JPWO2020013078A1 - モータ及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

モータ１は、シャフト３１と、ロータ３０と、ステータ４０と、ハウジング２０と、バスバー６１と、バスバーホルダー５１とを備える。シャフト３１は中心軸Ｃに沿って延びる。ロータ３０は、シャフト３１に固定される。ステータ４０は、ロータ３０の径方向外側に配され、コイル線４３を有する。ハウジング２０は、ステータ４０の径方向外側に配される。バスバー６１は、コイル線４３に電気的に接続される。バスバーホルダー５１は、ステータ４０の軸方向一端側に配され、バスバー６１を保持する。バスバーホルダー５１は、環状の本体部５３と、３つの脚部５５とを有する。３つの脚部５５は、本体部５３の周方向に略等間隔に配置され、ステータ４０に取り付けられる。

Description

本発明は、モータ及び電動パワーステアリング装置に関する。

従来、ステータの導電線を結線するためのバスバーと、バスバーを保持するバスバーホルダーとを有するバスバーユニットを備えるモータが知られている。バスバーホルダーは、ステータに向かって延びる複数の脚部を有する。複数の脚部は、環状の本体部の周方向に沿って配される。各脚部の先端は、ステータのインシュレータに取り付けられる（特許文献１を参照）。

日本国特許第５２１７１１７号明細書

バスバーホルダーの脚部の長さには、公差がある。複数の脚部を周方向に沿って配した場合、公差により、一つの脚部の長さが他の脚部の長さと僅かに異なるため、バスバーホルダーの水平位置が不安定となりがたつきが生じる可能性があった。がたつきが大きい場合、モータの検査において不良品と判断され、歩留まりが悪化する要因であった。また、特許文献１のように、脚部の数を多数設ければ、脚部の長さに公差があっても、がたつきは抑制できる可能性はあるが、製造コストが大きくなる。また、脚部の数が多いほど各脚部の長さの交差のばらつきが大きくなり、先端がステータの載置面に届かない脚が生じる。

本発明は、製造コストを抑えつつ、バスバーホルダーの位置を安定させるモータを提供することを目的とする。

本発明者らは、検討を重ねた結果、バスバーホルダーにおいて３つの脚部を周方向に略等間隔に配置した形態であれば、上述した形態よりもバスバーホルダーの位置をより安定させることができるという結論に至った。

本願の例示的な一実施形態のモータは、中心軸に沿って延びるシャフトと、シャフトに固定されるロータと、ロータの径方向外側に配され導電線を有するステータと、ステータの径方向外側に配されるハウジングと、導電線に電気的に接続されるバスバーと、ステータの軸方向一端側に配されバスバーを保持するバスバーホルダーと、を備える。バスバーホルダーは、環状の本体部と、本体部の周方向に略等間隔に配置されステータに取り付けられた３つの脚部とを有する。

バスバーホルダーは、環状の本体部の周方向に略等間隔に配され、ステータに取り付けられた３つの脚部を有する。脚部の公差があっても、バスバーホルダーの水平位置が３つの脚部によりバランスがとられるため、バスバーホルダーのがたつきは生じにくく、バスバーホルダーの位置を安定させることができる。よって、製造コストを抑えつつ、バスバーホルダーの位置を安定させるモータを実現することができる。

図１は、第１実施形態に係るモータを示す断面図である。 図２は、第１実施形態に係るバスバーユニットの斜視図である。 図３は、第１実施形態に係るバスバーユニットの平面図である。 図４は、第１実施形態に係るバスバーホルダーとステータの部分斜視図である。 図５は、第２実施形態に係るバスバーユニットの斜視図である。 図６は、第２実施形態に係るバスバーユニットの平面図である。 図７は、第２実施形態に係るバスバーユニットとステータの部分断面図である。 図８は、第２実施形態に係るバスバーホルダーとステータの嵌合状態を示す径方向の部分断面図である。 図９は、他の実施形態に係るバスバーホルダーの脚部を概略的に示す側面図である。 図１０は、他の実施形態に係るモータの断面図である。 図１１は、他の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

以下の説明において、モータの中心軸をＣとする。中心軸Ｃが延びる方向を軸方向とする。また、軸方向に沿った一方を上側、他方を下側とする。ただし、本明細書における上下方向は、位置関係を特定するために用い、実際の方向や位置関係を限定しない。重力方向は必ずしも下方向ではない。また、本明細書では、モータの回転軸に直交する方向は「径方向」と呼ぶ。モータの回転軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」と呼ぶ。「嵌合する」とは、凹部に凸部が嵌り合うことにより互いの移動を制限する状態であれば足り、ゆるく嵌り合う状態も含む。

