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公開番号2021058075
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210408
出願番号2020062206
出願日20200331
発明の名称モータ
出願人日本電産株式会社
代理人
主分類H02K 11/40 20160101AFI20210312BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】樹脂製のケースを有する機電一体型のモータにおいて、基板のグランド経路を容易に確保できる構造を提供する。
【解決手段】モータ1は、モータ本体部10と、制御基板90と、導通部材100とを有する。モータ本体部10は、静止部2と、回転部3とを有する。静止部2は、ステータ21を有する。制御基板90は、中心軸9に対して垂直に拡がり、ステータ21と電気的に接続される。導通部材100は、軸方向に延びる金属製の部材である。さらに、静止部2はハウジング22を有する。ハウジング22は、ステータ21の少なくとも一部および導通部材100の一部を径方向外側から囲う樹脂製の部材である。導通部材100の軸方向一方側の端部は制御基板90に直接的または間接的に接触し、導通部材100の軸方向他方側の端部は金属製の別部材200と直接的または間接的に接触する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
モータであって、
ステータを含む静止部と、前記ステータと対向して配置されるロータを含み、中心軸に沿って延びるシャフトを中心として軸受部を介して回転する回転部と、を有するモータ本体部と、
前記中心軸に対して垂直に拡がり、前記ステータと電気的に接続される制御基板と、
金属製の導通部材と、を有し、
前記静止部は、
前記ステータの少なくとも一部および前記導通部材の一部を径方向外側から囲う樹脂製のハウジングを有し、
前記導通部材の軸方向一方側の端部が前記制御基板に直接的または間接的に接触し、前記導通部材の軸方向他方側の端部が金属製の別部材と直接的または間接的に接触する、モータ。
続きを表示(約 2,300 文字)【請求項2】
請求項1に記載のモータであって、
前記導通部材は、軸方向に延びる金属製であり、
前記ハウジングは、前記ステータの少なくとも一部および前記導通部材の一部を覆い、
前記導通部材の軸方向一方側の端部は、前記ハウジングから軸方向一方側へ突出して前記制御基板に直接的または間接的に接触し、
前記導通部材の軸方向他方側の端部は、前記ハウジングから軸方向他方側へ突出して金属製の別部材と直接的または間接的に接触する、モータ。
【請求項3】
請求項2に記載のモータであって、
前記ステータは、
前記中心軸を環状に取り囲み、径方向に延びる複数のティースを有する磁性体であるステータコアと、
前記ステータコアの少なくとも一部を覆う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かれた導線からなるコイルと、を有し、
前記ハウジングは、前記ステータコア、前記インシュレータ、および前記コイルの少なくとも一部と、前記導通部材の一部とを覆う、モータ。
【請求項4】
請求項3に記載のモータであって、
前記ステータコアは、周方向に配列された複数のコアピースにより構成される、モータ。
【請求項5】
請求項4に記載のモータであって、
前記コアピースは、
前記中心軸を中心とする円弧状のコアバックと、
前記コアバックから径方向内側に延びる前記ティースと、を有し、
前記コアバックは、外周面から径方向内側へ凹む溝部を有し、
前記導通部材の少なくとも一部は、前記溝部の内側に位置する、モータ。
【請求項6】
請求項5に記載のモータであって、
前記溝部の径方向の深さは、前記導通部材の外径よりも大きい、モータ。
【請求項7】
請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載のモータであって、
前記導通部材と前記ステータとの間には前記ハウジングの一部が介在する、モータ。
【請求項8】
請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載のモータであって、
前記静止部は、
前記ハウジングに固定され、前記制御基板の軸方向一方側において径方向に拡がるカバーをさらに有する、モータ。
【請求項9】
請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載のモータであって、
