TW200945732A - Electric motor - Google Patents

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200945732 六、發明說明： 本發明依據35USC119主張於2008年3月28日向日 本國專利局申請之專利申請P2G08-088264號之優先權，並 在此援用其揭示内容作為參考資料。 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於具有配電複數相電流的複數個集電環 (bus ring)的電動機。 【先前技術】 以在所廣泛使用的電動機具備具有複數個馬達線圈 的定子，以及於該等馬達線圈配電複數相電流的複數個集 電環的電動機。馬達線圈之各者係分別具有捲繞有繞組 (Wlndlng)的絕緣器（insulator)。於絕緣器之徑方向外侧 則。又有成為定子之骨骼的馬達鐵心（core)。 在如上所述的電動機中已提出 ❹ 保，器之構成（參照專利文獻1)。具體而言，於集電樣 持斋係形成有保持集電環用的複數個㈣溝。於專利文 電動機中’集電環保持器係於電動機之軸方向 接於馬達線圈而配設。 【發St獻^曰本特開2〇〇3_134726號公報（第1廣 (發明所欲解決的課題） 下所述之 環保持器 而使電動 然而’於專利文獻1記載的電動機係存有如 具體而言，於電動機之轴方向由於將集電 鄰接馬達_而配設，故有_於集電環保持器 321027 3 200945732 機之轴方向大小增大的問題。 為了小型化電動機於 電環保持器配置於tl_ u π小，雖也可考慮將集 上所述之檨ah 4细,°更接近徑方向外側處，但於 方向之尺寸大小2致起因於集電環保制而使電動機徑 (解決課題的手段） 本發明之電會^ 圈；複數個集奸=有：、定子’包含複數個馬達線 以及圓環狀集2述馬達線圈配電複數相之電流； 數條保持溝;前述.=圈:=:前述集電環用的複 緣器；前述具有捲繞有繞組的絕 動機之#方2糸具有形成於比前述繞組更位於前述電 凸緣;；述集電二 =著前述電動機之輛方向延伸的外側 前述電動機絲置於㈣料㈣緣更接近 動機之徑方㈣側讀接前述外側凸緣。 緣器H如上所述之電動機，集電環保持器係配設於比絕 此，與在Μ較接近財向外側且鄰接著_凸緣。因 配晉L電動機之㈣向使集電環保持器鄰接於馬達線圈 隹 匕可以減低電動機軸方向的大小。另外，比起將 集電環保掊哭肅$^ 力汴 法“ 置於比馬達鐵心更接近徑方向外側時也可 減低電動機徑方向的大小。门卜㈣ 堂而依據上述電動機，可在設有保持集電環的圓環 、、衣保持器之構成提供使轴方向及經方向之大小小型 化的電動機。 卜較好為前述集電環係具有：環狀部，沿著前述 321027 4 !動機之圓周方向形成 ，π糾坶琛而折曲。 依據前述電動機’可在 環保持器之接〇、山 叹有保持集電環的圓環狀集1 【實施方^成中使轴方向及徑方向的大小小型化。 則述電動機之徑方向外相“電端部，比前述環狀部更位於 與前述供電端部及前述二而，電前述電流；以及彎曲部， 機之軸方向的折曲線而1:狀部相連，沿著延伸於前述電動 依據箭 ❹I*二下係參照圖式說明本發明之電動機的實施形態。具 ^ °係說明（1)電動機之全體概略構成；（2)定子及集 電衣保持器之構成；（3)集電環保持器及絕緣器之詳細構 成，（4)Τ子型心件（以下簡稱為Τ型件）（Ts)及軛部（yoke) 的組裝方法；（5)作用、效果；（6)其他實施形態。 又’於以下圖面記载中，對於同一或類似的部分賦予 相同或類似的符號。但是，由於圖式僅為示意，故應留意 各尺寸之比例等可能與實物不同。從而，具體的尺寸等應 ® 參酌以下說明而判斷。另外，當然於圖式彼此間也包含彼 此之尺寸關係和比例不同的部分。 (1)電動機之全體概略構成 第1圖為本實施形態之電動機的三相無刷（brushless) 馬達10之外觀圖。三相無刷馬達1〇為配設於電動車輛之 車輪附近的三相式内藏轉子型無刷馬達。於如上所述之三 相無刷馬達1〇係要求可產生驅動車輪的驅動力且必須為 精簡。 如第1圖所示，三相無刷馬達1〇係具有機殼15;插 5 321027 200945732 通機殼15的軸14 ;以及裝設於機殼15的端子部13。 機殼15係大致圓筒狀，其係包含機殼本體12及蓋體 11。 蓋體11係藉由圖示省略的螺栓等而鎖結於機殼本體 12。 於端子部13則輸入有相位偏移了 12〇。的u相、v相、 及W相之各相的電流及電壓等。 第2圖為表示機殼本體12側之内部構成的斜視圖。 如第2圖所示，機殼本體12係設有轉子2〇及定子1〇〇。 機设本體12係具有朝徑方向外側膨出的膨出部12a。於膨 出部12a係設有將定子1〇〇等鎖結於機殼本體12的鎖結機 構。 疋子100係沿著圓周方向D1配設’且包圍轉子2〇之 徑方向外侧。定子1 〇〇係具有複數個馬達線圈11 、11 、 110W。 馬達線圈100U為對應於u相的u相線圈，其係設有6 個馬達線圈110U。另外，馬達線圈110v為對應於v相的V 相線圈，其係設有6個馬達線圈llov。馬達線圈u〇w為 對應於W相的W相線圈，其係設有6個馬達線圈11⑽。 如上所述，於實施形態中，共有合計18個的馬達線 圈110U、110V、110W沿著圓周方向D1排列。具體而言， 共構成有6組1個馬達線圈110U、1個馬達線圈11〇v、工 個馬達線圈110W的組合。 於馬達線圈110U、11 ον、110W之徑方向内側的端部 係配設有圓環狀的中性點集電環140。中性點集電環14〇 係由金屬板形成。 321027 200945732 馬達線圈110U、ll〇V、11〇w之徑方向外侧的端部係 配設有圓環狀的集電環保持器150。集電環保持器150係 藉由樹脂等絕緣性構件而一體成形。 集電環保持器150係保持對應於三相的圓環狀集電環 160U、160V、160W。集電環 160U、16〇v、16〇w 之各者係藉 由將金屬板衝切且朝厚度方向折曲而一體形成。集電環 160U、160V、160W係於徑方向排列配置。 集電環160U係對馬達線圈110U配電U相電流。集電 % 160V係對馬達線圈11〇v配電v相電流。集電環 係對馬達線圈Π 配電w相電流。 (2)定子及集電環保持器的構成 第3圖為從第2圖中的徑方向内侧所見的定子1〇〇之 部分放大斜視圖。 如第3圖所示，馬達線圈n〇u、n〇v、u〇w之各者 係具有T型件120、絕緣器130、以及繞組（winding)i7〇。 ❹ T型件120係由金屬所形成且沿著徑方向延伸。τ型 件120係插通於設置在絕緣器13〇的插通孔。 絕緣器130係由絕緣性構件形成。於絕緣器13〇係捲 繞有繞組170。 中性點集電環140係分割為複數個集電環片。集 電環片141係連接於排列在圓周方向D1的3個馬達線圈 110U、馬達線圈110V、以及馬達線圏。 集电環片141係由形成於絕緣器13〇的溝部1 π保 持。具體而言，集電環片141係具有：插入於溝部132的 321027 7 200945732 被插入部143;以及從被插入部143朝徑方向外侧延伸的3 個繞組連接端子142U、142V、142W。於繞組連接端子Μ別、 142V、142W係形成有切口部142a及凹狀部i42b。 繞組連接端子測、體、刚係對應於馬達線圈

