JP2012186981A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】大型化を抑えつつ集結板の電流容量を十分に確保したモータを提供する。
【解決手段】モータ１は、回転軸２と、ロータ３と、ステータ４と、回転軸２、ロータ３、およびステータ４を収容するハウジング５とを備える。ステータ４は、ロータ３の周囲を覆う筒状のステータコア６と、ステータコア６に巻かれた巻線９からなるコイル７と、巻線９および給電線が接続された略環状の集結板１０と、を有する。集結板１０はロータ３より下方に配置されている。ハウジング５の上側には、ステータ４の外径以上の内径を有する第１開口５ｃが形成されている。集結板１０の外径の最大値は、ステータコア６の外径以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、各コイルを所定の相に接続する集結板を有するモータに関する。

従来から、ＤＣブラシレスモータ等のように、各コイルを所定の相に接続する集結板を有するモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。集結板は各コイルの巻線と給電線とに接続されており、給電線から集結板を通じて各コイルに電流が供給される。給電線から各コイルに所定量の電流を安定して供給するために、集結板には所定の電流容量（電流の通路面積）が必要となる。

集結板の電流容量を確保する手法として、集結板の板厚を大きくするか、あるいは集結板の面積を大きくすることが考えられる。

ところが、集結板の板厚を大きくすると、モータの軸方向寸法が大きくなってしまう。複数の相（例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）用の集結板が積層される場合、それら集結板全体の厚みの増加量は決して無視できないものとなり、モータの軸方向寸法の大型化を招く要因となる。

通常、モータの組立時には、集結板を有するステータをハウジングに取り付け、その後、集結板の孔を通じてロータをステータの内側に挿入する。集結板の孔の内径はロータの外径よりも大きくなければならない。したがって、孔の内径を小さくすることには限界があり、孔の内径を小さくすることによって集結板の面積を大きくすることは困難である。

そこで、集結板の外径を大きくすることにより、集結板の電流容量を増大させることが考えられる。

特開２００２−２８１７０４号公報

しかし、集結板の外径を大きくすると、それに伴ってハウジングを大型化しなければならない。したがって、モータの径方向寸法の大型化が避けられない。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、大型化を抑えつつ集結板の電流容量を十分に確保したモータを提供することにある。

本発明に係るモータは、回転軸と、前記回転軸に固定されたロータと、前記ロータの周囲を覆う筒状のステータコアと、前記ステータコアに巻かれた巻線からなるコイルと、前記ステータコアに対して前記回転軸の軸方向の一方側に位置し、前記巻線に電流を供給する給電線が接続された略環状の集結板と、を有するステータと、前記回転軸、前記ロータ、および前記ステータを収容するハウジングであって、前記回転軸の軸方向の前記集結板側と反対の側に、前記ステータの外径以上の内径を有する第１開口が形成されたハウジングと、を備え、前記集結板の外径の最大値は、前記ステータコアの外径以下であるものである。

本発明によれば、大型化を抑えつつ集結板の電流容量を十分に確保したモータを提供することができる。

モータの断面図である。 集結板の正面図である。 （ａ）は集結板の部分断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ方向から端子を見た図、（ｃ）は（ａ）のＣ方向から端子を見た図である。

以下、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態に係るモータは、例えば電動アシスト自転車の補助動力源として好適に用いることができる。ただし、本発明に係るモータの用途は特に限定される訳ではなく、他の用途に用いることも勿論可能である。

図１に示すように、モータ１は、回転軸２と、回転軸２に固定されたロータ３と、ステータ４と、これら回転軸２、ロータ３、およびステータ４を収容するハウジング５とを備えている。なお、図１では、ステータ４等の詳細な内部構造の図示は省略している。

以下の説明において、上、下、左、右は、電動アシスト自転車の乗員から見た方向ではなく、図１の上、下、左、右をそれぞれ意味するものとする。以下の説明に用いる各方向は説明の便宜上の方向であって、実際のモータ１の設置姿勢とは無関係である。なお、モータ１の設置姿勢は何ら限定される訳ではない。

ハウジング５は、下側に位置するハウジング本体５ａと、カバー５ｂとを有している。ハウジング本体５ａの上側には、第１開口５ｃが形成されている。カバー５ｂは第１開口５ｃを塞いでいる。

回転軸２は下方に延びている。回転軸２は、ハウジング本体５ａに取り付けられた軸受８ａと、カバー５ｂに取り付けられた軸受８ｂとにより、回転可能に支持されている。回転軸２は、図示しないギア、スプロケット等を介して、電動アシスト自転車のチェーン（図示せず）に駆動力を伝達するように構成されている。

ロータ３は円筒状に形成されており、回転軸２はロータ３の内側に固定されている。回転軸２はロータ３と共に回転する。

ステータ４は、ロータ３の周囲を覆う円筒状のステータコア６と、ステータコア６に巻かれた巻線９からなるコイル７と、集結板１０とを有している。モータ１は３相のＤＣブラシレスモータであり、Ｕ相の集結板１０ａ、Ｖ相の集結板１０ｂ、およびＷ相の集結板１０ｃが上向きに積層されている。これら集結板１０ａ、１０ｂ、および１０ｃは、樹脂にインサート成形されている。ここでは、それら３相の集結板１０ａ、１０ｂ、および１０ｃの全体を便宜上、集結板１０と称することとする。

