JP4346812B2

JP4346812B2 - モータ用ステータ

Info

Publication number: JP4346812B2
Application number: JP2000344753A
Authority: JP
Inventors: 俊明村上
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 2000-11-13
Filing date: 2000-11-13
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2020-11-13
Also published as: JP2002153003A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、（ブラシレスモータなどの）モータにおける各巻線部を所定の相の集結部（ブスバー）に接続するモータ用ステータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両用パワーステアリングシステムのモータのような低電圧・大電流のモータや、比較的大きな出力の産業用モータの各巻線部の口出線処理において、各巻線部の結線を確実にかつ簡素化するために、各巻線部の端末が、所定の相の集結部（ブスバー）を介して、外部コネクタに接続（結線）されている。そして、外部コネクタからの電流が、所定の相の集結部を通って、各巻線部に送られて、各巻線部が励磁する。
【０００３】
そして、従来のモータ用ステータは、図13の簡略展開図に示すように、複数（図例では９個）のティース部42…を有するステータコア41の各ティース部42に巻設された各巻線部43の始端部43ａと終端部43ｂとが、夫々、所定の相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の集結部（ブスバー）44に接続されている（９スロットデルタ結線）。
【０００４】
具体的に述べると、第１、４、７（♯１、♯４、♯７）の巻線部43の、始端部43ａがＵ相の集結部44ａに、かつ、終端部43ｂがＶ相の集結部44ｂに接続されている。また、第２、５、８（♯２、♯５、♯８）の巻線部43の、始端部43ａがＶ相の集結部44ｂに、かつ、終端部43ｂがＷ相の集結部44ｃに接続されている。また、第３、６、９（♯３、♯６、♯９）の巻線部43の、始端部43ａがＷ相の集結部44ｃに、かつ、終端部43ｂがＵ相の集結部44ａに接続されている。要するに、隣り合う巻線部43，43の始端部43ａと終端部43ｂとは、同じ相の集結部44に、別々に（２点にて）接続され、巻線部43…の集結部44…への接続箇所は、合計18箇所（＝３相×３箇所×２点接続）となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のモータ用ステータは、独立した巻線部43が、個々のティース部42に夫々巻設され、集結部44に夫々接続されているため、巻線部（コイル線）43を各ティース部42毎に切断する必要があり、巻線部43の切断箇所が増えると共に、巻線部43…の集結部44…への接続箇所が増え（18箇所）、以下▲１▼〜▲３▼の問題が発生していた。
▲１▼ 巻線部43と集結部44の接続箇所は、ヒュージング、溶接、かしめ、半田等で接続しなければならないため、工数アップとなる。
▲２▼ 巻線部43と集結部44の接続箇所の接触抵抗が大きくなり、特性が低下する。
▲３▼ 巻線部43と集結部44の接続箇所が多いので、発熱、脱落、オープンによる動作不良等が生じ易く、信頼性が低下する。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、巻線部と集結部の接続箇所を低減して、作業工程を簡素化し、特性のバラツキを低減し、信頼性を向上する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係るモータ用ステータは、複数のティース部を有するステータコアと、前記複数のティース部のうち、ある連続する３つのティース部では、１本のコイル線によって前記３つのティース部に巻設された各巻線部と、複数の相の集結部と、を備え、前記１本のコイル線の両端部が、前記複数の相の集結部のうちの１つの集結部に設けられた結線部に接続され、前記３つのティース部のうち、隣り合うティース部における各巻線部の始端部と終端部とが、１本のコイル線として連続して、前記複数の相の集結部のうち、所定の相の集結部の継ぎ目無し結線部に１点にて接続されている。
