(57)【要約】【課題】ステータのコイル巻線時に、コイルの巻き始めの巻線端部をインシュレータに確実に固定でき容易に巻線作業ができる電動モータを提供する。【解決手段】ステータコア９を形成するそれぞれの分割されたティース３０に装着されたインシュレータ２１に巻回されるコイル１７の両端部は、回転軸線方向にインシュレータ２１のリア側端面の外径方向先端部に直線状に形成された２つの収納溝２６に嵌め込まれて固定される。一方の収納溝２６ａは、回転軸線方向にテーパ形状を有しており、インシュレータ２１の回転軸線方向に収納溝２６ａの底部に向かって幅が狭くなるように傾斜している。このとき、線径の大きいコイル１７ａの巻き線は、収納溝２６ａの幅の広い上部に挟み込まれ、線径の小さいコイル１７ｂの巻き線は、幅の狭い収納溝２６ａの下部に挟み込まれて固定される。【選択図】図４
2013247698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータハウジングと、
ティース部が環状に配置されたステータコアと、
前記ティース部を覆い絶縁するインシュレータと、
前記インシュレータを介して前記ティース部にコイルが巻回されて前記モータハウジング内に固定されたステータと、
前記ステータの内周面に対向しながら回転可能に配置されたロータと、を備え、
前記インシュレータは、回転軸線方向にリア側端面の外径方向先端部に径方向に延びる前記コイルの端部を嵌め込む複数の直線状の収納溝を備え、
前記収納溝の少なくとも1つは、前記インシュレータの前記回転軸線方向に前記収納溝の底部に向かって幅が狭くなるように傾斜していることを特徴とする電動モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動モータは、回転するロータと、このロータの外周面の外側に固定されたステータとで構成される。ステータは、ステータコアの径方向に延びる複数のティース部が周方向に配置され、ティース部に装着されたインシュレータを介してコイルが巻回されている（例えば、特許文献１参照）。インシュレータは、コイルとティース部とを絶縁するためのものである。この特許文献１の技術によれば、インシュレータは、ティース部の軸方向端部を覆う先端部の周方向両側に凹部（絡げ溝）が径方向に沿って延びるように形成されており、コイルの巻き始めを凹部に固定するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４０９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の電動モータでは、凹部が回転軸線方向に同一の幅で形成されているのでコイルの巻線の外径寸法のばらつきによってコイルの巻線を凹部に固定できず巻線に十分なテンションが得られない場合がある。また、ステータコアの形状はそのままで、コイルの線径を変更する場合、インシュレータの凹部の幅も変更する必要がある。このとき、それぞれのコイルの線径に応じた凹部の幅を有するインシュレータを用意してコイルを巻回する必要が生じる。このため、コイルを固定するために治具の設備費や製造工数を増大させ、その結果、製造コストを増大させる場合がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ステータのコイル巻線時に、コイルの巻き始めの巻線端部をインシュレータに確実に固定でき容易に巻線作業ができる電動モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、モータハウジングと、ティース部が環状に配置されたステータコアと、前記ティース部を覆い絶縁するインシュレータと、前記インシュレータを介して前記ティース部にコイルが巻回されて前記モータハウジング内に固定されたステータと、前記ステータの内周面に対向しながら回転可能に配置されたロータと、を備え、前記インシュレータは、回転軸線方向にリア側端面の外径方向先端部に径方向に延びる前記コイルの端部を嵌め込む複数の直線状の収納溝を備え、前記収納溝の少なくとも1つは、前記インシュレータの前記回転軸線方向に前記収納溝の底部に向かって幅が狭くなるように傾斜していることを要旨とする。
