JP7435158B2

JP7435158B2 - モータおよび電動ポンプ

Info

Publication number: JP7435158B2
Application number: JP2020059117A
Authority: JP
Inventors: 幸子橋本
Original assignee: ニデックパワートレインシステムズ株式会社
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2024-02-21
Anticipated expiration: 2040-03-27
Also published as: CN215452625U; JP2021158862A

Description

本発明は、モータおよび電動ポンプに関する。

従来、モータケース内にロータとステータが納められ、ステータのコイル線の端部がモータケース内からモータケース外へと引き出されて制御回路などに接続された構造が知られる。

例えば特許文献１には、ロータとステータが納められたハウジングを塞いだエンドカバーからステータコイル端部が引き出された構造が示され、ステータコイル端部はエンドカバーの孔に組み込まれた絶縁部材を通す。

特開２０１９－２１３２６３号公報

しかし、例えば電動ポンプに組み込まれるモータの組み立てなどでは、モータケースに絶縁部材が固定された後でステータをモータケースに挿入することが必要となる場合がある。このような場合、ステータのコイル線の端部を絶縁部材に通す作業は困難であり、モータや電動ポンプにおける組み立ての工数と作業時間が嵩む。
そこで、本発明は、コイル線の端部を絶縁部材に通す作業が容易で組み立て性に優れたモータおよび電動ポンプを提供することを目的とする。

本発明に係るモータの一態様は、ケースと、上記ケース内に、回転軸で回転可能に収容されたロータと、上記ロータに対向するように配置されたコア、および当該コアの一部に導線が巻き回され当該導線の端部が上記コアから、上記軸方向の一方側に引き出されたコイルを有し、上記ケース内に配置されたステータと、上記ケース内で上記ステータに対し上記軸方向一方側に配置され、上記導線の端部が当該軸方向の他方側から一方側へと通る貫通孔を有した絶縁部材と、を備え、上記貫通孔は、内壁面のうち上記軸方向の他方側で径方向の外側の部分に、上記軸方向一方側に向かって上記回転軸に近づく第１斜面部を有する。
また、本発明に係る電動ポンプの一態様は、上記モータと、上記モータによって駆動されるポンプ部と、を備える。

本発明のモータおよび電動ポンプによれば、コイル線の端部を絶縁部材に通す作業が容易で組み立て性に優れる。

図１は、オイルポンプの構造を示す模式図である。図２は、ステータの構造を示す図である。図３は、センサ部側へと導かれた導線の端部を示す図である。図４は、導線の端部が絶縁部材およびモータケースの底部を貫通した箇所を示す拡大断面である。図５は、貫通孔の構造を示す断面図である。図６は、第１斜面部周辺の詳細を示す部分拡大図である。図７は、第２斜面部周辺の詳細を示す部分拡大図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本開示のモータおよび電動ポンプの実施形態を詳細に説明する。但し、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするため、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。また、先に説明した図に記載の要素については、後の図の説明において適宜に参照する場合がある。

図１は、オイルポンプの構造を示す模式図である。
オイルポンプ１００は、本発明の電動ポンプの一実施形態に相当する。
オイルポンプ１００は、モータ部１１０と、センサ部１２０と、ポンプ部１３０とを備える。
モータ部１１０は、電力の供給を受けて回転駆動力を生む。
センサ部１２０は、モータ部１１０の回転を検知する。
ポンプ部１３０は、モータ部１１０によって駆動され、オイルの吸入吐出を行う。
モータ部１１０とセンサ部１２０とを併せたものは、本発明のモータの一実施形態に相当し、ポンプ部１３０は、本発明にいうポンプ部の一例に相当する。

モータ部１１０は、モータケース１１１と、回転軸１１２と、ロータ１１３と、ステータ１１４と、軸受１１５と、軸受ホルダ１１６と、絶縁部材１１７とを備える。

モータケース１１１は、モータ部１１０およびオイルポンプ１００の全体を支える構造体であり、例えば板金のプレス加工によって形成される。モータケース１１１は、本発明にいうケースの第１部分の一例に相当し、軸方向に延びた筒部１１１ａと、当該筒部１１１ａの軸方向一方側に位置した底部１１１ｂとを有する。

