WO2018180798A1 - モータ及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

モータ及び電動パワーステアリング装置 Download PDF

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WO2018180798A1
WO2018180798A1 PCT/JP2018/011099 JP2018011099W WO2018180798A1 WO 2018180798 A1 WO2018180798 A1 WO 2018180798A1 JP 2018011099 W JP2018011099 W JP 2018011099W WO 2018180798 A1 WO2018180798 A1 WO 2018180798A1
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bus bar
coil
hole
stator
motor according
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俊輔 ▲高▼橋
丹下　宏司
佳明 山下
敬史 瀬口
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日本電産株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H02K3/522—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for generally annular cores with salient poles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0421—Electric motor acting on or near steering gear
    • B62D5/0424—Electric motor acting on or near steering gear the axes of motor and final driven element of steering gear, e.g. rack, being parallel
    • H—ELECTRICITY
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    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
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    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
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    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/24—Devices for sensing torque, or actuated thereby
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/09—Machines characterised by wiring elements other than wires, e.g. bus rings, for connecting the winding terminations

Definitions

  • the present invention relates to a motor and an electric power steering apparatus.
  • German Patent Application No. 102015001096 discloses a motor having a wire bus bar disposed in a groove of a stator.
  • an object of the present invention is to provide a motor and an electric power steering device that can easily position a bus bar with respect to a stator.
  • One aspect of the motor of the present invention includes a rotor, a stator having a coil that surrounds the outer side in the radial direction of the rotor, and a bus bar that is electrically connected to the coil and has electrical conductivity.
  • a hole extending in the axial direction is provided, and the bus bar has an extending portion extending in the axial direction, and the extending portion is disposed in the hole.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a motor in the embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of a stator and a bus bar in the embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view of a state where the coil is omitted from FIG. 2 and cut in half.
  • FIG. 4 is a perspective view of the bus bar in the embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of the electric power steering apparatus according to the embodiment.
  • the central axis A of the rotor 30, that is, the axial direction in which the shaft 31 extends is the vertical direction
  • the opening side of the housing 10 is the upper side
  • the bottom 12 side of the housing is the lower side. Let it be the side.
  • the vertical direction in this specification is for use in specifying the positional relationship, and does not limit the actual direction. That is, the downward direction does not necessarily mean the direction of gravity.
  • the direction orthogonal to the central axis A of the rotor is the radial direction, and the radial direction is centered on the central axis A.
  • the circumference of the center axis A of the rotor is the circumferential direction.
  • extending in the axial direction includes a state extending in the axial direction strictly and a state extending in a direction tilted within a range of less than 45 degrees with respect to the axial direction.
  • extending in the radial direction in the present specification includes a state extending in the radial direction strictly and a state extending in a direction tilted within a range of less than 45 degrees with respect to the radial direction.
  • the motor 1 mainly includes a housing 10, a bearing holder 21, bearings 22 and 23, a rotor 30, a stator 100, and a bus bar 40.
  • the housing 10 has a bottomed cylindrical shape. That is, the housing 10 has a cylindrical portion 11 and a bottom portion 12. The upper part of the housing 10 opens. The housing 10 accommodates the rotor 30 and the stator 100 therein.
  • the bearing holder 21 is disposed on the upper side in the axial direction of the stator 100.
  • the bearings 22 and 23 rotatably support the shaft 31 of the rotor 30.
  • the bearing 22 disposed on the upper side in the axial direction is held by the bearing holder 21.
  • the bearing 23 disposed on the lower side in the axial direction is held on the bottom 12 of the housing 10.
  • the rotor 30 includes a shaft 31, a rotor core 32, and a magnet 33.
  • the shaft 31 extends in the axial direction along the central axis A.
  • the shaft 31 is supported by the pair of bearings 22 and 23 and rotates around the central axis A.
  • the rotor core 32 is a laminated steel plate in which a plurality of electromagnetic steel plates are laminated in the axial direction.
  • the rotor core 32 is fixed to a shaft 31 that passes through the center of the rotor core 32 and rotates together with the shaft 31.
  • the magnet 33 is fixed to the outer surface of the rotor core 32 and rotates together with the rotor core 32 and the shaft 31. Therefore, the rotor 30 in the present embodiment is a SPM (Surface Permanent Magnet) type.
  • the rotor 30 may be an IPM (Interior Permanent Magnet) type in which a magnet 33 is embedded in a rotor core 32.
  • the stator 100 surrounds the outer side of the rotor 30 in the radial direction. As shown in FIGS. 1 and 2, the stator 100 includes a stator core 110, an insulator 120, and a coil 130.
  • the stator core 110 has a plurality of electromagnetic steel plates laminated in the axial direction.
  • the plurality of electromagnetic steel plates are fixed by caulking or the like.
  • the stator core 110 may be composed of a single member.
  • stator core 110 of the present embodiment is constituted by a divided core divided in the circumferential direction as shown in FIGS.
  • the split core is one piece in which the stator core 110 is split in the circumferential direction.
  • the cores can be assembled after winding the coil wire around the split core.
  • the configuration of the stator core is not limited to the split core, and may be a straight core, a round core, or the like.
  • the stator core 110 includes a core back 111 and teeth 112.
  • One divided core includes one core back 111 and one tooth 112.
  • the plurality of core backs 111 have an annular shape concentric with the central axis A.
  • the core back 111 has a core back groove 111a that is recessed radially inward on the outer surface on the radially outer side.
  • Each core back groove 111 a is located on the radially outer side of each tooth 112.
  • the teeth 112 extend radially inward from the inner surface of the core back 111.
  • the teeth 112 are arranged at equal intervals in the circumferential direction on the radially inner side surface of the core back 111.
  • the teeth 112 have an umbrella 113 extending in the circumferential direction at the radially inner end.
  • the insulator 120 covers at least a part of the stator core 110.
  • the insulator 120 is attached to each tooth 112.