【０００８】
このように構成することによって、巻線部と集結部の接続箇所が低減し、ヒュージング、溶接、かしめ、半田等で接続する工数を削減することができる。また、巻線部と集結部の接続箇所の接触抵抗が小さくなり、特性が向上する。さらに、巻線部と集結部の接続箇所が低減し、発熱、脱落、オープンによる動作不良等が生じ難く、信頼性が向上する。しかも、巻線部と集結部の接続箇所が低減し、品質の安定供給ができる。
【０００９】
また、上記継ぎ目無し結線部が、所定の相の集結部にコイル線を引掛状に接続するように構成されているものである。従って、巻線部を集結部に確実に接続することができ、信頼性・品質が一層向上する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を示す図面に基づき、本発明を詳説する。
【００１１】
図１と図２は、本発明のモータ用ステータの実施の一形態を示し、複数のティース部２…を有するステータコア１の各ティース部２に巻設された各巻線部３の始端部３ａと終端部３ｂとが、夫々、所定の相の集結部４に接続され、少なくとも１組の隣り合う巻線部３，３の始端部３ａと終端部３ｂとが切断されずに（継ぎ目無く）連続状として所定の相の集結部４に１点にて接続された継ぎ目無し結線部Ｓを備えている。
【００１２】
本ステータは、例えば、図１に示すように、車両用パワーステアリングシステムのモータに用いられ、（図示省略の）外部コネクタに所定の相の集結部（ブスバー）４を介して接続（結線）されている巻線部３が、外部コネクタからの給電により、励磁するように構成されている。なお、本ステータは、低電圧・大電流の（ブラシレスモータなどの）モータや、比較的大きな出力の産業用モータの巻線部の口出線処理に好適なものとなり、巻線部の結線を確実にかつ簡素化できる。
【００１３】
車両用パワーステアリングシステムは、車両の運転者がハンドルを廻したとき、圧力を高めたオイルをそのハンドルの回転量に応じた量だけ油圧ポンプからシリンダーに入れ、ピストンの動きによってハンドルの操作力を軽減するものである。このような車両用パワーステアリングシステムでは、油圧ポンプの駆動源として、一般的にモータが用いられており、ハンドルの回転量および車速などに応じてモータを駆動制御することで油圧ポンプからのオイル量を調整している。
【００１４】
図１に於て、詳しく説明すると、モータ部20は、その上方に取り付けられた油圧ポンプ部19と同軸結合されており、油圧ポンプ部19に対して回転駆動力を与えて油圧ポンプ部19を駆動するように構成されている。
【００１５】
このモータ部20は、モータハウジング25を備えており、モータハウジング25の内部に上下一対の軸受24，24を介して回転シャフト21が取り付けられている。そして、回転シャフト21の下方部位には、ロータ（マグネット）26が固着され、このロータ26を取り囲むように、（ステータコア１と巻線部３…とから成る）ステータ27が固定されている。また、回転シャフト21の上方部位には、リングマグネット23が取り付けられたバックヨーク22が固着されている。
【００１６】
このリングマグネット23は、センサー用であり、ロータ26の磁極が変化するピッチと等しくなるように形成されて配設されている。そして、このリングマグネット23の側面と対向させて、（ホール素子、ホールＩＣ、磁気抵抗素子等の）センサー28が基板29に取り付けられている。
【００１７】
そして、センサー28により、リングマグネット23を介して、ロータ26とステータ27の位相を検出し、ステータ27（巻線部３）に集結部４を介して所定の電流を送ることで、ロータ26を所望方向に回転させることができる。即ち、回転シャフト21を回転させる場合には、センサー28にて検出されるリングマグネット23（ロータ26とステータ27）の位相に基づき、制御回路30の働きにより、ステータ27（巻線部３）に（外部コネクタからの）電流を送り励磁させる。
【００１８】
このように、車両用パワーステアリングシステムは、制御回路30がモータ部20の回転動作を制御し、これによってシリンダーへのオイル供給量を制御するよう構成されている。
【００１９】
