JP7070283B2

JP7070283B2 - モータ及びモータの製造方法

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Publication number: JP7070283B2
Application number: JP2018177479A
Authority: JP
Inventors: 剛彦大下; 翔中野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2022-05-18
Anticipated expiration: 2038-09-21
Also published as: JP2020048385A

Description

本発明は、モータ及びモータの製造方法に関する。

モータとしては、次のものが公知である（例えば、特許文献１参照）。すなわち、公知のモータは、巻線が巻回されたステータと、ステータによって形成される回転磁界により回転するロータと、ステータの軸方向にステータと対向する板状部を有し、板状部にステータが固定されたセンターピースと、板状部に対するステータと反対側に配置された回路基板とを備える。

センターピースの板状部には、この板状部の板厚方向に貫通する挿通孔が形成されており、巻線は、挿通孔に挿通されている。この挿通孔から導出された巻線の端末部は、回路基板に接続されている。回路基板の被水防止のために、板状部には、巻線と挿通孔との間の隙間を閉塞するポッティング部が設けられている。

ポッティング部は、通常、流動性を有するポッティング材を硬化させることで形成される。このポッティング材は、板状部にステータと反対側から塗布される。このため、上述のモータでは、ポッティング材が挿通孔を通じて液漏れすることを抑制するために、挿通孔に円環状のキャップが装着されている。このキャップの内側には、巻線が挿通され、巻線の外周面とキャップの内周面、及び、キャップの外周面と挿通孔の内周面とは、それぞれ密着されている。

特開２０１７－１６３６９３号公報

しかしながら、上述のモータでは、モータの仕様毎に径が異なる巻線が使用される場合に、各径に対応する複数種類のキャップを用意する必要がある。ここで、径が異なる巻線に対して共通のキャップを使用することも考えられるが、この場合には、巻線とキャップとの間のシール不良によりポッティング材の液漏れが発生する虞がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、モータの仕様毎に径が異なる巻線が使用される場合でも、ポッティング材の液漏れを抑制できるモータ及びモータの製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載のモータは、巻線が巻回されたステータと、前記ステータによって形成される回転磁界により回転するロータと、前記ステータの軸方向に前記ステータと対向する板状部と、前記板状部に貫通形成され、前記ステータから延びる前記巻線が挿通された挿通孔とを有し、前記板状部に前記ステータが固定されたセンターピースと、前記板状部に対する前記ステータと反対側に配置され、前記挿通孔に挿通された前記巻線の端末部と接続された回路基板と、ポッティング材により形成され、前記巻線と前記挿通孔との間の隙間を閉塞するポッティング部と、前記板状部における前記ステータ側の面に貼り付けられ、前記挿通孔を閉塞すると共に、前記巻線が突き破ることで貫通するシート材と、を備え、前記シート材は、基材及び粘着層を有し、前記粘着層は、前記挿通孔と整合する位置に形成された整合孔を有し、前記整合孔の直径は、前記巻線の直径よりも大きく、かつ、前記挿通孔の直径よりも小さい。

請求項１に記載のモータによれば、板状部におけるステータ側の面には、挿通孔を閉塞するシート材が貼り付けられており、巻線は、シート材を突き破ることでシート材を貫通している。したがって、モータの仕様毎に径が異なる巻線が使用される場合でも、シート材には、巻線が貫通するだけの必要最小限の孔が開いた状態となり、巻線とシート材とが密着した状態となるので、巻線とシート材との間のシール性を確保できる。これにより、巻線をシート材に貫通させた状態から、板状部にステータと反対側からポッティング材を塗布した場合でも、巻線とシート材との間からポッティング材が液漏れすることを抑制できる。

また、請求項１に記載のモータによれば、粘着層の整合孔の直径は、巻線の直径よりも大きいので、巻線がシート材を突き破る際に、巻線と粘着層とが摺接することを抑制できる。これにより、巻線に対するシート材の摩擦抵抗を低減できるので、巻線をシート材に容易に貫通させることができる。

また、粘着層の整合孔の直径は、挿通孔の直径よりも小さいので、巻線がシート材（基材）を突き破る際の基材の破れを粘着層で阻止することで、この基材の破れを挿通孔の直径の範囲内に収めることができる。

