WO2018159188A1 - モータ - Google Patents
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
- H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
Definitions
- the present invention relates to a motor.
- Patent Document 1 A structure in which a bus bar holder that supports a bus bar is fixed to a motor housing is known (for example, Patent Document 1).
- the bus bar holder is made of an insulating material such as a resin in order to ensure insulation between the bus bars.
- an insulating material such as a resin
- One aspect of the present invention is to increase the load resistance of the bus bar holder in view of the above problems.
- One aspect of the motor of the present invention includes a rotor that rotates about a central axis that extends in the up-down direction, a coil wire, a stator that is positioned radially outside the rotor, and a bus bar to which the coil wire is connected.
- a bus bar holder that is located above the stator and supports the bus bar, and a cylindrical housing that surrounds the stator and the bus bar holder from the outside in the radial direction, and the bus bar holder is made of a resin material.
- a metal piece fixed to the main body and provided with a contact surface facing downward, and a support surface facing the contact surface facing upward is provided on the inner peripheral portion of the housing. .
- a motor with an increased load resistance of the bus bar holder is provided.
- FIG. 1 is a perspective view of a motor according to an embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the central axis of the motor according to the embodiment.
- FIG. 3 is an enlarged view of region III in FIG.
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing the support structure of the bus bar by the main body.
- FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an electric power steering apparatus according to an embodiment.
- FIG. 1 is a perspective view of a motor 1 according to an embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the central axis J of the motor 1.
- FIG. 3 is an enlarged view of region III in FIG.
- the motor 1 includes a rotor 30 that rotates about a central axis J that extends in the vertical direction, a stator 40 having a plurality of coils 43, an upper bearing 54, a lower bearing 55, and a bearing holder. 50, a housing 20, a plurality of bus bars 70, and a bus bar holder 60 that supports the bus bars.
- the housing 20 has a bottomed cylindrical shape surrounding the stator 40, the bearing holder 50, and the bus bar holder 60 from the radially outer side.
- the housing 20 opens upward.
- the upper opening of the housing 20 is covered with the bearing holder 50.
- the housing 20 has a cylindrical portion 20a and a bottom portion 20b.
- the cylindrical portion 20a is a cylinder extending along the central axis J.
- the cylindrical portion 20a surrounds the stator 40 from the radially outer side.
- the bottom part 20b covers the lower opening of the cylinder part 20a.
- the bottom portion 20b is provided with a first holding hole 20c through which the shaft 31 of the rotor 30 passes.
- the housing 20 holds the outer ring of the lower bearing 55 on the inner peripheral surface of the first holding hole 20c.
- the 1st collar part 20d which protrudes to a radial inside is provided in the lower end of the internal peripheral surface of the 1st holding hole 20c.
- the outer ring of the lower bearing 55 is in contact with the upper surface of the first flange 20d.
- the cylindrical portion 20a has an inner peripheral portion 21 that surrounds the stator 40, the bearing holder 50, and the bus bar holder 60 from the radially outer side.
- the housing 20 holds the stator 40, the bearing holder 50, and the bus bar holder 60 at the inner peripheral portion 21.
- the inner peripheral portion 21 includes a stepped portion 21a, a large diameter portion 21b located above the stepped portion 21a, and a small diameter portion 21c located below the stepped portion 21a.
- the step portion 21a has a support surface 22 facing upward.
- the support surface 22 extends uniformly along the circumferential direction.
- the radially outer end of the support surface 22 is continuous with the large diameter portion 21b.
- the radially inner end of the support surface 22 is continuous with the small diameter portion 21c.
- the large diameter portion 21b has a larger inner diameter than the small diameter portion 21c.
- the inner peripheral surface of the large diameter portion 21 b is in contact with the outer peripheral surface 50 b of the bearing holder 50.
- the inner peripheral surface of the small diameter portion 21 c is in contact with the outer peripheral surface 41 a of the stator 40.
- the rotor 30 includes a shaft 31, a rotor core 32, and a rotor magnet 33.
- the shaft 31 is centered on a central axis J extending in the vertical direction.
- the shaft 31 is supported by the lower bearing 55 and the upper bearing 54 so as to be rotatable around the central axis J.
- the lower end portion of the shaft 31 protrudes below the bottom portion 20b.
- the lower end portion of the shaft 31 is connected to a transmission member such as a gear or a coupling, and outputs torque.
- the rotor core 32 is fixed to the outer peripheral surface of the shaft 31.
- the rotor core 32 surrounds the shaft 31 in the circumferential direction.
- the rotor core 32 is located between the lower bearing 55 and the upper bearing 54 in the vertical direction.
- the rotor magnet 33 is a permanent magnet.
- the rotor magnet 33 is fixed to the outer surface along the circumferential direction of the rotor core 32.
- the upper bearing 54 rotatably supports the upper portion of the shaft 31.
- the upper bearing 54 is located above the stator 40.
- the lower bearing 55 rotatably supports the lower portion of the shaft 31.
- the lower bearing 55 is located on the lower side of the stator 40.
- the upper bearing 54 and the lower bearing 55 are ball bearings.
- the types of the upper bearing 54 and the lower bearing 55 are not particularly limited, and other types of bearings may be used.
- the bearing holder 50 is located above the stator 40.
- the bearing holder 50 has a disk shape centered on the central axis J.
- the outer peripheral surface 50 b of the bearing holder 50 is fixed to the inner peripheral portion 21 of the housing 20.
- the bearing holder 50 is provided with a second holding hole 50c penetrating in the vertical direction and two terminal insertion holes 51. Three connection terminals 77 are inserted through the terminal insertion holes 51 (see FIG. 1).
