JP2015080300A - 電機子、回転電機、電機子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電機子構成部を互いに軸方向から組み付ける際の組付性を良好にすることが目的である。【解決手段】電機子１０は、電機子コア５０を構成すると共に電機子コア５０の周方向に分割された複数のコア構成部材４４Ａ〜４４Ｃと、コア構成部材４４Ａ〜４４Ｃに装着された複数の絶縁部７０と、複数の絶縁部７０を連結する連結部７２とをそれぞれ有する複数のインシュレータ４８Ａ〜４８Ｃと、絶縁部７０を介してコア構成部材４４Ａ〜４４Ｃに巻回された複数の巻回部６４と、複数の巻回部６４を接続する渡り線６６とをそれぞれ有する複数の巻線４６Ａ〜４６Ｃと、複数のコア構成部材４４Ａ〜４４Ｃのうち隣り合うコア構成部材同士を連結する嵌合部６２と、複数のインシュレータ４８Ａ〜４８Ｃに形成され、電機子コア５０の軸方向視にて嵌合部６２を露出させる露出部７４と、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、電機子、回転電機、電機子の製造方法に関する。

従来、周方向に分割された電機子コアを有する電機子としては、例えば、次のものがある（例えば、特許文献１参照）。すなわち、特許文献１に記載の電機子は、６つのコア構成部材（コア要素）に分割された電機子コアと、３つのインシュレータと、Ｕ，Ｖ，Ｗ相を形成する複数の巻線とを備えている。

この電機子では、一つのインシュレータに一対のコア構成部材が組み付けられると共に、この一対のコア構成部材にインシュレータを介して巻線がそれぞれ巻回されることにより、互いに独立する複数の電機子構成部（ステータエレメント）が構成されている。そして、この複数の電機子構成部が互いに軸方向から組み付けられることにより電機子が構成されている。

特開２０１３−１３２１２２号公報

ところで、上記電機子においては、周方向に分割された電機子コアを環状に連結するために、複数のコア構成部材のうち隣り合うコア構成部材同士を嵌合部により連結することが想定される。また、このように隣り合うコア構成部材同士を嵌合部により連結する場合には、上述の如く複数の電機子構成部を互いに軸方向から組み付ける際の組付性が良好であることが望ましい。

そこで、本発明は、複数の電機子構成部を互いに軸方向から組み付ける際の組付性を良好にすることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の電機子は、電機子コアを構成すると共に前記電機子コアの周方向に分割された複数のコア構成部材と、前記コア構成部材に装着された複数の絶縁部と、前記複数の絶縁部を連結する連結部とをそれぞれ有する複数のインシュレータと、前記絶縁部を介して前記コア構成部材に巻回された複数の巻回部と、前記複数の巻回部を接続する渡り線とをそれぞれ有する複数の巻線と、前記複数のコア構成部材のうち隣り合うコア構成部材同士を連結する嵌合部と、前記複数のインシュレータに形成され、前記電機子コアの軸方向視にて前記嵌合部を露出させる露出部と、を備えている。

この電機子は、上記構成により、例えば、次の要領で製造される。すなわち、先ず、各インシュレータの絶縁部にコア構成部材が組み付けられると共に、コア構成部材に巻線が巻回されて、複数の電機子構成部が組み立てられる（電機子構成部組立工程）。続いて、複数の電機子構成部が互いに軸方向から組み付けられると共に、嵌合部が嵌合されることにより電機子が組み立てられる（電機子組立工程）。

ここで、複数のインシュレータには、電機子コアの軸方向視にて嵌合部を露出させる露出部が形成されている。従って、上述の如く複数の電機子構成部が互いに軸方向から組み付けられる際には、該軸方向から露出部を通じて押圧治具で嵌合部を押圧して嵌合させることができる。これにより、押圧治具とインシュレータとの干渉を抑制しつつ、嵌合部を円滑に嵌合させることができるので、複数の電機子構成部を互いに軸方向から組み付ける際の組付性を良好にすることができる。