  • the insulator 120 according to the present embodiment is constituted by a divided body provided for each divided core of the stator core 110.
  • the insulator 120 has an insulating property, and is formed of an insulator such as an insulating resin.
  • the insulator 120 has a main body portion 121 and a flange portion 122.
  • Each of the plurality of divided bodies has one main body portion 121 and one flange portion 122.
  • the main body 121 covers the teeth 112.
  • the flange portion 122 protrudes radially outward from the main body portion 121.
  • the flange portion 122 is located on the radially inner end portion of the core back 111.
  • the flange portion 122 extends in the axial direction and the circumferential direction.
  • the flange portion 122 is provided with a hole 123 extending in the axial direction.
  • the hole 123 is configured such that the bus bar 40 can be inserted from the axial direction.
  • the hole 123 is provided in the flange portion 122, the hole 123 is located on the radially outer side of the tooth 112. For this reason, the stator 100 with a high space factor of the coil 130 is realizable.
  • the hole 123 may be provided inside the teeth 112 in the radial direction.
  • a plurality of holes 123 are provided.
  • the plurality of holes 123 include a hole where a bus bar 40 described later is disposed and a hole where the bus bar 40 is not disposed.
  • the plurality of holes 123 have the same shape.
  • the shape of the hole 123 is not specifically limited,
  • the hole 123 may penetrate in an axial direction and may be a recessed part hollow in an axial direction.
  • the hole 123 has a circular cross section in FIG. 3, but is preferably similar to the outer shape of the axially extending portions 41 and 47.
  • the plurality of holes 123 are provided along the circumferential direction. For this reason, the hole 123 can be positioned in the circumferential direction of the bus bar 40.
  • a hole 123 is provided in each of the divided bodies.
  • the number of holes 123 provided in the divided body is not particularly limited, but is preferably two. In this case, since the processing of the hole 123 can be suppressed to the minimum necessary, the cost can be reduced.
  • the two holes 123 in the divided body have the same distance from the circumferential edge of the flange portion 122 of the divided body.
  • the coil 130 is configured by winding a coil wire around a tooth 112 via an insulator 120.
  • the coil 130 is configured by a coil corresponding to any one of the U phase, the V phase, and the W phase, and is arranged in the circumferential direction in the order of the U phase, the V phase, and the W phase.
  • the number of coils 130 is twelve, which is the same as the number of teeth 112. Therefore, in the present embodiment, there are four sets of coils each including a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil.
  • the connection method of the coil 130 is a so-called delta connection method.
  • first lead line 131 and second lead line 132 are drawn toward the upper side in the axial direction. Accordingly, the total number of first lead lines 131 and second lead lines 132 drawn from each coil 130 is 24.
  • the bus bar 40 is electrically connected to the coil 130.
  • the bus bar 40 shown in FIGS. 2 to 4 is a neutral point bus bar.
  • the motor 1 includes a plurality of neutral point bus bars. In the present embodiment, the motor 1 includes four neutral point bus bars. As shown in FIGS. 2 and 3, the plurality of bus bars 40 are arranged side by side in the circumferential direction.
  • the bus bar 40 is a conductive wire.
  • the material of the bus bar 40 is not particularly limited as long as it is conductive, and is, for example, metal.
  • the bus bar 40 of the present embodiment is a coil wire (bare wire).
  • the shape of the bus bar 40 is not particularly limited as long as it is a wire, and may be a round wire with a circular cross section shown in FIG. 4 or a rectangular wire with a rectangular cross section.
  • the bus bar 40 includes axially extending portions 41, 47, coil connecting portions 42, 44, 46, and circumferentially extending portions 43, 45. From one end of the circumferential direction to the other end, the first axial extending portion 41, the first coil connecting portion 42, the first circumferential extending portion 43, the second coil connecting portion 44, the second circumferential extending portion 45, the third The coil connecting part 46 and the second axial extending part 47 are sequentially positioned.
  • the bus bar 40 including the extending portion 47 is formed by bending one rod-shaped member, for example.
  • the first axially extending portion 41 extends downward in the axial direction.
  • the first coil connection portion 42 is connected to the upper end portion in the axial direction of the first axial extension portion 41 and extends toward the other end in the circumferential direction.
  • the first circumferential extending portion 43 is connected to the other circumferential end of the first coil connecting portion 42 and extends toward the other circumferential end.
  • the second coil connecting portion 44 is connected to the other circumferential end of the first circumferential extending portion 43 and extends toward the other circumferential end.
  • the second circumferential extending portion 45 is connected to the other circumferential end of the second coil connecting portion 44 and extends toward the other circumferential end.
  • the third coil connecting portion 46 is connected to the other circumferential end of the second circumferential extending portion 45 and extends toward the other circumferential end.
  • the second axially extending portion 47 is connected to the third coil connecting portion 46 and extends downward in the axial direction.
  • the axially extending portions 41 and 47 are disposed in the holes 123 of the insulator 120. That is, the axially extending portions 41 and 47 of the bus bar 40 are disposed in the holes 123 extending in the axial direction of the insulator 120. For this reason, since it can control that axial direction extension parts 41 and 47 of bus bar 40 remove from hole 123 of insulator 120, bus bar 40 can be positioned. Therefore, the bus bar 40 can be easily positioned with respect to the stator 100.
  • the bus bar 40 can be easily positioned with respect to the stator 100 in this way, the positional accuracy when connecting the coil connecting portions 42, 44, 46 of the bus bar 40 described later and the first lead wire 131 of the coil 130 is improved. It can be improved. That is, by holding the position of the bus bar 40 in the hole 123, the connection with the coil 130 is easy.
  • a gap may not be provided between the hole 123 and the axially extending portions 41 and 47, but a gap is preferably provided. That is, the axially extending portions 41 and 47 may be press-fitted into the hole 123, but are preferably inserted. For this reason, the hole 123 is larger than the axial extending portions 41 and 47.