次に、図３に示すように、ステータコア１は、円筒状の積層鉄心であり、径方向内方に突設するように、複数（本実施の形態では９個）のティース部２…が周方向に配設されている。そして、各ティース部２に巻線部３が巻設されている。この際、ティース部２…の周方向の所定数（３個）毎に、反時計廻りに順番に、１本のコイル線にて、連続状に巻線部３…が巻設されている。なお、説明を容易にするために、図３（Ａ）に示すように、巻線部３…を、反時計廻りに順番に、第１（♯１）〜第９（♯９）の巻線部３に区別する。
【００２０】
具体的に述べると、第１（♯１）〜第３（♯３）の巻線部３…が１本のコイル線にて連続状に形成され、第４（♯４）〜第６（♯６）の巻線部３…が１本のコイル線にて連続状に形成され、第７（♯７）〜第９（♯９）の巻線部３…が１本のコイル線にて連続状に形成されている。
【００２１】
即ち、第１〜第３の巻線部３…において、第１の巻線部３の終端部３ｂと、第２の巻線部３の始端部３ａとが、１本のコイル線にて連続状に形成されて、第１の巻線部３と第２の巻線部３を接続する架橋線13を成し、第２の巻線部３の終端部３ｂと、第３の巻線部３の始端部３ａとが、１本のコイル線にて連続状に形成されて、第１の巻線部３と第２の巻線部３を接続する架橋線13を成す。要するに、２組の隣り合う巻線部３，３の始端部３ａと終端部３ｂとが、夫々、１本のコイル線にて連続状に形成されている。なお、第４〜第６の巻線部３…、及び、第７〜第９の巻線部３…も同様の構成であるので説明を省略する。なお、巻線部３の始端部３ａは、巻線部３の巻き始めであり、巻線部３の終端部３ｂは、巻線部３の巻き終りであり、ステータコア１の反時計廻り方向において、巻線部３の上流側に始端部３ａが配設され、巻線部３の下流側に終端部３ｂが配設される。
【００２２】
次に、図２に示すように、集結部４は、複数個（本実施の形態では３個）配設され、夫々、所定の相に定義される。具体的に述べると、Ｕ相の集結部４ａ・Ｖ相の集結部４ｂ・Ｗ相の集結部４ｃの３相の集結部４…が、配設される。そして、（所定の相の）集結部４は、（図示省略の）外部コネクタからの電流を、その（所定の相の）集結部４に接続された巻線部３に送る役割を担う。故に、各相の集結部４に、順次、電流を流すことで、巻線部３…を規則的に励磁させることができ、図１に示す回転シャフト21（及びロータ26）を回転させることができる。
【００２３】
Ｕ相の集結部４ａは、図４に示すように、一部が切り欠けられた環状（略Ｃ字状）の（薄板）本体部５と、本体部５の両端部及び中途部に径方向外方に取り付けられた３つの接続部６…と、本体部５の中途部に径方向外方に取り付けられた取付部７と、を備え、接続部６と取付部７は、（立上り部をもって）本体部５の平面よりも高い位置に配設される。また、接続部６は、その先端部に２つの折曲げ部８，８を有し、取付部７は、その先端部に取付孔９が貫設されている。
【００２４】
Ｖ相の集結部４ｂは、図５に示すように、一部が切り欠けられた環状（略Ｃ字状）の（薄板）本体部５と、本体部５の両端部及び中途部に径方向外方に取り付けられた３つの接続部６…と、本体部５の中途部に径方向外方に取り付けられた取付部７と、を備え、取付部７は、（立上がり部をもって）本体部５の平面よりも高い位置に配設され、接続部６は、（立下がり部をもって）本体部５の平面よりも低い位置に配設される。また、接続部６は、その先端部に１つの折曲げ部８を有し、取付部７は、その先端部に取付孔９が貫設されている。
【００２５】
Ｗ相の集結部４ｃは、図６に示すように、一部が切り欠けられた環状（略Ｃ字状）の（薄板）本体部５と、本体部５の両端部及び中途部に径方向外方に取り付けられた３つの接続部６…と、本体部５の中途部に径方向外方に取り付けられた取付部７と、を備え、取付部７は、（立上がり部をもって）本体部５の平面よりも高い位置に配設され、接続部６は、本体部５の平面と同一位置に配設される。また、接続部６は、その先端部に１つの折曲げ部８を有し、取付部７は、その先端部に取付孔９が貫設されている。
【００２６】
なお、本体部５から取付部７の取付孔９までの高さ寸法は、Ｖ相の集結部４ｂ、Ｗ相の集結部４ｃ、Ｕ相の集結部４ａの順番で、大きくなるように構成されている。
【００２７】
