(57)【要約】【課題】ステータインシュレータからのコーティング材の流出を防止し、コイル線間にコーティング材を十分に充填し、線間絶縁の信頼性向上を図る。【解決手段】ステータ１１は、ティース１６が突設された鋼製のステータコア１３と、ステータコア１３の軸方向端部に取り付けられた合成樹脂製のインシュレータ５１と、インシュレータ５１を介してティース１６に巻装されたコイル１４とを備える。インシュレータ５１ａに、内側にコイルが収容される外壁部５６と、外壁部５６に切り欠き形成された端末引出溝６１とを設ける。端末引出溝６１の底面６２を、インシュレータ５１ａ内におけるコイル１４の上端よりも高い位置に配置する。外壁部５６の端末引出溝６１下方には、テーパ部６４を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のティースが突設された鋼製のコアと、前記コアの軸方向端部に取り付けられた合成樹脂製のインシュレータと、前記インシュレータを介して前記ティースに巻装されたコイルとを備えてなるブラシレスモータ用のステータであって、
前記インシュレータは、その内側に前記コイルが収容される外壁部と、前記外壁部に切り欠き形成された端末引出溝とを有し、
前記端末引出溝の底面は、前記インシュレータ内における前記コイルの上端よりも高い位置に配置されることを特徴とするブラシレスモータ用ステータ。
【請求項２】
請求項１記載のブラシレスモータ用ステータにおいて、前記インシュレータは、前記外壁部の前記端末引出溝下方に形成され、上方に向かって前記外壁部の内径が拡径する形で形成されたテーパ部をさらに有することを特徴とするブラシレスモータ用ステータ。
【請求項３】
複数個のティースが突設された鋼製のコアと、前記コアの軸方向端部に取り付けられた合成樹脂製のインシュレータと、前記インシュレータを介して前記ティースに巻装されたコイルとを備えるステータと、
前記ステータの内側に回転自在に配設され、ロータシャフトと、前記ロータシャフトに固定されたロータコアと、前記ロータコアに取り付けられたマグネットとを備えるロータとを有してなるブラシレスモータであって、
前記インシュレータは、その内側に前記コイルが収容される外壁部と、前記外壁部に切り欠き形成された端末引出溝とを有し、
前記端末引出溝の底面は、前記インシュレータ内における前記コイルの上端よりも高い位置に配置されることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項４】
請求項３記載のブラシレスモータにおいて、前記インシュレータは、前記外壁部の前記端末引出溝下方に形成され、上方に向かって前記外壁部の内径が拡径する形で形成されたテーパ部をさらに有することを特徴とするブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスモータのステータに関し、特に、ステータのコイル端末引出部の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の操舵力補助のため、近年多くの車両にいわゆるパワーステアリング装置が装備されている。このようなパワーステアリング装置としては、近年、エンジン負荷軽減や重量低減等の観点から、電気式の動力操舵装置（いわゆる電動パワーステアリング装置）を搭載した車両が増大している。この電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳと略記する）では、狭いボンネット空間内などに装置を配置する関係から、その駆動源であるモータにも小型化、高性能化が要求されている。従来、このようなモータとしては、ブラシ付のＤＣモータが多く用いられてきたが、昨今では、制御技術の向上も相俟って、小型高性能化の点で優れたブラシレスモータの採用が増大している。
【０００３】
図４は、このようなＥＰＳ向けブラシレスモータのステータ構造を示す説明図である。図４に示すように、ステータ101は、鋼板を多数積層して形成したステータコア102を備えており、ステータコア102には銅線を用いたコイル103が巻装されている。ステータコア102の外周部には、複数個のティースとスロットが交互に形成されており、各ティースの周囲には合成樹脂製のインシュレータを介してコイル103が巻回されている。インシュレータは、スロット内やコイル間などに分割配置されており、ステータコア102の両端にはステータインシュレータ104（以下、インシュレータ104と略記する）が取り付けられている。
