JP2008219972A

JP2008219972A - 電動モータ

Info

Publication number: JP2008219972A
Application number: JP2007049858A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Sakata; 隆敏阪田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2008-09-18
Also published as: EP1965485A2; US20080219867A1; US8120216B2; EP1965485A3

Abstract

【課題】各相を構成するコイルから外部の駆動回路に至る接続系統が簡素化され、部品点数の減少が図られるとともに、軽量化及びコンパクト化が実現される電動モータを得ること。
【解決手段】ロータを電磁力により回転させるＵ，Ｖ，Ｗ各相のコイル１３ｂ，１３ｂと該コイル１３ｂが巻回されるステータコア１３とを絶縁する筒状のインシュレータ１４ａと、該インシュレータ１４ａに固定されるとともに、各相を構成するコイル１３ｂ，１３ｂへの給電を中継する複数のバスバー１７〜１９と、を備えた電動モータである。各バスバー１７〜１９には、コイル１３ｂ，１３ｂの各相に通じる駆動電流を制御するための外部の駆動回路基板９に、別の接続部材を介することなく直接的に接続されるリング状端子１０７〜１０９が一体的に形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ロータを電磁力により回転させるコイルに通じる駆動電流を制御するための駆動回路と当該コイルとの電気的接続を中継する中継部材としてのバスバーを備えた電動モータに関する。

外部の駆動回路等との電気的接続を中継する中継部材として用いられるバスバーを有する電動モータとして、例えば、特許文献１の図２に記載のものが知られている。
この電動モータは、回転子としてのロータを包囲し、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相を構成する３個のコイルにそれぞれ電気的に接続された３相口出し線（バスバー）を備えている。そして、前記３相口出し線は、内部ターミナルに溶接固定され、さらに３相出力ボルトを介して、前記ロータに対してその軸方向に隣接する出力端子台に設けられた３個のハーネススロットに電気的に接続されるとともに、各ハーネススロットにおいて外部の駆動回路等から引き出される３本のハーネス（接続用配線）と電気的に接続されている。
特開２００５−２７４１３号公報、図２

上述した従来の電動モータでは、各相を構成するコイルにそれぞれ接続されたバスバーとしての３相口出し線が、当該３相口出し線以外の別の接続部材である内部ターミナル及び３相出力ボルトを介して、前記出力端子台に設けられたハーネススロットに接続されている。

このため、前記コイルから外部の駆動回路に接続されるまでに前記３相口出し線（バスバー）以外に、内部ターミナル及び３相出力ボルトが必要になる。これによって、電動モータにおいて各相を構成するコイルから外部の駆動回路に至る接続系統が複雑化し、部品点数が増加するとともに、前記ハーネススロットを有する出力端子台及びそれが占めるスペースによって電動モータの軽量化及びコンパクト化が妨げられるようになる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、各相を構成するコイルから外部の駆動回路に至る接続系統が簡素化され、部品点数の減少が図られるとともに、軽量化及びコンパクト化が実現される電動モータを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ロータを電磁力により回転させる複数相のコイルと該コイルが巻回されるステータコアとを絶縁する筒状のインシュレータと、該インシュレータに固定されるとともに、前記各相を構成するコイルへの給電を中継する複数のバスバーと、を備え、前記各バスバーには、前記コイルの各相に通じる駆動電流を制御するための外部の駆動回路に別の接続部材を介することなく直接的に接続される駆動回路接続用端子が一体的に形成されていること、を要旨とする。

同構成によれば、各相を構成するコイルへの給電を中継する複数のバスバーには、それぞれ、コイルの各相に通じる駆動電流を制御するための外部の駆動回路に別の接続部材を介することなく直接的に接続される駆動回路接続用端子の機能が一体的に付与される。このため、従来、当該バスバー以外に、外部の駆動回路と前記コイルとの接続に必要とされた各種接続用部材や出力端子台が不要となり、コイルから外部の駆動回路に至る接続系統の簡素化が図られるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動モータにおいて、前記駆動回路接続用端子が、前記駆動回路が形成された駆動回路基板の表面に面接触して当該駆動回路と電気的に接続されるように平板状に形成されていること、を要旨とする。

同構成によれば、各バスバーの駆動回路接続用端子が、駆動回路基板の表面に面接触した状態で該基板上の駆動回路と電気的に接続されるように平板状に形成されているので、駆動回路接続用端子と外部の駆動回路との電気的接触が確実となる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電動モータにおいて、前記駆動回路基板は、その表面が前記ロータ及びステータコアの軸方向に対して垂直になるように前記インシュレータの端部に配設されていること、を要旨とする。

