(57)【要約】【課題】本発明は車載用回転電機及びモータシステムに用いられるボビン３及びステータコア２構造の改善に関する内容である。【解決手段】本発明は車載用電動機のボビン３及びステータコア２の嵌合形状においてステータコア２の内径側のティース先端形状に第１R ２ｃ、第２Ｒ ２ｂと接続Ｒ ２ｄを設けボビン３との嵌合形状をエッジ形状ではなくRで接続された滑らかな形状とする事でティース角部のエッジとボビン３との干渉を無くし、ステータコア２とボビン３の挿入性改善と挿入時のコンタミ発生を防止する。【選択図】図７(b)
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載用に用いられる回転電機であって、ステータコアとコイルが絶縁される構造において、前記ステータコア内径側のティース先端形状を曲線形状で構成することを特徴とする車載用回転電機及びモータシステムのステータコア構造。
【請求項２】
請求項１に記載のステータコア構造において、ステータコアとコイルが樹脂又は絶縁物で構成されたボビン又はステータコアと一体モールドされたもの、もしくは絶縁紙などで絶縁されたことを特徴とする車載用回転電機及びモータシステムのステータコア及び絶縁構造。
【請求項３】
請求項２に記載の絶縁構造において曲線で構成されたステータコア内径側のティース先端形状にならって、樹脂などの絶縁物とステータコアの嵌合部形状が曲線で構成され、エッジ部が無いことを特徴とする車載用回転電機及びモータシステムのステータコア及び絶縁構造。
【請求項４】
請求項２に記載の絶縁構造においてステータコアと絶縁物が円周状に隣接して配置された際、ステータコアのティース隙間の適切な確保とティース隙間を塞ぐことを特徴とする車載用回転電機及びモータシステムのステータコア及び絶縁構造。
【請求項５】
請求項４に記載の絶縁構造においてステータコアの内径寸法と樹脂又は絶縁物で構成されたボビンもしくは、ステータコアと一体モールドされたものの最内径の寸法を略同一寸法とすることを特徴とする車載用回転電機及びモータシステムのステータコア及び絶縁構造。
【請求項６】
請求項１〜５のステータコア構造において、ステータコア内径側のティース先端形状を構成する曲線Rの寸法を外径側を大きく、内径側を小さくすることを特徴とする車載用回転電機及びモータシステムのステータコア及び絶縁構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用回転電機及びモータシステムに用いるステータコアとボビンの嵌合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、以下の３件の文献がある。特許文献１、２、３では、ステータコア内径側のティース形状が直線部で構成され角部がエッジ状になる形状が開示されている。特許文献２では、ステータコア内径側のティース隙間とボビン内径側の壁で構成された凹部がある形状が開示されている。また、特許文献２、３においては、隣り合うステータコアの内径側にあるティース隙間において、ボビンが隣接しているが、ロータコア側へと通じる隙間がある形状が開示されている。特許文献３では、ステータコア内径側のティース部とボビンの嵌合面において、ティース形状が直線部で構成された角部形状にならって嵌合された、ボビン構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−９６８０３号公報      （三菱）
【特許文献２】特開２００７−２６７４９２号公報    （アスモ）
【特許文献３】特開２０１２−１６５４９１号公報    （アスモ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの特許文献１、２、３に記載のものは、ステータコア内径側のティース形状が直線部で構成され角部がエッジ状になる構造が開示されている。ティース形状の角部がエッジ状になると、エッジ形状にならって嵌合されたボビン形状となり、特許文献３の記載図に示された形状となる。そのため、ステータコアとボビンとの挿入性が悪くなる要因があり、挿入時においてもステータコアのエッジ部とボビン嵌合面との干渉でコンタミが発生することが考えられる。また、ステータコアとボビンが嵌合された状態で振動などによる衝撃を受けた際にはステータコアのエッジ部でボビン嵌合面が破損することが考えられる。更に、内径側のティース形状を直線部を繋げて構成しているため、内径側のティース形状をＲで繋げて構成するよりもティース形状の断面積が多くなっている。そのためインダクタンスの増加に繋がり、モータのN-T特性の悪化要因となっている事が考えられる。