【０００７】
上記構成によれば、ステータコアの各ティース部に装着されたインシュレータに巻回されたコイルの巻線端部は、インシュレータの外周側先端部に径方向に沿って延びる直線状の収納溝に嵌め込まれている。収納溝は、インシュレータの回転軸線方向に収納溝の底部に向かって幅が狭くなるテーパ形状を有している。これにより、コイルの巻き始めの巻線端部は収納溝に嵌め込まれて固定され、十分なテンションを確保してコイルの巻線をインシュレータに整列して巻回することができる。この結果、容易にコイルの巻線作業を行うことが可能となる。また、ステータコアの形状が同じであれば、コイルの線径が異なる場合であってもインシュレータの収納溝の幅を変更する必要がなくインシュレータを共用することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ステータのコイル巻線時に、コイルの巻き始めの巻線端部をインシュレータに確実に固定でき容易に巻線作業ができる電動モータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電動オイルポンプ装置の概略構成を示す縦断面図。
【図２】本発明の実施形態に係る電動モータのステータ部分の構造を示す段面図。
【図３】本発明の実施形態に係る電動モータのステータ部分に装着されるインシュレータの形状を示す平面図。
【図４】図３におけるＡ−Ａ方向から見たインシュレータ部分の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、電動オイルポンプ装置の概略構成を示す縦断面図、図２は、本発明の一実施形態に係る電動モータのステータ部分の構造を示す段面図である。なお、以下の説明において、図１の左側を前、同右側を後とする。図１に示すように、電動オイルポンプ装置１は、自動車のトランスミッション用油圧ポンプとして用いられ、オイルポンプ（例えば、内接ギヤポンプ）２とオイルポンプ２を回転駆動する電動モータ（以下、ブラシレスモータという）３とが隣接してユニット化（一体化）されている。また、コントローラ４もモータハウジング１５内に組み込まれている。なお、図１に示すブラシレスモータ３は、例えば、ダブルスター結線された３相コイルを有するセンサレスブラシレスモータである。
【００１１】
オイルポンプ２は、ここではトロコイド曲線型ポンプを用いていて、トロコイド歯形を有する内歯を備えたポンプ用アウタロータ（以下、アウタロータという）１０の内周側に、外歯を備えたポンプ用インナロータ（以下、インナロータという）１１を噛み合わせ、ポンププレート１４とポンプハウジング１３との間に形成されたポンプ室１２内にこれらのアウタロータ１０およびインナロータ１１を偏心して回転自在に配置したポンプ部（ポンプロータ）を構成したものである。
【００１２】
インナロータ１１は、回転駆動軸７におけるモータ用ロータ（以下、ロータという）６を形成した部分より前方に寄った部分（図１左側）に外嵌固着されて、この回転駆動軸７とともに回転するようになっている。アウタロータ１０は、このインナロータ１１の外歯よりも１歯多い内歯を備え、回転駆動軸７に対して偏心した位置を中心にポンプ室１２内で回転自在となるように配置されている。また、インナロータ１１は、外歯がこのアウタロータ１０の内歯に全周の一部で噛み合うとともに、各外歯がこのアウタロータ１０の内面に全周の各所でそれぞれほぼ内接しながら回転するようになっている。
【００１３】
したがって、ブラシレスモータ３により回転駆動軸７が回転駆動されると、このオイルポンプ２のアウタロータ１０およびインナロータ１１の間隙の容積がこの回転駆動軸７の１回転の間に拡大と縮小を繰り返すので、これらの間隙に通じるポンププレート１４に設けられた図示しないインポートからアウトポートに向けて油を送り出すポンプ動作が行われることになる。
【００１４】
ブラシレスモータ３は、回転するロータ６と、このロータ６の外周面の外側に固定されたモータ用ステータ（以下、ステータという）５とで構成される。ロータ６は、回転駆動軸７の外周面に、例えば、複数個の永久磁石８を周方向に沿って並べて配置して形成したものである。回転駆動軸７は、ブラシレスモータ３とオイルポンプ２とで共用する回転軸であり、両端部をポンプハウジング１５とロータ保持部材２２の内部に配置された軸受（例えば、転がり軸受）２８，２９によって回転自在に軸支されている。