前記静止部は、
前記ハウジングに固定され、前記制御基板に接触または近接しつつ前記中心軸の周囲に径方向に拡がる金属製のヒートシンクをさらに有し、
前記制御基板は、
前記モータ本体部を駆動させるための電子部品である発熱性素子を有する、モータ。
【請求項10】
請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載のモータであって、
前記静止部は、
前記制御基板に固定され、前記制御基板に接触しつつ前記中心軸の周囲に径方向に拡がる金属製のヒートシンクをさらに有し、
前記制御基板は、
前記モータ本体部を駆動させるための電子部品である発熱性素子を有する、モータ。
【請求項11】
請求項9または請求項10に記載のモータであって、
前記ヒートシンクは、前記制御基板の軸方向他方側の面に接触または近接し、かつ、前記制御基板に金属製の第1締結部材を介して固定され、
前記導通部材の軸方向一方側の端部が前記ヒートシンクに接触し、前記第1締結部材が前記制御基板に接触する、モータ。
【請求項12】
請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載のモータであって、
前記導通部材の軸方向一方側の端部は前記制御基板に直接的に接触する、モータ。
【請求項13】
請求項9から請求項11までのいずれか1項に記載のモータであって、
前記軸受部は、
外輪が前記ヒートシンクの内周面に固定され、内輪が前記シャフトの外周面に固定される第1軸受部を含む、モータ。
【請求項14】
請求項1から請求項12までのいずれか1項に記載のモータであって、
前記静止部は、
前記ハウジングまたは前記ステータに固定され、前記ステータの軸方向他方側において前記中心軸の周囲に径方向に拡がる金属製の軸受保持部をさらに有し、
前記軸受部は、
外輪が前記軸受保持部の内周面に固定され、内輪が前記シャフトの外周面に固定される第2軸受部を含む、モータ。
【請求項15】
請求項14に記載のモータであって、
前記軸受保持部は、
前記ハウジングよりも径方向外側へ拡がるフランジ部と、
前記フランジ部を軸方向に貫通する貫通孔である取付け孔と、を有し、
前記導通部材の軸方向他方側の端部は前記軸受保持部と接触し、前記軸受保持部は前記取付け孔において金属製の第2締結部材を介して前記別部材に固定される、モータ。
【請求項16】
請求項1から請求項14までのいずれか1項に記載のモータであって、
前記導通部材の軸方向他方側の端部は前記別部材と直接的に接触する、モータ。
【請求項17】
請求項1に記載のモータであって、
前記導通部材は、前記軸受部及び前記シャフトにより構成される、モータ。
【請求項18】
請求項1から請求項17までのいずれか1項に記載のモータであって、
前記導通部材を、少なくとも2つ備える、モータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、モータに関する。
続きを表示(約 6,800 文字)【背景技術】
【0002】
従来、ステータおよびロータを有するモータの本体部と、本体部を制御するための制御基板とを一体化した機電一体型のモータが普及している。機電一体型のモータの構造については、例えば、特開2016−34203号公報に記載されている。特開2016−34203号公報には、モータの通電を制御するための電子部品が実装された基板が開示されている。基板は、モータの軸方向に対して垂直に配置され、ネジによってモータケースの底部に固定される。モータケースは、アルミ等の金属により有底筒状に形成される。これにより、モータを、対象の装置(例えば、電動パワーステアリング装置)に実装する際に、金属製のモータケースを介して基板のグランド経路が確保されている。
特開2016−34203号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
近年、モータの軽量化、防塵性能の向上、および製造の効率化等を目的として、樹脂製ケースの採用が進んでいる。しかしながら、機電一体型のモータにおいてケースを樹脂製にする場合、基板のグランド経路の確保が難しくなる虞がある。
【0004】
