JP6844614B2 - モータ - Google Patents

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Description

本開示は、モータに関する。
従来、U相、V相及びW相の3相の導線がデルタ結線された3相モータが知られている。従来のデルタ結線の3相モータは、環状に配列されたステータを有する。ステータは、周方向に間隔をおいて配置される複数のティースを有する。3相の導線のいずれか1つが1つのティースに巻かれて複数のコイルが形成される。複数のコイルは、周方向にU相、V相、W相の順で繰り返し配置される。U相、V相及びW相の各相のコイルにおいて、導線のティースに対する巻き方向は同じである。各相の複数のコイルは、直列接続される。各相のコイルは、1本の導線が直列接続されているため、コイルの巻き始め又は巻き終わりが引出線として引き出される。各相のコイルの引出線は、他の相の引出線と結線されることによってデルタ結線を構成する。この構成のモータでは、結線される引出線の端部同士の中に、互いの距離が大きく離れたものが生じる。結線される引出線の端部同士が離れると、例えば配線の引き回しやバスバーの構造が複雑になり、製造コストが増加する。
特許文献1のブラシレスモータは、環状のステータコアと、ステータコアの内周側に、周方向に順に設けられている第1〜第12のティースとを有するステータを備える。このブラシレスモータは、第1〜第12のティースにそれぞれ巻き回され、デルタ結線された第1〜第12のコイルを備える。第12、第1、第6及び第7のコイルが順に直列接続されたW相を構成する。第8、第9、第2及び第3のコイルが順に直列接続されたU相を構成する。第4、第5、第10及び第11のコイルが順に直列接続されたV相を構成する。ティースにおける配置において隣接する異相のコイルは互いに巻き回し方向が同じである。隣接する同相のコイルは、互いに巻き回し方向が逆向きである。
特許文献1の構成によると、U相の巻き終わりとなる末線とV相の巻き始めとなる始線とが隣接するコイルから引き出される。V相の巻き終わりとなる末線とW相の巻き始めとなる始線とが隣接するコイルから引き出される。W相の巻き終わりとなる末線とU相の巻き始めとなる始線とが隣接するコイルから引き出される。このために、導線を各ティースに巻き回した後の引出線の処理が容易になる。
特開2015−211587号公報
特許文献1の構成では、結線される各相の引出線同士を近くに配置することができる。しかし、結線される引出線同士の組は、120度おきに3か所に分散して配置される。結線された引出線同士は、モータ外部の電源部に接続される。このために、結線処理した引出線は、モータ外部の電源部に接続するために、モータに設けられたモータ外部接続部に一箇所に纏められる。それゆえに、結線処理された3か所の引出線から、そのモータ外部接続部にまで、引き回し線、バスバー、回路基板等を用いて導通路を確保する必要があることから、引き回し線やバスバーの量が増え、コストが高くなる可能性がある。
そこで、本開示の例示的な実施形態によると、U相、V相及びW相の各引出線の接続構造を簡素化することができる3相モータが提供される。
本開示の例示的なモータは、3相モータであって、中心軸を中心とする環状に配列されたステータと、ロータマグネットを有しており、前記ステータに対して回転可能なロータと、を有する。前記ステータは、前記ロータマグネットに対向して周方向に間隔をおいて配置された複数のティースを有するステータコアと、前記複数のティースに巻かれた導線と、を有する。周方向に隣り合う前記ティース間に位置するスロットの数は6以上である。前記ロータの磁極数と前記スロットの数の比は2:3である。前記導線には、U相、V相及びW相の各相に対応する3相の導線が含まれる。前記3相の導線はデルタ結線されている。前記3相の導線のいずれか1つが各前記ティースに巻かれた複数のコイルは、周方向に前記U相、前記V相、前記W相の順で繰り返し配置されている。前記U相、前記V相及び前記W相の各相において、少なくとも2つの前記コイルが直列接続されており、且つ、前記直列接続されるコイルは周方向に隣り合っている。前記U相及び前記W相の導線が前記ティースに巻かれた方向と、前記V相の導線が前記ティースに巻かれた方向とは逆向きである。前記3相の導線の各端部は軸方向一方側から引き出された引出線である。
本開示の例示的な一実施形態によれば、U相、V相及びW相の各引出線の接続構造を簡素化することができるモータを提供することができる。
図1は、本開示の例示的な第1実施形態に係るモータの概略断面図である。 図2は、本開示の例示的な第1実施形態に係るモータが有するロータ及びステータコアの概略平面図である。 図3は、本開示の例示的な第1実施形態に係るモータが有する3相の導線のティースへの巻き方を説明するための第1の模式図である。 図4は、本開示の例示的な第1実施形態に係るモータが有する3相の導線のティースへの巻き方を説明するための第2の模式図である。 図5は、本開示の例示的な第1実施形態に係るモータが有する3相の導線のデルタ結線を模式的に示した図である。 図6は、本開示の例示的な第1実施形態に係るモータが有するバスバーの構成を示す概略平面図である。 図7は、本開示の例示的な第2実施形態に係るモータの概略断面図である。 図8は、本開示の例示的な第2実施形態に係るモータが有するバスバーの構成を示す概略平面図である。 図9は、本開示の例示的な第3実施形態に係るモータの概略断面図である。 図10は、本開示の例示的な第3実施形態に係るモータが有するバスバーの構成を示す概略平面図である。 図11は、本開示の例示的な第4実施形態に係るモータが有する3相の導線のティースへの巻き方を説明するための模式図である。 図12は、本開示の例示的な第4実施形態に係るモータが有する3相の導線のデルタ結線を模式的に示した図である。
以下、本開示のモータについて、図面を参照しながら詳細に説明する。本明細書では、図1、図7及び図9に示すモータの中心軸Aの延びる方向を単に「軸方向」と呼び、モータの中心軸Aを中心とする径方向及び周方向を単に「径方向」及び「周方向」と呼ぶことにする。本明細書では、図1、図7及び図9に示す方向にモータを配置した場合の中心軸Aと平行な方向を上下方向と定義する。本明細書では、軸方向一方側は上側である。なお、上下方向は単に説明のための用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。