また、前記課題を解決するために、請求項２に記載のモータの製造方法は、請求項１に記載のモータの製造方法であって、前記板状部における前記ステータ側の面に前記シート材を貼り付けて、前記シート材により前記挿通孔を閉塞するシート材貼付工程と、前記ステータを前記板状部に相対的に近づけて、前記ステータから延びる前記巻線が前記シート材を突き破ることで前記巻線を前記シート材に貫通させると共に前記巻線を前記挿通孔に挿通し、前記巻線の端末部を前記板状部に対する前記ステータと反対側に導出させる巻線端末部導出工程と、前記板状部に前記ステータと反対側から前記ポッティング材を塗布し、前記ポッティング材を硬化させて前記巻線と前記挿通孔との間の隙間を閉塞する前記ポッティング部を形成するポッティング工程と、前記巻線の端末部を前記回路基板に接続する巻線端末部接続工程と、を備える。

請求項２に記載のモータの製造方法によれば、板状部におけるステータ側の面に、挿通孔を閉塞するシート材を貼り付けておき、巻線がシート材を突き破ることで巻線をシート材に貫通させている。したがって、モータの仕様毎に径が異なる巻線が使用される場合でも、シート材には、巻線が貫通するだけの必要最小限の孔が開いた状態となり、巻線とシート材とが密着した状態となるので、巻線とシート材との間のシール性を確保できる。これにより、巻線をシート材に貫通させた状態から、板状部にステータと反対側からポッティング材を塗布した場合でも、巻線とシート材との間からポッティング材が液漏れすることを抑制できる。

本発明の一実施形態に係るモータの縦断面図である。図１の板状部及びその周辺部の拡大図である。図１の板状部及びその周辺部を矢印Ａ１側から見た斜視図である。図１の板状部及びその周辺部を矢印Ａ２側から見た斜視図である。本発明の一実施形態に係るモータの製造方法におけるシート材貼付工程を説明する図である。本発明の一実施形態に係るモータの製造方法における巻線端末部導出工程を説明する図である。本発明の一実施形態に係るモータの製造方法におけるポッティング工程を説明する図である。本発明の一実施形態に係るモータの製造方法における巻線端末部接続工程を説明する図である。

以下、本発明の一実施形態について説明する。

図１に示される本発明の一実施形態に係るモータ１０は、ブラシレスモータであり、ステータ１２と、ロータ１４と、シャフト１６と、センターピース１８と、回路基板２０と、コネクタ部材２２と、基板ケース２４等を備えている。各図において、矢印Ａ１はモータ１０の軸方向一方側を示し、矢印Ａ２はモータ１０の軸方向他方側を示している。

ステータ１２は、ステータコア３２と、複数の巻線３４とを備えている。ステータコア３２は、環状部３６と、この環状部３６の周囲に放射状に形成された複数のティース部３８とを有している。巻線３４は、ティース部３８に巻回されている。巻線３４には、モータ１０の仕様に応じて径が異なるものが使用される。

ティース部３８に巻回された巻線３４の端末部側の部分は、ステータ１２から矢印Ａ２側に延びている。このステータ１２から矢印Ａ２側に延びる巻線３４の端末部側の部分を以降の説明では単に巻線３４と称することがある。シャフト１６は、後述する軸受収容部４４と共に環状部３６の内側に挿入されており、ステータ１２の中心軸上に配置されている。

ロータ１４は、ロータハウジング４０と、ロータマグネット４２とを備えている。ロータハウジング４０は、円筒状の軸受収容部４４と、有天円筒状の外筒部４６とを有している。外筒部４６の内周面には、ロータマグネット４２が固着されている。外筒部４６の矢印Ａ１側には、底壁部４８が形成されており、外筒部４６の矢印Ａ２側は、開口されている。

軸受収容部４４は、底壁部４８の中央部から矢印Ａ２側に延びている。軸受収容部４４の内側には、シャフト１６が挿入されている。また、この軸受収容部４４の内側には、一対のボールベアリング５０が収容されている。一対のボールベアリング５０は、シャフト１６と軸受収容部４４との間に配置されており、シャフト１６に対してロータ１４を回転可能に支持している。シャフト１６の矢印Ａ２側は、軸受収容部４４の矢印Ａ２側の開口を通じて軸受収容部４４から後述するセンターピース１８側に突出されている。