本発明の目的は、樹脂製のケースを有する機電一体型のモータにおいて、基板のグランド経路を容易に確保できる構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本願の例示的な第1発明は、モータであって、ステータを含む静止部と、前記ステータと対向して配置されるロータを含み、中心軸に沿って延びるシャフトを中心として軸受部を介して回転する回転部と、を有するモータ本体部と、前記中心軸に対して垂直に拡がり、前記ステータと電気的に接続される制御基板と、金属製の導通部材と、を有し、前記静止部は、前記ステータの少なくとも一部および前記導通部材の一部を径方向外側から囲う樹脂製のハウジングを有し、前記導通部材の軸方向一方側の端部が前記制御基板に直接的または間接的に接触し、前記導通部材の軸方向他方側の端部が金属製の別部材と直接的または間接的に接触する。
【発明の効果】
【0006】
本願の例示的な第1発明によれば、制御基板を有するモータにおいて、軸方向に延びる金属製の導通部材が設けられる。導通部材の軸方向一方側の端部は樹脂製のハウジングから軸方向一方側へ突出して制御基板に接触し、導通部材の軸方向他方側の端部はハウジングから軸方向他方側へ突出して金属製の別部材と直接的または間接的に接触する。これにより、制御基板のグランド経路を容易に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1は、第1実施形態に係るモータの縦断面図である。
図2は、第1実施形態に係るステータコアの部分上面図である。
図3は、第2実施形態に係るモータの縦断面図である。
図4は、変形例に係るモータの縦断面図である。
図5は、変形例に係る導通部材の部分概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、モータの中心軸と平行な方向を「軸方向」、モータの中心軸に直交する方向を「径方向」、モータの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、軸方向を上下方向とし、ステータに対して制御基板側を上として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、本発明に係るモータの製造時および使用時の向きを限定する意図はない。すなわち、以下の実施形態および変形例における「上側(上端部)」は「軸方向一方側(軸方向一方側の端部)」と読み替えられるものとし、「下側(下端部)」は「軸方向他方側(軸方向他方側の端部)」と読み替えられるものとする。
【0009】
また、上述した「平行な方向」は、略平行な方向も含む。また、上述した「直交する方向」は、略直交する方向も含む。
【0010】
<1.第1実施形態>
図1は、本発明の一実施形態に係るモータ1の縦断面図である。本実施形態のモータ1は、例えば、自動車に搭載され、電動パワーステアリング装置の駆動力を発生させる駆動源として使用される。ただし、本発明のモータは、パワーステアリング以外の用途に使用されるものであってもよい。例えば、本発明のモータは、自動車の他の部位、例えばエンジン冷却用ファンやオイルポンプの駆動源として、使用されるものであってもよい。また、本発明のモータは、家電製品、OA機器、医療機器等に搭載され、各種の駆動力を発生させるものであってもよい。
【0011】
図1に示すように、モータ1は、モータ本体部10と、制御基板90と、導通部材100とを有する。
【0012】
モータ本体部10は、静止部2と、回転部3と、軸受部5とを有する。静止部2は、モータ1の外部にある別部材200に固定される。別部材200は、例えば、モータ1の駆動対象となる機器の枠体である。回転部3は、静止部2に対して、上下に延びる中心軸9を中心として、軸受部5を介して回転可能に支持される。
【0013】
本実施形態の静止部2は、ステータ21と、ハウジング22と、カバー23と、ヒートシンク24と、軸受保持部25とを有する。
【0014】
ステータ21は、駆動電流に応じて磁束を発生させる電機子である。ステータ21は、後述するロータ32の径方向外側に配置される。ステータ21は、ステータコア211と、複数のインシュレータ212と、複数のコイル213と、絶縁チューブ214とを有する。
【0015】
図2は、ステータコア211の部分上面図である。図2では、さらにハウジング22および導通部材100を破線にて図示している。図2に示すように、ステータコア211は、複数のコアピース40により構成される。コアピース40は、例えば、磁性体である電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板からなる。複数のコアピース40は、周方向に配列される。各コアピース40は、コアバック41とティース42とを有する。各コアバック41は、中心軸9を中心とする円弧形状を有する。複数のコアバック41は、互いに接触して、全体として、中心軸9を円環状に取り囲む。また、各コアバック41には、溝部410が設けられている。溝部410は、外周面から径方向内側へ凹む。これにより、複数のコアバック41を含むステータコア211を軽量化できる。ティース42は、コアバック41から径方向内側へ向けて延びる。
