JP5953672B2

JP5953672B2 - モータ

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Publication number: JP5953672B2
Application number: JP2011173817A
Authority: JP
Inventors: 恭平旭
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2011-08-09
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2031-08-09
Also published as: CN102957249B; US20130038153A1; CN102957249A; US8952584B2; DE102012214088A1; JP2013038949A

Description

本発明は、モータに関し、特にコイルから引き出された導電線と端子との接続構造に関する。

本発明に関する先行技術文献の１つに、特許文献１がある。そこには、３個の端子を備えたモータが開示されている。各端子は、Ｕ字状のフックを有し、そこにコイル群から引き出された１本の導電線が順次巻き掛けられ、溶接されている。それにより、各端子と導電線とが電気的に接続されている。

米国特許第７８８４５１４号明細書

コイルを形成する巻線工程では、導電線をステータコアのティースに緩みなく巻き付けるために、導電線には、その緩みを防止できるだけの張力を加える必要がある。

特許文献１のモータの場合、巻線工程の過程で、端子のフックに導電線が巻き掛けられるため、フックにも導電線の張力が加わる。従って、フックは、導電線の張力に耐え得るだけの強度が必要とされる。

例えば、モータの出力効率を向上させる場合、導電線の線径を大きくして電気抵抗を少なくすることが考えられる。しかし、導電線の線径が大きくなれば、それだけ導電線の剛性が大きくなって、巻線工程で導電線に加える張力も大きくなる。

従って、特許文献１のモータの場合、導電線の線径を大きくするとフックの変形や破損を招くおそれがあるため、端子の強化や導電線の線径の制限が必要になるなどのデメリットがある。

また、特許文献１のモータでは、接続時にもデメリットがある。導電線と端子との溶接は、いわゆるヒュージング溶接によって行われるのが一般的である。ヒュージング溶接では、一対の電極で導電線を端子の間に挟み付け、その加圧力と、電極間に電流を加えて発生する抵抗発熱とによって溶接する。

導電線をフックに巻き掛けた場合、導電線はフックの両隅部と強く接する傾向がある。そのため、ヒュージング溶接時には、その両隅部で抵抗発熱が偏在し、両隅部において導電線が溶け過ぎてしまい、導電線が断線するおそれがある。その結果、溶接強度にばらつきが発生し、接続不良や断線を招くおそれがある。

更に、特許文献１のモータでは、接続後にもデメリットがある。例えば車載モータなど、大きな振動が絶えず加わるような環境下で使用される場合、張力を加えたままで導電線が端子と溶接されているため、特に溶接部位が外力の作用によって破損し易い。

本発明の目的は、耐久性に優れ、車載モータに好適な接続構造等を提供することにある。

本発明のモータは、回転軸を有し、回転軸周りを回転する回転部と、静止部とを有する電動式のモータにおいて、前記回転部は、軸方向に沿って延びるシャフトと、前記シャフトに固定され、マグネットを有するロータと、を備え、前記静止部は、カバー部と、前記カバー部の径方向内側に固定され、コイルを有するステータと、前記ステータよりも径方向外側に配置され、前記回転軸から離れる方向である第１方向に沿って少なくとも一部が延びる少なくとも１つの接続端子を有するコネクタと、を備え、前記接続端子は、前記第１方向に沿って延びる基部と、前記基部の周方向における側部のうち少なくとも一方側の側部を、前記基部と軸方向において重なるように周方向に折り曲げられた押さえ部と、前記基部の径方向内側の端部に、軸方向に沿って延びる延出基部と、前記延出基部の先端に、前記第１方向に沿って延びる延出中間部と、前記延出中間部の先端に、軸方向に延びる延出先端部と、を有し、前記基部と前記押さえ部との間に前記コイルから引き出した導電線を前記第１方向に沿って配置し、前記接続端子と前記導電線とが軸方向において重なる状態で接し、前記ステータ上または前記コネクタ上には、前記コイルの径方向外側に配置され、前記コイルから引き出された前記導電線を前記接続端子側へと前記第１方向に導くガイド部が形成され、前記ガイド部は、前記ガイド部から前記第１方向と略垂直な方向である第２方向に突出する突出部を含み、前記突出部は前記導電線と軸方向に重なる。

本発明によれば、端子と導電線の端部との接続部位に、導電線による張力が加わることもなく、また、高品質な溶接ができるので、耐久性に優れたモータを提供することができる。