回転軸１１２は、モータ部１１０の回転駆動力を伝達する部材である。以下の説明では、方向の基準として回転軸１１２を用い、回転軸１１２に沿う方向を軸方向と称する場合がある。また、以下の説明では、図示の方向に関わらず、図１における上方側を軸方向一方側と称し、図１における下方側を軸方向他方側と称する場合がある。更に、以下の説明では、回転軸１１２に近接乖離する方向を径方向と称し、回転軸１１２に近い方を径方向内側と称し、回転軸１１２から遠い方を径方向外側と称する場合がある。

ロータ１１３は、回転軸１１２に固定され、例えば永久磁石が組み込まれ、回転磁場の作用によって回転軸１１２と共に回転する。言い換えると、ロータ１１３は、モータケース１１１に収容され、回転軸１１２と共に回転可能である。

ステータ１１４は、ロータ１１３に対向してモータケース１１１内に配置され回転磁場を発生する。なお、本実施形態では、ステータ１１４がロータ１１３の径方向外側に配置されたインナーロータ型の構造が示されるが、本発明のモータは、ステータ１１４がロータ１１３の径方向内側に配置されたアウターロータ型の構造を有してもよい。

軸受１１５は、例えばボール軸受けであり、回転軸１１２を回転可能に受ける。軸受１１５はローラ軸受けや滑り軸受けなどであってもよい。軸受１１５は、例えばモータケース１１１に固定された軸受ホルダ１１６に保持される。軸受ホルダ１１６は、ロータ１１３を挟んで軸方向一方側と軸方向他方側との双方に配置され、各軸受ホルダ１１６は各軸受１１５を保持する。

絶縁部材１１７は、後で詳述するように、ステータ１１４が有するコイルから引き出された導線の端部とモータケース１１１とを絶縁する。絶縁部材１１７は、モータケース１１１内でステータ１１４に対し軸方向一方側に配置される。また、絶縁部材１１７は、モータケース１１１の底部１１１ｂの軸方向他方側に配置される。
センサ部１２０は、基板ケース１２１とセンサ基板１２２を備える。

基板ケース１２１は、本発明にいうケースの第２部分の一例に相当し、モータケース１１１に対し、軸方向一方側に配置される。基板ケース１２１は例えば樹脂によって形成される。モータケース１１１と基板ケース１２１とを併せたものが本発明にいうケースの一例に相当し、本発明にいうケースは一体物であってもよい。

基板ケース１２１には、ステータ１１４が有するコイルから引き出された導線の端部が導かれ、本実施形態では、基板ケース１２１が、モータ部１１０に対する配線の引き出しスペースとして用いられる。また、基板ケース１２１は、例えば内部にセンサ基板１２２を収容して保持する。
センサ基板１２２は磁気センサを有し、例えば回転軸１１２の回転位置や回転速度を検出する。

基板ケース１２１は、センサ基板１２２と共に、あるいはセンサ基板１２２に代えて、制御基板やインバータ基板を収容してもよい。また、コイルから引き出された導線の端部は、センサ基板１２２、制御基板、およびインバータ基板のいずれかに接続されてもよい。

ポンプ部１３０は、ポンプケース１３１と作動部１３２とを有する。モータケース１１１が底部１１１ｂを軸方向一方側に有するのに対し、ポンプ部１３０はモータケース１１１の軸方向他方側に配置される。このため、ポンプ部１３０と回転軸１１２や軸受ホルダ１１６などとの接合が容易であり、延いてはオイルポンプ１００の組み立てが容易である。
ポンプケース１３１は駆動部１３２を収容してモータケース１１１に固定される。
作動部１３２は、回転軸１１２の駆動力によりポンプケース１３１内で回転することでオイルの吸入吐出を行う。
図２は、ステータの構造を示す図である。

ステータ１１４は、ロータ１１３に対向するように配置されたコア１４１、および当該コア１４１の一部に導線が巻き回され当該導線の端部１４３がコア１４１から軸方向一方側に引き出されたコイル１４２を有する。コイル１４２の導線が引き出された端部１４３は、重力に逆らった自立が困難な程度に柔軟である。

ステータ１１４は、モータ部１１０の組立てに際し、モータケース１１１に対し、軸方向他方側から挿入される。ステータ１１４の挿入に際して導線の端部１４３は挿入の前方に位置し、ステータ１１４の挿入に伴って導線の端部１４３がモータケース１１１の底部１１１ｂ側へと向かう。そして、導線の端部１４３は、モータ部１１０側からセンサ部１２０側へと導かれる。
図３は、センサ部１２０側へと導かれた導線の端部１４３を示す図である。