【0016】
インシュレータ212は、絶縁体である樹脂からなる。なお、本実施形態のステータ21においては、ティース42毎にインシュレータ212が設けられる。ステータコア211を構成する各コアピース40の表面のうち、各ティース42の上面、下面、および周方向の両端面は、インシュレータ212に覆われる。ただし、ステータコア211の少なくとも一部が、インシュレータ212に覆われる構成であればよい。
【0017】
コイル213は、インシュレータ212の周囲に巻かれた導線43により、構成される。すなわち、本実施形態では、磁芯となるティース42の周囲に、インシュレータ212を介して、導線43が巻かれる。インシュレータ212は、ティース42とコイル213との間に介在することによって、ティース42とコイル213とが電気的に短絡することを、防止する。
【0018】
絶縁チューブ214は、絶縁体である樹脂からなる円筒状の部材である。絶縁チューブ214は、軸方向に延びる。絶縁チューブ214の上部は、後述するヒートシンク24の貫通孔243を貫通する。絶縁チューブ214の下部は、後述するハウジング22の樹脂成形の際に、インサートされる。コイル213を構成する導線43の一部は、上側に引き出され、絶縁チューブ214の内側空間を通過しつつ、制御基板90と電気的に接続される。導線43が絶縁チューブ214に覆われることによって、後述するハウジング22の樹脂成形の際に、導線43がばらばらになったり、曲がったりすること等が防止される。これにより、ハウジング22を樹脂成形した後、導線43を制御基板90に容易に接続できる。また、絶縁チューブ214は、導線43とヒートシンク24との接触を抑制する。これにより、制御基板90とコイル213との導通が確保される。
【0019】
ハウジング22は、ステータ21および導通部材100の軸方向の一部を覆う、樹脂製の部材である。すなわち、ハウジング22は、ステータ21および導通部材100の軸方向の一部を径方向外側から囲う。ここで「導通部材100の軸方向の一部」とは、導通部材100のうちの上端部および下端部を除く「軸方向の中間に位置する部位」を意味する。また、本実施形態では、ステータ21の表面のうち、ティース42の径方向内側の端面以外の部位が、ハウジング22を形成している樹脂に覆われている。ハウジング22の材料には、例えば、熱硬化性の不飽和ポリエステル樹脂が用いられる。ハウジング22は、ステータ21および導通部材100が収容された金型内の空洞に、樹脂を流し込んで硬化させることにより得られる。これにより、ハウジング22を容易に形成することができる。また、樹脂製のハウジング22を形成することにより、ハウジング22を含むモータ1全体を軽量化できる。ただし、ティース42の径方向内側の端面を含むステータ21の全部が、ハウジング22を形成している樹脂に覆われてもよい。すなわち、ハウジング22は、ステータ21の少なくとも一部を収容していればよい。
【0020】
ハウジング22は、筒状部221と、フランジ部222と、接続部223とを有する。筒状部221は、軸方向に略円筒状に延びる。ステータコア211、インシュレータ212、コイル213、および絶縁チューブ214は、筒状部221を構成する樹脂に覆われる。フランジ部222は、筒状部221の上端部から径方向外側へ拡がる。接続部223は、フランジ部222の径方向外側の端部から軸方向に延びる。接続部223の下端部は、フランジ部222の下面よりも下方に突出する。さらに、接続部223には、コネクタ91の上端部を除く一部がインサートされる。コネクタ91の上端部は、ハウジング22よりも上側へ突出する。本実施形態のコネクタ91の下端部は、モータ1の外部へ露出する。モータ1は、接続部223において図示しない電動パワーステアリング装置の接続部と接続される。これにより、制御基板90と電動パワーステアリング装置の電気回路とがコネクタ91を介して電気的に接続される。なお、コネクタ91の一部は径方向に延びてもよい。
【0021】
カバー23は、ステータ21、ハウジング22、および制御基板90の上側において径方向に拡がる。カバー23の材料には、例えば、アルミニウムやステンレス等の金属製の薄板が用いられる。カバー23はカバー固定部231を有する。カバー固定部231は、カバー23の外周部において軸方向に延びる。カバー固定部231の下端部は、ハウジング22の接続部223の上面に固定される。制御基板90は、ハウジング22、カバー23、および軸受保持部25によって形成される空間に、収容される。これにより、制御基板90の汚れや損傷等を防止できる。この結果、モータ本体部10の制御信頼性が向上する。
