JP6973559B2

JP6973559B2 - モータ

Info

Publication number: JP6973559B2
Application number: JP2020076302A
Authority: JP
Inventors: 浩司三分一; 央片岡
Original assignee: Nidec America Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 2016-07-20
Filing date: 2020-04-22
Publication date: 2021-12-01
Anticipated expiration: 2037-07-20
Also published as: CN111327142A; US20200244141A1; JP2020124105A; CN109478823A; US10763723B2; DE112017003622T5; US11522405B2; JP6985785B2; WO2018016571A1; CN111327142B; JPWO2018016571A1; CN109478823B; US20190229577A1

Description

本発明はモータに関する。

独国特許出願公開第１０２００４０３７６３９号明細書には、電源プラグに纏めて接続されるコンタクトピンを有するモータが開示される。コンタクトピンは、ステータを構成するコイルと電気的に接続される。コンタクトピンは、ステータの軸方向一端部側から軸方向一方側に向けてまっすぐに延びる。

独国特許出願公開第１０２００４０３７６３９号明細書

ステータの位置と電源プラグの位置とが離れている場合、コンタクトピンの長さを長くする必要がある。コンタクトピンの長さが長くなると、コンタクトピンの先端位置が不安定になり、コネクトピンを電源プラグに嵌め込み難くなる可能性がある。

本発明は、モータが有する接続端子を駆動装置の端子部に容易に取り付けることができるモータを提供することを他の目的とする。

本発明の例示的なモータは、駆動装置に用いられるモータであって、中心軸を中心として回転するロータと、前記ロータと対向するステータと、前記ステータに電気的に接続されるバスバーと、前記バスバーを保持し、筒状部を有するバスバー支持部と、前記筒状部に挿入される端子棒と、を有し、前記端子棒は、第１の端部が、前記バスバーと電気的に接続される。端子棒は、第２の端部に駆動装置と電気的に接続される接続端子と、バスバーと接続端子との間にある棒状部と、棒状部と接続端子とを電気的に接続しつつ一部を覆うモールド部と、を有する。

例示的な本発明によれば、モータが有する接続端子を駆動装置の端子部に容易に取り付けることができるモータを提供できる。

図１は、本発明の実施形態に係るモータの概略断面図である。図２は、本発明の実施形態に係るモータが適用される駆動装置の制御部の概略図である。図３は、本発明の実施形態に係るモータが有する端子棒の概略側面図である。図４は、本発明の実施形態に係るモータが有する端子棒の一部の概略断面図である。図５は、本発明の実施形態に係るモータが有するバスバー支持部の概略斜視図である。図６は、端子棒がバスバー支持部に取り付けられる前の両者の関係を示す概略斜視図である。図７は、端子棒がバスバー支持部に取り付けられた後の両者の関係を示す概略斜視図である。図８は、端子棒の一部が挿入穴に挿入された状態を示す概略断面図である。図９は、棒状部と筒状部との関係を示す概略断面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本明細書では、図１に示すモータの中心軸Ａが延びる方向を単に「軸方向」と呼び、モータの中心軸Ａを中心とする径方向及び周方向を単に「径方向」及び「周方向」と呼ぶことにする。

＜１．モータの概略構成＞図１は、本発明の実施形態に係るモータ１の概略断面図である。モータ１は、駆動装置に用いられる。本実施形態においては、駆動装置は電動ブレーキ装置であり、モータ１はブラシレスモータである。なお、本発明のモータが用いられる駆動装置は電動ブレーキ装置に限定されない。例えば、本発明のモータが用いられる駆動装置は電動パワーステアリング装置等であってもよい。

モータ１は、中心軸Ａを中心として回転するロータ１０を有する。ロータ１０は、中心軸Ａに沿って延びる円筒状の中空シャフト１１を有する。中空シャフト１１は、詳細には、異なる外径を有する円筒部が軸方向に２つ並んだ構造を有し、軸方向一方側端部に比べて軸方向他方側端部の外径が小さい。軸方向他方側端部を構成する円筒部１１ａは、モータ１が有するベアリング１３に回転可能に支持される。ロータ１０は、中空シャフト１１の径方向外方に配置されるマグネット１２を有する。マグネット１２は、例えばマグネット１２の径方向外方に配置されるカバー（不図示）によって中空シャフト１１に固定される。