<1.第1実施形態>

<1−1.モータの概略構成>
図1は、本開示の例示的な第1実施形態に係るモータ1の概略断面図である。モータ1は3相モータである。モータ1は、中心軸Aを中心とする環状に配列されたステータ10を有する。モータ1は、ロータ11を有する。ロータ11は、ロータマグネットを有し、ステータ10に対して回転可能である。モータ1は、ロータ11がステータ10の径方向内側に配置されたインナーロータ型のモータである。
図2は、本開示の例示的な第1実施形態に係るモータ1が有するロータ11及びステータコア101の概略平面図である。ロータ11は、中心軸Aに沿って延びる柱状のシャフト12と、複数の磁性鋼板が積層されて構成されるロータコア111と、複数の板状のロータマグネット112と、シャフト12とロータコア111との間に介在する樹脂部113とを有する。複数のロータマグネット112は、周方向に間隔を置いて放射状に配置される。本実施形態において、ロータマグネットの枚数は、8枚である。周方向に隣接するロータマグネット112の間には、ロータコア111が介在する。本実施形態では、ロータ11は、ロータマグネット112のN極またはS極が周方向に向くように配置されている。ロータコア111の外周面には、隣接するロータマグネット112から生じる磁束がステータ10との間に発生する。このような外周面が8か所あるため、このロータ11の磁極数は8極となる。ただし、ロータマグネット112の構成については、例えば、N極またはS極が径方向を向くように配置されるような構成でもよい。なお、ロータマグネット112は、N極とS極とが交互に着磁された少なくとも1つの環状のマグネットであってもよい。
モータ1は、ロータ11より上側に配置される上側ベアリング13aを有する。モータ1は、ロータ11より下側に配置される下側ベアリング13bを有する。シャフト12は、上側ベアリング13aと下側ベアリング13bとによって、中心軸A周りに回転可能に支持される。ロータ11は、シャフト12とともに回転する。
図1及び図2に示すように、ステータ10はステータコア101を有する。ステータコア101は、複数の磁性鋼板が軸方向に積層されて構成される。ステータコア101は、1つの部材で構成されてもよいし、複数の部材を組み合わせて構成されてもよい。ステータコア101は、ロータマグネット112に対向して周方向に間隔をおいて配置された複数のティースTを有する。詳細には、複数のティースTは、周方向に等間隔に配置される。本実施形態では、ティースTの数は12である。ステータコア101は、円環状のコアバック101aを有する。ティースTは、円環状のコアバック101aから径方向内側に突出する。周方向に隣り合うティースT間に位置するスロットSの数は、6以上である。本実施形態では、スロットSの数は12である。ロータ11の磁極数とスロットSの数の比は2:3である。
ステータ10は、複数のティースTに巻かれた導線102を有する。本実施形態では、複数のティースTは、絶縁部材で構成されるインシュレータ104によって上下方向から覆われる。すなわち、導線102は、詳細には、インシュレータ104を介してティースTに巻かれる。導線102がティースTに巻かれることによって、コイルが形成される。コイルへの通電によって磁界が形成され、ロータ11が回転される。コイルの詳細については後述する。
図1に示すように、モータ1は、有底略円筒形のブラケット14を有する。ブラケット14は、ステータ10より径方向外側に配置され、ステータ10を囲む。ブラケット14の下面中央部には、ブラケット14よりも直径が小さい円筒部141が設けられる。ブラケット14の内部空間は、円筒部141の内部空間と繋がる。詳細には、円筒部141は、軸方向に配列される直径が異なる2つの円筒部141a,141bを含む。上側円筒部141aの直径は、下側円筒部141bの直径より大きい。上側円筒部141aには、下側ベアリング13bが配置される。下側円筒部141bには、不図示のオイルシールが配置される。ブラケット14の上端には、径方向に突出する鍔状のフランジ部142が設けられる。
モータ1は、バスバー15を支持するバスバーホルダ16を有する。バスバーホルダ16は、樹脂製で、バスバー15をインサート成型してなる。バスバーホルダ16は、ロータ11の軸方向一方側に配置される。バスバーホルダ16は、円筒状の本体部161を有する。バスバーホルダ16は、本体部161の周方向の一部から径方向外側に延びるコネクタ部162を有する。本体部161内には、回転軸Aを中心とした円形の中心孔161aが形成される。中心孔161aには、シャフト12が挿通される。中心孔161aの周りには、上側ベアリング13aを保持するベアリングホルダ163が設けられる。コネクタ部162は、フランジ部142よりも径方向外側に延びる。モータ1には、コネクタ部162を介して外部から電力が供給される。バスバー15の詳細については後述する。なお、コネクタ部162は、前述のモータ外部接続部に相当する。
モータ1は、ブラケット14の上端部を塞ぐ略円筒形状のカバー17を有する。カバー17の下端には、径方向に突出する鍔状のフランジ部171が形成される。カバー17には、コネクタ部162の一部を覆う突出部172が設けられる。突出部172は、カバー17本体から径方向に突出する。フランジ部171がブラケット14のフランジ部142と重ね合されることによって、カバー17はバスバーホルダ16を覆う。カバー17は、ブラケット14と共にモータ1の外枠を構成する。

