WO2022014465A1 - 回転電機 - Google Patents

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WO2022014465A1
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winding
coil
electric machine
rotary electric
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浩司 堀田
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株式会社デンソー
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    • H02K5/22Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
    • H02K5/225Terminal boxes or connection arrangements

Definitions

  • This disclosure relates to rotary electric machines.
  • a protrusion protruding in the axial direction is provided on the insulator at the outer peripheral portion of the stator.
  • One end of a connecting fitting extending in the axial direction is inserted in the bottomed hole of the protrusion in the axial direction.
  • a U-shaped base of the external drawer pins extending in the axial direction is arranged at the connection opening of the bearing holder. The other end of the connecting fitting is axially inserted into the base of the external drawer pin.
  • An object of the present disclosure is to provide a rotary electric machine having a small axial physique and a good connection state between a coil terminal and a terminal for external connection.
  • the present disclosure relates to a rotary electric machine, a stator core having a plurality of teeth, a plurality of windings having a coil wound around the teeth, a plurality of coil terminals connected to the windings, and a coil terminal. It includes a plurality of external connection terminals that are connected and can be connected to an external power supply terminal, and a plurality of terminal holders that are attached to a stator core and hold a coil terminal. If the direction parallel to the rotation axis of the rotary electric machine is defined as the axial direction, the external connection terminal extends in the direction perpendicular to the axial direction and abuts the contacted portion axially with the contact portion of the coil terminal. Have. The terminal holding portion holds the coil terminal so as to be relatively movable in the direction of approaching and separating from the contacted portion.
  • the coil terminal abuts in the axial direction on the contacted portion extending in the direction perpendicular to the axial direction, so that the coil terminal is inserted into the U-shaped base extending in the axial direction as in the conventional case. Therefore, the axial space of the terminal connection portion becomes smaller. Therefore, the axial physique of the rotary electric machine becomes small. Further, when the coil terminal is connected to the contacted portion, the position of the coil terminal can be adjusted so that the coil terminal is surely in contact with the contacted portion. Therefore, a good connection state between the coil terminal and the external connection terminal can be obtained.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a shift-by-wire system to which a rotary actuator including the motor of the first embodiment is applied.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the rotary actuator of FIG.
  • FIG. 3 is a view of the stator and control board of FIG. 2 as viewed from the direction of arrow III.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the stator of FIG.
  • FIG. 5 is a view of the stator of FIG. 4 as viewed from the direction of arrow V.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing the winding and coil terminals of FIG. FIG.
  • FIG. 7 is a view of the stator, motor terminal, and sensor terminal of FIG. 2 as viewed from the direction of arrow VII.
  • FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 5, which shows a state in which the coil terminal is most distant from the motor terminal before welding between the coil terminal and the motor terminal.
  • FIG. 9 is an enlarged view of a main part of the stator of the second embodiment, and is a diagram corresponding to FIG. 4 of the first embodiment.
  • the motor 30 as the inner rotor type rotary electric machine of the first embodiment is provided in the rotary actuator (hereinafter, actuator) 10.
  • the actuator 10 is fixed to the outer wall of the case 12 of the vehicle transmission 11 and is used as a power source for the shift-by-wire system 13.
  • the control device 15 controls the actuator 10 in response to a command signal from the shift operation device 14 to operate the shift range switching mechanism 16 of the transmission 11 to switch the shift range.
  • the actuator 10 includes a housing 20, a motor 30, and a speed reducer 40.
  • the housing 20 has a cup-shaped front housing 21 and a rear housing 22.
  • the front housing 21 and the rear housing 22 are combined with each other and fastened to each other by bolts 23.
  • a bottomed cylindrical metal plate 24 is inserted into the front housing 21.
  • the rear housing 22 has a tubular protrusion 28 that projects to the opposite side of the front housing 21.
  • a bracket 29 is fixed to the outer wall of the rear housing 22.
  • the actuator 10 is fixed to the case 12 (see FIG. 1) of the transmission 11 by using the bracket 29.
  • the motor 30 has a stator 31 and a rotor 34.
  • the stator 31 has a stator core 32 fixed to the metal plate 24 by, for example, press fitting, and a winding 33 provided on the stator core 32.
  • the rotor 34 has a rotary shaft 37 rotatably supported around the rotary shaft center AX1 by a motor side bearing 35 and a speed reducer side bearing 36, and a rotor core 38 fitted and fixed to the outside of the rotary shaft 37. ..
  • the motor side bearing 35 is provided on the metal plate 24.
  • the speed reducer side bearing 36 is provided on the output member 44, which will be described later.
  • the speed reducer 40 includes an eccentric shaft 41, a ring gear 42, an eccentric gear 43, an output member 44, and a transmission mechanism 45.
  • the eccentric shaft 41 is provided on the eccentric shaft center AX2 that is eccentric with respect to the rotation shaft center AX1, and is integrally formed with the rotation shaft 37.
  • the ring gear 42 is provided coaxially with the rotation axis AX1 and is fixed to the rear housing 22.
  • the eccentric gear 43 has an external tooth portion 47 that meshes with the internal tooth portion 46 of the ring gear 42, and is supported by a bearing 48 provided on the eccentric shaft 41 so as to be able to move planetarily.
  • the planetary motion is a motion that revolves around the rotation axis AX1 while rotating around the eccentric axis AX2. The rotation speed of the eccentric gear 43 during planetary motion is changed with respect to the rotation speed of the rotation shaft 37.
