JP6652811B2 - モータ - Google Patents
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Description
各ティースには、絶縁性を有する樹脂材料により形成されたインシュレータ(ボビン)が装着され、このインシュレータを介してコイルが巻装されている。そして、コイルに外部電源からの電力が給電されると、ティースに磁界が形成される。この磁界の影響を受けてロータが回転する。
ロータとしては、ティースに形成される磁界との間で磁気的な吸引力や反発力を生じる永久磁石が設けられたものや、ティースに形成される磁界に磁気的に吸引されるロータ突極が設けられたものがある。
また、ボビンを介してティース部にコイルを巻回するように構成することで、予めボビンにコイルを巻回した後、各ティース部にボビンを挿入するだけでコイルの巻装工程を完了できる。このため、コイルの巻装工程を容易にできると共に、各ティース部に直接コイルを巻回するよりもコイルの占積率を高めることができる。
また、ボビンに壁部を設けると共にブラケットに押え壁を設けることにより、ティース部からのボビンの抜けを確実に防止できる。
また、各プレバスバーユニットの相対位置を容易に決定できると共に、積層された各プレバスバーユニットの相対位置がずれてしまうことも防止できる。
また、位置決め部を簡素な構造とすることができる。また、孔部に凸部を嵌合させるだけでホルダ同士を組み付けることができるので、バスバーユニットの組み付け性を向上できる。よって、製造コストを低減できる。
また、外部端子を個別に区画することにより、例えば、この区画したスペースに別部材(ブロックなど)を配置して各外部端子と外部機器との結線向きを変更することも可能である。このため、モータのレイアウトの自由度を高めることができる。
さらに、バスバーに上記外部端子を設けた場合に、各外部端子を半周上に集中配置できる。このため、外部端子と外部機器とを接続し易くなり、組み立て工数を簡素化できる。
図1は、スイッチトリラクタンスモータ(Switched ReluctanceMotor、以下SRモータという)1の斜視図、図2は、SRモータ1の縦断面図である。
なお、以下の説明では、SRモータ1の回転軸方向を単に軸方向、回転方向を周方向、回転軸6の径方向を単に径方向などと称して説明する。
図1、図2に示すように、SRモータ1は、ステータ2と、ステータ2内に配置されたロータ3と、ステータ2の両端に設けられ、このステータ2の軸方向両端を支持するフロントブラケット4、およびリヤブラケット5と、ステータ2のリヤブラケット5側の端部に配置されたバスバーユニット30と、を備えている。
ロータ3は、フロントブラケット4、およびリヤブラケット5に回転自在に支持される回転軸6と、回転軸6に外嵌固定されるロータコア7と、を備えている。ロータコア7は、略円柱状に形成されたロータコア本体8と、このロータコア本体8の外周面に放射状に一体成形された複数のロータ突極9と、により構成されている。そして、ロータコア本体8の径方向中央に回転軸6を圧入可能な回転軸圧入孔8aが形成されている。これにより、回転軸6とロータコア7とが一体となって回転する。
図3は、フロントブラケット4、およびリヤブラケット5を取り外した状態のSRモータ1の斜視図である。
図1〜図3に示すように、ステータ2は、フロントブラケット4、およびリヤブラケット5に支持されるステータコア10を有している。
同図に示すように、ステータコア10は、複数の電磁鋼板を積層したり、軟磁性粉を加圧成形したりすることにより形成されたものである。また、ステータコア10は、円筒状のステータコア本体11と、このステータコア本体11の内周面11aから径方向内側に向かって突出する複数(例えば、本実施形態では12個)のティース部12とが一体成形されたものである。複数のティース部12は、それぞれ略直方体状に形成されており、周方向に等間隔に配置されている。
図2、図3に示すように、各ティース部12には、ボビン13を介してコイル14が集中巻方式にて巻回されている。
図5、図6に示すように、ボビン13は、絶縁性を有する樹脂により形成されたものであって、ティース部12の外周面を被覆するように略四角筒状に形成されたボビン本体15を有している。すなわち、ティース部12の先端(径方向内側端)側から、このティース部12にボビン13を挿入することにより、ティース部12にボビン13が装着される。
