JP6229580B2 - モータ - Google Patents

Description

本発明は、モータに関する。

従来、自動車等の輸送機器には、多くの車載用モータが搭載される。環境負荷低減のために、車載用部品には、省スペース化および重量低減化が求められる。このため、車載用モータの分野では、モータの小型化が進められている。モータの小型化を実現するために、ステータのインシュレータには、導線をコンパクトに巻くことが求められる。また、他の用途に用いられるモータにおいても、取り付けスペースの制限等により、導線をコンパクトに巻くことが求められる場合がある。

一般に、三相同期モータの製造工程では、巻線機を用いて、三相電流の各相に対応する３本の導線が巻かれる。各導線は、ティースの周囲において複数の巻線部を形成する。また、複数の巻線部の間は、渡り線によって繋がれる。渡り線は、インシュレータの径方向外側の面に沿って、周方向に延びるように配置される。また、各導線の端部は、巻線部から引き出されて、バスバー等の接続先に接続される。

従来のモータにおける導線の巻き方については、例えば、特許第４７０４１７７号明細書および特許第４８６０３３９号明細書に記載されている。
特許第４７０４１７７号明細書 特許第４８６０３３９号明細書

導線の接続先であるバスバー等が、ステータの軸方向上側に位置する場合、各導線の端部は、巻線部から軸方向上側に引き出す必要がある。そうすると、２番目以降に巻かれる導線の渡り線と、それ以前に巻かれた導線の引き出し線とが、干渉する場合がある。その場合、壁部の径方向外側において、２番目以降に巻かれる導線の渡り線と、それ以前に巻かれた導線の引き出し線とが、径方向に重なるように配置される。その結果、導線が部分的に径方向外側へ突出し、モータ全体の径方向の寸法が大きくなるという問題がある。

本発明の目的は、導線の巻き方を工夫することによって、モータの径方向の寸法を抑えることができる技術を提供することである。

本願の例示的な第１発明は、ステータと、前記ステータの径方向内側において回転可能に支持されるロータと、を有し、前記ステータは、磁性体のステータコアと、前記ステータコアに取り付けられたインシュレータと、前記インシュレータに巻かれて、３相交流の各相の電流を流す第１導線、第２導線、および第３導線と、を有し、前記ステータコアは、上下に延びる中心軸の周りにおいて環状に切れ目無く繋がるコアバックと、前記コアバックから径方向内側へ向けて延びる複数のティースと、を有し、前記インシュレータは、前記ティースと前記導線との間に介在するティース絶縁部と、前記ティース絶縁部よりも径方向外側かつ上側において、周方向に広がる壁部と、を有し、前記第１導線、第２導線、および第３導線は、それぞれ、前記ティース絶縁部に巻かれる複数の巻線部と、前記複数の巻線部の間を中継する１本以上の渡り線部と、前記巻線部から軸方向上側へ延びる引出線部と、を含み、前記第１導線の前記１本以上の渡り線部は、前記壁部の径方向外側を通る外側渡り線部のみを有し、前記第２導線および前記第３導線の前記１本以上の渡り線部は、前記壁部の径方向外側を通る外側渡り線部と、前記壁部の径方向内側を通る内側渡り線部と、を有し、前記第２導線の前記内側渡り線部は、前記第１導線の前記引出線部の径方向内側を通り、前記第３導線の前記内側渡り線部は、前記第１導線の前記引出線部および前記第２導線の前記引出線部の径方向内側を通る、モータである。

本願の例示的な第２発明は、ステータと、前記ステータの径方向内側において回転可能に支持されるロータと、を有し、前記ステータは、磁性体のステータコアと、前記ステータコアに取り付けられたインシュレータと、前記インシュレータに巻かれて、３相交流の各相の電流を流す第１導線、第２導線、および第３導線と、を有し、前記ステータコアは、上下に延びる中心軸の周りにおいて環状に切れ目無く繋がるコアバックと、前記コアバックから径方向内側へ向けて延びる複数のティースと、を有し、前記インシュレータは、前記ティースと前記導線との間に介在するティース絶縁部と、前記ティース絶縁部よりも径方向外側かつ上側において、周方向に広がる壁部と、を有し、前記第１導線、第２導線、および第３導線は、それぞれ、前記ティース絶縁部に巻かれる複数の巻線部と、前記複数の巻線部の間を中継する１本以上の渡り線部と、前記巻線部から軸方向上側へ延びる引出線部と、を含み、少なくとも１本の導線の前記１本以上の渡り線部が、前記壁部の径方向外側を通る外側渡り線部と、前記壁部の径方向内側を通る内側渡り線部と、を有し、前記外側渡り線部と前記内側渡り線部とは連続しており、前記少なくとも１本の導線は、前記外側渡り線部と前記内側渡り線部との境界において、前記壁部を横断する、モータである。

本願の例示的な第１発明によれば、渡り線部と他の導線の引出線部との干渉を、回避できる。このため、壁部よりも径方向外側において、渡り線部と引出線部とが径方向に重ならない。これにより、モータの径方向の寸法を抑えることができる。

本願の例示的な第２発明によれば、少なくとも１本の導線が、外側渡り線部と内側渡り線部とを有する。これにより、他の導線の引出線部との干渉を避けながら、渡り線部を配置することができる。その結果、モータの径方向の寸法を抑えることができる。また、外側渡り線部と内側渡り線部とが連続しているため、内側渡り線部の径方向内側へのはみ出しを抑制できる。

図１は、第１実施形態に係るモータを、軸方向上側から見た図である。 図２は、第２実施形態に係るモータの縦断面図である。 図３は、３本の導線の巻き方を、模式的に示した図である。 図４は、３本の導線の巻き方を、模式的に示した図である。 図５は、ステータを図４中の矢印Ｐの位置から見た図である。 図６は、インシュレータの壁部を、図４中の矢印Ａの位置から見た図である。 図７は、インシュレータの壁部を、図４中の矢印Ｂの位置から見た図である。 図８は、インシュレータの壁部を、図４中の矢印Ｃの位置から見た図である。 図９は、変形例に係るモータを、軸方向上側から見た図である。

