特開 2024-93369 ステータ、モータ、およびポンプ装置

(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】P2024093369

(43)【公開日】2024-07-09

(54)【発明の名称】ステータ、モータ、およびポンプ装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/08 20060101AFI20240702BHJP

   H02K 21/12 20060101ALI20240702BHJP

   F04D 13/06 20060101ALI20240702BHJP

   F04D 29/42 20060101ALI20240702BHJP

【ＦＩ】

H02K5/08 A

H02K21/12 M

F04D13/06 E

F04D13/06 H

F04D29/42 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022209698

(22)【出願日】2022-12-27

(71)【出願人】

【識別番号】000002233

【氏名又は名称】ニデックインスツルメンツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142619

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100153316

【弁理士】

【氏名又は名称】河口 伸子

(74)【代理人】

【識別番号】100196140

【弁理士】

【氏名又は名称】岩垂 裕司

(72)【発明者】

【氏名】山本 和磨

【テーマコード（参考）】

3H130

5H605

5H621

【Ｆターム（参考）】

3H130AA02

3H130AB07

3H130AB13

3H130AB22

3H130AB57

3H130AC13

3H130BA88A

3H130BA88G

3H130BA88H

3H130CA23

3H130DA02Z

3H130DD04X

3H130DF00Z

3H130EA07A

3H130EA07G

3H130EA07H

3H130EB01G

3H130EB01H

3H130EC07A

3H130EC07G

3H130EC07H

5H605AA08

5H605BB07

5H605BB17

5H605CC01

5H605CC02

5H605CC10

5H605FF06

5H605GG18

5H605GG20

5H621BB07

5H621GA04

5H621GB10

5H621HH01

(57)【要約】

【課題】樹脂封止部材に対してステータコアが適正な位置で覆われたステータ、モータおよび装置を提供することにある。
【解決手段】ステータ３は、複数の分割コア３１０が環状に配置されたステータコア３１と、ステータコア３１を覆う樹脂封止部材６０と、を有する。樹脂封止部材６０は、ステータコア３１の中心軸線に沿ったモータ軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１からステータコア３１を覆うとともにゲート痕Ｇが形成された第１隔壁部６１を備える。ゲート痕Ｇは、中心軸線の軸線方向から見た場合に、隣接する分割コア３１０のそれぞれの間の全てに形成される。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の分割コアが環状に配置されたステータコアと、
前記ステータコアを覆う樹脂封止部材と、
を有し、
前記樹脂封止部材は、前記ステータコアの中心軸線に沿った軸線方向の一方側から前記ステータコアを覆うとともにゲート痕が形成された第１隔壁部を備え、
前記ゲート痕は、前記軸線方向の前記一方側から見た場合に、隣接する前記分割コアのそれぞれの間の全てに形成されることを特徴とするステータ。

【請求項2】

前記分割コアに巻回されたコイルを有し、
前記分割コアは、環状に形成された外環部と、前記外環部から前記ステータコアの径方向の内側に向かって突出する突極部と、を備え、
前記コイルは、前記突極部に巻回され、
前記ゲート痕は、前記軸線方向の前記一方側から見た場合に、前記径方向において、前記コイルが巻回された第１領域に形成されることを特徴とする請求項１に記載のステータ。

【請求項3】

前記ゲート痕は、前記軸線方向の前記一方側から見た場合に、前記第１領域において、前記第１領域の中央部より前記径方向の内側の第２領域に形成されることを特徴とする請求項２に記載のステータ。

【請求項4】

請求項１から３のうち何れか一項に記載されたステータと、
前記ステータコアの内側に配置され、前記中心軸線回りに回転するロータと、
を有するモータ。

【請求項5】

請求項４に記載されたモータと、
前記樹脂封止部材の前記一方側から被せられて前記樹脂封止部材との間にポンプ室を形成するケースと、
前記ポンプ室に配置されて前記ロータと一体に回転するインペラと、
を有するポンプ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステータ、モータ、およびポンプ装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