請求項２に記載の電機子は、請求項１に記載の電機子において、前記複数のコア構成部材に形成された複数のティース部の間のスロット数をｎとした場合に、前記露出部が、前記電機子コアの軸芯部を中心に３６０°／ｎ毎、又は、３６０°／（ｎ／２）毎に設けられたものである。

この電機子によれば、スロット数をｎとした場合に、露出部は、電機子コアの軸芯部を中心に３６０°／ｎ毎、又は、３６０°／（ｎ／２）毎に設けられており、この露出部が電機子コアの周方向に等間隔で配置されている。従って、複数の押圧治具で複数の嵌合部を同時に押圧すれば、複数の嵌合部をバランス良く嵌合させることができる。

請求項３に記載の電機子は、請求項１又は請求項２に記載の電機子において、前記露出部が、前記電機子コアの軸方向視にて円形に形成されたものである。

この電機子によれば、露出部は、電機子コアの軸方向視にて円形に形成されている。従って、押圧治具で嵌合部を押圧する際に、嵌合部の荷重受け面の面積を最大限広く確保することができる。これにより、押圧治具で嵌合部を押圧する際の押圧力を低減することができる。

請求項４に記載の電機子は、請求項１又は請求項２に記載の電機子において、前記露出部が、前記電機子コアの軸方向視にて円形以外の形状に形成されたものである。

この電機子によれば、露出部は、電機子コアの軸方向視にて円形以外の形状に形成されている。従って、露出部の形状に制限されずにインシュレータの形状の自由度を向上させることができる。

請求項５に記載の電機子は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の電機子において、前記インシュレータにおける前記絶縁部と前記連結部との接続部分には、案内突起が設けられ、前記渡り線の端部が、前記案内突起によって案内されることにより、前記コア構成部材の両側に設けられた一対の前記嵌合部の間に位置されたものである。

この電機子によれば、インシュレータにおける絶縁部と連結部との接続部分には、案内突起が設けられており、渡り線の端部は、この案内突起によって案内されることにより、コア構成部材の両側に設けられた一対の嵌合部の間に位置されている。従って、嵌合部が嵌合されることにより隣り合うコア構成部材同士が連結される場合でも、嵌合部に渡り線が挟み込まれることを抑制することができる。

請求項６に記載の回転電機は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電機子を備えている。

この回転電機によれば、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電機子を備えているので、電機子の組立性が良好であり、コスト低減を図ることができる。

請求項７に記載の電機子の製造方法は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電機子の製造方法であって、前記各インシュレータの前記絶縁部に前記コア構成部材を組み付けると共に、前記コア構成部材に前記巻線を巻回して、複数の電機子構成部を組み立てる電機子構成部組立工程と、前記複数の電機子構成部を互いに軸方向から組み付けると共に、該軸方向から前記露出部を通じて押圧治具で前記嵌合部を押圧して嵌合させることにより電機子を組み立てる電機子組立工程と、を備えている。

この電機子の製造方法によれば、複数の電機子構成部が互いに軸方向から組み付けられる際には、該軸方向から露出部を通じて押圧治具で嵌合部が押圧されて嵌合される。これにより、押圧治具とインシュレータとの干渉を抑制しつつ、嵌合部を円滑に嵌合させることができるので、複数の電機子構成部を互いに軸方向から組み付ける際の組付性を良好にすることができる。

本実施形態に係る回転電機の縦断面図である。 本実施形態に係る電機子の平面図である。 本実施形態に係る電機子の斜視図である。 本実施形態に係る電機子を組み立てる過程を示す図である。 本実施形態に係る電機子コアの斜視図である。 本実施形態に係る電機子の要部拡大平面図である。 本実施形態に係る電機子の要部拡大平面図である。 本実施形態に係る電機子の要部拡大平面図であって渡り線を渡らせる前の状態を示す図である。 本実施形態に係る電機子の要部拡大平面図であって渡り線を渡らせた後の状態を示す図である。 参考例に係る電機子の平面図である。