センターピース１８は、板状（平盤状）の板状部５２を有している。この板状部５２は、ステータ１２に対する矢印Ａ２側に配置されており、ステータ１２の軸方向にステータ１２と対向している。この板状部５２の中心部には、矢印Ａ１側に開口する凹状のシャフト支持部５４が形成されており、このシャフト支持部５４には、シャフト１６が圧入されている。また、この板状部５２には、上述のステータ１２（ステータコア３２）がネジ５６によって固定されている。

回路基板２０は、板状部５２に対するステータ１２と反対側（矢印Ａ２側）に配置され、板状部５２にネジ５８によって固定されている。この回路基板２０には、巻線３４が接続されている。回路基板２０は、複数の巻線３４への通電を切り替えるための電子回路を有している。

コネクタ部材２２は、板状部５２の周縁部のうちの一部分に対応して設けられている。このコネクタ部材２２には、板状部５２の外方に突出するコネクタ部６０が設けられており、このコネクタ部６０に設けられたコネクタ端子は、回路基板２０に形成された電子回路と電気的に接続されている。

基板ケース２４は、扁平箱状に形成されており、板状部５２に対するステータ１２と反対側から板状部５２に組み付けられている。基板ケース２４と板状部５２との間の空間には、回路基板２０が収容されている。

そして、このモータ１０では、回路基板２０に形成された電子回路によって複数の巻線３４への通電が切り替えられると、ステータ１２に回転磁界が形成され、この回転磁界とロータマグネット４２との間に作用する吸引及び反発力によりロータ１４が回転される。

続いて、図２～図４を参照しながら、図１の板状部５２及びその周辺部の構造をより詳細に説明する。

図２は、図１の板状部５２及びその周辺部の拡大図、図３は、図１の板状部５２及びその周辺部を矢印Ａ１側から見た斜視図、図４は、図１の板状部５２及びその周辺部を矢印Ａ２側から見た斜視図である。図３、図４では、図１のロータ１４、回路基板２０、及び、基板ケース２４の図示が省略されている。また、図４では、後述するポッティング部８０（図２参照）の図示が省略されている。

図２に示されるように、板状部５２には、この板状部５２の板厚方向に貫通する複数の挿通孔７２（図４も参照）が形成されている。この複数の挿通孔７２は、ステータ１２から延びる巻線３４の本数と同じ数だけ形成されている。複数の挿通孔７２は、ステータ１２から延びる巻線３４に対応する位置に形成されており、ステータ１２の周方向に並んでいる。

ステータ１２から延びる巻線３４は、矢印Ａ１側（ステータ１２側）から挿通孔７２に挿通され、挿通孔７２に挿通された巻線３４の端末部３４Ａは、矢印Ａ２側（回路基板２０側）に導出されている。回路基板２０には、複数の接続孔７４が形成されており、巻線３４の端末部３４Ａは、接続孔７４に挿入されている。巻線３４の端末部３４Ａは、接続孔７４に挿入された状態で、回路基板２０の電子回路を形成する回路パターンに半田７６により接続されている。

板状部５２は、ステータ１２側の面５２Ａ（矢印Ａ１側の面）と、ステータ１２と反対側の面５２Ｂ（矢印Ａ２側の面）とを有する。この板状部５２には、ステータ１２と反対側の面５２Ｂに開口する複数の凹部７８が形成されている（図４も参照）。板状部５２には、上述の複数の挿通孔７２のうちいくつかの挿通孔７２（一例として３個の挿通孔７２）に対して一つの凹部７８が形成されている。凹部７８は、平面視でステータ１２の周方向に沿う湾曲形状とされている。凹部７８の底部には、挿通孔７２が開口している。

