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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-13
(45)【発行日】2024-02-21
(54)【発明の名称】モータおよび電動ポンプ
(51)【国際特許分類】
   H02K 5/22 20060101AFI20240214BHJP
   H02K 7/14 20060101ALI20240214BHJP
   F04B 9/00 20060101ALI20240214BHJP
【FI】
H02K5/22
H02K7/14 B
F04B9/00 C
【請求項の数】 12
(21)【出願番号】P 2020059117
(22)【出願日】2020-03-27
(65)【公開番号】P2021158862
(43)【公開日】2021-10-07
【審査請求日】2023-02-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000220505
【氏名又は名称】ニデックパワートレインシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100109380
【弁理士】
【氏名又は名称】小西 恵
(74)【代理人】
【識別番号】100109036
【弁理士】
【氏名又は名称】永岡 重幸
(74)【代理人】
【識別番号】100138689
【弁理士】
【氏名又は名称】梶原 慶
(72)【発明者】
【氏名】橋本 幸子
【審査官】島倉 理
(56)【参考文献】
【文献】特開2015-144507(JP,A)
【文献】国際公開第2018/062446(WO,A1)
【文献】実開昭63-088054(JP,U)
【文献】特開2017-147879(JP,A)
【文献】特開2019-022312(JP,A)
【文献】国際公開第2019/044521(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02K 5/22
H02K 7/14
F04B 9/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ケースと、
前記ケース内に、回転軸で回転可能に収容されたロータと、
前記ロータに対向するように配置されたコア、および当該コアの一部に導線が巻き回され当該導線の端部が前記コアから、軸方向の一方側に引き出されたコイルを有し、前記ケース内に配置されたステータと、
前記ケース内で前記ステータに対し前記軸方向一方側に配置され、前記導線の端部が当該軸方向の他方側から一方側へと通る貫通孔を有した絶縁部材と、を備え、
前記貫通孔は、内壁面のうち前記軸方向の他方側で径方向の外側の部分に、前記軸方向一方側に向かって前記回転軸に近づく第1斜面部を有し、
前記絶縁部材は、前記径方向外側から前記貫通孔の奥側に向かって延び前記第1斜面部側を向いた壁部を更に有するモータ。
【請求項2】
ケースと、
前記ケース内に、回転軸で回転可能に収容されたロータと、
前記ロータに対向するように配置されたコア、および当該コアの一部に導線が巻き回され当該導線の端部が前記コアから、軸方向の一方側に引き出されたコイルを有し、前記ケース内に配置されたステータと、
前記ケース内で前記ステータに対し前記軸方向一方側に配置され、前記導線の端部が当該軸方向の他方側から一方側へと通る貫通孔を有した絶縁部材と、を備え、
前記貫通孔は、内壁面のうち前記軸方向の他方側で径方向の外側の部分に、前記軸方向一方側に向かって前記回転軸に近づく第1斜面部を有し、
前記貫通孔は、内壁面のうち前記軸方向他方側かつ前記径方向内側の部分に、前記軸方向一方側に向かって前記回転軸から遠ざかる第2斜面部を更に有し、
前記貫通孔は、内壁面のうち前記軸方向他方側かつ前記径方向内側の部分に、前記軸方向一方側に向かって窄まった樋状部を有し、当該樋状部の一部が前記第2斜面部であるモータ。
【請求項3】
前記ケース外へと引き出される引出線と前記導線の端部とが、当該ケース内における前記絶縁部材の前記軸方向一方側で接続される請求項1または2に記載のモータ。
【請求項4】
前記ケースは、前記軸方向に延びた筒部と、当該筒部の当該軸方向一方側に位置した底部とを有した第1部分と、当該第1部分に対し、当該軸方向一方側に配置された第2部分とを備え、
前記絶縁部材は、前記底部の前記軸方向他方側に配置され、
前記導線の端部は、前記貫通孔を通って前記第1部分側から前記第2部分側へと至る請求項1から3のいずれか1項に記載のモータ。
【請求項5】
前記貫通孔は、内壁面のうち前記軸方向他方側かつ前記径方向内側の部分に、前記軸方向一方側に向かって前記回転軸から遠ざかる第2斜面部を更に有する請求項1に記載のモータ。
【請求項6】