そして、図７に示すように、Ｕ相の集結部４ａ・Ｖ相の集結部４ｂ・Ｗ相の集結部４ｃは、上ケース部10ａと下ケース部10ｂとから成るケース部10に装着されている。具体的に述べると、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相の集結部４ａ，４ｂ，４ｃの、取付部７…の取付孔９…が同一平面上で取付ピン11…にてケース部10に取り付けられ、かつ、本体部５…がケース部10に包囲され、かつ、接続部６…がケース部10から突出している。そして、取付ピン11…は、（図示省略の）外部コネクタに接続しているため、３相の集結部４ａ，４ｂ，４ｃは、夫々、取付ピン11を介して、外部コネクタに接続している。
【００２８】
この際、図７（Ｂ）に示すように、本体部５は、下方から上方へ、Ｕ相の集結部４ａ、Ｗ相の集結部４ｃ、Ｖ相の集結部４ｂの順番に、空隙部をもって、積層している。また、図７（Ａ）に示すように、接続部６…及び取付部７は、反時計廻り方向に、Ｕ相の集結部４ａ、Ｖ相の集結部４ｂ、Ｗ相の集結部４ｃの順番に、配設されている。
【００２９】
そして、図２に示すように、３相の集結部４…を装着したケース部10は、ケース部10の周方向に配設された取付片12…を介して、ステータコア１の上部に載置状に取り付けられる。また、巻線部３の始端部３ａと終端部３ｂとが、夫々、所定の相の集結部４に接続され、６組の隣り合う巻線部３，３の始端部３ａと終端部３ｂとが、１本のコイル線にて連続状に形成されて（６本の架橋線13…を成し）所定の相の集結部４に１点にて接続されている。
【００３０】
具体的に述べると、図２と図３と図８に示すように、第１〜第３の巻線部３…において、第１の巻線部３の始端部３ａが、Ｕ相の集結部４ａの接続部６に接続され、第１の巻線部３と第２の巻線部３を接続する架橋線13が、Ｖ相の集結部４ｂの接続部６に接続され、第２の巻線部３と第３の巻線部３を接続する架橋線13が、Ｗ相の集結部４ｃの接続部６に接続され、第３の巻線部３の終端部３ｂが、Ｕ相の集結部４ａの接続部６に接続され、第１〜第３の巻線部３…が、合計４点にて、集結部４…に接続している。また、第４〜第６の巻線部３…、及び、第７〜第９の巻線部３…も同様の構成であり、故に、９個の巻線部３…の３相の集結部４…への接続（９スロットデルタ結線）箇所は、合計12箇所となる。
【００３１】
要するに、本ステータは、少なくとも１組の隣り合う巻線部３，３の始端部３ａと終端部３ｂとを、１本のコイル線にて連続状に形成した架橋線13として、所定の相の集結部４に１点にて接続しているため、（図13の）従来例───隣り合う巻線部43，43の始端部43ａと終端部43ｂとは、同じ相の集結部44に、別々に（２点にて）接続されている───に比べ、２点にて接続するところを、１点にて接続することができ、接続箇所を低減することができる。さらに言い換えると、本ステータは、コイル線（巻線部３）を出来るだけ切断しないで、集結部４へ接続するように構成されているといえる。
【００３２】
次に、Ｕ相の集結部４ａの接続部６への巻線部３の接続を説明すると、図９に示すように、巻線部３の始端部３ａ及び終端部３ｂは、夫々、接続部６の折曲げ部８に挟まれて、（抵抗溶接やヒュージングなどにより）接続部６に結線されている。また、Ｖ相の集結部４ｂ及びＷ相の集結部４ｃの接続部６への巻線部３の接続を説明すると、図10に示すように、巻線部３の架橋線13は、接続部６の折曲げ部８に挟まれて、（抵抗溶接やヒュージングなどにより）接続部６に引掛状に結線されており、要するに、継ぎ目無し結線部Ｓが、所定の相の集結部４にコイル線を引掛状に接続するように構成されている。
【００３３】
次に、図11に、本ステータの他の実施の形態を示し、図８と比較すると明らかに次の構成が相違する。即ち、図11に示すように、第１〜第９（♯１〜♯９）の巻線部３…が、１本のコイル線にて連続状に形成され、第１〜第９（♯１〜♯９）の巻線部３…の間の８箇所の架橋線13…が、夫々、所定の相の集結部４に、１点にて接続している。故に、第１（♯１）の巻線部３の始端部３ａと、第９（♯９）の巻線部３の終端部３ｂ以外は、架橋線13にて、集結部４…に接続しており、９個の巻線部３…の３相の集結部４…への接続（９スロットデルタ結線）箇所は、合計10箇所となり、一層接続箇所を低減することができる。
【００３４】
なお、図11に示すように、第１（♯１）の巻線部３の始端部３ａと、第９（♯９）の巻線部３の終端部３ｂは、Ｕ相の集結部４ａの接続部６の折曲げ部８，８に、夫々別々に、接続されているが、図12に示すように、接続部６の折曲げ部８を１つとして、その折曲げ部８にて始端部３ａと終端部３ｂを一緒に接続してもよく、接続工数を削減できる。
