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JP2014045550A - 駆動ユニット、駆動ユニットの製造方法 - Google Patents

駆動ユニット、駆動ユニットの製造方法 Download PDF

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JP2014045550A
JP2014045550A JP2012185568A JP2012185568A JP2014045550A JP 2014045550 A JP2014045550 A JP 2014045550A JP 2012185568 A JP2012185568 A JP 2012185568A JP 2012185568 A JP2012185568 A JP 2012185568A JP 2014045550 A JP2014045550 A JP 2014045550A
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Daijiro Saegusa
大二郎 三枝
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Asmo Co Ltd
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Abstract

【課題】端子の配置の自由度を向上する。
【解決手段】所定の軸方向周りに回転自在に支持されたロータと、前記ロータの径方向外側に設けられ、前記ロータを回転させるためのステータコアと、前記ステータコアに巻き回された巻線と、前記巻線が接合されてから、前記ロータを除く非回転部分に取り付けられ、外部からの電力が供給される端子と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、駆動ユニット、駆動ユニットの製造方法に関する。
特許文献1の電動機は、ステータコアと、そのステータコアに複数回巻き付けられた巻線と、ステータコアと巻線との間を絶縁する樹脂製のインシュレータと、端子と、を備えている。
特開2011−10398号公報
しかしながら、上記特許文献1の構成では、端子をステータコア(インシュレータ)に取り付けた後に、端子と巻線との接続を行っている。端子と巻線との接続は、溶接等の接合を伴うため、当該接合を行いうる場所でなければ、端子を配置することができず、端子の配置にする場所に制約があった。また、インシュレータに接合用のスペースを設ける必要があり、装置が大型化する要因となっていた。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、端子の配置の自由度を向上できる駆動ユニットを提供することを目的とする。
請求項1に記載の駆動ユニットは、所定の軸方向周りに回転自在に支持されたロータと、前記ロータの径方向外側に設けられ、前記ロータを回転させるためのステータコアと、前記ステータコアに巻き回された巻線と、前記巻線が接合されてから、前記ロータを除く非回転部分に取り付けられ、外部からの電力が供給される端子と、を備える。
この駆動ユニットによれば、ステータコアに巻き回された巻線が端子に対して接合されてから、その接合された端子が、ロータを除く非回転部分に対して取り付けられる。
このように、端子は、非回転部分への取り付け前に接合(例えば、溶接)が行われ、取り付け場所において接合は行われないので、接合を行えない場所を取り付け場所とすることができる。このため、端子を取り付ける場所の自由度が向上する。
また、請求項1に記載の駆動ユニットによれば、端子が取り付けられる非回転部分に、接合用のスペースを設ける必要がなく、装置の小型化につながる。
請求項2に記載の駆動ユニットは、請求項1に記載の駆動ユニットにおいて、前記端子が、前記ロータの軸方向一端面に対向して配置されている。
この駆動ユニットによれば、ロータの軸方向一端面側のデッドスペースを有効利用して、端子を配置することができる。このように、デッドスペースを有効利用して端子を配置することで、装置の小型化につながる。
請求項3に記載の駆動ユニットは、請求項1に記載の駆動ユニットにおいて、前記端子が、前記ステータコアの径方向外側に配置されている。
この駆動ユニットによれば、ステータコアの径方向外側のデッドスペースを有効利用して、端子を配置することができる。このように、デッドスペースを有効利用して端子を配置することで、装置の小型化につながる。