同構成によれば、各バスバーの駆動回路接続用端子が、駆動回路基板の表面に面接触して駆動回路と電気的に接続されるように平板状に形成され、しかも、該駆動回路基板は、その表面がロータ及びステータコアの軸方向に対して垂直になるようにインシュレータの端部に配設されている。このため、当該ロータ及びステータコアの軸方向における駆動回路接続用端子及び駆動回路基板の占めるスペースの厚みを薄くすることができ、駆動回路基板を含めた電動モータ全体の軸方向におけるコンパクト化（全長の短縮）が図られるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の電動モータにおいて、前記各バスバーは、前記駆動回路基板に面接触する駆動回路接続用端子の表面が露出するように前記インシュレータに埋設固定されていること、を要旨とする。

同構成によれば、各バスバーは、駆動回路基板に面接触する駆動回路接続用端子の表面が露出するようにインシュレータに埋設固定されているので、当該駆動回路接続用端子においてインシュレータから突出した部分がなくなり、駆動回路基板を含めた電動モータ全体の軸方向におけるコンパクト化（全長の短縮）効果がさらに高められる。

請求項５に記載の発明は、請求項２〜請求項４のいずれかに記載の電動モータにおいて、前記駆動回路接続用端子には、前記駆動回路基板に挿通されたボルトが貫通する貫通孔が設けられ、且つ、前記インシュレータには、前記ボルトが螺合されるナットが、そのねじ孔を前記駆動回路接続用端子の貫通孔に連通させて埋設されていること、を要旨とする。

同構成によれば、各バスバーにおける平板状の駆動回路接続用端子には、それぞれ駆動回路基板に挿通されたボルトが貫通する貫通孔が設けられ、且つ、インシュレータには、ボルトが螺合されるナットが、そのねじ孔を駆動回路接続用端子の貫通孔に連通させて埋設されている。このため、ボルトを駆動回路基板に挿通し、当該ナットに螺合させることのみで、各バスバーと駆動回路とを電気的に接続しつつ、インシュレータに駆動回路基板を簡単に固定することができる。

本発明によれば、各相を構成するコイルから外部の駆動回路に至る接続系統が簡素化され、部品点数の減少が図られるとともに、軽量化及びコンパクト化が実現された電動モータが得られるようになる。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本実施形態の電動モータ１は、自動車のトランスミッション用油圧ポンプとして用いられる電動ポンプユニット５０に使用されるものである。

該電動モータ１は、ロータ１２と、該ロータ１２を包囲するステータコア１３と、該ステータコア１３の６個（複数）のティース部１３ａ，…に巻回されるコイル１３ｂ，…とを備えている。さらに、電動モータ１は、各コイル１３ｂとステータコア１３（ティース部１３ａ，…）とを絶縁するべく前記ステータコア１３の軸方向両端側から嵌め込まれた一対の筒状のインシュレータ１４ａ，１４ｂを備えており、有底四角筒状のモータケース１１に収容されている。尚、電動モータ１は、図１（ｂ）を参照して、３相のブラシレスモータを構成しており、対向した三対のコイル１３ｂ，１３ｂ、…は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相を構成している。また、本実施形態では、前記インシュレータ１４ａ，１４ｂは、それぞれＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂（絶縁体）を用いて射出成形により形成されている。

前記電動ポンプユニット５０は、図１（ａ）を参照して、流体を吸引・吐出するポンプ部２を備えており、該ポンプ部２と前記電動モータ１とはユニット化されている。
詳しくは、前記ポンプ部２は、所謂トロコイドポンプを構成しており、アウターロータ２１と該アウターロータ２１に外接して回転可能とされたインナーロータ２２とを有している。さらに、ポンプ部２は、有底四角筒状に形成され、前記モータケース１１に連通固定されたポンプケース２０と、該ポンプケース２０の開口端部を塞ぐポンププレート２３とにより形成される円柱状の空洞部であるポンプ室２４に収容されている。

また、前記ロータ１２は、その大径部に筒状のマグネット１２ａが支承されるとともに、前記ポンプケース２０の底部２０ａの中央部に設けられた第１転がり軸受４と、モータケース１１の底部１１ａの中央部に設けられた第２転がり軸受５とを介して、ポンプケース２０及びモータケース１１によって回転自在に支持されている。