コイル14は、ティース部12に巻回された状態で、周方向に沿ってU相、V相、W相の順に割り当てられる。すなわち、本実施形態のSRモータ1は、U相、V相、W相の3相のコイル14を備えた3相構造になっている。
本実施形態では、ステータコア10は、12個のティース部12を有しているので、各相(U相、V相、W相)のコイル14が4つずつ存在することになる。各コイル14の2つの端末部14aは、それぞれバスバーユニット30側(リヤブラケット5側)に引き出されている。
また、ベース部21の裏面側(フロントブラケット4側)には、ベース部21を補強するためのリブ23が一体成形されている。壁部22は、先端の位置が内側フランジ16の先端の位置とほぼ同一平面上となるように形成されている。
また、バスバー位置決め片19に対応する箇所の内側フランジ16には、バスバー位置決め片19を挟んで両側に、つまり、内側フランジ16のリヤブラケット5側の角部に、切り欠き部16aが形成されている。この切欠き部16aも、バスバーユニット30の位置決めを行うために機能する(詳細は後述する)。
ベース部25の周方向の幅は、外側フランジ17の周方向の幅とほぼ同一となるように設定されている。壁部26は、先端の位置が外側フランジ17の先端の位置とほぼ同一平面上となるように形成されている。
図1、図2に戻り、フロントブラケット4は、深さの浅い有底円筒状に形成された金属製のものであって、開口部4a側をステータ2側に向けた状態で配置されている。フロントブラケット4の開口部4aの大きさは、ボビン13の係合部24に形成されている壁部26を不図示のガスケットを介して内嵌可能な大きさに設定されている。
さらに、フロントブラケット4の周壁4bには、外周面側に4つのボルト座4eが一体成形されている。4つのボルト座4eは周方向に等間隔で配置されており、それぞれに不図示の雌ネジ部が刻設されている。これら雌ネジ部に、フロントブラケット4とリヤブラケット5とを一体化するためのボルト50が螺入される。
同図に示すように、フロントブラケット4の周壁4bには、内周面側に係合部24の壁部26と外側フランジ17との間に挿入可能な押え壁27が、全周に渡って一体成形されている。この押え壁27がボビン13の壁部26に当接する(係合する)ことにより、ボビン13の径方向内側への移動が規制される。すなわち、押え壁27、およびボビン13の壁部26は、ボビン13のティース部12からの抜けを防止する抜け止めとして機能する。
ここで、図2、図3に示すように、ステータコア10に巻装されている各コイル14の端末部14aは、リヤブラケット5側に引き出され、ステータ2上に配置されたバスバーユニット30に接続されている。
図2、図3、図8に示すように、バスバーユニット30は、各コイル14をスター結線方式にて結線すると共に、各コイル14に給電を行うためのものである。バスバーユニット30は、複数(例えば、この実施形態では6つ)のプレバスバーユニット31N1〜31Wを周方向に所定間隔ずらして積層して成る。
本実施形態では、プレバスバーユニット31N1〜31Wは、U相のコイル14の一端が接続されるU相のプレバスバーユニット31U、V相のコイル14の一端が接続されるV相のプレバスバーユニット31V、W相のコイル14の一端が接続されるW相のプレバスバーユニット31W、および中性点を成す3つのプレバスバーユニット31N1〜31N3により構成されている。
同図に示すように、U相のプレバスバーユニット31Uは、金属板にプレス加工等を施して形成されたバスバー32と、バスバー32を保持する樹脂製のホルダ33と、を備えている。
バスバー32は、略C字状に形成されたバスバー本体34と、バスバー本体34の外周部に一体成形されている4つのコイル端子35と、バスバー本体34の一端からリヤブラケット5側に向かって屈曲延出された外部端子36と、により構成されている。
コイル端子35の先端には、中央部を切り起すことにより形成された二又状の一対の舌片部35a,35bが設けられている。これら舌片部35a,35bに、U相のコイル14の2つの端末部14aのうち、一方の端末部14aが挟持されて接続される。