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説明する。なお、本願では、モータの中心軸と平行な方向を「軸方向」、モータの中心軸に直交する方向を「径方向」、モータの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、軸方向を上下方向とし、巻線部に対して引出線部側を上として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、本発明に係るモータの製造時および使用時の向きを限定する意図はない。

また、本願において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本願において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。

＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るモータ１Ａを、軸方向上側から見た図である。図１に示すように、このモータ１Ａは、ステータ２２Ａとロータ３２Ａとを有する。ロータ３２Ａは、ステータ２２Ａの径方向内側において、回転可能に支持される。

ステータ２２Ａは、磁性体のステータコア５１Ａと、ステータコア５１Ａに取付けられたインシュレータ５２Ａと、を有する。ステータコア５１Ａは、コアバック５１１Ａと、複数のティース５１２Ａとを有する。コアバック５１１Ａは、中心軸９Ａの周りにおいて環状に切れ目無く繋がる。複数のティース５１２Ａは、コアバック５１１Ａから径方向内側へ向けて延びる。

インシュレータ５２Ａは、ティース絶縁部５２１Ａと、壁部５２２Ａとを有する。ティース絶縁部５２１Ａは、ティース５１２Ａと後述する巻線部６１Ａとの間に介在する。壁部５２２Ａは、ティース絶縁部５２１Ａよりも径方向外側かつ上側において、周方向に広がる。

インシュレータ５２Ａには、第１導線Ｗ１Ａ、第２導線Ｗ２Ａ、および第３導線Ｗ３Ａが巻かれる。第１導線Ｗ１Ａ、第２導線Ｗ２Ａ、および第３導線Ｗ３Ａには、３相交流の各相の電流が、それぞれ流れる。これらの導線Ｗ１Ａ，Ｗ２Ａ，Ｗ３Ａは、それぞれ、２つの巻線部６１Ａ、１本の渡り線部６２Ａ、および２本の引出線部６３Ａを含む。巻線部６１Ａは、インシュレータ５２Ａのティース絶縁部５２１Ａに巻かれる。渡り線部６２Ａは、複数の巻線部６１Ａの間を中継する。引出線部６３Ａは、巻き始めまたは巻き終わりの巻線部６１Ａから、軸方向上側へ延びる。

図１に示すように、第１導線Ｗ１Ａの渡り線部６２Ａは、インシュレータ５２Ａの壁部５２２Ａよりも、径方向外側を通る。すなわち、第１導線Ｗ１Ａの渡り線部６２Ａは、壁部５２２Ａの径方向外側を通る外側渡り線部６２１Ａのみを有する。一方、第２導線Ｗ２Ａおよび第３導線Ｗ３Ａの渡り線部６２Ａは、壁部５２２Ａの径方向外側を通る外側渡り線部６２１Ａと、壁部５２２Ａの径方向内側を通る内側渡り線部６２２Ａと、を有する。

第２導線Ｗ２Ａの内側渡り線部６２２Ａは、第１導線Ｗ１Ａの巻き終わりの引出線部６３Ａの径方向内側を通る。このため、壁部５２２Ａよりも径方向外側において、第１導線Ｗ１Ａの引出線部６３Ａと、第２導線Ｗ２Ａの渡り線部６２Ａとが干渉することを、回避できる。すなわち、壁部５２２Ａよりも径方向外側において、第１導線Ｗ１Ａの引出線部６３Ａと第２導線Ｗ２Ａの渡り線部６２Ａとが、径方向に重ならない。

第３導線Ｗ３Ａは、２箇所の内側渡り線部６２２Ａを有する。第３導線Ｗ３Ａの一方の内側渡り線部６２２Ａは、第１導線Ｗ１Ａの巻き終わりの引出線部６３Ａの径方向内側を通る。第３導線Ｗ３Ａの他方の内側渡り線部６２２Ａは、第２導線Ｗ２Ａの巻き終わりの引出線部６３Ａの径方向内側を通る。このため、壁部５２２Ａよりも径方向外側において、第３導線Ｗ３Ａの渡り線部６２Ａと、第１導線Ｗ１Ａの引出線部６３Ａおよび第２導線Ｗ２Ａの引出線部６３Ａとが、干渉することを回避できる。すなわち、壁部５２２Ａよりも径方向外側において、第１導線Ｗ１Ａの引出線部６３Ａおよび第２導線Ｗ２Ａの引出線部６３Ａと、第３導線Ｗ３Ａの渡り線部６２Ａとが、径方向に重ならない。

このように、このモータ１Ａでは、第２導線Ｗ２Ａおよび第３導線Ｗ３Ａの渡り線部６２Ａを、他の導線の引出線部６３Ａとの干渉を避けながら配置する。それにより、壁部５２２Ａよりも径方向外側における、導線同士の径方向の重なりを回避する。その結果、モータ１Ａの径方向の寸法を、抑えることができる。

また、第２導線Ｗ２Ａの外側渡り線部６２１Ａと内側渡り線部６２２Ａとは、互いに連続している。第２導線Ｗ２Ａは、内側渡り線部６２２Ａと外側渡り線部６２１Ａとの境界において、壁部５２２Ａを横断する。また、第３導線Ｗ３Ａの一対の外側渡り線部６２１Ａと、内側渡り線部６２２Ａとは、互いに連続している。第３導線Ｗ３Ａは、内側渡り線部６２２Ａと外側渡り線部６２１Ａとの境界において、壁部５２２Ａを横断する。このように、外側渡り線部６２１Ａと内側渡り線部６２２Ａとを連続して設ければ、内側渡り線部６２２Ａの径方向内側へのはみ出しを抑制できる。これは、外側渡り線部６２１Ａの径方向の位置は、壁部５２２Ａにより固定されるため、外側渡り線部６２１Ａと連続する内側渡り線部６２２Ａの径方向内側への移動も、制限されるからである。したがって、内側渡り線部６２２Ａがロータ３２Ａに接触することを、防止できる。

