(57)【要約】【課題】コイルの温度等を測定するセンサを有するモータの小型化及び低コスト化を図る。【解決手段】コイルＣは、筒部１２ａを有するインシュレータ１２と、インシュレータ１２の筒部１２ａの外周に巻回された巻線１３と、巻線１３の内周に配されたセンサ１５とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒部を有するインシュレータと、前記インシュレータの筒部の外周に巻回された巻線と、前記巻線の内周に配されたセンサとを備えたコイル。
【請求項２】
前記インシュレータの筒部に、前記センサを収容するためのセンサ収容部を設けた請求項１に記載のコイル。
【請求項３】
前記センサ収容部が、前記筒部に設けられた凹部で形成された請求項２に記載のコイル。
【請求項４】
前記凹部が、前記筒部の外周面に開口した請求項３に記載のコイル。
【請求項５】
前記凹部が、前記筒部の外周面の平坦部に開口した請求項４に記載のコイル。
【請求項６】
前記センサが、前記センサ収容部に隙間を介して収容された請求項２〜５の何れか１項に記載のコイル。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載のコイルと、前記コイルのインシュレータの筒部の内周に挿入されたティースを有するステータコアとを備えたモータステータ。
【請求項８】
前記コイルの巻線と前記ステータコアのティースとの間に前記センサを配した請求項７に記載のモータステータ。
【請求項９】
請求項７又は８に記載のモータステータと、マグネットを有するモータロータとを備えたモータ。
【請求項１０】
請求項９に記載のモータと、前記モータの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構とを備えた電動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに関し、特に、電動アクチュエータの駆動源として用いられ、モータステータのコイルの温度等を測定するセンサを備えたモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両等の省力化及び低燃費化を目的とした電動化が進んでおり、例えば、自動車の自動変速機やブレーキ、ステアリング等の操作を電動モータの力で行うシステムが開発され、市場に投入されている。このような用途に使用されるアクチュエータとして、モータで駆動される回転部材（例えばねじ軸）の回転運動を、これと螺合する直動部材（例えばナット）の直線運動に変換する運動変換機構（ボールねじ機構やすべりねじ機構）を有する電動アクチュエータが知られている。
【０００３】
このような電動アクチュエータにおいて、例えば直動部材が他部材に突き当たってその直線運動が規制されたとき、その状態でモータを駆動し続けると、モータのコイルの温度が上昇し、コイルが損傷するおそれがある。このようなコイルの温度上昇に伴う損傷を回避するために、コイルの温度を検出する温度センサを設けたモータが知られている。
【０００４】
例えば特許文献１では、隣り合うコイルの間に温度センサ（サーミスタ素子）を挿入したモータが示されている。このように、コイルの間のデッドスペースに温度センサを配置することで、コイルの周囲における他部材のレイアウトがしやすくなり、モータを小型化することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５６７２９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、コイルは、巻線の線径や巻き数によって占積率（みかけ体積）が変動し、これに伴って隣り合うコイル間の隙間が変動する。このため、コイル間の隙間が小さい場合には、この隙間に挿入する温度センサも小型（小径）のものを使用する必要がある。この場合、コイルの仕様に応じて複数種の温度センサを用意する必要が生じるため、コスト高を招く。
【０００７】
