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公開番号2020145917
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200910
出願番号2019221130
出願日20191206
発明の名称電気エネルギーと力学的エネルギーとの変換器
出願人株式会社村田製作所
代理人特許業務法人 楓国際特許事務所
主分類H02K 3/51 20060101AFI20200814BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】出力を低下させることなく、形状をより小さくしたモータを提供する。
【解決手段】モータ10は、複数のステータ部材20、および、バスバー部材30を備える。バスバー部材30は、複数のステータ部材20における所定のステータ部材20のコイル端部231、232に接続する。バスバー部材30は、バスバー31、バスバー32、および、バスバー33を備える。例えば、バスバー31は、環状のベース部310と、ベース部310の外周に接続し、コイル端部231、232に接続する接続端子311と、を備える。バスバー部材30と複数のステータ部材20とは、軸方向に並んでいる。バスバー31、バスバー32、および、バスバー33の接続端子は、ベース部よりもステータ部材20側に突出する形状である。
【選択図】 図1
特許請求の範囲【請求項1】
コイルが巻回されたステータと、
前記コイルの端部に接続するバスバーと、
を備え、
前記バスバーは、
環状のベース部と、
前記ベース部の外周に接続し、前記コイルの端部に接続する接続端子と、
を備え、
前記バスバーと前記ステータとは、前記ステータの軸方向に並んでおり、
前記接続端子は、前記ベース部よりも前記ステータ側に突出する形状である、
電気エネルギーと力学的エネルギーとの変換器。
続きを表示(約 630 文字)【請求項2】
前記ステータは、
ステータコアと、
前記ステータコアを覆う絶縁性のインシュレータと、
前記インシュレータに巻かれた前記コイルと、
を備え、
前記接続端子は、前記インシュレータの外端面に近接または接している、
請求項1に記載の電気エネルギーと力学的エネルギーとの変換器。
【請求項3】
前記ステータコアの外端面は、前記インシュレータの外端面よりも外側であり、
前記接続端子の外端面は、前記ステータコアの外端面よりも内側にある、
請求項2に記載の電気エネルギーと力学的エネルギーとの変換器。
【請求項4】
前記接続端子は、
前記ベース部に接続する側と反対側の先端から凹む凹部を備え、
前記コイルの端部は、前記凹部に挿通されている、
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の電気エネルギーと力学的エネルギーとの変換器。
【請求項5】
前記接続端子は、前記凹部によって形成される舌部を備え、
前記コイルの端部は、前記舌部を用いて挟みこまれた状態で、前記接続端子に接合されている、
請求項4に記載の電気エネルギーと力学的エネルギーとの変換器。
【請求項6】
前記バスバーは、板状である、
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の電気エネルギーと力学的エネルギーとの変換器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、ステータに巻回されたコイルに流れる電流の位相を制御することで回転力を発生させるモータ等の電気エネルギーと力学的エネルギーとの変換器に関する。
続きを表示(約 9,800 文字)【背景技術】
【0002】
特許文献1は、モータを開示している。特許文献1のモータは、ステータコア、および、バスバーを備える。ステータコアは、それぞれに巻き線が巻回された複数のティースからなる。複数のティースは、周方向に等間隔で配置されている。
【0003】
バスバーは、モータの軸方向において、ステータコアに隣接している。バスバーは、円環状の基部と、基部に繋がる接続部を備えている。接続部は、基部を基準にして、ステータコアが配置される側と反対側に突出している。接続部がティースの巻き線を挟みこむことによって、ティースの巻き線とバスバーとは、接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2016−13053号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1のモータにおける軸方向の大きさは、ステータの大きさとバスバーの大きさとを単純に加算したものとなってしまう。バスバーの大きさは、モータの出力に寄与しない大きさである。したがって、モータの形状的な大きさに対する出力の効率は、低下してしまう。
【0006】
