(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024135034
(43)【公開日】2024-10-04
(54)【発明の名称】ステータ組立体
(51)【国際特許分類】
H02K 24/00 20060101AFI20240927BHJP
H02K 5/22 20060101ALI20240927BHJP
H02K 1/14 20060101ALI20240927BHJP
G01D 5/20 20060101ALI20240927BHJP
【FI】
H02K24/00
H02K5/22
H02K1/14 Z
G01D5/20 110X
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023045525
(22)【出願日】2023-03-22
(71)【出願人】
【識別番号】000114215
【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100135633
【弁理士】
【氏名又は名称】二宮 浩康
(74)【代理人】
【識別番号】100120846
【弁理士】
【氏名又は名称】吉川 雅也
(72)【発明者】
【氏名】宮尾 一輝
【テーマコード(参考)】
2F077
5H601
5H605
【Fターム(参考)】
2F077AA46
2F077FF34
2F077PP26
2F077VV02
2F077VV31
2F077VV33
2F077WW06
5H601AA09
5H601CC04
5H601DD01
5H601DD11
5H601GB05
5H601GB12
5H601GC02
5H601GC12
5H601GC22
5H601JJ03
5H605AA08
5H605CC06
5H605EC05
5H605EC08
(57)【要約】
【課題】組立作業を効率化することができるステータ組立体を提供する。
【解決手段】ステータ組立体1は、ステータコア22と、ステータコア22に巻回される巻き線25を有する複数のコイル23と、巻き線25に電気的に接続される端子35と、ステータコア22上に設けられて、端子35を支持する端子台33と、を備える。端子台33は、凹部39と、凹部39内に形成された複数の貫通孔40と、を有する。貫通孔40内でリード線36に電気的に接続された端子35は充填材43で覆われる。
【選択図】
図5
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ステータコアと、
前記ステータコアに巻回される巻き線を有する複数のコイルと、
前記巻き線に電気的に接続される端子と、
前記ステータコア上に設けられて、前記端子を支持する端子台と、を備え、
前記端子台は、凹部と、前記凹部内に形成された複数の貫通孔と、を有し、
前記貫通孔内でリード線に電気的に接続された前記端子は充填材で覆われる、ステータ組立体。
【請求項2】
前記充填材は前記複数の貫通孔にまたがって配置される、請求項1に記載のステータ組立体。
【請求項3】
前記充填材は前記凹部内に充填される、請求項2に記載のステータ組立体。
【請求項4】
前記凹部は、前記端子台の上面から軸線方向に凹み、
前記上面は、前記凹部よりも径方向外側まで延在する、請求項1に記載のステータ組立体。
【請求項5】
前記凹部は、その径方向内側に軸線方向に延在する立壁を有する、請求項1に記載のステータ組立体。
【請求項6】
前記端子台は、前記ステータコアに周方向に円弧状に形成された長孔上に配置され、
前記複数の貫通孔は前記長孔に沿って円弧状に配置される、請求項1~5のいずれか1項に記載のステータ組立体。
【請求項7】
前記凹部は、軸線周りに規定される円弧の接線方向に延在する、請求項6に記載のステータ組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はステータ組立体に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば電気自動車(EV)の駆動源である走行用モータには、例えば特許文献1に開示されるようなレゾルバが組み込まれる。このレゾルバは、走行用モータの回転軸に取り付けられて回転軸の回転角度を検出する。回転角度の検出によって回転軸の回転速度を特定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1のレゾルバでは、端子ピン基台部に形成された収容部内で端子とリード線とが電気的に接続される。電気的に接続された部分には充填材が塗布される。塗布にあたって、端子ピン基台部を含むステータ組立体を上下に移動させつつポッティングが行われる。組立作業の効率化が求められる。
【0005】