導線の端部１４３は、絶縁部材１１７およびモータケース１１１の底部１１１ｂを貫通して基板ケース１２１内に到達する。基板ケース１２１内には、基板ケース１２１外へと引き出される引出線１２３の一端が収容され、引出線１２３の当該一端は、基板ケース１２１内の金属部材１２４に固定されると共に、当該金属部材１２４と電気的に接続される。導線の端部１４３は、基板ケース１２１内で金属部材１２４に挟まれてかしめられる。これにより、導線の端部１４３は金属部材１２４に固定されると共に、当該金属部材１２４と電気的に接続される。従って、導線の端部１４３は金属部材１２４を介して引出線１２３と接続される。つまり、引出線１２３と導線の端部１４３とが、本発明にいうケース内における絶縁部材１１７の軸方向一方側で接続される。導線の端部１４３と引出線１２３が基板ケース１２１内で接続されることで、モータ部１１０の配線の引き出し構造が容易に組み立てられる。
図４は、導線の端部１４３が絶縁部材１１７およびモータケース１１１の底部１１１ｂを貫通した箇所を示す拡大断面である。

絶縁部材１１７は、導線の端部１４３が軸方向他方側から軸方向一方側へと通る貫通孔１５０を有し、導線の端部１４３は、貫通孔１５０を通ってモータケース１１１側から基板ケース１２１側へと至る。

貫通孔１５０は、軸方向一方側が狭まり軸方向他方側が広がった形状を有する。貫通孔１５０が広がった部分の内壁面には、径方向外側に第１斜面部１５１が設けられ、径方向内側に第２斜面部１５２が設けられる。言い換えると、貫通孔１５０は、内壁面のうち軸方向他方側で径方向外側の部分に、軸方向一方側に向かって回転軸１１２に近づく第１斜面部１５１を有し、内壁面のうち軸方向他方側かつ径方向内側の部分に、軸方向一方側に向かって回転軸１１２から遠ざかる第２斜面部１５２を更に有する。

貫通孔１５０の軸方向一方側には、基板ケース１２１側へと向かって延びた延伸部１５３が設けられる。言い換えると、貫通孔１５０は、軸方向一方側へと延びた延伸部１５３を有する。延伸部１５３は、金型の型抜きが可能な程度に傾いた略同径の形状を有する。

モータケース１１１にステータ１１４が組み付けられる際には、導線の端部１４３が第１斜面部１５１によって案内され、径方向内側へと向かうため、導線の端部１４３が延伸部１５３に入りやすい。つまり、モータケース１１１とステータ１１４とをアッセンブリーする工程に伴って、導線の端部１４３を絶縁部材１１７の貫通孔１５０に通し、且つ、基板ケース１２１へ引き出すことが簡単になる。よってあらかじめ導線の端部１４３の姿勢や形状を整形する工程や、基板ケース１２１へ引き出す際の治具や複雑な作業を省くことが可能となる。導線の端部１４３の姿勢や形状を整形する工程や、基板ケース１２１へ引き出す際の治具や複雑な作業がないため、導線へのストレスや、傷発生のリスクを大幅に低減でき、モータの品質信頼性の向上につながる。また、生産時のコスト削減にもなる。
また、第２斜面部１５２は、第１斜面部１５１に案内された導線の端部１４３が延伸部１５３へ入らなかった場合に、導線の端部１４３を延伸部１５３側に戻すように案内するので、導線の端部１４３は、より延伸部１５３に入りやすい。従って、第１斜面部１５１が設けられることでモータ部１１０およびオイルポンプ１００の組立てが容易となり、第２斜面部１５２も設けられることで組立てがより一層容易となる。

貫通孔１５０に延伸部１５３が設けられることで、貫通孔１５０を貫通した導線の端部１４３は曲がりが制限されるので、基板ケース１２１側での作業性が向上し、例えば導線の端部１４３を金属部材１２４とかしめる作業などが容易である。

基板ケース１２１は、軸方向に延びた筒部１２１ａと、モータケース１１１の底部１１１ｂに対面した底部１２１ｂとを有する。言い換えると、基板ケース１２１は、軸方向に延びた筒部１２１ａと、当該筒部１２１ａの軸方向他方側に位置した底部１２１ｂとを有する。

