JP2023150342A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト低減に寄与できる回転電機を提供する。【解決手段】軸方向に延びる回転シャフト、回転シャフトの周面に固定されたロータおよびロータの周囲に配置された環状のステータを有するモータユニットと、軸方向一方側が開口し、モータユニットを収容した筒状ケース１０と、筒状ケース１０の内壁に周方向に沿って設けられ、軸方向一方側に向く段部と、段部に設けられ、径方向内側から径方向外側に延びる溝部１７と、ステータから引き出され、一部が溝部１７に収容されたコイル線７３ａと、軸方向他方側に突出し溝部１７に入り込む凸条部６３を有し、段部に配置された環状のガイド部材６０と、コイル線の端部が通るスルーホール８１を有する制御基板８０と、を有する。コイル線７３ａは、溝部１７と凸条部６３に挟まれるとともに、端部側が軸方向に沿って内壁１４とガイド部材６０との隙間を通りスルーホール８１まで延びている。【選択図】図７

Description

本発明は、回転電機に関する。

ロータとステータを有するモータを備えた回転電機が知られている。例えば、特許文献１には、ステータコアから引き出されたコイル線をバスバー部材を介して制御基板に接続するモータが開示されている。

国際公開第２０１８／１６８０９０号

バスバー部材の他に射出成形部品、端子部品、樹脂部材等を用いるため、部品点数が多くなりコスト増加を招いていた。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、コスト低減に寄与できる回転電機を提供することを目的とする。

本発明の回転電機の一つの態様は、軸方向に延びる回転シャフト、前記回転シャフトの周面に固定されたロータおよび前記ロータの周囲に配置された環状のステータを有するモータユニットと、軸方向一方側が開口し、前記モータユニットを収容した筒状ケースと、前記筒状ケースの内壁に周方向に沿って設けられ、軸方向一方側に向く段部と、前記段部に設けられ、径方向内側から径方向外側に延びる溝部と、前記ステータから引き出され、一部が前記溝部に収容されたコイル線と、軸方向他方側に突出し前記溝部に入り込む凸条部を有し、前記段部に配置された環状のガイド部材と、前記コイル線の端部が通るスルーホールを有する基板と、を有し、前記コイル線は、前記溝部と前記凸条部に挟まれるとともに、端部側が軸方向に沿って前記内壁と前記ガイド部材との隙間を通り前記スルーホールまで延びている。

本発明の一つの態様によれば、コスト低減に寄与する回転電機を提供することができる。

図１は、本実施形態の回転電機を示す断面図である。 図２は、本実施形態の筒状ケースを示す斜視図である。 図３は、本実施形態の段部および溝部の周辺の部分斜視図である。 図４は、本実施形態のガイド部材を下側から見た斜視図である。 図５は、本実施形態の半円柱壁の周辺を拡大した平面図である。 図６は、本実施形態の溝部および凸条部を径方向内側から見た図である。 図７は、本実施形態の凸条部周辺の縦断面図である。

各図には、以下に説明する実施形態の回転電機における中心軸Ｊを仮想的に示している。
以下の説明においては、中心軸Ｊの軸方向を単に「軸方向」と呼ぶ。中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼ぶ。中心軸Ｊを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。各図に示すＺ軸は、中心軸Ｊが延びる方向を示している。以下の説明においては、軸方向のうちＺ軸の矢印が向く側（＋Ｚ側）を「上側」と呼び、軸方向のうちＺ軸の矢印が向く側と逆側（－Ｚ側）を「下側」と呼ぶ。

本実施形態において、下側は「軸方向一方側」に相当し、上側は「軸方向他方側」に相当する。なお、上側および下側とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。また、図１では、説明のために、中心軸Ｊを挟んだ左右両側のそれぞれにおいて異なる周方向位置の断面を示している。

図１に示すように、回転電機１００は、モータユニット１と、筒状ケース１０と、蓋体２０と、モータハウジング３０と、ガイド部材６０と、を備える。
モータユニット１は、回転シャフト４０と、ロータ５０と、ステータ７０と、制御基板８０と、を備える。