また、収納凹部37を形成することにより形成されるホルダ33の内周壁38bには、バスバー32の外部端子36に対応する位置に、この外部端子36を受け入れ可能な凹部39bが形成されている。この凹部39bを介し、ホルダ33の径方向内側に一旦外部端子36が延出した後、リヤブラケット5側に向かって外部端子36が屈曲延出されている。
図9、図10に示すように、凸部41は、ホルダ33の収納凹部37のうち、内周壁38b側に4箇所形成されている。4つの凸部41は、周方向に所定の間隔をあけて配置されている。本実施形態では、4つの凸部41は、ホルダ33の外周壁38aに形成されている凹部39aに対応する位置に配置されている。
図9、図11に示すように、孔部42は、凸部41に対応するように4箇所形成されている。すなわち、孔部42は、ホルダ33の収納凹部37のうち、内周壁38b側に4箇所形成されている。各孔部42の内径は、凸部41の外径とほぼ同一か若干大きくなる程度に設定されている。
また、各孔部42の内周面には、突起42aが周方向に等間隔で4箇所形成されている。これら突起42aによって、孔部42に凸部41を嵌合させた際のガタツキが防止される。また、突起42aを形成することにより、孔部42に凸部41を圧入させる形になる。このため、隣り合うホルダ33同士を積層した際、つまり、各プレバスバーユニット31N1〜31N3,31U,31V,31Wを積層した際、これらプレバスバーユニット31N1〜31N3,31U,31V,31Wが分解してしまうことを防止できる。
同図に示すように、バスバーユニット30によって結線された各相のコイル14は、並列のスター結線方式により結線される。
図13〜図15に示すように、ベースホルダ43は、各プレバスバーユニット31N1〜31N3,31U,31V,31Wのホルダ33に対応するように、円環状に形成されたベースホルダ本体44を有している。
本実施形態では、中性点を成すプレバスバーユニット31N3のホルダ33に形成されている孔部42にベースホルダ43の凸部45が嵌合することにより、このベースホルダ43と最下段のプレバスバーユニット31N3とが一体化される。
また、係合片46は、ボビン13にベースホルダ43を取り付けた状態で、係合片46の径方向外側端がボビン13のコイル収納凹部18に位置するように形成されている。さらに、係合片46は、係合凹部19a係合片46を嵌め込んだ際、この係合片46の内周側端がステータコア10の内周側に露出するように形成されている。
これにより、ボビン13に対するベースホルダ43の位置決め固定がより強固に行われる。そして、ステータ2上(ボビン13上)にバスバーユニット30が固定される。また、係合片46の径方向外側端部によって、ボビン13に巻回されたコイル14の浮き上がりを防止することも可能である。
同図に示すように、リード線ガイド47には、不図示の制御基板から延びるリード線48と、このリード線48に接続されているサーミスタ49が保持されている。サーミスタ49は、コイル14や不図示の基板の熱害を防止するための素子である。
図1、図2に戻り、ステータ2を支持するリヤブラケット5は、有底円筒状に形成された金属製のものであって、開口部5a側をステータ2側に向けた状態で配置されている。リヤブラケット5の開口部5a側の端部には、この開口部5aよりも段差により拡径されたインロー部5bが形成されている。このインロー部5bに、ステータコア10の他方の外周縁(図2における上方の外周縁)が、不図示のガスケットを介してインロー嵌合されている。
回転軸6は、リヤ側端部6aがリヤブラケット5の底壁5cよりも軸方向外側に突出しないように形成されている。そして、回転軸6のリヤ側端部6a、およびボス部51内に、それぞれ回転軸6の回転位置を検出するためのレゾルバ70が設けられている。
図1、図17に示すように、リヤブラケット5の底壁5cには、バスバーユニット30に対応する箇所に、このバスバーユニット30側に向かって突出する座面54が形成されている。リヤブラケット5に取り付けた状態では、座面54とバスバーユニット30との間に隙間が形成される。この隙間に、円環状の緩衝材55が僅かに圧縮された状態で配置されている。