【０００４】
図４に示すように、一方のインシュレータ104aの端部には、ターミナルユニット105が取り付けられている。ターミナルユニット105には、径方向に向かってコイル給電端子106が多数突設されており、各コイル給電端子106には、コイル103の端末部103a（コイル103の巻き始め部分や巻き終わり部分）が接続されている。図５は、コイル端末部103aとコイル給電端子106との接続部の構成を示す説明図である。図５に示すように、コイル端末部103aは、コイル103から軸方向に沿ってターミナルユニット105方向に引き出されている。インシュレータ104aの外周部には、端末引出溝107が形成されており、コイル端末部103aは、この端末引出溝107内を通り、コイル給電端子106まで延びている。
【０００５】
コイル給電端子106とコイル端末部103aは、接合部108にて溶接固定される。この際、ターミナルユニット105は、コイル給電端子106を保持すると共に、コイル端末部103aがコイル給電端子106に溶接しやすいように、コイル端末部103aを周方向に位置決めしている。これにより、コイル給電端子106とコイル端末部103aは、両者は電気的に接続される。ターミナルユニット105にはさらに、コイル給電端子106と電気的に接続された外部給電端子109が設けられている。外部給電端子109には、外部電源と接続されたリード線（図示せず）が接続され、各コイル103には、リード線からターミナルユニット105を介して適宜電力が供給される。
【特許文献１】特開2006-115685号公報
【特許文献２】特許第3498129号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、図４のような従来のステータでは、インシュレータ104aの端末引出溝107が深く、その底面107aの位置がコイル103の高さに比べ低くなっている。すなわち、図５に示すように、端末引出溝底面107aの位置Ｐ０が、コイル103の頂部高さ位置Ｑ０よりも低い位置となっている。このため、コイル保護や絶縁性確保のため、コイル103にコーティング材を塗布すると、図５に矢示したように、コーティング材が端末引出溝107から流出してしまうという問題があった。コーティング材がインシュレータ104a外に流出すると、コイル103の斜線部分（図５のＲ部分）程度の部位しかコーティング材によって被覆されない可能性があり、コイル103のコーティングが不十分となるおそれがあった。このため、コイル線間の絶縁性確保が難しく、その対策が求められていた。
【０００７】
本発明の目的は、ブラシレスモータのステータにおいて、ステータインシュレータからのコーティング材の流出を防止し、コイル線間にコーティング材を十分に充填し、線間絶縁の信頼性向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のブラシレスモータ用ステータは、複数個のティースが突設された鋼製のコアと、前記コアの軸方向端部に取り付けられた合成樹脂製のインシュレータと、前記インシュレータを介して前記ティースに巻装されたコイルとを備えてなるブラシレスモータ用のステータであって、前記インシュレータに、その内側に前記コイルが収容される外壁部と、前記外壁部に切り欠き形成された端末引出溝とを設けると共に、前記端末引出溝の底面を、前記インシュレータ内における前記コイルの上端よりも高い位置に配置したことを特徴とする。
【０００９】
本発明のブラシレスモータ用ステータにあっては、端末引出溝の底面がコイルよりも高い位置にあるため、コイルにコーティング材を塗布する際、コーティング材が端末引出溝から流出することなく、コイルの高さまで十分にコーティング材を充填できる。このため、コイル線間の絶縁性を高めることができ、線間絶縁の信頼性の向上が図られる。
【００１０】
前記ブラシレスモータ用ステータにおいて、前記インシュレータ外壁部の前記端末引出溝下方に、上方に向かって前記外壁部の内径が拡径する形でテーパ部を形成しても良い。これにより、インシュレータ外周側にコイル端末部を通すスペースが確保され、コイル端末部を緩い角度で上方外周にガイドすることができ、コイルへの負担が緩和される。