  • the output member 44 is provided coaxially with the rotation axis AX1 and is rotatably supported by a bearing 49 provided in the rear housing 22.
  • the transmission mechanism 45 is composed of an engaging protrusion 51 formed in the eccentric gear 43 and an engaging hole 52 formed in the output member 44 into which the engaging protrusion 51 is inserted, and is composed of an eccentric axis AX2 of the eccentric gear 43. The rotation around it is transmitted to the output member 44.
  • a rotating magnetic field is generated by switching the energizing phase of the winding 33, and the rotor 34 rotates under the magnetic attraction or repulsion force generated by the rotating magnetic field.
  • the eccentric shaft 41 rotates around the rotation axis AX1 together with the rotor 34, the eccentric gear 43 makes a planetary motion, and the rotation of the eccentric gear 43 decelerated with respect to the rotation of the rotor 34 is output from the output member 44.
  • the stator 31 includes a stator core 32, a plurality of windings 33, an insulator 61 interposed between the stator core 32 and the winding 33, and a plurality of windings 33 connected to the stator core 32. It is provided with a coil terminal 81.
  • the stator core 32 is composed of a plurality of metal plates laminated in the axial direction.
  • the stator core 32 has an annular yoke 55 fixed to the inner wall of the tubular portion 25 of the front housing 21, and a plurality of teeth 56 formed so as to project radially inward from the yoke 55.
  • the insulator 61 includes a yoke insulating portion 62 provided on both ends in the axial direction of the yoke 55 and an inner wall on the inner side in the radial direction, and a portion around the teeth 56 (that is, other than the tip surface of the teeth 56).
  • the plurality of windings 33 include U-phase windings 33u1, 33u2, V-phase windings 33v1, 33v2, and W-phase windings 33w1, 33w2.
  • the U-phase winding 33u1, the V-phase winding 33v1 and the W-phase winding 33w1 form the first winding set
  • the U-phase winding 33u2, the V-phase winding 33v2 and the W-phase winding 33w2 form the first winding set.
  • the second winding set is configured.
  • the winding 33 is made redundant by providing two systems. Hereinafter, when each winding is not distinguished, it is simply described as "winding 33".
  • the winding 33 has a coil 71 wound around the teeth 56, that is, around the teeth insulating portion 63 of the insulator 61.
  • One winding 33 consists of one electric wire and has two coils 71 between one end 72 and the other end 73 thereof.
  • a crossover line 74 is provided between the coils 71. That is, one winding 33 is provided across the two teeth 56.
  • the U-phase winding 33u1 has coils 71u1 and 71u4, and the U-phase winding 33u2 has coils 71u2 and 71u3.
  • the V-phase winding 33v1 has coils 71v1 and 71v4, and the V-phase winding 33v2 has coils 71v2 and 71v3.
  • the W-phase winding 33w1 has coils 71w1 and 71w4, and the W-phase winding 33w2 has coils 71w2 and 71w3.
  • twelve teeth 56 are provided, and one coil 71 is provided for each tooth 56.
  • One winding 33 has a coil 71 for one phase.
  • the yoke insulating portion 62 has a protruding locking portion 65 protruding toward the bottom 26 side of the front housing 21.
  • the locking portion 65 locks the crossover line 74.
  • the locking portion 65 is integrally provided with the insulator 61.
  • the actuator 10 includes a magnet 57 provided in the rotor core 38, an element for detecting the rotational position of the rotor 34, a magnetic sensor 58 for detecting the magnetism of the magnet 57, and magnetism.
  • a control board 59 on which a sensor 58 is mounted is provided.
  • the front housing 21 has a bottom portion 26, a cylinder portion 25, and a connector portion 27 constituting a resin main body portion.
  • the connector portion 27 is formed on the outside of the tubular portion 25.
  • An external connector 17 is detachably connected to the connector portion 27.
  • the external connector 17 holds a power supply terminal 18 and a signal terminal 19.
  • the front housing 21 includes a plurality of motor terminals 91 as external connection terminals that are connected to the coil terminal 81 and can be directly connected to the external power supply terminal 18. It has a plurality of sensor terminals 95 that are connected to the control board 59 and can be connected to the external signal terminal 19.
  • the motor terminal 91 and the sensor terminal 95 are inserted into the main body portion of the front housing 21, and extend from the bottom portion 26 to the connector portion 27 through the tubular portion 25. In the first embodiment, the motor terminal 91 and the sensor terminal 95 are inserted into the front housing 21 while being held by the primary molded body 99.
  • a terminal holding portion 67 for holding the coil terminal 81 is provided on the bottom 26 side of the front housing 21 of the flange portions 64.
  • the terminal holding portion 67 is integrally provided with the insulator 61.
  • the coil terminal 81 is electrically connected to the held portion 82 held by the terminal holding portion 67, the winding holding portion 83 holding one end 72 or the other end 73 of the winding 33, and the winding 33. It has a winding connection portion 84 and a contact portion 85 that is in contact with the motor terminal 91 and is electrically connected.
  • the winding holding portion 83 is integrally provided with the coil terminal 81.
  • the terminal holding portion 67 holds the coil terminal 81 so as to be relatively movable in the direction of approaching and separating from the contacted portion 82. Specifically, it has a fitting hole 68 of the terminal holding portion 67, and the held portion 82 of the coil terminal 81 is fitted into the fitting hole 68 by an intermediate fit or a gap fit.
  • the fitting hole 68 penetrates in the axial direction, and the held portion 82 is formed so as to extend in the axial direction.