したがって、本発明の目的は、出力を低下させることなく、形状をより小さくした電気エネルギーと力学的エネルギーとの変換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この発明の電気エネルギーと力学的エネルギーとの変換器は、ステータ、および、バスバーを備える。ステータには、コイルが巻回されている。バスバーは、コイルの端部に接続する。バスバーは、環状のベース部と、ベース部の外周に接続し、コイルの端部に接続する接続端子と、を備える。バスバーとステータとは、軸方向に並んでいる。接続端子は、ベース部よりもステータ側に突出する形状である。
【0008】
この構成では、バスバーは、ステータ側に突出した接続端子によって、ステータのコイルに接続する。これにより、バスバーとステータとの構造の軸方向の大きさは、必要最小限になる。
【発明の効果】
【0009】
この発明によれば、本発明の電気エネルギーと力学的エネルギーとの変換器は、出力を低下させることなく、形状を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
実施形態に係るモータの概略構成を示す断面図である。
複数のステータ部材の配置を示す斜視図である。
(A)は、ステータ部材の斜視図であり、(B)は、ステータ部材の概略構成を示す断面図である。
実施形態に係るバスバー部材の外観斜視図である。
実施形態に係るバスバー部材の分解斜視図である。
(A)は、実施形態に係るバスバー端子を拡大した斜視図であり、(B)は、バスバー端子を拡大した平面図であり、(C)は、バスバー端子を拡大した第1側面図であり、(D)は、バスバー端子を拡大した第2側面図である。
実施形態に係る複数のステータ部材とバスバー部材との位置関係を示す斜視図である。
実施形態に係る複数のステータ部材と1個のバスバーとの位置関係を示す斜視図である。
実施形態に係るステータ部材と1個のバスバーとの位置関係を示す拡大図である。
(A)および(B)は、コイル端部と接続端子との接合態様を示す拡大図である。
実施形態に係るモータの等価回路図である。
(A)、(B)、(C)は、それぞれ接続端子の別態様を示す斜視図である。
(A)、(B)は、それぞれ接続端子の別態様を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の実施形態に係るモータについて、図を参照して説明する。図1は、実施形態に係るモータの概略構成を示す断面図である。図2は、複数のステータ部材の配置を示す斜視図である。図3(A)は、ステータ部材の斜視図であり、図3(B)は、ステータ部材の概略構成を示す断面図である。なお、本実施形態では、電気エネルギーと力学的エネルギーとの変換器として、モータを説明するが、発電機であってもよい。すなわち、電気エネルギーと力学的エネルギーとの変換器とは、電気エネルギーから力学的エネルギーへの変換器であっても、力学的エネルギーから電気エネルギーへの変換器であってもよい。
【0012】
(モータ10の概略構造)
図1に示すように、モータ10は、ステータ部材20、バスバー部材30、ロータ部材40、および、筐体50を備える。ステータ部材20は、複数である。ステータ部材20は、本発明の「ステータ」に対応する。
【0013】
筐体50は、第1部材51と第2部材52とを備える。第1部材51は、円筒形の壁511と、円筒形の一方端を塞ぐ平板状の壁512とを有する。第1部材51は、開口を有する略円筒形の箱状である。第2部材52は、略板状である。第2部材52は、平板状の壁521を有する。第2部材52は、第1部材51の開口を塞ぐように配置されている。これにより、筐体50は、壁511、壁512、および、壁521によって外部から略遮蔽された空間500を有する。第1部材51および第2部材52の材質は、剛性の高い材質である。
【0014】
ステータ部材20、バスバー部材30、および、ロータ部材40は、筐体50によって形成される空間500に、配置されている。ロータ部材40は、壁521および壁512を平面視して、略中心に配置されている。言い換えれば、ロータ部材40は、壁511によって形成される略円筒形の中心軸を含む所定の大きさの中心領域に配置されている。この際、ロータ部材40の軸方向は、複数のステータ部材20によって形成される略円筒形の軸方向と一致(平行)である。
【0015】
図1に示すように、複数のステータ部材20は、筐体50の円筒形の壁511とロータ部材40との間に配置されている。この際、図2に示すように、複数のステータ部材20は、円筒形の周方向に沿って、等間隔に配置されている。複数のステータ部材20は、互いに近接している。
【0016】
図1に示すように、バスバー部材30は、筐体50の軸方向において、複数のステータ部材20に隣接して配置されている。バスバー部材30は、後述する接続パターンによって、ステータ部材20に接続している。また、バスバー部材30は、バスバー出力端子を備えている。バスバー出力端子の一部は、筐体50の外部に露出している。
【0017】
(ロータ部材40の概略的な構造)
ロータ部材40は、シャフト41、ロータヨーク42、磁石43、および、軸受け44を備える。シャフト41は、棒状であり、高い剛性を有する。シャフト41の軸の延びる方向(軸方向)は、複数のステータ部材20によって形成される円環形の軸に一致する。シャフト41は、軸受け44を介して筐体50に設置されている。ロータヨーク42は、シャフト41の外主面に配置されている。磁石43は、ロータヨーク42の外主面に配置されている。