そして、前記インナーロータ２２は、前記ロータ１２のポンプ部２側の端部で軸支され、前記コイル１３ｂ，１３ｂ、…のＵ，Ｖ，Ｗ各相に駆動電流が流され、ステータコア１３において発生する電磁力によって当該ロータ１２が回転するに伴って回転するようにされ、前記電動モータ１により回転駆動されるようになっている。

本実施形態の電動ポンプユニット５０においては、図１（ａ）を参照して、前記モータケース１１には、その外側端面１１ｃ側に、前記駆動電流を制御するための駆動回路が形成された駆動回路基板９が、その表面が前記ロータ１２及びステータコア１３の軸方向に対して垂直になるように配設されている。そして、該駆動回路基板９は、当該基板９上のＩＣやコンデンサ等の電子部品９ａ，…とともにコントローラ収容部９ｂに収容されている。ここで、駆動回路基板９の表面には、前記駆動回路を形成するように、各電子部品９ａ，…を相互に接続するためのプリント配線（図示せず）が所定のパターンで印刷されている。

前記インシュレータ１４ａ（駆動回路基板９側のインシュレータ）には、図１（ｂ）及び図２に示すように、５個（複数）のナット１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅが埋設されている。さらに、該インシュレータ１４ａには、前記Ｕ，Ｖ，Ｗ各相を構成する三対のコイル１３ｂ，１３ｂ、…同士を電気的に接続するバスバー１６、及び、各コイル１３ｂ，１３ｂ、…への給電を中継する３個（複数）のバスバー１７，１８，１９がインサート成形により埋設（固定）されている。ここで、各バスバー１６〜１９は、長尺の金属板材（銅にスズめっきを施した板材）が平板状態からプレス加工等により折り曲げられ、所定の形状に成形されたものである。

そして、図２に示すように、５個（複数）のボルト１００，…が前記駆動回路基板９に挿通されるとともに各ナット１５ａ〜１５ｅに螺合され、これにより当該駆動回路基板９がインシュレータ１４ａの端部に配設されるとともに、前記バスバー１７〜１９と駆動回路基板９上の駆動回路とが電気的に接続されるようになっている。

詳しくは、前記インシュレータ１４ａの環状部１４ｒには、前記駆動回路基板９の表面に当接するように４箇所（複数）の突出部１４ｐ１〜１４ｐ４が突出して形成されている。そして、各突出部１４ｐ２〜１４ｐ４には、それぞれ１個のナット１５ｃ〜１５ｅがインサート成形により埋設され、突出部１４ｐ１には、２個のナット１５ａ，１５ｂがインサート成形により埋設されている（図４（ａ）参照）。

また、図１（ｂ）、図２、及び図３に示すように、前記バスバー１６は、前記コイル１３ｂ，１３ｂ、…により形成されるＵ，Ｖ，Ｗ各相の共通電極（ＣＯＭ電極）として機能し、弓状に且つ最も長尺に形成されている。該バスバー１６には、それぞれ一端が開いたスリット状部を有する３個のバスバー端子１６ａ，１６ｂ，１６ｃが一体的に形成されている。そして、各バスバー端子１６ａ〜１６ｃは、それぞれ、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相を構成する一対のコイル１３ｂ，１３ｂの一端部１３ｃに接続されている。詳述すると、各バスバー端子１６ａ〜１６ｃのスリット状部に各コイル１３ｂの一端部１３ｃが係合され、当該係合部位がさらにヒュージングにより抵抗溶接されている。

一方、前記バスバー１７〜１９は、前記コイル１３ｂ，１３ｂ、…に駆動回路基板９からの駆動電流を給電する給電電極として機能し、各バスバー１７〜１９には、それぞれ、前記バスバー端子１６ａ〜１６ｃと同形状に形成され、一端が開いたスリット状部を有するバスバー端子１７ａ，１８ａ，１９ａが一体的に形成されている。そして、各バスバー端子１７ａ〜１９ａは、それぞれ、前記一対のコイル１３ｂ，１３ｂの一端部１３ｃに接続されている。詳述すると、各バスバー端子１７ａ〜１９ａのスリット状部に各コイル１３ｂの一端部１３ｃが係合され、当該係合部位がさらにヒュージングにより抵抗溶接されている。

