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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】2025-01-08
(45)【発行日】2025-01-17
(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 5/08 20060101AFI20250109BHJP
   H02K 11/215 20160101ALI20250109BHJP
   H02K 7/14 20060101ALI20250109BHJP
   F04C 15/00 20060101ALI20250109BHJP
   H02K 5/22 20060101ALI20250109BHJP
【FI】
H02K5/08
H02K11/215
H02K7/14 B
F04C15/00 K
F04C15/00 L
H02K5/22
【請求項の数】 10
(21)【出願番号】P 2021052839
(22)【出願日】2021-03-26
(65)【公開番号】P2022150292
(43)【公開日】2022-10-07
【審査請求日】2024-02-27
(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】100138689
【弁理士】
【氏名又は名称】梶原 慶
(74)【代理人】
【識別番号】100109036
【弁理士】
【氏名又は名称】永岡 重幸
(72)【発明者】
【氏名】橋本 幸子
(72)【発明者】
【氏名】村田 大輔
(72)【発明者】
【氏名】坂本 仁
【審査官】谿花 正由輝
(56)【参考文献】
【文献】特開2008-252996(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02K 5/08
H02K 11/215
H02K 7/14
F04C 15/00
H02K 5/22
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転軸で回転可能なロータと、
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、前記回転軸が延びた軸方向の一方側に引き出されたコイルを有したステータと、
前記一方側にハウジング底部を有し、内部に前記ロータおよび前記ステータを収容し、前記導線の端部が通る第1貫通孔を当該ハウジング底部に有したハウジングと、
前記ハウジングに対して前記一方側に配置され、当該ハウジング側にケース底部を有し、前記第1貫通孔を通った前記導線の端部が通る第2貫通孔を当該ケース底部に有した絶縁ケースと、
前記導線に前記絶縁ケース内で接続される第1接続部と、このモータ外へと引き出されるリード線に前記絶縁ケース内で接続される第2接続部とを有し、前記絶縁ケースに固定された接続端子と、を備え
前記一方側に対する他方側に突き出して前記第1貫通孔内に延び、且つ、前記第2貫通孔が内部を通る筒部を前記絶縁ケースが有するモータ。
【請求項2】
前記絶縁ケースが樹脂製であり、前記接続端子が前記絶縁ケースと一体成形された請求項1に記載のモータ。
【請求項3】
前記ロータの回転軸を回転自在に保持して前記ハウジング底部に固定された軸受を備え、
前記筒部は、前記軸受における前記一方側の端面よりも前記他方側まで突き出した請求項に記載のモータ。
【請求項4】
前記第2接続部が前記ケース底部から前記一方側へと突き出した請求項1からのいずれか1項に記載のモータ。
【請求項5】
前記第2接続部は、前記一方側へと突き出した端部に、前記ケース底部に沿って張り出した張り出し部を有する請求項に記載のモータ。
【請求項6】
前記絶縁ケースは、前記一方側へと突き出した前記第2接続部を囲んで前記ケース底部から当該一方側へと当該第2接続部の途中まで突き出した台部を有する請求項またはに記載のモータ。
【請求項7】
前記第1接続部が前記第2貫通孔の外側から内側へと突き出した請求項1からのいずれか1項に記載のモータ。
【請求項8】
前記第1接続部は、前記第2貫通孔の内側へと突き出した端部が、前記一方側へと立ち上がる第1部分と、当該第1部分に続いて前記ケース底部に沿って延びた第2部分と、当該第2部分に続いて当該第2部分が延びた方向とは逆側に折り返した第3部分とを有する請求項に記載のモータ。
【請求項9】
前記絶縁ケースは、前記ケース底部から前記一方側へと突き出した、前記リード線を当該絶縁ケース内で案内する案内突起を有する請求項1からのいずれか1項に記載のモータ。
【請求項10】
請求項1からのいずれか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。
【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、モータや電動ポンプにおいて、モータハウジング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ハウジング内からモータハウジング外へと引き出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ハウジングに納められ、ステータコイルのリード線がハウジング内のクラスタブロックで導電端子に接続され、導電端子がハウジングから引き出されてインバータカバー内でケーブルに接続され、ケーブルがインバータカバー内でモータ駆動回路に接続された構造が示される。モータ駆動回路には、外部からモータの駆動電力が供給される導線が更に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2014-088871号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1の構造によれば、外部からステータコイルまで駆動電力を供給するための電力ラインを形成するために多数の部品を経る必要があり、組み立て工数などが多くてコストが高い。