特許文献２に記載のものは、ステータコア内径側のティース隙間とボビン内径側の壁で構成された凹部がある形状が開示されている。ティース隙間とボビン内径側の壁で構成された凹部は、コンタミなどの異物が引っ掛りやすくなり、モータロックの発生要因となる事が考えられる。
また、特許文献２、３に記載のものは、隣り合うステータコアの内径側にあるティース隙間において、ボビンが隣接しているが、ロータコア側へと通じる隙間がある形状が開示されている。ティース隙間において、ロータコア側へと通じる隙間から導電性異物などのコンタミが巻線エリア内に侵入し、コイル被覆の破損及びコイル同士を短絡させてしまう事が考えられる。また、ティース隙間を近接させてコンタミ浸入を防止させる方法も考えられるが、そうした場合には、漏れ磁束による主磁束低減によるモータ特性の悪化要因となる事が考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明ではステータコア内径側のティース形状を２つのRで構成し、角部がエッジ形状ではなくRで接続された滑らかな形状とし、ボビンの形状もRで接続された滑らかな嵌合面とする事で、ティース角部のエッジとの干渉を無くし、ステータコアとボビンとの挿入性改善と挿入時のコンタミ発生を防止する。また、ステータとボビンが嵌合された状態では振動などによる衝撃を受けても鋭利な角部が無く、応力集中の発生要因を無くす事ができるため、ボビンの樹脂厚みを薄く設計することができ、巻線の占積率を向上させる事ができる。更に、内径側のティース形状を２つのＲで構成しているため、直線で内径側のティース形状を構成するよりも隣り合うティース間の隙間を大きくする事ができ、漏れインダクタンスを減らす事ができる。そのため、モータのN-T特性を向上させる事ができる。
また、隣り合うステータコアの内径側にあるティース隙間において、ボビン内壁を互いに隣接させ、ロータコア側へと通じる隙間を塞ぐ事で、巻線エリア内への導電性異物などの浸入防止と適切なティース隙間を確保する事ができ、漏れ磁束を無くす事ができる。
更に、ステータコアの内径とボビン内径を同径として、ボビン内壁を互いに隣接させると、ティース隙間とボビン内径側の壁で構成された凹部を無くす事ができ、コンタミなどの引っ掛りを抑制とモータロック発生を防止する事ができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ステータコア内径側のティース形状を２つのRで構成させ、ティース角部をRで接続された滑らかな形状とし、ボビンの嵌合形状もそれにならったRで接続された滑らかな面とする事で、ステータコアとボビンとの挿入性改善と挿入時のコンタミ発生を防止する。また、ステータとボビンの嵌合時に振動などによる衝撃を受けても嵌合面に鋭利な角部が無いため、応力集中の発生要因を無くす事ができ、ボビンの割れや欠けを防止する効果があり、ボビンの樹脂厚みを薄く設計することができ、巻線の占積率を向上させる事ができる。また、内径側のティース形状が２つのＲで構成されているため、直線でティース形状を構成するより、隣り合うティース間の隙間を大きくする事ができ、ティース断面積を少なくできる。そのためモータのN-T特性を向上させることができる。更に隣り合うステータコアの内径側にあるティース隙間を埋めるように、ボビン内壁を互いに隣接させてロータコア側へと通じる隙間を塞ぐ事で、巻線エリア内への導電性異物などの侵入防止と適切なティース隙間を確保する事ができ、漏れ磁束を無くす事ができる。また、ステータコアの内径とボビン内径を同径として、ボビン内壁を互いに隣接させる事で、ティース隙間とボビン内径側の壁で構成された凹部を無くし、コンタミなどの引っ掛りを抑制とモータロックの発生を防止する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ＥＰＳモータの構成を説明する断面図
【図２】ＥＰＳモータの回転子及び固定子の構成を説明する斜視図
【図３（ａ）】実施例１のステータコアとボビンの嵌合状態を示す正面図
【図３（ｂ）】実施例１のステータコアとボビンの嵌合状態を示す斜視図
【図４（ａ）】実施例１のステータコアとボビンの嵌合状態を示す側面図
【図４（ｂ）】実施例１のステータコアとボビンの嵌合状態を示す断面図
【図５】実施例１のステータコアとボビンの嵌合状態を示す断面拡大図
【図６（ａ）】実施例２のステータコアとボビンの嵌合状態を示す正面図