【００３５】
従って、上述した本ステータを、この車両用パワーステアリングシステムに用いることで、巻線部３…と集結部４…の接続箇所が低減するため、信頼性・特性を向上させることができ、ハンドルの操作力を確実に軽減することができる。
【００３６】
なお、巻線部３（始端部３ａ・終端部３ｂ・架橋線13）と集結部４（接続部６）の（継ぎ目無し結線部Ｓなどの）結線部分は、（ポリウレタン，ポリエステル，ポリエステルイミド，ポリアミドイミド，ポリイミドなどの）皮膜絶縁体が剥離されて、電気的に接続している。
【００３７】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、３相以外の相に適用してもよく、また、インナーロータ型モータのみならずアウターロータ型モータに適用してもよく、ステータの巻線方法として実施例のインナーロータ型モータのようにステータコアの内周側から巻線を施すインナー巻線のみならず、外周側から巻線するアウター巻線（インナーロータ型モータ及びアウターロータ型モータ）でも本発明を同様に適用でき、さらに、集結部４の接続部６の形状は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、巻線部と集結部の接続箇所を低減できるため、接続作業工程を簡素化でき、コストダウンが図れ、（故障・欠陥の少ない）品質がよいモータを安定供給でき、信頼性が向上し、接触抵抗が小さくなり、モータの特性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用例を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の一形態を示す構成説明図である。
【図３】ステータコアと巻線部を示す構成説明図である。
【図４】Ｕ相の集結部を示す構成説明図である。
【図５】Ｖ相の集結部を示す構成説明図である。
【図６】Ｗ相の集結部を示す構成説明図である。
【図７】Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相の集結部を組み立てた状態を示す構成説明図である。
【図８】本発明の簡略展開図である。
【図９】要部拡大構成説明図である。
【図１０】要部拡大構成説明図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態を示す簡略展開図である。
【図１２】他の実施の形態を示す要部拡大図である。
【図１３】従来例を示す簡略展開図である。
【符号の説明】
１ステータコア
２ティース部
３巻線部
３ａ始端部
３ｂ終端部
４集結部
Ｓ継ぎ目無し結線部

Claims

複数のティース部を有するステータコアと、
前記複数のティース部のうち、ある連続する３つのティース部では、１本のコイル線によって前記３つのティース部に巻設された各巻線部と、
複数の相の集結部と、
を備え、
前記１本のコイル線の両端部が、前記複数の相の集結部のうちの１つの集結部に設けられた結線部に接続され、
前記３つのティース部のうち、隣り合うティース部における各巻線部の始端部と終端部とが、１本のコイル線として連続して、前記複数の相の集結部のうち、所定の相の集結部の継ぎ目無し結線部に１点にて接続されていることを特徴とするモータ用ステータ。
複数のティース部を有するステータコアと、
前記複数のティース部のうち、ある所定のティース部から順に隣のティース部へと、１本のコイル線によって各ティース部に巻設された各巻線部と、
複数の相の集結部と、
を備え、
前記複数の相の集結部のうちの１つの集結部には、前記１本のコイル線の両端が接続される１つの結線部が設けられるとともに、隣り合うティース部における各巻線部の始端部と終端部とが連続して１点にて接続される、複数の継ぎ目無し結線部が設けられ、
前記複数の相の集結部のうちの他の集結部には、隣り合うティース部における各巻線部の始端部と終端部とが連続して１点にて接続される、複数の継ぎ目無し結線部が設けられていることを特徴とするモータ用ステータ。
上記継ぎ目無し結線部が、所定の相の集結部にコイル線を引掛状に接続するように構成されている請求項１または２記載のモータ用ステータ。