複数のステータコアが樹脂封止部材に覆われたステータは、特許文献１に記載されている。同文献のステータは、複数の突極が環状に配置されたステータコアと、ステータコアを覆う樹脂封止部材と、を有する。樹脂封止部材は、ゲート痕が形成された円錐状の端面を軸線方向の一方側に備える。ゲート痕は、一箇所に設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１３４７６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の技術において、ステータコアを樹脂封止部材で覆う際には、樹脂成型用の金型の内部にステータコアが配置され、ステータコアに対して一方側に配置された一箇所のゲートから樹脂が金型内に流入する。これにより、ステータコアは樹脂封止部材で覆われ、ステータが形成される。この際、樹脂封止部材の端面にゲート痕が１つ形成される。

【0005】

ここで、金型内に流入する樹脂は、１箇所のゲートから金型内に流入するので、金型内に均一に充填されない。このため、金型内に流入する樹脂により、金型内でステータコアが所定の位置から動いてしまう場合がある。また、ステータコアに対して配置されるゲートの位置によっても、金型内に流入する樹脂により、金型内でステータコアが所定の位置から動いてしまう場合がある。この場合、形成されたステータは、樹脂封止部材に対してステータコアが適正な位置からずれているので、このステータをモータに使用すると所望の性能が発揮できないという問題がある。

【0006】

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、樹脂封止部材に対してステータコアが適正な位置で覆われたステータを提供することにある。また、このステータを用いたモータおよび装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明のステータは、複数の分割コアが環状に配置されたステータコアと、前記ステータコアを覆う樹脂封止部材と、を有し、前記樹脂封止部材は、前記ステータコアの中心軸線に沿った軸線方向の一方側から前記ステータコアを覆うとともにゲート痕が形成された第１隔壁部を備え、前記ゲート痕は、前記軸線方向の前記一方側から見た場合に、隣接する前記分割コアのそれぞれの間の全てに形成されることを特徴とする。

【0008】

本発明では、ゲート痕は、中心軸線の軸線方向から見た場合に、隣接する分割コアのそれぞれの間の全てに形成される。よって、ステータコアを金型内に配置して、ステータコアを樹脂封止部材で覆う際に、隣接する分割コアの間から、樹脂が均等に金型内に流入する。このとき、流入する樹脂は、分割コアの間から金型の底部に向かって流れて底部から溜まる。これにより、ステータコアを樹脂封止部材で覆う際に、ステータコアが金型内で所定の位置から動くことを抑制することができる。この結果、樹脂封止部材に対してステ
ータコアが適正な位置で覆われたステータを得ることができる。

【0009】

本発明において、前記分割コアに巻回されたコイルを有し、前記分割コアは、環状に形成された外環部と、前記外環部から前記ステータコアの径方向の内側に向かって突出する突極部と、を備え、前記コイルは、前記突極部に巻回され、前記ゲート痕は、前記軸線方向の前記一方側から見た場合に、前記径方向において、前記コイルが巻回された第１領域に形成されることが好ましい。この場合、本発明において、前記ゲート痕は、前記軸線方向の前記一方側から見た場合に、前記第１領域において、前記第１領域の中央部より前記径方向の内側の第２領域に形成されることが好ましい。このようにすれば、ステータコアを樹脂封止部材で覆う際に、ステータコアが金型内で所定の位置から動くことを、より抑制することができる。

【0010】

本発明に係るステータは、モータに用いることができる。この場合、モータは、前記ステータと、前記ステータコアの内側に配置され、前記中心軸線回りに回転するロータと、を有する。

【0011】

本発明に係るモータはポンプ装置に用いることができる。この場合、ポンプ装置は、前記モータと、前記樹脂封止部材の前記一方側から被せられて前記樹脂封止部材との間にポンプ室を形成するケースと、前記ポンプ室に配置されて前記ロータと一体に回転するインペラと、を有する。