モータ１は、ロータ１０と対向するステータ２０を有する。ステータ２０は、ステータコア２１と、インシュレータ２２と、コイル２３とを有する。ステータコア２１は、複数の磁性鋼板が軸方向に積層されて構成される。ただし、これは一例であり、ステータコア２１は、例えば、１つの部材で構成されてもよいし、複数の部材を組み合わせて構成されてもよい。ステータコア２１の内周面は、ロータ１０の外周面と対向する。ステータコア２１は、円環状のコアバック２１１と、コアバック２１１から径方向内方に突出する複数のティース２１２とを有する。複数のティース２１２は、周方向に等間隔に配列されている。複数のティース２１２は、インシュレータ２２によって覆われる。インシュレータ２２は、例えば樹脂等の絶縁部材である。コイル２３は、インシュレータ２２を介して各ティース２１２に導線が巻かれて形成される。

モータ１は、ステータ２０に電気的に接続されるバスバー３０と、バスバー３０を保持するバスバー支持部４０とを有する。バスバー支持部４０は、ステータ２０の軸方向一方側端部に対向して配置される。コイル２３から引き出された引出線は、バスバー支持部４０に保持されるバスバー３０に電気的に接続される。バスバー３０及びバスバー支持部４０の詳細については後述する。

モータ１は、第１の端部Ｅ１がバスバー３０と電気的に接続され、第２の端部Ｅ２に駆動装置と電気的に接続される接続端子５１を有する端子棒５０を有する。本実施形態において、端子棒５０は、軸方向一方側に向けて延びる。本実施形態においては、第１の端部Ｅ１は軸方向他方側の端部であり、第２の端部Ｅ２は軸方向一方側の端部である。接続端子５１は金属製の板状部材であり、例えば銅によって形成される。端子棒５０の詳細については後述する。

図２は、本発明の実施形態に係るモータ１が適用される駆動装置１００の制御部１０１の概略図である。制御部１０１は、モータ１の駆動を制御する。本実施形態においては、制御部１０１は、モータ１から軸方向一方側に離れて配置される。制御部１０１は、内部に端子部１０１ｂが配置される挿入穴１０１ａを有する。制御部１０１は、挿入穴１０１ａがモータ１と対向する向きに配置される。挿入穴１０１ａは軸方向に延びる。接続端子５１は、挿入穴１０１ａに挿入され、内部に設けられる端子部１０１ｂに接続される。これにより、制御部１０１から端子棒５０及びバスバー３０を介してコイル２３に電力が供給される。

モータ１は、軸方向に延びる有底略円筒形のハウジング６０を有する。ハウジング６０の底壁６０ａは、軸方向他方側に位置する。ハウジング６０は、ステータ２０より径方向外方に配置され、ステータ２０を囲む。ハウジング６０の底壁側の中央部には、ベアリング１３が固定される。

なお、モータ１は、駆動装置１００を構成するピストン機構１０２を駆動する。ピストン機構１０２は、不図示の、ボールねじと、ピストンと、シリンダと、を有する。モータ１の駆動により中空シャフト１１が回転する。中空シャフト１１の回転によりボールねじが駆動し、ピストンのシリンダ内における軸方向の位置が変動する。ピストンの駆動により、ブレーキ圧が変動する。

＜端子棒の詳細＞図３は、本発明の実施形態に係るモータ１が有する端子棒５０の概略側面図である。端子棒５０は、接続端子５１に加えて、棒状部５２とモールド部５３とを有する。棒状部５２は、バスバー３０と接続端子５１との間にある。棒状部５２は、金属の丸棒であり、例えば銅によって形成できる。モールド部５３は、棒状部５２と接続端子５１とを電気的に接続しつつ一部を覆う。モールド部５３は絶縁性の樹脂で構成される。

図４は、本発明の実施形態に係るモータ１が有する端子棒５０の一部の概略断面図である。図４に示すように、接続端子５１の一の端部と、棒状部５２の一の端部とは重なり合い、接続端子５１と棒状部５２とは接続している。本実施形態では、棒状部５２の一の端部には平坦部５２ａが形成されている。これにより、接続端子５１と棒状部５２との接続を確保し易くすることができる。

モールド部５３は、接続端子５１と棒状部５２の接続部分を含めて、接続端子５１と棒状部５２の一部を覆う。これにより、接続端子５１と棒状部５２とが接続された状態で固定され、接続端子５１と棒状部５２の電気的な接続が確保される。モールド部５３は、本実施形態では、略円柱状である。より詳細には、モールド部５３は、棒状部５２側の端部が接続端子５１側の端部よりも外径が大きい。これにより、モールド部５３の棒状部５２側の端面の接触面積を増やすことができる。