以下、図面に基づき、本発明の一実施形態について説明する。

図１に示されるように、本実施形態に係る回転電機Ｍは、固定子である電機子１０と、回転子１２と、センターピース１４と、モータホルダ１６と、回路基板１８と、ケース２０とを備えている。

電機子１０は、より具体的には後述の構成とされており、環状に形成されている。この電機子１０の内側には、センターピース１４の軸芯部に設けられた軸部２２が圧入されており、これにより、電機子１０は、センターピース１４に支持されている。

回転子１２は、有天円筒状のハウジング２４と、このハウジング２４の内周面に固着されたマグネット２６とを有している。マグネット２６は、電機子１０の径方向外側に電機子１０と対向して設けられている。ハウジング２４の軸芯部には、一対の軸受２８が設けられており、この一対の軸受２８の内側には、回転シャフト３０が圧入されている。回転シャフト３０は、一対の軸部２２に支持されており、これにより、回転子１２は、電機子１０及びセンターピース１４に対して回転可能とされている。この回転子１２には、一例として、シロッコファン３２が一体回転可能に固定されている。

センターピース１４は、円盤状の本体部３４を有しており、この本体部３４は、ハウジング２４の開口と対向して設けられている。モータホルダ１６は、本体部３４に対する電機子１０側から本体部３４に組み付けられており、回路基板１８は、本体部３４に対する電機子１０側と反対側から本体部３４に固定されている。ケース２０は、回路基板１８に対する本体部３４側と反対側から本体部３４及びモータホルダ１６に組み付けられている。

続いて、上述の電機子１０について詳述する。

図２〜図４に示されるように、電機子１０は、複数のグループの電機子構成部４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃによって構成されている。

第一グループの電機子構成部４２Ａは、複数のコア構成部材４４Ａと、巻線４６Ａと、インシュレータ４８Ａを有して構成されており、第二グループの電機子構成部４２Ｂは、複数のコア構成部材４４Ｂと、巻線４６Ｂと、インシュレータ４８Ｂを有して構成されている。また、第三グループの電機子構成部４２Ｃは、複数のコア構成部材４４Ｃと、巻線４６Ｃと、インシュレータ４８Ｃを有して構成されている。

複数のコア構成部材４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃは、図５に示されるように、環状の電機子コア５０を構成するものであり、この電機子コア５０の周方向に分割されている。この複数のコア構成部材４４Ａ〜４４Ｃは、互いに同一の形状とされており、それぞれ複数の継鉄構成部５２と、複数のティース部５４とを有している。複数の継鉄構成部５２は、環状の継鉄５６を構成しており、それぞれ円弧状に形成されている。複数のティース部５４は、複数の継鉄構成部５２の各々に一体に形成されており、継鉄５６の周囲に放射状に配列されている。

この複数のコア構成部材４４Ａ〜４４Ｃの各々には、凸状の係合部５８と、凹状の被係合部６０がそれぞれ設けられている。係合部５８は、継鉄構成部５２における一方の側部に形成されており、被係合部６０は、継鉄構成部５２における他方の側部に形成されている。隣り合う係合部５８及び被係合部６０は、複数のコア構成部材４４Ａ〜４４Ｃのうち隣り合うコア構成部材同士を連結する嵌合部６２を構成している。そして、この複数のコア構成部材４４Ａ〜４４Ｃは、複数の嵌合部６２により環状に連結されている。

図２〜図４に示されるように、巻線４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃは、複数の巻回部６４と、複数の渡り線６６とそれぞれを有している。各グループにおいて、複数の巻回部６４は、インシュレータ４８Ａ〜４８Ｃにそれぞれ形成された後述の絶縁部７０を介してティース部５４に集中的に巻回されており、渡り線６６によって互いに接続されている。各渡り線６６は、インシュレータ４８Ａ〜４８Ｃにそれぞれ形成された後述の連結部７２に沿って配線されている（巻き付けられている）。

