JP5818737B2 - ブラシレスモータ - Google Patents
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Description
各相用端子には、各相コイルの巻き始め端部が接続される一方、中性点用端子には各相コイルの巻き終わり端部が接続される。これにより、各相コイルは、所謂スター結線方式にて結線されている。
しかしながら、上述の従来技術にあっては、インシュレータ上にバスバーユニットを重ねるようにしてこのバスバーユニットを固定しているので、ステータコアからバスバーユニットまでの高さを抑えにくい。このため、ブラシレスモータの軸長が長くなり、大型化してしまうという課題がある。
また、インシュレータよりも径方向外側にバスバーユニットを配置することから、ステータコアの軸方向上方に空間を確保しやすく、コイルで発生した熱の放熱効果を高めることができる。このため、ブラシレスモータの温度上昇を抑えることができ、ブラシレスモータのモータ効率を高めることが可能になる。
さらに、ステータコアの軸方向上方に空間が確保できれば、この空間にコイルの端末部を引き出し、コイルの端末部とバスバーユニットの各端子を接続させることが可能になる。このため、コイルの端末部の配索経路を単純化することができる。
そして、複数の相用バスバーの径方向の間に、余分なスペースが形成されてしまうのを抑制できる。このため、バスバーユニットの径方向を縮径化でき、この結果、ブラシレスモータを小型化することが可能になる。
また、各溝と、複数の相用バスバーとの寸法公差を高精度に管理することなく、各相用バスバーの溝からの抜けを防止することができる。このため、バスバーユニットの製造コストを低減できる。
さらに、複数の相用バスバーの形状を、溝の形状と異なる形状とし、各相用バスバーの弾性で保持する場合に対し、確実に各相用バスバーを保持することが可能になる。
このように構成することで、コイルの線径を細径化しながら各ティースに巻回されるコイルの総抵抗を抑制することができる。このため、コイルを細径化できる分、巻回作業を容易にすることができる。
このように構成することで、ガスケット流通孔に液状シール材を注入すると、この液状シール材が、ガスケット流通孔を通ってガスケット溜り溝に充填される。このため、グロメットを所定の位置に組み付けた後、グロメットの他方の平面に液状シール材を塗布する場合であっても、グロメットの他方の平面に液状シール材を行き渡らせることができる。
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、ブラシレスモータ1の中心軸Oを含む断面図である。
図1に示すように、ブラシレスモータ1は、例えば、電動自動二輪車に用いられるものであって、有底筒状のステータハウジング2に圧入されたステータ3と、ステータ3に対して回転自在に設けられたロータ4と、ステータ3に巻回されているコイル12に電流を供給するためのバスバーユニット50と、ステータハウジング2の開口部2aを閉塞するように設けられているブラケット7とを有している。
尚、以下の説明では、ステータハウジング2の開口側(図1における左側)を軸方向の一方側とし、底部2b側(図1における右側)を軸方向の他方側として説明する場合がある。
図1〜図3に示すように、ステータ3は、略円筒状のステータコア10を有しており、このステータコア10の外周面がステータハウジング2の筒部2dの内周面に圧入されている。
ここで、ステータコア10は、周方向に分割可能な分割コア方式が用いられている。ステータコア10から分割された分割コア61は、例えば磁性材料から成る板材を軸方向に複数枚積層して形成されたものであって、周方向に延びるコア本体62を有している。コア本体62は、ステータコア10の環状の磁路を形成する部分であり、且つステータハウジング2の内周面に内嵌される部分であって、軸方向平面視で略円弧状に形成されている。
各コア本体62の内周側には、周方向の略中央部からティース部64が径方向に沿うように回転中心に向かって一体に延設されている。各ティース部64は、軸方向平面視で略T字状に形成されたものであって、径方向に延びる巻胴部65aと、周方向に延びる内周部65bとで構成されている。
また、この実施形態のブラシレスモータ1は、各ティース部64に2本のコイル12を巻回し、これら2本のコイル12の端末同士を結線する所謂ダブル巻が採用されている。このダブル巻の巻回方法について、以下に詳述する。
図4、図5は、各分割コア61のティース部64へのコイル12の巻回方法を示す説明図であって、分割コア61の斜視図である。
ここで、以下の説明では、各ティース部64へのコイル12の巻回数が28回であるとする。すなわち、図3に示すように、ティース部64の径方向一側面に、コイル12が28回ずつ通過、換言すれば、ティース部64の径方向両側面に、コイル12が合計56回通過することになる。尚、図3には、ティース部64の径方向両側面を通過するコイル12に、それぞれ番号を付している。