モータ１は、バスバー３０と接続端子５１との間に配置されるシール部５４を有する。シール部５４は、駆動装置１００に取り付けられる。本実施形態では、シール部５４は駆動装置１００の制御部１０１に取り付けられる。シール部５４と制御部１０１との関係については後述する。

シール部５４は、例えばゴム等の弾性部材で構成される。シール部５４は、端子棒５０が圧入される貫通孔５４ａを有する。詳細には、貫通孔５４ａの直径は棒状部５２の直径より小さい。貫通孔５４ａには、棒状部５２が圧入される。すなわち、シール部５４は棒状部５２に取り付けられる。さらに詳細には、シール部５４は、モールド部５３の棒状部５２側の端部に接触している。本構成によると、棒状部５２が圧入されるシール部５４の位置をモールド部５３によって位置決めすることができ、端子棒５０の製造を簡単にできる。

シール部５４は、当該シール部５４の外周側面に沿って一周する凸部５４ｂを少なくとも１つ有する。換言すると、シール部５４はリング状の凸部５４ｂを少なくとも１つ有する。本実施形態では、シール部５４は、凸部５４ｂを３つ有する。３つの凸部５４ｂは間隔をあけて配置される。凸部５４ｂが形成されることにより、端子棒５０を挿入穴１０１ａに挿入する際の作業性を向上することができるとともに、シール部５４と挿入穴１０１ａの内壁との密着性を確保することができる。シール部５４と挿入穴１０１ａの内壁との密着性を確保するために、凸部５４ｂの数は複数であるのが好ましい。

＜バスバー支持部の詳細＞図５は、本発明の実施形態に係るモータ１が有するバスバー支持部４０の概略斜視図である。図５に示すように、バスバー支持部４０は、筒状部４１と保持部４２とを有する。本実施形態では、筒状部４１及び保持部４２は同一部材である。バスバー支持部４０は、絶縁性の樹脂によって形成される。

筒状部４１には、棒状部５２が挿入さ
れる。本実施形態では、筒状部４１は円筒形状である。バスバー支持部４０は筒状部４１を複数有する。本実施形態では、モータ１は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相のコイル２３を有する。このために、制御部１０１は３つの端子部１０１ｂを有し、モータ１は３つの端子棒５０を有する。端子棒５０が３つあるために、バスバー支持部４０は、周方向に並ぶ３つの筒状部４１を有する。各筒状部４１は、軸方向一方側に延びる。筒状部４は、軸方向一方側に延びる端子棒５０の位置を安定させることができる。

保持部４２はバスバー３０を保持する。筒状部４１は保持部４２から突出する。本本実施形態では、保持部４２は円環状に設けられる。筒状部４１は軸方向一方側に向けて保持部４２から突出する。保持部４２は、インサート成型によってバスバー３０と一体になっている。バスバー３０は、保持部４２の外周側面から突出するフック部３１を有する。フック部３１には、コイル２３から引き出された引出線（不図示）が取り付けられる。引出線とバスバー３０とは電気的に接続される。フック部３１の数は、コイル２３の結線構造によって適宜変更されてよい。

なお、本実施形態では、バスバー３０は、Ｕ相用のバスバー、Ｖ相用のバスバー、Ｗ相用のバスバー、中性点用のバスバーの４種類のバスバーを有する。ただし、これは例示であり、コイル２３がスター結線でなく、デルタ結線される場合には、中性点用のバスバーは設けなくてよい。複数種類のバスバーは、異なる種類のバスバーと接触しない構成となっている。例えば、種類毎にバスバーの高さ位置が変えられている。

保持部４２は、円環状の本体部分から径方向外方に突出するＬ字型の脚部４３を有する。脚部４３は、バスバー支持部４０のステータ２０に対する軸方向の高さを位置決めする。本実施形態では、保持部４２は３つの脚部４３を有する。３つの脚部４３は、周方向にほぼ等間隔で配置される。３つの脚部４３は、詳細には、同形状の２つの第１の脚部４３１と、第１の脚部４３１に比べて周方向の幅が広い第２の脚部４３２とを有する。３つの筒状部４１は、第２の脚部４３２上に設けられる。

図５に示すように、各筒状部４１は、外側面に軸方向に延びるリブ４１ａを有する。本実施形態では、リブ４１ａは台形型の板状片で構成される。リブ４１ａは、軸方向において、筒状部４１の第２の脚部４３２側の端部から中央部まで延びる。リブ４１ａは、筒状部４１から径方向内方に突出する。リブ４１ａは、軸方向における第２の脚部４３２側の端部の方が反対側の端部に比べて、径方向の幅が広い。リブ４１ａは、筒状部４１と同一部材であるのが好ましい。リブ４１ａは、筒状部４１の強度を向上し、筒状部４１の位置を安定させることができる。