以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示す場合がある。よって、各構成要素の寸法及び比率は実際のものと必ずしも同じではない。

１．第１実施形態
図１に示すように、モータ１は、シャフト３１と、ロータ３０と、ステータ４０と、ハウジング２０と、バスバーユニット５０を備える。
シャフト３１は、中心軸Ｃに沿って延び、上側ベアリング７１及び下側ベアリング７２により中心軸Ｃ周りを回転可能に支持される。ロータ３０は、シャフト３１に固定され、シャフト３１とともに中心軸Ｃ周りに回転する。なお、図示は省略するが、上側ベアリング７１は、ステータ４０の上方に位置するベアリングホルダ（不図示）により保持される。

ステータ４０は、ロータ３０の径方向外側にロータ３０に対向して配置される。ステータ４０は、ステータコア４１と、インシュレータ４２と、コイル線４３と、を有する。インシュレータ４２は、ステータコア４１のティース（不図示）に取り付けられる。コイル線４３は、導電線の一例であり、インシュレータ４２を介在させてティースに巻かれる。

ステータ４０に巻かれたコイル線４３からステータ４０の上方に引き出されたコイル線４３は、後述する、図２に示すコイル接続端子６３に接続される。ステータ４０は、焼き嵌め、圧入、接着、加締め等によりハウジング２０に固定される。

ハウジング２０は、中心軸Ｃを中心とする有底の円筒形状を有する。ハウジング２０は、軸方向に延びる筒部２１と、筒部２１の下端に位置する底部２３と、上側に開口する開口部２４とを有する。底部２３の中心部には、下側ベアリング７２を保持する下側ベアリングホルダ２５が設けられる。

なお、ハウジング２０の形状は、円筒状に限られない。また、ハウジング２０の断面は、例えば多角形などであってもよい。また、ハウジング２０は、有底ではなく、筒状であってもよい。

図２及び図３に示すように、バスバーユニット５０は、バスバー６１とバスバーホルダー５１とを含む。

バスバー６１は、導電性部材である。バスバー６１は、後述するバスバーホルダー５１内において積層され、例えばＵ相バスバー、Ｖ相バスバー、Ｗ相バスバー、及び中性点用バスバー等の複数のバスバーを含む。なお、バスバー６１の個数は、モータ１の相数に応じて調整できる。各相のバスバー６１は、複数のコイル接続端子６３及び外部接続端子６５を備える。各コイル接続端子６３は、導電線接続端子の一例であり、バスバーホルダー５１の環状の本体部５３の周方向に沿って配され、本体部５３から径方向外側に突出する。各相のバスバー６１に接続する外部接続端子６５は、上方に立ち上がり、制御基板（不図示）や外部電源（不図示）に電気的に接続する。

バスバーホルダー５１は、樹脂等の絶縁性材料からなる。バスバーホルダー５１は、図１に示すように、ステータ４０の軸方向一端側に配される。バスバーホルダー５１は、環状の本体部５３と、３つの脚部５５と、接続部５９とを有する。

環状の本体部５３は各相のバスバー６１を被覆する。本体部５３は各相のバスバー６１を完全に被覆する必要はなく、図２に示すように、上面側にバスバー６１を被覆しない部分である窓部５３ａを複数設けていてもよい。なお、本体部５３が環状であることは、完全な輪の形状に限定されない。本体部５３は、例えば、一部分離した輪であってもよい。
接続部５９は、本体部５３からステータ４０とは反対側、図示例では上方に向かって延び、３本の外部接続端子６５を保持する。接続部５９は、３本の外部接続端子６５の先端部を除く立ち上がり部分を包囲する。なお、本実施形態においては、接続部５９は１箇所に設けられているが、バスバー６１の配線に応じて二以上設けられていてもよい。

３つの脚部５５は、本体部５３の周方向に略等間隔に配置される。ここで、略等間隔に配置されるとは、正確な等間隔に限らない。図３に示すように、周方向に隣り合う脚部５５の位置を結ぶ弦に対応する中心角θが１０５°〜１３５°の範囲内であればよい。好ましくは、中心角θは１１０°〜１３０°の範囲内にあってもよい。
３つの脚部５５はまた、図２及び図３に示すように、複数のコイル接続端子６３よりも径方向外側まで突出し、ステータ４０の外周側で支持される。このため、バスバーホルダー５１は、ステータ４０の内周側にあるバスバーの接続部やロータ３０の周辺と干渉することなく配置できる。