そこで、本発明は、コイルの温度等を測定するセンサを有するモータの小型化及び低コスト化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、筒部を有するインシュレータと、前記インシュレータの筒部の外周に巻回された巻線と、前記巻線の内周に配されたセンサとを備えたコイルを提供する。
【０００９】
このように、巻線の内周にセンサを配することで、巻線の周囲にセンサを配置する場合と比べて、コイルを小型化することができる。また、巻線の内周にセンサを配することで、巻線の占積率に関わらず、センサを配置するための一定のスペースを確保することができる。この場合、コイルの仕様に関わらず、同じ種類（大きさ）のセンサを使用することができるため、モータの低コスト化が図られる。
【００１０】
上記のコイルでは、インシュレータの筒部に、センサを収容するためのセンサ収容部を形成することが好ましい。センサ収容部は、例えば、筒部に設けられた凹部で形成することができる。この凹部を筒部の外周面に開口させれば、凹部に配されたセンサと、筒部の外周に巻回された巻線とを、インシュレータを介することなく直接対向させることができるため、センサの検知能力が高められる。この場合、凹部を形成した領域では巻線が内周側から支持されないため、巻線の形状が崩れるおそれがある。そこで、上記のような凹部を、元々巻線をほとんど支持していない筒部の外周面の平坦部に形成すれば、凹部の形成により巻線の形状が崩れる事態を回避できる。
【００１１】
上記のコイルでは、センサを、センサ収容部に隙間を介して収容することが好ましい。この場合、インシュレータに巻線を巻回した後でも、センサ収容部にセンサを挿入することができる。
【００１２】
モータの用途によっては、高温になりやすいコイルの場所（位相）がおおよそ決まっていることがある。この場合、高温になりやすいコイルの巻線の内周にセンサを配置することが好ましい。しかし、センサの場所によっては、センサから引き出される導線の取り回しがしにくくなり、組立性の悪化を招くおそれがある。そこで、上記のコイルには、センサと電気的に接続されたセンサ配線用基板を設けることが好ましい。この場合、センサ配線用基板とセンサから延びる導線との接続部の場所を変更するだけで、容易にセンサの場所（位相）を変更することが可能となる。
【００１３】
上記のセンサ配線用基板を環状に形成し、巻線と電気的に接続されたバスリングに嵌合させれば、センサ配線用基板の取り付けが容易化される。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、コイルの巻線の内周にセンサを配置することで、モータの小型化及び低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電動アクチュエータの断面図である。
【図２】上記電動アクチュエータのモータの拡大断面図である。
【図３】（Ａ）はステータサブアッシ（ステータコア、インシュレータ、および巻線）の平面図であり、（Ｂ）はＡ図のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】インシュレータの斜視図である。
【図５】インシュレータに巻線を巻回した状態の断面斜視図である。
【図６】インシュレータに巻線を巻回した状態の斜視図である。
【図７】ステータの分解斜視図である。
【図８】ステータの斜視図である。
【図９】他の実施形態に係るステータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１に示す電動アクチュエータは、本発明の一実施形態に係るモータ１と、モータ１の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構としてのねじ機構２とを主に備える。
【００１８】
モータ１は、回転軸１ａと、モータステータ（以下、単に「ステータ」とも言う。）１０と、モータロータ（以下、単に「ロータ」とも言う。）２０と、これらを内周に収容するハウジング３０とを有する。