ティース部64にコイル12を56回巻回した後、図5に示すように、ループ部12aを切断する。そして、切断することにより形成された28回目のコイル12の端末部を、1回目のコイル12の端末部に接続すると共に、29回目のコイル12の端末部を、56回目のコイル12の端末部に接続する。これにより、ティース部64へのコイル12の巻回が完了する。
回転シャフト6は、この両端がステータハウジング2の底部2bに設けられている軸受5と、ブラケット7に設けられている軸受21とにより回転自在に支持されている。
図6は、バスバーユニット50の平面図である。尚、図6は、紙面手前側がステータハウジング2の一方側(図1における左側)となる。
図1、図6に示すように、バスバーユニット50は、各相のコイル12を所謂スター結線方式にて結線すると共に、各相のコイル12と不図示の外部電源とを電気的に接続するためのものである。バスバーユニット50は略リング状に形成されており、ステータコア10の一方側に、このステータコア10と同軸上に配置されている。
次に、図7〜図9に基づいて、各相用バスバー(U相用バスバー30U、V相用バスバー30V、W相用バスバー30W)について説明する。
図7は、U相用バスバー30Uの平面図である。
同図に示すように、U相用バスバー30Uは、銅等からなる帯状の金属板材をプレス加工等により打ち抜いたものであって、厚さ方向をステータハウジング2の開口部2aに沿うように湾曲させて略円弧状に形成されたバスバー本体31Uを有している。
R1>R2・・・(1)
を満たすように設定されている。
U相端子35Uは、U相用バスバー30Uと、U相のコイル12の端末部とを接続するためのものである。U相端子35Uは、バスバー本体31Uの軸方向一方側から径方向内側に向かって屈曲形成された舌片部36Uと、この舌片部36Uの先端に設けられたコイル保持部37Uとが一体成形されている。
尚、コイル保持部37Uにコイル12の端末部をカシメ固定した後、コイル保持部37Uとコイル12の端末部とを溶接することにより、両者37U,12の接続をより強固なものとすることができる。
図8は、V相用バスバー30Vの平面図である。
同図に示すように、V相用バスバー30Vは、略半円形状となるように湾曲形成されたバスバー本体31Vを有している点、バスバー本体31Vは、この曲率半径が延在方向略中央を境に変化しており、第1本体131Vと第2本体231Vとが連続形成されたものである点、V相のコイル12の端末部が引き出される箇所に対応するように、第1本体131V、及び第2本体231Vのそれぞれに1つずつV相端子35Vが形成されている点、バスバー本体31Vにターミナル23が接続される給電部39Vが一体成形されている点等の基本的構成は、U相用バスバー30Uと同様である(以下のW相用バスバー30Wについても同様)。
R2≒R3≒R4・・・(2)
を満たすように設定されている。
図9は、W相用バスバー30Wの平面図である。
同図に示すように、W相用バスバー30Wのバスバー本体31Wの一方を構成する第1本体131Wの曲率半径は、R5に設定されている。また、バスバー本体31Wの他方を構成する第2本体231Wの曲率半径は、R6に設定されている。そして、これら曲率半径R5、及び曲率半径R6は、
R1≒R5≒R6・・・(3)
を満たすように設定されている。
また、各相用バスバー30U,30V,30Wは、それぞれ周方向に隣接する同相のコイル12同士を直列接続するための接続用バスバー30Jを有している。
図10は、接続用バスバー30Jの平面図である。
同図に示すように、接続用バスバー30Jの基本的構成も前述の各相用バスバー30U,30V,30Wと同様である。すなわち、接続用バスバー30Jは、第1本体131Jと第2本体231Jとが連続形成されて成るバスバー本体31Jを有している。
バスバー本体31Jは、隣接する同相のコイル12の各々直列接続する側の端末部同士に跨るように延在している。
R7≒R8・・・(4)
を満たし、且つ各相用バスバー30U,30V,30Wを径方向に並べた状態で各バスバー本体31U,31V,31Wと干渉しない大きさに設定されている。
次に、図11に基づいて、中性点用バスバー30Nについて説明する。
図11は、中性点用バスバー30Nの平面図である。
同図に示すように、中性点用バスバー30Nは、各相用バスバー30U,30V,30Wと同様に、銅等からなる帯状の金属板材をプレス加工等により打ち抜いたものであって、厚さ方向を湾曲させて略円環状に形成されたバスバー本体31Nを有している。バスバー本体31Nの半径R9は、
R7<R9・・・(5)
R8<R9・・・(6)
を満たすように設定されている。
ここで、中性点端子35Nの構成は、各相端子35U,35V,35Wと同一構成であるので、詳細な説明を省略する。
次に、図1、図6、図12、図13に基づいて、バスバーホルダ51について説明をする。図12は、図6のA部の拡大斜視図、図13は、図6のA部を裏側からみた平面図である。
図1、図6に示すように、バスバーホルダ51は、接続バスバーJを含む各相用バスバー30U,30V,30Wと、中性点用バスバー30Nとを収容可能なホルダ本体52を有している。