  • the axially extending portions 41 and 47 can be passed through the hole 123 not by press-fitting but by insertion.
  • the axially extending portions 41 and 47 are preferably insertion portions that can be inserted into the hole 123 from the axial direction.
  • the gap between the hole 123 and the axially extending portions 41 and 47 is preferably small. In this case, since the axially extending portions 41 and 47 are held at the positions of the holes 123, the positioning accuracy of the bus bar 40 is high.
  • Axial extending portions 41 and 47 are arranged in one hole 123. Two axially extending portions 41 and 47 may be disposed in one hole 123.
  • One bus bar 40 has a plurality of coil connection portions 42, 44, 46.
  • the coil connecting portions 42, 44, 46 are connected to the coil 130.
  • the number of coil connecting portions 42, 44, 46 is the same as the number of first lead wires 131.
  • the three coil connecting portions 42, 44, 46 are formed of three first lead wires 131 drawn from one coil set, that is, the first lead wires 131 of the U phase, the V phase, and the W phase. It is electrically connected to the end.
  • the neutral point bus bar 40 connects one coil set and constitutes an electrical neutral point.
  • the first to third coil connecting portions 42, 44, and 46 have a U-shape that is recessed radially outward or inward. For this reason, the coil connecting portions 42, 44, 46 can sandwich the first lead wire 131.
  • the neutral bus bar 40 and the first lead wire 131 are electrically connected by laser welding or the like in a state where the first lead wire 131 is sandwiched between the coil connecting portions 42, 44, 46, preferably in a crimped state. be able to.
  • the axial direction is inserted into the stator 100 through the hole 123, and the radial direction is connected to the first lead wire 131 by the coil connecting portions 42, 44, 46.
  • the hole 123 and the axially extending portions 41, 47, and on the radially inner side it is held in the radial direction by the first lead wire 131 and the connecting portions 42, 44, 46. Since the directions are different, welding is easy and the bonding strength between the bus bar 40 and the coil 130 is high.
  • the coil connecting portions 42, 44, and 46 may be recessed toward the radially outer side, but the first to third coil connecting portions 42, 44, and 46 in FIGS. 2 to 4 are recessed toward the radially inner side. .
  • the first to third coil connecting portions 42, 44, 46 have a U shape that is recessed toward the center of the coil 130.
  • the first to third coil connecting portions 42, 44, 46 have a U-shaped opening directed radially outward. The size in the radial direction can be suppressed.
  • the coil connecting portions 42, 44, and 46 are particularly preferable because they can be easily connected to the coil 130.
  • the bus bar 40 is connected to the coil 130 on the radially inner side while being positioned with respect to the stator on the radially outer side by the hole 123.
  • the coil connection portions 42, 44, 46 may be flat. In this case, the coil connection portions 42, 44, and 46 have a rectangular cross-sectional shape, and portions other than the coil connection portions 42, 44, and 46 have a circular cross-sectional shape.
  • bus bars are manufactured by, for example, various machining processes such as press working and forging.
  • the motor 1 may further include a phase bus bar and a bus bar holder.
  • the bus bar holder is disposed on the upper side of the insulator 120. Specifically, the bus bar holder is disposed on the upper side of the neutral point bus bar 40. The bus bar holder holds the phase bus bar.
  • the phase bus bar is electrically connected to the end portion of the drawn-out second lead line 132.
  • the bus bar 40 having the axial extending portions 41 and 47 extending downward in the axial direction has been described as an example, but the extending portion of the present invention may extend upward in the axial direction.
  • the neutral point bus bar of the present invention may be positioned on another member of the stator.
  • the hole in which the extending portion is disposed is provided in the conductive member of the stator, an insulation treatment process is performed.
  • the bus bar holder is not included in the stator.
  • phase bus bar may be disposed in the stator hole instead of or in combination with the neutral point bus bar.
  • Vehicles such as automobiles are generally equipped with an electric power steering device.
  • the electric power steering apparatus generates an auxiliary torque for assisting a steering torque of a steering system that is generated when a driver operates a steering handle.
  • the auxiliary torque is generated by the auxiliary torque mechanism, and the burden on the operation of the driver can be reduced.
  • the auxiliary torque mechanism includes a steering torque sensor, an ECU, a motor, a speed reduction mechanism, and the like.
  • the steering torque sensor detects steering torque in the steering system.
  • the ECU generates a drive signal based on the detection signal of the steering torque sensor.
  • the motor generates auxiliary torque corresponding to the steering torque based on the drive signal, and transmits the auxiliary torque to the steering system via the speed reduction mechanism.
  • the electric power steering apparatus 500 includes a steering system 520 and an auxiliary torque mechanism 540.
  • the steering system 520 is, for example, a steering handle 521, a steering shaft 522 (also referred to as “steering column”), universal shaft joints 523A, 523B, and a rotating shaft 524 (also referred to as “pinion shaft” or “input shaft”). ), A rack and pinion mechanism 525, a rack shaft 526, left and right ball joints 552A and 552B, tie rods 527A and 527B, knuckle 528A and 528B, and left and right steering wheels (for example, left and right front wheels) 529A and 529B.
  • the steering handle 521 is connected to the rotating shaft 524 via a steering shaft 522 and universal shaft joints 523A and 523B.
  • a rack shaft 526 is connected to the rotation shaft 524 via a rack and pinion mechanism 525.
  • the rack and pinion mechanism 525 includes a pinion 531 provided on the rotation shaft 524 and a rack 532 provided on the rack shaft 526.
  • the right steering wheel 529A is connected to the right end of the rack shaft 526 through a ball joint 552A, a tie rod 527A, and a knuckle 528A in this order.
  • the left steering wheel 529B is connected to the left end of the rack shaft 526 via a ball joint 552B, a tie rod 527B, and a knuckle 528B in this order.