インシュレータ４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃは、樹脂製とされており、複数の絶縁部７０と、連結部７２とを一体に有している。複数の絶縁部７０は、上述の複数のティース部５４と同数設けられている。この複数の絶縁部７０は、上述のコア構成部材４４Ａ〜４４Ｃの表面にそれぞれ一体成形や嵌合される等により一体に装着されており、コア構成部材４４Ａ〜４４Ｃに形成されたティース部５４と巻回部６４とを絶縁している。

連結部７２は、複数の絶縁部７０の軸方向一方側に設けられている。この連結部７２は、リング状に形成されており、各グループにおける複数の絶縁部７０を連結している。このインシュレータ４８Ａ〜４８Ｃにそれぞれ形成された複数の連結部７２は、複数のグループの電機子構成部４２Ａ〜４２Ｃが互いに組み付けられた状態では、電機子１０の軸方向に重ね合わされている。なお、インシュレータ４８Ａ〜４８Ｃは、電機子１０の軸方向における連結部７２の形成位置が異なる以外は、互いに同様の形状とされている。

インシュレータ４８Ａ〜４８Ｃには、図２に示されるように、電機子コア５０の軸方向視にて嵌合部６２と対応する位置に露出部７４が形成されている。この露出部７４は、図６に示されるように、係合部５８と整合する位置に形成された円弧状の切欠部７６と、被係合部６０と整合する位置に形成された円弧状の切欠部７８とによって構成されている。そして、この一対の切欠部７６，７８によって構成された露出部７４により、嵌合部６２は、電機子コア５０の軸方向視にて露出されている。また、露出部７４は、円弧状に形成された一対の切欠部７６，７８が組み合わされることにより、電機子コア５０の軸方向視にて概略円形に形成されている。

なお、複数のコア構成部材４４Ａ〜４４Ｃに形成された複数のティース部５４の間のスロット数をｎとした場合に、露出部７４は、電機子コア５０の軸芯部を中心に３６０°／ｎ毎に設けられていると好適である。本実施形態において、スロット数は１２であり、露出部７４は３０°毎に設けられている。

また、インシュレータ４８Ａ〜４８Ｃにおける絶縁部７０と連結部７２との接続部分には、電機子１０の軸方向を高さ方向とする（電機子１０の軸方向他方側に突出する）案内突起８０が設けられている（図７，図８Ａ，図８Ｂも参照）。そして、図６に示されるように、渡り線６６の端部６６Ａは、案内突起８０によって案内（支持）されることにより、複数のコア構成部材４４Ａ〜４４Ｃのうちいずれかのコア構成部材の両側に設けられた一対の嵌合部６２の間に位置されている。

次に、上記構成からなる電機子１０の製造方法について説明する。

先ず、図４に示されるように、各グループのインシュレータ４８Ａ〜４８Ｃの絶縁部７０にコア構成部材４４Ａ〜４４Ｃがそれぞれ組み付けられる。また、この各グループについて、コア構成部材４４Ａ〜４４Ｃに巻線４６Ａ〜４６Ｃが巻回されて巻回部６４及び渡り線６６が形成される。そして、これにより、互いに独立する複数の電機子構成部４２Ａ〜４２Ｃが組み立てられる（電機子構成部組立工程）。

続いて、複数の電機子構成部４２Ａ〜４２Ｃが互いに軸方向から組み付けられることにより電機子１０が組み立てられる。このとき、複数のインシュレータ４８Ａ〜４８Ｃには、電機子コア５０の軸方向視にて嵌合部６２を露出させる露出部７４（図２，図６参照）が形成されているので、この露出部７４を通じて軸方向から嵌合部６２が押圧治具８２（図４参照）で押圧されて嵌合される（電機子組立工程）。以上の要領により、電機子１０は製造される。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