【００１９】
ハウジング３０は、筒状の本体部３１と、本体部３１の後方開口部を閉塞する蓋部３２とを有する。ステータ１０は、ハウジング３０の本体部３１の内周面に固定される。ハウジング３０の蓋部３２には、ステータ１０から延びる配線Ｐ１，Ｐ２を外部に出すための配線口３２ａが設けられる。回転軸１ａは、ハウジング３０に対して、ベアリング４１，４２を介して回転自在に取り付けられる。ロータ２０は、回転軸１ａの外周に固定され、回転軸１ａと一体に回転する。
【００２０】
尚、以下の説明では、モータ１の回転軸方向（図１では左右方向）を「軸方向」と言う。また、軸方向で、モータ１のハウジング３０から回転軸１ａが突出した側（図１では右側）を「前方」と言い、その反対側（図１では左側）を「後方」と言う。
【００２１】
ねじ機構２は、外周に雄ねじ２ａ１が形成されたねじ軸２ａと、内周に雌ねじ２ｂ１が形成されたナット２ｂとを有する。ねじ軸２ａは、モータ１の回転軸１ａと連結され、図示しないベアリングによって回転自在に支持される。ナット２ｂは、図示しない回転規制手段により回転が規制されている。モータ１により駆動されたねじ軸２ａの回転運動が、ナット２ｂの直線運動（軸方向移動）に変換される。ねじ機構２は、ねじ軸２ａの雄ねじ２ａ１とナット２ｂの雌ねじ２ｂ１とが直接螺合するすべりねじ機構であってもよいし、これらが多数のボールを介して螺合するボールねじ機構であってもよい。
【００２２】
以下、モータ１の詳細な構造を、ステータ１０の構成を中心に説明する。
【００２３】
ロータ２０は、図２に示すように、軸方向に積層した複数の鋼板（例えば電磁鋼板）で形成された円筒状のロータコア２１と、ロータコア２１の外周面に取り付けられた複数のマグネット２２と、マグネット２２を外周から保持するカバー２３とを備える。
【００２４】
ステータ１０は、ステータコア１１と、コイルＣと、バスリング１４と、センサ配線用基板１６とを主に備える。コイルＣは、インシュレータ１２と、巻線１３と、センサ１５とを有する。
【００２５】
ステータコア１１は、軸方向に積層した複数の鋼板（例えば電磁鋼板）で形成される。ステータコア１１は、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、環状部１１ａと、環状部１１ａから内径向きに突出する複数のティース１１ｂとを有する。複数のティース１１ｂは、周方向等間隔に設けられる。
【００２６】
インシュレータ１２は、樹脂等の絶縁材料で一体に形成され、図４に示すように、筒部１２ａと、筒部１２ａの両開口端部に設けられたフランジ部１２ｂ，１２ｃとを有する。筒部１２ａの内周には、ステータコア１１のティース１１ｂが挿入される（図３参照）。インシュレータ１２をステータコア１１のティース１１ｂに取り付けた状態では、一方のフランジ部１２ｂが外径側に配され、他方のフランジ部１２ｃが内径側に配される。筒部１２ａの外周面には、長辺に設けられた平坦部１２ａ１と、短辺に設けられた平坦部１２ａ２と、平坦部１２ａ１，１２ａ２を滑らかに連続する曲面部１２ａ３とを有する（図４参照）。
【００２７】
筒部１２ａには、凹部１２ａ４が形成される。本実施形態では、図５に示すように、凹部１２ａ４が、筒部１２ａの一方の開口端部（モータ１の外径側の端部）に設けられる。図示例では、凹部１２ａ４が、インシュレータ１２のうち、ステータコア１１の環状部１１ａで外周から覆われない領域に開口している（図７参照）。凹部１２ａ４は、インシュレータ１２の他方の開口端部（モータ１の内径側の端部）には開口しておらず、底面１２ａ５で閉塞される（図５参照）。
【００２８】
本実施形態では、図４及び図５に示すように、凹部１２ａ４が、筒部１２ａの外周面及び内周面に開口している。図示例では、凹部１２ａ４が、筒部１２ａの外周面のうち、短辺に設けられた平坦部１２ａ２に開口し、曲面部１２ａ３には実質的に開口していない。これにより、凹部１２ａ４により巻線１３の形状が崩れることがない。具体的には、図５に示すように、巻線１３のうち、凹部１２ａ４の外径側に配された部分の内径と、平坦部１２ａ２の外径側に配された部分の内径とが略等しくなっている。