  • an external force or the like acts on the coil terminal 81, and the held portion 82 slides with respect to the inner wall of the fitting hole 68, so that the coil terminal 81 moves relative to the terminal holding portion 67 in the axial direction.
  • the held portion 82 stops moving due to the frictional force with the inner wall of the fitting hole 68, and the coil terminal 81 is held by the terminal holding portion 67.
  • One coil terminal 81 is provided for each tooth 56. Of the 12 coil terminals 81, one end 72 is connected to 6 coil terminals 81, and the other end 73 is connected to the other 6 coil terminals 81.
  • the coil terminals 81 are provided at both ends of the winding 33, respectively, and two coil terminals 81 are provided for each phase of the winding.
  • One end 72 which is the winding start portion of the winding 33, extends from the winding holding portion 83 to the teeth 56 through the winding connecting portion 84.
  • the other end 73 which is the winding end portion of the winding 33, extends from the teeth 56 through the winding connecting portion 84 to the winding holding portion 83.
  • the motor terminal 91 has a contacted portion 92 that is axially abutted against the abutting portion 85 of the coil terminal 81 while extending in a direction perpendicular to the axial direction.
  • the coil terminal 81 is directly connected to the motor terminal 91 without a connection component such as a bus bar.
  • the contact portion P between the contact portion 85 and the contacted portion 92 is arranged radially inside the stator core 32.
  • the contact portion 85 and the contact portion 92 are joined by welding.
  • the joint portion between the contact portion 85 and the contact portion 92 will be appropriately referred to as a “welded portion”.
  • the winding holding portion 83 and the winding connecting portion 84 are arranged radially inside the coil 71, and the welded portion is arranged radially inside the tooth tip of the stator core 32.
  • the winding holding portion 83 and the winding connecting portion 84 are formed so as to extend from the held portion 82 toward the bottom portion 26 in the axial direction.
  • the contact portion 85 is formed so as to extend radially inward from the tip of the winding holding portion 83.
  • the winding holding portion 83 and the winding connecting portion 84 are respectively branched from the held portion 82.
  • the winding 33 is manufactured by nozzle winding. Specifically, the electric wire is entwined with the winding holding portion 83, passed through the winding connecting portion 84, and then wound around the first tooth insulating portion 63. Subsequently, the electric wire drawn from the first teeth insulating portion 63 is locked to the locking portion 65, and then wound around the second teeth insulating portion 63. Finally, the electric wire drawn from the second tooth insulating portion 63 is passed through a winding connecting portion 84 different from the first one, and then entwined with the winding holding portion 83.
  • the winding connection portion 84 and the winding 33 are connected by, for example, fusing.
  • the winding work is performed across multiple slots.
  • the locking portion 65 arranged on the outer peripheral portion of the stator 31 and the winding holding portion 83 and the winding connecting portion 84 arranged on the inner peripheral portion are used, the number of winding layers of the electric wire around the teeth insulating portion 63 is determined. By making it an odd number, perfect alignment winding is realized.
  • the first and third layers of the winding 33 are wound from the radial inside to the outside, and the second layer is wound from the radial outside to the inside.
  • the procedure for assembling the stator 31 to the front housing 21 is as follows. First, the stator core 32 is fixed to the tubular portion of the metal plate 24 by, for example, press fitting. Immediately after the fixing, the slack portion 75 from the coil 71 to the winding connection portion 84 of the winding 33 is shown from the position where the coil terminal 81 is farthest from the contacted portion 92 as shown in FIG. As shown in 5, there is slack as long as it is held by the terminal holding portion 67 within the movable range S up to the position where it abuts on the contacted portion 92. In the state shown in FIG. 8, there is a gap between the contact portion 85 and the contacted portion 92. Subsequently, the coil terminal 81 is moved until the contact portion 85 abuts on the contacted portion 92. Finally, the abutting portion 85 and the abutted portion 92 are welded.
  • the motor 30 is connected to a stator core 32 having a plurality of teeth 56, a plurality of windings 33 having a coil 71 wound around the teeth 56, and a winding 33.
  • the motor terminal 91 has a contacted portion 92 that is axially abutted against the abutting portion 85 of the coil terminal 81 while extending in a direction perpendicular to the axial direction.
  • the terminal holding portion 67 holds the coil terminal 81 so as to be relatively movable in the direction of approaching and separating from the contacted portion 92.
  • the coil terminal 81 When the coil terminal 81 abuts in the axial direction on the contacted portion 92 extending in the direction perpendicular to the axial direction in this way, the coil terminal is inserted into the U-shaped base extending in the axial direction as in the conventional case. Compared with, the axial space of the terminal connection part becomes smaller. Therefore, the axial physique of the motor 30 becomes smaller. Further, when the coil terminal 81 is connected to the contacted portion 92, the position of the coil terminal 81 can be adjusted so that the coil terminal 81 surely contacts the contacted portion 92. Therefore, a good connection state between the coil terminal 81 and the motor terminal 91 can be obtained.
  • the contact portion P between the contact portion 85 and the contacted portion 92 is arranged radially inside the coil 71.
  • the coil terminal 81 and the motor terminal 91 can be welded using the space inside the stator core 32 in the radial direction. Therefore, it is not necessary to provide a special opening for welding.
  • the special opening is provided, for example, on the bottom surface side of the front housing 21, the size in the axial direction becomes large, and a member for closing the opening is required to ensure airtightness. In the first embodiment, the size increase in the axial direction is not performed, and the opening closing member is unnecessary.