回転シャフト４０は、中心軸Ｊを中心として軸方向に延びる円柱状である。回転シャフト４０は、ベアリング５ａ，５ｂによって中心軸Ｊ回りに回転可能に支持されている。ロータ５０は、中心軸Ｊを中心として回転可能である。ロータ５０は回転シャフト４０の周面に固定されている。ロータ５０は、ロータコア５１と、マグネット５２と、を有する。ロータコア５１は、中心軸Ｊを囲む環状である。ロータコア５１の径方向内側には、回転シャフト４０が軸方向に通されている。マグネット５２は、ロータコア５１に固定されている。図示は省略するがマグネット５２は、例えば、周方向に間隔を空けて複数設けられている。

ステータ７０は、ロータ５０の径方向外側に位置する。ステータ７０は、ロータ５０の周囲に配置される。ステータ７０は、ロータ５０を囲む環状である。ステータ７０は、ステータコア７１と、ステータコア７１に取り付けられたインシュレータ７２と、インシュレータ７２を介してステータコア７１に取り付けられた複数のコイル７３と、を有する。

ステータコア７１は、ロータコア５１を囲んでいる。ステータコア７１は、ロータコア５１を囲む円環状のコアバック７１ａと、図示は省略するが、コアバック７１ａから径方向内側に延びる複数のティースと、を有する。複数のティースは、周方向に沿って並んで配置されている。コアバック７１ａのうち上側の端部を除いた部分は、モータハウジング３０に圧入されて固定されている。これにより、ステータ７０は、モータハウジング３０に固定されている。複数のティースの径方向内側の端部は、ロータ５０の外周面と僅かな隙間を介して対向している。つまり、本実施形態においてステータ７０は、ロータ５０の外周面と非接触の状態で配置されている。インシュレータ７２およびコイル７３は、ステータコア７１から軸方向両側に突出している。

制御基板８０は、ロータ５０およびステータ７０の上側に配置される。制御基板８０は、嵌合突起１４ｃ（詳細は後述）に嵌合することで筒状ケース１０に位置決めされる。制御基板８０には、図１に示すように、複数の端子８３の一端部が接続されている。図示は省略するが、複数の端子８３の他端部は、コネクタ部１９に設けられている。コネクタ部１９に図示しない外部電源が接続されることで、当該外部電源の電力が、端子８３から制御基板８０に供給される。制御基板８０は、軸方向に貫通するスルーホール８１を複数有する。スルーホール８１には、ステータ７０から引き出されたコイル線７３ａの端部が通される（詳細は後述する）。制御基板８０は、コイル線７３ａがスルーホール８１に通されることでコイル７３と電気的に接続されている。図示しない外部電源から制御基板８０に供給された電力は、コイル線７３ａを介してコイル７３に供給される。

筒状ケース１０は、蓋体２０の下側に位置する。筒状ケース１０は、上側が開口する筒状である。本実施形態において筒状ケース１０は、樹脂製である。図２に示すように、筒状ケース１０は、底壁部１１と、外周壁１２と、内壁１４と、段部１６と、溝部１７と、内壁コイル線ガイド溝１８と、コネクタ部１９と、を有する。底壁部１１は、中心軸Ｊを囲む円環状である。底壁部１１は、ステータ７０の下側に位置する。

外周壁１２は、底壁部１１の縁部から上側に延びる円筒状である。外周壁１２の上面は、蓋体２０が接合される接合面である。外周壁１２の上面は、溝１２ａを有する。溝１２ａは全周に亘って設けられている。図示は省略するが、溝１２ａには、シール材が設けられる。外周壁１２は、突壁１３を有する。突壁１３は、外周壁１２の径方向外側に突出する。突壁１３は、周方向に間隔をあけて複数（図２では６個）配置されている。突壁１３は、上側に開口する空洞１３ａを有する。空洞１３ａは、軸方向に延びている。溝１２ａにシール材が設けられた状態で蓋体２０を介して空洞１３ａに上側からタッピンねじ１３ｂ（図１参照）をねじ込むことで、筒状ケース１０と蓋体２０をシールした状態で固定できる。外周壁１２には、コネクタ部１９が設けられている。

内壁１４は、底壁部１１から上側に突出している。より詳細には、内壁１４は、底壁部１１の径方向外周縁部から上側に突出している。内壁１４は、中心軸Ｊを囲む円環状である。図１に示すように、内壁１４は、ステータ７０の径方向外側に位置する。内壁１４は、ステータ７０を径方向外側から囲んでいる。内壁１４は、外周壁１２よりも径方向内側に位置する。内壁１４の上面は、外周壁１２の上面よりも下側に位置する。