本発明を適用したモータの概略図である。モータの概略上面図である。ステータの部分を示す概略斜視図である。端子台の部分の拡大図である。溶接時の一過程を表した概略図である。接続端子の要部を示す概略斜視図である。接続端子の変形例１を示す概略斜視図である。変形例１における接続端子の要部を示す概略斜視図である。接続端子の変形例２を示す概略上面図である。モータの変形例を示す概略図である。モータの変形例を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。

図１及び図２に、本実施形態のモータ１を示す。このモータ１は、車載用のブラシレスモータであり、例えばオイルポンプなどに使用される。モータ１は、シャフト２、ロータ３、ステータ４、モータケース（カバー部）５、及びコネクタ部１２ｂなどで構成されている。シャフト２、及びロータ３は回転部に相当し、ステータ４、モータケース５、及びコネクタ部１２ｂは静止部に相当する。

モータケース５は、一端が開口する円筒状のケースボディ５ａ、及びケースボディ５ａの開口を塞ぐケースカバー５ｂなどで構成されている。シャフト２、ロータ３、及びステータ４は、ケースカバー５ｂで塞がれたケースボディ５ａの内部に組み付けられている。

シャフト２は、ベアリング６を介してモータケース５に回転自在に支持されている。図１及び図２において、Ａは回転軸を表しており、シャフト２はこの回転軸Ａを中心に回転する。なお、回転軸Ａが延びる方向を軸方向、回転軸Ａに直交する方向を径方向と呼ぶ。さらに、回転軸Ａを中心に回る方向を周方向と呼ぶ。

ロータ３は、ロータコア３ａや複数のマグネット３ｂ等で構成された円柱状の部材である。マグネット３ｂは、ロータ３の外周部分に周方向に沿って配置されている。ロータ３は、その中心を回転軸Ａに一致させた状態でシャフト２に固定されている。従って、ロータ３は、シャフト２とともに、回転軸Ａを中心に回転する。ロータ３の径方向外側には、ステータ４が僅かな隙間を隔てて配置されている。

図３にも示すように、ステータ４は、略円筒状の複合部材であり、ステータコア１１、インシュレータ１２、及びコイル１３などで構成されている。ステータ４は、ケースボディ５ａの内側に固定されている。ステータコア１１は、複数の鋼板を積層することによって形成されており、円筒状のコアベース１１ａと、コアベース１１ａの内周面から径方向を中心に向かって放射状に延びる複数のティース１１ｂとを有している。ステータコア１１には、絶縁性のインシュレータ１２が装着されている。

インシュレータ１２は、樹脂の射出成型品であり、ステータコア１１を被覆する被覆部１２ａと、被覆部１２ａと一体に形成されたコネクタ部１２ｂとを有している。各ティース１１ｂには、被覆部１２ａを介して導電線が巻き付けられ、複数のコイル１３が形成されている。このモータ１の場合、巻線方式として、ティース１１ｂごとにコイル１３が形成されるいわゆる集中巻きが採用されている。

複数のコイル１３は、３本の導電線を所定のティース１１ｂに順次巻き付けることによって形成されている。それにより、位相がそれぞれ異なるＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３つ相からなるコイル群１３，…，１３が構成されている。これらコイル群１３，…，１３は、いわゆるデルタ結線されている。これら３つのコイル群１３，…，１３に、一定の周期で電流を供給することにより、ステータ４で発生する磁界が変化し、その作用でロータ３及びシャフト２が回転する。

各コイル群１３，…，１３を形成した導電線の両端部１５，１５は、２本ともコネクタ部１２ｂの方に向かって引き出されている。例えば、端部１５ｕは、Ｕ相のコイル群１３，…，１３から引き出された導電線の端部であり、端部１５ｖは、Ｖ相のコイル群１３，…，１３から引き出された導電線の端部であり、端部１５ｗは、Ｗ相のコイル群１３，…，１３から引き出された導電線の端部である。

各コイル群１３，…，１３から引き出された各相の導電線の端部１５は、それぞれ異なる相の導電線の端部１５が１本ずつ組み合わされて一対の導電線の端部とされ（これらを端部対１５，１５ともいう）、コネクタ部１２ｂに設置された３つの接続端子３０にそれぞれ接続されている。

コネクタ部１２ｂは、略Ｌ字形状の外観を有し、ステータコア１１の部分よりも径方向外側に張り出すように配設されている。コネクタ部１２ｂには車体側から引き出される接続プラグが接続され、コネクタ部１２ｂを通じてステータ４の各コイル群１３，…，１３に電流が供給される。