＜２．第２実施形態＞
＜２−１．モータの全体構成＞
続いて、本発明の第２実施形態について、説明する。図２は、第２実施形態に係るモータ１の縦断面図である。本実施形態のモータ１は、例えば、自動車に搭載され、パワーステアリングの駆動力を発生させるために使用される。ただし、本発明のモータは、パワーステアリング以外の用途に使用されるものであってもよい。例えば、本発明のモータは、自動車の他の部位、例えばエンジン冷却用ファンやオイルポンプの駆動源として、使用されるものであってもよい。また、本発明のモータは、家電製品、ＯＡ機器、医療機器等に搭載され、各種の駆動力を発生させるものであってもよい。

このモータ１は、ステータ２２の径方向内側にロータ３２が配置される、いわゆるインナーロータ型のモータである。図２に示すように、モータ１は、静止部２と回転部３とを有する。静止部２は、駆動対象となる機器の枠体に固定される。回転部３は、静止部２に対して、回転可能に支持される。

本実施形態の静止部２は、ハウジング２１、ステータ２２、バスバーユニット２３、下軸受部２４、および上軸受部２５を有する。

ハウジング２１は、第１ハウジング部材４１と第２ハウジング部材４２とを有する。第１ハウジング部材４１は、第１筒状部４１１、底板部４１２、および第１フランジ部４１３を有する。第１筒状部４１１は、ステータ２２の径方向外側において、軸方向に略円筒状に延びる。底板部４１２は、ステータ２２の下側において、中心軸９に対して略垂直に広がる。底板部４１２の中央には、後述するシャフト３１を配置するための開口４１４が設けられている。第１フランジ部４１３は、第１筒状部４１１の上端部から、径方向外側へ広がる。

第２ハウジング部材４２は、第２筒状部４２１、天板部４２２、および第２フランジ部４２３を有する。第２筒状部４２１は、バスバーユニット２３の径方向外側において、軸方向に略円筒状に延びる。天板部４２２は、バスバーユニット２３の上側において、中心軸９に対して略垂直に広がる。第２フランジ部４２３は、第２筒状部４２１の下端部から、径方向外側へ広がる。

第１ハウジング部材４１および第２ハウジング部材４２は、例えば、アルミニウムやステンレス等の金属により構成される。第１ハウジング部材４１の第１フランジ部４１３と、第２ハウジング部材４２の第２フランジ部４２３とは、図示しないねじにより、互いに固定される。ステータ２２、バスバーユニット２３、および後述するロータ３２は、第１筒状部４１１、第２筒状部４２１、底板部４１２、および天板部４２２に囲まれたハウジング２１の内部空間に、収容される。

ステータ２２は、ステータコア５１と、ステータコア５１に取り付けられたインシュレータ５２と、インシュレータ５２に巻かれた導線５３とを有する。ステータコア５１には、磁性体である積層鋼板が用いられる。ステータコア５１は、円環状のコアバック５１１と、コアバック５１１から径方向内側へ向けて延びる複数のティース５１２とを有する。コアバック５１１は、中心軸９と略同軸に配置される。また、コアバック５１１は、中心軸９の周りにおいて切れ目無く繋がる。コアバック５１１の外周面は、ハウジング２１の第１筒状部４１１の内周面に、固定される。複数のティース５１２は、周方向に略等間隔に配列される。

インシュレータ５２は、絶縁体である樹脂からなる。インシュレータ５２は、ティース絶縁部５２１、壁部５２２、および先端凸部５２３を有する。ティース絶縁部５２１は、各ティース５１２の上面、下面、および周方向の両端面を覆う。壁部５２２および先端凸部５２３は、後述する巻線部６１の径方向外側および径方向内側に、それぞれ位置する。ステータコア５１の上側では、ティース絶縁部５２１よりも径方向外側かつ上側において、壁部５２２が周方向に広がる。

本実施形態では、インシュレータ５２に３本の導線５３が巻かれる。各導線５３は、ティース絶縁部５２１の周囲に巻かれた複数の巻線部６１を有する。すなわち、本実施形態では、ティース５１２の周囲に、ティース絶縁部５２１を介して、各導線５３の巻線部６１が巻かれる。複数の巻線部６１は、周方向に略等間隔に配列される。ティース絶縁部５２１は、ティース５１２と巻線部６１との間に介在することによって、ティース５１２と巻線部６１とが電気的に短絡することを、防止する。

バスバーユニット２３は、導体である銅などの金属からなる複数のバスバー２３１と、複数のバスバー２３１を保持する樹脂製のバスバーホルダ２３２とを有する。各導線５３の後述する引出線部６３，６４は、複数のバスバー２３１に接続される。また、バスバーユニット２３は、ハウジング２１の第２筒状部４２１の一部分に設けられた開口から径方向外側へ突出したコネクタ部２３３を有する。モータ１の使用時には、外部電源から延びる導線が、コネクタ部２３３の端子に接続される。これにより、外部電源と３本の導線５３とが、バスバー２３１を介して、電気的に接続される。

下軸受部２４は、ハウジング２１の底板部４１２と、シャフト３１との間に配置される。上軸受部２５は、バスバーホルダ２３２と、シャフト３１との間に配置される。本実施形態の下軸受部２４および上軸受部２５には、球体を介して外輪と内輪とを相対回転させるボールベアリングが、使用されている。これにより、静止部２に対してシャフト３１が、回転可能に支持される。ただし、ボールベアリングに代えて、すべり軸受や流体軸受等の他方式の軸受が、使用されていてもよい。