前記貫通孔の延びる方向に対する斜面の傾きは、前記第2斜面部の方が前記第1斜面部よりも小さい請求項に記載のモータ。
【請求項7】
前記第2斜面部の前記軸方向一方側の端部の方が、前記第1斜面部の前記軸方向一方側の端部よりも前記貫通孔の奥側に位置する請求項6に記載のモータ。
【請求項8】
前記絶縁部材は、前記径方向外側から前記貫通孔の奥側に向かって延び前記第1斜面部側を向いた壁部を更に有するから7のいずれか1項に記載のモータ。
【請求項9】
前記貫通孔は、前記軸方向一方側へと延びた延伸部を有する請求項1からのいずれか1項に記載のモータ。
【請求項10】
前記第2部分は、前記軸方向に延びた筒部と、当該筒部の当該軸方向他方側に位置した底部とを有し
前記絶縁部材は、前記第2部分側に突き出し当該第2部分の底部に挿入され先端が当該第2部分内に達した突出部を有し、前記貫通孔が当該突出部内を貫通した請求項に記載のモータ。
【請求項11】
請求項1から10のいずれか1項に記載のモータと、
前記モータによって駆動されるポンプ部と、を備える電動ポンプ。
【請求項12】
前記モータは、請求項に記載のモータであり、
前記ポンプ部は、前記ケースの前記軸方向他方側に配置された請求項11に記載の電動ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、モータおよび電動ポンプに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、モータケース内にロータとステータが納められ、ステータのコイル線の端部がモータケース内からモータケース外へと引き出されて制御回路などに接続された構造が知られる。
【0003】
例えば特許文献1には、ロータとステータが納められたハウジングを塞いだエンドカバーからステータコイル端部が引き出された構造が示され、ステータコイル端部はエンドカバーの孔に組み込まれた絶縁部材を通す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2019-213263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、例えば電動ポンプに組み込まれるモータの組み立てなどでは、モータケースに絶縁部材が固定された後でステータをモータケースに挿入することが必要となる場合がある。このような場合、ステータのコイル線の端部を絶縁部材に通す作業は困難であり、モータや電動ポンプにおける組み立ての工数と作業時間が嵩む。
そこで、本発明は、コイル線の端部を絶縁部材に通す作業が容易で組み立て性に優れたモータおよび電動ポンプ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】
本発明に係るモータの一態様は、ケースと、上記ケース内に、回転軸で回転可能に収容されたロータと、上記ロータに対向するように配置されたコア、および当該コアの一部に導線が巻き回され当該導線の端部が上記コアから、上記軸方向の一方側に引き出されたコイルを有し、上記ケース内に配置されたステータと、上記ケース内で上記ステータに対し上記軸方向一方側に配置され、上記導線の端部が当該軸方向の他方側から一方側へと通る貫通孔を有した絶縁部材と、を備え、上記貫通孔は、内壁面のうち上記軸方向の他方側で径方向の外側の部分に、上記軸方向一方側に向かって上記回転軸に近づく第1斜面部を有する。
また、本発明に係る電動ポンプの一態様は、上記モータと、上記モータによって駆動されるポンプ部と、を備える。
【発明の効果】
【0007】
本発明のモータおよび電動ポンプによれば、コイル線の端部を絶縁部材に通す作業が容易で組み立て性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1図1は、オイルポンプの構造を示す模式図である。
図2図2は、ステータの構造を示す図である。
図3図3は、センサ部側へと導かれた導線の端部を示す図である。
図4図4は、導線の端部が絶縁部材およびモータケースの底部を貫通した箇所を示す拡大断面である。
図5図5は、貫通孔の構造を示す断面図である。
図6図6は、第1斜面部周辺の詳細を示す部分拡大図である。
図7図7は、第2斜面部周辺の詳細を示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付の図面を参照しながら、本開示のモータおよび電動ポンプの実施形態を詳細に説明する。但し、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするため、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。また、先に説明した図に記載の要素については、後の図の説明において適宜に参照する場合がある。
【0010】
