軸方向に見て、Ｕ字状のリブ部の周方向両側に配置されている、
   請求項５に記載の回転電機。
7. 前記切欠部は、
   径方向内側に位置し、周方向の幅が前記コイル線の直径よりも広い第１部分と、
   前記第１部分よりも径方向外側に位置し、周方向の幅が前記コイル線の直径よりも狭い第２部分と、
   を有し、
   前記第１部分は、前記スルーホールと軸方向で対向している、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の回転電機。

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