JP4287418B2 - モータの結線構造 - Google Patents

Description

本発明は、円周方向に交互に配置されて環状のステータを構成する複数相のコイルのうち、所定間隔で配置された同一相のコイルの巻線を結線すべく、屈曲した線材で概ね環状に構成した複数相のバスリングを前記ステータに沿って配置したモータの結線構造に関する。

直流ブラシレスモータのステータを構成する複数のＵ相、Ｖ相およびＷ相コイルの巻線の端部を、ステータの側面に沿って固定したＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリングにそれぞれ結線すべく、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相バスリングから径方向内側にＵ字状あるいは２本重ねに突出する結線部を設け、この結線部にカシメにより固定した接続端子に対応するＵ相、Ｖ相およびＷ相コイルの巻線をカシメにより固定したものが、下記特許文献１により公知である。
特開２００４−９６８４１号公報

ところで上記従来のものは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相バスリングの線材をＵ字状あるいは２本重ねにして結線部を構成しているので、結線部を加工する工数が増加してコストが嵩むだけでなく、結線部が線材の２倍以上の幅を持つために、その結線部に接続端子をカシメて固定する工具を挿入するスペースを確保するのが難しくなって作業性が悪化する可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、モータのバスリングにコイルの巻線を結線する結線部の構造を簡素化するとともに、結線用の工具を挿入するスペースを確保して作業性を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、円周方向に交互に配置されて環状のステータを構成する複数相のコイルのうち、円周方向に所定間隔で配置された同一相のコイルの巻線を結線すべく、屈曲した線材で概ね環状に構成した複数相のバスリングを前記ステータに沿って配置したモータの結線構造において、前記バスリングは、円周方向に隣り合う同一相のコイル間に亘る長さをそれぞれが有して円周方向に交互に延びる複数の大径部および複数の小径部と、径方向に各々延びてその径方向外端および内端が互いに隣接する前記大径部および前記小径部にそれぞれ接続された複数の渡り部とを備え、これらの渡り部に前記コイルの巻線が結線されることを特徴とするモータの結線構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、各相のバスリングをステータの軸線方向に所定間隔を存して積層するように配置したことを特徴とするモータの結線構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、同一形状を有する各相のバスリングを円周方向に位相をずらして配置したことを特徴とするモータの結線構造が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記バスリングをコイルのインシュレータに固定した弾性支持部材に支持したことを特徴とするモータの結線構造が提案される。

尚、実施例のＵ相コイル２１Ｕ、Ｖ相コイル２１ＶおよびＷ相コイル２１Ｗは本発明のコイルに対応し、実施例のＵ相バスリング３２Ｕ、Ｖ相バスリング３２ＶおよびＷ相バスリング３２Ｗは本発明のバスリングに対応する。

請求項１の構成によれば、屈曲した線材で概ね環状に構成されてステータに沿って配置されるバスリングが、円周方向に隣り合う同一相のコイル間に亘る長さをそれぞれが有して円周方向に交互に延びる複数の大径部および複数の小径部と、径方向に各々延びてその径方向外端および内端が互いに隣接する前記大径部および前記小径部にそれぞれ接続された複数の渡り部とを備え、これらの渡り部にステータを構成する複数相のコイルのうち、所定間隔で配置された同一相のコイルの巻線が結線されるので、バスリングをＵ字状あるいは２本重ねにする必要がなくなって加工が容易になるだけでなく、前記結線部の円周方向の幅が１本の線材の太さに納まるので結線作業を行うスペースの確保が容易になる。

請求項２の構成によれば、各相のバスリングをステータの軸線方向に所定間隔を存して積層するように配置したので、各相のバスリングの接触による短絡を防止することができる。

請求項３の構成によれば、同一形状を有する各相のバスリングを円周方向に位相をずらして配置したので、各相のバスリングに互換性を持たせて部品の種類を削減し、コストダウンに寄与することができる。