【００１１】
一方、本発明のブラシレスモータは、複数個のティースが突設された鋼製のコアと、前記コアの軸方向端部に取り付けられた合成樹脂製のインシュレータと、前記インシュレータを介して前記ティースに巻装されたコイルとを備えるステータと、前記ステータの内側に回転自在に配設され、ロータシャフトと、前記ロータシャフトに固定されたロータコアと、前記ロータコアに取り付けられたマグネットとを備えるロータとを有してなるブラシレスモータであって、前記インシュレータに、その内側に前記コイルが収容される外壁部と、前記外壁部に切り欠き形成された端末引出溝とを設けると共に、前記端末引出溝の底面を、前記インシュレータ内における前記コイルの上端よりも高い位置に配置したことを特徴とする。
【００１２】
本発明のブラシレスモータにあっては、端末引出溝の底面がコイルよりも高い位置にあるため、コイルにコーティング材を塗布する際、コーティング材が端末引出溝から流出することなく、コイルの高さまで十分にコーティング材を充填できる。このため、コイル線間の絶縁性を高めることができ、モータの信頼性の向上が図られる。
【００１３】
前記ブラシレスモータにおいて、前記インシュレータ外壁部の前記端末引出溝下方に、上方に向かって前記外壁部の内径が拡径する形でテーパ部を形成しても良い。これにより、インシュレータ外周側にコイル端末部を通すスペースが確保され、コイル端末部を緩い角度で上方外周にガイドすることができ、コイルへの負担が緩和される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のブラシレスモータ用ステータによれば、ステータコアの軸方向端部に取り付けられるインシュレータの外壁部に形成される端末引出溝の底面をインシュレータ内のコイルよりも高い位置に配置したので、コイルにコーティング材を塗布する際に、コーティング材が端末引出溝から流出することなく、コイルの高さまで十分にコーティング材を充填することが可能となる。このため、コイル線間の絶縁性を高めることができ、線間絶縁の信頼性向上を図ることが可能となる。
【００１５】
また、本発明のブラシレスモータ用ステータによれば、インシュレータ外壁部の前記端末引出溝下方にテーパ部を設けることにより、インシュレータ外周側にコイル端末部を通すスペースを確保でき、コイル端末部を緩い角度で上方外周にガイドすることが可能となる。このため、コイルを急角度にて曲げる必要がかくなり、コイルの曲げ負担を緩和することが可能となる。
【００１６】
本発明のブラシレスモータによれば、インシュレータを備えたステータと、ステータの内側に回転自在に配設されたロータとを有してなるブラシレスモータにて、インシュレータの外壁部に形成される端末引出溝の底面をインシュレータ内のコイルよりも高い位置に配置したので、コイルにコーティング材を塗布する際に、コーティング材が端末引出溝から流出することなく、コイルの高さまで十分にコーティング材を充填することが可能となる。このため、コイル線間の絶縁性を高めることができ、線間絶縁の信頼性向上を図ることが可能となる。
【００１７】
また、本発明のブラシレスモータによれば、インシュレータ外壁部の前記端末引出溝下方にテーパ部を設けることにより、インシュレータ外周側にコイル端末部を通すスペースを確保でき、コイル端末部を緩い角度で上方外周にガイドすることが可能となる。このため、コイルを急角度にて曲げる必要がかくなり、コイルの曲げ負担を緩和することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明を適用したブラシレスモータの構成を示す断面図である。図１のモータ１は、ラックアシスト式のＥＰＳの動力源として使用され、モータ１の内部をラック軸２が貫通する構成となっている。モータ１の回転は、ボールねじ機構３を介してラック軸２に伝達され、操舵補助力となる。
【００１９】