  • the right side and the left side correspond to the right side and the left side as viewed from the driver sitting on the seat, respectively.
  • a steering torque is generated when the driver operates the steering handle 521, and is transmitted to the left and right steering wheels 529A and 529B via the rack and pinion mechanism 525. Accordingly, the driver can operate the left and right steering wheels 529A and 529B.
  • the auxiliary torque mechanism 540 includes, for example, a steering torque sensor 541, an ECU 542, a motor 543, a speed reduction mechanism 544, and a power conversion device 545.
  • the motor 543 corresponds to the motor 1 described above.
  • the auxiliary torque mechanism 540 gives auxiliary torque to the steering system 520 from the steering handle 521 to the left and right steering wheels 529A and 529B.
  • the auxiliary torque may be referred to as “additional torque”.
  • the steering torque sensor 541 detects the steering torque of the steering system 520 applied by the steering handle 521.
  • the ECU 542 generates a drive signal for driving the motor 543 based on a detection signal from the steering torque sensor 541 (hereinafter referred to as “torque signal”).
  • the motor 543 generates an auxiliary torque corresponding to the steering torque based on the drive signal.
  • the auxiliary torque is transmitted to the rotating shaft 524 of the steering system 520 via the speed reduction mechanism 544.
  • the speed reduction mechanism 544 is, for example, a worm gear mechanism.
  • the auxiliary torque is further transmitted from the rotating shaft 524 to the rack and pinion mechanism 525.
  • the electric power steering apparatus 500 can be classified into a pinion assist type, a rack assist type, a column assist type, and the like depending on a location where the assist torque is applied to the steering system 520.
  • FIG. 5 illustrates a pinion assist type electric power steering apparatus 500.
  • the electric power steering apparatus 500 may be a rack assist type, a column assist type, or the like.
  • the ECU 542 can receive not only a torque signal but also a vehicle speed signal, for example.
  • the external device 560 is a vehicle speed sensor, for example.
  • the external device 560 may be another ECU that can communicate through an in-vehicle network such as CAN (Controller AreaANetwork).
  • the microcontroller of the ECU 542 can perform vector control or PWM control of the motor 543 based on a torque signal, a vehicle speed signal, or the like.
  • the ECU 542 sets a target current value based on at least the torque signal.
  • the ECU 542 preferably sets the target current value in consideration of the vehicle speed signal detected by the vehicle speed sensor and the rotor rotation signal detected by the angle sensor.
  • the ECU 542 can control the drive signal of the motor 543, that is, the drive current so that the actual current value detected by the current sensor matches the target current value.
  • the left and right steering wheels 529A and 529B can be operated by the rack shaft 526 using the combined torque obtained by adding the assist torque of the motor 543 to the steering torque of the driver.