図５に示すように、複数の筒状部４１のうち隣り合う筒状部は、連結片４４によって連結されている。本実施形態では、連結片４４は矩形板状に設けられ、連結片４４の数は２つである。連結片４４は、軸方向において、筒状部４１の第２の脚部４３２側の端部から中央部まで延びる。連結片４４は、筒状部４１と同一部材であるのが好ましい。連結片４４は、複数の筒状部４１の強度を向上し、複数の筒状部４１の位置関係を一定に保たせることができる。

＜バスバー支持部と端子棒との関係＞図６は、端子棒５０がバスバー支持部４０に取り付けられる前の両者の関係を示す概略斜視図である。図７は、端子棒５０がバスバー支持部４０に取り付けられた後の両者の関係を示す概略斜視図である。図７は、バスバー支持部４０及び端子棒５０の一部を示している。

図６に示すように、３つの端子棒５０は、それぞれ、接続端子５１が設けられる側とは反対側の端部側から筒状部４１に挿入される。各端子棒５０は、棒状部５２が筒状部４１に挿入される。図７に示すように、各バスバー３０は、筒状部４１の根元側で棒状部５２に電気的に接続される。バスバー３０は、保持部４２に保持されるために筒状部４１の根元側に接続部分を配置しやすい。このために、本実施形態の構成では、バスバー３０と端子棒５０との電気的な接続を確保し易い。

本実施形態では、バスバー３０の接続部３２が第２の脚部４３２に配置される。接続部３２は、バスバー３０の一部であり、保持部４２の環状の本体部分から径方向外方に突出した部分である。詳細には、第２の脚部４３２には、Ｕ相用接続部、Ｖ相用接続部及びＷ相用接続部の３つの接続部３２が配置される。各接続部３２は、各筒状部４１の根元側において、筒状部４１と軸方向に並ぶ位置に配置される。各接続部３２は円筒状に形成される。各筒状部４１に挿入された棒状部５２は、図７に示すように端部が接続部３２に挿入される。接続部３２に挿入された棒状部５２は、例えば溶接されて、バスバー３０に電気的に接続される。

本実施形態の構成では、筒状部４１によって端子棒５０の位置を決めながら、各端子棒５０の端部を接続部３２に導くことができる。このために、端子棒５０とバスバー３０とを簡単に電気的に接続することができる。また、筒状部４１によって端子棒５０が延びる方向がガイドされるので、先端側の接続端子５１の位置を含めて端子棒５０の位置を安定させることができる。本実施形態の構成は、モータ１と制御部１０１との距離が大きくなって端子棒５０の長さが長くなる場合に特に有効である。

＜端子棒と制御部との関係＞図８は、端子棒５０の一部が挿入穴１０１ａに挿入された状態を示す概略断面図である。端子部１０１ｂ（図２参照）と接続端子５１とを接続するために、端子棒５０の接続端子５１側が挿入穴１０１ａに挿入される。これにより、端子棒５０に取り付けられたシール部５２が挿入穴１０１ａの内壁に取り付けられる。シール部５２は、棒状部５２及び挿入穴１０１ａの内壁に密着する。このために、シール部５４よって端子部１０１ｂは密閉される。すなわち、端子部１０１ｂに向けて、例えば油又は水等の液体が浸入することを防止することができる。

詳細には、挿入穴１０１ａの内径Ｒ１は、モールド部５３の最大外径Ｒ２より大きい。一方、挿入穴１０１ａの内径Ｒ１は、シール部５４の凸部５４ｂが設けられる部分の外径Ｒ３（図４参照）より小さい。なお、挿入穴１０１ａの内径Ｒ１は、シール部５４の凸部５４ｂが設けられない部分の外径Ｒ４（図４参照）より大きい。

Ｒ１＞Ｒ２の関係によって、モールド部５３より先端側は、挿入穴１０１ａに容易に挿入することができる。Ｒ１＜Ｒ３及びＲ１＞Ｒ４の関係により、シール部５４は、凸部５４ｂが潰されながら挿入穴１０１ａ内に挿入される。凸部５４ｂが潰されることによって、シール部５４と挿入穴１０１ａの内壁とは密着した状態になる。また、棒状部５２はシール部５４の貫通孔５４ａに圧入されている。このために、シール部５４が端子部１０１ｂを密閉し、端子部１０１ｂに向けて、例えば油又は水等の液体が浸入することを防止することができる。凸部５４ｂは設けられなくてもよいが、この場合、シール部５４と挿入穴１０１ａの内壁との密着性を確保しようとすると、シール部５４の挿入穴１０１ａへの挿入作業の作業性が低下する。このために、シール部５４には、凸部５４ｂが設けられるのが好ましい。