インシュレータ57は、外部端子36が挿通される四角筒状のインシュレータ本体81と、インシュレータ本体81の一端(図17における上端)に一体成形されたフランジ部82と、を有している。インシュレータ本体81の内周縁には、段差を介して拡径形成された拡径部81aが形成されている。拡径部81aが形成されている箇所には、この拡径部81aと外部端子36との間に隙間が生じる。
ベース部61には、外部端子36に対応する位置に、この外部端子36を挿通可能な挿通孔62が形成されている。
さらに、端子カバー60には、ベース部61と内壁63とに接するように複数の隔壁65が一体成形されている。隔壁65は2つで1組となって、それぞれ外部端子36毎に設けられている。1組の隔壁65は、外部端子36を中心にして両側に配置されている。これにより、各外部端子36は、ベース部61、内壁63、および1組の隔壁65によって形成された凹部66に1つずつ配置され、かつ隔壁65によって区画される。
続いて、リヤブラケット5の端子挿通孔56に、軸方向外側(図17における上側)からインシュレータ57を挿入する。このとき、インシュレータ57は、フランジ部82とは反対側の先端を端子挿通孔56側に向けて挿入する。そして、リヤブラケット5に形成されているザグリ部83に、インシュレータ57のフランジ部82を当接させる。
そして、この後、リヤブラケット5の凹部58に端子カバー60を載置し、この端子カバー60をネジ72によってリヤブラケット5に締結固定する。このとき、凹部58を端子カバー60のベース部61で閉塞する形になるので、仮にシール剤Sが凹部58側にはみ出たとしても、ベース部61でシール剤Sのはみ出しを隠すことができる。
図18に示すように、外部端子36と端子91との接続方法の一形態としては、ボルト73とナット74とを用いて、外部端子36に直接端子91を接続する方法がある。
また、図19に示すように、外部端子36と端子91との接続方法の他の形態としては、端子カバー60における各外部端子36を区画する凹部66にブロック84を配置し、このブロック84を介して外部端子36と端子91とを接続する方法がある。
端子91を介して外部端子36に供給される不図示の外部機器の電力は、バスバーユニット30を介して所定の相のコイル14に選択的に供給される。すると、電力が供給されたコイル14が巻回されているティース部12に磁界が生じる。この磁界がロータ3のロータ突極9を磁気的に吸引し、これによりロータ3が回転する。
ロータ3の回転位置は、レゾルバ70によって検出される。レゾルバ70による検出結果は、信号として不図示の外部機器に出力される。不図示の外部機器は、レゾルバ70からの検出結果の信号に基づいて、所定の相のコイル14に電力を供給する。このため、ロータ3が継続的に回転する。
このため、従来のように樹脂モールド体内に互いの間隔をあけて各バスバー32を配置する必要がなくなるので、バスバーユニット30の成形を簡素化でき、製造コストを低減できる。また、各ホルダ33の形状を統一化できると共に、各バスバー32の形状もできるかぎり類似した形状にできるので、さらに製造コストを低減できる。
しかも、位置決め部40を、凸部41と孔部42とにより構成し、孔部42に凸部41を嵌合させることで各ホルダ33の位置決めを行うようにしている。このため、位置決め部40を簡素な構造とすることができる。また、バスバーユニット30の組み付け性を向上できる。よって、バスバーユニット30の製造コストを低減できる。
しかも、各プレバスバーユニット31N1〜31N3,31U,31V,31Wの外部端子36を、略C字状に並んで配置できる。このように、外部端子36を半周上に集中配置できるので、外部端子36と端子91とを接続し易くすることができ、組み立て工数を簡素化できる。さらに、端子カバー60も小型化できる。
例えば、上述の実施形態では、モータとして、SRモータ1を例に説明したが、SRモータ1に限られるものではなく、さまざまなリラクタンスモータやブラシレスモータ等に、上述の実施形態を採用することができる。
さらに、上述の実施形態では、各相のコイル14は、並列のスター結線方式(図12参照)により結線される場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、各相のコイル14が直列に接続されるようにスター結線してもよい。そして、スター結線方式の仕方に応じ、プレバスバーユニット31N1〜31Wの個数を任意に設定することができる。