  • the winding connection portion 84 is arranged radially inside the coil 71. Therefore, using the winding connection portion 84 located on the inner peripheral portion of the stator 31, nozzle winding is carried out in which the winding 33 is continuously wound around two or more teeth 56 from the winding start to the winding end. can. Therefore, it is possible to avoid the coil terminal 81 being provided so as to protrude outward in the radial direction while adopting a nozzle winding that can be manufactured at low cost. Therefore, an inexpensive and compact stator 31 can be obtained.
  • the one end portion 72 extends from the winding holding portion 83 to the teeth 56 through the winding connecting portion 84.
  • the other end 73 extends from the teeth 56 through the winding connecting portion 84 to the winding holding portion 83. Therefore, by passing the electric wire through the winding connection portion 84 in the winding process of the winding 33, the operation of the winding 33 becomes unnecessary in the connection process between the winding connection portion 84 and the winding 33, and only crimping is performed. Therefore, the connection process can be simplified.
  • the terminal holding portion 83 is integrally provided with the insulator 61.
  • the coil terminal 81 is fitted into the fitting hole 68 of the terminal holding portion 67 by an intermediate fit or a gap fit.
  • the terminal holding portion 67 can hold the coil terminal 81 so as to be relatively movable in the direction of approaching and separating from the contacted portion 92 by a simple configuration.
  • the slack portion 75 from the coil 71 to the winding connection portion 84 of the winding 33 is the contacted portion from the position where the coil terminal 81 is farthest from the contacted portion 92. As long as it is held by the terminal holding portion 67 within the movable range S up to the position where it abuts on 92, it has slack. As a result, even if the coil terminal 81 is displaced in the axial direction when the coil terminal 81 and the motor terminal 91 are connected, the slack of the slack portion 75 absorbs the displacement and no stress is generated in the winding 33. Therefore, the disconnection of the winding 33 can be avoided.
  • the surface of the contact portion 85 in contact with the contacted portion 92 is a convex curved surface 86.
  • the convex curved surface 86 is composed of, for example, the surface of a hemispherical protrusion formed so as to protrude toward the contacted portion 92 side.
  • the fitting holes in the terminal holder may be non-penetrating.
  • the terminal holding portion is not limited to the hole, and the coil terminal may be movably held by, for example, a notch or a claw. Further, the terminal holding portion may be composed of a member different from the insulator.
  • the extension direction of the winding holding portion is not limited to the axial direction, but may be the radial direction, the circumferential direction, or any other direction.