【発明の効果】

【0012】

本発明では、ゲート痕は、中心軸線の軸線方向の一方側から見た場合に、隣接する分割コアのそれぞれの間の全てに形成される。よって、ステータコアを金型内に配置して、ステータコアを樹脂封止部材で覆う際に、隣接する分割コアの間から、樹脂が均等に金型内に流入することができるので、ステータコアが金型内で所定の位置から動くことを抑制することができる。この結果、樹脂封止部材に対してステータコアが適正な位置で覆われたステータを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明を適用したポンプ装置およびモータの一態様を示す斜視図である。

【図2】図１に示すポンプ装置およびモータの縦断面図である。

【図3】ステータコア、インシュレータおよびスコイルの斜視図である。

【図4】ステータコアの斜視図である。

【図5】ステータを示す図である。

【図6】ゲート痕とステータコアとの関係を示す図である。

【図7】図６のＡで示す部分を拡大した図である。

【図8】樹脂封止部材をインサート成形するための金型の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るモータおよびポンプ装置を説明する。以下の説明において、モータ軸線Ｌ方向とは、モータ軸線Ｌに沿った軸線方向を意味し、径方向の内側および径方向の外側における径方向とは、モータ軸線Ｌを中心とする半径方向を意味し、周方向とは、モータ軸線Ｌを中心とする回転方向を意味する。

【0015】

（全体構成）
図１は、本発明のステータを適用したモータ１０およびポンプ装置１の一態様を示す斜視図である。図２は、図１に示すポンプ装置１およびモータ１０の断面図である。図１および図２において、ポンプ装置１は、ケース２と、ケース２に対してモータ軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２に配置されたモータ１０と、ケース２の内部のポンプ室２０に配置されたイン
ペラ２５と、を有する。インペラ２５は、モータ１０によってモータ軸線Ｌ周りに回転駆動される。モータ１０は、円筒状のステータ３と、ステータ３の内側に配置されたロータ４と、ロータ４を回転可能に支持する丸棒状の支軸５とを備える。支軸５は、金属製またはセラミック製である。本形態のポンプ装置１において、流体は液体であり、ポンプ装置１は、環境温度や流体温度が変化しやすい車載用ポンプとして使用される。

【0016】

ケース２は、ポンプ装置１のモータ軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１の側壁２３、および周方向に延在する側壁２９を構成している。ケース２は、モータ軸線Ｌに沿って延在する吸入管２１と、モータ軸線Ｌに対して直交する方向に延在する吐出管２２とを備える。吸入管２１は、吸入口２１ａを備える。吐出管２２は、吐出口２２ａを備える。吸入管２１は、モータ軸線Ｌに対して同心上に設けられている。

【0017】

ステータ３は、ステータコア３１と、ステータコア３１に保持されたインシュレータ３２、３３と、ステータコア３１にインシュレータ３２、３３を介して巻回されたコイル３５とを備える。また、ステータ３は、ステータコア３１、インシュレータ３２、３３およびコイル３５を覆う樹脂製のハウジング６を備える。

【0018】

ロータ４は、ステータ３に径方向の内側で対向する位置からポンプ室２０までモータ軸線Ｌ方向に延在する円筒部４０を備える。円筒部４０は、ポンプ室２０で開口する。円筒部４０の外周面には、ステータ３の径方向の内側で対向する円筒状の磁石４７が保持される。磁石４７は、例えば、ネオジウムボンド磁石である。

【0019】

円筒部４０のモータ軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１の端部には、円板状のフランジ部４５が形成されている。フランジ部４５には、モータ軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１から円板２６が連結される。円板２６の中央には、中央穴２６０が形成されている。円板２６のフランジ部４５と対向する面には、中央穴２６０の周囲から円弧状に湾曲しながら径方向の外側に延在する複数の羽根部２６１が等角度間隔に形成されている。円板２６は、羽根部２６１を介してフランジ部４５に固定される。よって、フランジ部４５と円板２６とによって、ロータ４の円筒部４０に接続されたインペラ２５が構成される。本形態において、円板２６は、径方向の内側より径方向の外側がフランジ部４５の側に傾いている。