また、位置決め部40は、凸部41と孔部42とにより構成する場合に限られるものではなく、積層される各ホルダ33の相対位置を決定できる構成であればよい。
ト(ブラケット)、10…ステータコア、11…ステータコア本体、12…ティース部、
13…ボビン、14…コイル、17…外側フランジ(接触防止壁)、19…バスバー位置
決め片、19a…係合凹部、20…位置決め凹部(係合凹部)、26…壁部(抜け止め用
壁)、27…押え壁、30…バスバーユニット、31N1〜31N3,31U,31V,
31W…プレバスバーユニット、32…バスバー、33…ホルダ、34…バスバー本体、
35…コイル端子、36…外部端子、41…凸部、42…孔部、42a…突起、43…ベースホルダ、44…ベースホルダ本体(係合凸部)、46…係合片(係合凸部)、60…端子カバー、65…隔壁(絶縁壁)
Claims (7)
- ステータコアと、
前記ステータコアを保持するブラケットと、
前記ステータコアに巻装された複数の相のコイルに給電するための円環状のバスバーユニットと、
を備えたモータであって、
前記ステータコアは、
円筒状のステータコア本体と、
前記ステータコア本体の内周面から径方向内側に向かって突出し、かつ前記ステータコア本体の周方向に複数配置された複数のティース部と、
を有し、
前記複数のティース部のそれぞれは、前記コイルが巻回された複数の絶縁性のボビンを有し、
前記バスバーユニットは、複数のプレバスバーユニットを周方向に所定間隔ずらして積層したものであり、
前記プレバスバーユニットは、
各前記コイルの端末部が接続されるバスバーと、
前記バスバーを保持する複数のホルダと、
を備え、
前記ホルダには、複数の凸部と、前記プレバスバーユニットの積層方向で隣り合う他の前記ホルダの前記凸部が嵌合される孔部と、前記孔部の内周面に形成され前記孔部に前記凸部を圧入とする複数の突起と、が設けられており、
前記ブラケットには、前記ボビンと係合する押え壁が形成されており、
前記ボビンには、前記ブラケットの前記押え壁と係合する壁部が形成されていることを特徴とするモータ。 - 前記バスバーは、
弧状に形成されたバスバー本体と、
前記バスバー本体の周縁部に設けられ、前記コイルの前記端末部が接続されるコイル端子と、
前記バスバー本体から前記プレバスバーユニットの積層方向に延出され、外部機器に接続される外部端子と、
を備え、
前記外部端子は、前記プレバスバーユニット毎に延出長さが異なる長さに設定されており、かつ前記プレバスバーユニットを積層した状態で前記外部端子の先端の高さが同一高さとなるように形成されていることを特徴とする請求項1に記載のモータ。 - 前記ブラケットを介して複数の前記外部端子が外部に突出しており、
前記ブラケットに、複数の前記外部端子を個別に区画する絶縁壁が設けられていることを特徴とする請求項2に記載のモータ。 - 前記プレバスバーユニットが6つ設けられており、
前記凸部と前記孔部は対で構成されており、1つの対の前記凸部と前記孔部との周方向の間隔が30°に設定されていることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載のモータ。 - 前記押え壁と前記コイルとの間には、前記ボビンと一体に形成された絶縁性の接触防止壁が設けられている
ことを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1項に記載のモータ。 - 前記バスバーユニットは、該バスバーユニットと一体化されるベースホルダを介して前記ボビンの軸方向端部に配置されており、
前記ベースホルダおよび前記ボビンに、前記ベースホルダと前記ボビンとを着脱可能に係合する係合部が設けられていることを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項に記載のモータ。 - 前記係合部は、
前記ベースホルダおよび前記ボビンの何れか一方に形成された係合凸部と、
前記ベースホルダおよび前記ボビンの何れか他方に形成され、前記係合凸部が嵌合される係合凹部と、
から成ることを特徴とする請求項6に記載のモータ。
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