ホルダ本体52の抜け止め爪57a,57bが形成されている箇所の軸方向他方側には、不図示の金型の型抜き用の孔58が形成されている。この型抜き用の孔58を利用することにより、抜け止め爪57a,57bのアンダーカット部(不図示)を容易に形成することができる。これにより、ホルダ本体52の製造コストを低減できる。
このように構成されたバスバーユニット50によって、各相のコイル12は以下のように結線される。
すなわち、同図に示すように、バスバーユニット50の各相用バスバー30U,30V,30Wの各相端子35U,35V,35W、接続用バスバー30Jの接続端子35J、及び中性点用バスバー30Nの接続端子35Nに、それぞれ各相のコイル12の所定の端末部が接続されることにより、各相のコイル12は、所謂スター結線方式にて結線された状態になる。また、各ティース部64にコイル12を巻回するにあたって、それぞれのティース部64に2本のコイル12を巻回し、これら2本のコイル12の端末同士を結線する所謂ダブル巻が採用されている(図3、図5参照)。
尚、V相のコイル12及びW相のコイル12もU相のコイル12と同様に構成されている。このため、V相のコイル12及びW相のコイル12についての記載は省略する。
図1、図2に戻り、ステータハウジング2の開口部2aには、外フランジ部2eが形成されており、この外フランジ部2eに載置されるようにブラケット7が設けられている。
ブラケット7は、ステータハウジング2の開口部2aを閉塞するように略円板状に形成されている。ブラケット7の径方向中央には、回転シャフト6が挿通される挿通孔71が形成されている。この挿通孔71の内面側(ステータ3側の面、図1における右側の面)に、回転シャフト6を回転自在に支持するための軸受21が設けられている。一方、挿通孔71の外面側(図1における左側)には、挿通孔71と回転シャフト6との間のシール性を確保するためのシール部72が設けられている。
舌片部18には、貫通孔18aの他に、電動自動二輪車の車体にブラシレスモータ1を固定するための取り付け孔18bが形成されていると共に、ステータハウジング2とブラケット7との位置決めを行うための位置決めピン(不図示)が挿入される孔18cが設けられている。
各ガスケット流通孔55bは、ガスケット溜り溝55aと連通されている。これらガスケット溜り溝55a、及びガスケット流通孔55bは、ブラシレスモータ1の組み立て時に塗布される液状ガスケットGが充填される箇所である。
ここで、ブラシレスモータ1を組み立てるにあたって、ステータハウジング2の筒部2dにステータ3を圧入し、さらに、その上からグロメット54を装着した状態でバスバーユニット50をセットすると共にロータ4をセットし、最後にステータハウジング2の開口部2aを閉塞するようにブラケット7を組付ける。このブラケット7を組付ける際、このブラケット7とステータハウジング2との間のシール性を高めるために、液状ガスケットGが塗布される。
このように、ステータハウジング2の外フランジ部2eに沿って液状ガスケットGを塗布した後、ステータハウジング2とブラケット7とを不図示のボルトによって締結固定することにより、ブラシレスモータ1の組み立てが完了する。
したがって、上述の実施形態によれば、バスバーユニット50のホルダ本体52の内径E1を、ステータコア10に装着されているインシュレータ11の外周壁部11cの直径E2よりも大きく設定することにより、ステータハウジング2内において、バスバーユニット50とインシュレータ11とを軸方向でラップする位置に配置することができる。
このため、この分、ステータコア10からバスバーユニット50までの高さH1(図1参照)を抑えることができる。この結果、ブラシレスモータ1の軸方向の長さを短くすることができ、ブラシレスモータ1の小型化を図ることができる。
そして、ステータコア10から生じた熱がバスバーユニット50に伝達されにくくなるので、より確実にバスバーユニット50の温度上昇を抑えることができ、この結果、さらにブラシレスモータ1のモータ効率を高めることが可能になる。
そして、各バスバー本体31U,31V,31W,31Jの形状を、各溝部53U,53V,53W,53Jの形状と異なる形状とし、各バスバー本体31U,31V,31W,31Jの弾性で保持する場合に対し、確実に各バスバー本体31U,31V,31W,31Jを保持することが可能になる。
このため、通常のダブル巻と比較して巻回作業の時間を短縮することができる。また、コイル12を巻装するための装置のコストを低減することができる。すなわち、例えば、ダブル巻を行う場合、2本のノズルを用いて2本のコイルを同時にティース部64に巻装するための設備が必要となる場合がある。しかしながら、本実施形態では、1本のノズルを用い、この1本のノズルを操作するだけでダブル巻とすることができる。よって、コイル12を巻装するための装置のコストを確実に低減することができる。
例えば、上述の実施形態では、ブラシレスモータ1は、電動自動二輪車に用いられるものである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、バスバーユニット50を備えた種々の電動モータに本実施形態のブラシレスモータ1の構造を適用することが可能である。