図４に示すように、各脚部５５は、本体部５３から径方向外側に延びる基部５５ｂと、ステータ４０に向かって延びる先端部５５ｃと、基部５５ｂと先端部５５ｃとを接続する傾斜部５５ｄとを有する。各脚部５５は更に、先端部５５ｃから延びる延出部５５ａを有する。延出部５５ａは、ステータ４０の外側面に形成された溝部４５に軸方向に嵌合する。延出部５５ａがステータ４０の溝部４５に嵌合することにより、バスバーユニット５０の特に周方向の位置を安定させることができる。脚部５５はまた、図４に示すように、上下面の少なくとも一方にリブ５５ｅ，５５ｆを設けてもよい。リブ５５ｅ，５５ｆにより脚部５５の強度を高めることができる。

図２に示すように、３つの脚部５５の一つである脚部５５−１は、接続部５９と周方向において重複する位置に設ける。脚部５５−１を外部接続端子６５の位置に対応して配置することにより、バスバーユニット５０の周方向の位置決めが容易になる。

モータ１の製造において、バスバーユニット５０をステータ４０の上部に取り付ける。このとき、バスバーホルダー５１の各脚部５５の先端部５５ｃから延びる延出部５５ａをステータ４０の外側面に形成された溝部４５に軸方向に嵌合させる。その後、ハウジング２０に、バスバーユニット５０を取り付けたステータ４０に挿入し、焼き嵌め、圧入、接着、加締め等によりステータ４０をハウジング２０に固定する。次いで、シャフト３１に固定されたロータ３０をステータ４０の内径側に取り付ける。このとき、下側ベアリング７２はハウジング２０の下側ベアリングホルダ２５内に保持される。また、上側ベアリング７１は、ハウジング２０の上部のベアリングホルダ（不図示）により保持される。

以上のように、上記実施形態に係るモータ１においては、バスバーホルダー５１は、環状の本体部５３の周方向に略等間隔に配され、ステータ４０に取り付けられた３つの脚部５５を有する。よって、脚部５５の公差があっても、バスバーホルダー５１の水平位置が３つの脚部５５によりバランスがとられるため、バスバーホルダー５１のがたつきは生じにくく、バスバーホルダー５１の位置を安定させることができる。その結果、製造コストを抑えつつ、バスバーホルダー５１の位置を安定させるモータを実現することができる。

また、バスバーホルダー５１の脚部５５の先端部５５ｃをステータ４０に取り付けることにより、従来のようにインシュレータに取り付けられるよりも、公差の影響をより少なくすることができ、位置決めが容易になる。

２．第２実施形態
図５〜図８を参照して、第２実施形態に係るバスバーユニット２５０について説明する。図７及び図８において、INNERは径方向内側を示し、OUTERは径方向外側を示す。本実施形態に係るモータは、第１実施形態に係るモータ１と同様であるため、図示を省略する。また、第１実施形態に係るバスバーユニット５０と同様の構成要素については、同じ符号を付して説明し、詳細な説明は省略する。

図５、図６及び図７に示すように、本実施形態に係るバスバーユニット２５０のバスバーホルダー２５１は、各脚部２５５がカバー部２５６を有する点において第１実施形態と異なる。カバー部２５６は、脚部２５５の径方向外側に設けられ、ハウジング２０と径方向に対向する外側面２５６ａを有する。カバー部２５６は、脚部２５５の周方向の幅よりも大きい幅を有する。カバー部２５６の外側面２５６ａは、ステータ４０の周方向に沿って湾曲する。
図７及び図８に示すように、カバー部２５６の少なくとも一部は、ステータ４０よりも径方向外側に配される。

各脚部２５５は、第１実施形態と同様に、ステータ４０の溝部４５に嵌合する延出部５５ａを有する。延出部５５ａは、ステータ４０の外側面に形成された溝部４５に軸方向に嵌合する。カバー部２５６は、図７に示すように、軸方向においては、延出部５５ａの先端まで延び、延出部５５ａの外側面を被覆する。

第１実施形態の効果に加えて、バスバーホルダー２５１の脚部２５５は、カバー部２５６を有することにより、特にステータ４０に対する径方向の位置ずれを防ぐことができ、バスバーホルダー５１の位置を安定させる。