U〇U、11〇V、110W 而設。於繞組連接端子 142U、142V、142W 係藉由焊接而連接有馬達線圈議、110V、110W的繞組 170。 集電環保持器150係位於絕緣器13〇的徑方向外侧。 於集電環保持器150則形成有複數個保持溝151U、151V、 151W。 於保持溝151U係插入集電環16〇u。於保持溝151¥係 插入有集電環贿。於保持溝測係插入有集電環薩。 另外’集電環保持器15〇係支持朝集電環16〇u、i6〇v、 160W供給電流的供電端部161[}、16ivl 、”晨160U係具有朝控方向内側延伸的繞組連接端 子162U。同樣地’集電環贿係具有繞組連接端子黯； 集電％ 16GW係具有繞組連接端子162W。於繞組連接端子 162U 162V、162W係藉由焊接而連接繞組17〇。 具體而S，繞組連接端子162U、162V、162W係且有 切口部162a及凹狀部16处。切口部及凹狀部祕 係於圓周方向D1形成直線狀。 $ 4圖為從第2圖的徑方向外側觀看定子剛時的部 刀放大斜視圖。如第4圖所示，在繞組連接端子1卿、 162V、162W的各者係藉由焊接而連接繞組Π0之端部171。 321027 8 200945732 另外’於中性點側之繞組連接端子142U、i42v、㈣之各 者係藉由焊接而連接繞組17G之端部172。 繞、、Π0的端部172係位在將繞組17〇捲繞於絕緣器 130之際η守的起捲側；繞組17〇的端部m係位在將繞組 捲、堯於絕緣^ 130之際時的終捲側。另外，從徑方向 外侧=看絕緣g 13G時，繞組m係朝順時針方向捲繞。 仗而，繞組170之端部171係從絕緣器13〇沿著第4 圖之D5方向而延伸至繞組連接端子脱卩、162V、162评之 各者因此，切口部162a係於繞組連接端子162ϋ、162V、 162W之各者形成於D5方向側的端部。 輕方向的切口部162a之間隔為繞組170之端部17 的直植以上’繞組170之端部m係被切口部162a所夾持 =狀部162b係從切口部162a朝與如方向成相反相 、。而形成。於第3圖所示的凹狀部咖係與切口苟 ❹ 17^Μ71姊繞組17G的端部17 二Γ凹狀部162b的狀態被焊接。具體而言，繞翻 端子卩171储由焊料構件_而被取於繞組連挡 化子 162U、162V、162W。 ^圖為機殼本體12及定子1〇◦等之概略剖面圖。 f方^ 5圖所示，T型件12G錢_端部驗露出: Γ8Γ^Γ」外侧端部_則連結㈣（滅）180。輛- 金屬所妒/於機殼本體12 °T型件12G及㈣180係1 ’而構成作為定子_之㈣的馬達鐵心。 、'’ '、器130係具有：比繞组17〇更靠近徑方向⑽内 321027. 9 200945732 側形成的内側凸緣Π Ί 更靠近徑方向D3外側形二= 燒組π〇 =。叫緣131及外心3=方向, 於内側凸緣131中，機咬太 131a係位在此Τ型件12〇的^體12的底部12b側端部 D3外側。亦即，藉τ型件i2〇^=120a更接近經方向 緣131的端部131&而形成段差。、側端部12〇3與内側凸 具有開口卿a=y::2係於徑方“3内側 於外側凸緣135之後方向^沿著徑方向M形成》 135而配設集電環保持器外側係鄰接於外側凸緣 15〇係抵接於外侧凸緣135。 5圖中，集電環保持器 集電環保持器150係於軸 柏離-定間隔而沿著輕部⑽：：D2中鄰接輛部180或 向的小型化，故較好但’為了更能於軸方 18〇〇.. 為集電1保持器150係密著於軛部 另外，集電被保持器15〇之外侧端的位置係於徑方向 中與軛部180之外侧端的位置大致一致。 集電環保持器15〇係配設於外側凸緣135與軛部18〇 之間的空間（dead space，無用的空間）。亦即，於軸方向 D2 击「* 视部180係比外側凸緣135短，故雖於外侧凸緣135與 麵*部180之間會產生無效空間，但於本實施形態中可更有 &的活用該無用的空間。 321027 200945732 (3)集電環保持器及絕緣器的詳細構 繼續參照第5圖，對於隹 進行說明。