【0018】
(ステータ部材20の具体的な構造)
ステータ部材20は、ステータコア21、インシュレータ22、および、コイル23を備える。図3(A)および図3(B)に示すように、ステータコア21は、磁性材料からなり、略柱状である。ステータコア21は、外端面214と内端面215とを有する。ステータコア21の内端面215と磁石43とは、対向している。
【0019】
インシュレータ22は、絶縁性を有する。インシュレータ22は、外側部材221、内側部材222、および、中央部材223を備える。中央部材223は、略筒状である。外側部材221は、中央部材223の延びる方向の一方端に接続する。内側部材222は、中央部材223の延びる方向の他方端に接続する。中央部材223の軸方向に視て、外側部材221および内側部材222の面積は、中央部材223の外形の面積よりも大きい。なお、インシュレータ22は、上側部材と下側部材との二つの部材に分割されており、上側部材と下側部材とによって、ステータコア21を覆っている。このため、上側部材の中央部材223と下側部材の中央部材223とは、断面が略半円の形状である。
【0020】
中央部材223は、ステータコア21の中央部の外主面の略全面を覆っている。外側部材221は、ステータコア21の外端部付近に配置され、内側部材222は、ステータコア21の内端部付近に配置されている。この構成によって、ステータコア21の外端面214は、インシュレータ22によって覆われておらず、ステータコア21の内端面215は、インシュレータ22によって覆われていない。
【0021】
コイル23は、線状の導体からなる。コイル23は、主導体230、コイル端部231、および、コイル端部232を有する。コイル端部231は、主導体230の一方端であり、コイル端部232は、主導体230の他方端である。コイル端部231およびコイル端部232は、本発明の「コイルの端部」に対応する。
【0022】
主導体230は、絶縁性の皮膜によって覆われている。コイル端部231およびコイル端部232は、絶縁性の皮膜によって覆われていない。主導体230は、インシュレータ22の中央部材223に巻き付けられている。この際、主導体230は、インシュレータ22における中央部材223の外周面、外側部材221における中央部材223に接続する側で中央部材223に重ならない壁面、および、内側部材222における中央部材223に接続する側で中央部材223に重ならない壁面によって囲まれる領域内に配置される。
【0023】
コイル端部231およびコイル端部232は、インシュレータ22の外側部材221側から外部に導かれている。この際、コイル端部231およびコイル端部232は、外側部材221における1つの面226側に導かれている。コイル端部231は、外側部材221における面226の一方端に導かれ、コイル端部232は、外側部材221における面226の他方端に導かれている。なお、ここでの一方端および他方端は、ステータ部材20の幅方向における端を意味しており、複数のステータ部材20が並ぶ方向の端を意味している。この構成によって、図2に示すように、隣り合うステータ部材20では、一方のステータ部材20のコイル端部231と他方のステータ部材20のコイル端部232とは、近接している。
【0024】
(バスバー部材30の具体的な構造)
図4は、実施形態に係るバスバー部材の外観斜視図である。図5は、実施形態に係るバスバー部材の分解斜視図である。図6(A)は、実施形態に係るバスバー端子を拡大した斜視図である。図6(B)は、バスバー端子を拡大した平面図である。図6(C)は、バスバー端子を拡大した第1側面図であり、図6(D)は、バスバー端子を拡大した第2側面図である。
【0025】
図4、図5に示すように、バスバー部材30は、バスバー31、バスバー32、バスバー33、および、複数の絶縁層34を備える。バスバー31、バスバー32、および、バスバー33は、板状であり、導電性を有する。なお、バスバー31、バスバー32、および、バスバー33は、線状であってもよいが、板状であることが好ましい。これにより、バスバー31、バスバー32、および、バスバー33は、薄く、且つ、大電流を流すことができる。
【0026】
バスバー31、バスバー32、バスバー33、および、複数の絶縁層34は、絶縁層34、バスバー31、絶縁層34、バスバー32、絶縁層34、バスバー33、および、絶縁層34の順に積層されている。なお、この積層方向の両端の絶縁層34は、筐体50等との絶縁性が取れれば、省略することも可能である。
【0027】
バスバー31は、ベース部310、複数の接続端子311、および、出力端子312を備える。ベース部310は、環状である。複数の接続端子311は、ベース部310の周方向に沿って、等間隔で配置されている。図4、図5の例では、複数の接続端子311は、周方向に沿って略90°の角度間隔で配置されている。複数の接続端子311は、ベース部310の外周から外方に突出する形状である。複数の接続端子311は、ベース部310の周方向に沿って幅を有する。この幅は、上述の隣り合うステータ部材20における隣り合うコイル端部231とコイル端部232との距離に対応している。出力端子312は、ベース部310の外周から外方に突出する形状である。出力端子312は、ベース部310の周方向における複数の接続端子311の接続位置とは異なる位置に接続する。