【0020】

円筒部４０の径方向の内側には、円筒状のラジアル軸受１１が保持されている。ロータ４は、ラジアル軸受１１を介して支軸５に回転可能に支持される。支軸５のモータ軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２の第１端部５１は、ハウジング６の底壁６３に形成された軸穴６５に保持される。ケース２には、支軸５のポンプ室２０の側の第２端部５２にポンプ室２０の側で対向して支軸５のポンプ室２０の側への可動範囲を制限する受け部２８０が形成されている。ケース２は、吸入管２１の内周面からモータ１０の側に延在する支持部２７を備える。支持部２７の端部には、支軸５が内側に位置する筒部２８が形成されている。筒部２８のモータ軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１の底部によって受け部２８０が構成されている。支軸５の第２端部５２には、円環状のスラスト軸受１２が装着されている。スラスト軸受１２は、ラジアル軸受１１と筒部２８との間に配置される。ここで、第１端部５１および軸穴６５は、少なくとも一部が断面Ｄ形状に形成され、支軸５の第２端部５２およびスラスト軸受１２の穴は、断面Ｄ形状の形成されている。よって、支軸５およびスラスト軸受１２の回転が阻止されている。

【0021】

（ステータの詳細構成）
図３は、図１に示すステータコア、インシュレータおよびスコイルの斜視図である。図４は、ステータコアの斜視図である。図５は、ステータを示す図である。図６は、ゲート痕とステータコアとの関係を示す図である。図７は、図６のＡで示す部分を拡大した図である。なお、図６および図７では、ゲート痕を除き、樹脂封止部材を省略している。

【0022】

図４に示すように、ステータコア３１は、複数の分割コア３１０が環状に配置されている。ステータコア３１の中心軸線は、モータ軸線Ｌである。すなわち、ステータコア３１の中心軸線に沿った方向は、モータ軸線Ｌ方向である。本形態では、分割コア３１０は、９つ配置されている。分割コア３１０は、環状に形成された外環部３１１と、外環部３１１からステータコア３１の径方向の内側に向かって突出する突極部３１２と、を備える。突極部３１２は、周方向において、一定のピッチで配置される。分割コア３１０は、磁性材料からなる薄い磁性板が積層されて形成された積層コアである。

【0023】

図３に示すように、インシュレータ３２、３３は各々、ステータコア３１に対してモータ軸線Ｌ方向の両側から重なり、複数の突極部３１２の各々に被さっている。本形態において、インシュレータ３２、３３は、複数の突極部３１２の各々に対応して分割された複数の分割インシュレータ３２０、３３０からなる。複数の分割インシュレータ３２０、３３０は各々、ステータコア３１の外環部３１１にモータ軸線Ｌ方向から重なる外周側部分３２１、３３１と、突極部３１２の径方向内側の端部でモータ軸線Ｌ方向に突出した内周側部分３２２、３３２と、外周側部分３２１、３３１と内周側部分３２２、３３２とを繋ぐ筒部形成部分（図示せず）とを備える。コイル３５は、筒部形成部分を介して突極部３１２に巻回されている。モータ１０は３相モータである。よって、複数のコイル３５は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、およびＷ相コイルを備える。

【0024】

図２に示すように、ハウジング６は、ステータコア３１、インシュレータ３２、３３およびコイル３５を覆う。ここで、ステータコア３１、インシュレータ３２、３３およびコイル３５は、ステータコア３１等と称する。図２および図５に示すように、ハウジング６は、ステータコア３１等を一方側Ｌ１から覆う第１隔壁部６１と、ステータコア３１等と磁石４７との間に介在する第２隔壁部６２と、ステータコア３１等と径方向の外側から覆う円筒状の胴部６６とを備える。よって、ハウジング６は、ステータコア３１等を径方向の両側およびモータ軸線Ｌ方向の両側から覆う樹脂封止部材６０である。樹脂封止部材６０は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ：Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ）等によってステータコア３１等をインサート成形した際の樹脂部分である。

