WO2024127740A1 - モータ - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
- H02K11/25—Devices for sensing temperature, or actuated thereby
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
Definitions
- the present invention relates to motors such as so-called brushless motors.
- SDGs Sustainable Development Goals
- the SDGs include "Goal 9: Build resilient infrastructure, promote inclusive and sustainable industrialization” and "Goal 12: Responsible consumption and production,” and there is a demand for technological development aimed at achieving these goals.
- Patent Document 1 states, "The rotating electric machine according to the present invention is configured such that an insulator having a body portion and a pair of flange portions connected to both ends of the body portion in the longitudinal direction is arranged such that the longitudinal direction of the body portion coincides with the radial direction of the teeth and the bottom surface of the body portion is aligned along both axial end surfaces of the teeth, and the concentrated winding coil is configured by winding a conductor wire in multiple layers around the teeth through a recessed space formed by the body portion and the pair of flange portions at both axial ends of the teeth.
- One of the pair of flange portions is disposed on the end face of the core back of the stator core, and a temperature detection element is inserted into an element insertion hole formed in one of the flange portions so as to be able to detect the temperature of the coil end of the concentrated winding coil.”
- winding coils have a tendency to become hot easily because heat from the inner layers is difficult to escape.
- the temperature of the coil end of the concentrated winding coil can be detected by a temperature detection element (winding coil) inserted into an element insertion hole formed in one of the flanges. This creates a problem in that the temperature of the high-temperature parts of the concentrated winding coil cannot be detected properly.
- an element insertion hole is formed in one of the flanges, and a temperature detection element is inserted into this element insertion hole to detect the temperature of the coil end of the concentrated winding coil.
- the element insertion hole and the temperature detection element need to be elastically deformed, and the temperature detection element needs to be press-fit between the concentrated winding coil and the flange, which creates the problem of difficult assembly.
- the present invention was made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a motor that can properly detect the temperature of high-temperature points in the winding coil and is easy to assemble.
- the present invention is a motor including a stator, a rotatably mounted rotor, an insulating cylindrical insulator mounted on the stator and having a plurality of winding sections arranged in the circumferential direction, a plurality of winding coils formed by winding wire around each of the winding sections of the insulator, and a temperature detection sensor for detecting the temperature of the winding coils, characterized in that an opening is provided on the outer periphery of at least one of the plurality of winding sections for bringing the temperature detection sensor into contact with the winding coil, and the opening is formed along the stacking direction of the winding coils.
- the present invention allows the temperature of high-temperature points in the winding coil to be detected properly, making assembly easier.
- FIG. 1 is a side view showing a motor according to an embodiment of the present invention
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the motor, with a portion cut away in the axial direction.
- FIG. 2 is a partial perspective view of the motor.
- FIG. 2 is a partial radial cross-sectional view of the motor.
- FIG. 2 is a partial axial cross-sectional view of the motor.
- FIG. 2 is a side view of the motor with a portion cut away.
- FIG. 2 is a perspective view showing an insulator of the motor.
- FIG. 4 is a perspective view showing a thermistor of the motor.
- 3A and 3B are diagrams showing the leaf spring material of the motor, in which FIG. 3A is a perspective view from the outside, and FIG.
- FIG. 3B is a perspective view from the inside.
- FIG. 2 is a rear perspective view showing a bus bar unit of the motor.
- FIG. 2 is a perspective view showing the bus bar unit as viewed from the front side.
- FIG. 2 is a schematic diagram showing a state in which the motor is attached to a side-mounted electric motorcycle.
- FIG. 2 is a schematic diagram showing a state in which the motor is attached to a center-mounted electric motorcycle.
- 5A to 5C are process diagrams showing a manufacturing process of the motor.
- FIG. 1 is a side view showing a motor according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a view showing a cross section of a part of the motor cut out in the axial direction.
- FIG. 3 is a partial perspective view of the motor.
- FIG. 4 is a partial radial cross section of the motor.
- FIG. 5 is a partial axial cross section of the motor.
- FIG. 6 is a side view of the motor cut out in part.
- FIG. 7 is a perspective view showing an insulator of the motor.
- FIG. 8 is a perspective view showing a thermistor of the motor.
- FIG. 1 is a side view showing a motor according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a view showing a cross section of a part of the motor cut out in the axial direction.
- FIG. 3 is a partial perspective view of the motor.
- FIG. 4 is a partial radial cross section of the motor.
- FIG. 5 is a partial axial
- FIG. 9 is a view showing a leaf spring material of the motor, where (A) is a perspective view from the outside and (B) is a perspective view from the inside.
- FIG. 10 is a perspective view of a bus bar unit of the motor from the rear side.
- FIG. 11 is a perspective view of the bus bar unit from the front side.
- FIG. 12 is a schematic view showing a state in which the motor is mounted on a side-mounted electric motorcycle.
- FIG. 13 is a schematic view showing a state in which the motor is mounted on a center-mounted electric motorcycle.
- FIG. 14 is a process diagram showing a manufacturing process of the motor.
- the motor 1 is a three-phase motor known as a brushless motor.
- This motor 1 is used, for example, as a drive motor for an electric motorcycle that is driven frequently and requires high durability.
- the motor 1 is used as a drive motor for a side-mounted electric motorcycle that is driven beside a drive wheel as shown in Fig. 12, or a center-mounted electric motorcycle that is driven between the front and rear wheels as shown in Fig. 13.
- Motor 1 is an IPM motor (Interior Permanent Magnet Motor) with a magnet (permanent magnet) embedded in rotor 2.
- IPM motor Interior Permanent Magnet Motor
- motor 1 has an approximately cylindrical stator 3, and rotor 2 is concentrically and rotatably attached inside stator 3, forming an inner rotor type configuration.
- Rotor 2 is rotatably supported around rotating shaft 2a.
- the circumferential, axial, and radial directions are defined with respect to the axis of rotating shaft 2a, unless otherwise specified.
- the front bracket 4 is provided with an insertion hole 4a as an opening through which one end of the rotating shaft 2a of the rotor 2 is inserted and protrudes.
- the side on which the front bracket 4 is located is defined as the front side
- the side on which the rear bracket 5 is located is defined as the rear side.
- the case body 6 is formed in a generally cylindrical shape with openings on the front and rear sides.
- the motor 1 has a three-part structure consisting of a front bracket 4, a rear bracket 5, and the case body 6.
- the motor 1 has a stator 3 attached and fixed inside the case body 6, one end of the rotating shaft 2a protruding from the insertion hole 4a of the front bracket 4, and the rotating shaft 2a is fixed between the front bracket 4 and the rear bracket 5, so that the rotor 2 can rotate freely within the stator 3.
- a ring-shaped bus bar unit 7 is attached concentrically to the rear end of the stator 3.
- a generally rectangular flat rotation sensor board 8 is attached to the rear side of the bus bar unit 7, to which a conductor (not shown) connected to a rotation sensor that detects the rotation speed of the rotor 2 is connected.
- the rotation sensor board 8 is attached at a position eccentric to the center of rotation of the rotating shaft 2a.
- an output connector 9A is attached to the outer periphery of the case body 6 to pull out each conductor connected to the connector 8a of the rotation sensor board 8.
- a terminal holder 9B is attached adjacent to the output connector 9A on the outer periphery of the case body 6.
- the terminal holder 9B is electrically connected to a predetermined bus bar terminal 7k of the bus bar unit 7 via a terminal 9D.
- the stator 3 includes a stator core 3a formed by stacking multiple electromagnetic steel plates.
- the stator core 3a is press-fitted into the case body 6.
- a front bracket 4 is fixed to the front side of the case body 6 with a bolt 10b
- a rear bracket 5 is fixed to the rear side of the case body 6 with a bolt 10a.
- the front bracket 4 and the rear bracket 5 are fixed to the case body 6 with separate bolts 10b and 10a.
- the stator core 3a includes a cylindrical stator core body 3b and multiple teeth 3c protruding radially inward from the inner periphery of the stator core body 3b. For example, 12 teeth 3c are provided, and are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
- the stator 3 is divided into 12 parts in the circumferential direction, and some of these 12 divided stators are configured as stator members 31.
- the stator members 31 are each formed in the same shape, with teeth 3c and a portion of the stator core body 3b divided into 12 parts.
- the circumferential end faces of the parts of the stator members 31 that correspond to the stator core body 3b are formed with mating concave and convex surfaces 31a.
- the stator 3 is configured to include an insulator 11 and a total of 12 winding coils 12.
- the insulator 11 is composed of two parts made of insulating synthetic resin, and is attached to the teeth 3c from both axial ends of the motor 1.
- the insulator 11 is formed with an outer diameter smaller than that of the stator 3.
- the insulator 11 has, for example, 24 insulator bodies 11a, each of which has a rectangular inner periphery and an elliptical outer periphery that covers the outer periphery of the teeth 3c.
- the axial direction of the 24 insulator bodies 11a faces the radial direction of the motor 1, and the insulator bodies 11a are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
- the insulator 11 is attached such that the stator core body 3b protrudes from the outer periphery of each insulator body 11a.
- the inner flange 11b is provided around the entire circumference of each insulator body 11a on the stator core body 3b side.
- An outer flange 11c is provided around the entire circumference of the periphery of the tip side of the tooth 3c on the opposite side of the inner flange 11b of the insulator body 11a.
- the insulator body 11a, the inner flange 11b, and the outer flange 11c form a winding winding section 11d for mounting the winding coil 12.
- Each winding winding section 11d is fitted with a winding coil 12 formed by winding the winding 12a multiple times from the inner circumference side to the outer circumference side.
- the winding coil 12 is attached to the winding winding section 11d by winding the winding 12a with the radial direction as the central axis direction.
- the winding winding sections 11d are arranged at equal intervals in the circumferential direction, as shown in FIG. 7.
- the winding 12a is a conductive flat wire with a rectangular cross section, and its surface is covered with an insulating material.
- the winding 12a is wound by contacting one side of the winding 12a with the winding winding section 11d, and then the other side of the wound winding 12a is contacted with one side of the winding 12a and stacked.
- the winding 12a is wound so as to be adjacent to and in contact with the already wound winding 12a, while alternately changing the winding direction from the outer periphery side to the inner periphery side of the winding winding section 11d and then from the inner periphery side to the outer periphery side.
- the windings 12a are finally wound in a state adjacent to each other in the radial direction, and are aligned and wound from the inner periphery side to the outer periphery side or from the outer periphery side to the inner periphery side of the winding winding section 11d to form the winding coil 12.
- the outer peripheral flange 11c of the insulator 11 has flat stator core receiving portions 11e on both sides that come into contact with the stator core body 3b of the stator core 3a.
- the axial end of the outer peripheral flange 11c that does not come into contact with the stator core body 3b is a flat outer wall portion 11f.
- the outer wall portion 11f is thicker than the stator core receiving portion 11e, and the outer surface of the outer wall portion 11f is formed like a brim that protrudes outward from the outer surface of the stator core receiving portion 11e.
- a base portion 11g is formed between the outer wall portion 11f and the stator core receiving portion 11e, and the stator core body 3b is fitted between the base portions 11g of the outer wall portions 11f located at both ends in the axial direction.
- Each outer wall portion 11f of the insulator 11 has a width direction A perpendicular to both the axial and radial directions, and is arranged in the circumferential direction to form a dodecagonal shape when viewed in the axial direction.
- a pair of winding fitting grooves 11h, 11j are provided at a predetermined interval on the rear or front end face of each outer wall portion 11f. These winding fitting grooves 11h, 11j open on the end face side of the outer wall portion 11f and are formed as concave grooves that penetrate the outer wall portion 11f in the thickness direction.
- One winding fitting groove 11h is shallower in the axial direction than the other winding fitting groove 11j, and is formed in a small notch shape.