絶縁部材１１７は、軸方向一方側に突き出してモータケース１１１の底部１１１ｂおよび基板ケース１２１の底部１２１ｂを貫通した突出部１１７ａを有し、突出部１１７ａ内を貫通孔１５０の延伸部１５３が貫通する。言い換えると、絶縁部材１１７は、基板ケース１２１側に突き出し当該基板ケース１２１の底部１２１ｂに挿入され先端が当該基板ケース１２１内に達した突出部１１７ａを有し、貫通孔１５０が当該突出部１１７ａ内を貫通する。

絶縁部材１１７が突出部１１７ａを有することで、導線の端部１４３は、モータケース１１１の底部１１１ｂに対して絶縁される。また、突出部１１７ａを貫通孔１５０が貫通することにより、導線の端部１４３は基板ケース１２１内へと容易に導かれる。
図５は、貫通孔１５０の構造を示す断面図である。
上述したように貫通孔１５０は、第１斜面部１５１と第２斜面部１５２と延伸部１５３を有する。

第１斜面部１５１と第２斜面部１５２とで斜面の傾きを比較すると、軸方向に延びた貫通孔１５０を基準として第１斜面部１５１は急斜面で第２斜面部１５２は緩斜面である。言い換えると、貫通孔１５０の延びる方向に対する斜面の傾きは、第２斜面部１５２の方が第１斜面部１５１よりも小さい。第１斜面部１５１と第２斜面部１５２とで斜面の傾きが異なることにより、第１斜面部１５１によって広範囲から導線の端部１４３が延伸部１５３側へと導かれ、導線の端部１４３が第２斜面部１５２にぶつかって的確に延伸部１５３に入る。

第１斜面部１５１の延伸部１５３の端部１５１ａと第２斜面部１５２の延伸部１５３の端部１５２ａとを較べると、第２斜面部１５２の端部１５２ａの方が、第１斜面部１５１の端部１５１ａよりも延伸部１５３に近く、貫通孔１５０の奥側に位置する。言い換えると、第２斜面部１５２の軸方向一方側の端部１５２ａの方が、第１斜面部１５１の軸方向一方側の端部１５１ａよりも貫通孔１５０の奥側に位置する。第２斜面部１５２の端部１５２ａが奥側に位置することで、第２斜面部１５２にぶつかった導線の端部１４３がより的確に延伸部１５３に入る。
図６は、第１斜面部１５１周辺の詳細を示す部分拡大図である。

第１斜面部１５１の両側には、軸方向他方側に立ち上がった壁部１５４が設けられる。本実施形態では壁部１５４は、互いに内向きの対として設けられ、壁部１５４の間隔は延伸部１５３側で狭まっている。言い換えると、絶縁部材１１７は、径方向外側から貫通孔１５０の奥側に向かって延び第１斜面部１５１側を向いた壁部１５４を更に有する。壁部１５４は対で無く片側のみが設けられてもよい。

壁部１５４が設けられることにより、第１斜面部１５１で案内される導線の端部１４３が第１斜面部１５１から逸脱することが抑制され、導線の端部１４３がより的確に延伸部１５３に入る。
図７は、第２斜面部１５２周辺の詳細を示す部分拡大図である。

第２斜面部１５２の両側には、第２斜面部１５２に沿って延びた曲面状の側部１５５が設けられる。第２斜面部１５２と側部１５５は、全体として樋状部１５６を成し、第２斜面部１５２は樋状部１５６の平面部分である。樋状部１５６は、貫通孔１５０の奥側に向かって狭まっている。言い換えると、貫通孔１５０は、内壁面のうち軸方向他方側かつ径方向内側の部分に、軸方向一方側に向かって窄まった樋状部１５６を有し、当該樋状部１５６の一部が第２斜面部１５２である。
樋状部１５６は、第２斜面部１５２にぶつかった導線の端部１４３を効率よく貫通孔１５０の奥側に導くことができる。

なお、ここでは、本発明のモータおよび電動ポンプにおける使用方法の一例としてオイルポンプが挙げられるが、本発明のモータおよび電動ポンプの使用方法は上記に限定されない。本発明の電動ポンプは、水や空気などを吸入吐出するポンプに使用可能であり、本発明のモータは、パワーステアリング装置やコンプレッサなど広範囲に使用可能である。

上述した実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００：オイルポンプ
１１０：モータ部
１１１：モータケース
１１１ａ：筒部
１１１ｂ：底部
１１２：回転軸
１１３：ロータ
１１４：ステータ
１１５：軸受
１１６：軸受ホルダ
１１７：絶縁部材
１１７ａ：突出部
１１９：センサマグネット
１２０：センサ部
１２１：基板ケース
１２１ａ：筒部
１２１ｂ：底部
１２２：センサ基板
１２３：引出線
１２４：金属部材
１３０：ポンプ部
１３１：ポンプケース
１３２：作動部
１４１：コア
１４２：コイル
１４３：導線の端部
１５０：貫通孔
１５１：第１斜面部
１５２：第２斜面部
１５３：延伸部
１５５：側部
１５６：樋状部