【0025】

図５に示すように、第１隔壁部６１は、外周部分に環状の平面部６１１と、平面部６１１の内側に環状の傾斜部６１２とを備える。傾斜部６１２は、中心に向かって一方側Ｌ１に傾斜する。第１隔壁部６１の外周側には、環状溝６４が設けられている。図２に示すように、環状溝６４には、ケース２の外周側部分から他方側Ｌ２に突出した突起部２ａが挿入される。環状溝６４と突起部２ａとを溶着することにより、ケース２がハウジング６に固定される。

【0026】

第２隔壁部６２は、環状の筒部を形成し、内部にロータ４を収容する。胴部６６には、筒状のコネクタハウジング６９が形成されている。コネクタハウジング６９の内側には、コネクタ端子７５の端部が位置する。

【0027】

図２に示すように、ハウジング６の他方側Ｌ２の端部６７には、コイル３５に対する給電を制御する回路等が設けられた基板１９が配置されている。基板１９は、ガラスエポキシ基板等のリジッド基板であり、平面状に形成されている。基板１９は、ハウジング６の他方側Ｌ２の端部６７に配置され、ネジ等によりハウジング６に固定される。基板１９は、ハウジング６の他方側Ｌ２の端部分に設けられたフランジ部６８に固定されたカバー１８によって覆われている。基板１９は、コイル３５の巻線の端部およびコネクタ端子７５と電気的に接続されている。コネクタ端子７５を介して、外部から基板１９に信号が入力されると、ロータ４がモータ軸線Ｌ周りに回転する。これにより、ポンプ室２０内でインペラ２５が回転してポンプ室２０の内部が負圧となるため、流体は吸入管２１からポンプ
室２０に吸い込まれて、吐出管２２から吐出される。

【0028】

（ゲート痕）
第１隔壁部６１の傾斜部６１２には、ゲート痕Ｇが形成される。ゲート痕Ｇは、ステータコア３１等を樹脂封止部材６０で覆うインサート成形の際に形成される。本形態では、ゲート痕Ｇは、周方向に等間隔で９つ形成される。図６に示すように、ゲート痕Ｇは、モータ軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１から見た場合に、隣接する分割コア３１０のそれぞれの間の全てに形成されている。また、図７に示すように、ゲート痕Ｇはモータ軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１から見た場合に、コイル３５が巻回された第１領域Ｈに形成される。本形態では、ゲート痕Ｇは、第１領域Ｈにおいて、第１領域Ｈの中央部Ｃより径方向の内側の第２領域Ｈ１に形成される。

【0029】

（樹脂封止部材の成形）
図８は、樹脂封止部材をインサート成形するための金型の概略図である。図８では、コネクタ端子７５等は省略している。

【0030】

図８に示すように、樹脂封止部材６０をインサート成形する際には、金型１００Ａ内にステータコア３１等が配置される。金型１００Ａ内に樹脂を注入するためにゲートＧＴは、金型１００Ｂに９つ設けられている。ゲートＧＴは、モータ軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１から見た場合に、隣接する分割コア３１０のそれぞれの間の全てに配置されている。ゲートＧＴより樹脂が金型１００Ａ内に流入すると、樹脂は、分割コア３１０の間から金型１００Ａの他方側Ｌ２に向かって流れ、金型１００Ａの底部１０１から溜まる。この構成により、樹脂は隣接する分割コア３１０のそれぞれの間の全てから底部１０１にスムーズに均等に流れるので、ステータコア３１等が金型１００内で所定の位置から動くことを抑制することができる。この結果、樹脂封止部材６０に対してステータコア３１等が適正な位置で覆われたステータ３を得ることができる。なお、金型１００からステータ３が取り出される際に、樹脂封止部材６０の第１隔壁部６１には、ゲート痕Ｇが形成される。