- the second holding hole 50c is located in the center of the bearing holder 50 in plan view.
- the shaft 31 is inserted through the second holding hole 50c.
- the bearing holder 50 holds the outer ring of the upper bearing 54 on the inner peripheral surface of the second holding hole 50c.
- a second flange 50d that protrudes radially inward is provided at the upper end of the inner peripheral surface of the second holding hole 50c.
- the outer ring of the upper bearing 54 is in contact with the upper surface of the second flange 50d.
- the stator 40 is located on the radially outer side of the rotor 30.
- the stator 40 includes a stator core 41, an insulator 42, and a coil 43.
- the coil 43 is composed of a coil wire 43a. That is, the stator 40 has a coil wire 43a.
- the stator 40 is fixed to the inner peripheral portion 21 of the housing 20 on the outer peripheral surface 41 a of the stator core 41.
- the insulator 42 is made of an insulating material. The insulator 42 covers at least a part of the stator core 41.
- the coil 43 is configured by winding a coil wire 43 a around the stator 40 via an insulator 42.
- the coil 43 excites the stator core 41 when the motor 1 is driven.
- the coil wire 43 a constituting the coil 43 is drawn to the coil wire connecting portion 71 of the bus bar 70.
- the bus bar 70 includes a coil wire connection portion 71, a connection terminal 77, and a connection portion 72 that connects the coil wire connection portion 71 and the connection terminal 77. That is, the motor 1 has a connection terminal 77 that is electrically connected to the external device 9.
- the connection terminal 77 and the bus bar 70 are one member connected to each other, but the connection terminal 77 and the bus bar 70 may be separate members.
- the bus bar 70 is formed by pressing a conductive metal plate.
- board thickness direction corresponds with an axial direction.
- board thickness direction is orthogonal to an axial direction.
- the coil wire connection portion 71 and the connection terminal 77 are formed by being bent in the axial direction with respect to the coupling portion 72.
- the coil wire connection portion 71 is electrically connected to the coil wire 43a.
- the coil wire connecting portion 71 has, for example, a U shape that sandwiches the coil wire 43a.
- the coil wire connecting portion 71 and the coil wire 43a are fixed to each other by welding and electrically connected.
- the coil wire connecting portion 71 connects the coil wire connecting portion 71 and the coil wire 43a by sandwiching the coil wire 43a in the circumferential direction with two electrodes sandwiched in the circumferential direction and resistance welding.
- the coil wire connecting portion 71 and the coil wire 43a may be fixed by welding other than resistance welding such as arc welding, plastic deformation such as caulking, soldering, adhesion with a conductive adhesive, or the like.
- connection terminal 77 extends along the vertical direction.
- the connection terminal 77 passes through the terminal insertion hole 51 provided in the bearing holder 50 and protrudes above the bearing holder 50.
- the connection terminal 77 is inserted into the socket of the external device 9 on the upper side of the bearing holder 50 and is electrically connected to the external device 9.
- the bus bar holder 60 is located above the stator 40 with a gap. In addition, the bus bar holder 60 is positioned below the bearing holder 50 through a gap. That is, the bus bar holder 60 is positioned between the stator 40 and the bearing holder 50 without contacting the stator 40 and the bearing holder 50.
- the bus bar holder 60 has a disk shape. As shown in FIG. 2, a central hole 60 c through which the shaft 31 passes is provided at the center of the bus bar holder 60. As shown in FIG. 3, the bus bar holder 60 is provided with a plurality of coil wire insertion holes 60d through which the coil wire 43a is inserted. The coil wire 43a is connected to the coil wire connection portion 71 of the bus bar 70 on the upper side of the bus bar holder 60 through the coil wire insertion hole 60d.
- the bus bar holder 60 includes a main body portion 61 made of a resin material and a plate-like metal plate (metal piece) 65 made of a metal material.
- the main body 61 is formed by insert molding by embedding a part of the metal plate 65. That is, the bus bar holder 60 is an insert molded product.
- the metal plate 65 has a disk shape.
- the main body 61 covers a surface of the metal plate 65 by exposing a part of the surface of the metal plate 65.
- the metal plate 65 is partially embedded in the main body 61 and fixed.
- the main body 61 and the metal plate 65 are fixed by insert molding.
- the outer diameter of the metal plate 65 is the same as or slightly smaller than the inner diameter of the large-diameter portion 21b of the housing 20, and is larger than the inner diameter of the small-diameter portion 21c of the housing 20.
- the metal plate 65 has an upper surface 65b and a lower surface 65c.
- the metal plate 65 has an exposed portion 66 exposed from the main body portion 61.
- the exposed portion 66 includes an outer end surface 65e facing the radially outer side of the metal plate 65 and a part of the upper surface 65b and the lower surface 65c in the vicinity of the outer end surface 65e.
- the metal plate 65 is covered with the main body 61 except for the exposed portion 66.
- a contact surface 66a that contacts the support surface 22 of the housing 20 is provided in the radially outermost region of the lower surface 65c. That is, the bus bar holder 60 is provided with a contact surface 66a facing downward.
- the bus bar holder 60 is supported in direct contact with the housing 20 on the contact surface 66 a of the metal plate 65. Further, the bus bar holder 60 is not in contact with the stator 40 and the bearing holder 50. Therefore, the bus bar holder 60 can be positioned with respect to the housing 20 without depending on the dimensional accuracy of the stator 40 and the bearing holder 50. For this reason, the vertical position of the tip of the connection terminal 77 supported by the bus bar holder 60 can be positioned with high accuracy, and the electrical continuity with the external device 9 can be stabilized.