図1は、オイルポンプの構造を示す模式図である。
オイルポンプ100は、本発明の電動ポンプの一実施形態に相当する。
オイルポンプ100は、モータ部110と、センサ部120と、ポンプ部130とを備える。
モータ部110は、電力の供給を受けて回転駆動力を生む。
センサ部120は、モータ部110の回転を検知する。
ポンプ部130は、モータ部110によって駆動され、オイルの吸入吐出を行う。
モータ部110とセンサ部120とを併せたものは、本発明のモータの一実施形態に相当し、ポンプ部130は、本発明にいうポンプ部の一例に相当する。
【0011】
モータ部110は、モータケース111と、回転軸112と、ロータ113と、ステータ114と、軸受115と、軸受ホルダ116と、絶縁部材117とを備える。
【0012】
モータケース111は、モータ部110およびオイルポンプ100の全体を支える構造体であり、例えば板金のプレス加工によって形成される。モータケース111は、本発明にいうケースの第1部分の一例に相当し、軸方向に延びた筒部111aと、当該筒部111aの軸方向一方側に位置した底部111bとを有する。
【0013】
回転軸112は、モータ部110の回転駆動力を伝達する部材である。以下の説明では、方向の基準として回転軸112を用い、回転軸112に沿う方向を軸方向と称する場合がある。また、以下の説明では、図示の方向に関わらず、図1における上方側を軸方向一方側と称し、図1における下方側を軸方向他方側と称する場合がある。更に、以下の説明では、回転軸112に近接乖離する方向を径方向と称し、回転軸112に近い方を径方向内側と称し、回転軸112から遠い方を径方向外側と称する場合がある。
【0014】
ロータ113は、回転軸112に固定され、例えば永久磁石が組み込まれ、回転磁場の作用によって回転軸112と共に回転する。言い換えると、ロータ113は、モータケース111に収容され、回転軸112と共に回転可能である。
【0015】
ステータ114は、ロータ113に対向してモータケース111内に配置され回転磁場を発生する。なお、本実施形態では、ステータ114がロータ113の径方向外側に配置されたインナーロータ型の構造が示されるが、本発明のモータは、ステータ114がロータ113の径方向内側に配置されたアウターロータ型の構造を有してもよい。
【0016】
軸受115は、例えばボール軸受けであり、回転軸112を回転可能に受ける。軸受115はローラ軸受けや滑り軸受けなどであってもよい。軸受115は、例えばモータケース111に固定された軸受ホルダ116に保持される。軸受ホルダ116は、ロータ113を挟んで軸方向一方側と軸方向他方側との双方に配置され、各軸受ホルダ116は各軸受115を保持する。
【0017】
絶縁部材117は、後で詳述するように、ステータ114が有するコイルから引き出された導線の端部とモータケース111とを絶縁する。絶縁部材117は、モータケース111内でステータ114に対し軸方向一方側に配置される。また、絶縁部材117は、モータケース111の底部111bの軸方向他方側に配置される。
センサ部120は、基板ケース121とセンサ基板122を備える。
【0018】
基板ケース121は、本発明にいうケースの第2部分の一例に相当し、モータケース111に対し、軸方向一方側に配置される。基板ケース121は例えば樹脂によって形成される。モータケース111と基板ケース121とを併せたものが本発明にいうケースの一例に相当し、本発明にいうケースは一体物であってもよい。
【0019】
基板ケース121には、ステータ114が有するコイルから引き出された導線の端部が導かれ、本実施形態では、基板ケース121が、モータ部110に対する配線の引き出しスペースとして用いられる。また、基板ケース121は、例えば内部にセンサ基板122を収容して保持する。
センサ基板122は磁気センサを有し、例えば回転軸112の回転位置や回転速度を検出する。
【0020】
基板ケース121は、センサ基板122と共に、あるいはセンサ基板122に代えて、制御基板やインバータ基板を収容してもよい。また、コイルから引き出された導線の端部は、センサ基板122、制御基板、およびインバータ基板のいずれかに接続されてもよい。
【0021】
ポンプ部130は、ポンプケース131と作動部132とを有する。モータケース111が底部111bを軸方向一方側に有するのに対し、ポンプ部130はモータケース111の軸方向他方側に配置される。このため、ポンプ部130と回転軸112や軸受ホルダ116などとの接合が容易であり、延いてはオイルポンプ100の組み立てが容易である。
ポンプケース131は駆動部132を収容してモータケース111に固定される。
作動部132は、回転軸112の駆動力によりポンプケース131内で回転することでオイルの吸入吐出を行う。
図2は、ステータの構造を示す図である。
【0022】