集電環保_ 保持器15G的詳細構成 狀，且於與輛部⑽成 其剖面形狀係成大致矩形 151V^151W〇 狀對側的面形成有保持溝15HJ、 於徑方向相離一定間 向D2的保持溝咖、咖,成=方向係沿著轴方 iRnw 尨目 iDiW。集電環 160U、160V、 ❹ ❹ 16 0 W係具有插入於保持溝15彳丨丨 1R〇TT 1R〇v 、151v、151W 的被插入部 163U、163V、163W。被插入部 163 ..ib川、U3V、163W 之厚度方 向係/口者徑方向])3。繞組連接端子 ^ ^ μ 丧每子 162U、162V、162W 係 從被插入部163U、163V、163W朝种古‘ n ^ R ^ s 朝虹方向D3内側延伸。 ㈣2 持器150及集電環刪、謂谓 的平面圖。如第6圖所示，於率 L 、果電裱保持器150之外侧端 =形成有朝衫向外難料複數個被 f部152係形成有螺絲插通孔卿。被鎖緊部152係藉= ^於螺絲插通孔152a的螺絲（未圖示）而鎖緊於機殼本 體12 〇 另外’集電環保持器150係具有從集電環删、刪、 1謂之被插入部刪、卿、贿朝經方向外侧延伸的 供電端部161U、161V、161W予以支持的支持呷丨53。 第7圖為絕緣器130的斜視圖。如»7圖所示，。絕緣 器130係具有將内側凸緣131及外側凸緣135連結的中空 狀筒體部138。另外，於絕緣器13〇係形成了插通τ型件 120的插通孔136。 321027 11 200945732 外侧凸、緣135係具有與集電環保持器15〇《内側端相 =的對向面部135a。對向面部135a係沿著集電環保持 益150的圓環形狀而彎曲。亦即，對向面部1脱係沿著圓 周方向D1。 m (4 )齒部及耗部的組裝方法

第8圖至第10圖為用以說明T型件120及輛部18〇 ^且裝方法的圖。如第8圖所示，在τ型件12〇插通於絕 緣盗130的狀態下，軛部18〇壓入τ型件_於軛部18〇 係形成有溝部18〇a。 第9圖所示’ T型件120之一端係壓入輛部180的 溝部180a。T型件12〇之—端的剖面係形成梯形狀。 如第10圖所不，在τ型件12〇被工具2〇〇固定住的 也、下’輛部180沿著愿入方向D4而被壓入τ型件。 此時，於塵入方向D4側的絕緣器13()(内側凸緣⑶）的端 部131a與丁型件12〇的端部間係形成高低差，而可藉由工 具200將T型件12〇確實地固定。

(5 )作用、效果 0口以上所說明的，三相無刷馬達10巾’集電環保 盗150係於比外側凸緣135更靠徑方向外侧地鄰接外側 ，135而配置。因此’與軸方向此中集電環保持器1 係鄰接於馬達線圈謂、⑽、膽而配置的情形相比 可以減低於轴方向D2的三相無刷馬達1()的大小。另外 與將集電環保持器15G配置於比馬達鐵心更餘方向外 的情形比較，可以減低純方向D3的三相無刷馬達i〇 t 321027 12 200945732 » 大小。 於本實施形態中，外側凸緣135之與集電環保持器15〇 相對向的對向面部135a係延著集電環保持器15〇的圓環狀 而彎曲。因此，可避免集電環保持器150與外侧凸緣135 之互相抵觸’並可使集電银保持器150於徑方向小型化。 藉此，可更進一步減少徑方向D3的三相無刷馬達1〇之大 小。 於本實施形態中，集電環保持器150係於軸方向與軛 180毗鄰而配設。藉此，可避免軛180與集電環保持器15〇 之互相抵觸，並可更進一步減少軸方向D2的三相無刷馬達 10之大小。 於本實施形態中，内侧凸緣131中之軛180朝向？型 件12 0的壓入方向D4侧之端部1313係比1'型件120的内 側端部120a更位在徑方向外側。藉此，壓入方向M側的 絕緣器130端部131a與T型件12〇端部將會形成段差，而 ❹可藉工具200確實地將T型件120固定。