<1−2.デルタ結線の構成>
導線102には、U相、V相及びW相の各相に対応する3相の導線が含まれる。これらの3相の導線はデルタ結線されている。図3は、本開示の第1実施形態に係るモータ1が有する3相の導線のティースTへの巻き方を説明するための第1の模式図である。図4は、本開示の第1実施形態に係るモータ1が有する3相の導線のティースTへの巻き方を説明するための第2の模式図である。図4においては、便宜的に複数のコイルが直線状に表されている。本実施形態では、図3に示すように、軸方向上側からの平面視において、ステータコア101には、周方向一方側に向けて第1から第12のティースT1〜T12が順番に配列される。本明細書において、周方向一方側は反時計回り方向である。
3相の導線102a,102b,102cのいずれか1つが各ティースTに巻かれて複数のコイルが形成される。U相、V相及びW相の各相において、少なくとも2つのコイルが直列に接続される。U相及びW相の導線102a,102cがティースTに巻かれた方向と、V相の導線102bがティースTに巻かれた方向とは逆向きである。
本実施形態では、図3及び図4に示すように、U相の導線102aは、一端部Uinを引出線103として残した状態で、第1のティースT1に所定回数巻かれる。U相の導線102aの巻き方向は時計回り(CW)方向である。第1のティースT1にU相の導線102aが所定回数巻かれることによって、第1のU相コイルU1が形成される。
第1のU相コイルU1を形成した後の残りの導線102aは、第1のティースT1から周方向一方側に向けて3つ目の第4のティースT4に引き回される。引き回されたU相の導線102aが第1のティースT1と同様に第4のティースT4に巻かれて、第2のU相コイルU2が形成される。同様にして、第7のティースT7に第3のU相コイルU3が形成され、第10のティースT10に第4のU相コイルU4が形成される。第4のU相コイルU4を形成した後のU相の導線102aの他端部Uoutは引出線103となる。
V相の導線102bは、一端部Vinを引出線103として残した状態で、第2のティースT2に所定回数巻かれる。V相の導線102bの巻き方向は反時計回り(CCW)方向である。第2のティースT2にV相の導線102bが所定回数巻かれることによって、第1のV相コイルV1が形成される。
第1のV相コイルV1を形成した後の残りの導線102bは、第2のティースT2から周方向一方側に向けて3つ目の第5のティースT5に引き回される。引き回されたV相の導線102bが第2のティースT2と同様に第5のティースT5に巻かれて、第2のV相コイルV2が形成される。同様にして、第8のティースT8に第3のV相コイルV3が形成され、第11のティースT11に第4のV相コイルV4が形成される。第4のV相コイルV4を形成した後のV相の導線102bの他端部Voutは引出線103となる。
W相の導線102cは、一端部Winを引出線103として残した状態で、第3のティースT3に所定回数巻かれる。W相の導線102cの巻き回し方向は時計回り(CW)方向である。第3のティースT3にW相の導線102cが所定回数巻かれることによって、第1のW相コイルW1が形成される。
第1のW相コイルW1を形成した後の残りの導線102cは、第3のティースT3から周方向一方側に向けて3つ目の第6のティースT6に引き回される。引き回されたW相の導線102cが第3のティースT3と同様に第6のティースT6に巻かれて、第2のW相コイルW2が形成される。同様にして、第9のティースT9に第3のW相コイルW3が形成され、第12のティースT12に第4のW相コイルW4が形成される。第4のW相コイルW4を形成した後のW相の導線102cの他端部Woutは引出線103となる。
3相の導線102a〜102cの各端部Win,Wout,Vin,Vout,Win,Woutは、軸方向一方側から引き出された引出線103である。本実施形態では、いずれの引出線103も上側に引き出されている。図3に示すように、3相の導線102a〜102cのいずれか1つが各ティースTに巻かれた複数のコイルU1〜U4,V1〜V4,W1〜W4は、周方向にU相、V相、W相の順で繰り返し配置されている。本実施形態では、繰り返し回数は4回である。すなわち、U相、V相及びW相を構成するコイルがそれぞれ90度毎に配置される。
図5は、本開示の第1実施形態に係るモータが有する3相の導線102a〜102cのデルタ結線を模式的に示した図である。図5に示すように、本実施形態では、U相、V相及びW相の各相において、4つのコイルが1本の導線によって直列接続される。U相の導線102aの一端部UinとW相の導線102cの他端部Woutとが結線される。U相の導線102aの他端部UoutとV相の導線102bの他端部Voutとが結線される。V相の導線102bの一端部VinとW相の導線102aの一端部Winとが結線される。これら結線された3か所の各端部は、モータ外部の電源に接続される。なお、以上に示した各相の導線102a〜102cの巻き始めの位置と巻き終わりの位置は例示である。これらは適宜変更されてよい。例えば、以上に示した各相の導線102a〜102cの巻き始めの位置と巻き終わりの位置は入れ替わってもよい。
図3に示すように、U相、V相及びW相の各相において、直列接続されるコイルは周方向に隣り合う。例えば、直列に接続される第1のU相コイルU1と第2のU相コイルU2とは、U相コイルU1〜U4のみに注目すると周方向に隣り合っている。同様に、直列に接続される第2のU相コイルU2と第3のU相コイルU3、及び、直列接続される第3のU相コイルU3と第4のU相コイルU4は、それぞれ、周方向に隣り合っている。同様のことが、V相及びW相の直列接続されるコイルにも当てはまる。
複数のスロットSには、U相及びV相の引出線103が引き出された第1のスロットS1が含まれる。複数のスロットSには、U相及びW相の引出線103が引き出された第2のスロットS2が含まれる。複数のスロットSには、V相及びW相の引出線103が引き出された第3のスロットS3が含まれる。本実施形態では、第1のスロットS1は、第10のティースT10と第11のティースT11との間に形成される。第2のスロットS2は、第12のティースT12と第1のティースT1との間に形成される。第3のスロットS3は、第2のティースT2と第3のティースT3との間に形成される。
周方向において、第1のスロットS1と第2のスロットS2との間には、第11のティースT11と第12のティースT12との間に形成されるスロットSが配置される。周方向において、第2のスロットS2と第3のスロットS3との間には、第1のティースT1と第2のティースT2との間に形成されるスロットSが配置される。すなわち、第1のスロットS1と第2のスロットS2、及び、第2のスロットS2と第3のスロットS3は、周方向において、それぞれ1スロットおきに配置される。
U相、V相及びW相の各相において、複数のコイルU1〜U4、V1〜V4、W1〜W4は全て直列接続されている。スロットSの数は12以上である。第1のスロットS1、第2のスロットS2及び第3のスロットS3は、周方向において180度の範囲内に配置される。本実施形態では、スロットSの数は12であり、3つのスロットS1〜S3は、周方向において150度の範囲内に配置される。すなわち、引出線103が引き出される範囲は、周方向において150度の範囲内に収められる。
本実施形態においては、U相とV相を結線するための引出線103同士、V相とW相を結線するための引出線103同士、及び、W相とU相を結線するための引出線103同士を近づけることができる。詳細には、結線される引出線103同士が同一のスロットSから引き出される。このために、引出線103の接続構造を簡素化することができる。
本実施形態においては、引出線103が引き出される3つのスロットS1〜S3が、周方向において1スロットおきに配置される。詳細には、3つのスロットS1〜S3は周方向において150度の範囲内に配置される。このため、引出線103が存在する周方向の範囲を小さくできる。この結果、各引出線103同士が結線された後に、バスバー15等の引出線103の接続手段が配置されるスペースを省スペース化することができる。
本実施形態のステータ10においては、周方向にU相コイル、V相コイル、W相コイルがこの順番で繰り返し並ぶ。8極のロータ11に対して、U相、V相及びW相を構成するコイルがそれぞれ90度毎に配置される。このため、本実施形態によれば、磁気特性バランスの良いモータを提供できる。