- winding coil 12 is configured such that, with start point 12c of winding 12a temporarily fixed in winding fitting recess 11h, winding 12a is gradually wound around winding section 11d from the inner layer side, and end point 12b of winding 12a is temporarily fixed in winding fitting recess 11j and drawn out to the outer periphery of insulator 11.
- the insulator 11 is configured to be divided into two in the axial direction, and the rear half of the divided part is divided into 12 parts in the circumferential direction, and some of these 12 divided parts of the insulator 11 are configured as rear-side insulator members 51.
- the rear-side insulator members 51 are configured to have the same shape, each of which has the rear half of the insulator body 11a, the inner peripheral flange 11b, and the outer peripheral flange 11c.
- the front half of the insulator 11 divided into two in the axial direction is also divided into 12 parts in the circumferential direction, and some of these 12 divided parts of the insulator 11 are configured as front-side insulator members 61.
- the front-side insulator members 61 are also configured to have the same shape, each of which has the front half of the insulator body 11, the inner peripheral flange 11b, and the outer peripheral flange 11c.
- An inner wall portion 11k is formed on the axial end of the inner peripheral flange 11b of each rear-side insulator member 51 facing the sensor mounting portion 15.
- the inner wall portion 11k is formed thicker than the stator core receiving portion 11e, and the inner surface of the inner wall portion 11k is formed in a flange-like shape with the inner surface of the stator core receiving portion 11e protruding inward.
- An insertion receiving portion 11m protruding in the inner diameter direction is provided on the inner side of the inner wall portion 11k. As shown in Figures 3, 4, and 7, the insertion receiving portion 11m is formed in a saucer shape with a concave cross section and an opening on the rear side.
- the insertion receiving portions 11m are provided on each rear-side insulator member 51, and a total of 12 insertion receiving portions 11m are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the insulator 11. Furthermore, each insertion receiving portion 11m is provided to protrude in the inner diameter direction to a position that covers a part of the rotor 2, that is, the outer circumferential edge of the rotor 2, when the rotor 2 is attached to the stator 3.
- both ends of the inner wall portion 11k of each rear-side insulator member 51 in the width direction A are cut out to form mating steps 11n.
- the mating steps 11n are provided at the rear corners of the inner wall portion 11k, and when a total of 12 rear-side insulator members 51 are combined, adjacent mating steps 11n form concave mating grooves 11p.
- the mating grooves 11p are located between the insertion receiving portions 11m of the insulator 11, and a total of 12 mating grooves 11p are arranged at equal intervals in the circumferential direction on the rear side of the insulator 11.
- the busbar unit 7 is fixed concentrically to the rear side of the insulator 11.
- the busbar unit 7 supplies power to each winding coil 12, and includes a substantially annular busbar unit body 7a as shown in Figs. 4, 10, and 11.
- An insertion fixing portion 7b is provided as an insulator fixing portion to be inserted into the insertion receiving portion 11m of the insulator 11 at a position closer to the front side of the inner periphery of the busbar unit body 7a.
- the busbar unit body 7a is formed with a thickness in the axial direction that is thicker than that of the insertion fixing portion 7b.
- the insertion fixing portion 7b is formed in a protruding rectangular column shape that protrudes to the front side and is inserted into the insertion receiving portion 11m from the rear side.
- a total of 12 insertion fixing portions 7b are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
- each insertion fixing portion 7b is provided to protrude inwardly to a position that covers a part of the rotor 2, that is, the outer periphery of the rotor 2, when the rotor 2 is arranged on the outer periphery of the stator 3.
- a total of 12 locking protrusions 7c are provided on the bottom surface located on the front side of the busbar unit main body 7a.
- the locking protrusions 7c are configured to fit into the fitting grooves 11p of the insulator 11 when the busbar unit 7 is fixed concentrically to the rear side of the insulator 11.
- the busbar unit 7 is configured so that the front bottom surface of the busbar unit 7 does not contact the rear surface of the winding coil 12, forming a predetermined clearance.
- the locking protrusions 7c facilitate circumferential alignment of the busbar unit 7 relative to the insulator 11 and are configured to position and fix the busbar unit 7 by restricting its rotational movement relative to the insulator 11.
- the busbar unit 7 is positioned and fixed by fitting the locking protrusion 7c of the busbar unit 7 into the fitting groove 11p of the insulator 11, and when the insertion fixing portion 7b of the busbar unit 7 is inserted into the insertion receiving portion 11m of the insulator 11, as shown in FIG. 4, a predetermined gap C, which serves as the bonding point, is formed between the front bottom surface of the insertion fixing portion 7b of the busbar unit 7 and the bottom surface of the insertion receiving portion 11m of the insulator 11.
- each insertion fixing portion 7b of the busbar unit main body 7a is provided with a leg 7e having a through hole 7d penetrating into the insertion fixing portion 7b.
- the leg 7e protrudes toward the inner circumference of the busbar unit main body 7a beyond the insertion fixing portion 7b.
- the through hole 7d penetrates from the rear side of the leg 7e to the front side of the insertion fixing portion 7b, and is formed in a cone shape, in other words a funnel shape, whose diameter decreases in the insertion direction D in which the insertion receiving portion 11m of the insulator 11 is inserted into the insertion fixing portion 7b.
- the through hole 7d has a length dimension that is the sum of the thickness dimension of the leg 7e and the thickness dimension of the insertion fixing portion 7b, and is designed so that the internal volume of the through hole 7d is larger than the amount of adhesive 7f filled into the through hole 7d.
- the through hole 7d functions as an adhesive filling port that fills the gap C between the insertion fixing portion 7b and the insertion receiving portion 11m from the rear side with a fluid adhesive 7f, so that the side of the insertion fixing portion 7b is immersed in the adhesive 7f, and the insertion fixing portion 7b and the insertion receiving portion 11m are bonded together.
- each leg 7e is connected in the circumferential direction by a flat inner peripheral flange 7g, and protrudes rearward from each inner peripheral flange 7g.
- Each inner peripheral flange 7g forms a step 7h between itself and the inner peripheral surface of the busbar unit main body 7a.
- the portion of this step 7h on the outer peripheral side of the leg 7e forms a concave step 7j, which is a concave shape formed by depressing the inner peripheral surface of the busbar unit main body 7a.
- the outer periphery of the busbar unit main body 7a is provided with brim-shaped busbar terminals 7k that serve as coil connection parts for positioning and fixing the start point 12c and end point 12b of each winding coil 12.
- Each busbar terminal 7k protrudes radially outward, and there are a total of 12 busbar terminals 7k, the same as the number of winding coils 12, arranged at equal intervals in the circumferential direction.
- the outer periphery of each busbar terminal 7k is provided with a pair of connection parts 7m to which the start point 12c or end point 12b of the winding coil 12 is welded and electrically connected.
- a thermistor 13 for detecting the temperature of the winding coil 12 and a leaf spring material 14 for biasing the thermistor 13 against the winding coil 12 are attached to the outer periphery of the insulator 11.
- the thermistor 13 and the leaf spring material 14 are attached to a thermistor housing 15 provided on the outside of the outer wall portion 11f located on the rear side of the insulator 11.
- the thermistor housing 15 is provided on each of the rear insulator members 51.
- the thermistor housing 15 is provided between a pair of winding fitting grooves 11h, 11j located on the outside of the outer wall portion 11f, and is provided at the center of the width direction A of the outer surface of the outer wall portion 11f. That is, the thermistor housing 15 is provided between the start point 12c and the end point 12b of the winding coil 12.
- the thermistor accommodating portion 15 has a mounting recess 15a into which the thermistor 13 is fitted from the rear side.
- the mounting recess 15a is provided along the axial direction and is formed in a box shape that protrudes to the outer periphery of the insulator 11, in other words, to the outside of the outer wall portion 11f.
- the mounting recess 15a is also provided from the rear end of the outer wall portion 11f to a position along the outer periphery of the winding winding portion 11d.
- the front side bottom of the mounting recess 15a comes into contact with the rear side surface of the stator core main body 3b, preventing the insulator 11 from falling over.
- the outer surface of the mounting recess 15a is provided with a locking groove 15b that penetrates the mounting recess 15a.
- the locking groove 15b is formed in a square shape, and the opening edge on the rear side forms a locking surface 15c that is perpendicular to the outer wall portion 11f.
- a accommodating recess 15d with a concave cross section is provided on the insulator body 11a side of the outer surface of the mounting recess 15a.
- the accommodating recess 15d is provided continuous with the insulator body 11a side of the locking groove 15b.
- the accommodating recess 15d is provided from the opening edge located on the opposite side of the locking surface 15c of the accommodating recess 15d to the rear end in the height direction perpendicular to the width direction A.
- the thermistor accommodating section 15 also has an opening 15e that allows the thermistor 13 attached to the mounting recess 15a to come into direct contact with the winding coil 12.
- the opening 15e penetrates to the rear side and is formed with a width dimension slightly smaller than the width dimension of the mounting recess 15a.
- the opening 15e is also formed with a concave cutout from the rear end of the outer wall section 11f to the outer circumferential surface of the winding winding section 11d.
- the opening 15e is provided along the axial direction at the center position in the width direction A.
- the opening 15e is provided along the stacking direction B, which is the winding direction of the winding 12a of the winding coil 12, at the center position in the width direction A of the winding coil 12 wound around the winding winding section 11d.
- the thermistor 13 is attached to the thermistor accommodating section 15 so as to come into contact with the multiple windings 12a located in the inner layer of the winding coil 12 from the opening 15e along the stacking direction B of the winding coil 12.
- locking pieces 15f that protrude from the inner pieces of the mounting recess 15a.
- the locking pieces 15f are located near both sides of the thermistor 13 attached to the mounting recess 15a, and regulate the movement of the thermistor 13 in the width direction A.
- the thermistor 13 has a thermistor body 13a with an elongated rectangular cross section.
- the thermistor 13 is configured with a pair of conductors 13b extending from one end of the thermistor body 13a in the longitudinal direction.
- a detection element 13c which serves as the base point for detecting temperature, is housed inside the thermistor body 13a.
- the detection element 13c is attached at a predetermined distance from the other end surface of the thermistor body 13a to one end side.
- a pair of lead wires 13d are connected to the detection element 13c at one end of the thermistor body 13a in the longitudinal direction. The ends of the pair of lead wires 13d are electrically connected to a pair of conductors 13b.
- the leaf spring material 14 is a biasing member that biases the thermistor 13 to the winding coil 12. As shown in Figs. 9(A) and 9(B), the leaf spring material 14 has a long, thin, flat leaf spring body 14a. One end of the leaf spring body 14a is bent in an L-shape, and the other end is bent in a V-shape in the same direction as the one end, and is configured to have elasticity to bias the thermistor 13 to the winding coil 12.
- the L-shaped bent portion 14b on one end of the leaf spring body 14a is provided with a concave insertion recess 14c through which the conductor 13b protruding from the thermistor 13 is inserted.
- the bent portion 14b is configured to insert the conductor 13b of the thermistor 13 into the insertion recess 14c and to hold the base end side of the thermistor body 13a of the thermistor 13 attached to the thermistor housing portion 15.
- the U-shaped elastic piece 14d on the other end of the leaf spring body 14a is inserted into the mounting recess 15a of the thermistor accommodating section 15 together with the thermistor 13, and engages the thermistor 13.
- the elastic force of the elastic piece 14d biases the thermistor 13 attached to the thermistor accommodating section 15 toward the winding coil 12.
- a retaining piece 14e is provided at the longitudinal middle of the leaf spring body 14a, protruding on the opposite side to the bending direction of the bent section 14b. The retaining piece 14e is formed by cutting out a part of the leaf spring body 14a.