本実施形態の回転部３は、シャフト３１とロータ３２とを有する。

シャフト３１は、中心軸９に沿って延びる柱状の部材である。シャフト３１の材料には、例えばステンレスが使用される。シャフト３１は、上述した下軸受部２４および上軸受部２５に支持されながら、中心軸９を中心として回転する。また、シャフト３１の下端部３１１は、ハウジング２１の底板部４１２よりも下方へ突出する。シャフト３１の当該下端部３１１には、ギア等の動力伝達機構を介して、駆動対象となる装置が連結される。

ロータ３２は、ステータ２２の径方向内側に位置し、シャフト３１とともに回転する。ロータ３２は、略円筒状の外周面または内部に、周方向に配列された複数のマグネット（図示省略）を有する。ロータ３２の外周面には、Ｎ極の磁極面と、Ｓ極の磁極面とが、周方向に交互に並ぶ。なお、複数のマグネットに代えて、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁された１つの円環状のマグネットが、使用されていてもよい。

外部電源から、コネクタ部２３３およびバスバー２３１を介して導線５３に駆動電流を供給すると、複数の巻線部６１に電流が流れる。そうすると、巻線部６１の磁芯となるティース５１２に、磁束が生じる。そして、ティース５１２とロータ３２との間の磁束の作用により、周方向のトルクが発生する。その結果、静止部２に対して回転部３が、中心軸９を中心として回転する。

＜２−２．導線の巻き方について＞
続いて、インシュレータ５２に対する３本の導線５３の巻き方について、詳しく説明する。図３および図４は、３本の導線５３の巻き方を、模式的に示した図である。図が煩雑となることを避けるために、図３では、インシュレータ５２の図示が省略されている。また、図４では、後述する外側渡り線部６２１の図示が、一部を除いて省略されている。また、図５は、ステータ２２を図４中の矢印Ｐの位置から見た図である。

本実施形態のモータ１は、第１相、第２相、および第３相の三相交流により駆動される三相同期型のモータである。３本の導線５３には、第１相、第２相、および第３相の電流が、それぞれ流れる。以下では、第１相の電流が流れる導線５３を第１導線Ｗ１、第２相の電流が流れる導線５３を第２導線Ｗ２、第３相の電流が流れる導線５３を第３導線Ｗ３、とそれぞれ称する。モータ１の製造時には、インシュレータ５２に対して、第１導線Ｗ１、第２導線Ｗ２、および第３導線Ｗ３が、この順に巻かれる。

また、図３および図４に示すように、本実施形態のステータ２２は、１２本のティース５１２を有する。以下では、第１導線Ｗ１が最初に巻かれるティース５１２を、第１ティースＴ１とする。そして、他のティース５１２を、軸方向上側から見て時計回りに第２ティースＴ２、第３ティースＴ３、・・・、第１２ティースＴ１２とする。

図３に示すように、第１導線Ｗ１は、第１ティースＴ１の上方から第１ティースＴ１へ向けて軸方向下向きに延び、まず、第１ティースＴ１に巻かれる。次に、第１ティースＴ１から周方向に第４ティースＴ４まで延び、第４ティースＴ４に巻かれる。続いて、第４ティースＴ４から周方向に第７ティースＴ７まで延び、第７ティースＴ７に巻かれる。さらに、第７ティースＴ７から周方向に第１０ティースＴ１０まで延び、第１０ティースＴ１０に巻かれる。その後、第１０ティースＴ１０から上方へ向けて、軸方向に引き出される。

すなわち、第１導線Ｗ１は、第１ティースＴ１、第４ティースＴ４、第７ティースＴ７、および第１０ティースＴ１０の周囲に形成される４つの巻線部６１と、これらの巻線部６１の間を中継する３つの渡り線部６２と、巻き始めの引出線部６３と、巻き終わりの引出線部６４と、を有する。

第１導線Ｗ１の３本の渡り線部６２は、全て、インシュレータ５２の壁部５２２の径方向外側を通る。すなわち、第１導線Ｗ１の３本の渡り線部６２は、壁部５２２の径方向外側を通る外側渡り線部６２１のみで構成される。巻き始めの引出線部６３は、最初に巻かれる第１ティースＴ１の巻線部６１へ向けて、軸方向下側へ延びる。巻き終わりの引出線部６４は、最後に巻かれる第１０ティースＴ１０の巻線部６１から、軸方向上側へ延びる。

図６は、インシュレータ５２の壁部５２２を、図４中の矢印Ａの位置から見た図である。図６に示すように、壁部５２２は、第１０ティースＴ１０の径方向外側に、第１切り欠き７１を有する。また、壁部５２２は、第１ティースＴ１、第４ティースＴ４、および第７ティースＴ７の径方向外側にも、同じ深さの第１切り欠き７１を有する。第１切り欠き７１は、壁部５２２の上縁部から下側へ向けて凹むとともに、壁部５２２を径方向に貫く。第１導線Ｗ１は、外側渡り線部６２１から巻線部６１へ向かうとき、および、巻線部６１から外側渡り線部６２１へ向かうときに、第１切り欠き７１内を通る。

第１導線Ｗ１の巻き付けが完了すると、続いて、第２導線Ｗ２の巻き付けが行われる。図３に示すように、第２導線Ｗ２は、第１１ティースＴ１１の上方から第１１ティースＴ１１へ向けて軸方向下向きに延び、まず、第１１ティースＴ１１に巻かれる。次に、第１１ティースＴ１１から周方向に第８ティースＴ８まで延び、第８ティースＴ８に巻かれる。続いて、第８ティースＴ８から周方向に第５ティースＴ５まで延び、第５ティースＴ５に巻かれる。さらに、第５ティースＴ５から周方向に第２ティースＴ２まで延び、第２ティースＴ２に巻かれる。その後、第２ティースＴ２から上方へ向けて、軸方向に引き出される。