【００１５】
図１および図２を参照して、ステータ５は、ロータ６の外周面の外側にわずかなエアギャップを介してステータコア９の分割された内向きのティース３０を複数個配置している。このステータコア９の各ティース３０には、コイル１７をティース３０から絶縁するための樹脂製（例えば、ＰＰＳ）のインシュレータ２１が軸線方向両端から装着されそれぞれ３相のコイル１７が巻回されてステータサブアッシーを形成している。また、ステータ５は、上記複数のステータサブアッシーから構成され、各ステータサブアッシーは、周囲を円筒状薄肉の金属製（例えば、鉄）のカラー１６に圧入され、締め付け固定されている。
【００１６】
インシュレータ２１は、ブラシレスモータ３の駆動端子となる３本のバスバー１８と一体にモールドされている。コイル１７の端部は、バスバー１８と電気的に接続されており、各バスバー１８は、インシュレータ２１の後端部から回転軸線に平行に延びている。
【００１７】
上記ステータ５、カラー１６、ロータ保持部材２２、およびバスバー１８は、モータハウジング１５と一体にモールドされ、モータハウジング１５とバスバー１８との間はシール部材によりシールされている。
【００１８】
また、ステータコア９の各ティース３０に装着されたインシュレータ２１には、複数個の金属製（例えば、鉄、銅等）の図示しないナットが、回転中心に対し周方向に配置されインサート成形により埋設されている。そして、ポンププレート１４からポンプハウジング１３を通して挿入された図示しないボルトをインシュレータ２１に埋設されたナットにねじ止めすることにより、ブラシレスモータ３のステータ５が固定されている。
【００１９】
オイルポンプ２のハウジングを構成するポンププレート１４およびポンプハウジング１３は、非磁性材料（例えば、アルミダイカスト）により形成される。ブラシレスモータ３およびコントローラ４を収容するモータハウジング１５およびカバー２７は、樹脂材料（例えば、熱可塑性樹脂）により形成される。電動オイルポンプ装置１のハウジング本体は、上記ポンププレート１４，ポンプハウジング１３、カラー１６、モータハウジング１５、およびカバー２７により構成されている。ここで、モータハウジング１５およびカバー２７は、防水カバーを形成している。ポンプハウジング１５、カラー１６、および保持部材２２は、回転軸線方向に相互に組み合わせられてブラシレスモータ３のステータ５およびロータ６を固定している。
【００２０】
また、本実施形態の電動オイルポンプ装置１には、ブラシレスモータ３を制御するためのコントローラ４の制御基板（以下、基板という）２４がモータハウジング１５の後端側に設けた制御室２３に収容されてモータハウジング１５の後端面にねじ止めで取り付けられている。基板２４には、直流電源を交流に変換してブラシレスモータ３の各コイル１７に駆動電流を供給するインバータ回路、およびホール素子等のセンサが検出したアウタロータ１０の回転位置の情報に基づいて、このインバータ回路を制御する制御回路からなる制御回路部２５が搭載されている。コントローラ４の制御回路部２５を構成する上記インバータ回路および制御回路のマイコンやコイル、コンデンサ等の電子部品が基板２４の両面に実装されている。
【００２１】
各コイル１７と接続されてインシュレータ２１に絶縁支持されたブラシレスモータ３の相出力端子であるバスバー１８は、基板２４に設けられたスルーホールに挿通され、基板２４上の制御回路部２５に接続されている。バスバー１８は、各相のコイル１７の巻き始めの端部を電気的に接続する結線部材であり、本実施例では３個のインシュレータ２１にそれぞれバスバー１８がモールドされている。また、バスバー１８は、基板２４と電気的に接続される中継部材として形成され、各相の電極を構成している。
【００２２】