- the contact surface 66a of the bus bar holder 60 with the housing 20 is made of a metal material, so that the dimensional accuracy and flatness of the contact surface 66a can be increased.
- the vertical position accuracy of the bus bar holder 60 with respect to the housing 20 can be easily increased, and as a result, the vertical position accuracy of the tip of the connection terminal 77 can be increased.
- the bus bar holder 60 since the bus bar holder 60 has the metal plate 65, the bus bar holder 60 is reinforced, and the load resistance in the vertical direction of the bus bar holder 60 is increased.
- the load resistance of the bus bar holder 60 can be sufficiently increased with respect to the reaction force when the connection terminal 77 is inserted.
- the bus bar holder 60 can sufficiently increase the strength of the contact surface 66a where stress is concentrated by configuring the contact surface 66a in contact with the housing 20 with the metal plate 65. That is, even when the area of the contact surface 66a is reduced, sufficient strength can be given to the bus bar holder 60. As a result, the area of the support surface 22 of the housing 20 in contact with the contact surface 66a can be reduced, and as a result, the radial dimension of the housing can be reduced.
- the area of the portion where the metal plate 65 faces the main body 61 in the vertical direction is larger than the area of the portion where the contact surface 66a faces the support surface 22 in the vertical direction. That is, according to the present embodiment, a sufficient contact area between the metal plate 65 and the resin main body 61 is ensured. Therefore, stress is dispersed at the contact portion between the metal plate 65 and the main body 61, and excessive stress is prevented from being applied to the main body 61, and the load resistance of the bus bar holder 60 is increased.
- the portion included in the upper surface 65b is located radially outside the contact surface 66a. That is, at least a part of the upper surface of the contact surface 66 a of the metal plate 65 is covered with the main body 61.
- the contact surface 66 a receives stress as a reaction force from the housing 20.
- a part of the main body 61 can support the contact surface 66a from the rear in the stress direction.
- the metal plate 65 is located below the connection terminal 77 of the bus bar 70 through a part of the main body 61. That is, the metal plate 65 overlaps with the connection terminal 77 when viewed from the vertical direction. As described above, a downward external force is applied to the connection terminal 77 when it is inserted into the external device 9. According to the present embodiment, by disposing the metal plate 65 below the connection terminal 77, the metal plate 65 directly receives the reaction force at the time of insertion. For this reason, it is possible to increase the load resistance of the bus bar holder 60 against the reaction force when the connection terminal 77 is inserted.
- the metal plate 65 is provided with a through hole 65a penetrating in the vertical direction.
- the inner peripheral surface of the through hole 65 a is covered with the covering portion 61 c of the main body portion 61.
- the inner peripheral surface of the covering portion 61c constitutes a coil wire insertion hole 60d through which the coil wire 43a passes.
- the covering portion 61 c ensures insulation between the coil wire 43 a and the metal plate 65.
- coated part 61c fulfill
- the main body 61 of the bus bar holder 60 has an upper surface 61a facing upward. Upper surface 61 a is in contact with the lower surface of bus bar 70.
- the bus bar holder 60 supports the bus bar 70 on the upper surface 61a. That is, the bus bar holder 60 supports the bus bar 70 (particularly the connection terminal 77) from below.
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing a support structure of the bus bar 70 by the main body 61.
- a support protrusion 64 is provided on the upper surface 61 a of the main body 61.
- the support protrusion 64 extends upward from the upper surface 61a.
- the connecting portion 72 of the bus bar 70 is provided with a hole 72c penetrating in the vertical direction. The support protrusion 64 is inserted into the hole 72c.
- the support protrusion 64 has a shaft portion 64b and a head portion 64a.
- the shaft portion 64b extends upward from the upper surface 61a.
- the head portion 64a is located at the upper end of the shaft portion 64b.
- the head 64 a is located above the bus bar 70.
- the diameter of the head portion 64a is larger than the diameter of the shaft portion 64b.
- the head portion 64a is formed by heating the tip of the shaft portion 64b. An assembly worker or the like inserts the shaft portion 64b into the hole 72c of the bus bar 70 before the head portion 64a is formed, and heats the tip of the shaft portion 64b to form the head portion 64a.
- the bus bar 70 is fixed by thermal welding by being pressed against the bus bar holder 60 in the process of heating. Therefore, the vertical positioning accuracy of the bus bar 70 with respect to the bus bar holder 60 can be increased.
- the main body portion 61 of the bus bar holder 60 may be provided with an extending portion 162 extending along the vertical direction. That is, the bus bar holder 60 may have the extending portion 162.
- the extending portion 162 is located at the radially outer end of the main body portion 61 and extends in an annular shape along the circumferential direction.
- the extending portion 162 is located on the upper side of the metal plate 65.
- the extending portion 162 faces the inner peripheral portion 21 of the housing 20 in the radial direction.
- the extending portion 162 is in surface contact with the inner peripheral portion 21 of the housing 20. According to this configuration, the bus bar holder 60 can be positioned in the radial direction with respect to the housing 20 by the extending portion 162 contacting the inner peripheral portion 21 of the housing 20.
- the extending portion 162 extends in the vertical direction, and the contact surface between the extending portion 162 and the inner peripheral portion 21 extends in the vertical direction, thereby suppressing the central axis of the bus bar holder 60 from being inclined with respect to the central axis of the housing 20. it can.
- the extending portion 162 extends in an annular shape along the circumferential direction, but the extending portion may be a rib arranged along the circumferential direction. Further, in the present embodiment, the case where the extending portion 162 is located on the upper side of the metal plate 65 is illustrated, but the extension portion 162 may be located on the lower side of the metal plate 65. Furthermore, although the case where the extending portion 162 is a part of the main body portion 61 is illustrated in the present embodiment, the extending portion 162 may be a part of the metal plate 65.