【0022】
ヒートシンク24は、制御基板90に近接して配置される。本実施形態のヒートシンク24は、中心軸9の周囲を径方向に円環状に拡がる。また、ヒートシンク24は、熱伝導性に優れた金属により形成される。なお、ヒートシンク24は、制御基板90に接触して配置されてもよい。
【0023】
本実施形態では、ヒートシンク24は、本体部81と、内側突出部82と、環状板部83とを有する。本体部81は、ステータ21および後述するロータ32の上側において径方向に拡がる。内側突出部82は、本体部81の径方向内側の端部における上側の部位から、さらに径方向内側へ突出する。環状板部83は、本体部81の径方向外側の端部における上側の部位から、さらに径方向外側へ拡がる。ヒートシンク24の本体部81の外周面および環状板部83の外周面は、ハウジング22の内周面に接触する。ヒートシンク24の本体部81の下面および環状板部83の下面は、ハウジング22の上面に接触する。ヒートシンク24の本体部81の外周面および下面と、環状板部83の外周面および下面は、例えば接着により、ハウジング22の内周面および上面に固定される。ただし、これらのうちの一部の箇所のみが接着によりハウジング22に固定されてもよい。また、ヒートシンク24は、接着以外の方法によってハウジング22に固定されてもよい。また、ヒートシンク24の形状は、上述の形状には限定されない。例えば、ヒートシンク24は、段差なく径方向に平板状に拡がってもよい。また、ヒートシンク24は、上面視において四角形状であってもよい。ヒートシンク24は、円筒形状の内周面を有していればよい。
【0024】
また、ヒートシンク24は、複数(本実施形態では、3つ)の凸部242を有する。3つの凸部242Bはそれぞれ、ヒートシンク24の上面の一部から上側へ突出する。各凸部242の上面は、制御基板90の下面に接触する。また、当該凸部242には、締結孔246が設けられている。締結孔246は、凸部242の上面から下側へ向かって形成される、ねじ孔である。ただし、ヒートシンク24に設けられる凸部242の数は、これに限定されない。また、ヒートシンク24は、必ずしも凸部242を有していなくてもよい。凸部242が無い場合、本体部81または環状板部83に、締結孔246が設けられていてもよい。
【0025】
また、ヒートシンク24の本体部81には、複数の貫通孔243が形成されている。各貫通孔243は、本体部81を軸方向に貫通する。上述のとおり、絶縁チューブ214は、貫通孔243に配置される。
【0026】
ヒートシンク24の内側突出部82は、本体部81よりも、径方向内側に位置する。後述する第1軸受部51の外輪は、内側突出部82の下面および本体部81の内周面に固定される。すなわち、ヒートシンク24は、第1軸受部51を保持する軸受保持部としても機能する。これにより、モータ1全体の部品点数を抑制できる。また、金属製のヒートシンク24によって第1軸受部51を安定して保持できるため、回転部3の回転精度が向上する。
【0027】
さらに、ヒートシンク24の環状板部83の周方向の1箇所には、貫通孔245が設けられている。貫通孔245は、環状板部83を軸方向に貫通する。貫通孔245は、軸方向において溝部410と対向する。
【0028】
軸受保持部25は、ステータ21の下側において中心軸9の周囲を径方向に円環状に拡がる。本実施形態の軸受保持部25は、金属製の部材からなる。軸受保持部25は、平板部251、内側突出部252、外側突出部253、およびフランジ部254を有する。本実施形態の平板部251、内側突出部252、外側突出部253、およびフランジ部254は、一繋がりに形成される。
【0029】
平板部251は、中心軸9の周囲において、円板状に拡がる。平板部251の外周部付近には、貫通孔250が設けられる。貫通孔250は、平板部251を軸方向に貫通する。ただし、貫通孔250の代わりに、平板部251の上面の一部から下側へ凹む凹部が設けられてもよい。
【0030】
内側突出部252は、平板部251の内周部から上側へ突出する。ただし、平板部251の径方向内側の端部255は、内側突出部252よりも、径方向内側に位置する。後述する第2軸受部52の外輪は、平板部251の径方向内側の端部255の上面および内側突出部252の内周面に固定される。
(【0031】以降は省略されています)

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