請求項４の構成によれば、バスリングをコイルのインシュレータに固定した弾性支持部材に支持したので、弾性支持部材によってバスリングの振動を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図１１は本発明の一実施例を示すもので、図１は直流ブラシレスモータの縦断面図、図２は図１の２方向矢視図、図３は図２の３方向矢視図、図４は図２の４部拡大図、図５は図４の５−５線断面図、図６は図５の６−６線断面図、図７はバスリングの正面図、図８は図７の８−８線拡大断面図、図９は弾性支持部材の単品図、図１０は図８の１０−１０線断面図、図１１は結線端子の斜視図である。

図１に示すように、直流ブラシレスモータＭのモータケース１１は、ケース本体１２とカバープレート１３とを締結して構成される。ケース本体１２の内周面には円筒状のステータホルダ１４の外周面が一対のＯリング１５，１６を介して嵌合しており、ステータホルダ１４の内周面に環状のステータ１７が固定される。ステータ１７は、積層鋼板１８の周囲にインシュレータ１９を介して巻線２０を巻回した各６個のＵ相コイル２１Ｕ…、Ｖ相コイル２１Ｖ…およびＷ相コイル２１Ｗ…を円周方向に交互に結合して構成される。ステータ１７の内部に配置されるロータ２２は、ケース本体１２およびカバープレート１３にそれぞれボールベアリング２３，２３を介して回転自在に支持されたシャフト２４と、シャフト２４の外周に固定された積層鋼板２５と、積層鋼板２５の外周部に固定された複数の永久磁石２６…とで構成される。

図１〜図３から明らかなように、ケース本体１２の上部に一体に形成した端子ボックス２７の内部に端子台２８が固定されており、端子ボックス２７の一側面を貫通するＵ相動力線２９Ｕ、Ｖ相動力線２９ＶおよびＷ相動力線２９Ｗが、端子台２８の上面にボルト３０…で固定したＵ相端子３１Ｕ、Ｖ相端子３１ＶおよびＷ相端子３１Ｗの一端にそれぞれ結合される。Ｕ相端子３１Ｕ、Ｖ相端子３１ＶおよびＷ相端子３１Ｗの他端には、Ｕ相バスリング３２Ｕ，Ｖ相バスリング３２ＶおよびＷ相バスリング３２Ｗの端部に設けたラグ板３３…がそれぞれボルト３４…で固定される。

図７および図８から明らかなように、１本の線材を概ね環状に屈曲させて構成したＵ相バスリング３２Ｕは、円周方向に隣り合うＵ相コイル２１Ｕ，２１Ｕ間に亘る長さを有して径方向外側に位置する３個の円弧状の大径部３２ａ…と、同じく円周方向に隣り合うＵ相コイル２１Ｕ，２１Ｕ間に亘る長さを有して径方向内側に位置する３個の円弧状の小径部３２ｂ…と、隣接する大径部３２ａ…および小径部３２ｂ…の端部どうしを径方向に接続する６個の直線状の渡り部３２ｃ…とを備えており、３個の大径部３２ａのうちの１個において、前記線材の両端には軸線Ｌ方向に延びた後に径方向外側に延びる一対の延出部３２ｄ，３２ｄが設けられており、それら一対の延出部３２ｄ，３２ｄが前記ラグ板３３で束ねられる。Ｕ相バスリング３２Ｕ、Ｖ相バスリング３２ＶおよびＷ相バスリング３２Ｗは互換性のある同一部品であり、相互に位相を２０°ずらして配置される。

図５、図６、図８〜図１０から明らかなように、Ｕ相コイル２１Ｕ…、Ｖ相コイル２１Ｖ…およびＷ相コイル２１Ｗ…の各インシュレータ１９の軸線Ｌ方向の一端部には、径方向外側に位置する外側フランジ３５と、径方向内側に位置する内側フランジ３６とが備えられており、外側フランジ３５に形成した長方形状の支持溝３５ａにゴム製の弾性支持部材３７が嵌合して保持される。弾性支持部材３７は一端側が閉じた３個の支持孔３７Ｕ，３７Ｖ，３７Ｗと、それら支持孔３７Ｕ，３７Ｖ，３７Ｗの閉じた面に形成された１本の縦スリット３７ａと、縦スリット３７ａに交差する３本の横スリット３７ｂ…とを有しており、支持孔３７Ｕ，３７Ｖ，３７Ｗの閉じた面には前記縦スリット３７ａおよび横スリット３７ｂ…によって各４枚のフラップ３７ｄ…が形成される。