  • the winding holding portion is not limited to the portion of the coil terminal branched from the portion from the held portion to the winding connecting portion, and may be provided between the held portion and the winding connecting portion.
  • the winding holding portion is not limited to a part of the coil terminal, and may be a part of, for example, an insulator or other members.
  • the joining between the coil terminal and the motor terminal is not limited to welding, but may be performed by other methods such as pressure welding or soldering.
  • the connector portion of the front housing may be divided into two or more.
  • a parallel circuit may be configured with one winding. That is, one end and the other end of the winding are connected to the first coil terminal, and the intermediate portion between the two coils included in the winding is connected to the second coil terminal, so that the winding is included in one winding.
  • the first coil group and the second coil group may be arranged in parallel.
  • the number of teeth is not limited to 12, and may be any other number.
  • the number of winding phases is not limited to three, and may be any other phase.
  • the stator is not limited to a motor and may be applied to a generator.

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  • Power Engineering (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

回転電機(30)は、複数のティース(56)を有するステータコア(32)と、ティース(56)の周りに巻かれてなるコイル(71)を有する複数の巻線(33)と、巻線(33)に接続された複数のコイルターミナル(81)と、コイルターミナル(81)に接続され、外部の電源端子(18)に接続可能な複数の外部接続ターミナル(91)と、ステータコア(32)に取り付けられ、コイルターミナル(81)を保持する複数のターミナル保持部(67)とを備える。外部接続ターミナル(91)は、軸方向に垂直な方向に延びつつコイルターミナル(81)の当接部(85)に軸方向に当接された被当接部(92)を有する。ターミナル保持部(67)は、コイルターミナル(81)を被当接部(92)に接近および離間する方向へ相対移動可能に保持する。

Description

回転電機 関連出願の相互参照
 本出願は、2020年7月14日に出願された特許出願番号2020-120759号に基づくものであり、ここにその記載内容を援用する。
 本開示は、回転電機に関する。
 特許文献1に開示された回転電機では、ステータの外周部において軸方向へ突き出す突起部がインシュレータに設けられている。突起部の有底穴には、軸方向へ延びる接続金具の一端部が軸方向へ挿入されている。ベアリングホルダの接続開口部には、外部引出ピンのうち軸方向に延びるようにU字状に形成された基部が配置されている。接続金具の他端部は、外部引出ピンの基部に軸方向へ挿入されている。
特開2007-6592号公報
 巻線に接続されるコイルターミナルを、特許文献1に開示されたように軸方向に延びるU字状の基部に挿入するようにして外部接続用のターミナルに接続する場合、回転電機の軸方向体格が大きくなるという問題がある。また、コイルターミナルと外部接続用のターミナルとの良好な接続状態を得るための改善が望まれている。本開示の目的は、軸方向体格が小さく、またコイルターミナルと外部接続用のターミナルとの接続状態が良好な回転電機を提供することである。
 本開示は、回転電機であって、複数のティースを有するステータコアと、ティースの周りに巻かれてなるコイルを有する複数の巻線と、巻線に接続された複数のコイルターミナルと、コイルターミナルに接続され、外部の電源端子に接続可能な複数の外部接続ターミナルと、ステータコアに取り付けられ、コイルターミナルを保持する複数のターミナル保持部とを備える。回転電機の回転軸心に平行な方向を軸方向と定義すると、外部接続ターミナルは、軸方向に垂直な方向に延びつつコイルターミナルの当接部に軸方向に当接された被当接部を有する。ターミナル保持部は、コイルターミナルを被当接部に接近および離間する方向へ相対移動可能に保持する。
 このように軸方向に垂直な方向に延びる被当接部にコイルターミナルが軸方向に当接することで、従来のように軸方向に延びるU字状の基部にコイルターミナルが挿入される形態と比べて、ターミナル接続部分の軸方向スペースが小さくなる。そのため、回転電機の軸方向体格が小さくなる。また、コイルターミナルを被当接部に接続するとき、コイルターミナルが被当接部に確実に当接するようにコイルターミナルの位置を調整できる。そのためコイルターミナルと外部接続ターミナルとの良好な接続状態を得ることができる。
 本開示についての上記目的及びその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図1は、第1実施形態のモータを備える回転式アクチュエータが適用されたシフトバイワイヤシステムを説明する模式図であり、 図2は、図1の回転式アクチュエータの断面図であり、 図3は、図2のステータおよび制御基板を矢印III方向から見た図であり、 図4は、図2のステータの要部拡大図であり、 図5は、図4のステータを矢印V方向から見た図であり、 図6は、図3の巻線およびコイルターミナルを模式的に示す図であり、 図7は、図2のステータ、モータターミナルおよびセンサターミナルを矢印VII方向から見た図であり、 図8は、図5に対応する図であって、コイルターミナルとモータターミナルとの溶接前においてコイルターミナルがモータターミナルに対して最も離れた状態を示す図であり、 図9は、第2実施形態のステータの要部拡大図であって、第1実施形態の図4に対応する図である。