凹部７８及び挿通孔７２には、ポッティング材により形成されたポッティング部８０が充填されている。このポッティング部８０は、挿通孔７２及び凹部７８の内側において巻線３４と密着されており、巻線３４と挿通孔７２との間の隙間は、ポッティング部８０によって閉塞されている。ポッティング部８０を形成するポッティング材には、例えば、紫外線硬化性を有するシリコン樹脂等が用いられる。このポッティング材は、硬化する前の状態では流動性を有する。

板状部５２におけるステータ１２側の面５２Ａには、シート材８２が貼り付けられている（図３も参照）。このシート材８２は、平面視でステータ１２の周方向に沿う湾曲形状とされている。シート材８２は、上述の複数の挿通孔７２を含む範囲に設けられており、複数の挿通孔７２を閉塞している。つまり、挿通孔７２の矢印Ａ１側の開口の全体は、シート材８２によって閉塞されている。巻線３４は、シート材８２を突き破ることでシート材８２を貫通している。このシート材８２を貫通した巻線３４は、上述の通り、挿通孔７２に挿通されている。

シート材８２は、より具体的には、粘着テープであり、基材８４及び粘着層８６を有する。基材８４は、例えば、プラスチック又はゴム等により形成される。粘着層８６は、挿通孔７２と整合する位置に形成された整合孔８８を有する。

整合孔８８の直径φ１は、巻線３４の直径φ２よりも大きな寸法に設定されている。この整合孔８８の直径φ１は、巻線３４の直径φ２に極力近い寸法に設定される。整合孔８８の直径φ１は、径が異なる複数種類の巻線３４の径のうち最大径に対応して設定される。また、整合孔８８の直径φ１は、挿通孔７２の直径φ３よりも小さい寸法に設定されており、これにより、整合孔８８は、挿通孔７２の直径の範囲内に位置している。

次に、本実施形態に係るモータ１０の製造方法について説明する。

本実施形態に係るモータ１０の製造方法は、シート材貼付工程と、ステータ組付工程と、ポッティング工程と、巻線端末部接続工程と、シャフト組付工程と、ロータ組付工程と、コネクタ部材組付工程と、基板ケース組付工程等を備える。

シート材貼付工程では、図５に示されるように、板状部５２の面５２Ａ（ステータ側の面）にシート材８２が貼り付けられる。つまり、板状部５２の面５２Ａにシート材８２の粘着層８６が貼り付けられ、シート材８２の基材８４が粘着層８６を介して板状部５２の面５２Ａに固定される。

このとき、粘着層８６に形成された整合孔８８が挿通孔７２と整合するようにシート材８２の貼付位置が設定される。そして、このシート材８２（基材８４）により複数の挿通孔７２が閉塞される。このように、シート材８２（基材８４）により複数の挿通孔７２が閉塞されることにより、複数の挿通孔７２とシート材８２との間のシール性が確保される。

ステータ組付工程は、巻線端末部導出工程と、ステータ固定工程とを有する。巻線端末部導出工程では、図６に示されるように、ステータ１２が板状部５２に相対的に近づけられる。そして、ステータ１２から矢印Ａ２側に延びる巻線３４がシート材８２を突き破ることで、巻線３４がシート材８２を貫通すると共に、この巻線３４が挿通孔７２に挿通される。

このように、巻線３４がシート材８２を突き破ることでシート材８２を貫通した状態では、シート材８２（基材８４）に巻線３４が貫通するだけの必要最小限の孔が開いた状態となり、巻線３４とシート材８２（基材８４）とが密着した状態となる。このように、巻線３４とシート材８２とが密着した状態となることにより、巻線３４とシート材８２との間のシール性が確保される。

また、粘着層８６の整合孔８８の直径φ１は、巻線３４の直径φ２よりも大きいので、巻線３４がシート材８２を突き破る際に、巻線３４と粘着層８６とが摺接することを抑制できる。これにより、巻線３４に対するシート材８２の摩擦抵抗を低減できるので、巻線３４をシート材８２に容易に貫通させることができる。

また、粘着層８６の整合孔８８の直径φ１は、挿通孔７２の直径φ３よりも小さいので、巻線３４がシート材８２（基材８４）を突き破る際の基材８４の破れを粘着層８６で阻止することで、この基材８４の破れを挿通孔７２の直径の範囲内に収めることができる。