弾性支持部材３７の３個の支持孔３７Ｕ，３７Ｖ，３７Ｗのうち、縦スリット３７ａの開口部から最も遠い支持孔３７ＵにＵ相バスリング３２Ｕの渡り部３２ｃが弾性的に嵌合し、縦スリット３７ａの開口部に最も近い支持孔３７ＷにＷ相バスリング３２Ｗの渡り部３２ｃが弾性的に嵌合し、中央の支持孔３７ＶにＶ相バスリング３２Ｖの渡り部３２ｃが弾性的に嵌合する。これによりＵ相バスリング３２Ｕ，Ｖ相バスリング３２ＶおよびＷ相バスリング３２Ｗは、相互に接触しないように軸線Ｌ方向に僅かな隙間を存して平行に配置される。またＵ相バスリング３２Ｕ，Ｖ相バスリング３２ＶおよびＷ相バスリング３２Ｗの渡り部３２ｃ…が支持孔３７Ｕ，３７Ｖ，３７Ｗに嵌合するとき、各々４枚のフラップ３７ｄ…が弾性的に変形することで渡り部３２ｃ…を確実に支持し、かつＵ相バスリング３２Ｕ，Ｖ相バスリング３２ＶおよびＷ相バスリング３２Ｗの振動を抑制することができる。

図４、図５および図１１に示すように、第１接続端子３８は平坦な支持部３８ａと、支持部３８ａの一端に連なる環状の第１カシメ部３８ｂと、支持部３８ａの他端に連なるＵ字状の第２カシメ部３８ｃとを備えており、支持部３８ａがインシュレータ１９の外側フランジ３５に形成したスリット３５ｂに嵌合した状態で、支持部３８ａに設けた係止爪３８ｄが外側フランジ３５の係止溝３５ｃに係合して保持される。そしてＵ相コイル２１Ｕ…、Ｖ相コイル２１Ｖ…およびＷ相コイル２１Ｗ…の巻線２０…の一端部が第１カシメ部３８ｂにカシメにより結線される。またＵ相バスリング３２Ｕ，Ｖ相バスリング３２ＶおよびＷ相バスリング３２Ｗの渡り部３２ｃ…が第２カシメ部３８ｃにカシメにより結線される。

その結果、６個のＵ相コイル２１Ｕ…の巻線２０…はＵ相バスリング３２Ｕに結線され、６個のＶ相コイル２１Ｖ…の巻線２０…はＶ相バスリング３２Ｖに結線され、６個のＷ相コイル２１Ｗ…の巻線２０…はＷ相バスリング３２Ｗに結線される。

第２接続端子３９は平坦な支持部３９ａと、支持部３９ａの一端に連なる環状の第１カシメ部３９ｂと、支持部３９ａの他端に連なる環状の第２カシメ部３９ｃとを備えており、支持部３９ａがインシュレータ１９の内側フランジ３６に形成したスリット３６ａに嵌合した状態で、支持部３９ａに設けた係止爪３９ｄが内側フランジ３６の係止溝３６ｂに係合して保持される。そしてＵ相コイル２１Ｕ…、Ｖ相コイル２１Ｖ…およびＷ相コイル２１Ｗ…の巻線２０…の他端部が第１、第２カシメ部３９ｂ，３９ｃにカシメにより結線される。

その結果、合計１８個のＵ相コイル２１Ｕ…、Ｖ相コイル２１Ｖ…およびＷ相コイル２１Ｗ…の巻線２０…の他端部は一体に結線されてアースされる。

従って、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相バスリング３２Ｕ，３２Ｖ，３２ＷにＵ相、Ｖ相、Ｗ相動力線２９Ｕ，２９Ｖ，２９Ｗから１２０°位相がずれた電流を供給すると、１８個のＵ相、Ｖ相、Ｗ相コイル２１Ｕ…，２１Ｖ…，２１Ｗ…が異なる位相で励磁されてステータ１７に回転磁界が形成されることで、永久磁石２６…との間に電磁力が作用してロータ２２が回転する。