 以下、回転電機としてのモータの複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
 [第1実施形態]
 図1に示すように、第1実施形態のインナーロータ型回転電機としてのモータ30は、回転式アクチュエータ(以下、アクチュエータ)10に備えられる。アクチュエータ10は、車両用変速機11のケース12の外壁に固定され、シフトバイワイヤシステム13の動力源として用いられる。シフトバイワイヤシステム13は、制御装置15がシフト操作装置14からの指令信号に応じてアクチュエータ10を制御することにより、変速機11のシフトレンジ切替機構16を作動させてシフトレンジを切り替える。
 (アクチュエータ)
 先ず、アクチュエータ10の全体構成について図2を参照して説明する。アクチュエータ10は、ハウジング20、モータ30および減速機40を備える。
 ハウジング20は、カップ状のフロントハウジング21およびリアハウジング22を有する。フロントハウジング21およびリアハウジング22は、開口部同士が組み合わされてボルト23により互いに締結されている。フロントハウジング21には、有底筒状の金属プレート24がインサートされている。リアハウジング22は、フロントハウジング21とは反対側に突き出す筒状突出部28を有する。リアハウジング22の外壁にはブラケット29が固定されている。アクチュエータ10は、ブラケット29を用いて変速機11のケース12(図1参照)に固定される。
 モータ30は、ステータ31およびロータ34を有する。ステータ31は、金属プレート24に例えば圧入等により固定されたステータコア32と、ステータコア32に設けられた巻線33とを有する。ロータ34は、モータ側軸受35および減速機側軸受36により回転軸心AX1まわりに回転可能に支持された回転軸37と、回転軸37の外側に嵌合して固定されたロータコア38とを有する。モータ側軸受35は、金属プレート24に設けられている。減速機側軸受36は、後述の出力部材44に設けられている。
 減速機40は、偏心軸41、リングギア42、偏心ギア43、出力部材44および伝達機構45を備える。偏心軸41は、回転軸心AX1に対して偏心する偏心軸心AX2上に設けられ、回転軸37と一体に形成されている。リングギア42は、回転軸心AX1と同軸上に設けられ、リアハウジング22に固定されている。偏心ギア43は、リングギア42の内歯部46と噛み合う外歯部47を有し、偏心軸41に設けられた軸受48により遊星運動可能に支持されている。遊星運動とは、偏心軸心AX2まわりに自転しつつ回転軸心AX1まわりに公転する運動のことである。遊星運動時の偏心ギア43の自転速度は、回転軸37の回転速度に対して変速させられる。
 出力部材44は、回転軸心AX1と同軸上に設けられ、リアハウジング22に設けられた軸受49により回転可能に支持されている。伝達機構45は、偏心ギア43に形成された係合突起51と、出力部材44に形成され、係合突起51が挿入された係合孔52とから構成され、偏心ギア43の偏心軸心AX2まわりの回転を出力部材44に伝達する。
 アクチュエータ10では、巻線33の通電相が切り替えられることにより回転磁界が発生し、この回転磁界により生じる磁気的吸引力または反発力を受けてロータ34が回転する。ロータ34と共に偏心軸41が回転軸心AX1まわりに回転すると偏心ギア43が遊星運動し、ロータ34の回転に対して減速させられた偏心ギア43の回転が出力部材44から出力される。
 (ステータ)
 次に、ステータ31およびその配線について図2~図7を参照して説明する。以下の説明において、回転軸心AX1に平行な方向のことを単に「軸方向」と記載し、回転軸心AX1まわりの方向のことを単に「周方向」と記載し、回転軸心AX1に直交する方向のことを単に「径方向」と記載する。また、アクチュエータ10の構成要素に対して外側の部分のことを「外部」と記載する。
 図2および図3に示すように、ステータ31は、ステータコア32と、複数の巻線33と、ステータコア32と巻線33との間に介在するインシュレータ61と、巻線33に接続された複数のコイルターミナル81とを備える。
 ステータコア32は、軸方向に積層された複数枚の金属板から構成されている。ステータコア32は、フロントハウジング21の筒部25の内壁に固定された環状のヨーク55と、ヨーク55から径方向内側に突き出すように形成された複数のティース56とを有する。
 図3~図5に示すように、インシュレータ61は、ヨーク55の軸方向両端および径方向内側の内壁に設けられたヨーク絶縁部62と、ティース56の周りの部分(すなわちティース56の先端面以外の部分)に設けられたティース絶縁部63と、ティース絶縁部63のうちティース先端側から軸方向および周方向に突き出すように設けられたフランジ部64とを有し、ステータコア32に組み付けられている。
 図3および図6に示すように、複数の巻線33は、U相巻線33u1、33u2、V相巻線33v1、33v2、およびW相巻線33w1、33w2を含む。U相巻線33u1、V相巻線33v1およびW相巻線33w1により第1系統目の巻線組が構成され、また、U相巻線33u2、V相巻線33v2およびW相巻線33w2により第2系統目の巻線組が構成されている。巻線33は2系統設けられることで冗長化されている。以下、各巻線を区別しない場合、単に「巻線33」と記載する。
 巻線33は、ティース56の周り、すなわちインシュレータ61のティース絶縁部63に巻かれてなるコイル71を有する。1つの巻線33は、1本の電線からなり、その一端部72から他端部73までの間に2つのコイル71を有する。各コイル71間には渡り線74が設けられている。つまり、1つの巻線33が2つのティース56に渡って設けられている。
 U相巻線33u1はコイル71u1、71u4を有し、U相巻線33u2はコイル71u2、71u3を有する。V相巻線33v1はコイル71v1、71v4を有し、V相巻線33v2はコイル71v2、71v3を有する。W相巻線33w1はコイル71w1、71w4を有し、W相巻線33w2はコイル71w2、71w3を有する。第1実施形態では、ティース56が12個設けられており、ティース56毎に1つのコイル71が設けられている。1つの巻線33が1相分のコイル71を持っている。
 図2~図4に示すように、ヨーク絶縁部62は、フロントハウジング21の底部26側に突き出す突起状の係止部65を有する。係止部65は、渡り線74を係止している。第1実施形態では、係止部65はインシュレータ61に一体に設けられている。
 図2および図3に示すように、アクチュエータ10は、ロータコア38に設けられた磁石57と、ロータ34の回転位置を検出する素子であって、磁石57の磁気を検出する磁気センサ58と、磁気センサ58を実装した制御基板59とを備える。
 図2に示すように、フロントハウジング21は、樹脂製の本体部を構成する底部26、筒部25およびコネクタ部27を有する。コネクタ部27は、筒部25の外側に形成されている。コネクタ部27には、外部コネクタ17が着脱可能に接続される。外部コネクタ17は、電源端子18および信号端子19を保持している。