また、モータハウジング１５の側面にはコネクタシェル１９がモータハウジング１５と一体に設けられ、その内部の複数のコネクタピン（端子部）２０が基板２４に設けられたスルーホールに挿入されてはんだ付けにより基板２４上の制御回路部２５と電気的に接続されている。なお、このコネクタシェル１９には、別体の電源が接続された図示しないハーネスのコネクタが装着されるようになっている。
【００２３】
ともに樹脂材料により形成されたモータハウジング１５とカバー２７とは、ここでは、スピン溶着を用いて接合されている。モータハウジング１５の後部開口部を覆うカバー２７の裏面側には、円環状の溶着用リブが形成されており、カバー２７を回転させながら溶着用リブを加熱溶融させ、固定した相手部品のモータハウジング１５の凹状部に押し付けることで溶着されている。さらに、ロータ６をモータハウジング１５の中心部に挿入し、ポンプハウジング１３およびポンププレート１４を取り付けステータ５に固定して電動オイルポンプ装置１が組み付けられている。
【００２４】
そして、上記構成により、制御回路部２５によって制御された駆動電流がブラシレスモータ３の各コイル１７に供給される。これにより、コイル１７に回転磁界が発生し、永久磁石８にトルクが生じてロータ６が回転駆動される。このようにして、インナロータ１１が回転駆動されると、アウタロータ１０がこれに従動して回転し、これらのアウタロータ１０の内歯と，インナロータ１１の外歯の間隙が拡縮を繰り返すので、インポートおよびアウトポートを通じて油を吸入・吐出するポンプ動作が行われる。
【００２５】
次に、図３は、本発明の実施形態に係るブラシレスモータのステータ部分に装着されるインシュレータの形状を示す平面図、図４は、図３におけるＡ−Ａ方向から見たインシュレータ部分の断面図である。
【００２６】
図１を参照して、ステータコア９の各ティース３０に装着されるインシュレータ２１は、オイルポンプ２側から挿入されるフロント側インシュレータと、その反対側から挿入されるリア側インシュレータとからなる一対の組部材として構成されている。そして、図３（リア側から見た図）に示すように、ティース３０に装着されたインシュレータ２１を介して巻線が巻回されてコイル１７が形成されている。
【００２７】
各インシュレータ２１の回転軸線方向にリア側（図１参照、後側方向）端面の外径方向先端部の周方向両側に、径方向に沿って直線状の２つの収納溝（絡げ溝）２６ａ、２６ｂが形成されている。コイル１７の巻き始めの巻線端部は収納溝２６ａに嵌め込まれ固定され、コイル１７の巻き終わりの巻線端部が他方の収納溝２６ｂに嵌め込まれる。この収納溝２６ｂは、軸線方向に収納溝２６ｂの底部に向かって幅が均一なストレート形状を有して形成されている。ここで、コイル１７の巻線の両端部は、ともに収納溝２６が設けられたインシュレータ２１のリア側から取り出される。
【００２８】
図４に示すように、インシュレータ２１の一方の収納溝２６ａは、テーパ形状を有しており、矢印で示すインシュレータ２１の軸線方向に収納溝２６ａの底部（下方オイルポンプ側）に向かって幅が狭くなるように傾斜している。このとき、例えば、線径の大きいコイル１７ａの巻線は、収納溝２６ａの幅の広い上部に挟み込まれ、線径の小さいコイル１７ｂの巻線は、幅の狭い収納溝２６ａの下部に挟み込まれて固定される。
【００２９】
以下に、図１および図３を参照して、ステータ５のリア側の巻線および組み立て方法について説明する。まず、ステータコア９の分割されたティース３０に組み込まれたインシュレータ２１の一方の収納溝２６ａにコイル１７の巻き始めの巻線端部を嵌め込み固定して、巻線を所定のターン数巻く。次に、コイル１７の巻き終わりの巻線端部を他方の収納溝２６ｂに嵌め込み、巻線の巻き始め、および巻き終わりをインシュレータ２１の外形に合わせて折り曲げる。続いて、ステータコア９のティース３０にインシュレータ２１および巻回されたコイル１７が組み込まれた各ステータアッセンブリがモータハウジング１５内のカラー１６に圧入される。巻回されたコイル１７の巻き始めの巻線端部（例えば、Ｕ相）は、インシュレータ２１に一体成形された図示しないバスバー端子の先端部（スリット状部）に挟み込まれる。同じくコイル１７の巻き終わりの巻線端部は、インシュレータ２１に嵌め込まれた円環状の図示しないバスバー端子の先端部に挟み込まれる。
【００３０】