【0028】
複数の接続端子311は、幅方向に直交する長さ方向において、途中で曲がっている。言い換えれば、図6(A)、図6(B)、図6(C)、図6(D)に示すように、複数の接続端子311は、第1部分3111および第2部分3112を備える。第1部分3111は、ベース部310に接続している。第1部分3111におけるベース部310への接続端部と反対側の端部は、第2部分3112に接続している。
【0029】
第1部分3111は、ベース部310と略面一である。言い換えれば、ベース部310の主面と第1部分3111の主面とは、同一平面上において繋がっている。第2部分3112は、第1部分3111に、直交している。すなわち、第2部分3112の主面と第1部分3111の主面とは、略直交している。
【0030】
複数の接続端子311の曲がる方向は同じである。すなわち、複数の接続端子311の第2部分3112は、ベース部310に対して、同じ方向に突出する。
【0031】
接続端子311の第2部分3112には、2個の凹部3113が形成されている。2個の凹部3113は、第2部分3112における第1部分3111に接続する端部と反対側の端部から第1部分3111側に凹む形状である。2個の凹部3113の幅は、コイル端部231およびコイル端部232の直径以上である。
【0032】
2個の凹部3113は、第2部分3112の幅方向において、互いに間隔を空けて形成されている。
【0033】
バスバー32は、ベース部320、複数の接続端子321、および、出力端子322を備える。バスバー32は、バスバー31と同様の構造を有する。具体的には、バスバー32のベース部320は、バスバー31のベース部310と同様である。バスバー32の複数の接続端子321は、バスバー31の複数の接続端子311と同様である。ただし、複数の接続端子321におけるベース部320に直交する方向に延びる部分は、複数の接続端子311におけるベース部310に直交する方向に延びる部分よりも長い。バスバー32の出力端子322は、バスバー31の出力端子312と同様である。
【0034】
バスバー33は、ベース部330、複数の接続端子331、および、出力端子332を備える。バスバー33は、バスバー31と同様の構造を有する。具体的には、バスバー33のベース部330は、バスバー31のベース部310と同様である。バスバー33の複数の接続端子331は、バスバー31の複数の接続端子311と同様である。ただし、複数の接続端子331におけるベース部330に直交する方向に延びる部分は、複数の接続端子311におけるベース部310に直交する方向に延びる部分および複数の接続端子321におけるベース部320に直交する方向に延びる部分よりも長い。バスバー33の出力端子332は、バスバー31の出力端子312と同様である。
【0035】
バスバー31のベース部310、バスバー32のベース部320、および、バスバー33のベース部330は、積層方向に視て重なっている。
【0036】
バスバー31、バスバー32、および、バスバー33は、互いの接続端子が重ならない。より具体的には、バスバー31の接続端子311、バスバー32の接続端子321、および、バスバー33の接続端子331は、ベース部310、ベース部320、および、ベース部330が重なる円環の周方向において、等間隔に配置されている。この際、接続端子311、バスバー32の接続端子321、および、バスバー33の接続端子331は、周方向に沿って順に配置されている。
【0037】
絶縁層34は、円環形である。絶縁層34は、絶縁紙からなる。絶縁層34は、バスバー31、バスバー32、および、バスバー33よりも薄い。絶縁層34は、少なくとも、バスバー31のベース部310とバスバー32のベース部320との間、および、バスバー32のベース部320とバスバー33のベース部330との間に配置されている。これらの絶縁層34によって、バスバー部材30は、バスバー31、バスバー32、バスバー33間の絶縁性を確保している。
【0038】
なお、図4、図5では、ベース部310、ベース部320、および、ベース部330は、円環状であるが、環状であれば、円環状に限らない。また、図4、図5では、ベース部310、ベース部320、および、ベース部330は、周方向に切れ目が無い構造であるが、切れ目があってもよい。
【0039】
(複数のステータ部材20とバスバー部材30との位置関係および接続構造)
図7は、実施形態に係る複数のステータ部材とバスバー部材との位置関係を示す斜視図である。図8は、実施形態に係る複数のステータ部材と1個のバスバーとの位置関係を示す斜視図である。図9は、実施形態に係るステータ部材と1個のバスバーとの位置関係を示す拡大図である。
【0040】