【0031】

（作用効果）
本形態のステータ３は、複数の分割コア３１０が環状に配置されたステータコア３１と、ステータコア３１を覆う樹脂封止部材６０と、を有する。樹脂封止部材６０は、ステータコア３１の中心軸線の一方側Ｌ１からステータコア３１を覆うとともにゲート痕Ｇが形成された第１隔壁部６１を備える。ゲート痕Ｇは、中心軸線の軸線方向から見た場合に、隣接する分割コア３１０のそれぞれの間の全てに形成される。よって、ステータコア３１を金型１００内に配置して、ステータコア３１を樹脂封止部材６０で覆う際に、隣接する分割コア３１０の間から、樹脂が均等に金型１００内に流入する。このとき、流入する樹脂は、分割コア３１０の間から金型１００Ａの他方側Ｌ２に向かって流れ、金型１００Ａの底部１０１から溜まる。これにより、樹脂は隣接する分割コア３１０のそれぞれの間の全てから底部１０１にスムーズに均等に流れるので、ステータコア３１が金型１００内で所定の位置から動くことを抑制することができる。この結果、樹脂封止部材６０に対してステータコア３１が適正な位置で覆われたステータ３を得ることができる。

【0032】

本形態では、ステータ３は、分割コア３１０に巻回されたコイル３５を有する。分割コア３１０は、環状に形成された外環部３１１と、外環部３１１からステータコア３１の径方向の内側に向かって突出する突極部３１２と、を備える。コイル３５は、突極部３１２に巻回される。ゲート痕Ｇは、軸線方向から見た場合に、径方向において、コイル３５が巻回された第１領域Ｈに形成される。さらに、ゲート痕Ｇは、軸線方向から見た場合に、第１領域Ｈにおいて、第１領域Ｈの中央部Ｃより径方向の内側の第２領域Ｈ１に形成される。よって、ステータコア３１を樹脂封止部材６０で覆う際に、ステータコア３１が金型１００内で所定の位置から動くことを、より抑制することができる。この結果、樹脂封止
部材６０に対してステータコア３１が、より適正な位置で覆われたステータ３を得ることができる。

【符号の説明】

【0033】

１…ポンプ装置、２…ケース、２ａ…突起部、３…ステータ、４…ロータ、５…支軸、６…ハウジング、１０…モータ、１１…ラジアル軸受、１２…スラスト軸受、１８…カバー、１９…基板、２０…ポンプ室、２１…吸入管、２１ａ…吸入口、２２…吐出管、２２ａ…吐出口、２３…側壁、２５…インペラ、２６…円板、２７…支持部、２８…筒部、２９…側壁、３１…ステータコア、３２・３４…インシュレータ、３５…コイル、４０…円筒部、４５…フランジ部、４７…磁石、５１…第１端部、５２…第２端部、６０…樹脂封止部材、６１…第１隔壁部、６２…第２隔壁部、６３…底壁、６４…環状溝、６５…軸穴、６６…胴部、６７…端部、６８…フランジ部、６９…コネクタハウジング、７５…コネクタ端子、１００・１００Ａ・１００Ｂ…金型、１０１…底部、２６０…中央穴、２６１…羽根部、２８０…受け部、３１０…分割コア、３１１…外環部、３１２…突極部、３２０…分割インシュレータ、３２１・３３１…外周側部分、３２２・３３２…内周側部分、６１１…平面部、６１２…傾斜部、Ｃ…中央部、Ｇ…ゲート痕、ＧＴ…ゲート、Ｈ…第１領域、Ｈ１…第２領域、Ｌ…モータ軸線、Ｌ１…一方側、Ｌ２…他方側

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】