そこで、本発明は、電力ラインの部品数を抑制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、回転軸で回転可能なロータと、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、上記回転軸が延びた軸方向の一方側に引き出されたコイルを有したステータと、上記一方側にハウジング底部を有し、内部に上記ロータおよび上記ステータを収容し、上記導線の端部が通る第1貫通孔を当該ハウジング底部に有したハウジングと、上記ハウジングに対して上記一方側に配置され、当該ハウジング側にケース底部を有し、上記第1貫通孔を通った上記導線の端部が通る第2貫通孔を当該ケース底部に有した絶縁ケースと、上記導線に上記絶縁ケース内で接続される第1接続部と、このモータ外へと引き出されるリード線に上記絶縁ケース内で接続される第2接続部とを有し、上記絶縁ケースに固定された接続端子と、を備える。
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】
本発明によれば、電力ラインの部品数を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1図1は、オイルポンプの構造を概念的に示す図である。
図2図2は、ステータの構造を示す図である。
図3図3は、センサ部の内部を示す図である。
図4図4は、基板ケースの樹脂部分を除去して金属端子の全体構造を示した図である。
図5図5は、貫通孔近辺の構造を示す断面図である。
図6図6は、第1接続部の詳細構造を示す図である。
図7図7は、図6とは別の方向から第1接続部を示す図である。
図8図8は、第2接続部の詳細構造を示す図である。
図9図9は、第2接続部とリード線との位置関係を示す図である。
図10図10は、第2接続部にリード線の端子部を掛けた状態を示す図である。
図11図11は、第2接続部の第2部分が折り曲げられた状態を示す図である。
【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。
図1は、オイルポンプの構造を概念的に示す図である。
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。
モータ部110は、モータハウジング111と、回転軸112と、ロータ113と、ステータ114と、軸受115とを備える。
【0010】
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の回転中心線に対して垂直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。
【0011】
モータハウジング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。モータハウジング111は、本発明にいうハウジングの一例に相当し、内部にロータ113およびステータ114を収容する。モータハウジング111は、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。言い換えるとモータハウジング111は軸方向一方側に底部111b有し、モータハウジング111の底部111bが、本発明にいうハウジング底部の一例に相当する。モータハウジング111の筒部111aの断面形状としては特に限定されない。筒部111aの断面形状は、例えば、円形や楕円形の丸形であってもよいし、正方形や長方形の角形であってもよいし、三角形や五角形などといった他の多角形であってもよい。
【0012】
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は回転軸112で回転可能である。
【0013】
ステータ114は、ロータ113に対向してモータハウジング111内に収容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。
【0014】
軸受115は、例えばボール軸受けであり、回転軸112を回転自在に保持する。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、ロータ113を挟んで軸方向一方側と軸方向他方側に配置され、軸方向一方側の軸受115は、例えばハウジング111の底部111bに固定される。また、軸方向他方側の軸受115は、例えばポンプ部130に保持される。
センサ部120は、基板ケース121とセンサ基板122を備える。
【0015】
基板ケース121は、本発明にいう絶縁ケースの一例に相当し、モータハウジング111に対し、軸方向一方側に配置される。基板ケース121は例えば樹脂製であり、モータハウジング111側に底部121aを有する。
【0016】
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。
【0017】
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。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。
【0018】
ポンプ部130は、ポンプハウジング131と作動部132とを有する。モータハウジング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はモータハウジング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。
ポンプハウジング131は作動部132を収容してモータハウジング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ハウジング131内で回転することでオイルの吸入吐出を行う。
【0019】
ポンプ部130は、本発明にいうポンプ部の一例に相当する。本発明にいうポンプ部は、例えば軸受115の保持部分から切り離された構造など、図1に示すポンプ部130とは異なる構造を有してもよい。
図2は、ステータの構造を示す図である。
【0020】
