JP5840081B2 - 電動モータ - Google Patents

Description

本発明は、電動モータに関する。

下記特許文献１には、ステータの一部を構成する積層コアのティース部に巻回された巻線の端末部が、巻線部（巻線が巻回された部分）におけるモータの径方向内側から導出された構成が開示されている。また、この巻線の端末部はインシュレータに設けられたガイド部に保持されている。

特開２００８−１９３８８９号公報 特開２０１０−１３９４６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された電動モータのように、ガイド部が巻線部よりもモータの径方向内側に設けられた構成においては、各々のティース部に巻回された巻線の端末部が巻線部よりもモータの径方向内側に配列される。

一方、回路装置とステータとは、電動モータの体格を小さくするという観点からモータの軸方向に沿って配置されることが多いことに加えて、回路装置を構成する回路基板の中央部には、回路素子が集中して配置されていることが多い（例えば、上記特許文献２参照）。

従って、特許文献１に記載されたステータと特許文献２に記載された回路装置とをモータの軸方向に沿って配置した場合、回路基板の中央部（回路素子が集中して配置された部分）に巻線の端末部が集中して配列されることになる。

しかしながら、巻線の端末部を回路基板におけるモータの径方向外側の部位に安定した状態で案内することができれば、回路基板の中央部（回路素子が集中して配置された部分）に巻線の端末部が集中して配列されない。

本発明は上記事実を考慮し、巻線の端末部を回路基板におけるモータの径方向外側の部位に安定した状態で案内することができる電動モータを得ることが目的である。

請求項１記載の本発明に係る電動モータは、モータコアに形成されたティース部に巻回されることによって巻線部を形成する巻線の端末部がモータの径方向外側に向けて導出されたステータと、前記ステータとモータの軸方向に沿って配置されていると共に、前記巻線の端末部がモータの径方向外側の部位に接続された回路基板と、モータの外郭を形成すると共に内部に前記ステータが支持され、かつ前記巻線の端末部が係止される係止部が内周部に設けられたモータハウジングと、を備えている。

請求項１記載の本発明では、巻線がモータコアに形成されたティース部に巻回されることによって、巻線部が形成されている。また、巻線部を形成した巻線の端末部は、モータの径方向外側に向けて導出されている。さらに、この巻線の端末部は、ステータが支持されたモータハウジングの内周部に設けられた係止部に係止されていると共に、巻線の端末部は回路基板におけるモータの径方向外側の部位に接続されている。換言すると、本発明では、モータハウジングに設けられた係止部に巻線の端末部が係止されることによって、巻線の端末部を回路基板におけるモータの径方向外側の部位に安定した状態で案内することができる。

請求項２記載の本発明に係る電動モータは、請求項１記載の電動モータにおいて、前記係止部が、前記巻線の端末部がモータの軸方向に沿って係止されるように構成されている。

請求項２記載の本発明では、巻線の端末部が係止部にモータの軸方向に沿って係止されている。そのため、巻線の端末部をステータと同軸上に配置された回路基板へより接続し易くすることができる。すなわち、本発明では、巻線の端末部を回路基板へ接続する際の作業性を向上させることができる。

請求項３記載の本発明に係る電動モータは、請求項１又は請求項２記載の電動モータにおいて、前記係止部は、前記巻線部よりもモータの径方向外側に配置されている。

請求項３記載の本発明では、巻線の端末部が係止される係止部が、該巻線がティース部に巻回されることによって形成された巻線部よりもモータの径方向外側に配置されている。そのため、巻線の端末部が回路基板の中央部（回路素子が集中して配置された部分）に集中して配列されることを確実に防止することができる。

請求項４記載の本発明に係る電動モータは、請求項３記載の電動モータにおいて、前記モータハウジングには、モータの径方向外側に向けて幅狭となるように形成されたガイド溝が設けられていると共に、前記ガイド溝の終端部（溝深さ方向の端部）には、モータの径方向内側に向けて開放し前記巻線の端末部が係止される係止溝が設けられている。

請求項４記載の本発明では、モータの径方向外側に向けて幅狭となるように形成されたガイド溝の終端部に係止溝が設けられている。そのため、巻線の端末部がガイド溝に摺接することによって、該巻線の端末部が係止溝に案内される。すなわち、本発明では、巻線の端末部を係止溝に係止させる際の作業性を向上させることができる。

