JP2009232554A - 電動モータ、及び電動モータ用ケースの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ケースに対してステータを固定するための接着剤が不要となり、低コスト化を図ることができる電動モータ、及び電動モータ用ケースの製造方法を提供する。
【解決手段】電動モータ１は、シャフト８ａを有するロータ８と、ロータ８を回転させるために回転磁界を発生させるステータ５と、ロータ８の回転を制御するためのコントローラ９と、ステータ５及びコントローラ９が収納されるケース２とを備えている。また、ケース２は、ステータ５を収納するモータケース部３と、コントローラ９を収納するコントローラケース部４とを備えている。そして、モータケース部３は、ステータ５と同じ材質の金属からなるプレス成形品であるとともに、コントローラケース部４は、樹脂からなるモールド成形品であって、モータケース部３とコントローラケース部４は一体的に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロータを回転させる回転磁界を発生させるステータと、ロータの回転を制御するためのコントローラと、ステータ及びコントローラが収納されるケースとを備える電動モータ、及び電動モータ用ケースの製造方法に関する。

一般に、シャフトを有するロータと、ロータを回転させるために回転磁界を発生させるステータと、ロータの回転を制御するためのコントローラと、ステータ及びコントローラが収納されるケースとを備えた電動モータが知られている。また、近年、自動車の油圧源として小型の電動ポンプを使用することが知られており、このような電動ポンプの駆動源として、上記のような電動モータを利用したものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

より具体的には、図４に示すように、電動モータ１０１は、シャフト１０８ａを有するロータ１０８と、ロータ１０８を回転させるために回転磁界を発生させるステータ１０５と、ロータ１０８の回転を制御するためのコントローラ１０９と、ステータ１０５及びコントローラ１０９が収納されるケース１０２とを備えている。このように構成された電動モータ１０１において、電動モータ用のケースであるケース１０２は、ステータ１０５を収納するためのモータケース部１０３と、コントローラ１０９を収納するためのコントローラケース部１０４とを備えている。

上記のようなケース１０２は、モータケース部１０３とコントローラケース部１０４が一体的に形成されていることが好ましいが、コントローラ１０９を収納するためのコントローラケース部１０４の形状が複雑である場合は、鉄のプレス成形品を使用することはできない。即ち、例えば、円筒状のモータケース部１０３と、直方体状のコントローラケース部１０４とを、鉄のプレス加工により一体的に形成することは困難である。そこで、金属鋳造法の一つであるアルミダイカストにより、モータケース部１０３とコントローラケース部１０４とを一体的に形成することが考えられる。
特開２００６−２６２６１１号公報

しかしながら、アルミダイカストにより形成されたモータケース部１０３はアルミニウム製であるため、ケース１０２に対してステータ１０５を固定するために、鉄製のステータ１０５をモータケース部１０３に圧入した場合には、ステータ１０５及びモータケース部１０３の熱膨張率の違いによって、モータケース部１０３が破損する場合がある。即ち、ステータ１０５をモータケース部１０３に圧入した場合に、電動モータ１０１の使用環境における温度の変動に伴い、モータケース部１０３が割れる場合があった。従って、ケース１０２に対してステータ１０５を固定するために、モータケース部１０３にステータ１０５を接着させるための接着剤Ｓが必要となり、電動モータ１０１のコストアップになるという問題があった。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ケースに対してステータを固定するための接着剤が不要となり、低コスト化を図ることができる電動モータ、及び電動モータ用ケースの製造方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、シャフトを有するロータと、ロータを回転させるために回転磁界を発生させるステータと、ロータの回転を制御するためのコントローラと、ステータ及びコントローラが収納されるケースとを備える電動モータであって、ケースは、ステータを収納するモータケース部と、コントローラを収納するコントローラケース部とを備え、モータケース部は、ステータと同じ材質の金属からなるプレス成形品であるとともに、コントローラケース部は、樹脂からなるモールド成形品であって、モータケース部とコントローラケース部は一体的に形成されていることを特徴とする。