【図６（ｂ）】実施例２のステータコアとボビンの嵌合状態を示す斜視図
【図７（ａ）】実施例２のステータコアとボビンの嵌合状態を示す側面図
【図７（ｂ）】実施例２のステータコアとボビンの嵌合状態を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施例について図１〜図７を用いて説明する。
本発明の一実施例である、電動パワーステアリング用モータを用いてボビン及びステータの構造について説明していく。図１は電動パワーステアリングモータの軸方向断面図を示したものである。先ず、全体の構成について説明する。ハウジング１の内周側には分割コアで構成されたステータコア２が、溶接または溶接レスでリング形状を保持し圧入または焼嵌めされている。このステータコア２にはボビン３が取り付けられ、その外周部にコイル４が巻かれている。コイル４の口出し線はバスバーモールドＡ １４に設けられたバスバーターミナル１５に接続され、バスバーターミナル１５の端面は、別のバスバーモールドＢ １６に設けられたバスバーターミナル１７の端面と溶接により接続される。ステータコア２の内周側には、シャフト５、ロータコア６、磁石７、磁石カバー８から構成される回転子が設けられており、回転子はFベアリング９及びRベアリング１０により支持され、Fベアリング９はハウジング１にトメワ１２で固定され、Rベアリング１０は予圧ばね１１と共にカバーモータ１３にそれぞれ固定される。カバーモータ１３はハウジング１に圧入または焼嵌めで固定される。また、カバーモータ１３は貫通穴が設けられバスバーターミナル１５が通っており、ねじ１８によりバスバーモールド１６と接続される。更に、バスバーターミナル１７は各相の接続を3相出力できるように配線され、UVWの３相出力となっている。この3相出力端子１９にインバータから電力を給電することでモータは回転する。
【０００９】
次に、図２を用いてハウジング１内部の構成について説明する。最外周にはステータコア２が配置されている。ステータコア２はT型の分割コアで構成されており、2つのティースに1つのコイル４が集中的に巻かれる2連続巻線構造となっている。各ステータコア２はコアバック外周部で溶接により連結される。
【００１０】
図３（ａ）にステータコア２を連結させボビン３を嵌合させた状態の正面図を、図３（ｂ）にステータコア２を連結させボビン３を嵌合させた状態の斜視図を示す。組付けは、ステータコア２の軸方向からボビン３が２個反転されるように挿入される。ステータコア２、ボビン３が嵌合したものは巻線され(図示せず)同形状のものがリング状に１２個連結し(２個連結した状態を図示)組付けられる。ステータコア２とボビン３が１２個リング状に連結して組付けられると、隣り合うボビン外壁３ｄとボビン内壁３ｅが嵌合し、ボビン嵌合面３ａ ３ｂの隙間を無くし、巻線エリア内へのコンタミ侵入を防止する事ができる。また、適切なティース隙間２ａを確保する事ができ漏れ磁束を無くす事ができる。
【００１１】
図４（ａ）にステータコア２を連結させボビン３を嵌合させた状態の側面図を、図４（ｂ）に図４（ａ）の断面図を示す。ステータコア２とボビン３の内径側の嵌合形状には、第１Ｒ ２ｃ、第２Ｒ ２ｂと接続Ｒ ２ｄが設けられている。これにより、ステータコア２にボビン３を挿入する際の嵌合部に鋭利な角部が無く、ボビン３の挿入を容易に行う事ができ、ボビン３挿入時のコンタミ発生を抑制する事ができる。更に、ステータコア２とボビン３が嵌合した状態で、円周方向に振動などによる衝撃が発生しても、ステータコア２とボビン３の嵌合部には鋭利な角部が無いため、応力集中の発生要因を無くす事ができ、ボビンの割れや欠けを防止できる。また、内径側のティース形状を２つのＲで構成しているため、直線で構成した内径側のティース形状よりもティース断面積を少なくでき、モータのN-T特性を向上させることができる。ティース隙間２ａにおいては、若干の凹部３ｃが有り、コンタミが引っ掛る要因があるため、ボビン３の形状を変更して改善した実施例を図６（ａ）以降の記載図を用いて後述の実施例説明文に記載する。
【００１２】