請求項５記載の本発明に係る電動モータは、請求項４記載の電動モータにおいて、前記係止溝は、前記巻線の端末部が嵌入されるスナップフィット構造とされている。

請求項５記載の本発明では、巻線の端末部が係止される係止溝が、該巻線の端末部が嵌入されるスナップフィット構造とされている。換言すると、巻線の端末部を係止溝に押し込むだけで、巻線の端末部を係止溝に係止させることができる。すなわち、本発明では、巻線の端末部を係止溝に係止させる際の作業性をより一層向上させることができる。

本実施形態の電動モータを備えた電動ポンプを示す断面図である。 ポンプ部の外郭を形成するポンプケースの断面を示す断面図である。 モータハウジングの断面を示す断面図である。 インペラ及びこのインペラが取付けられた出力軸の断面を示す断面図である。 （Ａ）はモータハウジングに取付けられたステータをモータの軸方向から見た平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）において一点鎖線で囲まれた部分を拡大して示す拡大平面図である。 巻線の端末部の導出方法の変形例を示す拡大断面図である。

図１〜図５を用いて、本発明の実施形態に係る電動モータを備えた電動ポンプについて説明する。

図１に示されるように、本実施形態の電動モータ１０は、車両のエンジン等の内部に冷却水を圧送するための電動ポンプ１２に適用されている。具体的には、電動ポンプ１２は、流入した冷却水を圧送するポンプ部１４の外郭を形成するポンプケース１６と、インペラ１８を回転させることによりポンプ部１４を駆動するロータ２０と、を備えている。また、電動ポンプ１２は、自らが界磁する磁界によってロータ２０を軸線回りに回転させるステータ２２と、このステータ２２を支持するモータハウジング２４と、を備えている。さらに、電動ポンプ１２は、ステータ２２の一部を構成する巻線２６に通電される電流値等を制御するための回路装置２８を備えている。上記のロータ２０、ステータ２２、モータハウジング２４、及び回路装置２８を主要な要素として電動モータ１０が構成されている。

以下、先ずポンプケース１６について説明し、次いでモータハウジング２４、ロータ２０、ステータ２２、及び回路装置２８についてこの順で説明する。

（ポンプケース１６）
図２に示されるように、ポンプケース１６は、冷却水が流入する入口管３０及び冷却水が流出する出口管３２を備えた略蝸牛状に形成された一体成形品である。具体的には、ポンプケース１６は略円盤平板状の基部３４及び該基部３４の径方向内側の端部からモータの軸方向一方側（矢印Ａ１方向）に突出した膨出部３６を備えている。また、ポンプケース１６は、膨出部３６の径方向内側の端部から後述するインペラ１８の第１円盤部７８（図４参照）の形状に沿って延在するインペラガイド部３８を備えている。さらに、ポンプケース１６は、インペラガイド部３８の径方向内側の端部からモータの軸方向一方側（矢印Ａ１方向）に延出するように形成された管状の入口管３０を備えている。また、この入口管３０の端部には、ゴムホース等の配管の抜けを抑制する抜け止め突起３０Ａが形成されている。さらに、ポンプケース１６は、上記膨出部３６に接続されていると共に、入口管３０の開口方向と直交する方向に延出するように形成された管状の出口管３２を備えている。

さらに、ポンプケース１６は、基部３４の径方向外側の端部からモータの軸方向他方側（矢印Ａ２方向）に延在する円筒状の開放端部４０を備えている。

図１に示されるように、以上説明したポンプケース１６に後述するインペラ１８（図１等参照）が収容されることにより、入口管３０から流入した冷却水を出口管３２に向けて圧送するポンプ部１４が形成されている。

（モータハウジング２４）
図３に示されるように、モータハウジング２４は有底円筒状に形成された一体成形品である。具体的には、モータハウジング２４におけるモータの軸方向一方側（矢印Ａ１方向）には後述するロータ２０（図４参照）を収容するためのキャン部４２が形成されていると共に、モータハウジング２４におけるモータの軸方向他方側（矢印Ａ２方向）には後述するステータ２２（図１参照）を収容するためのステータ収容部４４が形成されている。