同構成によれば、モータケース部は、ステータと同じ材質の金属からなるプレス成形品であるため、ステータとモータケース部の熱膨張率を同じにすることができる。従って、モータケース部にステータを圧入した場合でも、モータケース部を割らずにケースに対してステータを固定することができる。その結果、ケースに対してステータを固定するための接着剤が不要となるため、電動モータの低コスト化を図ることができる。また、接着剤を用いてケースに対してステータを固定させる必要がなくなるため、接着剤を塗布して乾燥させるまでに時間がかかる接着作業を行う必要がなくなり、電動モータを容易に製造することができる。また、コントローラケース部は、樹脂からなるモールド成形品であるため、コントローラケース部の形状が複雑である場合にも、コントローラケース部を容易に形成することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動モータであって、モータケース部及びコントローラケース部には、互いに係合する係合部が形成されていることを特徴とする。
同構成によれば、モータケース部及びコントローラケース部には、互いに係合する係合部が形成されているため、一体的に形成されているモータケース部とコントローラケース部とが分離しないようにすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の電動モータであって、モータケース部とコントローラケース部が接合する箇所には、シール部材が設けられていることを特徴とする。

同構成によれば、モータケース部とコントローラケース部が接合する箇所には、シール部材が設けられているため、ケースの外部から、ケースの内部へ異物が侵入することを防止することができる。

請求項４に記載の発明は、ロータを回転させるための回転磁界を発生させるステータを収納するモータケース部と、ロータの回転を制御するためのコントローラを収納するコントローラケース部とを備える電動モータ用ケースの製造方法であって、ステータと同じ材質の金属をプレスすることによりモータケース部を形成する第１の工程と、第１の工程において形成されたステータと同じ材質の金属からなるモータケース部を、コントローラケース部を形成するための金型内に配設する第２の工程と、第２の工程においてモータケース部が配設された金型内に、溶融した樹脂を流し込んで硬化させることにより、コントローラケース部を形成する第３の工程とを少なくとも備えることを特徴とする。

同構成によれば、ステータと同じ材質の金属をプレスすることによりモータケース部を形成する第１の工程と、第１の工程において形成されたステータと同じ材質の金属からなるモータケース部を、コントローラケース部を形成するための金型内に配設する第２の工程とを備えている。そして、第２の工程においてモータケース部が配設された金型内に、溶融した樹脂を流し込んで硬化させることにより、コントローラケース部を形成する第３の工程をさらに備えている。このため、モータケース部がステータと同じ材質の金属からなるプレス成形品であるとともに、コントローラケース部が樹脂からなるモールド成形品であって、モータケース部とコントローラケース部が一体的に形成されている電動モータ用ケースを製造することができる。従って、モータケース部は、ステータと同じ材質の金属からなるプレス成形品であるため、ステータとモータケース部の熱膨張率を同じにすることができ、モータケース部にステータを圧入した場合でも、モータケース部を割らずにケースに対してステータを固定することができる。その結果、ケースに対してステータを固定するための接着剤が不要となるため、電動モータの低コスト化を図ることができる。また、接着剤を用いてケースに対してステータを固定させる必要がなくなるため、接着剤を塗布して乾燥させるまでに時間がかかる接着作業を行う必要がなくなり、電動モータを容易に製造することができる。また、コントローラケース部は、樹脂からなるモールド成形品であるため、コントローラケース部の形状が複雑である場合にも、コントローラケース部を容易に形成することができる。

本発明によれば、ケースに対してステータを固定するための接着剤が不要となり、電動モータの低コスト化を図ることができる。また、接着剤を用いてモータケース部にステータを接着させる必要がなくなるため、電動モータを容易に製造することができる。

以下に本発明に係る実施形態について、図１乃至図３を参照しながら説明する。なお、図中の矢印Ａは、前側方向（即ち、前方）を示すとともに、図中の矢印Ｂは、後側方向（即ち、後方）を示している。また、図中の矢印Ｒは、シャフトの中心軸に垂直な方向である径方向を示している。

本実施形態に係る電動モータ１は、自動車（不図示）の油圧源である電動ポンプ（不図示）の駆動源に利用される小型の電動モータであって、シャフト８ａの回転により自動車の各部へ油圧を供給するように、シャフト８ａは電動モータ１の前方Ａに設けられた内接ギヤポンプ（不図示）に接続されている。

ケース２は、電動モータ用ケースであって、ステータ５を収納するモータケース部３と、コントローラ９を収納するコントローラケース部４とから構成されており、有底円筒形状のモータケース部３の内周３ａには、鉄製のステータ５が圧入されることで、ステータ５が、ケース２に対して固定されている。