- the retaining piece 14e engages with the retaining surface 15c of the thermistor housing 15, thereby holding the thermistor 13 in the thermistor housing 15 and preventing it from falling out, in a so-called snap-fit configuration.
- the thermistor 13 and the leaf spring material 14 are attached to only one thermistor housing 15 of the multiple rear insulator members 51 of the insulator 11.
- the thermistor 13 is configured to detect the temperature of one adjacent winding coil 12 of the multiple winding coils 12.
- one output side of the conductor 13b of the thermistor 13 is routed to the output connector 9A and led out to the outside, as shown in FIG. 5.
- the other ground side of the conductor 13b is electrically connected to the rotation sensor board 8 via the connector 8a.
- the thermistor 13 is attached to the thermistor housing 15 adjacent to each of the connector 8a and the output connector 9A of the rotation sensor board 8, taking into consideration the routing of the conductor 13b, from the viewpoint of shortening the length of the conductor 13b.
- the thermistor 13 is press-fitted into the thermistor housing 15 together with the leaf spring material 14.
- the thermistor 13 is pressed toward the winding coil 12 by the elastic force of the leaf spring material 14 generated between the thermistor 13 and the outer circumferential surface of the thermistor housing 15, and comes into contact with the windings 12a located on the inner circumferential side of the winding coil 12 through the opening 15e of the thermistor housing 15.
- the thermistor 13 is also fixed in contact with a number of windings 12a located on the inner layer side of the winding coil 12.
- the insulator 11 is attached to the stator core 3a.
- the rear insulator member 51 and the front insulator member 61 are combined to form one winding winding portion 11d (S1).
- Winding process In this state, the winding coil 12 is attached by winding the winding 12a around the winding portion 11d (S2).
- busbar unit assembly process Thereafter, the busbar unit 7 is attached to the rear side of the insulator 11 (S4). At this time, the insertion fixing portions 7b of the busbar unit 7 are inserted into the insertion receiving portions 11m of the insulator 11, and the locking protrusions 7c of the busbar unit 7 are fitted into the fitting grooves 11p of the insulator 11.
- the base end of the conductive wire 13b of the thermistor 13 is inserted into the insertion recess 14c of the leaf spring material 14.
- the leaf spring body 14a of the leaf spring material 14 is then placed adjacent to the outside of the thermistor body 13a of the thermistor 13.
- the thermistor 13 and the leaf spring material 14 are pressed into the mounting recess 15a of the thermistor housing 15 located close to the rotation sensor board 8, with the elastic piece portion 14d of the leaf spring material 14 at the front.
- the retaining piece 14e of the leaf spring material 14 engages with the locking surface 15c of the thermistor housing 15, and the thermistor 13 is held in the thermistor housing 15 to prevent it from coming out (S8).
- the elastic piece 14d of the leaf spring material 14 is pressed between the outer surface of the mounting recess 15a and the thermistor 13, causing it to elastically deform.
- the elastic force of this elastic piece 14d presses the thermistor 13 towards the winding coil 12, and the thermistor 13 comes into direct contact with the multiple windings 12a located on the inner side of the winding coil 12 through the opening 15e of the thermistor housing 15.
- one output side of the conductor 13b of the thermistor 13 is routed to the output connector 9A and led out to the outside, and the other ground side of the conductor 13b is electrically connected to the rotation sensor board 8 via the connector 8a (S9).
- stator 3 and the insulator 11 are attached to the case body 6 (S10).
- front bracket installation process Next, the front bracket 4 is attached to the front side of the case body 6, and the front bracket 4 is fixed to the case body 6 with the bolts 10b (S11).
- the motor 1 according to the above embodiment has a configuration in which the busbar unit 7 is concentrically fixed to the rear side of the insulator 11. Therefore, the busbar unit 7 can be firmly fixed to the insulator 11, and therefore vibrations that may occur when the motor 1 is driven can be appropriately suppressed.
- multiple insertion receiving portions 11m are provided on the inner periphery of the insulator 11, and multiple insertion fixing portions 7b are provided on the inner periphery of the busbar unit 7, and these insertion fixing portions 7b are inserted into the insertion receiving portions 11m and then fixed with adhesive 7f.
- the insertion receiving portion 11m is provided by protruding in the inner diameter direction of the insulator 11, and the insertion fixing portion 7b is provided by protruding in the inner diameter direction of the busbar unit 7. Therefore, even if the starting point 12c, which is the winding start portion of the winding coil 12, and the end point 12b, which is the lead-out portion, are each protruded toward the outer diameter side of the insulator 11, or the shape of the winding 12 viewed in the axial direction is made approximately fan-shaped in order to improve the space factor of the winding coil 12, the connection portion 7m between the busbar terminal 7k and the starting point 12c and end point 12b of the winding coil 12, the insertion receiving portion 11m of the insulator 11, and the insertion fixing portion 7b of the busbar unit 7 can be arranged without interference in terms of layout.
- a through hole 7d is provided in the insertion fixing portion 7b of the busbar unit 7, and adhesive 7f is introduced through the through hole 7d to adhesively fix the insertion fixing portion 7b of the busbar unit 7 to the insertion receiving portion 11m of the insulator 11. Therefore, after the busbar unit 7 is assembled to the insulator 11, the start point 12c and the end point 12b of each winding coil 12 are welded to the connection portion 7m of each busbar terminal 7k of the busbar unit 7, and then adhesive 7f is applied to the through hole 7d to fix the busbar unit 7 to the insulator 11.
- the adhesive 7f which is a fluid
- it is easier to prevent problems such as insufficient adhesive area from occurring compared to, for example, applying adhesive 7f, assembling the busbar unit 7 to the insulator 11 before the adhesive 7f hardens, and then crimping and welding the start point 12c and the end point 12b of the winding coil 12.
- the number of steps required to assemble the busbar unit 7 can be reduced, reducing the cost of the motor 1.
- the insertion receiving portion 11m of the insulator 11 and the insertion fixing portion 7b of the busbar unit 7 are each protruded toward the inner diameter side to a position that covers a part of the rotor 2; in other words, these insertion receiving portion 11m and insertion fixing portion 7b are arranged so as to overlap with the rotor 2 when viewed in the axial direction.
- the insertion fixing portion 7b is inserted into the insertion receiving portion 11m and fixed, the fixing structure of these insertion receiving portion 11m and insertion fixing portion 7b can be secured to a larger radial size. Therefore, the busbar unit 7 can be fixed to the insulator 11 more firmly.
- the motor 1 is configured as a three-part structure consisting of the front bracket 4, the rear bracket 5, and the case body 6.
- the motor 1 can be adapted to the mounting object by appropriately changing the structure of the front bracket 4 so that it fits the mounting object of the motor 1 without changing the configuration other than the front bracket 4. Therefore, for example, even if the drive motor for an electric motorcycle is of the side mount type shown in FIG. 12 or the center mount type shown in FIG. 13, it can be accommodated simply by redesigning the front bracket 4, greatly improving the versatility of the motor 1.
- the insertion receiving portions 11m and the insertion fixing portions 7b are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the insulator 11 and the busbar unit 7. Therefore, the busbar unit 7 can be fixed to the insulator 11 at multiple points around the circumferential direction of the inner circumference by the insertion receiving portions 11m and the insertion fixing portions 7b, so that the busbar unit 7 can be firmly fixed to the insulator 11 around the circumferential direction. Furthermore, the insertion receiving portions 11m of the insulator 11 are concave, and the insertion fixing portions 7b of the busbar unit 7 are inserted into the insertion receiving portions 11m. This simplifies the structure for fixing the busbar unit 7 to the insulator 11, and simplifies the work of assembling the busbar unit 7 to the insulator 11. This improves the ease of assembly of the busbar unit 7.
- the through hole 7d of the busbar unit 7 in a funnel shape with a reduced diameter in the insertion direction D, it is possible to improve the ease of demolding when manufacturing the synthetic resin busbar unit 7 by injection molding or the like. Furthermore, because the portion of the through hole 7d on the inlet side where the adhesive 7f is applied is widened, the busbar unit 7 can be appropriately fixed to the insulator 11 by a dispenser that applies the adhesive 7f.
- the upper leg 7e of the insertion fixing portion 7b can protrude upward, ensuring the internal volume of the through-hole 7d. And by setting the internal volume of the through-hole 7d to be greater than the amount of adhesive 7f applied, it is possible to prevent the adhesive 7f from spilling out of the through-hole 7d.
- the motor 1 has a thermistor housing 15 at the center of the width direction A on the outside of the outer wall 11f of the insulator 11, and an opening 15e is formed in this thermistor housing 15 along the stacking direction B of the winding coil 12.
- the thermistor 13 is configured to be in direct contact with the multiple windings 12a at the center of the width direction A of the winding coil 12 and on the inner layer side of the winding coil 12 in the stacking direction B.
- the temperature of the winding 12a on the inner periphery in the lamination direction B of the winding coil 12 which is the part most likely to become a hot spot and where heat is most likely to build up when the motor 1 is in operation, can be detected from the outside of the winding coil 12 by the thermistor 13, and the temperature of the winding coil 12 can be detected with high accuracy.
- the motor 1 has a thermistor housing portion 15 protruding from the outer periphery of the insulator 11. This eliminates the need to wind the thermistor 13 around the winding 12a of the winding coil 12, and allows the radial size of the periphery of the winding coil 12 of the motor 1 to be reduced, making the motor 1 smaller in the radial direction, in other words making it possible to make the motor 1 thinner. Furthermore, the temperature of the winding coil 12 can be accurately detected without reducing the space for winding the winding 12a of the insulator 11.
- the thermistor housing 15 is configured to protrude from the outer surface of the outer wall portion 11f of the insulator 11, and the thermistor 13 is fitted and fixed in the thermistor housing 15. This reduces physical interference from the stator 3, the insulator 11, etc., which may occur when the thermistor 13 is attached and fixed to the thermistor housing 15. This makes it possible to easily assemble the thermistor 13 without reducing the ease of assembly of the stator core 3a.
- the thermistor housing 15 is configured to protrude outside the outer wall portion 11f of the insulator 11 without increasing the radial thickness of the outer wall portion 11f itself.
- the insulator 11 is configured so that a thermistor accommodating portion 15 is provided on the outer periphery of each of the 12 winding winding portions 11d.
- each of the rear side insulator members 51 which are divided into 12 parts in the circumferential direction, is provided with a thermistor accommodating portion 15, and each of these rear side insulator members 51 can be made to have the same shape. Therefore, even if the insulator 11 is divided into 12 parts in the circumferential direction, the rear side insulator members 51 that make up the insulator 11 can be made common, thereby improving the manufacturability of the insulator 11.
- the thermistor accommodating portion 15 is provided between the winding fitting grooves 11h, 11j of the insulator 11. Therefore, the central position in the width direction A, which is likely to be a weak part of the outer wall portion 11f of the insulator 11, i.e., the portion between the winding fitting grooves 11h, 11j, can be reinforced by the thermistor accommodating portion 15. This improves the rigidity of the outer wall portion 11f of the insulator 11, and therefore of the insulator 11 itself. This makes it possible to suppress distortion of the insulator 11 that may occur when stress is applied to the outer wall portion 11f of the insulator 11 when winding the winding 12a around the winding winding portion 11d of the insulator 11.
- the winding 12a is made of rectangular wire, one side of the winding 12a is brought into contact with the winding winding section 11d and wound, and then the other side of the wound winding 12a is brought into contact with one side of the winding 12a to form the winding coil 12 by stacking in an aligned manner.
- the thermistor 13 can be brought into contact with the multiple windings 12a located on the inner layer side of the winding coil 12, and the contact area between the winding 12a and thermistor 13 can be made larger. Therefore, the temperature of the winding coil 12 can be accurately detected by the thermistor 13.