３．他の実施形態
以下、上記第１及び第２実施形態に係るバスバーユニット５０，２５０と同様の構成要素については、同じ符号を付して説明し、詳細な説明は省略する。

（１）
図９は、他の実施形態に係るバスバーホルダー５１の脚部５５の形態を示す。図９において、INNERは径方向内側を示し、OUTERは径方向外側を示す。

図９に示すように、バスバーホルダー５１の各脚部５５は、先端にテーパ部５５ｇを含んでいてもよい。テーパ部５５ｇは径方向外側から内側に向かって傾斜する傾斜面５５ｓを含む。かかる形状により、バスバーホルダー５１及びステータ４０をハウジング２０内に取り付けるとき、径方向外側に位置する脚部５５がハウジング２０の内側にひっかかりにくくなる。

各脚部５５のテーパ部５５ｇは、傾斜面５５ｓに加えて、図９に示す内側において、径方向内側から外側に向かって傾斜する傾斜面を含んでいてもよい。また、各脚部５５のテーパ部５５ｇは周方向に沿った幅が先細りになった形状であってもよい。

テーパ部５５ｇを有する脚部５５は、第１実施形態と同様に、テーパ部５５ｇから延び、ステータ４０の溝部４５に嵌合する延出部を有していてもよい。或いは、テーパ部５５ｇを、ステータ４０の外側面に形成された溝部４５に軸方向に嵌合可能な長さ、幅及び厚さに形成させてもよい。

（２）
第１及び第２実施形態において、図１０に示すように、ハウジング２０の上部の直径を拡大した拡大部３２０を設けてもよい。これにより、ステータ４０のハウジング２０内への挿入が容易になるとともに、モータ３０１の製造の際にバスバーホルダー５１がハウジング２０の内側にひっかかりにくくすることができる。

特に、ステータ４０をハウジング２０に圧入して固定する場合に、ハウジング２０の拡大部３２０があることにより、ステータ４０がハウジング２０内に挿入しやすくなる。

（３）
第１及び第２実施形態におけるバスバーユニット５０，２５０のバスバー６１は、全てのコイル接続端子６３が径方向外側に均等に突出するように配置されてもよい。例えば、図２に示す、外部接続端子６５に近い位置から径方向外側に突出するコイル接続端子６３ａは、バスバー６１の成形やバスバーホルダー５１の本体部５３内の配置によって、他のコイル接続端子６３よりも径方向外側に出っ張る場合がある。その場合、溶接作業に支障をきたすため、コイル接続端子６３の径方向の位置を均等にすることが好ましい。例えば、バスバーホルダー５１内において、Ｕ、Ｖ，Ｗ用のバスバー６１の上下の配置を変更することにより、コイル接続端子６３の径方向位置を均等にすることができる。

（４）
第１及び第２実施形態において、バスバーホルダー５１，２５１の各脚部５５，２５５は、ステータ４０の溝部４５に嵌合する延出部５５ａを有するが、これに限定されない。各脚部５５、２５５は延出部５５ａを有さず、先端部５５ｃがステータ４０の上端に載置されるだけでもよい。

（５）
図１１を参照して、モータ１を電動パワーステアリング装置２に搭載した例について説明する。

電動パワーステアリング装置２は、自動車の車輪９１２の操舵機構に搭載される。電動パワーステアリング装置２は、モータ１の動力により操舵力を直接的に軽減するコラム式のパワーステアリング装置である。電動パワーステアリング装置２は、モータ１と、操舵軸９１４と、車軸９１３と、を備える。

操舵軸９１４は、ステアリング９１１からの入力を、車輪９１２を有する車軸９１３に伝える。モータ１の動力は、ボールねじを介して、車軸９１３に伝えられる。コラム式の電動パワーステアリング装置２に採用されるモータ１は、エンジンルーム（図示せず）の内部に設けられる。なお、図１１に示す電動パワーステアリング装置２は、コラム式であるが、ラック式であってもよい。

電動パワーステアリング装置２は、モータ１を備える。このため、上記実施形態と同様の効果を奏する電動パワーステアリング装置２が得られる。

なお、ここでは、モータ１の使用方法の一例として電動パワーステアリング装置２を挙げたが、モータ１の使用方法は限定されず、ポンプ、コンプレッサなど広範囲に使用可能である。