 図2、図4、図5および図7に示すように、フロントハウジング21は、コイルターミナル81に接続され、外部の電源端子18に直接接続可能な外部接続ターミナルとしての複数のモータターミナル91と、制御基板59に接続され、外部の信号端子19に接続可能な複数のセンサターミナル95とを有する。モータターミナル91およびセンサターミナル95は、フロントハウジング21の本体部にインサートされており、底部26から筒部25を通ってコネクタ部27まで延びている。第1実施形態では、モータターミナル91およびセンサターミナル95は、一次成形体99に保持された状態でフロントハウジング21にインサートされる。
 図2~図5に示すように、フランジ部64のうちフロントハウジング21の底部26側には、コイルターミナル81を保持するターミナル保持部67が設けられている。第1実施形態では、ターミナル保持部67はインシュレータ61に一体に設けられている。
 コイルターミナル81は、ターミナル保持部67に保持された被保持部82と、巻線33の一端部72または他端部73を保持する巻線保持部83と、巻線33に電気的に接続された巻線接続部84と、モータターミナル91に当接して電気的に接続された当接部85とを有する。第1実施形態では、巻線保持部83はコイルターミナル81に一体に設けられている。
 ターミナル保持部67は、コイルターミナル81を被当接部82に接近および離間する方向へ相対移動可能に保持する。具体的には、ターミナル保持部67の嵌合孔68を有しており、コイルターミナル81の被保持部82は、嵌合孔68に中間ばめ又は隙間ばめで嵌合している。第1実施形態では、嵌合孔68は軸方向へ貫通しており、被保持部82は軸方向へ延びるように形成されている。例えば外力等がコイルターミナル81に作用して、被保持部82が嵌合孔68の内壁に対して摺動することで、コイルターミナル81がターミナル保持部67に対して軸方向へ相対移動する。そして上記外力が無くなると被保持部82が嵌合孔68の内壁との摩擦力によりコイルターミナル81の移動が止まり、コイルターミナル81がターミナル保持部67に保持される。
 ティース56毎に1つのコイルターミナル81が設けられている。12個のコイルターミナル81のうち、6個のコイルターミナル81には一端部72が接続され、他の6個のコイルターミナル81には他端部73が接続されている。
 コイルターミナル81は、巻線33の両端部にそれぞれ設けられており、巻線1相あたり2つ設けられている。巻線33の巻始め部分である一端部72は、巻線保持部83から巻線接続部84を通ってティース56まで延びている。巻線33の巻終わり部分である他端部73は、ティース56から巻線接続部84を通って巻線保持部83まで延びている。
 モータターミナル91は、軸方向に垂直な方向に延びつつコイルターミナル81の当接部85に軸方向に当接された被当接部92を有する。コイルターミナル81は、バスバー等の結線部品を介すことなくモータターミナル91に直接結合している。第1実施形態では、当接部85と被当接部92との当接箇所Pは、ステータコア32よりも径方向内側に配置されている。そして、当接部85と被当接部92とは溶接により結合されている。以下、当接部85と被当接部92との結合部のことを、適宜「溶接部」と記載する。
 巻線保持部83および巻線接続部84はコイル71よりも径方向内側に配置されており、溶接部はステータコア32のティース先端よりも径方向内側に配置されている。具体的には、図4および図5に示すように、巻線保持部83および巻線接続部84は、被保持部82から軸方向において底部26側に延びるように形成されている。当接部85は、巻線保持部83の先端から径方向内側に延びるように形成されている。第1実施形態では、巻線保持部83と巻線接続部84は、被保持部82からそれぞれ分岐して設けられている。
 巻線33はノズル巻きで製造されている。具体的には、電線を巻線保持部83に絡げて巻線接続部84に通した後、1つ目のティース絶縁部63に巻き付ける。続いて、1つ目のティース絶縁部63から引き出した電線を係止部65に係止させた後、2つ目のティース絶縁部63に巻き付ける。最後、2つ目のティース絶縁部63から引き出した電線を最初のものとは別の巻線接続部84に通した後、巻線保持部83に絡げる。巻線接続部84と巻線33は、例えばヒュージング等により接続される。
 上述のように複数のスロット間を跨いで巻回作業が行われる。ステータ31の外周部に配置された係止部65と、内周部に配置された巻線保持部83および巻線接続部84とを用いる場合、ティース絶縁部63への電線の巻き層数を奇数にすることで、完全整列巻きが実現する。巻線33の一層目と三層目は径方向内側から外側に向かって巻き付けられ、二層目は径方向外側から内側に向かって巻き付けられる。
 ステータ31をフロントハウジング21に組み付ける手順は次のとおりである。先ず、ステータコア32を金属プレート24の筒部に例えば圧入により固定する。上記固定直後において、巻線33のうちコイル71から巻線接続部84までの弛み部75は、コイルターミナル81が図8に示すように被当接部92に対して最も離れた位置から、図5に示すように被当接部92に当接する位置までの可動範囲S内でターミナル保持部67に保持されている限り、弛みをもっている。図8に示す状態において、当接部85と被当接部92との間には隙間がある。続いて、当接部85が被当接部92に当接するまでコイルターミナル81を移動させる。最後に、当接部85と被当接部92とを溶接する。
 (効果)
 以上説明したように第1実施形態では、モータ30は、複数のティース56を有するステータコア32と、ティース56の周りに巻かれてなるコイル71を有する複数の巻線33と、巻線33に接続された複数のコイルターミナル81と、コイルターミナル81に接続され、外部の電源端子18に接続可能な複数のモータターミナル91と、ステータコア32に取り付けられ、コイルターミナル81を保持する複数のターミナル保持部67とを備える。モータターミナル91は、軸方向に垂直な方向に延びつつコイルターミナル81の当接部85に軸方向に当接された被当接部92を有する。ターミナル保持部67は、コイルターミナル81を被当接部92に接近および離間する方向へ相対移動可能に保持する。
 このように軸方向に垂直な方向に延びる被当接部92にコイルターミナル81が軸方向に当接することで、従来のように軸方向に延びるU字状の基部にコイルターミナルが挿入される形態と比べて、ターミナル接続部分の軸方向スペースが小さくなる。そのため、モータ30の軸方向体格が小さくなる。また、コイルターミナル81を被当接部92に接続するとき、コイルターミナル81が被当接部92に確実に当接するようにコイルターミナル81の位置を調整できる。そのためコイルターミナル81とモータターミナル91との良好な接続状態を得ることができる。