- the thermistor 13 is press-fitted together with the leaf spring material 14 into the thermistor housing portion 15 of the insulator 11 to accommodate it, and the elastic force of the leaf spring material 14 presses the thermistor 13 against the winding coil 12, forcing the thermistor 13 into contact with the inner layer winding 12a of the winding coil 12 through the opening 15e of the thermistor housing portion 15.
- the elastic force of the leaf spring material 14 can prevent a space from being created between the thermistor 13 and the winding coil 12, or the thermistor 13 from shifting. This allows the thermistor 13 to properly detect the temperature of the winding coil 12.
- the base end of the conductive wire 13b of the thermistor 13 is inserted into the insertion recess 14c of the leaf spring material 14, and when the thermistor 13 is pressed into the mounting recess 15a of the thermistor accommodating section 15 together with the leaf spring material 14, a snap-fit structure is formed in which the retaining piece 14e of the leaf spring material 14 engages with the locking surface 15c of the thermistor accommodating section 15.
- the thermistor 13 is held in the thermistor accommodating section 15 by the leaf spring material 14. Therefore, a separate process for retaining the thermistor 13 in the thermistor accommodating section 15, such as applying an adhesive or assembling a separate member, is not required. This makes it easy to attach the thermistor 13 to the insulator 11, greatly improving the ease of assembly of the thermistor 13.
- the thermistor 13 is held in the thermistor housing 15 of the insulator 11 so as to prevent it from falling out, and a single leaf spring material 14 is used as a member for biasing the thermistor 13 fixed to the thermistor housing 15 to contact the winding coil 12. Therefore, the configuration for biasing the thermistor 13 towards the winding coil 12 and the configuration for holding the thermistor 13 in the thermistor housing 15 so as to prevent it from falling out can be appropriately achieved with a single relatively simple member, the leaf spring material 14.
- the motor 1 of the present invention contributes to achieving the SDGs goals such as "Goal 9: Promote inclusive and sustainable industrialization, inclusive and sustainable industrialization” and "Goal 12: Responsible consumption and production.”
- the motor 1 according to the embodiment described above can be used as a drive motor for a side-mounted electric motorcycle as shown in FIG. 12 or a center-mounted electric motorcycle as shown in FIG. 13, and can also be used as a power source for various electric devices that have suitable driving force, such as an in-wheel type electric motorcycle that is driven within the wheel or a small electric automobile.
- the motor 1 is configured to use a leaf spring material 14 on the thermistor mounting portion 15 of the insulator 11 to hold the thermistor 13 in place and press it against the winding coil 12, but it is also possible to use an adhesive to fix the thermistor 13 to the thermistor mounting portion 15, or to screw the thermistor 13 to the thermistor mounting portion 15, for example.
- the busbar unit 7 can be fixed to the insulator 11 using bolts, press fitting, etc., without using adhesive 7f.
Landscapes
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
Abstract
巻線コイルの高温箇所の温度を適切に検出でき、組み付けを容易にできるモータを提供する。 モータ1は、ステータ3と、回転可能に取り付けられたロータ2と、ステータ3に取り付けられ、複数の巻線巻回部11dが周方向に配列された絶縁性を有する筒状のインシュレータ11と、インシュレータ11の各巻線巻回部11dに巻線12aを巻回させて形成された複数の巻線コイル12と、巻線コイル12の温度を検出する温度検出センサ13と、を備えている。複数の巻線巻回部11dの少なくとも1つの外周側には、温度検出センサ13を巻線コイル12に接触させる開口部15eが設けられている。開口部15eは、巻線コイル12の積層方向に沿って形成されている。
Description
本発明は、いわゆるブラシレスモータ等のモータに関する。
近年、持続可能な開発目標(Sustainable Development Goals、持続可能な開発のための2030アジェンダ、平成27(2015)年9月25日国連サミット採択、以下「SDGs」という。)の推進に向けた取り組みが国際規模で行われている。具体的に、SDGsの目標としては、「目標9:産業と技術革新の基盤をつくろう」や、「目標12:作る責任、使う責任」等があり、これら目標の解決を目指した技術開発が望まれている。
これら目標の解決に貢献できる技術として、特許文献1に記載の技術が知られている。この特許文献1には「この発明に係る回転電機は、胴部、および胴部の長さ方向の両端に連結された一対のフランジ部を有するインシュレータが、それぞれ、胴部の長さ方向をティースの径方向に一致させて、胴部の底面を該ティースの軸方向両端面に沿わせて配置され、集中巻コイルが、導体線を、ティースの軸方向両端の胴部と一対のフランジ部とにより形成される凹空間内を通って、ティースのまわりを多層に巻かれて構成されている。一対のフランジ部の一方のフランジ部が、ステータコアのコアバックの端面上に配置され、温度検出素子が一方のフランジ部に形成された素子挿入穴に挿入されて集中巻コイルのコイルエンドの温度を検出可能に設置されている。」と記載されている。
一般に、巻線コイルは内層側の熱が逃げ難く高温になりやすい傾向にある。ところが、特許文献1に記載の回転電機では、一方のフランジ部に形成された素子挿入穴に挿入された温度検出素子(巻線コイル)で集中巻コイルのコイルエンドの温度を検出可能にしている。このため、集中巻コイルの高温箇所の温度を適切に検出できないという問題がある。
また、特許文献1に記載の回転電機では、一方のフランジ部に素子挿入穴を形成し、この素子挿入穴に温度検出素子を挿入して、集中巻コイルのコイルエンドの温度を検出する構成としている。よって、素子挿入穴や温度検出素子を弾性変形させる等して、集中巻コイルとフランジ部との間に温度検出素子を圧入等する必要があるため、組み付けが容易でないという問題もある。
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、巻線コイルの高温箇所の温度を適切に検出でき、組み付けが容易なモータを提供することを目的としている。
本発明は、ステータと、回転可能に取り付けられたロータと、前記ステータに取り付けられ、複数の巻線巻回部が周方向に配列された絶縁性を有する筒状のインシュレータと、前記インシュレータの各巻線巻回部に巻線を巻回させて形成された複数の巻線コイルと、前記巻線コイルの温度を検出する温度検出センサと、を備えたモータであって、前記複数の巻線巻回部の少なくとも1つの外周側には、前記温度検出センサを前記巻線コイルに接触させるための開口部が設けられ、前記開口部は、前記巻線コイルの積層方向に沿って形成されている、ことを特徴としている。
本発明によれば、巻線コイルの高温箇所の温度を適切に検出でき、組み付けを容易にできる。
(一実施形態)
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態のモータを示す側面図である。図2は、モータの一部を軸方向に切り欠いて断面図として示した図である。図3は、モータの部分的な斜視図である。図4は、モータの部分的な径方向断面図である。図5は、モータの部分的な軸方向断面図である。図6は、モータの一部を切り欠いた側面図である。図7は、モータのインシュレータを示す斜視図である。図8は、モータのサーミスタを示す斜視図である。図9は、モータの板バネ材を示す図で、(A)は外側からの斜視図、(B)は内側からの斜視図である。図10は、モータのバスバーユニットを示すリア側からの斜視図である。図11は、バスバーユニットを示すフロント側からの斜視図である。図12は、モータをサイドマウント式の電動式自動二輪車に取り付けた状態を示す概略図である。図13は、モータをセンタマウント式の電動式自動二輪車に取り付けた状態を示す概略図である。図14は、モータの製造工程を示す工程図である。