また、上述の実施形態では、各ティース部64へのコイル12の巻回数を28回とした場合について説明した。しかしながら、ティース部64への巻回数は、28回に限られるものではなく、所望のモータ特性を得るために適宜巻回数を変更することが可能である。
図15は、本実施形態の変形例におけるグロメット154の平面図である。尚、図15において、上述の実施形態と同一態様には同一符号を付して説明を省略する。
同図に示すように、グロメット54の長手方向両端側には、ステータハウジング2の軸方向に沿うガスケット流通孔55bが形成されている。また、グロメット54の長手方向両端側には、ステータハウジング2のグロメット受部19に当接する一側面54bに、軸方向平面視で略L字状のガスケット溜り溝155が2つ形成されている。
4 ロータ
10 ステータコア
11 インシュレータ
12 コイル
12a ループ部
30J 接続用バスバー(相用バスバー)
30N 中性点用バスバー
30U U相用バスバー(第1相用バスバー)
30V V相用バスバー(第2相用バスバー)
30W W相用バスバー(第3相用バスバー)
31J,31N,31U,31V,31W バスバー本体
35J 接続端子(相端子)
35N 中性点端子
35U U相端子(相端子)
35V V相端子(相端子)
35W W相端子(相端子)
39U 給電部
39V 給電部
39W 給電部
50 バスバーユニット
51 バスバーホルダ
52 ホルダ本体
53J,53N,53U,53V,53W 溝部(溝)
54 グロメット
54b 一側面(他方の平面)
55a ガスケット溜り溝
55b ガスケット流通孔
57a,57b 抜け止め爪
64 ティース部(ティース)
E1 内径
E2 直径
G 液状ガスケット(液状シール材)
R1〜R9 曲率半径
Claims (5)
- ステータコアと、
このステータコアの径方向内側に配置され、前記ステータコアに対して回転自在に支持されているロータと、
前記ステータコアにインシュレータを介して巻回された複数の相のコイルに、給電を行うためのリング状のバスバーユニットとを備えたブラシレスモータであって、
前記バスバーユニットは、
それぞれ前記コイルの一端と接続される2つの相端子を有すると共に、外部電源と電気的に接続される給電部を有する湾曲状の第1相用バスバー、第2相用バスバー、および第3相用バスバーと、
前記第1相用バスバー、前記第2相用バスバー、および前記第3相用バスバーのそれぞれを保持する絶縁部材からなるリング状のバスバーホルダとを備え、
前記バスバーホルダの内周面の直径を、前記インシュレータの外周面の直径よりも大きく設定し、前記インシュレータよりも径方向外側に、前記バスバーユニットを配置し、
前記第1相用バスバー、前記第2相用バスバー、および前記第3相用バスバーのそれぞれは、帯状の金属板の厚さ方向を湾曲形成して成ると共に、
前記第1相用バスバー、および前記第3相用バスバーは、それぞれの両端側に前記相端子が設けられており、且つ2つの前記相端子の一方の相端子よりも端部側に前記給電部が設けられており、
前記第2相用バスバーは、両端側に前記相端子が設けられており、且つ2つの前記相端子の間に前記給電部が設けられており、
前記第1相用バスバー、前記第2相用バスバー、および前記第3相用バスバーは、前記第2相用バスバーが間に位置するように、それぞれ径方向に並んで配置され、
前記第1相用バスバー、および前記第3相用バスバーの少なくとも何れか一方は、2つの前記相端子の間で、且つ周方向の途中から曲率半径が変化するように連続的に形成されていることを特徴とするブラシレスモータ。 - 前記ステータコアは、ステータハウジングに圧入されており、
前記ステータハウジングには、前記バスバーユニットに対応する位置に、前記バスバーユニットを受け入れる拡径部が段差によって形成されていることを特徴とする請求項1に記載のブラシレスモータ。 - 前記バスバーホルダは、リング状に形成されたホルダ本体を有し、このホルダ本体に、軸方向一方側から前記第1相用バスバー、前記第2相用バスバー、および前記第3相用バスバーを挿入可能な複数の溝が径方向に並んで形成されており、
各溝の開口縁の少なくとも一部に、前記第1相用バスバー、前記第2相用バスバー、および前記第3相用バスバーの抜けを防止するための抜け止め爪が形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のブラシレスモータ。 - 前記ステータコアの各ティースに、それぞれ2本の前記コイルが並列回路を成すように巻回されていることを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項に記載のブラシレスモータ。
- 前記バスバーユニットはグロメットを備え、
前記グロメットは、
前記グロメットの一方の平面から形成され、液状シール材を注入するためのガスケット流通孔と、
前記グロメットの他方の平面の全域に渡って形成され、前記ガスケット流通孔に連通するガスケット溜り溝とを備えていることを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか1項に記載のブラシレスモータ。
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