ステータ114は、ロータ113に対向するように配置されたコア141、および当該コア141の一部に導線が巻き回され当該導線の端部143がコア141から軸方向一方側に引き出されたコイル142を有する。コイル142の導線が引き出された端部143は、重力に逆らった自立が困難な程度に柔軟である。
【0023】
ステータ114は、モータ部110の組立てに際し、モータケース111に対し、軸方向他方側から挿入される。ステータ114の挿入に際して導線の端部143は挿入の前方に位置し、ステータ114の挿入に伴って導線の端部143がモータケース111の底部111b側へと向かう。そして、導線の端部143は、モータ部110側からセンサ部120側へと導かれる。
図3は、センサ部120側へと導かれた導線の端部143を示す図である。
【0024】
導線の端部143は、絶縁部材117およびモータケース111の底部111bを貫通して基板ケース121内に到達する。基板ケース121内には、基板ケース121外へと引き出される引出線123の一端が収容され、引出線123の当該一端は、基板ケース121内の金属部材124に固定されると共に、当該金属部材124と電気的に接続される。導線の端部143は、基板ケース121内で金属部材124に挟まれてかしめられる。これにより、導線の端部143は金属部材124に固定されると共に、当該金属部材124と電気的に接続される。従って、導線の端部143は金属部材124を介して引出線123と接続される。つまり、引出線123と導線の端部143とが、本発明にいうケース内における絶縁部材117の軸方向一方側で接続される。導線の端部143と引出線123が基板ケース121内で接続されることで、モータ部110の配線の引き出し構造が容易に組み立てられる。
図4は、導線の端部143が絶縁部材117およびモータケース111の底部111bを貫通した箇所を示す拡大断面である。
【0025】
絶縁部材117は、導線の端部143が軸方向他方側から軸方向一方側へと通る貫通孔150を有し、導線の端部143は、貫通孔150を通ってモータケース111側から基板ケース121側へと至る。
【0026】
貫通孔150は、軸方向一方側が狭まり軸方向他方側が広がった形状を有する。貫通孔150が広がった部分の内壁面には、径方向外側に第1斜面部151が設けられ、径方向内側に第2斜面部152が設けられる。言い換えると、貫通孔150は、内壁面のうち軸方向他方側で径方向外側の部分に、軸方向一方側に向かって回転軸112に近づく第1斜面部151を有し、内壁面のうち軸方向他方側かつ径方向内側の部分に、軸方向一方側に向かって回転軸112から遠ざかる第2斜面部152を更に有する。
【0027】
貫通孔150の軸方向一方側には、基板ケース121側へと向かって延びた延伸部153が設けられる。言い換えると、貫通孔150は、軸方向一方側へと延びた延伸部153を有する。延伸部153は、金型の型抜きが可能な程度に傾いた略同径の形状を有する。
【0028】
モータケース111にステータ114が組み付けられる際には、導線の端部143が第1斜面部151によって案内され、径方向内側へと向かうため、導線の端部143が延伸部153に入りやすい。つまり、モータケース111とステータ114とをアッセンブリーする工程に伴って、導線の端部143を絶縁部材117の貫通孔150に通し、且つ、基板ケース121へ引き出すことが簡単になる。よってあらかじめ導線の端部143の姿勢や形状を整形する工程や、基板ケース121へ引き出す際の治具や複雑な作業を省くことが可能となる。導線の端部143の姿勢や形状を整形する工程や、基板ケース121へ引き出す際の治具や複雑な作業がないため、導線へのストレスや、傷発生のリスクを大幅に低減でき、モータの品質信頼性の向上につながる。また、生産時のコスト削減にもなる。
また、第2斜面部152は、第1斜面部151に案内された導線の端部143が延伸部153へ入らなかった場合に、導線の端部143を延伸部153側に戻すように案内するので、導線の端部143は、より延伸部153に入りやすい。従って、第1斜面部151が設けられることでモータ部110およびオイルポンプ100の組立てが容易となり、第2斜面部152も設けられることで組立てがより一層容易となる。
【0029】
貫通孔150に延伸部153が設けられることで、貫通孔150を貫通した導線の端部143は曲がりが制限されるので、基板ケース121側での作業性が向上し、例えば導線の端部143を金属部材124とかしめる作業などが容易である。
【0030】
基板ケース121は、軸方向に延びた筒部121aと、モータケース111の底部111bに対面した底部121bとを有する。言い換えると、基板ケース121は、軸方向に延びた筒部121aと、当該筒部121aの軸方向他方側に位置した底部121bとを有する。
【0031】