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態のモータを示す側面図である。図2は、モータの一部を軸方向に切り欠いて断面図として示した図である。図3は、モータの部分的な斜視図である。図4は、モータの部分的な径方向断面図である。図5は、モータの部分的な軸方向断面図である。図6は、モータの一部を切り欠いた側面図である。図7は、モータのインシュレータを示す斜視図である。図8は、モータのサーミスタを示す斜視図である。図9は、モータの板バネ材を示す図で、(A)は外側からの斜視図、(B)は内側からの斜視図である。図10は、モータのバスバーユニットを示すリア側からの斜視図である。図11は、バスバーユニットを示すフロント側からの斜視図である。図12は、モータをサイドマウント式の電動式自動二輪車に取り付けた状態を示す概略図である。図13は、モータをセンタマウント式の電動式自動二輪車に取り付けた状態を示す概略図である。図14は、モータの製造工程を示す工程図である。
<全体構成>
本一実施形態に係るモータ1は、いわゆるブラシレスモータと呼ばれる3相モータである。このモータ1は、例えば電動式自動二輪車用の駆動頻度が高く、高い耐久性等が求められる駆動用モータ等として用いられる。例えば、モータ1は、図12に示すように、駆動輪の脇で駆動するサイドマウント型の電動式自動二輪車や、図13に示すように、前論と後輪との間で駆動するセンタマウント型の電動式自動二輪車の駆動用モータとして用いられる。
本一実施形態に係るモータ1は、いわゆるブラシレスモータと呼ばれる3相モータである。このモータ1は、例えば電動式自動二輪車用の駆動頻度が高く、高い耐久性等が求められる駆動用モータ等として用いられる。例えば、モータ1は、図12に示すように、駆動輪の脇で駆動するサイドマウント型の電動式自動二輪車や、図13に示すように、前論と後輪との間で駆動するセンタマウント型の電動式自動二輪車の駆動用モータとして用いられる。
そして、モータ1は、ロータ(回転子)2にマグネット(永久磁石)が埋め込まれたIPMモータ(Interior Permanent Magnet Motor)である。具体的に、モータ1は、図2に示すように、略円筒状のステータ(固定子)3を備え、このステータ3の内側にロータ2が同心状に回転可能に取り付けたインナーロータ型の構成となっている。ロータ2は、回転軸2aの周りに回転可能に支持されている。なお、以下の記載において、特にその基準を特定しない限り、回転軸2aの軸心を基準として、周方向、軸方向、および径方向を規定する。
ステータ3の軸方向の両端には、蓋体となるフロントブラケット4とリアブラケット5とが取り付けられ、フロントブラケット4とリアブラケット5との間にハウジングとなるケース体6が取り付けられている。フロントブラケット4には、ロータ2の回転軸2aの一端を挿通させて突出させる開口としての挿通孔4aが設けられている。なお、以下の記載において、フロントブラケット4が位置する側をフロント側と規定し、リアブラケット5が位置する側をリア側と規定する。
ケース体6は、フロント側およびリア側のそれぞれが開口した略筒状に形成されている。モータ1は、図1および図2に示すように、ブロントブラケット4、リアブラケット5およびケース体6の三分割構造となっている。そして、モータ1は、ケース体6の内側にステータ3が装着固定され、フロントブラケット4の挿通孔4aから回転軸2aの一端を突出させて、これらフロントブラケット4とリアブラケット5との間に回転軸2aが固定されてロータ2がステータ3内で回転自在となっている。ステータ3のリア側の端部には、環状のバスバーユニット7が同心状に取り付けられている。バスバーユニット7のリア側には、例えばロータ2の回転速度を検出する回転センサに接続された導線(図示せず)が接続される略矩形平板状の回転センサ基板8が取り付けられている。回転センサ基板8は、回転軸2aの回転中心から偏心した位置に取り付けられている。また、図5および図6に示すように、ケース体6の外周部には、回転センサ基板8のコネクタ8aに接続された各導線を引き出すための出力コネクタ9Aが取り付けられている。さらに、ケース体6の外周部には、出力コネクタ9Aに隣接してターミナルホルダ9Bが取り付けられている。ターミナルホルダ9Bは、ターミナル9Dを介してバスバーユニット7の所定のバスバー端子7kに電気的に接続されている。
ステータ3は、複数の電磁鋼板を積層して形成されたステータコア3aを備えている。ステータコア3aは、ケース体6に圧入されている。また、ケース体6のフロント側にはフロントブラケット4がボルト10bにて固定され、このケース体6のリア側にはリアブラケット5がボルト10aにて固定されている。なお、フロントブラケット4およびリアブラケット5は、別個のボルト10b,10aにてケース体6に固定されている。ステータコア3aは、円筒状のステータコア本体3bと、ステータコア本体3bの内周側から径方向内側に向けて突出する複数のティース3cと、を備えている。ティース3cは、例えば12個設けられ、周方向に等間隔に設けられている。各ティース3cにインシュレータ11が取り付けられ、インシュレータ11を介して各ティース3cに巻線コイル12が巻装されている。ステータ3は、周方向に12分割され、これら12分割されたステータの一部が、ステータ部材31として構成されている。ステータ部材31は、それぞれがステータコア本体3bを12分割した一部と、ティース3cとを有する同一形状に形成されている。また、各ステータ部材31のステータコア本体3bに相当する部分の周方向の端面には、互いに嵌合する凹凸面31aが形成されている。ステータ3は、インシュレータ11および計12個の巻線コイル12を有する構成となっている。
インシュレータ11は、絶縁性を有する合成樹脂から成る2部品によって構成され、それぞれモータ1の軸方向両端側からティース3cに装着している。また、インシュレータ11は、ステータ3の外径寸法より小さな外径寸法に形成されている。具体的に、インシュレータ11は、ティース3cの外周面を被覆するように内周が四角形状に貫通し外周が長円状に形成された、例えば24個のインシュレータ本体11aを備えている。インシュレータ11は、これら計24個のインシュレータ本体11aの軸方向をモータ1の径方向に向け、これらインシュレータ本体11aを周方向に等間隔に並べた状態とされている。そして、インシュレータ11は、ステータコア本体3bが各インシュレータ本体11aの外周側に突出して取り付けられている。
各インシュレータ本体11aのステータコア本体3b側の周縁には、内側フランジ11bが全周に亘って設けられている。また、インシュレータ本体11aの内側フランジ11bとは反対側のティース3cの先端側の周縁には、外側フランジ11cが全周に亘って設けられている。そして、インシュレータ本体11a、内周フランジ11bおよび外周フランジ11cによって、巻線コイル12を装着するための巻線巻回部11dが形成されている。各巻線巻回部11dには、巻線12aが内周側から外周側に向けて複数回に亘って巻回されて形成された巻線コイル12が装着されている。巻線コイル12は、径方向を中心軸方向として巻線12aを巻回させて巻線巻回部11dに取り付けられている。巻線巻回部11dは、図7に示すように、周方向に向けて等間隔に離間されたて配列されている。
巻線12aは、導電性を有する断面長方形の平角線であり、表面が絶縁性材にて被覆されている。巻線12aは、この巻線12aの一側面を巻線巻回部11dに接触させて巻回させてから、さらに、この巻回した巻線12aの他側面に巻線12aの一側面を接触させながら積層させて巻回されている。また、巻線12aは、巻線巻回部11dの外周側から内周側、さらに内周側から外周側へと交互にその巻回方向を変えながら、すでに巻回した巻線12aに隣接して接触するように巻回される。そして、巻線12aは、最終的に径方向に隣接した状態とされ巻線巻回部11dの内周側から外周側または外周側から内周側に整列巻きされた状態とされて巻線コイル12を形成している。
インシュレータ11の外周フランジ11cのうち、ステータコア3aのステータコア本体3bに接触する両側部が平板状のステータコア受部11eとされている。また、外周フランジ11cのうち、ステータコア本体3bが接触しない軸方向の端部が平板状の外壁部11fとされている。外壁部11fは、ステータコア受部11eより肉厚に形成され、このステータコア受部11eの外側面より外壁部11fの外側面が外側に突出した鍔状に形成されている。この結果、外壁部11fとステータコア受部11eとの間には基底部11gが形成され、軸方向の両端に位置する外壁部11fの基底部11g間にステータコア本体3bが嵌合した構成となっている。
インシュレータ11の各外壁部11fは、軸方向および径方向のそれぞれに直交する幅方向Aを有しており、軸方向視12角形状となるように周方向に並んだ状態となっている。各外壁部11fのリア側またはフロント側の端面には、一対の巻線嵌合溝部11h,11jが所定の間隔を空けて設けられている。これら巻線嵌合溝部11h,11jは、外壁部11fの端面側に開口し、外壁部11fを厚さ方向に貫通した凹溝状に形成されている。そして、一方の巻線嵌合溝部11hは、他方の巻線嵌合溝部11jよりも軸方向に浅く、要するに小さく切り欠かれた形状に形成されている。
一方の巻線嵌合溝部11hには、巻線巻回部11dに巻線12aを巻き始める際に巻線12aの基部側である始点部12cが嵌合されて仮固定される。他方の巻線嵌合溝部11jには、巻線巻回部11dに巻線12aを巻回させて巻線コイル12を形成した状態の巻線12aの外周側から突出する終点部12bが嵌合されて仮固定される。すなわち、巻線コイル12は、巻線12aの始点部12cを巻線嵌合凹部11hに仮固定した状態で、この巻線12aが巻線巻回部11dへ内層側から徐々に巻回させてから、この巻線12aの終点部12bを巻線嵌合凹部11jに仮固定させてインシュレータ11の外周側に引き出して導出させる構成となっている。
さらに、インシュレータ11は、図7に示すように、軸方向に2分割された構成とされ、この2分割されたリア側2分の1の部分が周方向に12分割され、これら12分割されたインシュレータ11の一部が、リア側インシュレータ部材51として構成されている。このリア側インシュレータ部材51は、それぞれがインシュレータ本体11a、内周フランジ11bおよび外周フランジ11cのリア側の2分の1を有する同一形状に構成されている。さらに、インシュレータ11を軸方向に2分割したうちのフロント側2分の1の部分もまた周方向に12分割され、これら12分割されたインシュレータ11の一部がフロント側インシュレータ部材61として構成されている。このフロント側インシュレータ部材61もまた、それぞれがインシュレータ本体11、内周フランジ11bおよび外周フランジ11cのフロント側の2分の1を有する同一形状に構成されている。
<インシュレータ11の固定構成>
各リア側インシュレータ部材51の内周フランジ11bのうち、センサ取付部15と対向する軸方向の端部には内壁部11kが形成されている。内壁部11kは、ステータコア受部11eより肉厚に形成され、ステータコア受部11eの内側面より内壁部11kの内側面が内側に突出した鍔状に形成されている。そして、内壁部11kの内側には、内径方向に突出した挿入受部11mが設けられている。挿入受部11mは、図3、図4および図7に示すように、断面凹状であってリア側が開口した受皿状に形成されている。挿入受部11mは、各リア側インシュレータ部材51のそれぞれに設けられ、インシュレータ11の周方向に向けて計12個が等間隔に配列された構成とされている。さらに、各挿入受部11mは、ステータ3にロータ2を取り付けた状態で、このロータ2の一部、要するにロータ2の外周縁を覆う位置まで内径方向に突出して設けられている。
各リア側インシュレータ部材51の内周フランジ11bのうち、センサ取付部15と対向する軸方向の端部には内壁部11kが形成されている。内壁部11kは、ステータコア受部11eより肉厚に形成され、ステータコア受部11eの内側面より内壁部11kの内側面が内側に突出した鍔状に形成されている。そして、内壁部11kの内側には、内径方向に突出した挿入受部11mが設けられている。挿入受部11mは、図3、図4および図7に示すように、断面凹状であってリア側が開口した受皿状に形成されている。挿入受部11mは、各リア側インシュレータ部材51のそれぞれに設けられ、インシュレータ11の周方向に向けて計12個が等間隔に配列された構成とされている。さらに、各挿入受部11mは、ステータ3にロータ2を取り付けた状態で、このロータ2の一部、要するにロータ2の外周縁を覆う位置まで内径方向に突出して設けられている。
さらに、各リア側インシュレータ部材51の内壁部11kの幅方向Aの両端部には、この両端部が切り欠かれて嵌合段部11nが形成されている。嵌合段部11nは、内壁部11kのリア側の角部に設けられ、計12個のリア側インシュレータ部材51を組み合わせた状態で、隣接する嵌合段部11nにて凹状の嵌合溝部11pを形成する構成となっている。要するに、嵌合溝部11pは、インシュレータ11の挿入受部11m間に位置し、インシュレータ11のリア側に周方向に向けて計12個が等間隔に配列された構成とされている。