請求項4に記載の駆動ユニットは、請求項1〜3のいずれか1項に記載の駆動ユニットにおいて、前記端子に接続されて外部からの電力を前記端子に供給し、前記ロータの軸方向と直交する方向に沿って配置された電線を備える。
この駆動ユニットによれば、外部からの電力を端子に供給する電線が、ロータの軸方向と直交する方向に沿って配置されるので、駆動ユニットの軸方向長さを抑えることができる。これにより、装置の小型化につながる。
請求項5に記載の駆動ユニットは、請求項4に記載の駆動ユニットにおいて、前記電線における前記端子への接続端部と、前記巻き線における前記端子への接続端部とは、前記ロータの軸方向と直交する同一平面上に配置されている。
この駆動ユニットによれば、電線における端子への接続端部と、巻き線における端子への接続端部とが、ロータの軸方向と直交する同一平面上に配置されているので、駆動ユニットの軸方向長さを抑えることができる。これにより、装置の小型化につながる。
請求項6に記載の駆動ユニットの製造方法は、所定の軸方向周りに回転自在に支持されたロータと、前記ロータの径方向外側に設けられ、前記ロータを回転させるためのステータコアと、前記ステータコアに巻き回された巻線と、前記巻線に接続され、外部からの電力が供給される端子と、を備える駆動ユニットの製造方法において、前記巻線が前記端子に接合された後、該端子が、前記ロータを除く非回転部分に取り付けられる。
この駆動ユニットの製造方法によれば、ステータコアに巻き回された巻線が端子に対して接合された後に、その接合された端子が、ロータを除く非回転部分に対して取り付けられる。
このように、端子は、非回転部分への取り付け前に接合(例えば、溶接)が行われ、取り付け場所において接合は行われないので、接合を行えない場所を取り付け場所とすることができる。このため、端子を取り付ける場所の自由度が向上する。
また、端子が取り付けられる非回転部分に、接合用のスペースを設ける必要がなく、装置の小型化につながる。
第1実施形態に係る駆動ユニットの側断面図(図2のA−A線断面図)である。 図1に示される駆動ユニットを軸方向視した図である。 図1に示される駆動ユニットにおいて端子を取付部に固定する前の状態を示す側断面図である。 図1に示される駆動ユニットの側断面図(図2のB−B線断面図)である。 第2実施形態に係る駆動ユニットの側断面図である。 第3実施形態に係る駆動ユニットを軸方向視した図である。 第3実施形態に係る駆動ユニットの側断面図である。 第4実施形態に係る駆動ユニットを軸方向視した図である。 第4実施形態に係る駆動ユニットの側断面図である。 実施形態に係る駆動ユニットを電動自転車に適用した例を示す斜視図である。 実施形態に係る駆動ユニットを電動自転車に適用した例を示す斜視図である。
以下、図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。
(第1実施形態)
まず、第1実施形態に係る駆動ユニット10について説明する。図1〜図4には、第1実施形態に係る駆動ユニット10の構成が図示されている。なお、各図において、矢印A方向は、駆動ユニット10の軸方向(以下単に「軸方向」という場合がある)を示し、矢印A1方向は、駆動ユニット10の軸方向外側を示し、矢印A2方向は、駆動ユニット10の軸方向内側を示す。駆動ユニット10(後述のステータコア182)の軸方向中央S(図1参照)を境界として、軸方向中央Sから離れる軸方向が軸方向外側であり、軸方向中央Sに近づく軸方向が軸方向内側である。また、各図において、矢印B方向は、駆動ユニット10の径方向(以下単に「径方向」という場合がある)を示し、矢印B1方向は、駆動ユニット10の径方向外側を示し、矢印B2方向は、駆動ユニット10の径方向内側を示す(後述の第2〜第4実施形態に係る駆動ユニット200〜400を示す図5〜図9においても同様である)。
図1に示されるように、第1実施形態に係る駆動ユニット10は、ロータ16と、ステータ18と、モータハウジング20と、出力軸34(図2参照)と、を主要な構成として備えている。
ロータ16は、モータハウジング20に設けられたロータ支持部としての一対の軸受(図示省略)によって、出力軸34の軸方向周りに回転自在に支持されている。ステータ18は、環状に形成されており、ロータ16の径方向外側に設けられている。