すなわち、第２導線Ｗ２は、第１１ティースＴ１１、第８ティースＴ８、第５ティースＴ５、および第２ティースＴ２の周囲に形成される４つの巻線部６１と、これらの巻線部６１の間を中継する３つの渡り線部６２と、巻き始めの引出線部６３と、巻き終わりの引出線部６４と、を有する。

第１１ティースＴ１１と第８ティースＴ８とを繋ぐ渡り線部６２は、壁部５２２の径方向内側を通る内側渡り線部６２２と、壁部５２２の径方向外側を通る外側渡り線部６２１と、を含む。他の２本の渡り線部６２は、壁部５２２の径方向外側を通る外側渡り線部６２１のみで構成される。巻き始めの引出線部６３は、最初に巻かれる第１１ティースＴ１１の巻線部６１へ向けて、軸方向下側へ延びる。巻き終わりの引出線部６４は、最後に巻かれる第２ティースＴ２の巻線部６１から、軸方向上側へ延びる。

図７は、インシュレータ５２の壁部５２２を、図４中の矢印Ｂの位置から見た図である。図７に示すように、壁部５２２は、第１１ティースＴ１１の径方向外側に、第２切り欠き７２を有する。また、壁部５２２は、第２ティースＴ２、第５ティースＴ５、および第８ティースＴ８の径方向外側にも、同じ深さの第２切り欠き７２を有する。第２切り欠き７２は、壁部５２２の上縁部から下側へ向けて凹むとともに、壁部５２２を径方向に貫く。第２導線Ｗ２は、外側渡り線部６２１から巻線部６１へ向かうとき、および、巻線部６１から外側渡り線部６２１へ向かうときに、第２切り欠き７２内を通る。

第２導線Ｗ２の巻き付けが完了すると、続いて、第３導線Ｗ３の巻き付けが行われる。図３に示すように、第３導線Ｗ３は、第３ティースＴ３の上方から第３ティースＴ３へ向けて軸方向下向きに延び、まず、第３ティースＴ３に巻かれる。次に、第３ティースＴ３から周方向に第６ティースＴ６まで延び、第６ティースＴ６に巻かれる。続いて、第６ティースＴ６から周方向に第９ティースＴ９まで延び、第９ティースＴ９に巻かれる。さらに、第９ティースＴ９から周方向に第１２ティースＴ１２まで延び、第１２ティースＴ１２に巻かれる。その後、第１２ティースＴ１２から上方へ向けて、軸方向に引き出される。

すなわち、第３導線Ｗ３は、第３ティースＴ３、第６ティースＴ６、第９ティースＴ９、および第１２ティースＴ１２の周囲に形成される４つの巻線部６１と、これらの巻線部６１の間を中継する３つの渡り線部６２と、巻き始めの引出線部６３と、巻き終わりの引出線部６４と、を有する。

第９ティースＴ９と第１２ティースＴ１２とを繋ぐ渡り線部６２は、壁部５２２の径方向内側を通る内側渡り線部６２２と、壁部５２２の径方向外側を通る外側渡り線部６２１と、を含む。他の２本の渡り線部６２は、壁部５２２の径方向外側を通る外側渡り線部６２１のみで構成される。巻き始めの引出線部６３は、最初に巻かれる第３ティースＴ３の巻線部６１へ向けて、軸方向下側へ延びる。巻き終わりの引出線部６４は、最後に巻かれる第１２ティースＴ１２の巻線部６１から、軸方向上側へ延びる。

図８は、インシュレータ５２の壁部５２２を、図４中の矢印Ｃの位置から見た図である。図８に示すように、壁部５２２は、第１２ティースＴ１２の径方向外側に、第３切り欠き７３を有する。また、壁部５２２は、第３ティースＴ３、第６ティースＴ６、および第９ティースＴ９の径方向外側にも、同じ深さの第３切り欠き７３を有する。第３切り欠き７３は、壁部５２２の上縁部から下側へ向けて凹むとともに、壁部５２２を径方向に貫く。第３導線Ｗ３は、外側渡り線部６２１から巻線部６１へ向かうとき、および、巻線部６１から外側渡り線部６２１へ向かうときに、第３切り欠き７３内を通る。

図６および図７に示すように、第１切り欠き７１の軸方向の深さｄ１は、第２切り欠き７２の軸方向の深さｄ２よりも深い。また、図７および図８に示すように、第２切り欠き７２の軸方向の深さｄ２は、第３切り欠き７３の軸方向の深さｄ３よりも深い。このように、本実施形態の複数の切り欠き７１〜７３は、それぞれ、径方向内側に位置する巻線部６１の相に対応する深さをもつ。すなわち、切り欠き７１〜７３を通る導線５３の相ごとに、切り欠き７１〜７３の軸方向の深さが異なる。

これにより、各相の外側渡り線部６２１の高さを相違させることができる。具体的には、図５に示すように、第１導線Ｗ１の外側渡り線部６２１の上側に、第２導線Ｗ２の外側渡り線部６２１が配置され、そのさらに上側に、第３導線Ｗ３の外側渡り線部６２１が配置される。このようにすれば、各相の外側渡り線部６２１が、径方向に重なることを防止できる。その結果、ステータ２２の径方向の寸法を、抑制できる。

また、本実施形態では、インシュレータ５２の壁部５２２に、基本切り欠きである上述した第１切り欠き７１、第２切り欠き７２、および第３切り欠き７３とは別に、追加切り欠き７４が設けられている。図７に示すように、追加切り欠き７４は、第１１ティースＴ１１の径方向外側に位置する第２切り欠き７２の隣に、設けられている。第２切り欠き７２と追加切り欠き７４とは、互いに接続されている。追加切り欠き７４の軸方向の深さｄ４は、隣接する第２切り欠き７２の軸方向の深さｄ２よりも浅い。