インシュレータ11のリア側には、バスバーユニット7が同心状に固定されている。バスバーユニット7は、各巻線コイル12へ電力を供給するものであり、図4、図10および図11に示すように、略円環状のバスバーユニット本体7aを備えている。バスバーユニット本体7aの内周側のフロント側寄りの位置には、インシュレータ11の挿入受部11mに挿入させるインシュレータ固定部としての挿入固定部7bが設けられている。バスバーユニット本体7aは、軸方向の厚さが挿入固定部7bより厚く形成されている。挿入固定部7bは、フロント側に突出し、リア側から挿入受部11mに挿入する突状である角柱状に形成されている。そして、挿入固定部7bは、周方向に向けて計12個が等間隔に配列された構成とされている。さらに、各挿入固定部7bは、ステータ3の外周にロータ2が配置された状態で、このロータ2の一部、要するにロータ2の外周縁を覆う位置まで内径方向に突出して設けられている。
バスバーユニット本体7aのフロント側に位置する底面部には、図11に示すように、計12個の係止凸部7cが設けられている。係止凸部7cは、インシュレータ11のリア側にバスバーユニット7を同心状に固定させる際に、インシュレータ11の嵌合溝部11pに嵌合する構成となっている。バスバーユニット7は、このバスバーユニット7のフロント側の底面が巻線コイル12のリア側の表面に接触せず、所定のクリアランスが形成される構成となっている。係止凸部7cは、インシュレータ11に対するバスバーユニット7の周方向の位置合わせを容易にし、バスバーユニット7のインシュレータ11に対する回転方向の移動を規制して位置決め固定する構成となっている。
さらに、バスバーユニット7は、このバスバーユニット7の係止凸部7cをインシュレータ11の嵌合溝部11pに嵌合させて位置決め固定させ、このバスバーユニット7の挿入固定部7bをインシュレータ11の挿入受部11mに挿入させた状態で、図4に示すように、バスバーユニット7の挿入固定部7bのフロント側の底面と、インシュレータ11の挿入受部11mの底面との間に、接着箇所となる所定の隙間Cが形成される構成となっている。
そして、バスバーユニット本体7aの各挿入固定部7bのリア側には、この挿入固定部7bへ貫通した貫通孔7dを有する脚部7eが設けられている。脚部7eは、挿入固定部7bよりバスバーユニット本体7aの内周側に突出している。貫通孔7dは、脚部7eのリア側から挿入固定部7bのフロント側に亘って貫通し、インシュレータ11の挿入受部11mを挿入固定部7bに挿入させる挿入方向Dに縮径した円錐状、要するにロート状に形成されている。また、貫通孔7dは、脚部7eの厚さ寸法と挿入固定部7bの厚さ寸法とを足した長さ寸法を有し、貫通孔7dの内部容積が、この貫通孔7dへ充填される接着剤7fの充填量より大きくなるように設計されている。そして、図4に示すように、貫通孔7dは、流動性を有する接着剤7fがリア側から挿入固定部7bと挿入受部11mとの間の隙間Cに充填され、挿入固定部7bの側面が接着剤7fに浸かり、この挿入固定部7bと挿入受部11mとを接着固定させる接着剤充填口として機能する。
さらに、各脚部7eは、平板状の内周鍔部7gにて周方向に連結され、これら各内周鍔部7gよりリア側に突出している。各内周鍔部7gは、バスバーユニット本体7aの内周面との間で段部7hを形成する。そして、この段部7hのうちの脚部7eの外周側の部分には、バスバーユニット本体7aの内周面を凹状に凹ませた形状の凹状段部7jが形成されている。
バスバーユニット本体7aの外周部には、各巻線コイル12の始点部12cおよび終点部12bを位置決め固定するコイル結線部となる鍔状のバスバー端子7kが設けられている。各バスバー端子7kは、径方向に沿って外周側に突出し、巻線コイル12の個数と同様に計12個設けられ、周方向に等間隔に配列されている。各バスバー端子7kの外周縁には、巻線コイル12の始点部12cまたは終点部12bが溶接されて電気的に接続される一対の接続部7mが設けられている。
<温度検出構成>
インシュレータ11の外周には、巻線コイル12の温度を検出するサーミスタ13と、このサーミスタ13を巻線コイル12に付勢する板バネ材14とが取り付けられている。これらサーミスタ13および板バネ材14は、インシュレータ11のリア側に位置する外壁部11fの外側に設けられたサーミスタ収容部15に取り付けられている。要するに、サーミスタ収容部15は、各リア側インシュレータ部材51のそれぞれに設けられている。そして、サーミスタ収容部15は、外壁部11fの外側に位置する一対の巻線嵌合溝部11h,11jの間であって、この外壁部11fの外側面の幅方向Aの中心位置に設けられている。すなわち、サーミスタ収容部15は、巻線コイル12の始点部12cと終点部12bとの間に位置して設けられている。
インシュレータ11の外周には、巻線コイル12の温度を検出するサーミスタ13と、このサーミスタ13を巻線コイル12に付勢する板バネ材14とが取り付けられている。これらサーミスタ13および板バネ材14は、インシュレータ11のリア側に位置する外壁部11fの外側に設けられたサーミスタ収容部15に取り付けられている。要するに、サーミスタ収容部15は、各リア側インシュレータ部材51のそれぞれに設けられている。そして、サーミスタ収容部15は、外壁部11fの外側に位置する一対の巻線嵌合溝部11h,11jの間であって、この外壁部11fの外側面の幅方向Aの中心位置に設けられている。すなわち、サーミスタ収容部15は、巻線コイル12の始点部12cと終点部12bとの間に位置して設けられている。
さらに、サーミスタ収容部15は、リア側からサーミスタ13が嵌合される取付凹部15aを備えている。取付凹部15aは、軸方向に沿って設けられ、インシュレータ11の外周側、要するに外壁部11fの外側に突出したボックス形状に形成されている。また、取付凹部15aは、外壁部11fのリア側の端部から巻線巻回部11dの外周面に沿う位置までに亘って設けられている。さらに、取付凹部15aは、図3および図4に示すように、この取付凹部15aのフロント側の底部がステータコア本体3bのリア側の面に接触して、インシュレータ11の倒れを防止する機能を有している。
取付凹部15aの外側面には、取付凹部15aを貫通する係止溝15bが設けられている。係止溝15bは、四角形状に形成され、リア側の開口縁が外壁部11fに対して垂直な係止面15cとなっている。また、取付凹部15aの外側面のインシュレータ本体11a側には、断面凹状の収容凹部15dが設けられている。収容凹部15dは、係止溝15bのインシュレータ本体11a側に連続して設けられている。また、収容凹部15dは、この収容凹部15dの係止面15cの反対側に位置する開口縁から幅方向Aに直交する高さ方向のリア側の端部に亘って設けられている。
また、サーミスタ収容部15には、取付凹部15aに取り付けたサーミスタ13を巻線コイル12に直接接触させる開口部15eが形成されている。開口部15eは、リア側に貫通し、取付凹部15aの幅寸法より若干小さな幅寸法に形成されている。また、開口部15eは、外壁部11fのリア側の端部から巻線巻回部11dの外周面までを凹状に切り欠いた形状とされている。開口部15eは、幅方向Aの中心位置に軸方向に沿って設けられている。このため、開口部15eは、巻線巻回部11dに巻回された巻線コイル12の幅方向Aの中心位置において、この巻線コイル12の巻線12aの巻線方向である積層方向Bに沿って設けられている。この結果、サーミスタ13は、開口部15eから巻線コイル12の積層方向Bに沿って、この巻線コイル12の内層に位置する複数本の巻線12aに接触するようにサーミスタ収容部15に取り付けられている。
そして、開口部15eの幅方向Aの両側部には、取付凹部15aの内側片が突出した係止片部15fが設けられている。係止片部15fは、取付凹部15aに取り付けたサーミスタ13の両側部近傍に位置し、このサーミスタ13の幅方向Aの移動を規制する。
サーミスタ13は、図8に示すように、細長断面四角形状のサーミスタ本体13aを備えている。サーミスタ13は、サーミスタ本体13aの長手方向の一端側から一対の導線13bが導出した構成となっている。そして、サーミスタ本体13aの内部には、温度を検出する基点となる検出素子13cが収容されている。検出素子13cは、サーミスタ本体13aの他端面から一端側に所定の間隔を空けた位置に取り付けられている。また、検出素子13cのサーミスタ本体13aの長手方向の一端側には、一対のリード線13dが接続されている。そして、これら一対のリード線13dの端部が一対の導線13bに電気的に接続されている。
板バネ材14は、サーミスタ13を巻線コイル12に付勢する付勢部材である。この板バネ材14は、図9(A)および図9(B)に示すように、細長平板状の板バネ体14aを備えている。板バネ体14aは、一端側がL状に屈曲され、他端側が一端側と同じ方向にV状に屈曲された形状とされ、巻線コイル12にサーミスタ13を付勢するための弾性力を有する構成となっている。そして、板バネ体14aの一端側のL状に屈曲した屈曲部14bには、サーミスタ13から突出する導線13bを挿通させる凹状の挿通凹部14cが設けられている。屈曲部14bは、挿通凹部14cにサーミスタ13の導線13bを挿通させ、サーミスタ収容部15に取り付けたサーミスタ13のサーミスタ本体13aの基端側を保持する構成となっている。
一方、板バネ体14aの他端側のU状の弾性片部14dは、サーミスタ収容部15の取付凹部15aにサーミスタ13とともに挿入され、このサーミスタ13を係止する。そして、弾性片部14dは、この弾性片部14dの弾性力によって、サーミスタ収容部15に取り付けたサーミスタ13を巻線コイル12側に付勢する構成となっている。さらに、板バネ体14aの長手方向の中間部には、屈曲部14bの屈曲方向の逆側に突出した抜止片14eが設けられている。抜止片14eは、板バネ体14aの一部を切り起こして形成されている。そして、抜止片14eは、サーミスタ13とともに板バネ材14をサーミスタ収容部15の取付凹部15aに嵌合させた際に、このサーミスタ収容部15の係止面15cに係止して、サーミスタ13をサーミスタ収容部15へ抜け止め保持する、いわゆるスナップフィット構成となっている。
さらに、図2に示すように、サーミスタ13および板バネ材14は、インシュレータ11の複数のリア側インシュレータ部材51のうちの1つのサーミスタ収容部15のみに1つずつ取り付けられている。サーミスタ13は、複数の巻線コイル12のうちの隣接する1つの巻線コイル12の温度を検出する構成となっている。ここで、サーミスタ13の導線13bの一方の出力側は、図5に示すように、出力コネクタ9Aへ引き回されて外部へ導出されている。また、この導線13bの他方のグランド側は、コネクタ8aを介して回転センサ基板8に電気的に接続されている。このため、サーミスタ13は、導線13bの長さを短くする観点から、この導線13bの引き回しを考慮し、回転センサ基板8のコネクタ8aおよび出力コネクタ9Aのそれぞれに近接するサーミスタ収容部15に取り付けられている。
また、サーミスタ13は、板バネ材14とともにサーミスタ収容部15に圧入されて収納されている。そして、サーミスタ13は、サーミスタ収容部15の外周面との間で生じる板バネ材14の弾性力によって巻線コイル12側に押圧され、サーミスタ収容部15の開口部15eから巻線コイル12の内周側に位置する巻線12aに接触している。さらに、サーミスタ13は、巻線コイル12の内層側に位置する複数の巻線12aに接触して固定されている。
<製造方法>
次に、上記一実施形態に係るモータ1の製造方法の製造工程について、図14を参照しながら説明する。
次に、上記一実施形態に係るモータ1の製造方法の製造工程について、図14を参照しながら説明する。
(インシュレータ組立工程)
まず、ステータコア3aにインシュレータ11を取り付ける。このとき、リア側インシュレータ部材51とフロントインシュレータ部材61とを組み合わせて巻線巻回部11dを1つ形成する(S1)。
まず、ステータコア3aにインシュレータ11を取り付ける。このとき、リア側インシュレータ部材51とフロントインシュレータ部材61とを組み合わせて巻線巻回部11dを1つ形成する(S1)。
(巻回工程)
この状態で、この巻線巻回部11dに巻線12aを巻回させて巻線コイル12を装着する(S2)。
この状態で、この巻線巻回部11dに巻線12aを巻回させて巻線コイル12を装着する(S2)。
(ステータ組立工程)
次に、リア側インシュレータ部材51とフロント側インシュレータ部材61とを組み合わせて巻線コイル12を装着しステータ部材31を嵌合させたユニットを計12個準備する。そして、これら計12個のユニットのそれぞれの外壁部11f側を外周側に向けた状態として円弧状に配置する。このとき、隣接するステータ部材31の対向する凹凸面31a同士を嵌合させて円弧状のステータ3とする(S3)。
次に、リア側インシュレータ部材51とフロント側インシュレータ部材61とを組み合わせて巻線コイル12を装着しステータ部材31を嵌合させたユニットを計12個準備する。そして、これら計12個のユニットのそれぞれの外壁部11f側を外周側に向けた状態として円弧状に配置する。このとき、隣接するステータ部材31の対向する凹凸面31a同士を嵌合させて円弧状のステータ3とする(S3)。