図２および図３（ａ）に示すように、集結板１０ａ、１０ｂ、および１０ｃは、環状体１１と、環状体１１の径方向の外方に設けられた端子１２とをそれぞれ有している。環状体１１の内側には孔１９が形成されている。集結板１０ａ、１０ｂ、および１０ｃの環状体１１は上下に重ね合わされ、積層体を構成している。各集結板１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、それぞれ複数の端子１２を備えている。図示は省略するが、集結板１０ａ、１０ｂ、１０ｃの端子１２は、積層体を構成した段階でそれぞれ高さが等しくなるように構成されている。図３（ａ）において、上下方向に関して、すべての端子１２が環状体１１の上端と下端との間に位置している。言い換えると、端子１２の厚みは環状体１１の厚み以下であり、且つ端子１２は環状体１１よりも上方または下方に飛び出してはいない。図２に示すように、端子１２は周方向に間隔を空けて配置されている。各端子１２には、巻線９が接続される。

図３（ａ）に示すように、端子１２はＬ型に形成されている。図３（ｂ）は、端子１２を図３（ａ）のＢ方向から見た図であり、図３（ｃ）は、端子１２を図３（ａ）のＣ方向から見た図である。端子１２の先端には、上下に延びる溝１３を介して対向する第１の片１４ａおよび第２の片１４ｂが設けられている。巻線９は、溝１３に挿入された後、両片１４ａ，１４ｂを互いに接近する方向に加圧することによって、両片１４ａ，１４ｂに挟み込まれる。詳細は後述するが、巻線９はヒュージングによって両片１４ａ，１４ｂに接続される。

図１に示すように、集結板１０ａ、１０ｂ、１０ｃには端子２０が設けられている。端子２０には、図示しないバッテリから電流が供給される給電線が接続される。ハウジング本体５ａには、端子２０または給電線を通す第２開口５ｄが形成されている。給電線に供給された電流は、集結板１０ａ、１０ｂ、１０ｃを介して巻線９に供給される。

図１に示すように、ハウジング本体５ａの第１開口５ｃはステータコア６の上方に位置し、第２開口５ｄはステータコア６の下方に位置している。言い換えると、回転軸２の軸方向に関して、第１開口５ｃはステータコア６の一方側に位置し、第２開口５ｄは他方側に位置している。

集結板１０は、ステータコア６の下方に位置している。集結板１０は、回転軸２の軸方向に関して、ステータコア６の第１開口５ｃ側と反対の側に配置されている。

ステータ４は、第１開口５ｃからハウジング本体５ａ内に嵌め込まれる。第１開口５ｃの内径Ｄ１は、ステータ４の外径以上となっている。集結板１０は周方向に間欠的に端子１２を有しているため、集結板１０の外径Ｄ３は場所によって相違する。集結板１０がステータコア６よりも径方向の外方に突出しないよう、集結板１０の外径Ｄ３の最大値は、ステータコア６の外径以下に設定されている。第１開口５ｃの内径Ｄ１は、ステータコア６の外径以上である。

次に、モータ１の組立方法を説明する。まず、予めステータコア６と巻線９と集結板１０とが組み立てられたステータ４を、第１開口５ｃを通じてハウジング本体５ａ内に挿入し、ハウジング本体５ａに取り付ける。ハウジング本体５ａの内径はステータコア６の外径よりも若干大きい程度であるが、集結板１０の外径Ｄ３の最大値はステータコア６の外径以下である。ステータ４をハウジング本体５ａ内に挿入するときに、集結板１０が第１開口５ｃの縁部に引っ掛かることは生じにくい。集結板１０はハウジング本体５ａ内に容易に挿入することができる。

前述したように、巻線９は集結板１０の端子１２にヒュージングによって接続されている。ヒュージングのときには、巻線９を端子１２の第１の片１４ａと第２の片１４ｂとの間に挟み（図３（ｃ）参照）、図示しない電極で第１の片１４ａおよび第２の片１４ｂを互いに接近する方向に加圧し、両片１４ａ，１４ｂに電流を流す。

このように、ヒュージングのときには、電極を端子１２に押し付ける必要がある。仮に、端子１２に上方および下方から電極を押し付けようとすると、端子１２の軸方向の上下に、電極を挿入するためのスペースが必要となる。しかし、本実施形態に係るモータ１では、図３（ｂ）および（ｃ）に示すように、端子１２には上下に延びる溝１３が形成されている。第１の片１４ａおよび第２の片１４ｂをそれぞれ電極で左方および右方から加圧することによって、ヒュージングを行うことができる。図２に示すように、隣り合う端子１２の間には、スペース１８が設けられている。両電極を上記スペース１８に挿入することによって、端子１２を両側方から加圧しつつ電流を流す作業を行うことができる。したがって、端子１２とステータコア６との間に余分なスペースを設けておく必要はなく、モータ１を小型化することができる。