- the motor of this modification has a pair (two sheets) of substrates 107 and 108 and a press-fit terminal 106 that connects the substrates 107 and 108 to each other.
- the pair of substrates 107 and 108 are located above the bus bar holder 60.
- the pair of substrates 107 and 108 face each other with a gap in the vertical direction.
- one of the substrates 108 located on the lower side of the pair of substrates 107 and 108 is supported by the bus bar holder 60.
- the pair of substrates 107 and 108 are provided with openings 107a and 108a, respectively.
- a press-fit terminal 106 is inserted into the openings 107 a and 108 a of the pair of substrates 107 and 108 by press-fitting. Thereby, the pair of substrates 107 and 108 are electrically connected to each other.
- the bus bar holder 60 receives the stress related to the press-fitting of the press-fit terminal 106 that connects the pair of substrates 107 and 108. Since the bus bar holder 60 includes the metal plate 65, the load resistance is sufficiently increased against the stress associated with press fitting. Therefore, even when the press-fit terminal 106 is used, it is not necessary to increase the thickness of the bus bar holder 60, and as a result, the size of the motor 1 along the vertical direction can be reduced.
- FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the electric power steering apparatus 2 according to the embodiment.
- the electric power steering device 2 is mounted on a steering mechanism of a vehicle wheel.
- the electric power steering device 2 of the present embodiment is a rack type power steering device that directly reduces the steering force by the power of the motor 1.
- the electric power steering device 2 includes a motor 1, a steering shaft 914, and an axle 913.
- the steering shaft 914 transmits the input from the steering 911 to the axle 913 having the wheels 912.
- the power of the motor 1 is transmitted to the axle 913 via a ball screw (not shown).
- the motor 1 employed in the rack-type power steering apparatus 2 is attached to the axle 913 and exposed to the outside, and thus requires a waterproof structure.
- the electric power steering apparatus 2 of the present embodiment includes the motor 1 described above, the electric power steering apparatus 2 that enjoys the effects of the motor 1 can be obtained.
- the power steering apparatus 2 was mentioned as an example of the usage method of the motor 1 of this embodiment, the usage method of the motor 1 is not limited.
- the case where the plate-shaped metal plate 65 is used has been described.
- any metal plate 65 having a function equivalent to that of the metal plate 65 may be used, and a block-shaped metal piece may be used instead of the metal plate 65. It may be used.
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Abstract
上下方向に延びる中心軸を中心として回転するロータと、コイル線を有し、ロータの径方向外側に位置するステータと、コイル線が接続されるバスバーと、ステータの上側に位置しバスバーを支持するバスバーホルダと、ステータおよびバスバーホルダを径方向外側から囲む筒状のハウジングと、を備え、バスバーホルダは、樹脂材料からなる本体部と、本体部に固定され下側を向く接触面が設けられた金属片と、を有し、ハウジングの内周部には、上側を向いて接触面と接触する支持面が設けられる、モータ。