このステータ18は、ロータ16と共にブラシレスモータを構成している。このロータ16及びステータ18を有して構成されたブラシレスモータでは、ステータ18に回転磁界が生じると、ロータ16及びステータ18間に吸引・反発力が作用し、ロータ16と共に出力軸34が回転されるようになっている。
ステータ18は、具体的には、ロータ16の径方向外側でロータ16の周方向(回転方向(図2における矢印C方向))に沿って設けられた複数のステータコア(鉄心)182と、絶縁部材184を介して各ステータコア182に巻線186が複数回巻き回された巻線部188と、各巻線186の端部186Aが接続されると共に外部からの電力が供給される金属製の端子189と、を有して構成されている。
各巻線部188は、図1に示されるように、具体的には、絶縁部材184を介して各ステータコア182に巻き回された部分としての巻線部本体188Bと、巻線部本体188Bから延び出るとともに端部186Aを有する延出部188Cと、を有している。
各絶縁部材184は、ステータコア182と巻線部188(巻線部本体188B)との間を絶縁する機能を有しており、例えば、樹脂で形成されている。各絶縁部材184は、具体的には、ステータコア182の表面に被覆される被覆部184Aと、被覆部184Aから軸方向外側に張り出した複数の張出部184Bと、を有して構成されている。
各巻線部188の巻線部本体188Bは、具体的には、絶縁部材184の複数の張出部184Bの間において、被覆部184Aに巻線186が複数回巻き回されて形成されている。
各巻線部188の延出部188Cは、ステータコア182(巻線部本体188B)に対する径方向内側(矢印B2側)へ径方向(軸方向と直交する方向)に沿って延出されている。具体的には、延出部188Cの端部186Aは、その軸方向(長さ方向)が径方向(軸方向と直交する方向)に沿うように配置されている。
各端子189は、ステータコア182(巻線部188の巻線部本体188B)の径方向内側において径方向に沿って配置された板状の本体部189Aと、本体部189Aに連結され延出部188Cの端部186Aと接続される端部接続部189Dと、本体部189Aに連結され外部から電力を供給する電線190と接続される外部接続部189C(図2、図4参照)と、を有している。
本体部189Aは、図1に示されるように、具体的には、軸方向(矢印A方向)に厚みを有すると共に、径方向(矢印B方向)に長さを有する板状に形成されている。本体部189Aには、後述の取付部41の固定部41Bが挿入される挿入孔189Eと、後述の取付部41の凸部41Aが嵌め込まれる嵌込孔189Fと、が形成されている。嵌込孔189Fは、挿入孔189Eに対する径方向外側(矢印B1側)に配置されている。
端部接続部189D及び外部接続部189Cは、図2に示されるように、本体部189Aにおける嵌込孔189Fに対する径方向外側部分において径方向に沿って配置されている。また、外部接続部189Cは、本体部189Aにおけるロータ16の周方向(図2における矢印C方向)の一方側に配置され、端部接続部189Dは、本体部189Aにおけるロータ16の周方向の他方側に配置されている。
そして、端部接続部189Dは、図1に示されるように、延出部188Cの端部186Aをその軸方向外側から本体部189Aとの間に挟むと共に抵抗溶接(接合方法の一例)がなされることで、端部186Aと接合されている。すなわち、本体部189Aの径方向外側部分及び端部接続部189Dと、延出部188Cの端部186Aとが、軸方向に重なって接合されている。
外部接続部189Cは、電線190をその軸方向外側から本体部189Aとの間に挟むと共に抵抗溶接されることで、電線190と接合されている。電線190は、巻線部188の延出部188Cと同様に、駆動ユニット100の径方向外側から内側に向かって径方向(軸方向と直交する方向)に沿って配置されている。
なお、抵抗溶接としては、具体的には、例えば、スポット溶接、プロジェクション溶接等がある。また、接合方法としては、例えば、ヒュージングなどであっても良く、抵抗溶接以外の接合方法を用いても良い。
電線190における端子189への接続端部としての外部接続部189Cと、巻線部188の延出部188Cにおける端子189への接続端部としての端部接続部189Dは、軸方向と直交する同一平面上に配置されている(図2及び図4参照)。
また、駆動ユニット10では、樹脂製のモータハウジング20の一部が、端子189が取り付けられる取付部41を構成している。すなわち、取付部41は、駆動ユニット10における非回転部分の一部を構成している。なお、非回転部分とは、駆動ユニット10における回転部分(ロータ16及び出力軸34)を除いた部分である。