キャン部４２は、モータの軸方向一方側（矢印Ａ１方向）に開口した略Ｕ字状断面を成していると共に、円形状の底壁４６を備えている。また、この底壁４６の中心部にはモータの軸方向一方側（矢印Ａ１方向）に突出するように形成された管状の軸支部４８が設けられている。後述するロータ２０がこの軸支部４８に支持されることにより、ロータ２０が該軸支部４８を軸中心として回転可能となる構成である。また、キャン部４２は、底壁４６の径方向外側の端部からモータの軸方向一方側（矢印Ａ１方向）に延在する内周壁５０を備えている。さらに、キャン部４２は、内周壁５０におけるモータの軸方向一方側（矢印Ａ１方向）の端部から後述するインペラ１８の第２円盤部８０に沿って延びるインペラガイド壁５２を備えている。以上説明した、底壁４６、内周壁５０、及びインペラガイド壁５２によってキャン部４２が形成されている。

また、モータハウジング２４は、インペラガイド壁５２の径方向外側の端部からモータハウジング２４の径方向外側に延在する側壁５４を備えている。さらに、モータハウジング２４は、側壁５４の径方向外側の端部からモータの軸方向他方側（矢印Ａ２方向）に延在する接合壁部５６を備えている。図１に示されるように、この接合壁部５６とポンプケース１６の開放端部４０とがモータの軸方向（矢印Ａ１及び矢印Ａ２方向）に嵌合された後、熱溶着等が施されることによって接合されている。

また、図３に示されるように、ステータ収容部４４は、上記キャン部４２と反対方向に開口したＷ字状断面を成していると共に、円環状の底壁５８を備えている。また、ステータ収容部４４は、底壁５８の径方向内側の端部からモータの軸方向他方側（矢印Ａ２方向）に向けて延在する内周壁５０を備えている。さらに、ステータ収容部４４は、底壁５８の径方向外側の端部からモータの軸方向他方側（矢印Ａ２方向）に延在する外周壁６０を備えている。以上説明した底壁５８、内周壁５０、及び外周壁６０によってステータ収容部４４が形成されていると共に、底壁５８、内周壁５０、及び外周壁６０に囲まれた部分に後述するステータ２２（図１参照）が支持されている。

また、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、ステータ収容部４４を形成する外周壁６０の内周部６０Ａには、モータの径方向内側（矢印Ｒ２方向）に向けて突出するように形成された矩形状の突起部６２が設けられている。さらに、この突起部６２の先端部には、モータの径方向外側（矢印Ｒ１方向）に向けて幅狭となると共に、モータの軸方向（図３における矢印Ａ１及び矢印Ａ２方向）に沿って延びるＶ字状のガイド溝６４が形成されている。さらに、このガイド溝６４の溝深さ方向の端部（モータの径方向外側（矢印Ｒ１方向）の端部）には、モータの径方向内側（矢印Ｒ２方向）に向けて開放すると共に、モータの軸方向（図３における矢印Ａ１及び矢印Ａ２方向）に沿って延びるＵ字溝状に形成された係止部としての係止溝６６が設けられている。この係止溝６６には、後述する巻線２６の端末部２６Ａがモータの軸方向（図３における矢印Ａ１及び矢印Ａ２方向）に沿って係止されている。さらに、この係止溝６６は、巻線２６の端末部２６Ａが嵌入されることによって該端末部２６Ａが係止溝６６に係止されるスナップフィット構造となるように形成されている（巻線２６の端末部２６Ａと係止溝６６との間のクリアランス（締め代）が設定されている）。また、図１に示されるように、この係止溝６６の位置は、後述する巻線部８６よりもモータの径方向外側（矢印Ｒ１方向）に配置されている。

また、図１及び図３に示されるように、モータハウジング２４は、外周壁６０の径方向外側に向けて突出するように形成されたコネクタ部６８を備えている。この、コネクタ部６８を介して回路装置２８が電源等に接続される構成である。

（ロータ２０）
図４に示されるように、ロータ２０は、円筒状のロータ７０が出力軸７２に取付けられることによって構成されている。具体的には、出力軸７２は、円柱状の鋼材に浸炭処理等の表面処理が施されることにより構成されており、その一方の端部は上記モータハウジング２４の軸支部４８（図３参照）に挿入される回転軸部７２Ａとされている。即ち、出力軸７２は軸支部４８に片持ち支持されている構成である。

また、ロータ７０は、上記出力軸７２の径方向外側に配置された厚肉円筒状を成している。また、このロータ７０の内部には、その周方向に沿って複数のマグネット７４が設けられている。さらに、このロータ７０はロータ保持部材７６を介して出力軸７２に固定されている。