詳しくは、コネクタ部１２ｂは、張出部２１と、端子支持部２２とを有する。張出部２１は、ステータコア１１の軸方向の一方の端部１５（ケースボディ５ａの開口側に配置される）から突出した被覆部１２ａに連なって、回転軸Ａから離れる第１方向（図２参照）に延びる。端子支持部２２は、張出部２１の先端に連なって、ステータ４に沿って軸方向に延びる。なお、図２に示す第１方向と軸方向とに略垂直な方向は、第２方向と呼ぶ。

端子支持部２２には、３つの端子台２３が並置されていて、これら端子台２３にそれぞれ接続端子３０が設置されている。

図４に、端子台２３の部分を拡大して示す。図４は、導電線の端部１５が溶接される前の状態を表している。接続端子３０は、所定形状に打ち抜いた金属板を曲げ成形したプレス加工品である。３つの接続端子３０はいずれも同じ形状、同じ寸法を有する。接続端子３０は、基部３１、押さえ部３２、及び延出部３３などで構成されている。

図４に示すように、基部３１は、略矩形板形状に形成されている。

押さえ部３２は、基部３１と略同寸法の略矩形板形状に形成されている。押さえ部３２は、基部３１の側縁３１ａに連続して設けられ、塑性変形可能となっている。押さえ部３２は、基部３１と、軸方向において重なる位置まで折り曲げることができる。図４の押さえ部３２は、基部３１と軸方向において重なる位置まで折り曲げられる前の状態を示し、基部３１側に折り曲げ易いように、予め基部３１側に折り曲げられ、基部３１側に傾斜した状態となっている。

延出部３３は、基部３１に連続して設けられている。延出部３３は、基部３１における押さえ部３２が設けられた側縁３１ａと略直交する一方の縁（端縁３１ｂ）の部分に設けられ、端縁３１ｂから軸方向下側へ延びている。

詳しくは、延出部３３は、複数の屈曲部位を有する帯板状に形成されており、基部３１に連なって基部３１と略直交する方向に延びる延出基部（折れ曲がり部）３３ａと、延出基部３３ａの先端に連なって基部３１と対向する延出中間部３３ｂと、延出中間部３３ｂの先端に連なり、延出中間部３３ｂと略直交して基部３１の反対側に向かって延びる延出先端部３３ｃとを有している。

接続端子３０は、延出基部３３ａが端子台２３の奥方に位置するように、コネクタ部１２ｂに組み付けられている。詳しくは、接続端子３０がコネクタ部１２ｂに支持された状態では、延出基部３３ａは、端子支持部２２と略平行に配置されていて、押さえ部３２よりも径方向（第１方向）中心側に位置している。基部３１は、第１方向に沿って延びている。

延出先端部３３ｃには、断面略角筒状の挟持部３３ｄが設けられている。その挟持部３３ｄが端子台２３に設けられた取付部２３ａに嵌め込まれることにより、接続端子３０はコネクタ部１２ｂに組み付けられている。

更に、端部対１５，１５が、それぞれが対応する接続端子３０の基部３１と押さえ部３２との間に位置するように、接続端子３０は端子台２３に配置されている。具体的には、各端部対１５，１５は、ステータ４の略円筒形状をした部分から径方向（第１方向）外側に向かって、互いに近接した状態で略平行に延びるように引き出されている。

被覆部１２ａの上部、またはコネクタ部１２ｂの上部には、ガイド部１８が形成されている。ガイド部１８は、径方向においては、接続端子３０よりも中心側であって、コイル１３よりも外側に位置している。コイル群１３，…，１３から引き出された導電線の端部１５は、ガイド部１８によって接続端子３０側へと導かれる。

そうして引き出された端部対１５，１５に対し、押さえ部３２は、両端部１５が引き出される方向（第１方向）に沿うように位置している。従って、端部対１５，１５は、引き出した方向に延びた状態で、基部３１と押さえ部３２との間に配置される。

端部対１５，１５が対応する各接続端子３０に対してそれぞれ上記のように設置された後、ヒュージング溶接により、各接続端子３０と各端部対１５，１５とが接合される。

図５に、その溶接時の過程を示す。図５に示すように、ヒュージング溶接では、基部３１と押さえ部３２とを一対の電極５０で挟み付け、電極５０，５０間に電流を供給する。そうすることにより、圧着部位で発生する抵抗発熱により、導電線の端部１５を被覆している絶縁皮膜が溶け、露出した導電線の端部１５の導体部分が基部３１等と溶接される。