モータ１は、外側にステータ１１、内側にロータ２１を配したインナーロータ型の装置構成となっている。ステータ１１は、ハウジング１２と、ハウジング１２の内周側に固定されたステータコア１３及びステータコア１３に巻装されたコイル１４とを備えた構成となっている。ハウジング１２は鉄等にて形成され、その外周はモータ小型化の要請に応じて１００mm程度に抑えられている。ステータコア１３は鋼板を多数積層した構成となっており、ステータコア１３の内周側には複数個（ここでは９個）のティース１６が突設されている。ティース１６間に形成されたスロット（同９個）には、合成樹脂製のインシュレータを介してコイル１４が巻装されており、インシュレータによってスロット間に巻かれるコイル１４の絶縁を確保している。コイル１４は、リード線１５を介して駆動回路（図示せず）と接続されている。
【００２０】
図４に示した従来のブラシレスモータと同様に、ステータコア１３の両端には、ステータインシュレータ５１（以下、インシュレータ５１と略記する）が取り付けられている。インシュレータ５１のうち、図１において左側のもの（インシュレータ５１ａ）の左端部には、ターミナルユニット５２が取り付けられている。ターミナルユニット５２には、径方向に向かってコイル給電端子５３が多数突設されている。各コイル給電端子５３には、コイル１４の端末部（コイル１４の巻き始め部分や巻き終わり部分）が接続されている。ターミナルユニット５２にはさらに、コイル給電端子５３と電気的に接続された外部給電端子５４が設けられている。外部給電端子５４にはリード線１５が接続され、各コイル１４には、リード線１５からターミナルユニット５２を介して適宜電力が供給される。
【００２１】
図２（ａ）は、コイル１４の端末部１４ａとコイル給電端子５３との接続部の構成を示す説明図である。図２に示すように、コイル端末部１４ａは、コイル１４から軸方向に沿ってターミナルユニット５２方向に引き出されており、接合部５５にてコイル給電端子５３と溶接固定されている。ここで、従来のブラシレスモータでは、図５に示したように、インシュレータ104aの端末引出溝107が深く、溝底面107aの位置がコイル103の高さ位置よりも低いため、コーティング材充填時に端末引出溝107からコーティング材が漏れ出てしまうおそれがある。
【００２２】
これに対し、当該モータ１では、インシュレータ５１ａの外壁部５６の一部に、コーティング材の漏出防止を図ったコイル引出部５７を設け、コイル１４に十分なコーティング処理を施せるようにしている。図３は、インシュレータ５１ａの構成を示す斜視図である。図２,３に示すように、インシュレータ５１ａは、断面略コの字形に形成されており、外側に外壁部５６、内側に内壁部５８、外壁部５６と内壁部５８の間に底部５９が設けられている。そして、外壁部５６の内側と、内壁部５８の外側及び底部５９に囲まれた空間にコイル１４が収容される。
【００２３】
外壁部５６には、端末引出溝６１が切り欠き形成されている。端末引出溝６１は、コイル１４の巻き始め部分と巻き終わり部分に対応して、周方向に２箇所設けられている。図２に示すように、端末引出溝６１の底面６２の位置Ｐ１は、コイル１４の上端（図２において上方側、図１において左方側、以下、上下関係はこれに準ずる）の高さ位置Ｑ１よりも高い位置に配置されている。このように、端末引出溝６１の底面６２をコイル１４よりも高い位置に設けると、コイル１４にコーティング材を塗布する際、コイル１４の高さまで十分にコーティング材６３を充填できる（図２（ｂ）の斜線部分）。
【００２４】
すなわち、コーティング材塗布の際、コーティング材６３が端末引出溝６１から流出することなく、コイル１４の上方までコーティング材６３を充填することが可能となる。このため、コイル１４をコーティング材６３にて完全に被覆することができ、コイル線間の絶縁性を高めることが可能となる。従って、異物混入などの何らかの外乱により、コイル線間の絶縁性が損なわれることも防止でき、モータの信頼性の向上を図ることも可能となる。
【００２５】
一方、端末引出溝６１下方には、テーパ部６４が形成されている。テーパ部６４は、図２,３に示すように、上方に向かって外壁部５６の内径が拡径する形で、外壁部５６の内周面５６ａに凹設されている。前述のように、モータ１では、端末引出溝６１の深さを従来のブラシレスモータよりも浅くし、コーティング材６３の漏出防止を図っているが、溝を単に浅くした場合、コイル１４を急角度にて外周方向に折り曲げる必要があり、作業的にも、コイル１４への負担の面でも好ましくない。