より具体的には、ステータ５は、鉄板５ｂが積層されたステータ鉄芯であるステータコア５ａと、ステータコア５ａに巻かれた導線５ｄからなる複数のコイル５ｃとから構成されるとともに、ステータコア５ａがモータケース部３の内周３ａに圧入されている。また、コイル５ｃはコントローラ９と接続されている。

以上のようにして、モータケース部３の内部に設けられたステータ５は、コントローラ９から複数のコイル５ｃに電力が適宜供給されることによって、回転磁界を発生させる構成となっている。

また、ステータ５が収納されたモータケース部３の開口端部３ｂには、ステータ５が収納されているモータケース部３の内部を封じるように、モータカバー６が設けられている。

モータケース部３の底部３ｃには、軸受７ａを収容するための軸受収容部３ｄが形成されるとともに、モータカバー６の底部６ａにも、軸受７ｂを収容するための軸受収容部６ｂが形成されている。これらの軸受収容部３ｄ，６ｂに収容されている一対の軸受７ａ，７ｂによりシャフト８ａが回転可能に支持されている。

軸受７ａ，７ｂにより支持されたシャフト８ａの外周８ｂには、円筒状の永久磁石８ｃが設けられており、シャフト８ａに設けられた永久磁石８ｃは、径方向Ｒにおいてステータ５に対向して設けられるとともに、永久磁石８ｃには、シャフト８ａの回転方向に沿って交互に磁極が着磁されている。以上のように構成された永久磁石８ｃと、シャフト８ａとからロータ８が構成されており、ステータ５が回転磁界を発生させることにより、ロータ８が回転する。

また、モータケース部３の後方Ｂには、コントローラケース部４が形成されており、より具体的には、円筒状のモータケース部３の外周３ｅに、コントローラケース部４の前方Ａの開口端部４ｂが接合されている。

コントローラケース部４の内部には、ステータ５（より具体的には、ステータ５を構成するコイル５ｃ）へ供給される電力を制御するための回路基板９ａと電子部品９ｂとから構成されたコントローラ９が収納されている。なお、回路基板９ａは、ねじ等（不図示）によりケース２に対して固定されている。

回路基板９ａには、複数の配線（不図示）が形成されるとともに、これらの配線は、電子部品９ｂの端子（不図示）や、ステータ５を構成するコイル５ｃの導線５ｄに接続されており、ステータ５へ供給される電力を制御することによって、ステータ５が発生させる回転磁界の回転速度を変化させることができる。従って、コントローラ９は、ステータ５へ供給される電力を制御することによって、ロータ８の回転を制御することができる。

また、回路基板９ａの形成された配線には、コネクタ（不図示）を用いて、外部機器からの配線（いずれも不図示）が接続されるとともに、回路基板９ａには、コネクタが接続されるコネクタピン９ｃが設けられている。

そして、コントローラケース部４の後方Ｂの開口端部４ａには、コントローラケース部４に収納されたコントローラ９を保護するために、コントローラカバー１０が設けられている。

以上のように、電動モータ１は、シャフト８ａを有するロータ８と、ロータ８を回転させるために回転磁界を発生させるステータ５と、ロータ８の回転を制御するためのコントローラ９と、ステータ５及びコントローラ９が収納されるケース２とを備える構成となっている。そして、電動モータ用のケース２は、ステータ５を収納するモータケース部３と、コントローラ９を収納するコントローラケース部４とを備えた構成である。

ここで、本実施形態においては、モータケース部３は、ステータ５と同じ材質の金属（即ち、鉄）からなるプレス成形品であるとともに、コントローラケース部４は、樹脂からなるモールド成形品であって、図１及び図２に示すように、モータケース部３とコントローラケース部４は一体的に形成されていることに特徴がある。

より具体的には、モータケース部３は、ステータ５のステータコア５ａと同じ材料である鉄からなるプレス成形品であって、以下のようにして、モータケース部３とコントローラケース部４が一体的に形成されたケース２を製造することができる。

まず、図３（ａ）に示すように、鉄をプレス加工することによって、鉄からなるモータケース部３を形成する（第１の工程）。次いで、図３（ｂ）に示すように、モータケース部３を、コントローラケース部４を形成するための金型Ｋ内に配設する（第２の工程）。次いで、図３（ｃ）に示すように、モータケース部３が配設された金型Ｋ内に、溶融した樹脂を流し込んで硬化させることにより、樹脂からなるコントローラケース部４を形成する（第３の工程）。そして、金型Ｋからモータケース部３及びコントローラケース部４を取り出すことで、図２及び図３（ｄ）に示すモータケース部３とコントローラケース部４が一体的に形成されたケース２を得ることができる。