その結果、図６に示すように、各接続端子３０と各導電線の端部１５とが軸方向に重なる状態で接して溶接される。それにより、各相の導電線の端部１５と各接続端子３０とが電気的に接続される。

この接続構造の場合、溶接の際に、導電線の端部１５に張力等の外力が作用することがないので、無負荷の状態で導電線の端部１５と接続端子３０とを溶接することができる。従って、機械的強度に優れ、振動等に対しても優れた耐久性を発揮する電気的接続を実現できる。溶接時には、巻線処理の影響を受けないので、導電線の線径も自由に設計することができるし、端子の強度に対する制限もない。

しかも、導電線の両端部１５，１５は、直線状に延びた状態のまま、基部３１と押さえ部３２との間に挟み込まれて溶接されるので、各導電線の端部１５は、基部３１等と広い範囲で接する。従って、抵抗発熱は偏在せずに広範囲で発生するため、溶接強度のばらつきの少ない、高品質な溶接を安定して行うことができる。

更に、本実施形態のモータ１の場合、モータの小型化が図れる工夫も施されている。すなわち、ヒュージング溶接の際には、その機構上、基部３１の主面が面する軸方向の両側（図５の上下、単に上側及び下側ともいう）に、電極５０を差し込むことができるスペースを確保しなければならない。

ところが、コネクタ部１２ｂの端子支持部２２が軸方向に延びていると、下側の電極５０を差し込む際に端子支持部２２が邪魔になるためステータ４の外周部と端子支持部２２の内周部との間に電極５０を差し込むスペースを確保する必要がある。その結果、コネクタ部１２ｂの径方向における張出寸法が大きくなり易い傾向がある。

それに対し、このモータ１では、端子の形状を工夫し、押さえ部３２を基部３１の側縁３１ａに設け、延出基部３３ａを基部３１の端縁３１ｂに設けたことで、延出基部３３ａ（折れ曲がり部）を端子台２３の奥方に位置させることを可能にした。その結果、コネクタ部１２ｂをステータ４側に近接配置した状態で、基部３１の下側に電極５０を径方向における外側から差し込めるスペースが確保でき、電極５０の差し込みが容易になるとともに、コネクタ部１２ｂの径方向における張出寸法が小さくなっている。

基部３１の回転軸Ａに垂直な方向の断面の寸法について、第１方向の幅寸法は、第２方向の幅寸法よりも大きくしてもよい。さらに、押さえ部３２を基部３１と軸方向において重なるように折り曲げた状態では、押さえ部３２の回転軸Ａに垂直な方向における断面の幅寸法についても、第１方向の幅寸法は、第２方向の幅寸法よりも大きくしてもよい。その結果、溶接距離が長くなるため、溶接強度を高めることができる。

また十分な溶接強度が得られれば、基部３１と押さえ部３２の回転軸Ａに垂直な方向の断面形状は、略矩形板形状でなくてもよく、正方形などの様々な形状が採用可能である。

また、押さえ部３２と基部３１とは、幅寸法の大きさが異なってもよい。十分な溶接強度が得られれば、押さえ部３２の幅寸法が、基部３１の幅寸法より小さくてもよく、また大きくてもよい。

（変形例１）
図７及び図８に、接続端子３０の変形例を示す。これら図に示すように、２つの押さえ部３２，３２を設けてもよい。なお、この場合であっても、押さえ部３２の第１方向の幅寸法は、基部３１の第２方向における幅寸法よりも大きくてもよい。

具体的には、図７に示したように、本変形例の接続端子３０Ａでは、基部３１の互いに対向する両側縁３１ａのそれぞれに、第２方向の幅寸法が基部３１の約半分とされた一対の押さえ部３２が対向状に設けられている。そして、図８に示したように、各コイル群１３，…，１３から引き出された２本の導電線の端部１５は、別個に、各押さえ部３２と基部３１との間に挟み込まれて溶接される。

この場合、導電線の端部１５は、それぞれ別々の押さえ部３２によって圧着された状態で溶接されるため、溶接の際には、他方の溶接部位に作用する力の影響が一方の溶接部位に及び難くなる。その結果、より高品質な溶接が実現でき、よりいっそう耐久性を向上させることができる。