  • the electric power steering device 500 includes the motor 1 described above, the bus bar 40 can be easily positioned with respect to the stator 100.
  • the electric power steering apparatus 500 was mentioned here as an example of the usage method of the motor 1, the usage method of the motor 1 is not limited.
  • the motor of the present invention can be widely used in various devices including various motors such as a vacuum cleaner, a dryer, a ceiling fan, a washing machine, a refrigerator, and an electric power steering device.

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Abstract

モータ（１）は、ロータと、ロータの径方向外側を囲み、コイル（１３０）を有するステータ（１００）と、コイル（１３０）と電気的に接続され、導電性を有する線材のバスバー（４０）と、を備え、ステータ（１００）には、軸方向に延びる穴（１２３）が設けられ、バスバー（４０）は、軸方向に延びる延伸部（４１，４７）を有し、延伸部（４１，４７）は、穴（１２３）に配置される。

Description

モータ及び電動パワーステアリング装置
　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、バスバーとしてワイヤ線を用いるものがある。例えば、独国特許発明第１０２０１５００１０９６号明細書には、ステータの溝に配置されたワイヤ線のバスバーを備えるモータが開示されている。
独国特許発明第１０２０１５００１０９６号明細書
　上記特許文献１では、バスバーが溝から外れやすいという問題がある。バスバーが溝から外れると、ステータにバスバーを位置決めすることができない。
　本発明は、上記問題点に鑑み、ステータに対するバスバーの位置決めを容易に行うことができるモータ及び電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
　本発明のモータの一つの態様は、ロータと、ロータの径方向外側を囲み、コイルを有するステータと、コイルと電気的に接続され、導電性を有する線材のバスバーと、を備え、ステータには、軸方向に延びる穴が設けられ、バスバーは、軸方向に延びる延伸部を有し、延伸部は、穴に配置される。
　本発明の一つの態様によれば、ステータに対するバスバーの位置決めを容易に行うことができるモータ及び電動パワーステアリング装置を提供することができる。
図１は、実施形態におけるモータの断面図である。 図２は、実施形態におけるステータ及びバスバーの斜視図である。 図３は、図２においてコイルを省略し、半分に切断した状態の斜視図である。 図４は、実施の形態におけるバスバーの斜視図である。 図５は、実施形態における電動パワーステアリング装置の模式図である。
　以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
　また、以下の説明において、図１に示すように、ロータ３０の中心軸Ａ、つまりシャフト３１が延びる軸方向を上下方向とし、ハウジング１０の開口部側を上側とし、ハウジングの底部１２側を下側とする。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るためであって、実際の方向を限定するものではない。すなわち、下方向は重力方向を必ずしも意味するものではない。
　また、ロータの中心軸Ａに直交する方向を径方向とし、径方向は中心軸Ａを中心とする。ロータの中心軸Ａの軸回りを周方向とする。
　また、本明細書において「軸方向に延びる」とは、厳密に軸方向に延びる状態と、軸方向に対して４５度未満の範囲で傾いた方向に延びる状態とを含む。同様に、本明細書において「径方向に延びる」とは、厳密に径方向に延びる状態と、径方向に対して４５度未満の範囲で傾いた方向に延びる状態とを含む。
　（モータ）
　図１～図４を参照して、本発明の一実施形態であるモータについて説明する。図１に示すように、モータ１は、ハウジング１０と、ベアリングホルダ２１と、ベアリング２２，２３と、ロータ３０と、ステータ１００と、バスバー４０と、を主に備える。
　＜ハウジング＞
　ハウジング１０は、有底円筒状である。すなわち、ハウジング１０は、円筒部１１と、底部１２と、を有する。ハウジング１０の上部は開口する。ハウジング１０は、ロータ３０及びステータ１００を内部に収容する。
　＜ベアリングホルダ＞
　ベアリングホルダ２１は、ステータ１００の軸方向上側に配置される。
　＜ベアリング＞
　ベアリング２２，２３は、ロータ３０のシャフト３１を回転可能に支持する。軸方向上側に配置されるベアリング２２は、ベアリングホルダ２１に保持される。軸方向下側に配置されるベアリング２３は、ハウジング１０の底部１２に保持される。
　＜ロータ＞
　ロータ３０は、シャフト３１と、ロータコア３２と、マグネット３３と、を有する。シャフト３１は、中心軸Ａに沿って軸方向に延びる。シャフト３１は、１対のベアリング２２，２３に支持され、中心軸Ａを中心に回転する。
　ロータコア３２は、複数の電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板である。ロータコア３２は、ロータコア３２の中心を貫通するシャフト３１に固定され、シャフト３１とともに回転する。マグネット３３は、ロータコア３２の外側面に固定され、ロータコア３２及びシャフト３１とともに回転する。したがって、本実施形態でのロータ３０は、ＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　Ｍａｇｎｅｔ）型である。なお、ロータ３０は、マグネット３３がロータコア３２の内部に埋め込まれたＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ　Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　Ｍａｇｎｅｔ）型であってもよい。
　＜ステータ＞
　［ステータの構成］
　ステータ１００は、ロータ３０の径方向外側を囲む。図１及び図２に示すように、ステータ１００は、ステータコア１１０と、インシュレータ１２０と、コイル１３０と、を含む。
　［ステータコア］
　図２に示すように、ステータコア１１０は、複数の電磁鋼板が軸方向に積層される。複数の電磁鋼板は、カシメなどにより、固定される。なお、ステータコア１１０は、１つの部材で構成されてもよい。