Claims

ケースと、
前記ケース内に、回転軸で回転可能に収容されたロータと、
前記ロータに対向するように配置されたコア、および当該コアの一部に導線が巻き回され当該導線の端部が前記コアから、軸方向の一方側に引き出されたコイルを有し、前記ケース内に配置されたステータと、
前記ケース内で前記ステータに対し前記軸方向一方側に配置され、前記導線の端部が当該軸方向の他方側から一方側へと通る貫通孔を有した絶縁部材と、を備え、
前記貫通孔は、内壁面のうち前記軸方向の他方側で径方向の外側の部分に、前記軸方向一方側に向かって前記回転軸に近づく第１斜面部を有し、
前記絶縁部材は、前記径方向外側から前記貫通孔の奥側に向かって延び前記第１斜面部側を向いた壁部を更に有するモータ。
ケースと、
前記ケース内に、回転軸で回転可能に収容されたロータと、
前記ロータに対向するように配置されたコア、および当該コアの一部に導線が巻き回され当該導線の端部が前記コアから、軸方向の一方側に引き出されたコイルを有し、前記ケース内に配置されたステータと、
前記ケース内で前記ステータに対し前記軸方向一方側に配置され、前記導線の端部が当該軸方向の他方側から一方側へと通る貫通孔を有した絶縁部材と、を備え、
前記貫通孔は、内壁面のうち前記軸方向の他方側で径方向の外側の部分に、前記軸方向一方側に向かって前記回転軸に近づく第１斜面部を有し、
前記貫通孔は、内壁面のうち前記軸方向他方側かつ前記径方向内側の部分に、前記軸方向一方側に向かって前記回転軸から遠ざかる第２斜面部を更に有し、
前記貫通孔は、内壁面のうち前記軸方向他方側かつ前記径方向内側の部分に、前記軸方向一方側に向かって窄まった樋状部を有し、当該樋状部の一部が前記第２斜面部であるモータ。
前記ケース外へと引き出される引出線と前記導線の端部とが、当該ケース内における前記絶縁部材の前記軸方向一方側で接続される請求項１または２に記載のモータ。
前記ケースは、前記軸方向に延びた筒部と、当該筒部の当該軸方向一方側に位置した底部とを有した第１部分と、当該第１部分に対し、当該軸方向一方側に配置された第２部分とを備え、
前記絶縁部材は、前記底部の前記軸方向他方側に配置され、
前記導線の端部は、前記貫通孔を通って前記第１部分側から前記第２部分側へと至る請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ。
前記貫通孔は、内壁面のうち前記軸方向他方側かつ前記径方向内側の部分に、前記軸方向一方側に向かって前記回転軸から遠ざかる第２斜面部を更に有する請求項１に記載のモータ。
前記貫通孔の延びる方向に対する斜面の傾きは、前記第２斜面部の方が前記第１斜面部よりも小さい請求項２に記載のモータ。
前記第２斜面部の前記軸方向一方側の端部の方が、前記第１斜面部の前記軸方向一方側の端部よりも前記貫通孔の奥側に位置する請求項６に記載のモータ。
前記絶縁部材は、前記径方向外側から前記貫通孔の奥側に向かって延び前記第１斜面部側を向いた壁部を更に有する２から７のいずれか１項に記載のモータ。
前記貫通孔は、前記軸方向一方側へと延びた延伸部を有する請求項１から７のいずれか１項に記載のモータ。
前記第２部分は、前記軸方向に延びた筒部と、当該筒部の当該軸方向他方側に位置した底部とを有し
前記絶縁部材は、前記第２部分側に突き出し当該第２部分の底部に挿入され先端が当該第２部分内に達した突出部を有し、前記貫通孔が当該突出部内を貫通した請求項４に記載のモータ。
請求項１から１０のいずれか１項に記載のモータと、
前記モータによって駆動されるポンプ部と、を備える電動ポンプ。
前記モータは、請求項４に記載のモータであり、
前記ポンプ部は、前記ケースの前記軸方向他方側に配置された請求項１１に記載の電動ポンプ。