（変形例２）
図９に、接続端子３０の別の変形例を示す。本変形例の接続端子３０Ｂでは、押さえ部３２は、基部３１の両側縁３１ａに２個設けられ、第１方向において互いに位置がずれて配置されている。この接続端子３０Ｂの場合においても、溶接距離が長くなるため、溶接強度を高めることができる。

接続端子３０Ａ及び３０Ｂは、押さえ部３２の第１方向における幅寸法を、基部３１の第２方向における幅寸法よりも大きくするのが好ましい。そうすれば、溶接距離が長くなるため、溶接強度を高めることができる。

なお、本発明にかかる接続構造等は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。

例えば、コネクタ部１２ｂの形態は、上述した実施形態に限らない。図１０に示すように、コネクタ部１２ｂが径方向に延びる端子支持部２２を有するステータ４等にも、本発明の接続構造は適用できる。

また、図１１に示すように、各接続端子３０の配置は、斜め等、仕様に応じて適宜変更できる。

また、コネクタ部１２ｂは、インシュレータ１２と別体で構成し、ステータ４、あるいはモータケース５に組み付けるようにしてもよい。コイル１３の巻線方式は、集中巻きに限らず、複数のティース１１ｂに導電線を巻き付けてコイル１３を形成するいわゆる分布巻きであってもよい。

１モータ
２シャフト
３ロータ
３ｂマグネット
４ステータ
５モータケース
１２ｂコネクタ部
１３コイル
１５導電線の端部
３０接続端子
３１基部
３２押さえ部
Ａ回転軸

Claims

回転軸を有し、回転軸周りを回転する回転部と、静止部とを有する電動式のモータにおいて、
前記回転部は、
軸方向に沿って延びるシャフトと、
前記シャフトに固定され、マグネットを有するロータと、
を備え、
前記静止部は、
カバー部と、
前記カバー部の径方向内側に固定され、コイルを有するステータと、
前記ステータよりも径方向外側に配置され、前記回転軸から離れる方向である第１方向に沿って少なくとも一部が延びる少なくとも１つの接続端子を有するコネクタと、
を備え、
前記接続端子は、
前記第１方向に沿って延びる基部と、
前記基部の周方向における側部のうち少なくとも一方側の側部を、前記基部と軸方向において重なるように周方向に折り曲げられた押さえ部と、
前記基部の径方向内側の端部に、軸方向に沿って延びる延出基部と、
前記延出基部の先端に、前記第１方向に沿って延びる延出中間部と、
前記延出中間部の先端に、軸方向に延びる延出先端部と、
を有し、
前記基部と前記押さえ部との間に前記コイルから引き出した導電線を前記第１方向に沿って配置し、前記接続端子と前記導電線とが軸方向において重なる状態で接し、
前記ステータ上または前記コネクタ上には、前記コイルの径方向外側に配置され、前記コイルから引き出された前記導電線を前記接続端子側へと前記第１方向に導くガイド部が形成され、
前記ガイド部は、前記ガイド部から前記第１方向と略垂直な方向である第２方向に突出する突出部を含み、
前記突出部は前記導電線と軸方向に重なるモータ。
請求項１に記載のモータにおいて、
前記押さえ部の前記回転軸に垂直な方向における断面の前記第１方向の幅が、前記第２方向の幅よりも大きいモータ。
請求項１または２に記載のモータにおいて、
前記コイルは３相であるモータ。
請求項３に記載のモータにおいて、
前記コイル部の結線は、デルタ結線であるモータ。
請求項１乃至４のいずれかに記載のモータにおいて、
前記押さえ部の前記第１方向における幅は、前記基部の前記第２方向における幅よりも大きいモータ。
請求項３または４に記載のモータにおいて、
前記押さえ部は、周方向における両側部に２個設けられ、
前記押さえ部は周方向において互いに対向し、
３相のコイルのうち２相のコイルから引き出される前記導電線を、前記基部と前記各押さえ部との間に１本ずつ配置し、前記接続端子と前記導電線とが接続されているモータ。
請求項１乃至４のいずれかに記載のモータにおいて、
前記押さえ部は、前記基部の周方向における両側部に２個設けられ、前記第１方向において互いにずれて配置されているモータ。
請求項６または７に記載のモータにおいて、
前記各押さえ部の前記第１方向における幅は、前記基部の前記第２方向における幅はよりも大きいモータ。