(バスバーユニット組み付け工程)
この後、インシュレータ11のリア側にバスバーユニット7を組み付ける(S4)。このとき、バスバーユニット7の各挿入固定部7bをインシュレータ11の各挿入受部11mに挿入させるとともに、このバスバーユニット7の各係止凸部7cをインシュレータ11の各嵌合溝部11pに嵌合させる。
この後、インシュレータ11のリア側にバスバーユニット7を組み付ける(S4)。このとき、バスバーユニット7の各挿入固定部7bをインシュレータ11の各挿入受部11mに挿入させるとともに、このバスバーユニット7の各係止凸部7cをインシュレータ11の各嵌合溝部11pに嵌合させる。
(バスバー固定工程)
次いで、バスバーユニット7の各バスバー端子7kの接続部7mに、インシュレータ11に取り付けられた各巻線コイル12の始点部12cおよび終点部12bを溶接固定して、これら各巻線コイル12の始点部12cおよび終点部12bを所定のバスバー端子7kに電気的に接続する(S5)。
次いで、バスバーユニット7の各バスバー端子7kの接続部7mに、インシュレータ11に取り付けられた各巻線コイル12の始点部12cおよび終点部12bを溶接固定して、これら各巻線コイル12の始点部12cおよび終点部12bを所定のバスバー端子7kに電気的に接続する(S5)。
(接着工程)
この状態で、バスバーユニット7の各貫通孔7dに所定量の接着剤7fを注入し、この接着剤7fをバスバーユニット7の挿入固定部7bとインシュレータ11の挿入受部11mとの間に形成された隙間Cに充填させて硬化させ、これらバスバーユニット7の挿入固定部7bとインシュレータ11の挿入受部11mとを接着剤7fにて接着固定する(S6)。
この状態で、バスバーユニット7の各貫通孔7dに所定量の接着剤7fを注入し、この接着剤7fをバスバーユニット7の挿入固定部7bとインシュレータ11の挿入受部11mとの間に形成された隙間Cに充填させて硬化させ、これらバスバーユニット7の挿入固定部7bとインシュレータ11の挿入受部11mとを接着剤7fにて接着固定する(S6)。
(基板取付工程)
その後、バスバーユニット7に回転センサ基板8を取り付ける(S7)。
その後、バスバーユニット7に回転センサ基板8を取り付ける(S7)。
(サーミスタ取付工程)
次いで、サーミスタ13の導線13bの基端部に、板バネ材14の挿通凹部14cに挿通させる。そして、このサーミスタ13のサーミスタ本体13aの外側に板バネ材14の板バネ体14aを隣接させた状態とする。この状態で、板バネ材14の弾性片部14d側を先頭にして、これらサーミスタ13および板バネ材14を、回転センサ基板8に近接して位置するサーミスタ収容部15の取付凹部15aに圧入する。このとき、この板バネ材14の抜止片14eがサーミスタ収容部15の係止面15cに係合して、サーミスタ13がサーミスタ収容部15に抜け止め保持される(S8)。
次いで、サーミスタ13の導線13bの基端部に、板バネ材14の挿通凹部14cに挿通させる。そして、このサーミスタ13のサーミスタ本体13aの外側に板バネ材14の板バネ体14aを隣接させた状態とする。この状態で、板バネ材14の弾性片部14d側を先頭にして、これらサーミスタ13および板バネ材14を、回転センサ基板8に近接して位置するサーミスタ収容部15の取付凹部15aに圧入する。このとき、この板バネ材14の抜止片14eがサーミスタ収容部15の係止面15cに係合して、サーミスタ13がサーミスタ収容部15に抜け止め保持される(S8)。
サーミスタ収容部15内においては、取付凹部15aの外側面とサーミスタ13との間で板バネ材14の弾性片部14dが押圧されて弾性変形する。そして、この弾性片部14dの弾性力によって、サーミスタ13が巻線コイル12側に押圧され、サーミスタ13がサーミスタ収容部15の開口部15eから巻線コイル12の内周側に位置する複数の巻線12aに直接接触した状態となる。
(導線接続工程)
この後、サーミスタ13の導線13bの一方の出力側を、出力コネクタ9Aへ引き回して外部へ導出させるとともに、この導線13bの他方のグランド側を、コネクタ8aを介して回転センサ基板8に電気的に接続させる(S9)。
この後、サーミスタ13の導線13bの一方の出力側を、出力コネクタ9Aへ引き回して外部へ導出させるとともに、この導線13bの他方のグランド側を、コネクタ8aを介して回転センサ基板8に電気的に接続させる(S9)。
(ケース体組み付け工程)
その後、ステータ3およびインシュレータ11をケース体6に装着する(S10)。
その後、ステータ3およびインシュレータ11をケース体6に装着する(S10)。
(フロントブラケット取付工程)
次いで、このケース体6のフロント側にフロントブラケット4を取り付け、ボルト10bにてフロントブラケット4をケース体6に固定する(S11)。
次いで、このケース体6のフロント側にフロントブラケット4を取り付け、ボルト10bにてフロントブラケット4をケース体6に固定する(S11)。
(ロータ組み付け工程)
さらに、リア側からステータ3内にロータ2を挿入する(S12)。
さらに、リア側からステータ3内にロータ2を挿入する(S12)。
(リアブラケット取付工程)
その後、ステータ3のリア側にリアブラケット5を取り付けてから、ボルト10aにてリアブラケット5をケース体6に固定する(S13)。
その後、ステータ3のリア側にリアブラケット5を取り付けてから、ボルト10aにてリアブラケット5をケース体6に固定する(S13)。
<作用効果>
以上説明したように、上記一実施形態に係るモータ1は、インシュレータ11のリア側にバスバーユニット7を同心状に固定した構成としている。よって、バスバーユニット7をインシュレータ11に強固に固定できるため、モータ1の駆動時に生じ得る振動を適切に抑制できる。
以上説明したように、上記一実施形態に係るモータ1は、インシュレータ11のリア側にバスバーユニット7を同心状に固定した構成としている。よって、バスバーユニット7をインシュレータ11に強固に固定できるため、モータ1の駆動時に生じ得る振動を適切に抑制できる。
特に、インシュレータ11の内周側に複数の挿入受部11mを設け、バスバーユニット7の内周側に複数の挿入固定部7bを設けた構成とし、これら挿入固定部7bを挿入受部11mに挿入させてから接着剤7fにて固定する構成としている。よって、バスバー端子7kと巻線コイル12の始点部12cおよび終点部12bとの接続部7mに掛かる応力を減縮できるから、バスバーユニット7をインシュレータ11に固定する際の応力による接続部7mの破断を防止できる。
さらに、インシュレータ11の内径方向に突出させて挿入受部11mを設け、バスバーユニット7の内径方向に突出させて挿入固定部7bを設けた構成としている。このため、巻線コイル12の巻き始め部となる始点部12cおよび引き出し部となる終点部12bのそれぞれをインシュレータ11の外径側へ突出させたり、巻線コイル12の占積率向上の目的から巻線12の軸方向視の形状を略扇状にしたりしても、バスバー端子7kと巻線コイル12の始点部12cおよび終点部12bとの接続部7mと、インシュレータ11の挿入受部11mおよびバスバーユニット7の挿入固定部7bとをレイアウト的に干渉させることなく配置できる。
また、バスバーユニット7の挿入固定部7bに貫通孔7dを設け、この貫通孔7dから接着剤7fを流入させて、インシュレータ11の挿入受部11mにバスバーユニット7の挿入固定部7bを接着固定する構成としている。このため、バスバーユニット7をインシュレータ11に組み付けてから、バスバーユニット7の各バスバー端子7kの接続部7mに各巻線コイル12の始点部12cおよび終点部12bを溶接固定した後、貫通孔7dに接着剤7fを塗布してバスバーユニット7をインシュレータ11に固定できる。この結果、例えば接着剤7fを塗布してから、この接着剤7fが硬化する前にバスバーユニット7をインシュレータ11に組み付けた後、巻線コイル12の始点部12cおよび終点部12bをかしめて溶接した場合と比べて流動体である接着剤7fの挙動を予測および制御しやすく、接着面積の不足といった課題の発生を防止しやすい。また、バスバーユニット7をねじ止め等してインシュレータ11に固定する場合に比べ、バスバーユニット7の組み付け工数を少なくでき、モータ1のコストダウンが可能となる。
さらに、インシュレータ11の挿入受部11mおよびバスバーユニット7の挿入固定部7bのそれぞれを、ロータ2の一部を覆う位置まで内径側に突出させる、要するに、これら挿入受部11mおよび挿入固定部7bが軸方向視でロータ2と重なるように配置している。この結果、挿入受部11mに挿入固定部7bを挿入させて固定する構成であるため、これら挿入受部11mおよび挿入固定部7bの固定構造をより径方向に大きく確保できる。よって、バスバーユニット7をより強固にインシュレータ11に固定できる。
また、これら挿入受部11mおよび挿入固定部7bのそれぞれを、ロータ2の一部を覆う位置まで内径側に突出させた構成としたため、ステータ3のリア側からロータ2を組み付けできない。そこで、ステータ3のフロント側からロータ2を組み付けできるように、モータ1をフロントブラケット4、リアブラケット5およびケース体6の三分割構造としている。この結果、フロントブラケット4以外の構成を変更することなく、モータ1の取付対象に適合するようにブロントブラケット4の構造を適否変更することにより、取付対象に適合したモータ1にできる。よって、例えば、図12に示すサイドマウント型や、図13に示すセンタマウント型の電動式自動二輪車用駆動モータであっても、フロントブラケット4を設計し直すだけで対応できるので、モータ1の汎用性を大幅に向上できる。
さらに、これら挿入受部11mおよび挿入固定部7bのそれぞれをインシュレータ11およびバスバーユニット7の周方向に向けて等間隔に複数配列させている。このため、これら挿入受部11mおよび挿入固定部7bにより、バスバーユニット7を内周側の周方向に亘る複数個所でインシュレータ11に固定できるから、バスバーユニット7をインシュレータ11に対して周方向に亘って強固に固定できる。また、インシュレータ11の挿入受部11mを凹状とし、この挿入受部11mにバスバーユニット7の挿入固定部7bを挿入させる構成としている。このため、バスバーユニット7をインシュレータ11に固定する構成を簡略にでき、バスバーユニット7をインシュレータ11に組み付ける作業を簡略化できる。よって、バスバーユニット7の組付け性を向上できる。
また、バスバーユニット7の貫通孔7dを挿入方向Dに縮径したロート状に形成したことにより、合成樹脂製のバスバーユニット7を射出成形等して製造する際の型抜き性を向上できる。そして、貫通孔7dの接着剤7fを塗布する入口側の部分が広くなるため、接着剤7fを塗布するディスペンサによる、バスバーユニット7のインシュレータ11への固定を適切にできる。
さらに、バスバーユニット7のバスバーユニット本体7aの軸方向の厚さを挿入固定部7bより大きくしたことにより、挿入固定部7bの上側の脚部7eを上側に突出できるため、貫通孔7dの内部容積を確保できる。そして、接着剤7fの塗布量よりも貫通孔7dの内部容積を大きく設定したことにより、貫通孔7dからの接着剤7fの溢れ出しを防止できる。
また、上記一実施形態に係るモータ1は、インシュレータ11の外壁部11fの外側の幅方向Aの中心位置にサーミスタ収容部15を設け、このサーミスタ収容部15に巻線コイル12の積層方向Bに沿った開口部15eを形成している。そして、このサーミスタ収容部15にサーミスタ13を取り付けることにより、巻線コイル12の幅方向Aの中心位置であって、この巻線コイル12の積層方向Bの内層側の複数本の巻線12aにサーミスタ13が直接接触する構成としている。
この結果、モータ1の駆動時等に最も熱が籠りやすく高温箇所となりやすい巻線コイル12の積層方向Bの内周側の巻線12aの温度を、巻線コイル12の外側からサーミスタ13にて検出でき、巻線コイル12の温度を精度よく検出できる。よって、モータ1が高温になることで生じ得るインシュレータ11の溶解や巻線コイル12の被膜剥離等に基づく誤作動や焼損故障等の発生を適切に抑制でき、モータ1の破損を防止できる。
要するに、インシュレータ11の巻線巻回部11dに巻線12aを巻回させる際にサーミスタ13を巻き込んで、巻線コイル12内にサーミスタ13を配置したり、巻線コイル12の表面にサーミスタ13を貼り付けたりした従来のモータに対し、モータ1はサーミスタ収容部15をインシュレータ11の外周に突出させて設けた構成としている。このため、巻線コイル12の巻線12aにサーミスタ13を巻き込む等する必要がなくなる等するため、モータ1の巻線コイル12周辺部の径方向の大きさを小さくでき、モータ1の径方向の小型化、要するにモータ1の薄型化が可能となる。そして、インシュレータ11の巻線12aを巻回させるスペースを減少させることなく、巻線コイル12の温度を正確に検出できる。