次に、集結板１０の端子２０に給電線を接続する。なお、端子２０に給電線を接続する作業は、集結板１０の端子１２に巻線９を接続する作業の前に行ってもよい。

次に、回転軸２が固定されたロータ３を、第１開口５ａを通じてハウジング本体５ａ内に挿入し、ステータ４の内側に配置する。回転軸２は、軸受８ａに支持される。

次に、回転軸２の先端部分が軸受８ｂに支持されるように、カバー５ｂをハウジング本体５ａに取り付ける。これにより、ハウジング本体５ａの第１開口５ｃは塞がれる。

以上のように、本実施形態に係るモータ１によれば、集結板１０はステータコア６の下方に配置されている。言い換えると、集結板１０は、ステータコア６の第１開口５ａ側と反対の側に配置されている。モータ１を組み立てる際に、ロータ３を集結板１０の孔１９に通す必要はない。よって、集結板１０の内径Ｄ４を従来以上に小さくすることが可能である。本実施形態では、集結板１０の内径Ｄ４はロータ３の外径Ｄ２未満となっている。したがって、集結板１０の厚みおよび外径を大きくしなくても、集結板１０の電流容量を十分に確保することができる。モータ１の大型化を招くことなく、集結板１０の電流容量を十分に確保することができる。

図３（ａ）に示すように、集結板１０の端子１２は、環状体１１の上端と下端との間に位置しており、端子１２は環状体１１よりも上方または下方に飛び出してはいない。端子１２が上方または下方に飛び出していないので、集結板１０の厚みを小さく抑えることができる。回転軸２の軸方向に関するモータ１（厳密にはモータ１のステータ４）の小型化を図ることができる。

図３（ａ）に示すように、端子１２は環状体１１の径方向の外方に設けられている。図３（ｂ）に示すように、端子１２は、上下に延びる溝１３を介して対向する第１の片１４ａおよび第２の片１４ｂを有している。図３（ｃ）に示すように、巻線９は第１の片１４ａと第２の片１４ｂとに挟まれ、ヒュージングのときに、第１の片１４ａおよび第２の片１４ｂは側方（図３（ｃ）の上方および下方）から電極によって加圧され、電流が流される。端子１２は環状体１１の径方向の外方に設けられているので、ヒュージングの作業は容易である。隣り合う端子１２の間のスペース１８（図２参照）に上記電極を挿入し、上記電極を第１の片１４ａおよび第２の片１４ｂに押し当てることにより、ヒュージングを行うことができる。端子１２の軸方向の上下、特に、端子１２とステータコア６との間に電極を挿入する余分なスペースは不要であるので、軸方向に関するモータ１の小型化を図ることができる。

１ モータ
２ 回転軸
３ ロータ
４ ステータ
５ ハウジング
５ａ ハウジング本体
５ｂ カバー
５ｃ 第１開口
５ｄ 第２開口
６ ステータコア
７ コイル
９ 巻線
１０ 集結板
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 集結板
１１ 環状体
１２ 端子
１３ 溝
１４ａ 第１の片
１４ｂ 第２の片
２０ 給電線に接続される端子

Claims (6)

1. 回転軸と、
   前記回転軸に固定されたロータと、
   前記ロータの周囲を覆う筒状のステータコアと、前記ステータコアに巻かれた巻線からなるコイルと、前記ステータコアに対して前記回転軸の軸方向の一方側に位置し、前記巻線に電流を供給する給電線が接続された略環状の集結板と、を有するステータと、
   前記回転軸、前記ロータ、および前記ステータを収容するハウジングであって、前記回転軸の軸方向の前記集結板側と反対の側に、前記ステータの外径以上の内径を有する第１開口が形成されたハウジングと、を備え、
   前記集結板の外径の最大値は、前記ステータコアの外径以下である、モータ。
2. 前記集結板の内径は、前記ロータの外径未満である、請求項１に記載のモータ。
3. 前記ハウジングにおける前記回転軸の軸方向の前記第１開口側と反対の側に、前記給電線または前記集結板の前記給電線に接続される端子が通される第２開口が形成されている、請求項１に記載のモータ。
4. 前記集結板を複数備え、
   前記各集結板は、環状体と、前記巻線が接続される端子とを有し、
   前記複数の集結板の環状体は、前記回転軸の軸方向に積層されることによって積層体を構成し、
   前記各端子は、前記回転軸の軸方向の位置に関して、前記積層体の前記回転軸の軸方向の一方の端部と他方の端部との間に位置している、請求項１に記載のモータ。
5. 前記端子は、前記環状体の径方向の外方に設けられている、請求項４に記載のモータ。
6. 前記端子は、前記回転軸の軸方向と平行に延びる溝を介して対向する第１および第２の片を有し、
   前記巻線は、前記第１の片と前記第２の片とによって挟まれている、請求項５に記載のモータ。
   

Images