<1−3.バスバーの構成>
図6は、本開示の例示的な第1実施形態に係るモータ1が有するバスバー15の構成を示す概略平面図である。図6においては、理解を容易とするためにステータ10及びロータ11が示されている。なお、図6においては、バスバーホルダ16は不図示である。図1及び図6に示すように、モータ1は、引出線103に接続されたバスバー15を有する。
バスバー15は、引出線103と接続された接続部BC1〜BC3を有する。バスバー15は、接続部BC1〜BC3から径方向外方に延びる延出部BE1〜BE3を有する。接続部BC1〜BC3は、軸方向に延びる金属板で構成される。接続部BC1〜BC3は、詳細には、平板部BCAと折曲げ部BCBとを有する。平板部BCAは、引出線103よりも径方向外方に位置し、周方向に延びる。折曲げ部BCBは、平板部BCAの周方向の両端部に設けられ、平板部BCAに対して径方向内方に折り曲げられて形成される。
図1に示すように、接続部BC1〜BC3は、ステータ10より上側に配置される。上側に引き出される引出線103は、一部が平板部BCAと折曲げ部BCBによって挟み込まれ、接続部BC1〜BC3と電気的に接続される。延出部BE1〜BE3は、それぞれ、平板部BCAと接続され、平板部BCAから径方向外方に延びる。なお、接続部BC1は、U相とW相の引出線103を結線する。接続部BC2は、U相とV相の引出線103を結線する。接続部BC3は、V相とW相の引出線103を結線する。
本実施形態では、バスバー15は、第1のバスバー151、第2のバスバー152及び第3のバスバー153を含む。第1のバスバー151は、周方向において第2のバスバー152と第3のバスバー153との間に配置される。第1のバスバー151は、接続部BC1及び延出部BE1を有する。第1のバスバー151は、延出部BE1から径方向外方に延びる第1の端子部BT1を有する。本実施形態においては、第1の端子部BT1は、延出部BE1の端部から延びる。第1の端子部BT1は、下側に延びる部分BT1aを有し、延出部BE1より下側の位置で径方向外方に延びる。第1の端子部BT1の先端BT1bは、コネクタ部162の径方向外側の部分162aにて外部に露出する。
第2のバスバー15及び第3のバスバー153は、接続部BC2,BC3及び延出部BE2,BE3を有する。第2のバスバー152及び第3のバスバー153は、延出部BE2,BE3から周方向に延びる中継部BR2,BR3を有する。中継部BR2,BR3は円弧状である。中継部BR2、BR3は、ステータ10の外周縁の上側に位置する。本実施形態では、第2のバスバー152が有する中継部BR2は、軸方向上側からの平面視において、反時計回り方向に延出部BE2の端部から延び出し、第1のバスバー151近傍まで延びる。第3のバスバー153が有する中継部BR3は、軸方向上側からの平面視において、時計回り方向に延出部BE3の端部から延び出し、第1のバスバー151近傍まで延びる。
第2のバスバー152及び第3のバスバー153は、中継部BR2,BR3から径方向外方に延びる第2の端子部BT2,BT3を有する。本実施形態においては、第2の端子部BT2,BT3は、それぞれ、中継部BR2,BR3の端部から延びる。第2の端子部BT2,BT3は、下側に延びる部分を有し、第1の端子部T1と同一の高さ位置で径方向外方に延びる。第2の端子部BT2、BT3の先端は、コネクタ部162の径方向外側の部分にて外部に露出する。
本実施形態によれば、バスバー15を用いることによって、引出線103をモータ1の径方向外方に設けられるコネクタ部162に電気的に接続することができる。このため、コネクタ部によってモータ1が軸方向に大きくなることを避けることができ、モータ1を薄型化することができる。本実施形態では、3つのバスバー151〜153は、モータ1の周方向の一部に集められた状態で、モータ1の径方向外方に延びる。このため、コネクタ部162の周方向のサイズを小さくすることができる。また、本実施形態では、3つのバスバー151〜153を周方向の一部に集めるにあたって、引出線103が周方向に分散される範囲が狭いため、バスバー15の使用量を少なくすることができる。