また、インシュレータ11の外壁部11fの外側面からサーミスタ収容部15を突出させた構成とし、このサーミスタ収容部15にサーミスタ13を嵌合させて固定する構成としている。このため、サーミスタ13をサーミスタ収容部15に取り付けて固定する際に生じ得るステータ3やインシュレータ11等による物理的な干渉を少なくできる。よって、ステータコア3aの組み付け性を低下させることなく、サーミスタ13の組み付け作業を容易にできる。また、インシュレータ11の外壁部11f自体の径方向の厚さを厚くすることなく、この外壁部11fの外側にサーミスタ収容部15を突出させた構成としている。このため、インシュレータ11の外壁部11fを薄くできるから、合成樹脂製のインシュレータ11であっても、成型時の変形を抑制できる。よって、インシュレータ11を精度よく成形できるとともに、ステータコア3aの組み付け性を低下させることなく、サーミスタ13の組み付け性を向上できる。
さらに、インシュレータ11の計12個の巻線巻回部11dそれぞれの外周側にサーミスタ収容部15をそれぞれ設けた構成としている。この結果、周方向に12分割された各リア側インシュレータ部材51のそれぞれにサーミスタ収容部15が設けられた構成となり、これら各リア側インシュレータ部材51を同一形状にできる。よって、インシュレータ11が周方向に12分割された構成であっても、インシュレータ11を構成するリア側インシュレータ部材51を共通化できるため、インシュレータ11の製造性を向上できる。
また、インシュレータ11の巻線嵌合溝部11h,11jの間にサーミスタ収容部15を設けた構成としている。このため、インシュレータ11の外壁部11fのうちの脆弱な箇所となりやすい幅方向Aの中心位置、すなわち巻線嵌合溝部11h,11j間の部分をサーミスタ収容部15にて補強できる。よって、インシュレータ11の外壁部11f、強いてはインシュレータ11自体の剛性を向上できる。このため、インシュレータ11の巻線巻回部11dに巻線12aを巻回させる際にインシュレータ11の外壁部11fに応力が掛かった場合に生じ得るインシュレータ11の歪みを抑制できる。
さらに、巻線12aを平角線とし、この巻線12aの一側面を巻線巻回部11dに接触させて巻回させてから、この巻回した巻線12aの他側面に巻線12aの一側面を接触させながら積層させた整列巻きで巻線コイル12を形成した構成としている。この結果、巻線12aを丸棒線とした場合に比べ、巻線コイル12の内層側に位置する複数本の巻線12aにサーミスタ13を接触できるともに、巻線12aとサーミスタ13との間の接触面積を大きくできる。よって、巻線コイル12の温度をサーミスタ13にて正確に検出できる。
また、インシュレータ11のサーミスタ収容部15へ板バネ材14とともにサーミスタ13を圧入して収納する構成とし、この板バネ材14の弾性力にてサーミスタ13を巻線コイル12に押圧して、サーミスタ収容部15の開口部15eから巻線コイル12の内層側の巻線12aにサーミスタ13を付勢して接触させる構成としている。この結果、サーミスタ13と巻線コイル12との間に空間が生じなくなり、外部から衝撃を受けたりモータ1の駆動にて振動が生じたりしても、これら衝撃や振動を板バネ材14の弾性力にて吸収できる。このため、サーミスタ13と巻線コイル12との間に空間が生じたり、サーミスタ13がずれたりすることを板バネ材14の弾性力にて防止できる。よって、サーミスタ13による巻線コイル12の温度検出を適切にできる。
さらに、サーミスタ13の導線13bの基端部を、板バネ材14の挿通凹部14cに挿通させる構成とし、このサーミスタ13を板バネ材14とともにサーミスタ収容部15の取付凹部15aに圧入した際に、板バネ材14の抜止片14eがサーミスタ収容部15の係止面15cに係合するスナップフィット構造としている。この結果、板バネ材14によってサーミスタ13がサーミスタ収容部15に抜け止め保持される。よって、例えば接着剤を塗布したり別部材を組み付けたりする等の、サーミスタ13をサーミスタ収容部15へ抜け止め保持するための別工程が不要になる。このため、インシュレータ11へサーミスタ13を容易に取り付けでき、サーミスタ13の組み付け性を大幅に向上できる。
特に、サーミスタ13をインシュレータ11のサーミスタ収容部15に抜け止め保持し、このサーミスタ収容部15に固定したサーミスタ13を巻線コイル12に付勢して接触させる部材として1つの板バネ材14を用いた構成としている。このため、サーミスタ13を巻線コイル12へ付勢する構成、およびサーミスタ13をサーミスタ収容部15に抜け止め保持する構成を、板バネ材14という比較的簡単な1つの部材で適切に実現できる。
以上により、本発明に係るモータ1は、SDGsの目標である、「目標9:産業と技術革新の基盤をつくろう」や、「目標12:作る責任、使う責任」等の目標の解決に寄与している。
(その他)
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形態様が含まれる。例えば、前述した実施形態は、本発明を分りやすく説明するために説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形態様が含まれる。例えば、前述した実施形態は、本発明を分りやすく説明するために説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
例えば、上記一実施形態に係るモータ1は、図12に示すサイドマウント型の電動式自動二輪車や、図13に示すセンタマウント型の電動式自動二輪車の駆動用モータとして用いるほか、ホイール内で駆動するインホール型の電動式自動二輪車や、小型の電動式自動車など、駆動力が適合する様々な電動式装置の動力として用いることもできる。
また、上記一実施形態においては、インシュレータ11のサーミスタ取付部15に板バネ材14を用いてサーミスタ13を抜け止め保持して巻線コイル12に押し付ける構成のモータ1としたが、例えば、接着剤を用いてサーミスタ13をサーミスタ取付部15に固定させたり、サーミスタ13をサーミスタ取付部15にねじ止め固定したりする構成とすることもできる。
さらに、共振によるバスバーユニット7の変形を抑制できる構成であれば、接着剤7fを用いずにボルトや圧入等を利用してバスバーユニット7をインシュレータ11に固定する構成とすることもできる。
1 モータ
2 ロータ
2a 回転軸
3 ステータ
3a ステータコア
3b ステータコア本体
3c ティース
4 フロントブラケット
4a 挿通孔
5 リアブラケット
6 ケース体
7 バスバーユニット
7a バスバーユニット本体
7b 挿入固定部(固定部)
7c 係止凸部
7d 貫通孔
7e 脚部
7f 接着剤
7g 内周鍔部
7h 段部
7j 凹状段部
7k バスバー端子
7m 接続部
8 回転センサ基板
8a コネクタ
9A 出力コネクタ
9B ターミナルホルダ
9D ターミナル
10a,10b ボルト
11 インシュレータ
11a インシュレータ本体
11b 内周フランジ
11c 外周フランジ
11d 巻線巻回部
11e ステータコア受部
11f 外壁部
11g 基底部
11h,11j 巻線嵌合溝部
11k 内壁部
11m 挿入受部(受部)
11n 嵌合段部
11p 嵌合溝部
12 巻線コイル
12a 巻線
12b 終点部
12c 始点部
13 サーミスタ(温度検出センサ)
13a サーミスタ本体
13b 導線
13c 検出素子
13d リード線
14 板バネ材(付勢部材)
14a 板バネ体
14b 屈曲部
14c 挿通凹部
14d 弾性片部
14e 抜止片
15 サーミスタ収容部(収容部)
15a 取付凹部
15b 係止溝
15c 係止面
15d 収容凹部
15e 開口部
15f 係止片部
31 ステータ部材
31a 凹凸面
51 リア側インシュレータ部材
61 フロント側インシュレータ部材
A 幅方向
B 積層方向
C 隙間
D 挿入方向
2 ロータ
2a 回転軸
3 ステータ
3a ステータコア
3b ステータコア本体
3c ティース
4 フロントブラケット
4a 挿通孔
5 リアブラケット
6 ケース体
7 バスバーユニット
7a バスバーユニット本体
7b 挿入固定部(固定部)
7c 係止凸部
7d 貫通孔
7e 脚部
7f 接着剤
7g 内周鍔部
7h 段部
7j 凹状段部
7k バスバー端子
7m 接続部
8 回転センサ基板
8a コネクタ
9A 出力コネクタ
9B ターミナルホルダ
9D ターミナル
10a,10b ボルト
11 インシュレータ
11a インシュレータ本体
11b 内周フランジ
11c 外周フランジ
11d 巻線巻回部
11e ステータコア受部
11f 外壁部
11g 基底部
11h,11j 巻線嵌合溝部
11k 内壁部
11m 挿入受部(受部)
11n 嵌合段部
11p 嵌合溝部
12 巻線コイル
12a 巻線
12b 終点部
12c 始点部
13 サーミスタ(温度検出センサ)
13a サーミスタ本体
13b 導線
13c 検出素子
13d リード線
14 板バネ材(付勢部材)
14a 板バネ体
14b 屈曲部
14c 挿通凹部
14d 弾性片部
14e 抜止片
15 サーミスタ収容部(収容部)
15a 取付凹部
15b 係止溝
15c 係止面
15d 収容凹部
15e 開口部
15f 係止片部
31 ステータ部材
31a 凹凸面
51 リア側インシュレータ部材
61 フロント側インシュレータ部材
A 幅方向
B 積層方向
C 隙間
D 挿入方向
Claims (9)
- ステータと、
回転可能に取り付けられたロータと、
前記ステータに取り付けられ、複数の巻線巻回部が周方向に配列された絶縁性を有する筒状のインシュレータと、
前記インシュレータの各巻線巻回部に巻線を巻回させて形成された複数の巻線コイルと、
前記巻線コイルの温度を検出する温度検出センサと、を備えたモータであって、
前記複数の巻線巻回部の少なくとも1つの外周側には、前記温度検出センサを前記巻線コイルに接触させるための開口部が設けられ、
前記開口部は、前記巻線コイルの積層方向に沿って形成されている、
ことを特徴とするモータ。 - 前記開口部は、前記巻線巻回部のそれぞれに設けられ、
前記温度検出センサは、前記巻線巻回部の少なくとも1つに固定されている、
ことを特徴とする請求項1記載のモータ。 - 前記開口部が設けられた前回巻線巻回部の外周側には、前記温度検出センサが収容可能な収容部が外周側に突出して設けられ、
前記温度検出センサは、前記開口部から前記巻線コイルに接触するように前記収容部に収容されている、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のモータ。 - 前記巻線コイルは、前記インシュレータの径方向を中心軸方向として前記巻線を巻回させて前記巻線巻回部に設けられ、前記インシュレータの軸方向および径方向のそれぞれに直交する幅方向を有し、
前記収容部は、前記巻線コイルの前記幅方向の中心位置に、前記インシュレータの軸方向に沿って設けられ、
前記温度検出センサは、前記開口部から巻線コイルの内層側の巻線に接触させて前記収容部に収容されている、
ことを特徴とする請求項3記載のモータ。 - 前記巻線コイルは、前記巻線の始点部および終点部を有し、前記始点部を前記巻線コイルの前記幅方向の一側部から突出させ、前記終点部を前記巻線コイルの前記幅方向の他側部から突出させて前記巻線巻回部に設けられ、
前記収容部は、前記始点部と前記終点部との間に設けられている、
ことを特徴とする請求項4記載のモータ。 - 前記巻線は、断面略長方形の平角線であり、
前記巻線コイルは、前記巻線の面を積層させて巻回させて構成され、
前記温度検出センサは、前記巻線コイルの内層側に位置する複数の巻線に接触して固定されている、
ことを特徴とする請求項4記載のモータ。 - 前記温度検出センサを前記巻線コイルに付勢する付勢部材を備えている、
ことを特徴とする請求項1記載のモータ。 - 前記温度検出センサを前記巻線コイルに付勢する付勢部材を備え、
前記収容部の外周側に係止溝が設けられ、
前記付勢部材は、前記温度検出センサを前記収容部に収容した状態で前記係止溝に係止し、前記温度検出センサを前記収容部から抜け止め保持する抜止片を有している、
ことを特徴とする請求項3記載のモータ。 - 前記付勢部材は、前記温度検出センサの外周側に取り付けられ、前記温度検出センサとともに前記収容部に収納され、前記収容部の外周面との間で生じる弾性力にて前記温度検出センサを前記巻線コイルに付勢する板バネ材である、
ことを特徴とする請求項8記載のモータ。
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2023
- 2023-09-04 WO PCT/JP2023/032190 patent/WO2024127740A1/ja unknown
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