【００２６】
そこで、当該モータ１では、端末引出溝６１の下方にテーパ部６４を設け、インシュレータ５１ａの外周側にコイル端末部１４ａを通すスペースを確保している。これにより、コイル端末部１４ａが緩い角度で上方外周にガイドされ、コイル１４への負担も緩和される。しかも、図２と図５を比較すると明らかなように、テーパ部６４を設けたことにより、従来のステータよりもコイル端末部１４ａの曲げ角度が緩和され、コイルへの曲げ負担が緩和され、コイル１４の損傷を防止することも可能となる。
【００２７】
ロータ２１はステータ１１の内側に配設されており、円筒状のロータシャフト２２と、ロータコア２３、マグネット２４及びマグネットカバー２５を同軸状に配した構成となっている。ロータシャフト２２の内側には、ラック軸２が挿通される。ロータシャフト２２の外周には、円筒形状のロータコア２３が外装されている。ロータコア２３の外周には、６極構成のマグネット２４が固定されている。
【００２８】
マグネット２４には、小型で高磁束密度が得られるネオジウム鉄磁石等の希土類磁石が使用される。このように、マグネット２４に希土類磁石を用いることにより、モータの小型化が図れると共に、ロータ２１のイナーシャが低減され操舵フィーリングも向上する。マグネット２４は、リング形状となっており、周方向に複数の磁極がＮ,Ｓ交互に配置されている。なお、マグネット２４として、複数個のセグメントマグネットを用いても良い。マグネット２４の外側には、マグネットカバー２５が外装されており、万が一マグネットが破損しても、その破片によりモータ１がロックしないようになっている。
【００２９】
ハウジング１２の図中右端側には、アルミダイカスト製のハウジング３１が取り付けられている。ハウジング３１内には、ロータ２１の右端側を支持するベアリング３２と、ロータ２１の回転を検知するレゾルバ３３が収容されている。レゾルバ３３は、ハウジング３１側に固定されたレゾルバステータ３４と、ロータ２１側に固定されたレゾルバロータ３５とから構成されている。レゾルバステータ３４にはコイル３６が巻装されており、励磁コイルと検出コイルが設けられている。
【００３０】
レゾルバステータ３４の内側には、ロータシャフト２２に固定されたレゾルバロータ３５が配設される。レゾルバロータ３５は、金属板を積層した構成となっており、三方向に凸部が形成されている。ロータシャフト２２が回転すると、レゾルバロータ３５もまたレゾルバステータ３４内にて回転する。レゾルバステータ３４の励磁コイルには高周波信号が付与されており、凸部の近接離反により検出コイルから出力される信号の位相が変化する。この検出信号と基準信号とを比較することにより、ロータ２１の回転位置が検出される。そして、ロータ２１の回転位置に基づき、コイル１４への電流が適宜切り替えられ、ロータ２１が回転駆動される。
【００３１】
ハウジング１２の図中左端側には、アルミダイカスト製のハウジング４１が取り付けられている。ハウジング４１内には、ボールねじ機構３が組み込まれている。ボールねじ機構３は、ナット部４２と、ラック軸２の外周に形成されたスクリュー部４３と、ナット部４２とスクリュー部４３との間に介装された多数のボール４４とから構成されている。ラック軸２は、軸回りの回動が規制された状態でナット部４２によって左右方向に往復動自在支持され、ナット部４２の回転に伴って左右方向に移動する。
【００３２】
ナット部４２は、ロータシャフト２２の左端部に固定されており、ハウジング４１に固定されたアンギュラーベアリング４５によって回動自在に保持されている。アンギュラーベアリング４５は、ハウジング４１の開口部にねじ込まれたベアリング固定用リング４６ａ,４６ｂとハウジング４１の内部に形成された段部４７との間で軸方向の動きが規制された状態で固定されている。また、ナット部４２とアンギュラーベアリング４５との間の軸方向の動きは、ナット部４２の左端にねじ込まれたベアリング固定用リング４８とナット部４２の外周に形成された段部４９とによって規制される。
【００３３】