【００２９】
巻線１３は、金属線、例えば銅線からなり、インシュレータ１２の筒部１２ａの外周に巻回され、筒部１２ａ及び両フランジ部１２ｂ，１２ｃで囲まれた空間に収容される（図５及び図６参照）。巻線１３の一端１３ａ及び他端１３ｂが、コイルＣから引き出され、バスリング１４（図７参照）に接続される。
【００３０】
バスリング１４は、ステータコア１１と同軸の環状に形成される（図７参照）。本実施形態では、図２に示すように、バスリング１４がステータコア１１の後方に設けられる。バスリング１４は、金属からなるＵ相リング１４ａ、Ｖ相リング１４ｂ、Ｗ相リング１４ｃ、及びアースリング１４ｄを有する。Ｕ相リング１４ａの後方（図中左側）、各リング１４ａ，１４ｂ，１４ｃ,１４ｄの間、およびアースリング１４ｄの前方（図中右側）には、樹脂からなる絶縁リング１４ｅが設けられる。各リング１４ａ〜１４ｅの内周には、樹脂からなる円筒部１４ｆが設けられる。図示例では、円筒部１４ｆが、前方端部の絶縁リング１４ｅと一体に設けられる。円筒部１４ｆは、後方端部の絶縁リング１４ｅよりも後方に突出している。後方端部の絶縁リング１４ｅには、センサ配線用基板１６を位置決めするための複数の位置決めピン１４ｇが設けられる（図７参照）。バスリング１４には、インシュレータ１２に取り付けるための取付部１４ｈが設けられる（図２参照）。取付部１４ｈは、例えば、インシュレータ１２の内周面と嵌合する嵌合面１４ｈ１と、インシュレータ１２の端部（内径側のフランジ部１２ｃ）と当接する係止面１４ｈ２とを有する。図示例では、取付部１４ｈが、前方端部の絶縁リング１４ｅと一体に設けられる。
【００３１】
図８に示すように、各コイルＣから引き出された巻線１３の一端１３ａは、アースリング１４ｄの端子１４ｄ１に接続され、他端１３ｂは、Ｕ相リング１４ａの端子１４ａ１、Ｖ相リング１４ｂの端子１４ｂ１、あるいはＷ相リング１４ｃの端子１４ｃ１の何れかに接続される。Ｕ相リング１４ａ，Ｖ相リング１４ｂ，Ｗ相リング１４ｃは、これらに電流を流すための配線Ｐ１が接続される。この配線Ｐ１は、ハウジング３０の蓋部３２の配線口３２ａから外部に引き出される（図１参照）。
【００３２】
センサ１５は、温度を測定するための温度センサである。センサ１５は、図２に示すように、コイルＣの巻線１３の内周に配され、例えば、巻線１３とステータコア１１のティース１１ｂとの間に配される。本実施形態では、センサ１５が、インシュレータ１２の筒部１２ａに設けられたセンサ収容部Ｓに配される。図示例では、センサ収容部Ｓが、インシュレータ１２の筒部１２ａの凹部１２ａ４で形成され、具体的には、インシュレータ１２の凹部１２ａ４と、巻線１３の内周面と、ステータコア１１の端面とで形成される。センサ収容部Ｓ内にセンサ１５を配置した状態で、センサ収容部Ｓ内に接着剤（図２に散点で示す）を充填することにより、センサ１５がインシュレータ１２に固定される。接着剤としては、熱伝導性に優れたものを使用することが好ましい。
【００３３】
このように、センサ１５をコイルＣの巻線１３の内周に配することで、巻線１３の外周にセンサ１５を配置するためのスペースを確保する必要がない。また、巻線１３の占積率に関わらず、巻線１３の内周に常に一定のスペースを確保することができるため、巻線の占積率の異なるコイルを用いた場合でも、同じ種類（大きさ）のセンサ１５を使用することができる。
【００３４】
また、インシュレータ１２の凹部１２ａ４で形成されたセンサ収容部Ｓにセンサ１５を配置することで、このセンサ収容部Ｓに充填した接着剤によりセンサ１５をインシュレータ１２に直接固定することができる。これにより、センサ１５を保持するホルダ等が不要となり、センサ１５の取り付け構造が簡略化される。
【００３５】