この取付部41は、ステータコア182(巻線部188の巻線部本体188B)の径方向内側であって、ロータ16の軸方向外側に配置されている。すなわち、取付部41(端子189)は、ロータ16の軸方向一端面16Aに対向して配置されている。
取付部41には、嵌込孔189Fに嵌め込まれ軸方向外側に凸状とされた凸部41Aと、凸部41Aの径方向内側に設けられ端子189を固定する固定部41Bと、が形成されている。この固定部41Bは、具体的には、端子189の挿入孔189Eに挿入され軸方向外側に突出する突出部41Cと、突出部41Cの先端部で突出部41Cの径方向外側に張り出したフランジ部41Dと、で構成されている。
ここで、端子189は、固定部41Bによって以下のように取付部41に対して固定される。
図3に示されるように、固定部41Bは、端子189を固定する固定前において、円柱状をしており、フランジ部41Dが形成されていない形状(状態)とされている。また、延出部188Cは、端子189を固定する固定前において、巻線部本体188Bから軸方向外側に延出された状態となっている。
そして、図3に示されるように、延出部188Cが巻線部本体188Bからその軸方向外側へ延出された状態で、延出部188Cの端部186Aを端部接続部189Dで本体部189Aとの間に挟んで、端部接続部189Dと端部186Aとを抵抗溶接する。さらに、電線190を外部接続部189Cと本体部189Aとの間に挟んで、外部接続部189Cと電線190とを抵抗溶接する。
次に、端子189の挿入孔189Eに対して円柱状の固定部41Bが挿入され、かつ、端子189の嵌込孔189Fに対して凸部41Aが嵌め込まれるように、延出部188Cの根元部分を径方向内側(矢印B2側)へ折り曲げる。これにより、本体部189Aは、嵌込孔189Fに凸部41Aが嵌め込まれると共に、挿入孔189Eに円柱状の固定部41Bが挿入されることで、取付部41に対して位置決めされる。
そして、円柱状の固定部41Bを、軸方向外側から加熱しながら加圧すること(熱かしめ)により、径方向外側に張り出したフランジ状(鍔状)に形成する。これにより、突出部41C及びフランジ部41Dを有する固定部41Bとなる。このように、端子189が固定部41Bによって固定される。
このように、本実施形態では、駆動ユニット10は、延出部188Cの端部186Aが端子189に抵抗溶接された後、当該端子189が、非回転部分としての取付部41に取り付けられることで製造される。なお、抵抗溶接された痕跡が取付部41にないこと、取付部41において抵抗溶接するためのスペースが設けられていないこと、端子189における抵抗溶接された部分が取付部41との間に挟まれていること等により、製造された駆動ユニット10において、延出部188Cの端部186Aが端子189に抵抗溶接された後、当該端子189が取付部41に取り付けられたことが把握される。
(第1実施形態の作用効果)
次に、第1実施形態の作用効果について説明する。
第1実施形態に係る駆動ユニット10によれば、ステータコア182に巻き回された巻線186の端部186Aが端子189に対して抵抗溶接されてから、その抵抗溶接された端子189が、非回転部分としての取付部41に対して取り付けられる。
このように、端子189は、取付部41への取り付け前に抵抗溶接が行われ、取付部41において抵抗溶接は行われないので、抵抗溶接を行えない場所を取付部41とすることができる。このため、端子189を取り付ける場所の自由度が向上する。
また、駆動ユニット10によれば、端子189が取り付けられる取付部41に、抵抗溶接用のスペースを設ける必要がなく、装置の小型化につながる。
また、駆動ユニット10によれば、端子189(取付部41)がロータ16の軸方向一端面16Aに対向して配置されているので、ロータ16の軸方向一端面16A側のデッドスペースを有効利用して、端子189を配置することができる。このように、デッドスペースを有効利用して端子189を配置することで、装置の小型化につながる。
また、駆動ユニット10によれば、外部からの電力を端子に供給する電線190が、ロータ19の軸方向と直交する方向に沿って配置されるので、駆動ユニット10の軸方向長さを抑えることができる。これにより、装置の小型化につながる。