そして、上述の巻線端末部導出工程により、挿通孔７２に挿通された巻線３４の端末部３４Ａが板状部５２に対するステータ１２と反対側に導出される。続いて、ステータ固定工程では、ネジ５６（図１参照）によって板状部５２にステータ１２（ステータコア３２）が固定される。

ポッティング工程では、図７に示されるように、板状部５２にステータ１２と反対側からポッティング材８０Ａが塗布される。ポッティング材８０Ａには、例えば、紫外線硬化性を有するシリコン樹脂等が用いられる。

ここで、板状部５２におけるステータ１２側の面５２Ａには、上述の通り、事前に、挿通孔７２を閉塞するシート材８２が貼り付けられると共に、巻線３４がシート材８２を突き破ることでシート材８２を貫通しており、これにより、巻線３４とシート材８２との間のシール性が確保されている。また、シート材８２は、挿通孔７２を閉塞するように貼り付けられており、これにより、挿通孔７２とシート材８２との間のシール性が確保されている。

したがって、ポッティング工程において、板状部５２にステータ１２と反対側からポッティング材８０Ａを塗布した場合でも、巻線３４とシート材８２との間、及び、挿通孔７２とシート材８２との間からポッティング材８０Ａが液漏れすることを抑制できる。そして、このポッティング材８０Ａが硬化されることにより、凹部７８及び挿通孔７２に充填されると共に巻線３４と密着するポッティング部８０が形成される。

回路基板組付工程は、回路基板固定工程と、巻線端末部接続工程とを有する。回路基板固定工程では、図８に示されるように、回路基板２０が板状部５２に対するステータ１２と反対側に配置される。このとき、回路基板２０の接続孔７４に巻線３４の端末部３４Ａが挿入される。そして、巻線端末部接続工程では、巻線３４の端末部３４Ａが、接続孔７４に挿入された状態で、回路基板２０に形成された回路パターンに半田７６により接続される。

なお、本実施形態に係るモータ１０の製造方法では、適宜段階で、シャフト組付工程及びロータ組付工程が実行され、図１に示される板状部５２のシャフト支持部５４にシャフト１６が圧入されると共に、ロータ１４が一対のボールベアリング５０を介してシャフト１６に組み付けられる。また、適宜段階で、コネクタ部材組付工程が実行され、板状部５２にコネクタ部材２２が組み付けられる。さらに、上述の回路基板組付工程の後に、基板ケース組付工程が実行され、板状部５２に基板ケース２４が組付けられる。以上の要領で、本実施形態に係るモータ１０は製造される。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

以上詳述した通り、本実施形態によれば、シート材貼付工程では、板状部５２におけるステータ１２側の面５２Ａに挿通孔７２を閉塞するシート材８２が貼り付けられ、巻線端末部導出工程では、巻線３４がシート材８２を突き破ることでシート材８２を貫通する。したがって、モータ１０の仕様毎に径が異なる巻線３４が使用される場合でも、シート材８２には、巻線３４が貫通するだけの必要最小限の孔が開いた状態となり、巻線３４とシート材８２とが密着した状態となるので、巻線３４とシート材８２との間のシール性を確保できる。これにより、巻線３４をシート材８２に貫通させた状態から、板状部５２にステータ１２と反対側からポッティング材８０Ａを塗布した場合でも、巻線３４とシート材８２との間からポッティング材８０Ａが液漏れすることを抑制できる。

また、シート材８２は、挿通孔７２を閉塞するように貼り付けられるので、挿通孔７２とシート材８２との間のシール性も確保できる。これにより、挿通孔７２とシート材８２との間からポッティング材８０Ａが液漏れすることも抑制できる。

また、モータ１０の仕様毎に径が異なる巻線３４が使用される場合でも、共通のシート材８２を使用することができるので、部品共通化によりコストダウンすることができる。

また、巻線３４がシート材８２を突き破ることでシート材８２を貫通した状態では、巻線３４とシート材８２とが密着した状態となるので、低粘度のポッティング材８０Ａを使用することが可能となる。これにより、ポッティング作業時の効率が向上するので、ポッティング工程のサイクルタイムを削減することができる。