在本貫施形態中，於繞組連接端子162u、162V、162W 形成有用以夾持繞組17〇端部171的切口部162&。藉此， 於將繞組連接到繞組連接端子142U、142V、142W時， 由於繞組170穩定，故可使連接作業的容易性提升。此外， 更可進一步提升繞組170與繞組連接端子162U、162V、162W 之連接強度。 在本貫施形態中，於板狀的繞組連接端子丨62ϋ、 162V、162W表面具有與繞組ΐ7〇的端部171接觸之凹狀部 321027 13 200945732 162b。藉此，可使繞組170與繞組連接端子162U、162V、 ‘ 162W的接觸面積加大以進行焊接，並可更進一步提升繞組 170與繞組連接端子162U、162V、162W的接觸強度。再者， 可在由切口部162a及凹狀部162b定位的狀態下焊接繞組 170，而能使連接作業的容易性提升。 於實施形態中，切口部162a係形成於繞組連接端子 162U、162V、162W中從絕緣器130侧朝繞組17〇之端部171 延伸的方向（D5方向）側的端部形成。藉此，將繞組170和 繞組連接端子162U、162V、162W焊接之際’繞組170鬆開 ❹ 的可能性會減低。 (6)其他實施形態 本發明雖如上所述的記載了實施形態’但不應將本發 明理解為僅限於該揭示部分的論述及圖式。本領域之相關 業者自可從此揭示部分中理解種種替代實施形態、實施 例、以及運用技術。 於前述實施形態中，供電端部161U、161V、161W、盥 " 〇 被插入部163U、163V、163W間的連結部分係沿著於圓周方 向D1延伸的推彎線而折曲。於如上所述之構成中，有將金 屬板作L字型衝切而製作供電端部161U、161V、161W的需 要而產生浪費。因此，如第11圖所示，將供電端部16iu、 161V、161W、與被插入部163U、163V、163W間的連結部分 165U、165V、165W沿著於軸方向D2延伸的折彎線而折曲， 藉此即可消除前述缺點。又，於第11圖中集電環保持器 15 0之支持部15 3係埋入有螺帽（) 15 5。 14 321027 200945732 再者’於上述實施形態中，絕緣器130與集電環保持 器150係不同個體，但如第12圖所示’亦可將絕緣器13〇A 與集電環保持器15〇a —體形成。在該種構成中，亦可於絕 緣器130A的外側凸緣135之徑方向外侧，將集電環保持器 150A础鄰於外側凸緣135而配設。 另外’於前述實施形態中，於繞組連接端子ΐ42ϋ、 142V、142W係藉由焊接而連接繞組ι7〇。另外，於繞舨連 接端子162U、162V、162W係藉由焊接而連接繞組17〇。 而，亦可使用熔接代替焊接。 : 另外’於前述實施形態中，Τ型件12〇與輕部 分別形成，但亦可將τ型件120與執部18〇 一 係 於前述實施形態中，雖說明為三相無刷馬達10係 =電動車财，但不限於電動#，亦可_於家= ❹ 如上所述，本發明應理解為係包含未記载於接 種^施形料。㈣，本發競僅被由__容二= 適當專利申請範圍之發明特定事項所限定。 疋的 【圖式簡單說明】 第1圖係實施形態之電動機的外觀圖。 視圖 第2圖絲示實卿態之機殼本體侧的内部構成的斜 321027 15 200945732 大斜視圖 第3圖為表示於第2圖中從徑方向内侧觀看的部 分敌 大斜視圖 面圖 第5圖係表示實麵態之機殼本體及定子等之概略剖 面圖 第6圖係表示實施形態之集電環保持 器及集電環 之平 第7圖為實施形態之絕緣器的斜視圖。 第8圖為用以說明實施形態之齒部及輛部之 的說明圖（其之一）。 、裝方去 第9圖為用以說明實施形態之齒部及輛部 的說明圖（其之二）。 、衣万忐 第圖為用以說明實施形態之齒部及軛部之组裝方 法的說明圖（其之三）。 