また、駆動ユニット10によれば、外部接続部189Cと端部接続部189Dとが、軸方向と直交する同一平面上に配置されているので、駆動ユニット10の軸方向長さを抑えることができる。これにより、装置の小型化につながる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る駆動ユニット200について説明する。図5には、第2実施形態に係る駆動ユニット200の構成が図示されている。ここでは、前述の第1実施形態に係る駆動ユニット10の構成と異なる部分について説明し、同一部分については、適宜説明を省略する。なお、駆動ユニット100の構成と同一機能を有する部分には、同一符号を付している。
第1実施形態に係る駆動ユニット10では、端子189及び取付部41がロータ16の軸方向一端面16Aに対向して配置されていた。これに対して、第2実施形態に係る駆動ユニット200では、図5に示されるように、端子189及び取付部41は、ステータコア182の径方向外側に配置されている。
第2実施形態における取付部41は、駆動ユニット10における取付部41と同様に、駆動ユニット200における非回転部分の一部を構成している。
第2実施形態においても、第1実施形態と同様に、端子189は、固定部41Bによって取付部41に対して固定される。すなわち、まず、延出部188Cが巻線部本体188Bからその軸方向外側へ延出された状態で、延出部188Cの端部186Aを、端部接続部189Dで本体部189Aとの間に挟んで、端部接続部189Dと端部186Aとを抵抗溶接する(図3参照)。さらに、電線190を外部接続部189Cと本体部189Aとの間に挟んで、外部接続部189Cと電線190とを抵抗溶接する。
次に、端子189の挿入孔189Eに対して円柱状の固定部41Bが挿入され、かつ、端子189の嵌込孔189Fに対して凸部41Aが嵌め込まれるように、延出部188Cの根元部分を径方向外側(矢印B1側)へ折り曲げる。これにより、本体部189Aは、嵌込孔189Fに凸部41Aが嵌め込まれると共に、挿入孔189Eに円柱状の固定部41Bが挿入されることで、取付部41に対して、位置決めされる。
そして、円柱状の固定部41Bを、軸方向外側から加熱しながら加圧すること(熱かしめ)により、径方向外側に張り出したフランジ状(鍔状)に形成する。これにより、突出部41C及びフランジ部41Dを有する固定部41Bとなる。このように、端子189が固定部41Bによって固定される。これにより、端子189が、延出部188Cの端部186Aに抵抗溶接されてから、非回転部分としての取付部41に取り付けられた駆動ユニット200が得られる。
第2実施形態に係る駆動ユニット200によれば、端子189(取付部41)は、ステータコア182の径方向外側に配置されるので、ステータコア182の径方向外側のデッドスペースを有効利用して、端子189を配置することができる。このように、デッドスペースを有効利用して端子189を配置することで、装置の小型化につながる。
(第3実施形態)
次に、第3実施形態に係る駆動ユニット300について説明する。図6及び図7には、第3実施形態に係る駆動ユニット300の構成が図示されている。ここでは、前述の第1実施形態に係る駆動ユニット10の構成と異なる部分について説明し、同一部分については、適宜説明を省略する。なお、駆動ユニット100の構成と同一機能を有する部分には、同一符号を付している。
第1実施形態に係る駆動ユニット10では、電線190が外部接続部189Cからその径方向外側へ引き出されていた。これに対して、第3実施形態に係る駆動ユニット300では、図6及び図7に示されるように、電線190が外部接続部189Cからその径方向内側に引き出されている。すなわち、延出部188Cが端部接続部189Dから引き出される方向とは反対側に、電線190が外部接続部189Cから引き出されている。
外部接続部189Cからその径方向内側に引き出された電線190は、駆動ユニット300の軸中心部を越えて、駆動ユニット300の径方向外側へ引き出されている。
駆動ユニット300においても、電線190は、ロータ19の軸方向と直交する方向に沿って配置されるので、駆動ユニット300の軸方向長さを抑えることができる。これにより、装置の小型化につながる。
(第4実施形態)
次に、第4実施形態に係る駆動ユニット400について説明する。図8及び図9には、第4実施形態に係る駆動ユニット400の構成が図示されている。ここでは、前述の第1実施形態に係る駆動ユニット10の構成と異なる部分について説明し、同一部分については、適宜説明を省略する。なお、駆動ユニット100の構成と同一機能を有する部分には、同一符号を付している。