Description
本発明は、モータに関する。
モータのハウジングにバスバーを支持するバスバーホルダを固定する構造が知られている(例えば、特許文献1)。
一般的にバスバーホルダは、バスバー同士の絶縁性を確保する為に樹脂などの絶縁性の材料から構成される。一方で、近年、部品点数の削減や製造工程の簡略化を目的として、挿入工程により電気的な接続を確保する構造を採用する場面が増えてきた。例えば、バスバーに接続端子を設けて外部機器のソケットに挿入することで接続を確保する場合には、挿入時の反力がバスバーホルダに加わる。このため、バスバーホルダの耐荷重を高めることが望まれていた。
本発明の一つの態様は、上記課題に鑑みて、バスバーホルダの耐荷重を高めることを目的の一つとする。
本発明のモータの一つの態様は、上下方向に延びる中心軸を中心として回転するロータと、コイル線を有し、前記ロータの径方向外側に位置するステータと、前記コイル線が接続されるバスバーと、前記ステータの上側に位置し前記バスバーを支持するバスバーホルダと、前記ステータおよび前記バスバーホルダを径方向外側から囲む筒状のハウジングと、を備え、前記バスバーホルダは、樹脂材料からなる本体部と、前記本体部に固定され下側を向く接触面が設けられた金属片と、を有し、前記ハウジングの内周部には、上側を向いて前記接触面と接触する支持面が設けられる。
本発明の一つの態様によれば、バスバーホルダの耐荷重を高めたモータが提供される。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るモータについて説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。以下の説明において、中心軸Jが延びる方向を上下方向として各構成を説明する。モータ1の姿勢は、以下の説明における姿勢に限定されない。
図1は、一実施形態のモータ1の斜視図である。図2は、モータ1の中心軸Jに沿う断面図である。図3は、図2の領域IIIの拡大図である。
図2に示すように、モータ1は、上下方向に延びる中心軸Jを中心として回転するロータ30と、複数のコイル43を有するステータ40と、上側ベアリング54と、下側ベアリング55と、ベアリングホルダ50と、ハウジング20と、複数のバスバー70と、バスバーを支持するバスバーホルダ60と、を備える。
[ハウジング]
ハウジング20は、ステータ40、ベアリングホルダ50およびバスバーホルダ60を径方向外側から囲む有底の筒状である。ハウジング20は、上側に開口する。ハウジング20の上側の開口は、ベアリングホルダ50に覆われる。
ハウジング20は、ステータ40、ベアリングホルダ50およびバスバーホルダ60を径方向外側から囲む有底の筒状である。ハウジング20は、上側に開口する。ハウジング20の上側の開口は、ベアリングホルダ50に覆われる。
ハウジング20は、筒部20aと底部20bとを有する。筒部20aは、中心軸Jに沿って延びる円筒である。筒部20aは、ステータ40を径方向外側から囲む。底部20bは、筒部20aの下側の開口を覆う。底部20bには、ロータ30のシャフト31が通過する第1の保持孔20cが設けられる。ハウジング20は、第1の保持孔20cの内周面において、下側ベアリング55の外輪を保持する。また、第1の保持孔20cの内周面の下端には、径方向内側に突出する第1の庇部20dが設けられる。下側ベアリング55の外輪は、第1の庇部20dの上面に接触する。
筒部20aは、ステータ40、ベアリングホルダ50およびバスバーホルダ60を径方向外側から囲む内周部21を有する。ハウジング20は、内周部21において、ステータ40、ベアリングホルダ50およびバスバーホルダ60を保持する。
図3に示すように、内周部21は、段差部21aと、段差部21aの上側に位置する大径部21bと、段差部21aの下側に位置する小径部21cと、を有する。
段差部21aは、上側を向く支持面22を有する。支持面22は、周方向に沿って一様に延びる。支持面22の径方向外端は、大径部21bと連なる。また、支持面22の径方向内端は、小径部21cと連なる。
大径部21bは、小径部21cに対して、内径が大きい。大径部21bの内周面は、ベアリングホルダ50の外周面50bと接触する。小径部21cの内周面は、ステータ40の外周面41aと接触する。
段差部21aは、上側を向く支持面22を有する。支持面22は、周方向に沿って一様に延びる。支持面22の径方向外端は、大径部21bと連なる。また、支持面22の径方向内端は、小径部21cと連なる。
大径部21bは、小径部21cに対して、内径が大きい。大径部21bの内周面は、ベアリングホルダ50の外周面50bと接触する。小径部21cの内周面は、ステータ40の外周面41aと接触する。
[ロータ]
図2に示すように、ロータ30は、シャフト31と、ロータコア32と、ロータマグネット33と、を有する。シャフト31は、上下方向に延びる中心軸Jを中心とする。
図2に示すように、ロータ30は、シャフト31と、ロータコア32と、ロータマグネット33と、を有する。シャフト31は、上下方向に延びる中心軸Jを中心とする。
シャフト31は、下側ベアリング55と上側ベアリング54とによって、中心軸Jの軸周りに回転可能に支持される。シャフト31の下側の端部は、底部20bの下側に突出する。シャフト31の下側の端部は、例えば、ギアやカップリング等の伝達部材に接続され、トルクを出力する。
ロータコア32は、シャフト31の外周面に固定される。ロータコア32は、シャフト31を周方向に囲んでいる。ロータコア32は、上下方向において、下側ベアリング55と上側ベアリング54との間に位置する。
ロータマグネット33は、永久磁石である。ロータマグネット33は、ロータコア32の周方向に沿った外側面に固定される。
ロータマグネット33は、永久磁石である。ロータマグネット33は、ロータコア32の周方向に沿った外側面に固定される。
[上側ベアリングおよび下側ベアリング]
上側ベアリング54は、シャフト31の上部を回転可能に支持する。上側ベアリング54は、ステータ40の上側に位置する。下側ベアリング55は、シャフト31の下部を回転可能に支持する。下側ベアリング55は、ステータ40の下側に位置する。
本実施形態において、上側ベアリング54および下側ベアリング55は、ボールベアリングである。しかしながら、上側ベアリング54および下側ベアリング55の種類は、特に限定されず、他の種類のベアリングを用いてもよい。