　また、本実施形態のステータコア１１０は、図２及び図３に示すように、周方向に分割された分割コアで構成される。分割コアは、ステータコア１１０が周方向に分割された１つのピースである。分割コアを用いると、分割コアにコイル線を巻いた後に、コア同士を組み立てることができる。なお、ステータコアの構成は、分割コアに限定されず、ストレートコア、丸コアなどで構成されてもよい。
　ステータコア１１０は、コアバック１１１と、ティース１１２と、を含む。１つの分割コアは、１つのコアバック１１１と、１つのティース１１２と、を含む。
　複数のコアバック１１１は、中心軸Ａと同心の環状である。コアバック１１１は、径方向外側の外表面に、径方向内側に向かって凹むコアバック溝１１１ａを有する。各コアバック溝１１１ａは、各ティース１１２の径方向外側に位置する。
　ティース１１２は、コアバック１１１の内側面から径方向内側に延びる。ティース１１２は、コアバック１１１の径方向内側面において、周方向に等間隔に配置される。ティース１１２は、径方向内側の端部において周方向に延びるアンブレラ１１３を有する。
　［インシュレータ］
　インシュレータ１２０は、ステータコア１１０の少なくとも一部を覆う。インシュレータ１２０は、各ティース１１２に取り付けられる。本実施形態のインシュレータ１２０は、ステータコア１１０の分割コア毎に設けられた分割体で構成される。
　インシュレータ１２０は、絶縁性を有し、例えば絶縁性の樹脂などの絶縁体で形成される。
　図３に示すように、インシュレータ１２０は、本体部１２１と、フランジ部１２２と、を有する。複数の分割体の各々は、１つの本体部１２１と、１つのフランジ部１２２と、を有する。
　本体部１２１は、ティース１１２を覆う。フランジ部１２２は、本体部１２１から径方向外側に突出する。フランジ部１２２は、コアバック１１１の径方向内端部の上に位置する。フランジ部１２２は、軸方向及び周方向に延びる。
　フランジ部１２２には、軸方向に延びる穴１２３が設けられる。穴１２３は、バスバー４０が軸方向から挿入可能に構成される。穴１２３がインシュレータ１２０に設けられると、インシュレータ１２０は絶縁性であるので、絶縁を確保するための工程を省略できる。
　また、穴１２３がフランジ部１２２に設けられるため、穴１２３は、ティース１１２の径方向外側に位置する。このため、コイル１３０の占積率が高いステータ１００を実現できる。なお、穴１２３は、ティース１１２の径方向内側に設けられてもよい。
　穴１２３は、複数設けられる。複数の穴１２３は、後述するバスバー４０が配置される穴と、バスバー４０が配置されない穴と、からなる。複数の穴１２３は、同じ形状を有する。なお、穴１２３の形状は特に限定されず、穴１２３は、軸方向に貫通してもよく、軸方向に窪む凹部でもよい。穴１２３は、図３では断面円形であるが、軸方向延伸部４１，４７の外形と同様であることが好ましい。
　図２では、複数の穴１２３は、周方向に沿って設けられる。このため、穴１２３は、バスバー４０の周方向の位置決めが可能である。
　本実施形態では、分割体の各々に、穴１２３が設けられる。分割体に設けられる穴１２３の数は特に限定されないが、２つであることが好ましい。この場合、穴１２３の加工を必要最小限に抑えることができるので、コストを低減できる。分割体における２つの穴１２３は、分割体のフランジ部１２２の周方向端縁からの距離が同じである。
　［コイル］
　図２に示すように、コイル１３０は、インシュレータ１２０を介してコイル線がティース１１２に巻回されることにより構成される。コイル１３０は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のいずれかの相に対応するコイルで構成され、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の順に周方向に並んで配置される。コイル１３０の数は、ティース１１２の数と同じ１２個である。したがって、本実施形態では、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、及びＷ相コイルを１組とするコイル組が４組存在する。なお、コイル１３０の結線方式は、いわゆるデルタ結線方式である。
　各コイル１３０からは、軸方向上側に向かって、第１引出線１３１及び第２引出線１３２の２本の引出線が引き出される。したがって、各コイル１３０から引き出される第１引出線１３１及び第２引出線１３２の合計は２４本である。
　＜バスバー＞
　図２に示すように、バスバー４０は、コイル１３０と電気的に接続される。図２～図４に示すバスバー４０は、中性点バスバーである。モータ１は、複数の中性点バスバーを備えており、本実施形態では４本の中性点バスバーを備える。図２及び図３に示すように、複数のバスバー４０は、周方向に並んで配置される。
　バスバー４０は、導電性を有する線材である。バスバー４０の材料は、導電性であれば特に限定されず、例えば金属である。本実施形態のバスバー４０は、コイル線（裸線）である。また、バスバー４０の形状は、線材であれば特に限定されず、図４に示す断面円形の丸線であってもよく、断面矩形の平角線でもよい。
　図４に示すように、バスバー４０は、軸方向延伸部４１，４７と、コイル接続部４２，４４，４６と、周方向延伸部４３，４５と、を含む。周方向一端から他端に向けて、第１軸方向延伸部４１、第１コイル接続部４２、第１周方向延伸部４３、第２コイル接続部４４、第２周方向延伸部４５、第３コイル接続部４６、及び第２軸方向延伸部４７が順に位置する。第１軸方向延伸部４１、第１コイル接続部４２、第１周方向延伸部４３、第２コイル接続部４４、第２周方向延伸部４５、第３コイル接続部４６、及び第２軸方向延伸部４７からなるバスバー４０は、例えば、１つの棒状部材が折り曲げ加工されてなる。
　具体的には、第１軸方向延伸部４１は、軸方向下側に延びる。第１コイル接続部４２は、第１軸方向延伸部４１の軸方向上端部と接続され、周方向他端に向けて延びる。第１周方向延伸部４３は、第１コイル接続部４２の周方向他端部と接続され、周方向他端に向けて延びる。第２コイル接続部４４は、第１周方向延伸部４３の周方向他端部と接続され、周方向他端に向けて延びる。第２周方向延伸部４５は、第２コイル接続部４４の周方向他端部と接続され、周方向他端に向けて延びる。第３コイル接続部４６は、第２周方向延伸部４５の周方向他端部と接続され、周方向他端に向けて延びる。第２軸方向延伸部４７は、第３コイル接続部４６と接続され、軸方向下側に延びる。
　図２及び図３に示すように、軸方向延伸部４１，４７は、インシュレータ１２０の穴１２３に配置される。つまり、インシュレータ１２０の軸方向に延びる穴１２３に、バスバー４０の軸方向延伸部４１，４７が配置される。このため、インシュレータ１２０の穴１２３からバスバー４０の軸方向延伸部４１，４７が外れることを抑制できるので、バスバー４０の位置決めができる。したがって、ステータ１００に対するバスバー４０の位置決めを容易に行うことができる。
　このようにステータ１００に対するバスバー４０の位置決めを容易に行うことができると、後述するバスバー４０のコイル接続部４２，４４，４６とコイル１３０の第１引出線１３１との接続の際の位置精度を向上できる。つまり、穴１２３でのバスバー４０の位置を保持することによって、コイル１３０との接続が容易である。