また、インシュレータ１２の凹部１２ａ４が筒部１２ａの外周面に開口していることで、センサ１５とコイルＣの巻線１３とがインシュレータ１２を介することなく対向するため、センサ１５の検知精度が高められる。特に、接着剤として熱伝導性に優れたもの（熱伝導性接着剤）を使用すれば、センサ１５の検知精度がさらに高められる。
【００３６】
図８に示すように、センサ１５は、バスリング１４のＵ相リング１４ａに接続されたＵ相のコイルＣ（Ｕ）、Ｖ相リングに接続されたＶ相のコイルＣ（Ｖ）、Ｗ相リングに接続されたＷ相のコイルＣ（Ｗ）にそれぞれ設けられる。図示例では、各相を構成するコイルＣ（Ｕ），Ｃ（Ｖ），Ｃ（Ｗ）のうち、それぞれ１個ずつに、センサ１５が設けられる。尚、各相を構成するコイルＣのうち、複数のコイルＣにセンサ１５を設けてもよい。また、センサ１５は、必ずしも全ての相のコイルＣに設ける必要はなく、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のうちの何れか２つあるいは１つの相のコイルＣに設けてもよい。ただし、本実施形態のように全ての相のコイルＣにセンサ１５を設けることで、各相のコイルＣ（Ｕ），Ｃ（Ｖ），Ｃ（Ｗ）の温度をそれぞれ個別に監視することができる。
【００３７】
センサ配線用基板１６は、バスリング１４と同軸の環状に形成され、具体的には、バスリング１４と略同径の環状（円環板状）を成している（図７参照）。本実施形態では、図２に示すように、センサ配線用基板１６が、バスリング１４の後方に設けられ、バスリング１４と軸方向で重複している。センサ配線用基板１６は、表面に配線パターン（図示省略）が設けられる。具体的には、センサ配線用基板１６の表面に、Ｕ相用の配線パターン、Ｖ相用の配線パターン、Ｗ相用の配線パターン、およびアース用の配線パターンが形成される。Ｕ相のコイルＣ（Ｕ）に設けられるセンサ１５は、Ｕ相用の配線パターンおよびアース用の配線パターンに接続される。Ｖ相のコイルＣ（Ｖ）に設けられるセンサ１５は、Ｖ相用の配線パターンおよびアース用の配線パターンに接続される。Ｗ相のコイルＣ（Ｗ）に設けられるセンサ１５は、Ｗ相用の配線パターンおよびアース用の配線パターンに接続される。各配線パターンには、外部の測定器（図示省略）と接続するための配線Ｐ２が接続される。この配線Ｐ２は、ハウジング３０の蓋部３２の配線口３２ａから外部に引き出される（図１参照）。
【００３８】
センサ配線用基板１６には、複数の位置決め穴１６ａが設けられる（図７参照）。センサ配線用基板１６の位置決め穴１６ａには、バスリング１４の位置決めピン１４ｇが挿入される（図８参照）。センサ配線用基板１６の内周面は、バスリング１４の円筒部１４ｆの外周面と嵌合している（図２参照）。
【００３９】
上記構成のステータ１０は、以下の手順で組み立てることができる。まず、インシュレータ１２の筒部１２ａの外周に巻線１３を巻回する（図６参照）。この巻線１３及びインシュレータ１２の一体品を、ステータコア１１の各ティース１１ｂに取り付ける（図３参照）。具体的には、インシュレータ１２の筒部１２ａの内周に、ステータコア１１のティース１１ｂを挿入する。以下、巻線１３、インシュレータ１２、およびステータコア１１の一体品を「ステータサブアッシＡ」と言う。
【００４０】
次に、各リング１４ａ〜１４ｅが一体化されたバスリング１４（図７参照）を、ステータサブアッシＡに取り付ける。本実施形態では、図２に示すように、バスリング１４が、ステータサブアッシＡのインシュレータ１２に取り付けられる。具体的には、バスリング１４の取付部１４ｈの嵌合面１４ｈ１とインシュレータ１２の内周面とを嵌合させると共に、取付部１４ｈの係止面１４ｈ２をインシュレータ１２の端部に軸方向で当接させる。これにより、バスリング１４がステータサブアッシＡに対して軸方向及び周方向で位置決めされ、この状態で、バスリング１４をステータサブアッシＡに適宜の手段で固定する。
【００４１】
こうしてステータサブアッシＡに取り付けられたバスリング１４に、各コイルＣを接続する。具体的には、図８に示すように、各コイルＣの巻線１３の一端１３ａを、バスリング１４のアースリング１４ｄの端子１４ｄ１に接続すると共に、各コイルＣの巻線１３の他端１３ｂを、バスリング１４のＵ相リング１４ａの端子１４ａ１、Ｖ相リング１４ｂの端子１４ｂ１、あるいはＷ相リング１４ｃの端子１４ｃ１の何れかに接続する。