<2.第2実施形態>
第2実施形態のモータ1aは、第1実施形態のモータ1と概ね同じである。このために、第1実施形態と同一の部分については同一の符号を付し、特に説明の必要がない場合には、その説明を省略する。第2実施形態のモータ1は、バスバー15の構成が第1実施形態とは異なる。
図7は、本開示の例示的な第2実施形態に係るモータ1aの概略断面図である。モータ1は、インナーロータ型のモータである。ロータ11の軸方向一方側には、バスバー15を支持するバスバーホルダ16が配置される。バスバーホルダ16は、バスバー15の接続部BC4〜BC6を露出させる開口164を有する。本実施形態では、開口164は、軸方向に延びる貫通孔である。ただし、開口164は、貫通孔に限らず凹部であってもよい。開口164が凹部である場合には、当該凹部は引出線103が引き出される側に向かって開口する。接続部BC4〜BC6は、開口164内に位置する。引出線103は、開口164を介して接続部BC4〜BC6に接続される。
図8は、本開示の例示的な第2実施形態に係るモータ1aが有するバスバー15の構成を示す概略平面図である。理解を容易とするために、図8においては、ステータ10及びロータ11が示されている。なお、図8においては、バスバーホルダ16は不図示である。図8に示すように、本実施形態では、バスバー15は、第1のバスバー154、第2のバスバー155及び第3のバスバー156を含む。第1のバスバー154は、周方向において第2のバスバー155と第3のバスバー156との間に配置される。
3つのバスバー154〜156は、それぞれ、引出線103と接続される接続部BC4〜BC6を有する。接続部BC4〜BC6は、軸方向に延びる金属板で構成される。接続部BC4〜BC6は、詳細には、平板部BCAと折曲げ部BCBとを有する。平板部BCAは、引出線103よりも径方向内方に位置し、周方向に延びる。折曲げ部BCBは、平板部BCAの周方向の両端部に設けられ、平板部BCAに対して径方向外方に折り曲げられて形成される。上側に引き出される引出線103は、その一部が平板部BCAと折曲げ部BCBによって挟み込まれ、接続部BC4〜BC6と電気的に接続される。なお、接続部BC4は、U相とW相の引出線103を結線する。接続部BC5は、U相とV相の引出線103を結線する。接続部BC6は、V相とW相の引出線103を結線する。
3つのバスバー154〜156は、それぞれ、接続部BC4〜BC6から径方向内方に延びる延出部BE4〜BE6を有する。延出部BE4〜BE6は、それぞれ、平板部BCAと接続され、平板部BCAから径方向内方に延びる。
3つのバスバー154〜156は、それぞれ、延出部BE4〜BE6の端部から周方向に延びる中継部BR4〜BR6を有する。中継部BR4〜BR6は円弧状である。中継部BR3〜BR5は、ロータ11の外周縁の上側に位置する。本実施形態では、第1のバスバー154が有する中継部BR3は、軸方向上側からの平面視において、時計回り方向に延出部BE4の端部から延びる。第2のバスバー155が有する中継部BR5は、軸方向上側からの平面視において、反時計回り方向に延出部BE5の端部から延び出し、中継部BR4近傍まで延びる。第3のバスバー156が有する中継部BR6は、軸方向上側からの平面視において、時計回り方向に延出部BE6の端部から延び出し、中継部BR4の近傍まで延びる。
3つのバスバー154〜156は、中継部BR4〜BR6の端部から径方向外方に延びる第3の端子部BT4〜BT6を有する。本実施形態においては、第3の端子部BT4〜BT6は、段差を有する。すなわち、第3の端子部BT4〜BT6は、径方向内端と径方向外端との間に軸方向に延びる部位を有する。第3の端子部BT4〜BT6の先端は、コネクタ部162の径方向外側の部分にて外部に露出する。
本実施形態においても、第1実施形態と同様に、3つのバスバー154〜156は、モータ1の周方向の一部に集められた状態で、モータ1の径方向外方に延びる。このために、コネクタ部162の周方向のサイズを小さくすることができる。また、本実施形態では、3つのバスバー154〜156を周方向の一部に集めるにあたって、引出線103が周方向に分散される範囲が狭いため、バスバー15の使用量を少なくすることができる。また、本実施形態の構成では、径方向内方に延びる延出部BE4〜BE6を有するために、ロータ11の上部にコネクタ等の接続手段を配置することも可能である。この構成の場合には、モータ1の小径化を図ることができる。