以上詳述したように、本実施形態によれば、複数のインシュレータ４８Ａ〜４８Ｃには、電機子コア５０の軸方向視にて嵌合部６２を露出させる露出部７４（図２，図６参照）が形成されている。従って、上述の如く複数の電機子構成部４２Ａ〜４２Ｃが互いに軸方向から組み付けられる際には、該軸方向から露出部７４を通じて押圧治具８２（図４参照）で嵌合部６２を押圧して嵌合させることができる。これにより、押圧治具８２とインシュレータ４８Ａ〜４８Ｃとの干渉を抑制しつつ、嵌合部６２を円滑に嵌合させることができるので、複数の電機子構成部４２Ａ〜４２Ｃを互いに軸方向から組み付ける際の組付性を良好にすることができる。

また、露出部７４は、電機子コア５０の軸芯部を中心に３６０°／ｎ毎（ｎはスロット数）に設けられており、この露出部７４が電機子コア５０の周方向に等間隔で配置されている。従って、複数の押圧治具８２で複数の嵌合部６２を同時に押圧することにより、複数の嵌合部６２をバランス良く嵌合させることができる。

また、露出部７４（図２，図６参照）は、電機子コア５０の軸方向視にて円形に形成されている。従って、押圧治具８２で嵌合部６２を押圧する際に、嵌合部６２の荷重受け面の面積を最大限広く確保することができる。これにより、押圧治具８２で嵌合部６２を押圧する際の押圧力を低減することができる。

また、インシュレータ４８Ａ〜４８Ｃにおける絶縁部７０と連結部７２との接続部分には、案内突起８０（図６〜図８参照）が設けられており、渡り線６６の端部６６Ａは、この案内突起８０によって案内されることにより、複数のコア構成部材４４Ａ〜４４Ｃのうちいずれかのコア構成部材の両側に設けられた一対の嵌合部６２の間に位置されている。従って、嵌合部６２が嵌合されることにより隣り合うコア構成部材同士が連結される場合でも、嵌合部６２に渡り線６６が挟み込まれることを抑制することができる。

また、本実施形態に係る回転電機Ｍによれば、上述の電機子１０を備えているので、電機子１０の組立性が良好であり、コスト低減を図ることができる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態において、電機子１０は、アウタロータ型のブラシレスモータにおける固定子とされていたが、インナロータ型のブラシレスモータにおける固定子とされていても良い。

また、電機子１０は、三つの電機子構成部４２Ａ〜４２Ｃによって構成されていたが、複数の電機子構成部の数は、その他でも良い。また、各電機子構成部４２Ａ〜４２Ｃにおけるティース部５４の数も上記以外でも良い。

また、露出部７４は、一対の切欠部７６，７８により形成されていたが、その他にも穴等により形成されていても良い。

また、露出部７４は、電機子コア５０の軸芯部を中心に３６０°／ｎ毎（ｎはスロット数）に設けられていたが、３６０°／（ｎ／２）毎に設けられていても良い。このように構成されていても、露出部７４が電機子コア５０の周方向に等間隔で配置されるので、複数の押圧治具８２で複数の嵌合部６２を同時に押圧する際に、複数の嵌合部６２をバランス良く嵌合させることができる。

また、露出部７４は、電機子コア５０の軸方向視にて円形に形成されていたが、電機子コア５０の軸方向視にて円形以外の形状（例えば、四角形や楕円形など）に形成されていても良い。このように、露出部７４が電機子コア５０の軸方向視にて円形以外の形状に形成されていると、露出部７４の形状に制限されずにインシュレータ４８Ａ〜４８Ｃの形状の自由度を向上させることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