このようなモータ１を備えたＥＰＳでは、まず操向ハンドルが操作されてステアリング軸が回動し、この回動に応じた方向にラック軸２が移動して転舵操作がなされる。この操作により、図示しないステアリングトルクセンサが作動すると、検出トルクに応じて、バッテリからリード線１５を介してコイル１４に電力が供給される。コイル１４に電力が供給されるとモータ１が作動し、ロータシャフト２２が回転する。ロータシャフト２２が回転すると、これと結合されたナット部４２が回転し、ボールねじ機構３の作用により、ラック軸２に対し軸方向の操舵補助力が伝達される。これにより、ラック軸２の移動が促進され、操舵力が補助される。
【００３４】
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施例では、インシュレータ５１ａの外壁部５６に端末引出溝６１とテーパ部６４を共に設けた構成を示したが、コイル１４への負担が問題とならない場合には、テーパ部６４を省いても良い。但し、両者を共に設けた方が、コイル１４への負担の面で好ましいのは言うまでもない。また、従来のインシュレータの外壁に、テーパ部のみを設けてコイルへの負担軽減を図ることも可能である。
【００３５】
一方、前述の実施例では、本発明によるステータをＥＰＳの駆動源として用いられるブラシレスモータに使用した例を示したが、当該ステータは、ＥＰＳ用ブラシレスモータには限定されず、他の用途のブラシレスモータにも広く適用可能である。また、ＥＰＳや各種車載電動品用のモータのみならず、本発明は、広くブラシレスモータ一般にも適用可能である。さらに、前述の実施例では、ラックアシスト式のＥＰＳに使用されるブラシレスモータを示したが、コラムアシスト式等、他の方式のＥＰＳ用モータにも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明を適用したブラシレスモータの構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）は、コイル端末部とコイル給電端子との接続部の構成を示す説明図、（ｂ）は、コーティング材塗布時の状態を示す説明図である。
【図３】インシュレータの構成を示す斜視図である。
【図４】ＥＰＳ用ブラシレスモータのステータ構造を示す説明図である。
【図５】従来のステータにおけるコイル端末部とコイル給電端子との接続部の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    モータ
２    ラック軸
３    ボールねじ機構
１１    ステータ
１２    ハウジング
１３    ステータコア
１４    コイル
１４ａ  端末部
１５    リード線
１６    ティース
２１    ロータ
２２    ロータシャフト
２３    ロータコア
２４    マグネット
２５    マグネットカバー
３１    ハウジング
３２    ベアリング
３３    レゾルバ
３４    レゾルバステータ
３５    レゾルバロータ
３６    コイル
４１    ハウジング
４２    ナット部
４３    スクリュー部
４４    ボール
４５    アンギュラーベアリング
４６ａ,４６ｂ    ベアリング固定用リング
４７    段部
４８    ベアリング固定用リング
４９    段部
５１    ステータインシュレータ
５１ａ  ステータインシュレータ
５２    ターミナルユニット
５３    コイル給電端子
５４    外部給電端子
５５    接合部
５６    外壁部
５６ａ  内周面
５７    コイル引出部
５８    内壁部
５９    底部
６１    端末引出溝
６２    底面
６３    コーティング材
６４    テーパ部
101     ステータ
102     ステータコア
103     コイル
103a    端末部
104     ステータインシュレータ
104a    ステータインシュレータ
105     ターミナルユニット
106     コイル給電端子
107     端末引出溝
107a    底面
108     接合部
109     外部給電端子
Ｐ０,Ｐ１    端末引出溝の底面位置
Ｑ０,Ｑ１    コイルの上端位置
【図１】
2008125307.tif 000003
【図２】
2008125307.tif 000004
【図３】
2008125307.tif 000005
【図４】
2008125307.tif 000006
【図５】
2008125307.tif 000007