図９は、棒状部５２と筒状部４１との関係を示す概略断面図である。図９に示すように、筒状部４１と、筒状部４１に挿入される棒状部５２との間には隙間Ｓが形成されている。本実施形態では、筒状部４１の内径に比べて、棒状部５２の外径が小さい。このために、隙間Ｓが形成される。隙間Ｓが設けられることによって、端子棒５０は、軸方向と垂直な面内方向に動くことが可能になる。これにより、端子棒５０の位置を調整しながら接続端子５１を端子部１０１ｂに接続することが可能になり、容易に接続端子５１を端子部１０１ｂに装着することが可能になる。本実施形態の構成は、モータ１と制御部１０１との距離が大きくなって端子棒５０の長さが長くなる場合に特に有効である。

＜変形例等＞以上に示した実施形態の構成は、本発明の例示にすぎない。実施形態の構成は、本発明の技術的思想を超えない範囲で適宜変更されて構わない。実施形態及び実施形態における細かな変形例は可能な範囲で組み合わせて実施することもできる。

以上においては、端子棒５０が軸方向に延びる構成を示したが、これは例示にすぎない。端子棒５０は、例えば径方向に延びる構成であってもよい。この場合、筒状部４１も軸方向ではなく径方向に延びる構成にすればよい。

本発明は、例えば家電、自動車、船舶、航空機、列車等に利用されるモータに広く適用することができる。

１モータ１０ロータ２０ステータ３０バスバー４０バスバー支持部４１筒状部４１ａリブ４２保持部４４連結片５０端子棒５１接続端子５２棒状部５３モールド部５４シール部５４ａ貫通孔５４ｂ凸部１００駆動装置Ａ中心軸Ｅ１第１の端部Ｅ２第２の端部Ｓ隙間

Claims

駆動装置に用いられるモータであって、
中心軸を中心として回転するロータと、
前記ロータと対向するステータと、
前記ステータに電気的に接続されるバスバーと、
前記バスバーを保持し、筒状部を有するバスバー支持部と、
前記筒状部に挿入される端子棒と、
を有し、
前記端子棒は、第１の端部が、前記バスバーと電気的に接続され、
前記端子棒は、
第２の端部に前記駆動装置と電気的に接続される接続端子と、
前記バスバーと前記接続端子との間にある棒状部と、
前記棒状部と前記接続端子とを電気的に接続しつつ一部を覆うモールド部と、
を有する、モータ。
前記筒状部には、前記棒状部が挿入される、
請求項１に記載のモータ。
前記筒状部と、前記筒状部に挿入される前記棒状部との間には隙間が設けられている、
請求項１または２に記載のモータ。
前記バスバー支持部は、前記ステータの軸方向一方側端部に対向して配置され、
前記筒状部は軸方向一方側に延びる、
請求項１から３のいずれかに記載のモータ。
前記筒状部は、外側面に軸方向に延びるリブを有する、
請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ。
前記バスバー支持部は、前記筒状部を複数有し、
前記複数の筒状部のうち隣り合う筒状部は連結片によって連結されている、
請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ。
前記バスバー支持部は、さらに前記バスバーを保持する保持部を有し、
前記筒状部は、前記保持部から突出し、
前記バスバーは、前記筒状部の根元側で前記棒状部に電気的に接続されている、
請求項１から６のいずれか１項に記載のモータ。
前記保持部は、当該保持部から径方向外方に突出するL字型の脚部を有する、
請求項７に記載のモータ。
前記脚部は、
同形状の２つの第１の脚部と、
当該第１の脚部に比べて周方向の幅が広い第２の脚部と、
を有する、
請求項８に記載のモータ。
前記筒状部は、前記第２の脚部の上方に設けられる、
請求項９に記載のモータ。
前記棒状部は、平坦部を有し、
前記平坦部と、前記接続端子とは互いに接続する、
請求項１から１０のいずれか１項に記載のモータ。
前記モールド部は、前記棒状部側の端部が、前記接続端子側の端部よりも外径が大きい、
請求項１から１１のいずれか１項に記載のモータ。
前記モールド部の外径は、前記筒状部の外径よりも大きい、
請求項１から１２のいずれか１項に記載のモータ。