以上のように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相バスリング３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗが、円周方向に隣り合う同一相のコイル間に亘る長さをそれぞれが有して円周方向に交互に延びる各３個の大径部３２ａ…および各３個の小径部３２ｂ…と、径方向に各々延びてその径方向外端および内端が互いに隣接する大径部３２ａおよび小径部３２ｂにそれぞれ接続される各６個の渡り部３２ｃ…とを備えて１本の線材で構成され、この渡り部３２ｃ…がＵ相、Ｖ相、Ｗ相コイル２１Ｕ…，２１Ｖ…，２１Ｗ…に結線されるので、その渡り部３２ｃ…をＵ字状あるいは２本重ねにする必要がなくなって加工が容易になるだけでなく、その渡り部３２ｃ…に第１接続端子３８…をカシメ工具を用いて固定する際に、渡り部３２ｃ…の周囲に作業スペースを最大限に確保して作業性を高めることができる。

またＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリング３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗを互換性のある同一形状の部品で構成して円周方向に位相をずらして配置したので、部品の種類を削減してコストダウンに寄与することができる。またＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリング３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗをステータ１７の軸線Ｌ方向に所定間隔を存して積層するように配置したので、それらの接触による短絡を防止することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施例のステータ１７は各６個のＵ相コイル２１Ｕ…、Ｖ相コイル２１Ｖ…およびＷ相コイル２１Ｗ…を備えているが，その数は任意である。

直流ブラシレスモータの縦断面図 図１の２方向矢視図 図２の３方向矢視図 図２の４部拡大図 図４の５−５線断面図 図５の６−６線断面図 バスリングの正面図 図７の８−８線拡大断面図 弾性支持部材の単品図 図８の１０−１０線断面図 結線端子の斜視図

１７ ステータ
１９ インシュレータ
２０ 巻線
２１Ｕ Ｕ相コイル（コイル）
２１Ｖ Ｖ相コイル（コイル）
２１Ｗ Ｗ相コイル（コイル）
３２Ｕ Ｕ相バスリング（バスリング）
３２Ｖ Ｖ相バスリング（バスリング）
３２Ｗ Ｗ相バスリング（バスリング）
３２ａ 大径部
３２ｂ 小径部
３２ｃ 渡り部
３７ 弾性支持部材
Ｌ 軸線

Claims (4)

1. 円周方向に交互に配置されて環状のステータ（１７）を構成する複数相のコイル（２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ）のうち、円周方向に所定間隔で配置された同一相のコイル（２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ）の巻線（２０）を結線すべく、屈曲した線材で概ね環状に構成した複数相のバスリング（３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗ）を前記ステータ（１７）に沿って配置したモータの結線構造において、
   前記バスリング（３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗ）は、円周方向に隣り合う同一相のコイル（２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ）間に亘る長さをそれぞれが有して円周方向に交互に延びる複数の大径部（３２ａ）および複数の小径部（３２ｂ）と、径方向に各々延びてその径方向外端および内端が互いに隣接する前記大径部（３２ａ）および前記小径部（３２ｂ）にそれぞれ接続された複数の渡り部（３２ｃ）とを備え、これらの渡り部（３２ｃ）に前記コイル（２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ）の巻線（２０）が結線されることを特徴とするモータの結線構造。
2. 各相のバスリング（３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗ）をステータ（１７）の軸線（Ｌ）方向に所定間隔を存して積層するように配置したことを特徴とする、請求項１に記載のモータの結線構造。
3. 同一形状を有する各相のバスリング（３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗ）を円周方向に位相をずらして配置したことを特徴とする、請求項１に記載のモータの結線構造。
4. 前記バスリング（３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗ）をコイル（２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ）のインシュレータ（１９）に固定した弾性支持部材（３７）に支持したことを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のモータの結線構造。

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