図7および図8に示すように、バスバー部材30は、接続端子311の第2部分3112、接続端子321の第2部分、および、接続端子331の第2部分がステータ部材20側となるように、複数のステータ部材20に対して配置されている。この際、接続端子311、接続端子321、および、接続端子331は、隣接するステータ部材20の対向部に重なるように、配置されている。さらに、隣接するステータ部材20のコイル端部231とコイル端部232とは、接続端子311、接続端子321、および、接続端子331のいずれかの2個の凹部3113に挿通している。例えば、図9に示すように、隣接するステータ部材20のコイル端部231とコイル端部232とは、接続端子311の2個の凹部3113に挿通している。
【0041】
図10(A)および図10(B)は、コイル端部と接続端子との接合態様を示す拡大図である。図10(A)に示す態様は、図7に示す接合態様を拡大したものである。図10(B)に示す態様は、図10(A)とは別の態様の一例を示したものである。なお、図10(A)、図10(B)は、コイル端部231およびコイル端部232とバスバー31との接合態様を示している。しかしながら、コイル端部231およびコイル端部232とバスバー32またはバスバー33との接合態様も、バスバー31の場合と同様である。
【0042】
図10(A)および図7に示す態様では、コイル端部231およびコイル端部232は、接続端子311の第2部分3112の幅方向に湾曲している。
【0043】
図10(A)の態様の場合、図10(A)および図9に示すように、第2部分3112は、1個の舌部3114と2個の舌部3115を備える。舌部3114は、第2部分3112の幅方向の中央に配置されており、2個の舌部3115は、第2部分3112の幅方向の端に配置されている。隣り合う舌部3114と舌部3115とは、凹部3113によって分離している。
【0044】
一方の舌部3115は、折り曲げられており、この折り曲げ構造によって、コイル端部231の外周を覆っている。この状態で、舌部3115とコイル端部231とは、ヒュージング、はんだ、または、レーザ溶接等によって固定されている。これにより、コイル端部231と接続端子311とは、接合される。
【0045】
他方の舌部3115は、折り曲げられており、この折り曲げ構造によって、コイル端部232の外周を覆っている。この状態で、舌部3115とコイル端部232とは、ヒュージング、はんだ、または、レーザ溶接等によって固定されている。これにより、コイル端部232と接続端子311とは、接合される。
【0046】
図10(B)の態様の場合、図10(B)に示すように、コイル端部231およびコイル端部232は、接続端子311の第2部分3112の長さ方向で、且つ、第1部分3111側に湾曲している。この状態で、コイル端部231およびコイル端部232と第2部分3112とは、ヒュージング、はんだ、または、レーザ溶接等によって固定されている。これにより、コイル端部231およびコイル端部232と接続端子311とは、接合される。
【0047】
以上のような構造によって、図11に示す回路構成のモータ10が実現される。図11は、実施形態に係るモータの等価回路図である。
【0048】
図11に示すように、モータ10は、U相コイル、V相コイル、W相コイルを備える。U相コイルは、コイルU1、コイルU2、コイルU3、コイルU4が並列接続された回路構成を有する。V相コイルは、コイルV1、コイルV2、コイルV3、コイルV4が並列接続された回路構成を有する。W相コイルは、コイルW1、コイルW2、コイルW3、コイルW4が並列接続された回路構成を有する。
【0049】
U相コイルの一方端は、V相コイルの一方端に接続する。V相コイルの他方端は、W相コイルの一方端に接続する。W相コイルの他方端は、U相コイルの他方端に接続する。すなわち、U相コイル、V相コイル、W相コイルは、Δ結線されている。
【0050】
コイルU1、コイルU2、コイルU3、コイルU4、コイルV1、コイルV2、コイルV3、コイルV4、コイルW1、コイルW2、コイルW3、および、コイルW4のそれぞれは、上述のステータ部材20によって実現される。U相コイルとV相コイルとを接続する接続部は、例えば上述のバスバー31によって実現される。V相コイルとW相コイルとを接続する接続部は、例えば上述のバスバー32によって実現される。W相コイルとU相コイルとを接続する接続部は、例えば上述のバスバー33によって実現される。そして、Δ結線の3個の出力部は、バスバー31の出力端子312、バスバー32の出力端子322、および、バスバー33の出力端子332によって実現される。
(【0051】以降は省略されています)

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積層セラミック電子部品
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積層セラミックコンデンサ
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積層セラミックコンデンサ
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圧電振動子及びその製造方法
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