第11圖為表不其他實施形態之供電端部之構成的斜 視圖。 第12圖為表示其他實施形態之集電環保持器及絕緣 器的斜視圖。 【主要元件符號說明】 11 12a 14 20 蓋體 膨出部 轴 轉子 10 馬達 機殼本體 端子部 機殼 12 13 15 16 321027 200945732 100 定子 120 T字型心件（T型件） 130 絕緣器 131 内侧凸緣 132 溝部 135 外侧凸緣 140 中性點集電環 150 集電環保持器 170 繞組 110U、 110V ' 110W 馬達線圈 131a 端部 132a 開口部分 151U ' 151V ' 151W 保持溝 160U、160V、160W 集電環 162a 切口部 162b 凹狀部 162U、162V、162W 繞組連接端子 163U、163V、163W 被插入部 171、172 繞組170之端部 152a 螺絲插通孔 152 被鎖緊部 155 螺帽 153 支持部 180 軛部 D1 圓周方向 D2 軸方向 17 321027

Claims (1)

1. 200945732 七、申請專利範圍： 1. 一種電動機，係具有： 定子，包含複數個馬達線圈； 複數個集電環，朝前述馬達線圈配電複數相之電 流；以及 圓環狀集電環保持器，形成有保持前述集電環用的 複數條保持溝； 且前述馬達線圈之各者係具有捲繞有繞組的絕緣 器； ❹ 前述絕緣器係具有形成於比前述繞組更位於前述 電動機之徑方向外側，且沿著前述電動機之軸方向延伸 的外側凸緣； 前述集電環保持器係配置於比前述外側凸緣更接 近前述電動機之徑方向外側且鄰接前述外側凸緣。 2. 如申請專利範圍第1項之電動機，其中， 前述外側凸緣係具有相對向於前述集電環保持器 〇 的對向面部， 前述對向面部係沿著前述集電環保持器之圓環形 狀而彎曲。 3. 如申請專利範圍第1項之電動機，其中，復具有： T型件，沿著前述電動機之徑方向延伸，並插通前 述絕緣器；以及 軛部，配置於比前述絕緣器更接近前述電動機之徑 方向外側，且連結於前述T型件之一端部； 18 321027 200945732 « 其中，前述集電環保持器係於前述電動機之軸方向 鄰接前述軛部而配設。 4. 如申請專利範圍第1項之電動機，其中， 前述絕緣器係具有比前述繞組更設於前述電動機 之徑方向内側的内側凸緣； 前述軛部係被壓入前述T型件； 於前述内側凸緣_，前述軛部的朝前述T型件之壓 入方向的端部係比前述T型件之另一端部更位於前述 ® 電動機之徑方向外側。 5. 如申請專利範圍第1項之電動機，其中，前述集電環係 具有： 被插入部，插入於前述保持溝；以及 繞組連接端子，從前述被插入部朝向前述電動機之 徑方向内侧延伸，且連接有前述繞組之一端部； 其中，前述繞組連接端子係具有切口部，前述切口 Q 部係夹持前述繞組之一端部。 6. 如申請專利範圍第5項之電動機，其中， 前述繞組連接端子為板狀； 前述繞組連接端子的表面係連接前述繞組之一端 部； 於前述繞組連接端子之表面與前述繞組之一端部 連接的部分係具有凹狀部。 7. 如申請專利範圍第5項之電動機，其中， 前述繞組之一端部係從前述絕緣器側朝前述繞組 •19 321027 200945732 ·, 連接端子延伸； 前述切口部係於前述繞組連接端子中形成於前述 繞組之一端部所延伸之方向側的端部。 8. 如申請專利範圍第1項之電動機，其中，前述集電環係 具有： 環狀部，沿著前述電動機之圓周方向形成； 供電端部，比前述環狀部更位於前述電動機之徑方 向外側而供電前述電流；以及 彎曲部，與前述供電端部及前述環狀部相連，沿著 延伸於前述電動機之軸方向的折曲線而折曲。 9. 如申請專利範圍第1項之電動機，其中，前述集電環保 持器係與前述絕緣器一體形成。 20 . 321027