径方向で外周壁１２と内壁１４との間には、嵌合突起１４ｃが設けられている。嵌合突起１４ｃは、周方向に間隔をあけて複数（図２では６個）配置されている。嵌合突起１４ｃは、上側に突出する。嵌合突起１４ｃは、径方向に延びるリブ１４ｄにより外周壁１２と内壁１４とに繋がっている。リブ１４ｄは、底壁部１１から上側に突出している。図示は省略するが、嵌合突起１４ｃは、制御基板８０の貫通孔に嵌合することで、制御基板８０を位置決めする。

段部１６は、内壁１４に周方向に沿って複数設けられている。段部１６は、コイル線７３ａのＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して周方向に間隔をあけて３つ設けられている。段部１６は、上側に向いている。図３に示すように、溝部１７は、１つの段部１６において周方向に並んで二つ設けられている。溝部１７は、それぞれ径方向内側から径方向外側に延びる。ステータ７０から引き出されたコイル線７３ａは、一部が溝部１７に収容される。段部１６の径方向外側には、上側に延びる半円柱壁１６Ａが突出する。半円柱壁１６Ａにおいて径方向内側に向く面は、径方向と直交する平面である。内壁コイル線ガイド溝１８は、半円柱壁１６Ａにおける径方向内側に向く面に設けられ径方向外内側に臨む。つまり、内壁コイル線ガイド溝１８は、内壁１４における段部１６の径方向外側に配置される。内壁コイル線ガイド溝１８は、軸方向に延びる。内壁コイル線ガイド溝１８は、溝部１７の径方向外側と繋がっている。軸方向に見て、内壁コイル線ガイド溝１８は、半円状である。内壁コイル線ガイド溝１８は、制御基板８０のスルーホール８１と軸方向で対向している。

図１に示すように、蓋体２０は、筒状ケース１０の上側に配置されている。蓋体２０は、円板状である。蓋体２０は、上述したシール材を介して筒状ケース１０の開口部を塞ぐ。本実施形態において蓋体２０は、金属製である。蓋体２０を構成する材料は、例えば、鉄である。蓋体２０は、例えば、板金部材にプレス加工を施すことによって作られている。つまり、本実施形態において蓋体２０は、プレス加工品である。

図４に示すように、ガイド部材６０は、円板部６１と、スナップフィット６２と、凸条部６３と、周面コイル線ガイド溝６４と、を有する。円板部６１は、中心軸Ｊを中心とする環状である。円板部６１は、段部１６の上側に配置される。図５に示すように、円板部６１の外周面は、半円柱壁１６Ａにおける径方向内側に向く面に径方向内側から隙間を介して対向する。

スナップフィット６２は、円板部６１の内縁から下側に延びる。スナップフィット６２は、周方向に間隔をあけて複数（図４では６個）配置されている。図示は省略するが、スナップフィット６２は、インシュレータ７２の径方向外側に引っ掛かる。複数のスナップフィット６２がそれぞれインシュレータ７２の径方向外側に引っ掛かることで、ガイド部材６０は、ステータ７０を介して筒状ケース１０に位置決めされた状態で固定される。

凸条部６３は、円板部６１から下側に突出する。凸条部６３は、径方向に延びる薄板状である。凸条部６３は、周方向に間隔をあけて複数（図４では６個）配置されている。凸条部６３は、それぞれ溝部１７と軸方向で対向している。凸条部６３の周方向の幅寸法は、溝部１７の周方向の幅寸法よりも短い。図６に示すように、凸条部６３は、溝部１７に上側から入り込む。凸条部６３の下端の軸方向の位置は、溝部１７において最も上側に位置する底部よりも上側である。従って、溝部１７に入り込んだ凸条部６３と溝部１７の底部との間に隙間がある。ステータ７０から引き出されたコイル線７３ａは、凸条部６３と溝部１７に挟まれて収容される。

周面コイル線ガイド溝６４は、凸条部６３の径方向外側に隣り合う周面６１ａに設けられる。周面コイル線ガイド溝６４は、軸方向に沿って延びる。軸方向に見て、周面コイル線ガイド溝６４は、周面６１ａから径方向内側に窪む半円状である。周面コイル線ガイド溝６４は、径方向で内壁コイル線ガイド溝１８と対向している。図７に示すように、周面コイル線ガイド溝６４は、制御基板８０のスルーホール８１と軸方向で対向している。コイル線７３ａは、端部側が軸方向に沿って内壁１４とガイド部材６０との隙間を通る。コイル線７３ａは、端部側が軸方向に沿って内壁コイル線ガイド溝１８と周面コイル線ガイド溝６４との隙間を通る。コイル線７３ａは、内壁コイル線ガイド溝１８と周面コイル線ガイド溝６４との隙間を通ることで、軸方向と直交する面内に位置決めされる。軸方向と直交する面内に位置決めされたコイル線７３ａの端部は、内壁コイル線ガイド溝１８と周面コイル線ガイド溝６４との隙間から引き出されてスルーホール８１まで延びて挿入される。