そこで、本発明は、組立作業を効率化することができるステータ組立体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様に係るステータ組立体は、ステータコアと、前記ステータコアに巻回される巻き線を有する複数のコイルと、前記巻き線に電気的に接続される端子と、前記ステータコア上に設けられて、前記端子を支持する端子台と、を備え、前記端子台は、凹部と、前記凹部内に形成された複数の貫通孔と、を有し、前記貫通孔内でリード線に電気的に接続された前記端子は充填材で覆われる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【
図1】一具体例に係るレゾルバ1の構造を概略的に示す上面斜視図である。
【
図2】一具体例に係るレゾルバ1の構造を概略的に示す平面図である。
【
図3】一具体例に係るレゾルバ1の構造を概略的に示す下面斜視図である。
【
図5】一具体例に係るレゾルバ1の構造を概略的に示す部分拡大斜視図である。
【
図6】一具体例に係るレゾルバ1の構造を概略的に示す部分拡大平面図である。
【
図7】
図6の7-7線に沿った部分拡大断面図である。
【
図8】一具体例に係るレゾルバ1の構造を概略的に示す部分拡大透視平面図である。
【
図9】一具体例に係るレゾルバ1の構造を概略的に示す部分拡大下面図である。
【
図10】充填材塗布装置44が凹部39内に充填材43を充填する様子を概略的に示す部分拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図1は、一具体例に係るレゾルバ1の構造を概略的に示す上面斜視図である。
図2は、一具体例に係るレゾルバ1の構造を概略的に示す平面図である。
図3は、一具体例に係るレゾルバ1の構造を概略的に示す下面斜視図である。このレゾルバ1は、例えば、インナーロータタイプのレゾルバであり、かつ、VR(バリアブルリラクタンス)型レゾルバである。レゾルバ1は、例えば、電気自動車(EV)等の駆動源である電動モータ(図示せず)の回転軸の回転角度を検出することによって電動モータの回転速度を特定する。
【0009】
図1~
図3を併せて参照すると、レゾルバ1は、電動モータの回転軸心に一致する回転軸線xを規定する。なお、
図1~
図3では、電動モータの回転軸の図示を省略している。以下の実施形態の説明において、回転軸線xの方向において、一方の側を上側Aと規定し、上側Aの反対側の他方の側を下側Bと規定する。ただし、上側A及び下側Bは、重力方向における上側及び下側とは必ずしも一致しない。また、回転軸線xに垂直に規定される径方向において、回転軸線xから遠ざかる側を径方向外側Cと規定し、回転軸線xに向かう側を径方向内側Dと規定する。また、回転軸線x周りに周方向が規定される。
【0010】
レゾルバ1は、レゾルバ1の回転軸線x周りに環状に形成されたロータ10を備える。ロータ10は、回転軸線x方向に積層された複数枚の薄板の積層体から形成される。積層体は磁性材料から形成される。ロータ10の径方向外側Cに規定される外周面には、例えば、周方向に90度の角度間隔で径方向外側Cに向かって突出する複数(本実施形態では4つ)の凸部11が規定される。すなわち、このロータ10は軸倍角4Xの構造を有している。ロータ10の平面視における各凸部11の輪郭は径方向外側Cに凸の曲線で規定される。なお、ロータ10の構造は軸倍角4Xに限定されない。
【0011】
ロータ10の径方向内側Dに規定される内周面は例えば円筒状に規定される。この内周面には、径方向外側Cに向かって凹む1以上の凹部12と、径方向内側Dに向かって突出する1つの凸部13と、が形成される。この例では、3つの凹部12と1つの凸部13とが回転軸線x周りに90度の角度間隔で配列される。また、凹部12及び凸部13は、周方向において外周面の凸部11に対応する角度位置にそれぞれ配置される。また、凹部12及び凸部13は、回転軸線xに平行にロータ10の上面から下面まで延在する。このロータ10の内周面には、電動モータの回転軸(図示せず)が例えば圧入によって取り付けられる。
【0012】
レゾルバ1は、ロータ10の径方向外側Dに配置されたステータ20を備える。ステータ20は本発明に係るステータ組立体21を備える。ステータ組立体21は、環状のステータコア22と、複数のコイル23と、インシュレータ24と、を備える。ステータコア22は、回転軸線x方向に積層された複数枚の薄板の積層体から形成される。積層体は磁性材料から形成される。コイル23は、ステータコア22に巻回される巻き線25を有する。巻き線25は例えば銅線である。インシュレータ24は、ステータコア22と複数のコイル23との間に配置された絶縁材料である。インシュレータ24は例えば樹脂材料から形成される。
【0013】
図4は
図1の4-4線に沿った断面図である。
図1~
図4を併せて参照すると、ステータコア22は、環状部26と、複数の、この例では10のティース27と、を備える。環状部26は、回転軸線x周りに環状に規定される。環状部26には周方向に円弧状に形成された1以上の長孔28が形成される。この例では、周方向に等間隔に5つの長孔28が配列される(