【００４２】
次に、センサ１５が接続されたセンサ配線用基板１６（図７参照）を、バスリング１４に取り付ける。具体的には、センサ配線用基板１６の内周面を、バスリング１４の円筒部１４ｆの外周面に嵌合させながら、センサ配線用基板１６の位置決め穴１６ａに、バスリング１４の位置決めピン１４ｇを挿入する（図８参照）。これにより、センサ配線用基板１６がバスリング１４に対して位置決めされ、この状態で、接着やねじ止め等の適宜の手段で、センサ配線用基板１６がバスリング１４に固定される。
【００４３】
そして、センサ配線用基板１６に導線を介して接続された３個のセンサ１５を、それぞれ各相のコイルＣ（Ｕ），Ｃ（Ｖ），Ｃ（Ｗ）に取り付ける。具体的には、各センサ１５を各コイルＣの内周に挿入し、具体的には、インシュレータ１２の筒部１２ａの凹部１２ａ４で形成されたセンサ収容部Ｓに外径側から挿入する。本実施形態では、図２に示すように、インシュレータ１２の凹部１２ａ４と、巻線１３の内周面と、ステータコア１１のティース１１ｂの端面とで形成されたセンサ収容部Ｓに、センサ１５が隙間を介して挿入される。すなわち、センサ収容部Ｓの軸方向寸法Ｌが、センサ１５の外径Ｄよりも大きい。これにより、ステータコア１１，インシュレータ１２，および巻線１３からなるステータサブアッシＡを組み立てた後に、センサ１５をセンサ収容部Ｓに挿入して巻線１３の内周に配することが可能となる。この状態で、センサ収容部Ｓに接着剤を注入し、これを硬化させることにより、センサ１５が巻線１３の内周に固定される。以上により、図８に示すステータ１０が完成する。
【００４４】
上記構成の電動アクチュエータ（図１参照）において、モータ１のステータ１０のコイルＣの巻線１３に通電し、ロータ２０を正方向に回転させると、これと一体にモータ１の回転軸１ａ及びねじ機構２のねじ軸２ａが正方向に回転し、これによりナット２ｂが前方に移動する。一方、ロータ２０を逆方向に回転させると、これと一体にねじ軸２ａが逆方向に回転し、これによりナット２ｂが後方に移動する。
【００４５】
本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、上記の実施形態では、インシュレータ１２の筒部１２ａに形成する凹部１２ａ４が、筒部１２ａの外周面及び内周面の双方に開口しているが、これに限られない。例えば、図９に示すように、凹部１２ａ４を、筒部１２ａの外周面のみに開口させてもよい。この場合、センサ収容部Ｓの容積が、上記の実施形態よりも小さくなるため、この空間に充填される接着剤の量を低減できる。また、これとは逆に、凹部１２ａ４を、筒部１２ａの内周面のみに開口させてもよい（図示省略）。
【００４６】
また、上記の実施形態では、ねじ機構２の回転部材がねじ軸２ａ、直動部材がナット２ｂである場合を示したが、これとは逆に、ナットを回転部材、ねじ軸を直動部材としてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１     モータ
２     ねじ機構（運動変換機構）
２ａ   ねじ軸
２ｂ   ナット
１０   モータステータ
１１   ステータコア
１１ｂ ティース
１２   インシュレータ
１２ａ 筒部
１２ａ４      凹部
１２ｂ，１２ｃ       フランジ部
１３   巻線
１４   バスリング
１５   センサ
１６   センサ配線用基板
２０   ロータ
３０   ハウジング
Ａ     ステータサブアッシ
Ｃ     コイル
Ｓ     センサ収容部
【図１】
2019216549.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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