<3.第3実施形態>
第3実施形態のモータ1bは、第1実施形態のモータ1と概ね同じである。このために、第1実施形態と同一の部分については同一の符号を付し、特に説明の必要がない場合には、その説明を省略する。第3実施形態のモータ1は、バスバー15の構成が第1実施形態とは異なる。
図9は、本開示の例示的な第3実施形態に係るモータ1bの概略断面図である。第3実施形態では、モータ1bは、バスバーホルダ16の代わりに、ベアリングホルダ18を有する。ベアリングホルダ18は、ロータ11の上側に配置される。ベアリングホルダ18は、円筒状の本体部181と、本体部181の周方向の一部から径方向外側に延びるケーブル引出部182とを有する。本体部181内には、回転軸Aを中心とした円形の中心孔181aが形成される。中心孔181aには、シャフト12が挿通される。中心孔181aの周りには、上側ベアリング13aを保持する保持部183が設けられる。ケーブル引出部182は、ケーブルを挿通するための径方向に延びる貫通孔を有する。カバー17は、ベアリングホルダ18を覆う。ティースTと導線102との間にインシュレータ104が配置される。
図10は、本開示の第3実施形態に係るモータ1bが有するバスバー15の構成を示す概略平面図である。理解を容易とするために、図10においては、ステータ10及びロータ11が示されている。図9及び図10に示すように、引出線103は、インシュレータ104から軸方向一方側に突出するバスバー15に接続されている。本実施形態では、バスバー15は、インシュレータ104の上面側から上方向に突出する。バスバー15は、インシュレータ104の径方向の端部に配置される。
図10に示すように、本実施形態では、バスバー15は、第1のバスバー157、第2のバスバー158及び第3のバスバー159を含む。第1のバスバー157は、周方向において第2のバスバー158と第3のバスバー159との間に配置される。各バスバー157〜159は、引出線103が引き出されるスロットSの径方向外側に配置される。
3つのバスバー157〜159は、それぞれ、引出線103と接続される接続部BC7〜BC9を有する。接続部BC7〜BC9は、軸方向に延びる金属板で構成される。接続部BC7〜BC9は、詳細には、平板部BCAと折曲げ部BCBとを有する。平板部BCAは、引出線103よりも径方向外方に位置し、周方向に延びる。折曲げ部BCBは、平板部BCAの周方向の両端部に設けられ、平板部BCAに対して径方向内方に折り曲げられて形成される。上側に引き出される引出線103は、その一部が平板部BCAと折曲げ部BCBによって挟み込まれ、接続部BC7〜BC9と電気的に接続される。なお、接続部BC7は、U相とW相の引出線103を結線する。接続部BC8は、U相とV相の引出線103を結線する。接続部BC9は、V相とW相の引出線103を結線する。
3つのバスバー157〜159は、それぞれ、接続部BC7〜BC9より径方向外方に配置される取り付け部BA7〜BA9を有する。取り付け部BA7〜BA9は接続部BC7〜BC9を支持する。取り付け部BA7〜BA9は、接続部BC7〜BC9と一体であってよい。取り付け部BA7〜BA9は、接続部BC7〜BC9よりも上側に突出する部分を有する。この突出する部分には、ケーブル19が取り付けられる。3つの取り付け部BA7〜BA9に取り付けられた各ケーブル19は、それぞれ、周方向の一部に集められて、ケーブル引出部182から外部に引き出される。本実施形態では、3つのケーブル19は第1のバスバー157が設けられる位置の近傍に集められる。外部に引き出されたケーブル19は、例えば電源供給部等に接続される。
本実施形態では、インシュレータ104の上部にケーブル19を引っ掛けるフック部104aが形成される。フック部104aによってケーブル19を所定の位置に固定することができ、ケーブル19の処理を容易に行うことができる。ケーブル19を引っ掛けるフック部104aは、インシュレータ104に限らず、例えばベアリングホルダ18に設けられてもよい。
本実施形態によれば、バスバー15がステータ10に支持される。このために、バスバーホルダを配置する必要がなく、モータ1の小型化に寄与することができる。