　穴１２３と軸方向延伸部４１，４７との間には、隙間が設けられなくてもよいが、隙間が設けられることが好ましい。つまり、軸方向延伸部４１，４７は、穴１２３に圧入されてもよいが、挿入されることが好ましい。このため、穴１２３は、軸方向延伸部４１，４７よりも大きい。隙間が設けられることによって、圧入ではなく挿入によって、穴１２３に軸方向延伸部４１，４７を通すことができる。このように、軸方向延伸部４１，４７は、穴１２３に軸方向から挿入可能な挿入部であることが好ましい。
　穴１２３と軸方向延伸部４１，４７との隙間は、小さいことが好ましい。この場合、軸方向延伸部４１，４７が穴１２３の位置で保持されるので、バスバー４０の位置決めの精度が高い。
　１つの軸方向延伸部４１，４７は、１つの穴１２３に配置される。なお、２つの軸方向延伸部４１，４７が、１つの穴１２３に配置されてもよい。
　１本のバスバー４０は、複数のコイル接続部４２，４４，４６を有する。コイル接続部４２，４４，４６は、コイル１３０と接続される。コイル接続部４２，４４，４６の数は、第１引出線１３１の数と同じである。図２では、３つのコイル接続部４２，４４，４６は、１つのコイル組から引き出された３本の第１引出線１３１、すなわち、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の第１引出線１３１の端部と電気的に接続される。これにより、中性点バスバー４０は、１つのコイル組を結線して電気的中性点を構成する。
　第１～第３コイル接続部４２，４４，４６は、径方向外側または内側に向かって凹むＵ字形状を有する。このため、コイル接続部４２，４４，４６は、第１引出線１３１を挟むことができる。コイル接続部４２，４４，４６において第１引出線１３１を挟み込んだ状態、好ましくはカシメられた状態において、レーザ溶接などによって、中性点バスバー４０と第１引出線１３１とを電気的に接続することができる。
　また、バスバー４０において、穴１２３によりステータ１００に挿入されるのは軸方向であり、コイル接続部４２，４４，４６により第１引出線１３１と接続されるのは径方向である。径方向外側では穴１２３と軸方向延伸部４１，４７とによって軸方向で保持され、径方向内側では第１引出線１３１と接続部４２，４４，４６とによって径方向で保持される。方向が異なるため、溶接が容易であるとともに、バスバー４０とコイル１３０との接合強度が高い。
　コイル接続部４２，４４，４６は、径方向外側に向かって凹む形状でもよいが、図２～図４の第１～第３コイル接続部４２，４４，４６は、径方向内側に向かって凹む。換言すると、第１～第３コイル接続部４２，４４，４６は、コイル１３０の中心に向かって凹むＵ字形状である。さらに換言すると、第１～第３コイル接続部４２，４４，４６は、径方向外側にＵ字の開口を向ける。径方向の大きさを抑えることができる。また、軸方向延伸部４１，４７がティース１１２よりも径方向外側に位置する場合に、このコイル接続部４２，４４，４６は、コイル１３０とより容易に接続できるので特に好ましい。この場合、バスバー４０は、穴１２３によって径方向外側でステータに対して位置決めされた状態で、径方向内側でコイル１３０と接続される。
　なお、コイル接続部４２，４４，４６は、平板状であってもよい。この場合、コイル接続部４２，４４，４６は矩形の断面形状を有し、コイル接続部４２，４４，４６以外の部位は、円形の断面形状を有する。
　このようなバスバーは、例えば、プレス加工、鍛造などの各種の機械加工などによって製造される。
　＜その他の構成＞
　モータ１は、相用バスバーと、バスバーホルダと、をさらに備えてもよい。バスバーホルダは、インシュレータ１２０の上側に配置される。詳細には、バスバーホルダは、中性点バスバー４０の上側に配置される。バスバーホルダは、相用バスバーを保持する。相用バスバーは、引き出された第２引出線１３２の端部と電気的に接続される。
　＜変形例＞
　上述した実施形態では、軸方向下側に延びる軸方向延伸部４１，４７を有するバスバー４０を例に挙げて説明したが、本発明の延伸部は、軸方向上側に延びてもよい。
　本実施形態では、中性点バスバーがインシュレータに位置決めされる構造を例に挙げて説明したが、本発明の中性点バスバーは、ステータの他の部材に位置決めされてもよい。延伸部が配置される穴がステータの導電性を有する部材に設けられる場合には、絶縁処理工程が行われる。ただし、バスバーホルダはステータに含まれない。
　また、本発明では、中性点バスバーの代わりに、または併せて、相用バスバーがステータの穴に配置されてもよい。
　（電動パワーステアリング装置）
　図５を参照して、上述したモータ１を電動パワーステアリング装置５００に搭載した例について説明する。
　自動車等の車両は一般的に、電動パワーステアリング装置を備えている。電動パワーステアリング装置は、運転者がステアリングハンドルを操作することによって発生するステアリング系の操舵トルクを補助するための補助トルクを生成する。補助トルクは、補助トルク機構によって生成され、運転者の操作の負担を軽減することができる。例えば、補助トルク機構は、操舵トルクセンサ、ＥＣＵ、モータ及び減速機構などを備える。操舵トルクセンサは、ステアリング系における操舵トルクを検出する。ＥＣＵは、操舵トルクセンサの検出信号に基づいて駆動信号を生成する。モータは、駆動信号に基づいて操舵トルクに応じた補助トルクを生成し、減速機構を介してステアリング系に補助トルクを伝達する。
　電動パワーステアリング装置５００は、ステアリング系５２０及び補助トルク機構５４０を備える。
　ステアリング系５２０は、例えば、ステアリングハンドル５２１、ステアリングシャフト５２２（「ステアリングコラム」とも称される。）、自在軸継手５２３Ａ、５２３Ｂ、回転軸５２４（「ピニオン軸」または「入力軸」とも称される。）、ラックアンドピニオン機構５２５、ラック軸５２６、左右のボールジョイント５５２Ａ、５５２Ｂ、タイロッド５２７Ａ、５２７Ｂ、ナックル５２８Ａ、５２８Ｂ、及び左右の操舵車輪（例えば左右の前輪）５２９Ａ、５２９Ｂを備える。ステアリングハンドル５２１は、ステアリングシャフト５２２と自在軸継手５２３Ａ、５２３Ｂとを介して回転軸５２４に連結される。回転軸５２４にはラックアンドピニオン機構５２５を介してラック軸５２６が連結される。ラックアンドピニオン機構５２５は、回転軸５２４に設けられたピニオン５３１と、ラック軸５２６に設けられたラック５３２とを有する。ラック軸５２６の右端には、ボールジョイント５５２Ａ、タイロッド５２７Ａ及びナックル５２８Ａをこの順番で介して右の操舵車輪５２９Ａが連結される。右側と同様に、ラック軸５２６の左端には、ボールジョイント５５２Ｂ、タイロッド５２７Ｂ及びナックル５２８Ｂをこの順番で介して左の操舵車輪５２９Ｂが連結される。ここで、右側及び左側は、座席に座った運転者から見た右側及び左側にそれぞれ一致する。
　ステアリング系５２０によれば、運転者がステアリングハンドル５２１を操作することによって操舵トルクが発生し、ラックアンドピニオン機構５２５を介して左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂに伝わる。これにより、運転者は左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂを操作することができる。