次に、参考例について説明する。

図９に示される参考例に係る電機子１００は、インナロータ型のブラシレスモータにおける固定子とされており、複数のティース部１０２を有する電機子コア１０４と、電機子コア１０４に装着されたインシュレータ１０６と、電機子コア１０４の径方向外側に設けられた筒状のヨーク１０８と、電機子コア１０４とヨーク１０８とを連結する嵌合部１１０と、複数のインシュレータ１０６に形成され、電機子コア１０４の軸方向視にて嵌合部１１０を露出させる露出部１１２とを備えている。嵌合部１１０は、電機子コア１０４の外周部に形成された係合部１１４と、ヨーク１０８に形成された被係合部１１６とによって構成されており、露出部１１２は、一例として円弧状の切欠部により形成されている。

この参考例に係る電機子１００によれば、電機子コア１０４の軸方向から露出部１１２を通じて押圧治具で嵌合部１１０を押圧して嵌合させることができる。これにより、押圧治具とインシュレータ１０６との干渉を抑制しつつ、嵌合部１１０を円滑に嵌合させることができるので、電機子コア１０４とヨーク１０８との組付性を良好にすることができる。

１０…電機子、１２…回転子、１４…センターピース、１６…モータホルダ、１８…回路基板、２０…ケース、２２…軸部、２４…ハウジング、２６…マグネット、２８…軸受、３０…回転シャフト、３２…シロッコファン、３４…本体部、４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ…電機子構成部、４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ…コア構成部材、４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ…巻線、４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ…インシュレータ、５０…電機子コア、５２…継鉄構成部、５４…ティース部、５６…継鉄、５８…係合部、６０…被係合部、６２…嵌合部、６４…巻回部、６６…渡り線、６６Ａ…渡り線の端部、６８…巻き終り側又は巻き始め側の端部、７０…絶縁部、７２…連結部、７４…露出部、７６，７８…切欠部、８０…案内突起、８２…押圧治具、Ｍ…回転電機

Claims (7)

1. 電機子コアを構成すると共に前記電機子コアの周方向に分割された複数のコア構成部材と、
   前記コア構成部材に装着された複数の絶縁部と、前記複数の絶縁部を連結する連結部とをそれぞれ有する複数のインシュレータと、
   前記絶縁部を介して前記コア構成部材に巻回された複数の巻回部と、前記複数の巻回部を接続する渡り線とをそれぞれ有する複数の巻線と、
   前記複数のコア構成部材のうち隣り合うコア構成部材同士を連結する嵌合部と、
   前記複数のインシュレータに形成され、前記電機子コアの軸方向視にて前記嵌合部を露出させる露出部と、
   を備えた電機子。
2. 前記複数のコア構成部材に形成された複数のティース部の間のスロット数をｎとした場合に、前記露出部は、前記電機子コアの軸芯部を中心に３６０°／ｎ毎、又は、３６０°／（ｎ／２）毎に設けられている、
   請求項１に記載の電機子。
3. 前記露出部は、前記電機子コアの軸方向視にて円形に形成されている、
   請求項１又は請求項２に記載の電機子。
4. 前記露出部は、前記電機子コアの軸方向視にて円形以外の形状に形成されている、
   請求項１又は請求項２に記載の電機子。
5. 前記インシュレータにおける前記絶縁部と前記連結部との接続部分には、案内突起が設けられ、
   前記渡り線の端部は、前記案内突起によって案内されることにより、前記コア構成部材の両側に設けられた一対の前記嵌合部の間に位置されている、
   請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の電機子。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電機子を備えた回転電機。
7. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電機子の製造方法であって、
   前記各インシュレータの前記絶縁部に前記コア構成部材を組み付けると共に、前記コア構成部材に前記巻線を巻回して、複数の電機子構成部を組み立てる電機子構成部組立工程と、
   前記複数の電機子構成部を互いに軸方向から組み付けると共に、該軸方向から前記露出部を通じて押圧治具で前記嵌合部を押圧して嵌合させることにより電機子を組み立てる電機子組立工程と、
   を備えた電機子の製造方法。

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