<4.第4実施形態>
第4実施形態のモータ1cは、第1実施形態のモータ1と概ね同じである。このために、第1実施形態と同一の部分については同一の符号を付し、特に説明の必要がない場合には、その説明を省略する。第4実施形態のモータ1cは、3相の導線102a〜102cのデルタ結線に関わる構成が第1実施形態とは異なる。
図11は、本開示の例示的な第4実施形態に係るモータ1が有する3相の導線のティース102a〜102cへの巻き方を説明するための模式図である。図12は、本開示の例示的な第4実施形態に係るモータ1が有する3相の導線102a〜102cのデルタ結線を模式的に示した図である。
第4実施形態のモータ1cにおいて、スロットSの数は12以上である。詳細には、スロットSの数は12である。モータ1は、U相、V相及びW相の導線102a〜102cがデルタ結線された結線体を複数有する。本実施形態では、図12に示すように、モータ1は、第1の結線体2と第2の結線体3の2つの結線体を有する。なお、第1実施形態のモータ1の結線体は1つである。第1実施形態と第4実施形態とで結線体の数が異なる。第1の結線体2は、モータ1の周方向の一方の半分に形成される。第2の結線体3は、モータ1の周方向の他方の半分に形成される。
第1の結線体2は、直列接続される第1のU相コイルU1と第4のU相コイルU4とを有する。第1の結線体2は、直列に接続される第1のV相コイルV1と第4のV相コイルV4とを有する。第1の結線体2は、直列接続される第1のW相コイルW1と第4のW相コイルW4とを有する。
図11に示すように、U相、V相、W相のそれぞれの導線は、一端部Uin,Vin,Winを引出線として各ティースに所定回数巻かれる。各ティースにU相、V相、W相のそれぞれの導線が所定回数巻かれることによって、U相コイルU1,U4、V相コイルV1,V4、W相コイルW1,W4が形成される。第1のU相コイルU1を形成した後の残りの導線は、U1から周方向他方側に向けて3つ目のティースに引き回された後に、当該ティースに巻かれて第4のU相コイルU4が形成される。同様にして、V相コイルV1,V4、および、W相コイルW1,W4が形成される。2つのU相コイルU1,U4の巻き方向は時計回り方向である。第1のU相コイルU1、第4のU相コイルU4の順に巻かれる。2つのV相コイルV1,V4の巻き方向は反時計回り方向である。第1のV相コイルV1、第4のV相コイルV4の順に巻かれる。2つのW相コイルW1,W4の巻き方向は時計回り方向である。第1のW相コイルW1、第4のW相コイルW4の順に巻かれる。
2つのU相コイルU1,U4の巻き終わり側の端部Uoutと、2つのV相コイルV1,V4の巻き終わり側の端部Voutとは、同一のスロットSから引き出されて結線される。2つのV相コイルV1、V4の巻き始め側の端部Vinと、2つのW相コイルW1、W4の巻き始め側の端部Winとは、同一のスロットSから引き出されて結線される。2つのU相コイルU1、U4の巻き始め側の端部Uinと、2つのW相コイルW1、W4の巻き終わり側の端部Woutとは、同一のスロットSから引き出されて結線される。
第2の結線体3は、直列接続される第2のU相コイルU2と第3のU相コイルU3とを有する。第2の結線体3は、直列接続される第2のV相コイルV2と第3のV相コイルV3とを有する。第2の結線体3は、直列接続される第2のW相コイルW2と第3のW相コイルW3とを有する。
U相、V相、W相のそれぞれの導線は、一端部U´in,V´in,W´inを引出線として各ティースに所定回数巻かれる。各ティースにU相、V相、W相のそれぞれの導線が所定回数巻かれることによって、U相コイルU2,U3,V相コイルV2,V3、W相コイルW2,W3が形成される。第3のU相コイルU3を形成した後の残りの導線は、U3から周方向他方側に向けて3つ目のティースに引き回された後に、当該ティースに巻かれて第2のU相コイルU2が形成される。同様にして、V相コイルV3,V2、および、W相コイルW3,W2が形成される。2つのU相コイルU2,U3の巻き方向は時計回り方向である。第3のU相コイルU3、第2のU相コイルU2の順に巻かれる。2つのV相コイルV2,V3の巻き方向は反時計回り方向である。第3のV相コイルV3、第2のV相コイルV2の順に巻かれる。2つのW相コイルW2,W3の巻き方向は時計回り方向である。第3のW相コイルW3、第2のW相コイルW2の順に巻かれる。
2つのU相コイルU2,U3の巻き終わり側の端部U´outと、2つのV相コイルV2,V3の巻き終わり側の端部V´outとは、同一のスロットSから引き出されて結線される。2つのV相コイルV2、V3の巻き始め側の端部V´inと、2つのW相コイルW2、W3の巻き始め側の端部W´inとは、同一のスロットSから引き出されて結線される。2つのU相コイルU2,U3の巻き始め側の端部U´inと、2つのW相コイルW2,W3の巻き終わり側の端部W´outとは、同一のスロットSから引き出されて結線される。
2つの結線体2,3においては、いずれも、結線される引出線103同士が同一のスロットSから引き出されるために、接続構造を簡素化できる。ただし、結線される引出線103の数が第1実施形態より多い。このため、バスバー15の構成は第1実施形態の構成から適宜変更される。
本実施形態の構成では、第1実施形態と同様にモータ1を駆動させることができる。また、本実施形態の構成では、デルタ結線される結線体を2つ有する。このため、一方の結線体に断線が発生した場合でも、断線を起していない他方の結線体によってモータ1を駆動することが可能である。すなわち、本実施形態の構成によれば、冗長性を有するモータ1の提供が可能である。<5.変形例>
以上に示した実施形態では、ロータ11の磁極数は8であり、スロットSの数は12である。しかし、これらのロータ11の磁極数およびスロットSの数は、例示にすぎない。本開示の構成は、ロータの磁極数とスロットの数の比が2:3となるモータに適用できる。例えば、本開示の構成は、4極6スロット、6極9スロット、10極15スロット、12極18スロット等のモータに適用可能である。
以上に示した実施形態では、U相コイルとW相コイルの巻き方向が時計回り方向、V相コイルの巻き方向が反時計回り方向である。これは例示であり、U相コイルとW相コイルの巻き方向が反時計回り方向、V相コイルの巻き方向が時計回り方向であってもよい。
以上に示した実施形態では、引出線103はバスバー15に接続される。しかし、これは例示にすぎない。引出線103は、例えば、基板に直接接続されたり、ケーブルに直接接続されたりしてもよい。
上述の本開示の実施形態および変形例では、インナーロータ型のモータに適用される場合が示されている。しかし、これは例示にすぎない。本開示の構成は、アウターロータ型のモータに適用されてもよい。
以上に示した本開示の実施形態や変形例は、例示にすぎない。実施形態や変形例の構成は、本開示の技術的思想を超えない範囲で適宜変更されてもよい。また、本開示の実施形態および複数の変形例は、可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。
本開示の実施形態および変形例は、例えば家電、自動車、船舶、航空機、列車、産業機器、ロボット等に利用されるモータに広く適用することができる。
1,1a,1b,1c・・・モータ、10・・・ステータ、11・・・ロータ、12・・・シャフト、13a・・・上側ベアリング、13b・・・下側ベアリング、14・・・ブラケット、15・・・バスバー、16・・・バスバーホルダ、17・・・カバー、18・・・ベアリングホルダ、19・・・ケーブル、101・・・ステータコア、101a・・・コアバック、102・・・導線、102a・・・U相の導線、102b・・・V相の導線、102c・・・W相の導線、103・・・引出線、104・・・インシュレータ、111・・・ロータコア、112・・・ロータマグネット、113・・・樹脂部、141・・・円筒部、141a・・・上側円筒部、141b・・・下側円筒部、142・・・フランジ部、151,154,157・・・第1のバスバー、152,155,158・・・第2のバスバー、153,156,159・・・第3のバスバー、161・・・本体部、161a・・・中心孔、162・・・コネクタ部、163・・・保持部、164・・・開口、171・・・フランジ部、172・・・突出部、181・・・本体部、181a・・・中心孔、182・・・配線引出部、183・・・保持部、A・・・中心軸、S・・・スロット、S1・・・第1のスロット、S2・・・第2のスロット、S3・・・第3のスロット、T・・・ティース、U1〜U4・・・U相コイル、V1〜V4・・・V相コイル、W1〜W4・・・W相コイル、BA1〜BA3・・・取り付け部、BC1〜BC9・・・接続部、BCA・・・平板部、BCB・・・折曲げ部、BE1〜BE3・・・延出部、BR2〜BR6・・・中継部、BT1・・・第1の端子部、BT2〜BT3・・・第2の端子部、BT4〜BT6・・・第3の端子部