図５にステータコア２とボビン３の嵌合形状の拡大図を示す。前述で述べたステータコア２とボビン３の内径側の嵌合形状である第１Ｒ ２ｃ、第２Ｒ ２ｂと接続Ｒ ２ｄについて詳細に説明する。まず第１Ｒ ２ｃを形成する上で、巻線スペースと磁気飽和のバランスから本実施例ではティース幅２eを略6.0mmとしている。また、第１Ｒ ２ｃは磁気飽和の抑制とトルクリプルを低減するため、ティース幅２eと接触するR寸法を略R11.3としている。第２Ｒ ２ｂはコギングトルク抑制と漏れ磁束を無くすため、バランスの良いティース隙間２ａが略1.2mmとなるようティース内径Rと第１Ｒ ２ｃが接触するR寸法を略R1.75として２つのRが接続する接続R ２dを設けて、ステータコア２とボビン３の内径側の嵌合形状である第１Ｒ ２ｃ、第２Ｒ ２ｂと接続Ｒ ２ｄを構成している。前述で述べたように嵌合形状である第１Ｒ ２ｃと第２Ｒ ２ｂの寸法関係は第１Ｒ ２ｃ＞第２Ｒ ２ｂとなるようにしている。好ましくは第１Ｒ ２ｃのR寸法は第２Ｒ ２ｂのR寸法に対して約6.4〜6.5倍程度が良い。
【００１３】
図６（ａ）にステータコア２を連結させボビン３を嵌合させた状態の正面図を、図６（ｂ）にステータコア２を連結させボビン３を嵌合させた状態の斜視図を示す。組付けは、前述で述べた実施例と同様にステータコア２の軸方向からボビン３が２個反転されるように挿入される。ステータコア２、ボビン３が嵌合したものは巻線され(図示せず)同形状のものがリング状に１２個連結し(２個連結した状態を図示)組付けられる。ステータコア２とボビン３が１２個リング状に連結して組付けられると、隣り合うボビン外壁３ｄとボビン内壁３ｅが嵌合し、ボビン嵌合面３ａ ３ｂの隙間を無くし、巻線エリア内へのコンタミ侵入を防止する事ができる。また、適切なティース隙間２ａを確保する事ができ漏れ磁束を無くす事ができる。
【００１４】
図７（ａ）にステータコア２を連結させボビン３を嵌合させた状態の側面図を、図７（ｂ）に図７（ａ）の断面図を示す。ステータコア２とボビン３の内径側の嵌合形状には、前述で述べた実施例と同様に第１Ｒ ２ｃ、第２Ｒ ２ｂと接続Ｒ ２ｄが設けられている。これにより、ステータコア２にボビン３を挿入する際の嵌合部に鋭利な角部が無く、ボビン３の挿入を容易に行う事ができ、ボビン３挿入時のコンタミ発生を抑制する事ができる。更に、ステータコア２とボビン３が嵌合した状態で、円周方向に振動などによる衝撃が発生しても、ステータコア２とボビン３の嵌合部には鋭利な角部が無いため、応力集中の発生要因を無くす事ができ、ボビンの割れや欠けを防止できる。また、内径側のティース形状においても第１Ｒ ２ｃ、第２Ｒ ２ｂと接続Ｒ ２ｄで構成しているため、直線で構成した内径側のティース形状よりもティース断面積を少なくでき、モータのN-T特性を向上させることができる。また、本実施例では前述の実施例で述べたティース隙間２ａにおいて、ステータコア２の内径寸法とボビン３の内径寸法を同一径となるように改善した。これにより、ステータコア２とボビン３を嵌合させると、前述の実施例で述べた若干の凹部３ｃを無くす事ができ、コンタミが引っ掛る要因を無くす事ができる。更に、図示したように内径側で隣り合うボビン３の接触部を面で合わせた部分を設ける事でコイル４の巻線用溝として使う事もできる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明は、電動パワーステアリングモータに用いられるブラシレスモータや各種発電機等の車載用回転電機及びモータシステムのボビン及びステータ構造として利用することができる。
【符号の説明】
【００１６】
１00…車載用電動機、１…ハウジング、２…ステータコア、２ａ…ティース隙間、２ｂ…第２Ｒ、２ｃ…第１Ｒ、２ｄ…接続Ｒ、２e…ティース幅、３…ボビン、３ａ…ボビン嵌合面、３ｂ…ボビン嵌合面、３ｃ…凹部、３ｄ…ボビン外壁、３ｅ…ボビン内壁、４…コイル、４ａ…コイル口出し線、５…シャフト、６…ロータコア、７…磁石、８…磁石カバー、９…Fベアリング、１０…Rベアリング、１１…予圧ばね、１２…トメワ、１３…カバーモータ、１４…バスバーモールドＡ、１５…バスバーターミナル、１６…バスバーモールドＢ、１７…バスバーターミナル、１８…ねじ、１９…３相出力端子
【図１】
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【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図５】
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【図６（ａ）】
2014222978.tif 000010
【図６（ｂ）】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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