絶縁部材117は、軸方向一方側に突き出してモータケース111の底部111bおよび基板ケース121の底部121bを貫通した突出部117aを有し、突出部117a内を貫通孔150の延伸部153が貫通する。言い換えると、絶縁部材117は、基板ケース121側に突き出し当該基板ケース121の底部121bに挿入され先端が当該基板ケース121内に達した突出部117aを有し、貫通孔150が当該突出部117a内を貫通する。
【0032】
絶縁部材117が突出部117aを有することで、導線の端部143は、モータケース111の底部111bに対して絶縁される。また、突出部117aを貫通孔150が貫通することにより、導線の端部143は基板ケース121内へと容易に導かれる。
図5は、貫通孔150の構造を示す断面図である。
上述したように貫通孔150は、第1斜面部151と第2斜面部152と延伸部153を有する。
【0033】
第1斜面部151と第2斜面部152とで斜面の傾きを比較すると、軸方向に延びた貫通孔150を基準として第1斜面部151は急斜面で第2斜面部152は緩斜面である。言い換えると、貫通孔150の延びる方向に対する斜面の傾きは、第2斜面部152の方が第1斜面部151よりも小さい。第1斜面部151と第2斜面部152とで斜面の傾きが異なることにより、第1斜面部151によって広範囲から導線の端部143が延伸部153側へと導かれ、導線の端部143が第2斜面部152にぶつかって的確に延伸部153に入る。
【0034】
第1斜面部151の延伸部153の端部151aと第2斜面部152の延伸部153の端部152aとを較べると、第2斜面部152の端部152aの方が、第1斜面部151の端部151aよりも延伸部153に近く、貫通孔150の奥側に位置する。言い換えると、第2斜面部152の軸方向一方側の端部152aの方が、第1斜面部151の軸方向一方側の端部151aよりも貫通孔150の奥側に位置する。第2斜面部152の端部152aが奥側に位置することで、第2斜面部152にぶつかった導線の端部143がより的確に延伸部153に入る。
図6は、第1斜面部151周辺の詳細を示す部分拡大図である。
【0035】
第1斜面部151の両側には、軸方向他方側に立ち上がった壁部154が設けられる。本実施形態では壁部154は、互いに内向きの対として設けられ、壁部154の間隔は延伸部153側で狭まっている。言い換えると、絶縁部材117は、径方向外側から貫通孔150の奥側に向かって延び第1斜面部151側を向いた壁部154を更に有する。壁部154は対で無く片側のみが設けられてもよい。
【0036】
壁部154が設けられることにより、第1斜面部151で案内される導線の端部143が第1斜面部151から逸脱することが抑制され、導線の端部143がより的確に延伸部153に入る。
図7は、第2斜面部152周辺の詳細を示す部分拡大図である。
【0037】
第2斜面部152の両側には、第2斜面部152に沿って延びた曲面状の側部155が設けられる。第2斜面部152と側部155は、全体として樋状部156を成し、第2斜面部152は樋状部156の平面部分である。樋状部156は、貫通孔150の奥側に向かって狭まっている。言い換えると、貫通孔150は、内壁面のうち軸方向他方側かつ径方向内側の部分に、軸方向一方側に向かって窄まった樋状部156を有し、当該樋状部156の一部が第2斜面部152である。
樋状部156は、第2斜面部152にぶつかった導線の端部143を効率よく貫通孔150の奥側に導くことができる。
【0038】
なお、ここでは、本発明のモータおよび電動ポンプにおける使用方法の一例としてオイルポンプが挙げられるが、本発明のモータおよび電動ポンプの使用方法は上記に限定されない。本発明の電動ポンプは、水や空気などを吸入吐出するポンプに使用可能であり、本発明のモータは、パワーステアリング装置やコンプレッサなど広範囲に使用可能である。
【0039】
上述した実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0040】
100 :オイルポンプ
110 :モータ部
111 :モータケース
111a :筒部
111b :底部
112 :回転軸
113 :ロータ
114 :ステータ
115 :軸受
116 :軸受ホルダ
117 :絶縁部材
117a :突出部
119 :センサマグネット
120 :センサ部
121 :基板ケース
121a :筒部
121b :底部
122 :センサ基板
123 :引出線
124 :金属部材
130 :ポンプ部
131 :ポンプケース
132 :作動部
141 :コア
142 :コイル
143 :導線の端部
150 :貫通孔
151 :第1斜面部
152 :第2斜面部
153 :延伸部
155 :側部
156 :樋状部
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7