また、第３導線Ｗ３は、内側渡り線部６２２から外側渡り線部６２１へ向かうときに、追加切り欠き７４内を通る。このため、追加切り欠き７４の軸方向の深さｄ４は、第３相に対応する深さとなっている。すなわち、追加切り欠き７４の軸方向の深さｄ４と、第３切り欠き７３の軸方向の深さｄ３とは、同等となっている。このように、追加切り欠き７４を設けることで、第３導線Ｗ３の内側渡り線部６２２および外側渡り線部６２１の位置および高さを、安定させることができる。

図３〜図５に示すように、第２導線Ｗ２の内側渡り線部６２２は、第１導線Ｗ１の巻き終わりの引出線部６４の径方向内側を通る。これにより、壁部５２２よりも径方向外側において、第２導線Ｗ２の渡り線部６２と第１導線Ｗ１の引出線部６４とが干渉することを、回避できる。すなわち、壁部５２２よりも径方向外側において、第２導線Ｗ２の渡り線部６２と第１導線Ｗ１の引出線部６４とが、径方向に重ならない。このように、このモータ１では、第２導線Ｗ２の渡り線部６２を、第１導線Ｗ１の引出線部６４を避けながら配置する。これにより、導線の径方向外側への突出を抑え、モータ１全体の径方向の寸法を、抑えることができる。

特に、図５に示すように、本実施形態では、第１導線Ｗ１の巻き終わりの引出線部６４の径方向内側の面に、第２導線Ｗ２の内側渡り線部６２２が、接触する。このように、第１導線Ｗ１の引出線部６４を、第２導線Ｗ２の内側渡り線部６２２で押さえることにより、第１導線Ｗ１の引出線部６４の位置がふらつくことを、抑制できる。これにより、第１導線Ｗ１の径方向内側への突出を抑制できる。さらに、第２導線Ｗ２は、内側渡り線部６２２から外側渡り線部６２１へ向かうときに、第１切り欠き７１を通る。これにより、第１導線Ｗ１の引出線部６４が第１切り欠き７１から径方向外側へ突出することを抑制できる。また、モータ１の製造時に、第１導線Ｗ１の引出線部６４を、バスバー２３１に容易に接続できる。

また、図３〜図５に示すように、第３導線Ｗ３の内側渡り線部６２２は、第１導線Ｗ１の巻き終わりの引出線部６４および第２導線Ｗ２の巻き始めの引出線部６３の径方向内側を通る。これにより、壁部５２２よりも径方向外側において、第３導線Ｗ３の渡り線部６２が、第１導線Ｗ１の引出線部６４および第２導線Ｗ２の引出線部６３と干渉することを、回避できる。すなわち、壁部５２２よりも径方向外側において、第３導線Ｗ３の渡り線部６２と、第１導線Ｗ１の引出線部６４および第２導線Ｗ２の引出線部６３とが、径方向に重ならない。このように、このモータ１では、第３導線Ｗ３の渡り線部６２を、第１導線Ｗ１の引出線部６４および第２導線Ｗ２の引出線部６３を避けながら配置する。これにより、導線の径方向外側への突出を抑え、モータ１全体の径方向の寸法を、抑えることができる。

また、本実施形態では、第１１ティースＴ１１の巻線部６１と第８ティースＴ８の巻線部６１との間に、第２導線Ｗ２の外側渡り線部６２１および内側渡り線部６２２が、配置される。また、第９ティースＴ９の巻線部６１と、第１２ティースＴ１２の巻線部６１との間に、第３導線Ｗ３の外側渡り線部６２１および内側渡り線部６２２が、配置される。これらの箇所では、外側渡り線部６２１と内側渡り線部６２２とが、他の巻線部６１を介することなく、連続する。そして、第２導線Ｗ２および第３導線Ｗ３は、外側渡り線部６２１と内側渡り線部６２２との境界において、壁部５２２を横断する。

このように、外側渡り線部６２１と内側渡り線部６２２とを連続して設ければ、内側渡り線部６２２の径方向内側へのはみ出しを抑制できる。なぜなら、外側渡り線部６２１の径方向の位置は、壁部５２２により固定されるため、外側渡り線部６２１と連続する内側渡り線部６２２の径方向内側への移動も、制限されるからである。これにより、内側渡り線部６２２がロータ３２に接触することを、防止できる。

また、図３〜図５に示すように、本実施形態では、第１導線Ｗ１の渡り線部６２は、軸方向上側から見て、第１ティースＴ１から第１０ティースＴ１０まで、時計回りに巻かれる。また、第３導線Ｗ３の渡り線部６２は、軸方向上側から見て、第３ティースＴ３から第１２ティースＴ１２まで、時計回りに巻かれる。そして、第１導線Ｗ１および第３導線Ｗ３の各巻線部６１は、径方向内側から見て、反時計回りに巻かれる。これに対し、第２導線Ｗ２の渡り線部６２は、軸方向上側から見て、第１１ティースＴ１１から第２ティースＴ２まで、反時計回りに巻かれる。そして、第２導線Ｗ２の各巻線部６１は、径方向内側から見て、時計回りに巻かれる。

このように、本実施形態では、第１導線Ｗ１および第３導線Ｗ３の渡り線部６２と、第２導線Ｗ２の渡り線部６２とが、互いに周方向の逆向きに配置される。また、第１導線Ｗ１および第３導線Ｗ３の巻線部６１と、第２導線Ｗ２の巻線部６１とが、ティース絶縁部５２１の周りに、互いに逆向きに巻かれる。