第1実施形態に係る駆動ユニット10では、電線190が外部接続部189Cからその径方向外側へ引き出されていた。これに対して、第4実施形態に係る駆動ユニット400では、図8及び図9に示されるように、電線190が外部接続部189Cからその径方向内側に引き出されている。すなわち、延出部188Cが端部接続部189Dから引き出される方向とは反対側に、電線190が外部接続部189Cから引き出されている。
外部接続部189Cからその径方向内側に引き出された電線190は、その中間部で軸方向外側へ屈曲して、駆動ユニット400の軸方向外側へ引き出されている。
駆動ユニット400においても、電線190における外部接続部189Cに接続される接続端部190Aと、屈曲部190Bとの間の部分は、ロータ19の軸方向と直交する方向に沿って配置されるので、この部分において、駆動ユニット400の軸方向長さを抑えることができる。これにより、装置の小型化につながる。
(駆動ユニット10、200、300、400の適用例)
前述の駆動ユニット10、200、300、400(以下、10〜400と示す)は、図10及び図11に示されるように、例えば、電動自転車の動力源として適用することができる。
図10に示す例では、電動自転車のフォーク502の先端部に駆動ユニット10〜400が設けられ、駆動ユニット10〜400の出力軸34に対して、電動自転車の車輪504が固定される。この構成では、フォーク502は、車輪504の軸方向片側に配置されており、出力軸34によって、車輪504の軸方向片側を回転可能に支持している。駆動ユニット10〜400の電線190は、フォーク502に沿って配置されている。なお、駆動ユニット10〜400は、その軸方向片側へ出力軸34が突出しており、出力軸34によって回転力が駆動ユニット10〜400の軸方向片側から出力されるように構成されている。
図11に示す例では、電動自転車の車輪504のハブ506に駆動ユニット10〜400が設けられている。駆動ユニット10〜400は、その軸方向両側へ出力軸34が突出しており、出力軸34によって回転力が駆動ユニット10〜400の軸方向両側から出力されるように構成されている。フォーク502は、車輪504の軸方向両側に配置されており、駆動ユニット10〜400の一対の出力軸34のそれぞれに、フォーク502が固定されている。駆動ユニット10〜400の電線190は、フォーク502に沿って配置されている。
なお、駆動ユニット10〜400は、電動自転車の動力源として用いる場合に限られず、その他の動力源として用いても良い。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
10,200,300,400・・・駆動ユニット、16・・・ロータ、182・・・ステータコア、186・・・巻線、189・・・端子

Claims (6)

  1. 所定の軸方向周りに回転自在に支持されたロータと、
    前記ロータの径方向外側に設けられ、前記ロータを回転させるためのステータコアと、
    前記ステータコアに巻き回された巻線と、
    前記巻線が接合されてから、前記ロータを除く非回転部分に取り付けられ、外部からの電力が供給される端子と、
    を備えた駆動ユニット。
  2. 前記端子は、前記ロータの軸方向一端面に対向して配置されている請求項1に記載の駆動ユニット。
  3. 前記端子は、前記ステータコアの径方向外側に配置されている請求項1に記載の駆動ユニット。
  4. 前記端子に接続されて外部からの電力を前記端子に供給し、前記ロータの軸方向と直交する方向に沿って配置された電線を備える請求項1〜3のいずれか1項に記載の駆動ユニット。
  5. 前記電線における前記端子への接続端部と、前記巻き線における前記端子への接続端部とは、前記ロータの軸方向と直交する同一平面上に配置されている請求項4に記載の駆動ユニット。
  6. 所定の軸方向周りに回転自在に支持されたロータと、
    前記ロータの径方向外側に設けられ、前記ロータを回転させるためのステータコアと、
    前記ステータコアに巻き回された巻線と、
    前記巻線に接続され、外部からの電力が供給される端子と、
    を備える駆動ユニットの製造方法において、
    前記巻線が前記端子に接合された後、該端子が、前記ロータを除く非回転部分に取り付けられる駆動ユニットの製造方法。
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