また、粘着層８６の整合孔８８の直径φ１は、巻線３４の直径φ２よりも大きいので、巻線端末部導出工程において、巻線３４がシート材８２を突き破る際に、巻線３４と粘着層８６とが摺接することを抑制できる。これにより、巻線３４に対するシート材８２の摩擦抵抗を低減できるので、巻線３４をシート材８２に容易に貫通させることができる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、好ましい例として、板状部５２に凹部７８が形成される。そして、この凹部７８及び挿通孔７２にポッティング部８０が充填される。しかしながら、板状部５２から凹部７８が省かれてもよい。そして、板状部５２におけるステータ１２側と反対側の面５２Ｂにポッティング材８０Ａが塗布されることで、挿通孔７２に充填されると共に巻線３４と密着するポッティング部８０が形成されてもよい。また、板状部５２から凹部７８が省かれた場合に、挿通孔７２毎に巻線３４と密着するポッティング部８０が形成されてもよい。

また、上記実施形態では、好ましい例として、複数の挿通孔７２のうちいくつかの挿通孔７２（一例として３個の挿通孔７２）に対して一つの凹部７８が形成されている。しかしながら、各挿通孔７２のそれぞれに対して凹部７８が形成されてもよい。

また、上記実施形態では、好ましい例として、シート材８２の粘着層８６に整合孔８８が形成されているが、粘着層８６に整合孔８８が形成されていなくてもよい。

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、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０…モータ、１２…ステータ、１４…ロータ、１６…シャフト、１８…センターピース、２０…回路基板、２２…コネクタ部材、２４…基板ケース、３２…ステータコア、３４…巻線、３４Ａ…端末部、３６…環状部、３８…ティース部、４０…ロータハウジング、４２…ロータマグネット、４４…軸受収容部、４６…外筒部、４８…底壁部、５０…ボールベアリング、５２…板状部、５２Ａ…ステータ側の面、５２Ｂ…ステータと反対側の面、５４…シャフト支持部、５６、５８…ネジ、６０…コネクタ部、７２…挿通孔、７４…接続孔、７６…半田、７８…凹部、８０…ポッティング部、８０Ａ…ポッティング材、８２…シート材、８４…基材、８６…粘着層、８８…整合孔

Claims

巻線が巻回されたステータと、
前記ステータによって形成される回転磁界により回転するロータと、
前記ステータの軸方向に前記ステータと対向する板状部と、前記板状部に貫通形成され、前記ステータから延びる前記巻線が挿通された挿通孔とを有し、前記板状部に前記ステータが固定されたセンターピースと、
前記板状部に対する前記ステータと反対側に配置され、前記挿通孔に挿通された前記巻線の端末部と接続された回路基板と、
ポッティング材により形成され、前記巻線と前記挿通孔との間の隙間を閉塞するポッティング部と、
前記板状部における前記ステータ側の面に貼り付けられ、前記挿通孔を閉塞すると共に、前記巻線が突き破ることで貫通するシート材と、
を備え、
前記シート材は、基材及び粘着層を有し、
前記粘着層は、前記挿通孔と整合する位置に形成された整合孔を有し、
前記整合孔の直径は、前記巻線の直径よりも大きく、かつ、前記挿通孔の直径よりも小さい、
モータ。
請求項１に記載のモータの製造方法であって、
前記板状部における前記ステータ側の面に前記シート材を貼り付けて、前記シート材により前記挿通孔を閉塞するシート材貼付工程と、
前記ステータを前記板状部に相対的に近づけて、前記ステータから延びる前記巻線が前記シート材を突き破ることで前記巻線を前記シート材に貫通させると共に前記巻線を前記挿通孔に挿通し、前記巻線の端末部を前記板状部に対する前記ステータと反対側に導出させる巻線端末部導出工程と、
前記板状部に前記ステータと反対側から前記ポッティング材を塗布し、前記ポッティング材を硬化させて前記巻線と前記挿通孔との間の隙間を閉塞する前記ポッティング部を形成するポッティング工程と、
前記巻線の端末部を前記回路基板に接続する巻線端末部接続工程と、
を備えるモータの製造方法。