Claims (9)

  1. 3相モータであって、

    中心軸を中心とする環状に配列されたステータと、

    ロータマグネットを有しており、前記ステータに対して回転可能なロータと、を有し、

    前記ステータは、

    前記ロータマグネットに対向して周方向に間隔をおいて配置された複数のティースを有するステータコアと、

    前記複数のティースに巻かれた導線と、

    を有し、

    周方向に隣り合う前記ティース間に位置するスロットの数は6以上であり、

    前記ロータの磁極数と前記スロットの数の比は2:3であり、

    前記導線には、U相、V相及びW相の各相に対応する3相の導線が含まれ、

    前記3相の導線はデルタ結線されており、

    前記3相の導線のいずれか1つが各前記ティースに巻かれた複数のコイルは、周方向に前記U相、前記V相、前記W相の順で繰り返し配置されており、

    前記U相、前記V相及び前記W相の各相において、少なくとも2つの前記コイルが直列接続さており、且つ、前記直列接続されるコイルは周方向に隣り合っており、

    前記U相及び前記W相の導線が前記ティースに巻かれた方向と、前記V相の導線が前記ティースに巻かれた方向とは逆向きであり、

    前記3相の導線の各端部は軸方向一方側から引き出された引出線である、モータ。
  2. 複数の前記スロットには、

    前記U相及び前記V相の前記引出線が引き出された第1のスロットと、

    前記U相及び前記W相の前記引出線が引き出された第2のスロットと、

    前記V相及び前記W相の前記引出線が引き出された第3のスロットと、

    が含まれる、請求項1に記載のモータ。
  3. 前記U相、前記V相及び前記W相の各相において、複数の前記コイルは全て直列接続されており、

    前記スロットの数は12以上であり、

    前記第1のスロット、前記第2のスロット及び前記第3のスロットは、周方向において180度の範囲内に配置されている、請求項2に記載のモータ。
  4. 前記第1のスロットと前記第2のスロット、及び、前記第2のスロットと前記第3のスロットは、周方向において、それぞれ1スロットおきに配置されている、請求項2又は3に記載のモータ。
  5. 前記モータは、前記ロータが前記ステータの径方向内側に配置されたインナーロータ型のモータであり、

    前記ロータの軸方向一方側には、バスバーを支持するバスバーホルダが配置されており、

    前記バスバーホルダは、前記バスバーの接続部を露出させる開口を有し、

    前記引出線は、前記開口を介して前記接続部に接続されている、請求項1から4のいずれか1項に記載のモータ。
  6. 前記モータは、前記ロータが前記ステータの径方向内側に配置されたインナーロータ型のモータであり、

    前記引出線に接続されたバスバーを有し、

    前記バスバーは、

    前記引出線と接続された接続部と、

    前記接続部から径方向外方に延びる延出部と、

    を有する、請求項1から4のいずれか1項に記載のモータ。
  7. 前記バスバーは、第1のバスバー、第2のバスバー及び第3のバスバーを含み、

    前記第1のバスバーは、周方向において前記第2のバスバーと前記第3のバスバーとに挟まれ、

    前記第1のバスバーは、

    前記接続部及び前記延出部と、

    前記延出部から径方向外方に延びる第1の端子部と、

    を有し、

    前記第2のバスバー及び前記第3のバスバーは、

    前記接続部及び前記延出部と、

    前記延出部から周方向に延びる中継部と、

    前記中継部から径方向外方に延びる第2の端子部と、

    を有する、請求項6に記載のモータ。
  8. 前記ティースと前記導線との間にインシュレータが配置されており、

    前記引出線は、前記インシュレータから軸方向一方側に突出するバスバーに接続されている、請求項1から4のいずれか1項に記載のモータ。
  9. 前記スロットの数は12以上であり、

    前記U相、前記V相及び前記W相の導線がデルタ結線された結線体を複数有する、請求項1から8のいずれか1項に記載のモータ。
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