図4参照)。
図1~
図3では、5つの長孔28のうちの1つの長孔28はインシュレータ24の一部によって覆われている。この5つの長孔28のうちの1以上には、例えば電動モータのケーシングにステータ組立体21を取り付けるためのねじ部材(図示せず)が挿入される。
【0014】
図4から明らかなように、各ティース27は、環状部26の内周面から径方向内側Dに突出する。複数のティース27は周方向に等間隔に配列される。各ティース27は、スポーク29と、磁極部30と、を備える。磁極部30は、スポーク29の内周端に連続する。磁極部30は、周方向に互いに反対方向に延在する2つの突出部31を備える。ティース27は、磁極部30の内周面でロータ10の外周面に所定の磁気ギャップで対向する。この磁気ギャップは、ロータ10の外周面の凸部11によって変動する。各スポーク29の周囲にはコイル23の巻き線25が巻回される。スポーク29とコイル23との間にインシュレータ24が配置される。
【0015】
図1~
図3に戻ると、インシュレータ24は、本体部32と、本体部32に連続する端子台33と、を備える。本体部32は、全体的に環状に形成され、ステータコア22とコイル23とを絶縁する複数の部分を含む。径方向において本体部32はコイル23とステータコア22との間に配置される。すなわち、ステータコア22の環状部26は、本体部32から径方向外側Cに向かって延在する。端子台33は、本体部32から径方向外側Cに向かって延在してステータコア22上に設けられる。端子台33内にステータコア22の環状部26の一部が配置される。本体部32及び端子台33は、例えば樹脂材料から一体成形によって一体的に形成される。
【0016】
なお、インシュレータ24は、回転軸線x方向に上側Aに配置される上半部分(第1部材)24a(
図1及び
図2参照)と、上半部分24aの下側Bに配置される下半部分(第2部材)24b(
図3参照)と、に分割される。ステータコア22は上半部分24aと下半部分24bとによって挟み込まれる。すなわち、インシュレータ24の本体部32及び端子台33は、上側部分を構成する上半部分24aと、下側部分を構成する下半部分24bと、によって形成される。
【0017】
ステータ組立体21は、端子台33の上側Aに取り付けられた端子カバー34を備える。端子カバー34は端子台33の上面を覆っている。
図1に示すように、端子カバー34内で、端子台33は1以上の端子ピン(端子)35を支持している。この例では、6つの端子ピン35が端子台33の上面から立ち上がっている。図示していないが、これらの端子ピン35の一端にはコイル23の巻き線25が電気的に接続されている。後述するように、端子ピン35の他端には、外部配線であるリード線36の一端がそれぞれ電気的に接続される。リード線36は互いに束ねられる。リード線36の他端には例えばコネクタ(図示せず)が接続される。コネクタは例えば電気自動車の制御部(図示せず)に接続される。
【0018】
図5は、一具体例に係るレゾルバ1の構造を概略的に示す部分拡大斜視図である。
図6は、一具体例に係るレゾルバ1の構造を概略的に示す部分拡大平面図である。
図7は、
図6の7-7線に沿った部分拡大断面図である。なお、
図5~
図7では、端子カバー34の図示が省略されている。
図5~
図7を併せて参照すると、端子台33は、インシュレータ24の本体部32からステータコア22の環状部26の外周面よりも径方向外側Cに延在する。
図7から明らかなように、端子台33を含むインシュレータ24の上半部分24aと下半部分24bとの間の境界は、例えば、回転軸線xに沿って規定されるインシュレータ24の厚さの半分程度の位置に規定される。
【0019】
端子台33の径方向内側Dには6つの端子ピン35が配列される。端子ピン35は、回転軸線xを中心とする仮想円の接線方向に直線上に例えば等間隔に配列されている。
図7に示すように、端子ピン35は、端子台33に例えばインサート成形によって一体的に形成される。また、各端子ピン35は、巻き線25が電気的に接続される第1接続部35aと、リード線36が電気的に接続される第2接続部35bと、を有する。第1接続部35aは、端子台33から回転軸線xに沿って上方に立ち上がる。第2接続部35bは、第1接続部35aの下端から折れ曲がって径方向外側Cに延在する。
【0020】
図5~
図7に戻ると、端子台33は、例えば、回転軸線xに直交する仮想平面に沿って広がる上面37を規定する。なお、上面37に沿って規定される仮想平面は、回転軸線xに必ずしも直交しなくてもよい。端子台33は、端子ピン35が配列される仮想の接線に直交する方向に延在する複数の長溝38を有する。長溝38は、端子台33の外周縁から径方向内側Dに向かって延在する。この例では、端子台33の外周縁は、回転軸線x周りに規定される仮想円に沿って円弧状に規定される(