　補助トルク機構５４０は、例えば、操舵トルクセンサ５４１、ＥＣＵ５４２、モータ５４３、減速機構５４４及び電力変換装置５４５を備える。モータ５４３は、上述したモータ１に相当する。
　補助トルク機構５４０は、ステアリングハンドル５２１から左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂに至るステアリング系５２０に補助トルクを与える。なお、補助トルクは「付加トルク」と称されることがある。
　操舵トルクセンサ５４１は、ステアリングハンドル５２１によって付与されたステアリング系５２０の操舵トルクを検出する。ＥＣＵ５４２は、操舵トルクセンサ５４１からの検出信号（以下、「トルク信号」と表記する。）に基づいてモータ５４３を駆動するための駆動信号を生成する。モータ５４３は、操舵トルクに応じた補助トルクを駆動信号に基づいて発生する。補助トルクは、減速機構５４４を介してステアリング系５２０の回転軸５２４に伝達される。減速機構５４４は、例えばウォームギヤ機構である。補助トルクはさらに、回転軸５２４からラックアンドピニオン機構５２５に伝達される。
　電動パワーステアリング装置５００は、補助トルクがステアリング系５２０に付与される箇所によって、ピニオンアシスト型、ラックアシスト型、及びコラムアシスト型等に分類することができる。図５には、ピニオンアシスト型の電動パワーステアリング装置５００を例示している。ただし、電動パワーステアリング装置５００は、ラックアシスト型、コラムアシスト型等であってもよい。
　ＥＣＵ５４２には、トルク信号だけでなく、例えば車速信号も入力され得る。外部機器５６０は例えば車速センサである。または、外部機器５６０は、例えばＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の車内ネットワークで通信可能な他のＥＣＵであってもよい。ＥＣＵ５４２のマイクロコントローラは、トルク信号や車速信号などに基づいてモータ５４３をベクトル制御またはＰＷＭ制御することができる。
　ＥＣＵ５４２は、少なくともトルク信号に基づいて目標電流値を設定する。ＥＣＵ５４２は、車速センサによって検出された車速信号を考慮し、さらに角度センサによって検出されたロータの回転信号を考慮して、目標電流値を設定することが好ましい。ＥＣＵ５４２は、電流センサによって検出された実電流値が目標電流値に一致するように、モータ５４３の駆動信号、つまり、駆動電流を制御することができる。
　電動パワーステアリング装置５００によれば、運転者の操舵トルクにモータ５４３の補助トルクを加えた複合トルクを利用してラック軸５２６によって左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂを操作することができる。特に、電動パワーステアリング装置５００は、上述したモータ１を備えるので、ステータ１００に対するバスバー４０の位置決めを容易に行うことができる。
　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５００を挙げたが、モータ１の使用方法は限定されない。本発明のモータは、掃除機、ドライヤ、シーリングファン、洗濯機、冷蔵庫及び電動パワーステアリング装置などの、各種モータを備える多様な機器に幅広く利用され得る。
　今回開示され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。
　１，５４３　モータ、１０　ハウジング、１１　円筒部、１２　底部、２１　ベアリングホルダ、２２，２３　ベアリング、３０　ロータ、３１　シャフト、３２　ロータコア、３３　マグネット、４０　バスバー、４１，４７　軸方向延伸部、４２，４４，４６　コイル接続部、４３，４５　周方向延伸部、１００　ステータ、１１０　ステータコア、１１１　コアバック、１１１ａ　コアバック溝、１１２　ティース、１１３　アンブレラ、１２０　インシュレータ、１２１　本体部、１２２　フランジ部、１２３　穴、１３０　コイル、１３１　第１引出線、１３２　第２引出線、５００　電動パワーステアリング装置、５２０　ステアリング系、５２１　ステアリングハンドル、５２２　ステアリングシャフト、５２３Ａ，５２３Ｂ　自在軸継手、５２４　回転軸、５２５　ラックアンドピニオン機構、５２６　ラック軸、５２７Ａ，５２７Ｂ　タイロッド、５２８Ａ，５２８Ｂ　ナックル、５２９Ａ，５２９Ｂ　：操舵車輪、５３１　ピニオン、５３２　ラック、５４０　補助トルク機構、５４１　操舵トルクセンサ、５４２　ＥＣＵ、５４４　減速機構、５４５　電力変換装置、５５２Ａ，５５２Ｂ　ボールジョイント、５６０　外部機器。
 

Claims (11)

  1. 　ロータと、
    　前記ロータの径方向外側を囲み、コイルを有するステータと、
    　前記コイルと電気的に接続され、導電性を有する線材のバスバーと、
    を備え、
    　前記ステータには、軸方向に延びる穴が設けられ、
    　前記バスバーは、軸方向に延びる延伸部を有し、
    　前記延伸部は、前記穴に配置される、モータ。
  2. 　前記ステータは、
    　　環状のコアバックと、前記コアバックから径方向内側に延びる複数のティースと、を有するステータコアと、
    　　前記ステータコアの少なくとも一部を覆う絶縁性のインシュレータと、
    を含み、
    　前記穴は、前記インシュレータに設けられる、請求項１に記載のモータ。
  3. 　前記穴は、前記ティースの径方向外側に設けられる、請求項２に記載のモータ。
  4. 　前記ステータコアは、周方向に分割された分割コアで構成され、
    　前記インシュレータは、前記分割コア毎に設けられた分割体で構成され、
    　前記分割体の各々には、前記穴が設けられる、請求項２または３に記載のモータ。
  5. 　前記分割体に設けられる穴は、２つである、請求項４に記載のモータ。
  6. 　前記バスバーは、前記コイルと接続されるコイル接続部を含み、
    　前記コイル接続部は、径方向外側または内側に向かって凹むＵ字形状を有する、請求項１～５のいずれか１項に記載のモータ。
  7. 　前記コイル接続部は、径方向内側に向かって凹む、請求項６に記載のモータ。
  8. 　前記バスバーは、複数の前記コイル接続部を有する、請求項６または７に記載のモータ。
  9. 　前記バスバーは、中性点バスバーである、請求項１～８のいずれか１項に記載のモータ。
  10. 　前記穴と前記延伸部との間には、隙間が設けられる、請求項１～９のいずれか１項に記載のモータ。
  11. 　請求項１～１０のいずれか１項に記載のモータを備える、電動パワーステアリング装置。
     
PCT/JP2018/011099 2017-03-31 2018-03-20 モータ及び電動パワーステアリング装置 WO2018180798A1 (ja)

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