前記バスバー１７〜１９には、図２を参照して、前記駆動回路基板９に挿通されたボルト１００が挿通される平面視円形の貫通孔１０７ｈ，１０８ｈ，１０９ｈを有する平板状のリング状端子（駆動回路接続用端子）１０７，１０８，１０９が一体的に形成されている。さらに、各バスバー１７〜１９は、そのリング状端子１０７〜１０９の表面が、それぞれインシュレータ１４ａから露出した状態で当該インシュレータ１４ａに埋設固定されている。

そして、図４（ａ）に示すように、前記突出部１４ｐ１においては、前記各ボルト１００，１００が螺合されるナット１５ａ，１５ｂが、そのねじ孔１５ｓ，１５ｓを前記リング状端子１０７，１０８の貫通孔１０７ｈ，１０８ｈに連通させて埋設されている。そして、前記各ボルト１００，…が前記駆動回路基板９に挿通されるとともに各ナット１５ａ，１５ｂに螺合される。尚、図示を省略するが、前記突出部１４ｐ２においても、ボルト１００が螺合されるナット１５ｃが、そのねじ孔１５ｓを前記リング状端子１０９の貫通孔１０９ｈに連通させて埋設されている。

これにより、図４（ｂ）に示すように、３個のボルト１００，…によって、駆動回路基板９と、リング状端子１０７〜１０９と、ナット１５ａ〜１５ｃとが互いに面接触した状態で固定され、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相を構成する三対のコイル１３ｂ，１３ｂ、…と駆動回路基板９上の駆動回路とが電気的に接続される。

本実施形態においては、このように、前記各バスバー１７〜１９は、そのリング状端子１０７〜１０９を介して、当該バスバー１７〜１９以外の金属製の接続部材や出力端子台を介することなく駆動回路基板９と直接的に接続されている。そして、該駆動回路基板９に備えられた駆動回路によって制御された駆動電流が各バスバー１７〜１９を介して前記各コイル１３ｂ，１３ｂ、…に供給されるようになっている。

本実施形態の電動モータ１は、以上のように構成され、次のような作用・効果を奏する。
（１）Ｕ，Ｖ，Ｗ各相を構成する一対のコイル１３ｂ，１３ｂ、…への給電を中継すべく当該コイル１３ｂ，１３ｂ、…に電気的に接続される複数のバスバー１７〜１９には、それぞれ、コイル１３ｂのＵ，Ｖ，Ｗ各相に通じる駆動電流を制御するための外部の駆動回路（駆動回路基板９上の駆動回路）に別の接続部材を介することなく直接的に接続されるリング状端子（駆動回路接続用端子）１０７〜１０９の機能が一体的に付与される。このため、従来、当該バスバー１７〜１９以外に、外部の駆動回路と前記コイル１３ｂ，１３ｂ、…との接続に必要とされた各種接続用部材や出力端子台が不要となり、各相を構成するコイル１３ｂから外部の駆動回路に至る接続系統の簡素化が図られるようになる。

（２）各バスバー１７〜１９のリング状端子１０７〜１０９が、駆動回路基板９の表面に面接触して当該基板９上のプリント配線（駆動回路）と電気的に接続されるように平板状に形成されているので、リング状端子１０７〜１０９と外部の駆動回路との電気的接触が確実となる。

（３）各バスバー１７〜１９のリング状端子１０７〜１０９が、駆動回路基板９の表面に面接触して当該基板９上の駆動回路と電気的に接続されるように平板状に形成され、しかも、該駆動回路基板９は、その表面が電動モータ１のロータ１２及びステータコア１３の軸方向に対して垂直になるようにインシュレータ１４ａの端部に配設されている。このため、当該ロータ１２及びステータコア１３の軸方向におけるリング状端子１０７〜１０９及び駆動回路基板９の占めるスペースの厚みを薄くすることができ、駆動回路基板９を含めた電動モータ１全体の軸方向におけるコンパクト化（全長の短縮）が図られるようになる。

（４）各バスバー１７〜１９は、駆動回路基板９（のプリント配線）に面接触するリング状端子１０７〜１０９の表面が露出するようにインシュレータ１４ａに埋設固定されている。このため、当該リング状端子１０７〜１０９においてインシュレータ１４ａから突出した部分がなくなり、駆動回路基板９を含めた電動モータ１全体の軸方向におけるコンパクト化（全長の短縮）効果がさらに高められる。