図6参照)。各長溝38は上面37から下側Bに凹む。複数の長溝38は、端子ピン35の位置に対応して、例えば前述の接線方向に等間隔に配列される。
【0021】
各長溝38内には、端子台33の径方向外側Cから径方向内側Dに向かって各リード線36が収容される。各リード線36は、被覆36aと、被覆36aの先端から突出する芯線36bと、を有する。長溝38内でリード線36の芯線36bが径方向内側Dに配置される。端子台33には、その上面37から凹む凹部39が形成される。この例では、凹部39は、長溝38の内周端に隣接して、端子ピン35が配列される接線方向に沿って長溝38に交差しつつ、すべての長溝38にまたがって長尺に延在する。すなわち、上面37は凹部39よりも径方向外側Cまで延在する。この例では、
図7に示すように、上面37から凹部39の底面39aまでの深さは、上面37から長溝38の底面38aまでの深さよりも小さい。
【0022】
凹部39は、底面39aと、底面39aの径方向内側Dに配置される内周側立壁39bと、底面39aの径方向外側Cに配置される外周側立壁39cと、を有する。この例では、底面39aは、例えば回転軸線xに直交する仮想平面に沿って広がる。内周側立壁39b及び外周側立壁39cは、回転軸線xに平行な仮想平面に沿ってそれぞれ底面39aから回転軸線xに沿って延在する。この例では、内周側立壁39b及び外周側立壁39cは互いに平行に規定される。
【0023】
端子台33は、凹部39内で長溝38に対応する位置に形成される1以上の貫通孔40を有する。すなわち、貫通孔40は凹部39の底面39aに形成される。各貫通孔40は回転軸線xに沿って端子台33を貫通する。この例では、特に
図6に示すように、複数の貫通孔40が、回転軸線xを中心とする仮想円C1に沿って円弧状に配列される。この各貫通孔40内で、端子ピン35の第2接続部35bとリード線36の芯線36bとが電気的に接続される。具体的には、端子ピン35の第2接続部35bは貫通孔40内まで延在し、その第2接続部35b上にリード線36の芯線36bが配置される。電気的な接続は、例えば、抵抗溶接によって実現される。ただし、電気的な接続には例えば半田付け等の他の接続が含まれ得る。
【0024】
図8は、一具体例に係るレゾルバ1の構造を概略的に示す部分拡大透視平面図である。なお、
図8では、インシュレータ24が点線で示されている。
図8から明らかなように、端子ピン35の第2接続部35bは平板状に形成される。この平板状の第2接続部35bは、貫通孔40を閉鎖する大きさを有している。すなわち、第2接続部35bの平板のサイズは、端子ピン35が配列される接線方向及び当該接線方向に直交する方向において、例えば円筒状の貫通孔40の径よりも大きく設定される。
【0025】
図9は、一具体例に係るレゾルバ1の構造を概略的に示す部分拡大下面図である。
図7~
図9を併せて参照すると、ステータコア22よりも下側Bに配置される端子台33には、長孔28に対応する位置に形成された凹部41が形成される。凹部41は、回転軸線x中心とする仮想円C2に沿って円弧状に形成される。凹部41は、端子台33の下面42から回転軸線xに沿って上側Aに凹む。凹部41の底面には前述の貫通孔40が形成される。すなわち、貫通孔40は、端子台33の凹部41に連通する。貫通孔40は、端子台33の上側A及び下側Bの両側に開口する。貫通孔40内で端子ピン35の第2接続部35bが露出する。
図8から明らかなように、端子台33の凹部41はステータコア22の長孔28の輪郭の内側に形成される。
【0026】
図5~
図7に戻ると、端子台33の凹部39内には硬化した充填材43が配置される。この例では、充填剤43は、周方向に規定される凹部39の一端から他端まで凹部39内に充填される。すなわち、凹部39内に形成されたすべての貫通孔40にまたがって充填材43が充填される。こうして貫通孔40内で電気的に接続された端子ピン35の第2接続部35bとリード線36の芯線36bとの電気的接続部が充填材43で覆われる。充填材43は、例えば、後述するポッティング処理によって凹部39内に充填される。充填材43には、例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の樹脂材料が用いられることが好ましい。
【0027】
次に、レゾルバ1の製造方法について以下に説明する。まず、ロータ10及びステータ組立体21が組み立てられる。ステータ組立体21の組み立てにあたって、ステータコア22の上側A及び下側Bからインシュレータ24の上半部分24a及び下半部分24bがそれぞれ取り付けられる。なお、上半部分24aの端子台33には端子ピン35がインサート成形に基づいて一体的に形成される。その後、ステータコア22の各スポーク29にはコイル23の巻き線25が巻き付けられる。巻き線25は端子ピン35の第1接続部35aに電気的に接続される。