上述した実施形態及び変形例は、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。

１，３０１…モータ、２…電動パワーステアリング装置、２０…ハウジング、２１…筒部、２３…底部、２４…開口部、２５…下側ベアリングホルダ、３０…ロータ、３１…シャフト、４０…ステータ、４１…ステータコア、４２…インシュレータ、４３…コイル線、４５…溝部、５０，２５０…バスバーユニット、５１，２５１…バスバーホルダー、５３…本体部、５３ａ…窓部、５５，２５５…脚部、５５−１…脚部、５５ａ…延出部、５５ｂ…基部、５５ｃ…先端部、５５ｄ…傾斜部、５５ｅ…リブ、５５ｆ…リブ、５５ｇ…テーパ部、５５ｓ…傾斜面、５９…接続部、６１…バスバー、６３…コイル接続端子、６３ａ…コイル接続端子、６５…外部接続端子、７１…上側ベアリング、７２…下側ベアリング、２５６…カバー部、２５６ａ…外側面、３２０…拡大部、９１１…ステアリング、９１２…車輪、９１３…車軸、９１４…操舵軸、Ｃ…中心軸

Claims (12)

1. 中心軸に沿って延びるシャフトと、
   前記シャフトに固定されるロータと、
   前記ロータの径方向外側に配され、導電線を有するステータと、
   前記ステータの径方向外側に配されるハウジングと、
   前記導電線に電気的に接続されるバスバーと、
   前記ステータの軸方向一端側に配され、前記バスバーを保持するバスバーホルダーと、
   を備え、
   前記バスバーホルダーは、
   環状の本体部と、
   前記本体部の周方向に略等間隔に配置され、前記ステータに取り付けられた３つの脚部と、を有する、
   モータ。
2. 前記バスバーホルダーは更に、前記本体部から前記ステータとは反対側に向かって延び、前記バスバーの外部接続端子を保持する接続部を有し、
   前記３つの脚部の少なくとも一つは、前記本体部の周方向において前記接続部と重複する位置にある、
   請求項１に記載のモータ。
3. 前記３つの脚部はそれぞれ、前記本体部から径方向外側に延びる基部と、前記ステータに向かって延びる先端部と、前記基部と前記先端部とを接続する傾斜部と、を有する、
   請求項１又は２に記載のモータ。
4. 前記バスバーは、前記導電線に接続される複数の導電線接続端子を有し、
   前記複数の導電線接続端子は、前記バスバーホルダーの環状の本体部の周方向に沿って配され、前記本体部から径方向外側に突出し、
   前記３つの脚部は、前記複数の導電線接続端子よりも径方向外側まで突出する、
   請求項１から３のいずれかに記載のモータ。
5. 前記３つの脚部のうち、前記周方向に隣り合う脚部の位置を結ぶ弦に対応する中心角は、１１０°から１３０°の範囲内である、
   請求項１から４のいずれかに記載のモータ。
6. 前記３つの脚部はそれぞれ、先端に前記ステータに向かって延びる延出部を有し、
   前記ステータは、前記径方向の外側面に設けられ、前記延出部と前記軸方向に嵌合する溝部を有する、
   請求項１から５のいずれかに記載のモータ。
7. 前記３つの脚部はそれぞれ、先端にテーパ部を含み、前記テーパ部は、径方向外側から内側に向かって傾斜する傾斜面を含む、
   請求項１から６のいずれかに記載のモータ。
8. 前記バスバーホルダーはカバー部を有し、
   前記カバー部は、前記脚部の径方向外側に設けられ、前記ハウジングと径方向に対向する外側面を有し、前記脚部の周方向の幅よりも大きい幅を有し、
   前記カバー部の少なくとも一部は、前記ステータよりも径方向外側に配される、
   請求項１から７のいずれかに記載のモータ。
9. 前記カバー部の外側面は、前記ステータの周方向に沿って湾曲する、請求項８に記載のモータ。
10. 前記３つの脚部はそれぞれ、先端に前記ステータに向かって延びる延出部を有し、
    前記カバー部は、少なくとも前記延出部の先端まで延び、
    前記ステータは、前記径方向の外側面に設けられ、前記延出部と前記軸方向に嵌合する溝部を有する、
    請求項８又は９に記載のモータ。
11. 前記バスバーホルダーは、絶縁性材料からなる、
    請求項１から１０のいずれかに記載のモータ。
12. 請求項１から１１のいずれかに記載のモータを備える、
    電動パワーステアリング装置。

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