上側ベアリング54は、シャフト31の上部を回転可能に支持する。上側ベアリング54は、ステータ40の上側に位置する。下側ベアリング55は、シャフト31の下部を回転可能に支持する。下側ベアリング55は、ステータ40の下側に位置する。
本実施形態において、上側ベアリング54および下側ベアリング55は、ボールベアリングである。しかしながら、上側ベアリング54および下側ベアリング55の種類は、特に限定されず、他の種類のベアリングを用いてもよい。
[ベアリングホルダ]
ベアリングホルダ50は、ステータ40の上側に位置する。ベアリングホルダ50は、中心軸Jを中心とする円板形状を有する。ベアリングホルダ50の外周面50bは、ハウジング20の内周部21に固定される。
ベアリングホルダ50は、ステータ40の上側に位置する。ベアリングホルダ50は、中心軸Jを中心とする円板形状を有する。ベアリングホルダ50の外周面50bは、ハウジング20の内周部21に固定される。
ベアリングホルダ50には、上下方向に貫通する第2の保持孔50cと2つの端子挿通孔51と、が設けられる。端子挿通孔51には、3つの接続端子77が挿通される(図1参照)。
第2の保持孔50cは、ベアリングホルダ50の平面視中央に位置する。第2の保持孔50cには、シャフト31が挿通される。ベアリングホルダ50は、第2の保持孔50cの内周面において、上側ベアリング54の外輪を保持する。また、第2の保持孔50cの内周面の上端には、径方向内側に突出する第2の庇部50dが設けられる。上側ベアリング54の外輪は、第2の庇部50dの上面に接触する。
[ステータ]
ステータ40は、ロータ30の径方向外側に位置する。ステータ40は、ステータコア41と、インシュレータ42と、コイル43と、を有する。コイル43は、コイル線43aから構成される。すなわち、ステータ40は、コイル線43aを有する。ステータ40は、ステータコア41の外周面41aにおいてハウジング20の内周部21に固定される。
インシュレータ42は、絶縁性を有する材料から構成される。インシュレータ42は、ステータコア41の少なくとも一部を覆う。
ステータ40は、ロータ30の径方向外側に位置する。ステータ40は、ステータコア41と、インシュレータ42と、コイル43と、を有する。コイル43は、コイル線43aから構成される。すなわち、ステータ40は、コイル線43aを有する。ステータ40は、ステータコア41の外周面41aにおいてハウジング20の内周部21に固定される。
インシュレータ42は、絶縁性を有する材料から構成される。インシュレータ42は、ステータコア41の少なくとも一部を覆う。
コイル43は、インシュレータ42を介して、コイル線43aをステータ40に巻き回されることで構成される。コイル43は、モータ1の駆動時において、ステータコア41を励磁する。コイル43を構成するコイル線43aは、バスバー70のコイル線接続部71まで引き出される。
バスバー70は、コイル線接続部71と、接続端子77と、コイル線接続部71と接続端子77との間を繋ぐ連結部72と、を有する。すなわち、モータ1は、外部機器9に電気的に接続される接続端子77を有する。なお、本実施形態において、接続端子77とバスバー70とは、互いに連結された一つの部材であるが、接続端子77とバスバー70とは、別部材であってもよい。
バスバー70は、導電性の金属板をプレス加工することで成形される。連結部72は、板厚方向が軸方向と一致する。一方で、コイル線接続部71および接続端子77は、板厚方向が軸方向と直交する。コイル線接続部71および接続端子77は、連結部72に対して軸方向に折り曲げて成形される。
コイル線接続部71は、コイル線43aと電気的に接続される。コイル線接続部71は、例えば、コイル線43aを挟み込むU字形状を有する。コイル線接続部71と、コイル線43aとは、溶接によって互いに固定され、電気的に接続される。具体的には、コイル線接続部71が、コイル線43aを周方向に挟持した状態で2つの電極で周方向に挟み込み、抵抗溶接することで、コイル線接続部71とコイル線43aとを接続する。なお、コイル線接続部71とコイル線43aとは、アーク溶接等の抵抗溶接以外の溶接、かしめ等の塑性変形、はんだ付け、導電性接着剤による接着等により固定してもよい。
接続端子77は、上下方向に沿って延びる。接続端子77は、ベアリングホルダ50に設けられた端子挿通孔51を通過してベアリングホルダ50の上側に突出する。接続端子77は、ベアリングホルダ50の上側において、外部機器9のソケットに挿入されて、外部機器9に電気的に接続される。
バスバーホルダ60は、間隙を介してステータ40の上側に位置する。また、バスバーホルダ60は、間隙を介してベアリングホルダ50の下側に位置する。すなわち、バスバーホルダ60は、ステータ40およびベアリングホルダ50と接触せずにステータ40およびベアリングホルダ50の間に位置する。
バスバーホルダ60は、円板形状である。図2に示すように、バスバーホルダ60の中央には、シャフト31が通過する中央孔60cが設けられる。また、図3に示すように、バスバーホルダ60には、コイル線43aが挿通される複数のコイル線挿通孔60dが設けられる。コイル線43aは、コイル線挿通孔60dを通ってバスバーホルダ60の上側でバスバー70のコイル線接続部71に接続される。
図2に示すように、バスバーホルダ60は、樹脂材料からなる本体部61と、金属材料からなる板状の金属板(金属片)65と、を有する。本体部61は、金属板65の一部を埋め込んでインサート成型により成形される。すなわち、バスバーホルダ60は、インサート成型品である。金属板65は、円板形状を有する。また、本体部61は、金属板65の表面の一部を露出させて金属板65の表面を覆う。
金属板65は、本体部61に一部埋め込まれて固定される。なお、本実施形態では、本体部61と金属板65とが、インサート成形によって固定される。しかしながら、本体部61と金属板65とは、互いに固定していれば、嵌め合いなどの他の方法によって互いに固定されていてもよい。金属板65の外径は、ハウジング20の大径部21bの内径と同じか若干小さく、ハウジング20の小径部21cの内径より大きい。
図3に示すように、金属板65は、上面65bおよび下面65cを有する。金属板65は、本体部61から露出する露出部66を有する。露出部66は、金属板65の径方向外側を向く外端面65eと外端面65eの近傍における上面65bおよび下面65cの一部とを含む。本実施形態によれば、金属板65が、露出部66を除いて本体部61に覆われる。これにより、コイル線43aとバスバーホルダ60の金属板65との絶縁を確保して安定動作が可能なモータ1を提供できる。
露出部66のうち、下面65cの径方向の最も外側の領域には、ハウジング20の支持面22と接触する接触面66aが設けられる。すなわち、バスバーホルダ60には、下側を向く接触面66aが設けられる。