ステータ７０から引き出されたコイル線７３ａは、ガイド部材６０が筒状ケース１０に取り付けられる前に、径方向に沿って溝部１７に収容されるとともに、内壁コイル線ガイド溝１８に沿っている。ガイド部材６０を段部１６に配置する際には、内壁コイル線ガイド溝１８に沿うコイル線７３ａを周面コイル線ガイド溝６４に沿わせる。溝部１７に収容されたコイル線７３ａは、周方向両側が段部１６に保持されるが、内壁コイル線ガイド溝１８に沿うコイル線７３ａは、周方向には十分に保持されていない。このため、ガイド部材６０を段部１６に配置する際には、治具等を用いて内壁コイル線ガイド溝１８に沿うコイル線７３ａの位置を保持した状態でガイド部材６０を配置することで、組み立て作業を向上できる。

以上説明したように、本実施形態の回転電機１００によれば、筒状ケース１０にコイル線７３ａの位置合わせ用ガイド機能を兼ねる溝部１７を設け、筒状ケース１０にガイド部材６０を配置したときに筒状ケース１０とガイド部材６０との間でコイル線７３ａを挟んで固定することで、コイル線７３ａを制御基板８０の接続位置に容易に位置決めすることができる。そのため、本実施形態の回転電機１００によれば、最低限の部材で容易にコイル線７３ａを制御基板８０に接続することができ、コスト低減および作業性の向上に寄与できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

本発明が適用される回転電機の用途は、特に限定されない。回転電機は、どのような機器に搭載されてもよい。回転電機は、減速機構を備えるアクチュエータに搭載されてもよい。回転電機は、発電機であってもよい。本発明が適用されるポンプの用途は、特に限定されない。ポンプは、どのような機器に搭載されてもよい。ポンプは、例えば、車両に搭載されてもよい。ポンプは、どのような流体を送るポンプであってもよい。ポンプは、オイルを送るオイルポンプであってもよい。なお、以上に、本明細書において説明した各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。

１…モータユニット、１０…筒状ケース、 １４…内壁、 １６…段部、 １７…溝部、 １８…内壁コイル線ガイド溝、 ４０…回転シャフト、 ５０…ロータ、 ６０…ガイド部材、 ６１ａ…周面、 ６４…周面コイル線ガイド溝、 ７０…ステータ、 ７３ａ…コイル線、 ８０…制御基板、 ８１…スルーホール、 １００…回転電機、 Ｊ…中心軸

Claims (4)

1. 軸方向に延びる回転シャフト、前記回転シャフトの周面に固定されたロータおよび前記ロータの周囲に配置された環状のステータを有するモータユニットと、
   軸方向一方側が開口し、前記モータユニットを収容した筒状ケースと、
   前記筒状ケースの内壁に周方向に沿って設けられ、軸方向一方側に向く段部と、
   前記段部に設けられ、径方向内側から径方向外側に延びる溝部と、
   前記ステータから引き出され、一部が前記溝部に収容されたコイル線と、
   軸方向他方側に突出し前記溝部に入り込む凸条部を有し、前記段部に配置された環状のガイド部材と、
   前記コイル線の端部が通るスルーホールを有する基板と、
   を有し、
   前記コイル線は、前記溝部と前記凸条部に挟まれるとともに、端部側が軸方向に沿って前記内壁と前記ガイド部材との隙間を通り前記スルーホールまで延びている、回転電機。
2. 前記ガイド部材は、前記凸条部の径方向外側に隣り合う周面に、軸方向に沿って周面コイル線ガイド溝を有する、
   請求項１に記載の回転電機。
3. 前記内壁における前記段部の径方向外側に、軸方向に沿って径方向外内側に臨む内壁コイル線ガイド溝を有する、
   請求項１または２に記載の回転電機。
4. 前記内壁コイル線ガイド溝は、前記スルーホールと軸方向で対向している、
   請求項３に記載の回転電機。

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