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、柔軟であるため、重力に逆らった自立が困難であり、あるいは自立しても不安定である。本実施形態では一例として三相モータが採用されるので、コイル142は導線の端部143をUVWの各相に対応して合計で3組有する。
【0021】
ステータ114は、モータ部110の組立てに際し、モータハウジング111に対し、例えば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がモータハウジング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。
【0022】
モータハウジング111には、構造体としての強度確保などのため通常は金属材料が用いられる。このため、導線の端部143とモータハウジング111との絶縁が必要となる。
図3は、センサ部120の内部を示す図である。
【0023】
図3には、基板ケース121の軸方向一方側が開放された状態が示され、センサ部120の内部には、基板ケース121に収容されたセンサ基板122と、基板ケース121の底部121aに埋め込まれた金属端子123が配備される。基板ケース121は、導線の端部143が通る貫通孔121bを底部121aに有する。金属端子123および貫通孔121bは、モータのUVW各相に対応した3組が設けられる。
【0024】
金属端子123は本発明にいう接続端子の一例に相当し、導線の端部143と接続される。本実施形態ではインサート成形によって金属端子123が基板ケース121と一体成形されることで金属端子123が基板ケース121に固定される。言い換えると金属端子123は基板ケース121の底部121a内に埋め込まれて基板ケース121と一体化する。
【0025】
金属端子123は、スナップフィットによる固定方法や、樹脂の位置決め突起を端子の位置決め穴に入れて位置決め突起を溶かす固定方法がなどで基板ケース121に固定されてもよいが、金属端子123が基板ケース121と一体成形されることで部品数がより一層抑制されるとともに、金属端子123を基板ケース121に固定する作業も不要となる。
図4は、基板ケース121の樹脂部分を除去して金属端子123の全体構造を示した図である。
【0026】
図4では、基板ケース121の樹脂部分が除去されて図示されるためモータハウジング111の底部111bが見える。モータハウジング111は、導線の端部143が通る貫通孔111cを底部111bに有する。
【0027】
金属端子123は、一端に第1接続部123aを有し、他端に第2接続部123bを有する。金属端子123は、第1接続部123aと第2接続部123bとを除いた他の部分が基板ケース121の底部121a内に埋め込まれ、金属端子123の第1接続部123aと第2接続部123bは、基板ケース121の底部121aから基板ケース121の内部側に突き出す。第1接続部123aと第2接続部123bの構造については後で詳述する。
【0028】
導線の端部143は、図3に示すようにモータハウジング111の底部111bに設けられた貫通孔111cおよび図4に示すように基板ケース121の底部121aに設けられた貫通孔121bを貫通して基板ケース121内に到達する。即ち、モータハウジング111の貫通孔111cを通った導線の端部143が基板ケース121の貫通孔121bを通る。
【0029】
基板ケース121の貫通孔121bの方がモータハウジング111の貫通孔111cよりも開口が小さいので、導線の端部143は基板ケース121によってモータハウジング111から絶縁される。ここで貫通孔111c、121b近辺の構造について詳述する。
図5は、貫通孔111c、121b近辺の構造を示す断面図である。
【0030】
基板ケース121は、モータハウジング111側に突出してモータハウジング111の貫通孔111c内に延びた筒部121cを有し、基板ケース121の貫通孔121bは筒部121c内を通る。言い換えると、軸方向他方側に突き出してモータハウジング111の貫通孔111c内に延び、且つ、基板ケース121の貫通孔121bが内部を通る筒部121cを基板ケース121が有する。このような筒部121cが設けられることで、導線の端部143がモータハウジング111に対して好適に絶縁されるとともに、絶縁のための別部材が不要となり部品数、工数、コストの更なる抑制となる。
【0031】
また、筒部121cの突端(即ち軸方向他方側の端部)は、モータハウジング111に固定された軸受115における軸方向一方側の端面115aよりも軸方向他方側まで突き出す。筒部121cがこのような位置まで突き出すことで、突き出しが短い場合に較べて導線の端部143がモータハウジング111に対してより好適に絶縁される。
以下、図3および図4を参照して説明を続ける。
【0032】
導線の端部143は、基板ケース121内で金属端子123の第1接続部123aに固定されると共に、当該金属端子123と電気的に接続される。即ち、ステータ114の導線は基板ケース121内で第1接続部123aに接続される。
【0033】
基板ケース121内には、基板ケース121外(即ちモータ部110およびセンサ部120からなるモータの外)へと引き出されるリード線124の一端が収容される。リード線124は、金属の線材を樹脂の被覆が覆った被覆線部124aと、金属の線材と接続された端子部124bを有し、モータ部110に電力を供給する。リード線124の端子部124bは、金属端子123の第2接続部123bに固定されると共に、当該金属端子123と電気的に接続される。即ち、リード線124は基板ケース121内で第2接続部123bに接続される。
【0034】
金属端子123により導線の端部143とリード線124とが電気的に接続されるので、モータ部110に対する電力ラインを形成する部品数が抑制され、延いてはコストが抑制される。
図6は、第1接続部123aの詳細構造を示す図であり、図7は、図6とは別の方向から第1接続部123aを示す図である。
第1接続部123aは、基板ケース121の貫通孔121bの外側から内側へと突き出した構造を有する。
【0035】
より詳細には、第1接続部123aは、貫通孔121bの内側に突き出した端部が軸方向一方側へと立ち上がった第1部分151と、第1部分151に続いて基板ケース121の底部121aに沿って延びた第2部分152と、当該第2部分152に続いて第2部分152が延びた方向とは逆側に折り返した第3部分153とを有する。
【0036】
導線の端部143は、基板ケース121内で第1接続部123aの第2部分152と第3部分153とに挟まれてかしめられる。これにより、導線の端部143は第1接続部123aに固定されると共に、第1接続部123aと電気的に接続される。更に、導線の端部143は、ハンダ付けによって第1接続部123aに強固に固定される。
【0037】
第1接続部123aが貫通孔121bの内側に突き出すことで、貫通孔121bの延長上で導線の端部143が第1接続部123aと接続されるので、端部143の引き回しなどが容易である。また、第2部分152および第3部分153が、軸方向一方側に立ち上がった第1部分151により貫通孔121bに対して軸方向一方側に保持されるので、導線の端部143を第1接続部123aに接続するためのかしめ作業やハンダ付け作業などが容易である。
図8は、第2接続部123bの詳細構造を示す図であり、図9は、第2接続部123bとリード線124との位置関係を示す図である。
【0038】
第2接続部123bは基板ケース121の底部121aから軸方向一方側へと板状に突き出し、基板ケース121は、第2接続部123bの周囲に、底部121aから第2接続部123bを取り囲んで突出した台部121dを有する。言い換えると台部121dは、軸方向一方側へと突き出した第2接続部123bを囲んで基板ケース121の底部121aから軸方向一方側へと第2接続部123bの途中まで突き出す。台部121dによって第2接続部123bが補強される。
【0039】
板状の第2接続部123bは、基板ケース121の底部121aから突出した突出方向Hに広がると共に、基板ケース121の底部121aに沿った延伸方向Wにも広がる。
【0040】
第2接続部123bは、延伸方向一方側から突き出して軸方向一方側へと延びた第1部分161と、第1部分161とは離れた延伸方向他方側から突き出した第3部分163とを有する。また、第2接続部123bは、軸方向一方側へと突き出した第1部分161の端部に、基板ケース121の底部121aに沿って延伸方向他方側へと張り出した第2部分162を有する。第1部分161と第2部分162との境界部分にはV字溝164が設けられる。
【0041】
第2接続部123bに接続されるリード線124の端子部124bは長方形状の長孔124cを有し、端子部124bは長孔124cが第2接続部123bの第1部分161と第3部分163に跨がるように第2接続部123bに掛けられる。これにより、第2接続部123bに対するリード線124の向きと位置が決まる。第2接続部123bにリード線124の端子部124bが掛けられて一時的に保持されることにより,その後のハンダ付け作業などが容易となる。
【0042】
基板ケース121には、底部121aから軸方向一方側へと突き出した案内突起121eが設けられる。案内突起121eがリード線124を基板ケース121内で案内することで、基板ケース121内でのリード線124の引き回しルートが安定すると共に、第2接続部123bや端子部124bに対する他のリード線124の接触などが抑制される。
図10および図11は、第2接続部123bにリード線124の端子部124bを接続する手順を示す図である。
図10には、第2接続部123bにリード線124の端子部124bを掛けた状態が示される。
【0043】
上述したように、リード線124の端子部124bは、第2接続部123bの第1部分161と第3部分163に跨がるように掛かり、その結果、第2接続部123bの第2部分162は、リード線124の端子部124bを軸方向一方側に貫通してリード線124の端子部124bから突き出た状態となる。
【0044】
上述した台部121dは、リード線124の端子部124bが第2接続部123bに掛けられる際に、端子部124bが基板ケース121の底部121a側へと落ち込むことを防ぐので、第2接続部123bに端子部124bを掛ける作業が容易である。第2接続部123bに掛かった端子部124bは底部121aから離れた位置に支持されるので、その後のハンダ付け作業などが容易である。
図10に示すようにリード線124の端子部124bが第2接続部123bに掛けられた後、第2接続部123bの第2部分162が折り曲げられる。
図11には、第2接続部123bの第2部分162が折り曲げられた状態が示される。
【0045】
リード線124の端子部124bから突き出た第2部分162は、V字溝164の箇所を折り線として折り曲げられる。その後のハンダ付け作業によって、端子部124bが第2接続部123bに固定されると共にリード線124が第2接続部123bに電気的に接続される。第2部分162の折り曲げにより端子部124bの抜け止めとなるのでハンダ付け作業などが容易である。
【0046】
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。
【0047】
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】
【0048】
100 :オイルポンプ
110 :モータ部
111 :モータハウジング
111a :筒部
111b :底部
111c :貫通孔
112 :回転軸
113 :ロータ
114 :ステータ
115 :軸受
120 :センサ部
121 :基板ケース
121a :底部
121b :貫通孔
121c :筒部
121d :台部
121e :案内突起
122 :センサ基板
123 :金属端子
123a :第1接続部
123b :第2接続部
124 :リード線
151 :第1接続部の第1部分
152 :第1接続部の第2部分
153 :第1接続部の第3部分
161 :第2接続部の第1部分
162 :第2接続部の第2部分
163 :第2接続部の第3部分
130 :ポンプ部
131 :ポンプハウジング
132 :作動部
141 :コア
142 :コイル
143 :導線の端部
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11