 また、第1実施形態では、当接部85と被当接部92との当接箇所Pは、コイル71よりも径方向内側に配置されている。これにより、ステータ31をフロントハウジング21に組み付ける際、ステータコア32の径方向内側のスペースを利用してコイルターミナル81とモータターミナル91とを溶接できる。そのため、溶接のための特別な開口を設ける必要がない。上記特別な開口を例えばフロントハウジング21の底面側に設ける場合、軸方向サイズが大きくなるとともに、気密性確保のために当該開口を塞ぐための部材が必要になる。第1実施形態では、上記軸方向サイズアップがなく、また開口閉塞部材が不要である。
 また、第1実施形態では、巻線接続部84は、コイル71よりも径方向内側に配置されている。そのため、ステータ31の内周部に位置する巻線接続部84を用いて、巻線33の巻き始めから巻き終わりまでの間に2つ以上のティース56に連続して巻回するノズル巻きを実施できる。そのため、低コストで製造可能なノズル巻きを採用しつつ、コイルターミナル81が径方向外側に突き出すように設けられるのを回避できる。したがって、安価で小型なステータ31を得ることができる。
 また、第1実施形態では、一端部72は巻線保持部83から巻線接続部84を通ってティース56まで延びている。他端部73はティース56から巻線接続部84を通って巻線保持部83まで延びている。そのため、巻線33の巻回工程において電線を巻線接続部84に通すことにより、巻線接続部84と巻線33との接続工程において巻線33の操作が不要になり、圧着だけを行えば良いので、接続工程を簡素化できる。
 また、第1実施形態では、ターミナル保持部83は、インシュレータ61に一体に設けられている。コイルターミナル81は、ターミナル保持部67の嵌合孔68に中間ばめ又は隙間ばめで嵌合している。これによりターミナル保持部67は、簡易な構成により、コイルターミナル81を被当接部92に接近および離間する方向へ相対移動可能に保持することができる。
 また、第1実施形態では、巻線33のうちコイル71から巻線接続部84までの弛み部75は、コイルターミナル81が被当接部92に対して最も離れた位置から、被当接部92に当接する位置までの可動範囲S内でターミナル保持部67に保持されている限り、弛みをもっている。これにより、コイルターミナル81とモータターミナル91との接続時にコイルターミナル81が軸方向に変位しても、当該変位を弛み部75の弛みが吸収して巻線33に応力が生じない。そのため巻線33の断線を回避できる。
 [第2実施形態]
 第2実施形態では、図9に示すように当接部85が被当接部92に当接する面は凸曲面86になっている。凸曲面86は、例えば被当接部92側に突き出すように形成された半球状の突起の表面からなる。このような凸曲面86をもつことで当接部85と被当接部92との当接状態が点接触になり、部材の製造ばらつき等に起因する溶接面の傾きが生じた場合であっても、当接条件を一定にすることができる。
 [他の実施形態]
 他の実施形態では、ターミナル保持部の嵌合孔は非貫通でもよい。また、ターミナル保持部は、孔に限らず、例えば切欠き又は爪等によりコイルターミナルを移動可能に保持してもよい。また、ターミナル保持部は、インシュレータとは別の部材から構成されてもよい。
 他の実施形態では、巻線保持部の延出方向は、軸方向に限らず、径方向、周方向、またはそれ以外の方向であってもよい。また、巻線保持部は、コイルターミナルのうち被保持部から巻線接続部までの部分から分岐した箇所に限らず、被保持部から巻線接続部までの間に設けられてもよい。また、巻線保持部は、コイルターミナルの一部に限らず、例えばインシュレータまたはその他の部材の一部であってもよい。
 他の実施形態では、コイルターミナルとモータターミナルとの接合は、溶接に限らず、圧接またははんだ等の他の方法で行われてもよい。他の実施形態では、フロントハウジングのコネクタ部は2つ以上に分かれていてもよい。
 他の実施形態では、1つの巻線で並列回路を構成してもよい。すなわち、巻線の一端部および他端部が第1コイルターミナルに接続され、巻線に含まれる2つのコイル間の中間部が第2コイルターミナルに接続されることで、1つの巻線に含まれる第1コイル群と第2コイル群とが並列に配置されてもよい。
 他の実施形態では、ティースの数は、12個に限らず、それ以外の数であってもよい。他の実施形態では、巻線相数は、3相に限らず、それ以外の相数であってもよい。他の実施形態では、ステータは、モータに限らず、発電機に適用されてもよい。
 本開示は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
 本開示は、実施形態に準拠して記述された。しかしながら、本開示は当該実施形態および構造に限定されるものではない。本開示は、様々な変形例および均等の範囲内の変形をも包含する。また、様々な組み合わせおよび形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせおよび形態も、本開示の範疇および思想範囲に入るものである。

Claims (5)

  1.  回転電機(30)であって、
     複数のティース(56)を有するステータコア(32)と、
     前記ティースの周りに巻かれてなるコイル(71)を有する複数の巻線(33)と、
     前記巻線に接続された複数のコイルターミナル(81)と、
     前記コイルターミナルに接続され、外部の電源端子(18)に接続可能な複数の外部接続ターミナル(91)と、
     前記ステータコアに取り付けられ、前記コイルターミナルを保持する複数のターミナル保持部(67)と、
     を備え、
     前記回転電機の回転軸心に平行な方向を軸方向と定義すると、
     前記外部接続ターミナルは、軸方向に垂直な方向に延びつつ前記コイルターミナルの当接部(85)に軸方向に当接された被当接部(92)を有し、
     前記ターミナル保持部は、前記コイルターミナルを前記被当接部に接近および離間する方向へ相対移動可能に保持する、回転電機。
  2.  前記回転軸心に直交する方向を径方向と定義すると、
     前記当接部と前記被当接部との当接箇所(P)は、前記ステータコアよりも径方向内側に配置されている、請求項1に記載の回転電機。
  3.  前記回転電機は、前記ステータコアと前記巻線との間に介在するインシュレータ(61)をさらに備え、
     前記ターミナル保持部は、前記インシュレータに一体に設けられ、
     前記コイルターミナルは、前記ターミナル保持部の嵌合孔(68)に中間ばめ又は隙間ばめで嵌合している、請求項1または2に記載の回転電機。
  4.  前記当接部および前記被当接部の一方が他方に当接する面は凸曲面(86)である、請求項1または2に記載の回転電機。
  5.  前記コイルターミナルは、前記巻線に接続された巻線接続部(84)を有し、
     前記巻線のうち前記コイルから前記巻線接続部までの弛み部(75)は、前記コイルターミナルが前記被当接部に対して最も離れた位置から前記被当接部に当接する位置までの可動範囲(S)内で前記ターミナル保持部に保持されている限り、弛みをもっている、請求項1~4のいずれか一項に記載の回転電機。
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