上記各相に巻回されて各バスバー端子の先端部に挟み込まれたコイル１７の巻線端部は、ヒュージングにより抵抗溶接され、ステータ５のリア側が形成される。その後、ステータ５は、モータハウジング１５に一体成形によりモールドされる。
【００３１】
次に、上記のように構成された本実施形態に係るブラシレスモータ３の作用および効果について説明する。
【００３２】
上記構成によれば、ステータコア９を形成するそれぞれの分割されたティース３０に装着されたインシュレータ２１に巻回されるコイル１７の両端部は、軸線方向にインシュレータ２１のオイルポンプ２と反対側の外周側先端部の端面に直線状に形成された収納溝２６に嵌め込まれ固定される。コイル１７の巻き始めの巻線端部を収容する一方の収納溝２６ａは、テーパ形状を有しており、インシュレータ２１の軸線方向に収納溝２６ａの底部（オイルポンプ側）に向かって幅が狭くなるように傾斜している。
【００３３】
これにより、コイル１７の巻き始めの巻線端部は、収納溝２５ａに嵌め込まれて固定されるので、十分なテンションが確保されコイル１７の巻線に散けや緩みがなくコイル１７をインシュレータ２１に整列して確実に巻回することができる。この結果、容易にコイル１７の巻線作業を行うことが可能となる。さらに、ステータコア９の形状が同じであれば、例えば、出力トルクが異なるブラシレスモータ３の場合にコイル１７の線径が変わっても、インシュレータ２１の収納溝２６ａの幅を変更する必要がなく、インシュレータ２１を共用することができる。
【００３４】
以上のように、本実施形態によれば、ステータコアの各ティースにコイルの巻線を巻回するときに、コイルの巻き始めの巻線端部をインシュレータに確実に固定でき容易に巻線作業ができる電動モータを提供できる。
【００３５】
以上、本発明に係る一実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することも可能である。
【００３６】
上記実施形態では、インシュレータ２１に設けた一方の収納溝２６ａをテーパ形状に形成しコイル１７の巻き始めの巻線端部を嵌め込み固定する例を示したが、これに限定されるものでなく、コイル１７の巻き終わりの巻線端部を嵌め込む他方の収納溝２５ｂもテーパ形状に形成してもよい。また、確実にコイル１７の巻線端部の抜け止めができるものであれば、収納溝２６は他の形状（例えば、段付）および配置であってもよい。
【００３７】
上記実施形態では、ブラシレスモータ２を電動オイルポンプ装置１に適用する場合を示したが、これに限定されるものでなく、同様のブラシレスモータ２を用いた他の装置（例えば、電動パワーステアリング装置等）に適用してもよい。
【００３８】
また、上記実施形態では、オイルポンプ３として内接ギヤ式ポンプを用いる場合を示したが、これに限定されるものでなく、ベーン駆動や外接ギアなどを用いた回転型ポンプであってもよい。
【００３９】
さらに、上記実施形態では、ブラシレスモータ２のロータ５は、回転駆動軸６の外周部に複数個の永久磁石７を配置し固着する場合を示したが、リング状の永久磁石を固着したものを用いるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１：電動オイルポンプ装置、２：オイルポンプ、３：ブラシレスモータ（電動モータ）、４：コントローラ、５：モータ用ステータ、６：モータ用ロータ、７：回転駆動軸（回転軸）、８：永久磁石、９：ステータコア、１０：ポンプ用アウタロータ、１１：ポンプ用インナロータ、１２：ポンプ室、１３：ポンプハウジング、１４：ポンププレート、
１５：モータハウジング、１６：カラー、１７，１７ａ，１７ｂ：モータコイル、１８：バスバー、１９：コネクタシェル、２０：コネクタピン、２１：インシュレータ、２２：ロータ保持部材、２３：制御室、２４：基板、２５：制御回路部、
２６，２６ａ，２６ｂ：収納溝、２７：カバー、２８，２９：軸受、３０：ティース
【図１】
2013247698.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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