本実施形態のように、第１導線Ｗ１の引出線部６４の径方向内側に第２導線Ｗ２の内側渡り線部６２２を配置する場合、仮に、第２導線Ｗ２の第１１ティースＴ１１の巻線部６１を、第１導線Ｗ１の巻線部６１と同じ向きに巻こうとすると、第２導線Ｗ２の内側渡り線部６２２に巻線機のノズルが干渉して、内側渡り線部６２２に繋がる第１１ティースＴ１１の巻線部６１を形成しにくくなる。第２導線Ｗ２を第１導線Ｗ１と逆向きに巻けば、第２導線Ｗ２の第１１ティースＴ１１の巻線部６１を形成した後に、第１１ティースＴ１１の巻線部６１から内側渡り線部６２２を延ばすこととなる。したがって、第１１ティースＴ１１の巻線部６１を形成するときには、まだ内側渡り線部６２２が無いので、第２導線Ｗ２を巻きやすい。

また、本実施形態では、第２導線Ｗ２の巻き始めの引出線部６３の下端部は、第１１ティースＴ１１の巻線部６１の最も径方向外側の部分に接触する。これにより、第２導線Ｗ２の位置のふらつきが、抑制される。したがって、第２導線Ｗ２の径方向外側への突出を、より抑制できる。また、第２導線Ｗ２の引出線部６３と第３導線Ｗ３の内側渡り線部６２２とが接触することを、抑制できる。また、モータ１の製造時に、第２導線Ｗ２の引出線部６３を、バスバー２３１に容易に接続できる。

また、図８に示すように、本実施形態のインシュレータ５２は、第１２ティースＴ１２の径方向外側に、第３切り欠き７３とは別に、固定溝７５を有する。固定溝７５の周方向の幅は、第３導線Ｗ３の直径と、略同一とされる。製造時に最後に巻かれる第３導線Ｗ３の巻き終わりの引出線部６４は、固定溝７５に嵌められることによって、固定される。このようにすれば、製造時に第３導線Ｗ３が径方向内側へ倒れることを防止できる。これにより、第３導線Ｗ３とロータ３２との接触を防止できる。

＜３．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

上記の実施形態では、３本の導線のうち、第２導線および第３導線に、内側渡り線部を設けていた。しかしながら、３本の導線のうち、内側渡り線部を有する導線は、１本のみであってもよい。

図９は、他の変形例に係るモータ１Ｂを、軸方向上側から見た図である。図９の例では、第１導線Ｗ１Ｂの渡り線部６２Ｂが、外側渡り線部６２１Ｂと内側渡り線部６２２Ｂとで構成されている。すなわち、図９の例では、第２導線Ｗ２Ｂおよび第３導線Ｗ３Ｂだけではなく、第１導線Ｗ１Ｂにも、内側渡り線部６２２Ｂが設けられている。このように、全ての導線Ｗ１Ｂ，Ｗ２Ｂ，Ｗ３Ｂに内側渡り線部６２２Ｂを設ければ、全体として、導線Ｗ１Ｂ，Ｗ２Ｂ，Ｗ３Ｂの全長を短縮することができる。

また、導線の全長を短縮することをより重視するならば、他の導線の引出線部とは異なる周方向位置に、内側渡り線部を配置してもよい。もともと引出線部と干渉しない位置において、壁部の径方向内側に渡り線部を通すことで、導線の全長をさらに短縮できる。

また、各部材の細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

＜４．その他＞
なお、上記の実施形態および変形例から、より上位の観点または異なる観点で、発明を捉えることもできる。当該発明は、例えば、「インナーロータ型の多相同期モータであって、多相交流の各相の電流を流す複数の導線を有し、前記複数の導線は、それぞれ、上下に延びる中心軸の周りに配列される複数の巻線部と、前記複数の巻線部の間を中継する渡り線部と、前記巻線部から軸方向上側へ延びる引出線部と、を含み、前記渡り線部は、原則として前記中心軸を中心とする円弧状の第１ルートを通るが、少なくとも１本の導線の前記渡り線部の一部分が、前記第１ルートよりも径方向内側の第２ルートを通ることで、前記渡り線部と他の導線の引出線部との干渉が回避されている、モータ。」となる。「第１ルート」は、上記の実施形態では、壁部５２２の外周面に沿うルートとして例示される。また、「第２ルート」は、上記の実施形態では、壁部５２２よりも径方向内側を通るルートとして例示される。この発明によれば、第１ルート上において、渡り線部と、他の導線の引出線部とが干渉することを、回避できる。これにより、モータの径方向の寸法を抑えることができる。

本発明は、モータに利用できる。

１，１Ａ，１Ｂ モータ
２ 静止部
３ 回転部
９，９Ａ 中心軸
２１ ハウジング
２２，２２Ａ ステータ
２３ バスバーユニット
２４ 下軸受部
２５ 上軸受部
３１ シャフト
３２，３２Ａ ロータ
５１，５１Ａ ステータコア
５２，５２Ａ インシュレータ
５３ 導線
６１，６１Ａ 巻線部
６２，６２Ａ，６２Ｂ 渡り線部
６３，６３Ａ，６４ 引出線部
７１ 第１切り欠き
７２ 第２切り欠き
７３ 第３切り欠き
７４ 追加切り欠き
７５ 固定溝
５１１，５１１Ａ コアバック
５１２，５１２Ａ ティース
５２１，５２１Ａ ティース絶縁部
５２２，５２２Ａ 壁部
５２３ 先端凸部
６２１，６２１Ａ 外側渡り線部
６２２，６２２Ａ，６２２Ｂ 内側渡り線部
Ｔ１〜Ｔ１２ 第１ティース〜第１２ティース
Ｗ１，Ｗ１Ａ，Ｗ１Ｂ 第１導線
Ｗ２，Ｗ２Ａ，Ｗ２Ｂ 第２導線
Ｗ３，Ｗ３Ａ，Ｗ３Ｂ 第３導線

Claims (10)