（５）各バスバー１７〜１９のリング状端子１０７〜１０９には、それぞれ駆動回路基板９に挿通されたボルト１００が貫通する貫通孔１０７ｈ〜１０９ｈが設けられ、且つ、インシュレータ１４ａには、ボルト１００が螺合されるナット１５ａ〜１５ｃが、そのねじ孔１５ｓをリング状端子１０７〜１０９の貫通孔１０７ｈ〜１０９ｈに連通させて埋設されている。このため、ボルト１００，…を駆動回路基板９に挿通し、当該ナット１５ａ〜１５ｃに螺合させることのみで、各バスバー１７〜１９と当該基板９上の駆動回路とを電気的に接続しつつ、インシュレータ１４ａに駆動回路基板９を簡単に固定することができる。

尚、上記実施形態は以下のように変形してもよい。
・上記実施形態では、前記バスバー１７〜１９を備えた電動モータ１を自動車のトランスミッション用油圧ポンプとして用いられる電動ポンプユニット５０に使用したが、該電動モータ１は、これに限られず、自動車のパワーステアリングに使用してもよいし、その他の汎用用途に使用してもよい。

・上記実施形態では、駆動回路接続用端子としての平板状の端子１０７〜１０９を平面視円形の貫通孔１０７ｈ，１０８ｈ，１０９ｈを有するようにリング状に形成したが、これに限られず、ボルト１００がその側部で嵌合固定されるように、例えば、平面視略Ｃ字状に形成してもよい。

・上記実施形態では、各バスバー１７〜１９を、そのリング状端子１０７〜１０９の表面が露出するようにインシュレータ１４ａに埋設固定したが、これに限られず、リング状端子１０７〜１０９がインシュレータ１４ａから突出するようにインシュレータ１４ａに埋設固定してもよい。

・上記実施形態では、ロータ１２がステータコア１３の内側に配置されるインナーロータ型の電動モータ１について説明したが、これに限られず、本発明の技術的思想は、ロータ１２がステータコア１３の外側に配置されるアウターロータ型の電動モータにも同様に適用できる。

（ａ）は、本発明の実施形態に係る電動ポンプユニットの要部を示す軸方向断面図、（ｂ）は、同実施形態に係るインシュレータ部分（ステータコア、コイル、及びバスバーを含む）の端面図。本発明の実施形態に係る駆動回路基板がインシュレータ部分に取り付けられる状態を示す斜視図。本発明の実施形態に係るコイルの配線系統を示す配線図。（ａ）は、図２の要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａに沿った断面図。

符号の説明

１…電動モータ、９…駆動回路基板、１３…ステータコア、１３ｂ…コイル、１４ａ…インシュレータ、１５ａ〜１５ｅ…ナット、１６…バスバー（共通電極用バスバー）、１７〜１９…バスバー（給電電極用バスバー）、１６ａ〜１６ｃ、１７ａ〜１９ａ…バスバー端子、１００…ボルト、１０７〜１０９…リング状端子（駆動回路接続用端子）。

Claims

ロータを電磁力により回転させる複数相のコイルと該コイルが巻回されるステータコアとを絶縁する筒状のインシュレータと、該インシュレータに固定されるとともに、前記各相を構成するコイルへの給電を中継する複数のバスバーと、を備え、
前記各バスバーには、前記コイルの各相に通じる駆動電流を制御するための外部の駆動回路に別の接続部材を介することなく直接的に接続される駆動回路接続用端子が一体的に形成されていることを特徴とする電動モータ。
請求項１に記載の電動モータにおいて、
前記駆動回路接続用端子が、前記駆動回路が形成された駆動回路基板の表面に面接触して当該駆動回路と電気的に接続されるように平板状に形成されている電動モータ。
請求項２に記載の電動モータにおいて、
前記駆動回路基板は、その表面が前記ロータ及びステータコアの軸方向に対して垂直になるように前記インシュレータの端部に配設されている電動モータ。
請求項３に記載の電動モータにおいて、
前記各バスバーは、前記駆動回路基板に面接触する駆動回路接続用端子の表面が露出するように前記インシュレータに埋設固定されている電動モータ。
請求項２〜請求項４のいずれかに記載の電動モータにおいて、
前記駆動回路接続用端子には、前記駆動回路基板に挿通されたボルトが貫通する貫通孔が設けられ、且つ、前記インシュレータには、前記ボルトが螺合されるナットが、そのねじ孔を前記駆動回路接続用端子の貫通孔に連通させて埋設されている電動モータ。