【0028】
端子台33の各長溝38内にリード線36が配置される。リード線36の芯線36bは貫通孔40内で端子ピン35の第2接続部35b上に配置される。芯線36b及び第2接続部35bの電気的な接続にあたって例えば抵抗溶接が実施される。具体的には、端子台33の上側Aから貫通孔40内の芯線36bに、抵抗溶接用の一方の電極が押し付けられる。一方で、端子台33の下側Bから凹部41を介して貫通孔40内の第2接続部35bに、抵抗溶接用の他方の電極が押し付けられる。こうして2つの電極に電流を流すことによって芯線36b及び第2接続部35bが溶接によって互いに電気的に接続される。
【0029】
図10は、充填材塗布装置44が凹部39内に充填材43を充填する様子を概略的に示す部分拡大斜視図である。
図10に示すように、例えば、充填材塗布装置44のノズル45は、回転軸線xを中心とした仮想円の接線方向(矢印T)に沿って相対的に水平移動して、凹部39内に充填材43を充填していく。このとき、ノズル45又はステータ組立体21のいずれか一方が移動させられることによってノズル45とステータ組立体21との相対移動が実現されればよい。こうして充填材43は、凹部39内に形成された各貫通孔40内にも充填されていく。その後、充填材43は硬化され、端子台33には端子カバー34が取り付けられる。こうしてステータ組立体21が製造される。
【0030】
以上のようなレゾルバ1では、ステータ組立体21の端子台33は、凹部39と、凹部39内に形成された複数の貫通孔40と、を備える。端子ピン35の第2接続部35bとリード線36の芯線36bとは貫通孔40内で電気的に接続される。この電気的な接続は貫通孔40内で充填材43によって覆われる。例えばノズル45が凹部39内でステータ組立体21に対して相対的に水平移動することによって充填材43が複数の貫通孔40内にも充填される。ステータ組立体21の組立時にステータ組立体21が上下に移動させられる必要はない。したがって、ステータ組立体21の組立作業を効率化することができる。
【0031】
しかも、充填材43は、複数の貫通孔40が形成された凹部39内に充填されることによって、複数の貫通孔40内に容易に充填される。したがって、例えば、ノズル45が、周方向に規定される凹部39の長さと同等の幅を有する場合であれば、ノズル45とステータ組立体21との間の相対移動自体を省略することができる。組立作業をさらに効率化することができる。
【0032】
また、端子台33は、ステータコア22に周方向に円弧状に形成された長孔28上に配置される。端子台33の凹部39内に形成された複数の貫通孔40は、ステータコア22の長孔28に沿って円弧状に配置される。こうして抵抗溶接の1対の電極は、貫通孔40内で電気的に接続される端子ピン35及びリード線36に上下からアクセスすることができる。長孔28は、レゾルバ1を取り付けるための取付ねじ用の孔であるので、ステータコア22に新たに溶接用の孔を設ける必要はない。例えば、端子台における電気的な接続がステータコアの外周縁よりも径方向外側で行われる従来例と比較して、ステータ組立体21すなわちレゾルバ1の外形を小型化することができる。
【0033】
以上、上記実施形態を通じて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に様々な変更又は改良を加えることができることが当業者には明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0034】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。上記実施形態が備える各構成要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。また、技術的に矛盾しない範囲において、異なる実施形態で示した構成要素同士を部分的に置換し又は組み合わせることができる。
【符号の説明】
【0035】
1 レゾルバ、10 ロータ、11 凸部、12 凹部、13 凸部、20 ステータ、21 ステータ組立体、22 ステータコア、23 コイル、24 インシュレータ、24a 上半部分(第1部材)、24b 下半部分(第2部材)、25 巻き線、26 環状部、27 ティース、28 長孔、29 スポーク、30 磁極部、31 突出部、32 本体部、33 端子台、34 端子カバー、35 端子ピン(端子)、35a 第1接続部、35b 第2接続部、36 リード線、36a 被覆、36b 芯線、37 上面、38 長溝、38a 底面、39 凹部、39a 底面、39b 内周側立壁(立壁)、39c 外周側立壁(立壁)、40 貫通孔、41 凹部、42 下面、43 充填材、44 充填材塗布装置、45 ノズル、A 上側、B 下側、C 径方向外側、C1 仮想円、C2 仮想円、D 径方向内側、x 回転軸線