また、出力軸７２における回転軸部７２Ａと反対側の端部には、インペラ１８が取付けられている。インペラ１８は、モータの径方向（矢印Ｒ１及び矢印Ｒ２方向）に延在すると共に円盤状に形成された第１円盤部７８と第２円盤部８０との間に複数のブレード８２が立設されることによって形成されている。

（ステータ２２）
図１及び図５に示されるように、ステータ２２は、環状に形成されたモータコア８４と、導電性の巻線２６と、を主要な要素として構成されている。具体的には、モータコア８４は、所定の形状となるように打ち抜かれた鋼板がモータの軸方向（矢印Ａ１及び矢印Ａ２方向）に積層されることによって構成されている。その結果、モータコア８４には、モータの径方向外側（矢印Ｒ１方向）に向けて延びる複数（本実施形態では１２個）のティース部８４Ａが形成されている。

また、この複数ティース部８４Ａには、それぞれ巻線２６が巻回されている。図１に示されるように、巻線２６がティース部８４Ａに層状に巻回されることによって、該ティース部８４Ａに沿って巻線部８６が形成されている。さらに、この巻線２６の端末部２６Ａは、巻線部８６におけるモータの径方向内側（矢印Ｒ２方向）の端部から導出されている。さらに、この巻線２６の端末部２６Ａは、モータの径方向外側（矢印Ｒ１方向）に向けて配索されていると共に、モータの軸方向他方側（矢印Ａ２方向）に屈曲されている。そして、図５（Ｂ）に示されるように、この屈曲された部分が、モータハウジング２４に設けられた係止溝６６に係止されている。さらに、図１に示されるように、この巻線２６の端末部２６Ａは、後述する回路基板８８におけるモータの径方向外側（矢印Ｒ１方向）の部位に接続されている。

なお、巻線部８６とティース部８４Ａとの間には、図示しない絶縁部材が介装されている。

（回路装置２８）
図１に示されるように、回路装置２８は、モータの径方向（矢印Ｒ１及び矢印Ｒ２方向）に延びる円盤上に形成された回路基板８８と、この回路基板８８上に載置された複数の回路素子９０と、を主要な要素として構成されている。この回路装置２８は、ステータ２２とモータの軸方向（矢印Ａ１及び矢印Ａ２方向）に沿って配置されていると共に、図示しない取付手段を介してモータハウジング２４に取付けられている。

また、回路装置２８は、カバー部材９２がモータハウジング２４に取付けられることによって該カバー部材９２に覆われている。

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図１に示されるように、本実施形態の電動モータ１０が作動すると、該電動モータ１０の一部を構成するロータ２０が回転する。すると、ロータ２０の出力軸７２に取付けられたインペラ１８が回転する。その結果、ポンプ部１４が駆動され、ポンプケース１６の入口管３０から流入した冷却水が出口管３２に向けて圧送される。

ところで、本実施形態の電動モータ１０は、導電性の巻線２６がモータコア８４に形成されたティース部８４Ａに巻回されることによって、巻線部８６が形成されている。また、巻線部８６を形成した巻線２６の端末部２６Ａは、モータの径方向外側（矢印Ｒ１方向）に向けて導出されている。さらに、この巻線２６の端末部２６Ａは、モータハウジング２４の内周部６０Ａに設けられた係止溝６６に係止されていると共に、巻線２６の端末部２６Ａは回路基板８８におけるモータの径方向外側（矢印Ｒ１方向）の部位に接続されている。換言すると、本実施形態では、モータハウジング２４に設けられた係止溝６６に巻線２６の端末部２６Ａが係止されることによって、巻線２６の端末部２６Ａを回路基板８８におけるモータの径方向外側（矢印Ｒ１方向）の部位に安定した状態で案内することができる。

また、本実施形態では、巻線２６の端末部２６Ａが係止溝６６にモータの軸方向（矢印Ａ１及び矢印Ａ２方向）に沿って係止されている。そのため、巻線２６の端末部２６Ａをステータ２２と同軸上に配置された回路基板８８へより接続し易くすることができる。すなわち、本実施形態では、巻線２６の端末部２６Ａを回路基板８８へ接続する際の作業性を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、巻線２６の端末部２６Ａが係止される係止溝６６が、該巻線２６がティース部８４Ａに巻回されることによって形成された巻線部８６よりもモータの径方向外側（矢印Ｒ１方向）に配置されている。そのため、回路基板８８の中央部（回路素子９０が配置された部分）に巻線２６の端末部２６Ａが集中して配列されることを確実に防止することができる。