1. ステータと、
   前記ステータの径方向内側において回転可能に支持されるロータと、
   を有し、
   前記ステータは、
   磁性体のステータコアと、
   前記ステータコアに取り付けられたインシュレータと、
   前記インシュレータに巻かれて、３相交流の各相の電流を流す第１導線、第２導線、および第３導線と、
   を有し、
   前記ステータコアは、
   上下に延びる中心軸の周りにおいて環状に切れ目無く繋がるコアバックと、
   前記コアバックから径方向内側へ向けて延びる複数のティースと、
   を有し、
   前記インシュレータは、
   前記ティースと前記導線との間に介在するティース絶縁部と、
   前記ティース絶縁部よりも径方向外側かつ上側において、周方向に広がる壁部と、
   を有し、
   前記第１導線、第２導線、および第３導線は、それぞれ、
   前記ティース絶縁部に巻かれる複数の巻線部と、
   前記複数の巻線部の間を中継する１本以上の渡り線部と、
   前記巻線部から軸方向上側へ延びる引出線部と、
   を含み、
   前記第１導線の前記１本以上の渡り線部は、前記壁部の径方向外側を通る外側渡り線部のみを有し、
   前記第２導線および前記第３導線の前記１本以上の渡り線部は、前記壁部の径方向外側を通る外側渡り線部と、前記壁部の径方向内側を通る内側渡り線部と、を有し、
   前記第２導線の前記内側渡り線部は、前記第１導線の前記引出線部の径方向内側を通り、
   前記第３導線の前記内側渡り線部は、前記第１導線の前記引出線部および前記第２導線の前記引出線部の径方向内側を通る、
   モータ。
2. ステータと、
   前記ステータの径方向内側において回転可能に支持されるロータと、
   を有し、
   前記ステータは、
   磁性体のステータコアと、
   前記ステータコアに取り付けられたインシュレータと、
   前記インシュレータに巻かれて、３相交流の各相の電流を流す第１導線、第２導線、および第３導線と、
   を有し、
   前記ステータコアは、
   上下に延びる中心軸の周りにおいて環状に切れ目無く繋がるコアバックと、
   前記コアバックから径方向内側へ向けて延びる複数のティースと、
   を有し、
   前記インシュレータは、
   前記ティースと前記導線との間に介在するティース絶縁部と、
   前記ティース絶縁部よりも径方向外側かつ上側において、周方向に広がる壁部と、
   を有し、
   前記第１導線、第２導線、および第３導線は、それぞれ、
   前記ティース絶縁部に巻かれる複数の巻線部と、
   前記複数の巻線部の間を中継する１本以上の渡り線部と、
   前記巻線部から軸方向上側へ延びる引出線部と、
   を含み、
   少なくとも１本の導線の前記１本以上の渡り線部が、
   前記壁部の径方向外側を通る外側渡り線部と、
   前記壁部の径方向内側を通る内側渡り線部と、
   を有し、
   前記外側渡り線部と前記内側渡り線部とは連続しており、
   前記少なくとも１本の導線は、前記外側渡り線部と前記内側渡り線部との境界において、前記壁部を横断する、
   モータ。
3. 請求項１または請求項２に記載のモータにおいて、
   前記第１導線の前記引出線部は、
   前記複数の巻線部のうち最初に巻かれる前記巻線部へ向けて延びる巻き始めの引出線部と、
   前記複数の巻線部のうち最後に巻かれる前記巻線部から延びる巻き終わりの引出線部と、
   を有し、
   前記第１導線の前記巻き終わりの引出線部と、前記第２導線の前記内側渡り線部とは接触している、
   モータ。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のモータにおいて、
   前記内側渡り線部を有する前記導線は、前記内側渡り線部および外側渡り線部のみを介して接続された一対の巻線部を有する、
   モータ。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のモータにおいて、
   前記第１導線の前記巻線部と、前記第２導線の前記巻線部とが、前記ティース絶縁部の周りに、互いに逆向きに巻かれ、
   前記第１導線の前記渡り線部と、前記第２導線の前記渡り線部とが、互いに周方向の逆向きに配置される、
   モータ。
6. 請求項５に記載のモータにおいて、
   前記第２導線の前記引出線部は、
   前記複数の巻線部のうち最初に巻かれる前記巻線部へ向けて延びる巻き始めの引出線部と、
   前記複数の巻線部のうち最後に巻かれる前記巻線部から延びる巻き終わりの引出線部と、
   を有し、
   前記第２導線の前記巻き始めの引出線部は、前記第２導線の前記巻線部によって固定されている、
   モータ。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のモータにおいて、
   前記インシュレータは、前記壁部の上縁部から下側へ向けて凹む複数の切り欠きを有し、
   前記導線は、前記巻線部から、前記切り欠き内を通って、前記外側渡り線部に至り、
   前記切り欠きを通る導線の相ごとに、前記切り欠きの深さが異なる、
   モータ。
8. 請求項７に記載のモータにおいて、
   前記複数の切り欠きは、
   径方向内側に位置する前記巻線部の相に対応する深さをもつ基本切り欠きと、
   前記基本切り欠きとは別に設けられた追加切り欠きと、
   を含み、
   前記追加切り欠きは、前記基本切り欠きに接続し、かつ、前記基本切り欠きよりも軸方向の深さが浅く、
   前記内側渡り線部を有する前記導線は、前記内側渡り線部から、前記追加切り欠きを通って、前記外側渡り線部に至る、
   モータ。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のモータにおいて、
   前記複数の導線の中に、複数の内側渡り線部が存在し、
   一部の前記内側渡り線部は、前記引出線部とは異なる周方向位置において、前記壁部の径方向内側を通る、
   モータ。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のモータにおいて、
    前記インシュレータは、前記複数の導線のうち、製造時に最後に巻かれる導線の前記引出線部を固定する固定溝を、さらに有する、
    モータ。

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