本実施形態によれば、バスバーホルダ60は、金属板65の接触面66aにおいてハウジング20と直接接触して支持される。また、バスバーホルダ60は、ステータ40およびベアリングホルダ50と接触していない。したがって、バスバーホルダ60は、ステータ40およびベアリングホルダ50の寸法精度に依存することなく、ハウジング20に対して位置決めすることができる。このため、バスバーホルダ60に支持される接続端子77の先端の上下方向位置を高精度で位置決めすることが可能となり、外部機器9との電気的な導通を安定させることができる。
加えて、本実施形態によれば、バスバーホルダ60におけるハウジング20との接触面66aが金属材料から構成されるため、接触面66aの寸法精度および平面度を高めることができる。これにより、ハウジング20に対するバスバーホルダ60の上下方向の位置精度を容易に高めることができ、結果として接続端子77の先端の上下方向位置の精度を高めることができる。
加えて、本実施形態によれば、バスバーホルダ60におけるハウジング20との接触面66aが金属材料から構成されるため、接触面66aの寸法精度および平面度を高めることができる。これにより、ハウジング20に対するバスバーホルダ60の上下方向の位置精度を容易に高めることができ、結果として接続端子77の先端の上下方向位置の精度を高めることができる。
本実施形態によれば、バスバーホルダ60が金属板65を有することで、バスバーホルダ60が補強されており、バスバーホルダ60の上下方向の耐荷重が高められる。接続端子77を外部機器9に接続する際に、バスバーホルダ60には、接続端子77を介して下側に向かう応力が付与される。本実施形態によれば、接続端子77の挿入時の反力に対し、バスバーホルダ60の耐荷重を十分に高くすることができる。
本実施形態によれば、バスバーホルダ60は、ハウジング20と接触する接触面66aを金属板65により構成することで、応力が集中する接触面66aの強度を十分に高めることができる。すなわち、接触面66aの面積を小さくした場合であっても、バスバーホルダ60に十分な強度を与えることができる。これにより、接触面66aと接触するハウジング20の支持面22の面積を小さくすることが可能となり、結果としてハウジングの径方向寸法を小さくできる。
図3に示すように、金属板65が本体部61と上下方向に面する部分の面積は、接触面66aが支持面22と上下方向に面する部分の面積より大きい。すなわち、本実施形態によれば、金属板65と樹脂製の本体部61との接触面積は、十分に確保される。したがって、金属板65と本体部61との接触部において応力が分散され、本体部61に過剰な応力が加わることが抑制され、バスバーホルダ60の耐荷重が高められる。
露出部66のうち、上面65bに含まれる部分は、接触面66aより径方向外側に位置する。すなわち、金属板65は、接触面66aの上側の面の少なくとも一部が本体部61により覆われる。接続端子77に外力が付与されると、接触面66aは、ハウジング20から反力としての応力を受ける。本実施形態によれば、本体部61の一部が、接触面66aを応力方向の後方から支えることができる。
金属板65は、本体部61の一部を介してバスバー70の接続端子77の下側に位置する。すなわち、金属板65は、上下方向から見て接続端子77と重なる。上述したように、接続端子77には、外部機器9に挿入する際に下方向の外力が加わる。本実施形態によれば、金属板65を接続端子77の下側に配置することで、金属板65が挿入時の反力を直接的に受ける。このため、接続端子77の挿入時の反力に対するバスバーホルダ60の耐荷重を高めることができる。
金属板65には、上下方向に貫通する貫通孔65aが設けられる。貫通孔65aの内周面は、本体部61の被覆部61cに覆われる。被覆部61cの内周面は、コイル線43aが通過するコイル線挿通孔60dを構成する。被覆部61cは、コイル線43aと金属板65との絶縁を確保する。また、被覆部61cは、インサート成型におけるアンカーの機能を果たす。すなわち、被覆部61cが設けられることによって、金属板65と本体部61とが強固に固定される。
バスバーホルダ60の本体部61は、上側を向く上面61aを有する。上面61aは、バスバー70の下面と接触する。バスバーホルダ60は、上面61aにおいてバスバー70を支持する。すなわち、バスバーホルダ60は、バスバー70(特に接続端子77)を下側から支持する。
図4は、本体部61によるバスバー70の支持構造を示す断面図である。
本体部61の上面61aには、支持突起64が設けられる。支持突起64は、上面61aから上側に延びる。また、バスバー70の連結部72には、上下方向に貫通する孔72cが設けられる。孔72cには、支持突起64が挿入される。
本体部61の上面61aには、支持突起64が設けられる。支持突起64は、上面61aから上側に延びる。また、バスバー70の連結部72には、上下方向に貫通する孔72cが設けられる。孔72cには、支持突起64が挿入される。
支持突起64は、軸部64bと頭部64aとを有する。軸部64bは、上面61aから上側に延びる。頭部64aは、軸部64bの上端に位置する。また、頭部64aは、バスバー70の上側に位置する。頭部64aの直径は、軸部64bの直径より大きい。頭部64aは、軸部64bの先端を加熱することで成形される。組立作業者等は、頭部64aが成形される前の状態で、軸部64bをバスバー70の孔72cに挿入して、軸部64bの先端を加熱して頭部64aを成形する。また、本実施形態によれば、バスバー70は、加熱の過程でバスバーホルダ60に押し付けられることにより、熱溶着にて固定される。したがって、バスバーホルダ60に対するバスバー70の上下方向の位置決め精度を高めることができる。
図3に、二点鎖線で示すように、バスバーホルダ60の本体部61には、上下方向に沿って延びる延伸部162が設けられていてもよい。すなわち、バスバーホルダ60は、延伸部162を有していてもよい。
延伸部162は、本体部61の径方向外端に位置し周方向に沿って円環状に延びる。延伸部162は、金属板65の上側に位置する。延伸部162は、ハウジング20の内周部21と径方向に対向する。延伸部162は、ハウジング20の内周部21と面接触する。この構成によれば、延伸部162が、ハウジング20の内周部21に接触することで、ハウジング20に対しバスバーホルダ60を径方向に位置決めできる。また、延伸部162が、上下方向に延び、延伸部162と内周部21との接触面が上下方向に延びることで、ハウジング20の中心軸に対しバスバーホルダ60の中心軸が傾くことを抑制できる。
なお、本実施形態では、延伸部162と内周部21とが面接触する場合を例示したが、延伸部162と内周部21とが周方向に沿う3点以上で接触すれば径方向の位置決めが可能となる。なお、本実施形態に示すように、延伸部162と内周部21とが、面接触する場合は、接触点が無数に存在すると解することができる。