また、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、本実施形態では、モータの径方向外側に向けて幅狭となるように形成されたガイド溝６４の溝深さ方向の端部に係止溝６６が設けられている。そのため、巻線２６の端末部２６Ａがガイド溝６４に摺接することによって、該巻線２６の端末部２６Ａが係止溝６６に案内される。すなわち、本実施形態では、巻線２６の端末部２６Ａを係止溝６６に係止させる際の作業性を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、巻線２６の端末部２６Ａが係止される係止溝６６が、該巻線２６の端末部２６Ａが嵌入されるスナップフィット構造とされている。換言すると、巻線２６の端末部２６Ａを係止溝６６に押し込むだけで、巻線２６の端末部２６Ａを係止溝６６に係止させることができる。すなわち、本実施形態では、巻線２６の端末部２６Ａを係止溝６６に係止させる際の作業性をより一層向上させることができる。

なお、本実施形態では、巻線２６の端末部２６Ａが係止される係止溝６６をスナップフィット構造とした例について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、係止溝６６に係止された巻線２６の端末部２６Ａを別の部材によって押圧すること等によって、巻線２６の端末部２６Ａを係止溝６６に保持させた構成としてもよい。

また、本実施形態では、上記のガイド溝６４の溝深さ方向の端部に係止溝６６を設けた構成とした例について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ガイド溝６４を設けない構成としてもよい。このように、ガイド溝６４を設けるか否かについては、巻線２６の端末部２６Ａを係止溝６６に係止させる際の作業性を考慮して適宜設定すればよい。

さらに、本実施形態では、巻線２６の端末部２６Ａが係止される係止溝６６を巻線部８６よりもモータの径方向外側（矢印Ｒ１方向）に配置した例について説明した例について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。この係止溝６６を巻線部８６よりもモータの径方向外側（矢印Ｒ１方向）に設けるか否かについては、回路基板８８上に配置された回路素子９０の大きさ等を考慮して適宜設定すればよい。

また、本実施形態では、巻線２６の端末部２６Ａが係止溝６６にモータの軸方向（矢印Ａ１及び矢印Ａ２方向）に沿って係止されている例について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、例えば、巻線２６の端末部２６Ａをモータの周方向に沿って係止させた構成としても良い。巻線２６の端末部２６Ａを係止させる方向は、該巻線２６の端末部２６Ａを回路基板８８へ接続する際の作業性を考慮して適宜設定すればよい。

さらに、本実施形態では、巻線２６の端末部２６Ａが係止される係止部を溝状に形成した例について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、Ｊ字状のフックをモータハウジング２４の内周部６０Ａに設けると共に、このフックに巻線２６の端末部２６Ａを係止させた構成としてもよい。

また、本実施形態では、巻線２６の端末部２６Ａを巻線部８６におけるモータの径方向内側の端部から導出させた例について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、例えば、図６に示されるように、巻線２６の端末部２６Ａを巻線部８６におけるモータの径方向外側の端部から導出させた構成としてもよい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０…電動モータ，２２…ステータ，２４…モータハウジング，２６…巻線，２６Ａ…端末部，６０Ａ…内周部，６４…ガイド溝，６６…係止溝（係止部），８４…モータコア，８４Ａ…ティース部，８６…巻線部，８８…回路基板

Claims (5)

1. モータコアに形成されたティース部に巻回されることによって巻線部を形成する巻線の端末部がモータの径方向外側に向けて導出されたステータと、
   前記ステータとモータの軸方向に沿って配置されていると共に、前記巻線の端末部がモータの径方向外側の部位に接続された回路基板と、
   モータの外郭を形成すると共に内部に前記ステータが支持され、かつ前記巻線の端末部が係止される係止部が内周部に設けられたモータハウジングと、
   を備えた電動モータ。
2. 前記係止部が、前記巻線の端末部がモータの軸方向に沿って係止されるように構成された請求項１記載の電動モータ。
3. 前記係止部は、前記巻線部よりもモータの径方向外側に配置されている請求項１又は請求項２記載の電動モータ。
4. 前記モータハウジングには、モータの径方向外側に向けて幅狭となるように形成されたガイド溝が設けられていると共に、
   前記ガイド溝の終端部には、モータの径方向内側に向けて開放し前記巻線の端末部が係止される係止溝が設けられている請求項３記載の電動モータ。
5. 前記係止溝は、前記巻線の端末部が嵌入されるスナップフィット構造とされている請求項４記載の電動モータ。