また、本実施形態においては、モータケース部３及びコントローラケース部４には、互いに係合する係合部が形成されている。より具体的には、モータケース部３の外周３ｅには、係合部である係合凹部３ｆが形成されるとともに、コントローラケース部４の前方Ａの開口端部４ｂには、係合凹部３ｆと係合する係合部である係合凸部４ｃが形成されている。これらの係合凹部３ｆと係合凸部４ｃが互いに係合して、コントローラケース部４からモータケース部３が抜けないように構成されている。

また、本実施形態においては、モータケース部３とコントローラケース部４が接合する箇所Ｃには、シール部材１１が設けられている。より具体的には、シール部材１１は、液状ガスケットをモータケース部３とコントローラケース部４が接合する箇所Ｃに塗布して、硬化させたものである。

また、本実施形態においては、樹脂からなるコントローラケース部４には、コネクタをコネクタピン９ｃへ案内するコネクタシェル４ｄが一体成形されている。このように構成すれば、コネクタをコネクタピン９ｃに容易に接続することができる。

上記実施形態の電動モータ１によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）モータケース部３は、ステータ５と同じ材質の金属からなるプレス成形品であるため、ステータ５とモータケース部３の熱膨張率を同じにすることができる。従って、モータケース部３にステータ５を圧入した場合でも、モータケース部３を割らずにケース２に対してステータ５を固定することができる。その結果、ケース２に対してステータ５を固定するための接着剤（不図示）が不要となるため、電動モータ１の低コスト化を図ることができる。また、接着剤を用いてケース２に対してステータ５を固定させる必要がなくなるため、接着剤を塗布して乾燥させるまでに時間がかかる接着作業を行う必要がなくなり、電動モータ１を容易に製造することができる。また、コントローラケース部４は、樹脂からなるモールド成形品であるため、コントローラケース部４の形状が複雑である場合にも、コントローラケース部４を容易に形成することができる。

（２）モータケース部３及びコントローラケース部４には、互いに係合する係合部（即ち、係合凹部３ｆと係合凸部４ｃ）が形成されている。このため、一体的に形成されているモータケース部３とコントローラケース部４とが分離しないようにすることができる。

（３）モータケース部３とコントローラケース部４が接合する箇所Ｃには、シール部材１１が設けられているため、ケース２の外部Ｇから、ケース２の内部（即ち、コントローラケース部４の内部やモータケース部３の内部）へ異物が侵入することを防止することができる。

（４）コントローラケース部４には、コネクタをコネクタピン９ｃへ案内するコネクタシェル４ｄが一体成形されているため、コネクタをコネクタピン９ｃに容易に接続することができる。また、ねじ等を用いて別途コネクタシェル（不図示）を設けることが不要であるため、別途コネクタシェルを設ける場合に比し、低コスト化を図ることができる。

また、本実施形態に係る電動モータ用ケースであるケース２の製造方法は、ステータ５と同じ材質の金属（即ち、鉄）をプレスすることによりモータケース部３を形成する第１の工程を備えている。さらに、ケース２の製造方法は、第１の工程において形成されたモータケース部３を、コントローラケース部４を形成するための金型Ｋ内に配設する第２の工程と、第２の工程においてモータケース部３が配設された金型Ｋ内に、溶融した樹脂を流し込んで硬化させることにより、コントローラケース部４を形成する第３の工程とを備えている。このため、上記（１）の効果を得ることができるケース２を製造することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の設計変更をすることが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。例えば、上記実施形態を以下のように変更してもよい。

・上記実施形態においては、コントローラケース部４には、コネクタをコネクタピン９ｃへ案内するコネクタシェル４ｄが一体成形されていたが、コントローラケース部４に、コネクタシェル４ｄが一体成形されていなくてもよい。このようにしても上記（１）〜（３）の効果を得ることができる。

・上記実施形態においては、モータケース部３とコントローラケース部４が接合する箇所Ｃには、シール部材１１が設けられていたが、このようなシール部材１１を設けなくてもよい。このようにしても上記（１）、（２）の効果を得ることができる。

・上記実施形態においては、モータケース部３に係合凹部３ｆが形成されるとともにコントローラケース部４に係合凸部４ｃが形成されていたが、係合部がこのような構成でなくてもよい。例えば、モータケース部３の外周３ｅに、係合部である係合凸部（不図示）が形成されるとともに、コントローラケース部４の前方Ａの開口端部４ｂに、上記係合凸部と係合する係合部である係合凹部（不図示）が形成されていてもよい。

・上記実施形態においては、モータケース部３及びコントローラケース部４には、互いに係合する係合部が形成されていたが、上記のような係合部が形成されていなくてもよい。このようにしても上記（１）の効果を得ることができる。

・上記実施形態においては、モータケース部３は、鉄からなるプレス成形品であったが、ステータ５（より具体的にはステータ５を構成するステータコア５ａ）と同じ材質の金属からなるプレス成形品であれば、どのような金属からなるプレス成形品であってもよい。

次に、上記実施形態から把握できる技術的思想について、その効果とともに以下に追記する。
（付記１）前記コントローラは、前記ステータへ供給される電力を制御するための回路基板を有するとともに、前記回路基板にはコネクタが接続されるコネクタピンが設けられ、前記コントローラケース部には、前記コネクタを前記コネクタピンへ案内するコネクタシェルが一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電動モータ。

同構成によれば、樹脂からなるコントローラケース部には、コネクタを回路基板に設けられたコネクタピンへ案内するコネクタシェルが一体成形されているため、コネクタをコネクタピンに容易に接続することができる。また、ねじ等を用いて別途コネクタシェルを設けることが不要であるため、別途コネクタシェルを設ける場合に比し、低コスト化を図ることができる。

本発明の実施形態に係る電動モータを示す概略構成図。 本発明の実施形態に係る電動モータ用のケースを示す斜視図。 （ａ）〜（ｄ）本発明の実施形態に係る電動モータ用のケースの製造工程を説明するための断面図。 従来の電動モータを示す概略構成図。

符号の説明

Ａ…前方、Ｂ…後方、Ｒ…径方向、Ｃ…モータケース部とコントローラケース部が接合する箇所、Ｇ…ケースの外部、Ｋ…金型、１…電動モータ、２…ケース（電動モータ用ケース）、３…モータケース部、３ｆ…係合凹部（係合部）、４…コントローラケース部、４ａ…後方の開口端部、４ｂ…前方の開口端部、４ｃ…係合凸部（係合部）、４ｄ…コネクタシェル、５…ステータ、５ａ…ステータコア、５ｃ…コイル、６…モータカバー、８…ロータ、８ａ…シャフト、８ｃ…永久磁石、９…コントローラ、９ａ…回路基板、９ｂ…電子部品、９ｃ…コネクタピン、１０…コントローラカバー、１１…シール部材。

Claims (4)

1. シャフトを有するロータと、前記ロータを回転させるために回転磁界を発生させるステータと、前記ロータの回転を制御するためのコントローラと、前記ステータ及び前記コントローラが収納されるケースとを備える電動モータであって、
   前記ケースは、前記ステータを収納するモータケース部と、前記コントローラを収納するコントローラケース部とを備え、
   前記モータケース部は、前記ステータと同じ材質の金属からなるプレス成形品であるとともに、前記コントローラケース部は、樹脂からなるモールド成形品であって、前記モータケース部と前記コントローラケース部は一体的に形成されていることを特徴とする電動モータ。
2. 前記モータケース部及び前記コントローラケース部には、互いに係合する係合部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動モータ。
3. 前記モータケース部と前記コントローラケース部が接合する箇所には、シール部材が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動モータ。
4. ロータを回転させるための回転磁界を発生させるステータを収納するモータケース部と、前記ロータの回転を制御するためのコントローラを収納するコントローラケース部とを備える電動モータ用ケースの製造方法であって、
   前記ステータと同じ材質の金属をプレスすることにより前記モータケース部を形成する第１の工程と、
   前記第１の工程において形成された前記ステータと同じ材質の金属からなる前記モータケース部を、前記コントローラケース部を形成するための金型内に配設する第２の工程と、
   前記第２の工程において前記モータケース部が配設された前記金型内に、溶融した樹脂を流し込んで硬化させることにより、前記コントローラケース部を形成する第３の工程と
   を少なくとも備えることを特徴とする電動モータ用ケースの製造方法。

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