本実施形態では、延伸部162が周方向に沿って円環状に延びる場合を例示したが、延伸部は周方向に沿って並ぶリブであってもよい。また、本実施形態では、延伸部162が金属板65の上側に位置する場合を例示したが、金属板65の下側に位置していてもよい。さらに、本実施形態では、延伸部162が本体部61の一部である場合を例示したが、延伸部162は、金属板65の一部であってもよい。
(変形例)
次に、本実施形態のモータ1に採用可能な変形例の構成について説明する。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
次に、本実施形態のモータ1に採用可能な変形例の構成について説明する。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
図3に二点鎖線で示すように、本変形例のモータは、一対(2枚)の基板107、108と、基板107、108同士を繋ぐ圧入端子106と、を有する。一対の基板107、108は、バスバーホルダ60の上側に位置する。一対の基板107、108とは、上下方向に間隙を介して対向する。また、一対の基板107、108のうち、下側に位置する一方の基板108は、バスバーホルダ60に支持される。一対の基板107、108には、それぞれ開口部107a、108aが設けられる。一対の基板107、108の開口部107a、108aには、圧入端子106が圧入により挿入される。これにより、一対の基板107、108は、互いに電気的に接続される。
本変形例によれば、一対の基板107、108を繋ぐ圧入端子106の圧入に係る応力をバスバーホルダ60が受ける。バスバーホルダ60は、金属板65を有するため、圧入に係る応力に対して、十分に耐荷重が高められている。したがって、圧入端子106を用いる場合であっても、バスバーホルダ60の厚くする必要がなく、結果的に上下方向に沿うモータ1の寸法を小さくできる。
<<電動パワーステアリング装置>>
次に、本実施形態のモータ1を搭載する装置の実施形態について説明する。ここでは、モータ1を電動パワーステアリング装置に搭載した例について説明する。図5は、一実施形態の電動パワーステアリング装置2を示す模式図である。
次に、本実施形態のモータ1を搭載する装置の実施形態について説明する。ここでは、モータ1を電動パワーステアリング装置に搭載した例について説明する。図5は、一実施形態の電動パワーステアリング装置2を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置2は、自動車の車輪の操舵機構に搭載される。本実施形態の電動パワーステアリング装置2は、モータ1の動力により操舵力を直接的に軽減するラック式のパワーステアリング装置である。電動パワーステアリング装置2は、モータ1と、操舵軸914と、車軸913と、を備える。
操舵軸914は、ステアリング911からの入力を、車輪912を有する車軸913に伝える。モータ1の動力は、図示略のボールねじを介して、車軸913に伝えられる。ラック式のパワーステアリング装置2に採用されるモータ1は、車軸913に取り付けられ外部に露出しるため、防水構造を必要とする。
本実施形態の電動パワーステアリング装置2は、上述のモータ1を備えるため、モータ1の効果を享受する電動パワーステアリング装置2が得られる。なお、ここでは、本実施形態のモータ1の使用方法の一例としてパワーステアリング装置2を挙げたが、モータ1の使用方法は限定されない。
以上に、本発明の実施形態および変形例を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
例えば、上述の本実施形態では、板状の金属板65を用いる場合を説明したが、金属板65と同等の機能を奏するものであればよく、金属板65に代えてブロック状の金属片を用いてもよい。
1…モータ、9…外部機器、20…ハウジング、21…内周部、22…支持面、30…ロータ、40…ステータ、43…コイル、43a…コイル線、60…バスバーホルダ、61…本体部、65…金属板(金属片)、66a…接触面、70…バスバー、77…接続端子、106…圧入端子、107、108…基板、107a、108a…開口部、162…延伸部、J…中心軸
Claims (8)
- 上下方向に延びる中心軸を中心として回転するロータと、
コイル線を有し、前記ロータの径方向外側に位置するステータと、
前記コイル線が接続されるバスバーと、
前記ステータの上側に位置し前記バスバーを支持するバスバーホルダと、
前記ステータおよび前記バスバーホルダを径方向外側から囲む筒状のハウジングと、
を備え、
前記バスバーホルダは、
樹脂材料からなる本体部と、
前記本体部に固定され下側を向く接触面が設けられた金属片と、を有し、
前記ハウジングの内周部には、上側を向いて前記接触面と接触する支持面が設けられる、
モータ。 - 前記バスバーホルダは、インサート成型品である、
請求項1に記載のモータ。 - 上下方向に沿って延び外部機器に電気的に接続される接続端子を備え、
前記バスバーホルダは、前記接続端子を下側から支持し、
前記金属片は、上下方向から見て前記接続端子と重なる、
請求項1又は2に記載のモータ。 - 前記金属片は、前記接触面の上側の面の少なくとも一部が前記本体部により覆われる、
請求項1~3の何れか一項に記載のモータ。 - 前記金属片が前記本体部と上下方向に面する部分の面積は、前記接触面が前記支持面と上下方向に面する部分の面積より大きい、
請求項1~4の何れか一項に記載のモータ。 - 前記バスバーホルダは、上下方向に沿って延びて前記ハウジングの内周部と径方向に対向し、3点以上で接触する延伸部を有する、
請求項1~5の何れか一項に記載のモータ。 - 前記バスバーホルダは、前記ステータと間隙を介して上下方向に対向する、
請求項1~6の何れか一項に記載のモータ。 - 前記バスバーホルダの上側に位置し、上下方向に間隙を介して積層された2枚の基板を有し、
前記2枚の基板は、前記2枚の基板それぞれに設けられた開口部に圧入された圧入端子により互いに接続される、
請求項1~7の何れか一項に記載のモータ。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 18761305 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2019502519 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 18761305 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |