JP6851851B2 - ステータ及びブラシレスモータ - Google Patents

Description

本明細書に開示の技術は、ブラシレスモータに用いるステータ及びブラシレスモータに関する。

モータを制御するための電力をモータに供給すると、モータから電磁ノイズが発生する。特許文献１に、ブラシ付きモータの電磁ノイズを低減するための技術が開示されている。特許文献１のモータは、燃料ポンプに用いられている。モータの一端には、シールド構造体が配置されている。シールド構造体は、燃料ポンプの燃料出口に取り付けられている外カバーと、外カバーの外面を覆う導電性外被覆層と、を備える。外カバーには、モータのブラシに電気的に接続される導電性のピンが貫通している。即ち、導電性のピンは、外カバーから外部に露出している。

特開２００３−４２０３０号公報

ブラシレスモータでは、通電端子に接続される外部端子を介してステータに電力が供給される際に、スイッチングにより発生した電磁ノイズが、通電端子から外部に放出される。

本明細書では、通電端子からの電磁ノイズが外部に伝達されることを抑制することができる技術を提供する。

本明細書に開示される技術は、ブラシレスモータに用いるステータに関する。ステータは、コアと、前記コアから突出する通電端子と、前記通電端子よりも前記ステータの周縁側において、少なくとも前記通電端子の先端よりも前記コアと反対側で前記通電端子の前記先端近傍に配置される導電性の遮蔽壁と、を備える。

この構成によると、通電端子から放射される電磁ノイズが遮蔽壁を越えて伝達されることを抑制することができる。

ステータは、前記通電端子と前記遮蔽壁との間に配置される樹脂製の隔壁をさらに備えていてもよい。この構成によると、通電端子と遮蔽壁との間の電気的な経路を長くすることができる。これにより、通電端子の電食を抑制することができる。

ステータは、前記コアの端部に位置する樹脂製の外壁をさらに備え、前記隔壁は、前記外壁と一体で成形されていてもよい。この構成によると、ステータの外壁をモールドによって作製する際に、遮蔽壁を外壁と一体的に作製することができる。

前記隔壁は、前記通電端子に接続すべき外部端子のコネクタに沿った形状を有していてもよい。この構成によると、外部端子と通電端子とを接続する際に、隔壁が外部端子を案内することができる。これにより、外部端子と通電端子とを接続する際に、通電端子にかかる力を軽減することができる。

ステータは、接地端子をさらに備えていてもよい。前記遮蔽壁は、前記接地端子と一体で作製されていてもよい。この構成によると、遮断壁を容易に配置することができる。

前記接地端子は、前記通電端子の前記遮蔽壁と反対側に配置されていてもよい。この構成によると、接地端子によって、通電端子から遮断壁が配置されていない側に電磁ノイズが放射されることを抑制することができる。

上記のステータを備えるブラシレスモータ、即ち、上記のいずれかのステータと、前記ステータに収容され、前記ステータに対して回転可能に配置されているロータと、を備える、ブラシレスモータも新規で有用である。

本実施例の燃料ポンプの縦断面図を示す。 実施例のステータの正面図を示す。 実施例のステータの斜視図を示す。 図３のIV-IV断面の遮蔽壁付近の断面図を示す。 図２のV-V断面の断面図を示す。 実施例のステータの外壁及び隔壁を取り外した状態を示す斜視図を示す。 実施例の通電端子の斜視図を示す。 実施例の通電端子に固定部を取付けている状態の斜視図を示す。 実施例の接地端子部の斜視図を示す。 実施例の端子部の斜視図を示す。 実施例のステータの外壁及び隔壁を取り外した状態の端子部付近の正面図を示す。 変形例の燃料ポンプの縦断面図を示す。 変形例の燃料ポンプの縦断面図を示す。 変形例の燃料ポンプにおける図２のV-V断面に相当する部分の断面図を示す。

本実施例のステータ６０は、燃料ポンプ１０に用いられる。燃料ポンプ１０は、燃料タンク（図示省略）内に配置され、自動車等の車両のエンジン（図示省略）に燃料（例えばガソリン等）を供給する。図１に示すように、燃料ポンプ１０は、モータ部５０と、ポンプ部３０と、を備える。モータ部５０とポンプ部３０は、ハウジング２内に配置されている。ハウジング２は、両端が開口された円筒形状を有する。

ポンプ部３０は、ケーシング３２とインペラ３４を備える。ケーシング３２は、ハウジング２の下端の開口を閉塞する。ケーシング３２の下端には、吸入口３８が設けられている。ケーシング３２の上端には、ケーシング３２内とモータ部５０とを連通する連通孔（図示省略）が設けられている。ケーシング３２内には、インペラ３４が収容されている。

モータ部５０は、ポンプ部３０の上方に位置する。モータ部５０は、ブラシレスモータであり、三相モータである。モータ部５０は、ロータ５４と、ステータ６０と、を備える。ロータ５４は、永久磁石を備える。ロータ５４の中心には、シャフト５２が貫通して固定されている。シャフト５２の下端は、インペラ３４の中心部に挿入され、貫通している。ロータ５４は、シャフト５２の両端部に配置された軸受けによって、シャフト５２を中心に回転可能に支持されている。なお実施例では、図１の状態で上下を規定する。即ち、モータ部５０から見てポンプ部３０は「下」に位置し、ポンプ部３０から見てモータ部５０は「上」に位置する。

ステータ６０は、樹脂層６６と、コア９０と、コア９０に配置される複数（本実施例では６個）のコイル９６と、端子群７０と、を備える。コア９０は、円筒形状を有する。コア９０は、コアプレート群（９２，９２，・・）と、コアプレート群（９２，９２，・・）の表面に設けられたインシュレータ９４と、で構成されている。コアプレート群（９２，９２，・・）は、複数枚のコアプレート９２によって構成されている。なお、図１では、見易さを優先して、複数枚のコアプレート９２の断面を示すハッチングは省略されている。また、コア９０の側面には、コアプレート群（９２，９２，・・）が露出しているが、図２等では、コアプレート群（９２，９２，・・）の各コアプレート９２の記載を省略している。複数枚のコアプレート９２は上下方向に積層されており、各コアプレート９２は磁性体材料によって形成されている。コアプレート群（９２，９２，・・）は、ステータ６０の側壁を構成する円筒状のステータヨーク９３と、ステータヨーク９３の内周面からステータヨーク９３の中心軸に向かって伸びる複数（本実施例では６本）のティース９１と、を構成する。インシュレータ９４は、絶縁性の樹脂材料によって形成されている。インシュレータ９４は、積層された複数枚のコアプレート９２からなるコアプレート群（９２，９２，・・）の表面を覆っている。

複数のティース９１のそれぞれには、インシュレータ９４によって形成されているボビン９９が配置されている。ボビン９９には、コイル９６が配置されている。コイル９６は、導線９７がボビン９９に巻回されることによって作製される。コイル９６は、端子群７０に電気的に接続されている。また、コイル９６は、ステータ６０の下端部において、コモン端子７７に電気的に接続されている。コモン端子７７は、６個のコイル９６に電気的に接続されている。

次に、コイル９６と端子群７０との接続状態について説明する。図６は、ステータ６０の樹脂層６６を除く構成を示す斜視図を示す。三相のそれぞれのコイル９６の導線９７は、コア９０の上端において、コア９０の周方向に配索されている。端子群７０は、コア９０の上端の導線９７と接続されることによって、コイル９６と電気的に接続されている。

端子群７０は、複数（本実施例では３個）の通電端子部７２と、接地端子部７４と、を備える。通電端子部７２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれを、コイル９６に供給するための端子である。図７は、３個の通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗの斜視図を示す。図７に示すように、通電端子部７２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に対応する３個の通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗと、連結部７２ａと、を備える。通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗは、導電性材料で作製されている。通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗは、ステータ６０の軸方向に平行に延びている。

連結部７２ａは、通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗのそれぞれの下端からステータ６０の軸方向に垂直に延びている。Ｕ相の端子７２Ｕは、連結部７２ａを介してＵ相のコイル９６の導線９７に電気的に接続される。同様に、Ｖ相の端子７２Ｖは連結部７２ａを介してＶ相のコイル９６の導線に、Ｗ相の端子７２Ｗは連結部７２ａを介してＷ相のコイル９６の導線に、それぞれ電気的に接続されている。３個の通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗのそれぞれは、導線９７に接触する接触部７２ｂを備える。

図８に示すように、３個の通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗは、固定部７３によって、互いに連結されている。固定部７３は、樹脂で作製されている。固定部７３は、３個の通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗの連結部７２ａを覆っている。図１０に示すように、固定部７３には、接地端子部７４が取付けられている。接地端子部７４は、固定部７３を挟んで、通電端子部７２と電気的に絶縁されている。

図９は、接地端子部７４の斜視図を示す。接地端子部７４は、接地端子７６と、遮蔽部７８と、連結部７９と、を備える。接地端子７６と遮蔽部７８と連結部７９とは、一体で作製されている。ここで、「一体で作製されている」とは、接地端子７６と遮蔽部７８とが連結されており、接地端子７６と遮蔽部７８との間に、溶接等の繋ぎ目がなく、例えば１枚の金属板から成形されていることを意味する。

接地端子７６は、ステータ６０の軸方向に平行に延びている。即ち、接地端子７６は、通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗと平行に配置されている。接地端子７６は、通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗの遮蔽部７８と反対側に配置されており、通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗよりもステータ６０の中心軸の近くに配置されている。接地端子７６の下端には、連結部７９が配置されている。連結部７９は、接地端子７６の下端からステータ６０の軸方向に垂直に延びている。連結部７９は、コア９０の上端でコア９０の周方向に一巡している。図６に示すように、連結部７９は、複数のコイル９６の上方に配置される。

図１０に示すように、接地端子７６は、連結部７９を介して遮蔽部７８に連結している。遮蔽部７８は、遮蔽壁７８ａ、７８ｂ、７８ｃを備える。図１０、図１１に示すように、通電端子部７２と接地端子部７４とが固定部７３に組み付けられている状態では、遮蔽壁７８ａは、通電端子７２Ｕの周囲に配置される。遮蔽壁７８ａは、通電端子７２Ｕの上下方向の先端（即ち上端）に重複しない位置から、コア６０と反対側、即ち上方に延びている。図６に示すように、遮蔽壁７８ａは、通電端子７２Ｕよりもロータ５４の外周側に位置している。ロータ５４の軸方向に垂直な方向において、遮蔽壁７８ａは湾曲しており、通電端子７２Ｕのロータ５４の外周側を囲んでいる。また、遮蔽壁７８ａは、図１１の右端において、通電端子７２Ｕの先端を越えて下方に延び、連結部７９に連結されている。

通電端子７２Ｕに対する遮蔽壁７８ａと同様に、遮蔽壁７８ｃは、通電端子７２Ｗに対して配置されている。図１０、図１１に示すように、遮蔽壁７８ｂは、図１１の左右方向で２個に分離している。通電端子７２Ｖの上下方向の先端付近からコア６０と反対側、即ち上方に延びている。遮蔽壁７８ｂは、通電端子７２Ｖのロータ５４の外周側を囲んでいる。

図６に示すように、端子群７０は、固定部７３がコア９０に連結されることによって、コア９０に取付けられる。

図１に示すように、樹脂層６６は、コア９０の上端部と下端部と内周部とを覆う。樹脂層６６は、図８に示す状態のコア９０と端子群７０との組合せを、成形型に配置して樹脂成形を実行する、いわゆるインサート成形によって、コア９０に配置される。

樹脂層６６は、外壁８０と、隔壁８２と、コネクタ８４と、吐出口１１と、を備える。外壁８０と、隔壁８２と、コネクタ８４と、吐出口１１と、は、一体で成形されている。「一体で成形されている」とは、１回の樹脂成形で、外壁８０と隔壁８２とコネクタ８４と吐出口１１とが成形されており、いずれの部分にも繋ぎ目が現れない。外壁８０は、コア９０の上端部と下端部と内周部とを覆う。外壁８０の上端から、通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗと、接地端子７６と、が上方に突出している。外壁８０の上端には、隔壁８２と、コネクタ８４と、吐出口１１と、が配置されている。吐出口１１は、円筒形状を有する。吐出口１１は、コア９０の内側を介してポンプ部３０に連通している。

隔壁８２は、遮蔽部７８と通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗとの間に配置されている。図５に示すように、隔壁８２は、遮蔽壁７８ａ、７８ｂ、７８ｃの通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗと対向する面に配置されている。隔壁８２は、遮蔽壁７８ａ、７８ｂ、７８ｃの通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗと対向する面に配置されており、その全体を覆っている。また、図３〜図５に示すように、隔壁８２は、遮蔽壁７８ａ、７８ｂ、７８ｃの上端、下端、側端のそれぞれを覆っている。

コネクタ８４は、接地端子７６の周囲に配置されている。コネクタ８４と隔壁８２とは、モータ部５０に電力を供給するための外部端子のコネクタ１００の形状に沿った形状に形成されている。これにより、コネクタ１００をコネクタ８４と隔壁８２とに沿って移動させることによって、外部端子と通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗ及び接地端子７６とを接続することができる。このため、外部端子と通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗ及び接地端子７６とを接続する際に、通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗ及び接地端子７６の負荷を低減することができる。

外部端子と通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗ及び接地端子７６とが接続されると、外部端子と通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗは、外部端子を介してスイッチング回路に接続される。また、接地端子７６は、外部端子を介して接地される。燃料ポンプ１０が駆動される状況では、外部端子から通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗに、電力が供給される。このとき、スイッチング回路で発生する電磁ノイズが、外部端子と通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗとの接続部分で放射される。特に、電磁ノイズは、電流が流れる方向、即ち、通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗの延伸方向に対して垂直に放射される。

通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗのステータ６０の外周側に、接地端子７６を介して接地されている遮蔽壁７８ａ、７８ｂ、７８ｃが配置されているために、遮蔽壁７８ａ、７８ｂ、７８ｃが電磁ノイズを吸収する。これにより、電磁ノイズが遮蔽壁７８ａ、７８ｂ、７８ｃを越えて伝達されることを抑制することができる。

また、遮蔽壁７８ａ、７８ｂ、７８ｃと通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗとの間には、隔壁８２が配置されている。このため、遮蔽壁７８ａ、７８ｂ、７８ｃと通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗとの間の電気的な経路を長くすることができる。この結果、ステータ６０が燃料タンク内で燃料に使っている場合であっても、通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗが電食されることを抑制することができる。

さらに、通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗのステータ６０の内周側には、遮蔽壁が配置されていないが、接地端子７６が配置されている。これにより、接地端子７６によって、通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗの電磁ノイズが伝達されることを抑制することができる。

さらに、接地端子部７４の連結部７９は、コイル９６の上端に配置されているために、コイル９６で発生する電磁ノイズが放射されることを抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

（１）図１２に示すように、燃料ポンプ１０から発生する電磁ノイズを抑制するために、燃料ポンプ１０を収容するケース２００を配置してもよい。この場合、ケース２００は、ハウジング２の外壁とケース２００との間に配置されている接地端子２０１を介して接地されていてもよい。

（２）上記の実施例では、遮蔽壁７８ａ、７８ｂ、７８ｃは、接地端子７６に電気的に接続されており、接地端子７６を介して接地されている。しかしながら、遮蔽壁７８ａ、７８ｂ、７８ｃは、接地端子７６に電気的に接続されていなくてもよい。この場合、遮蔽壁７８ａ、７８ｂ、７８ｃは、例えばハウジング２等、接地端子７６とは異なる部分を介して設置されていてもよい。また、この場合、遮蔽壁７８ａ、７８ｂ、７８ｃは、接地端子７６と一体で作製されていなくてもよい。

（３）図１３に示すように、ハウジング２は、外壁８０に沿って上方に延びていてもよい。この構成によると、ハウジング２によっても、通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗからの電磁ノイズの伝達を抑制することができる。

（４）図１４に示すように、遮蔽壁７８ａ、７８ｃは、通電端子７２Ｕ、７２Ｗのステータ６０の内周側にも配置されていてもよい。なお、通電端子７２Ｕ、７２Ｗのステータ６０の内周側に配置される遮蔽壁は、遮蔽壁７８ａ、７８ｃと連続的に設けられていなくてもよく、遮蔽壁７８ａ、７８ｃと離間して配置されていてもよい。

（５）遮蔽壁７８ａ、７８ｂ、７８ｃは、通電端子７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗの先端を越えて下方に延びていてもよい。

（６）上記の実施例では、モータ部５０は、燃料ポンプ１０に用いられている。しかしながら、モータ部５０は、例えば、ウォータポンプ等、燃料ポンプ１０以外に用いられてもよい。

また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２ ：ハウジング
１０ ：燃料ポンプ
３０ ：ポンプ部
５０ ：モータ部
５２ ：シャフト
５４ ：ロータ
６０ ：ステータ
６６ ：樹脂層
７０ ：端子群
７２ ：通電端子部
７２Ｕ、７２Ｖ、７２Ｗ ：通電端子
７２ａ ：連結部
７４ ：接地端子部
７６ ：接地端子
７７ ：コモン端子
７８ ：遮蔽部
７８ａ、７８ｂ、７８ｃ ：遮蔽壁
７９ ：連結部
８０ ：外壁
８２ ：隔壁
８４ ：コネクタ
９０ ：コア
９６ ：コイル
９７ ：導線

Claims (6)

1. ブラシレスモータに用いるステータであって、
   コアと、
   前記コアから突出する通電端子と、
   前記通電端子よりも前記ステータの周縁側において、少なくとも前記通電端子の先端よりも前記コアと反対側で前記通電端子の前記先端近傍に配置される導電性の遮蔽壁と、
   前記通電端子と前記遮蔽壁との間に配置される樹脂製の隔壁と、を備え、
   前記隔壁は、前記遮蔽壁のうち、前記通電端子と対向する面と反対側に位置する面以外の面を覆っている、ステータ。
2. 前記コアの端部に位置する樹脂製の外壁をさらに備え、
   前記隔壁は、前記外壁と一体で成形されている、請求項１に記載のステータ。
3. 前記隔壁は、前記通電端子に接続すべき外部端子のコネクタに沿った形状を有する、請求項１又は２に記載のステータ。
4. 接地端子をさらに備え、
   前記遮蔽壁は、前記接地端子と一体で作製されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のステータ。
5. 前記接地端子は、前記通電端子の前記遮蔽壁と反対側に配置されている、請求項４に記載のステータ。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のステータと、
   前記ステータに収容され、前記ステータに対して回転可能に配置されているロータと、を備える、ブラシレスモータ。
   

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