JP5408423B2

JP5408423B2 - モールドモータ

Info

Publication number: JP5408423B2
Application number: JP2009217713A
Authority: JP
Inventors: 英隆寺久保; 俊彦山田; 堂起森
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2029-09-18
Also published as: EP2299559A2; CN102025213B; EP2299559B1; JP2011067069A; CN102025213A; US20110068646A1; US8519586B2; EP2299559A3

Description

本発明は、ステータ全体がモールド樹脂によって一体的にモールド成形されたモールドモータに関し、さらに詳しく言えば、電食を防ぐためのモールドモータのアース構造に関する。

例えば特許文献１に示すように、インバータ制御によるブラシレスＤＣモータは、モータの出力軸とフレームと間に微小電圧が誘起される。この電圧がベアリングの油脂の絶縁抵抗に対して許容される電圧よりも高くなると、ベアリングの転動面で放電して、放電加工効果によってベアリングが損傷することがある。これを電食という。

電食が発生すると、ベアリングの転動面には、フレーキングやピッチング、フルーティング（洗濯板状のパターン）などを引き起こし、これらが早期のベアリング不良の原因となる。

そこで、特許文献１では、ステータの左右に設けられる軸受用のブラケット同士を導電性テープを介して電気的に接続することにより、出力軸とフレームの電位差を小さくして、電食の発生を予防している。

しかしながら、従来の電食の予防方法には、以下のような問題があった。すなわち、特許文献１は、各ブラケット同士を導電性テープを介して電気的に接続していたが、導電性テープは、テープであるが故に剥がれ落ちやすい。また、導電性テープを貼り付ける工程が増える分、生産性も悪くなる。

さらには、モータの表面に導電性テープが剥き出しであるため、モータを製品に組み込む際に導電性テープに他の部品が接触しないように気を遣わなければならない。また、輸送や衝撃によって、導電性テープが剥離するおそれもある。

特開２００７−２０３４８号公報

そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、一対のブラケット同士の導通をより確実に行い、電食の発生を防止することにある。

上述した課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、ステータコアがモールド樹脂によって一体的にモールド成形され、モールド樹脂部で覆われたステータと、上記ステータの内周面側に配置されるロータおよび上記ロータに取り付けられた出力軸と、上記ステータの軸方向両端面側に配置された一対の金属製のブラケットと、上記出力軸に取り付けられた一対のベアリングとを有し、上記各ブラケットには、上記各ベアリングを支持するベアリング支持部が設けられているモールドモータにおいて、
上記一対のブラケットは、一方の上記ベアリングを保持する第１ブラケットと、他方のベアリングを保持する第２ブラケットとからなり、上記モールド樹脂部には、上記ステータコアとは電気的に非接続であって、上記第１ブラケットと上記第２ブラケットに電気的に接続する導電部材が埋設されており、上記ステータコアの外周面には、凹部が上記出力軸の軸線方向に沿って延在しており、上記導電部材は、上記凹部に沿って配置されていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、ステータコアがモールド樹脂によって一体的にモールド成形され、モールド樹脂部で覆われたステータと、上記ステータの内周面側に配置されるロータおよび上記ロータに取り付けられた出力軸と、上記ステータの軸方向両端面側に配置された一対の金属製のブラケットと、上記出力軸に取り付けられた一対のベアリングとを有し、上記各ブラケットには、上記各ベアリングを支持するベアリング支持部が設けられているモールドモータにおいて、
上記一対のブラケットは、一方の上記ベアリングを保持する第１ブラケットと、他方のベアリングを保持する第２ブラケットとからなり、上記モールド樹脂部には、上記ステータコアとは電気的に非接続であって、上記第１ブラケットと上記第２ブラケットに電気的に接続する導電部材が埋設されており、上記ステータコアには、インシュレータが設けられており、上記インシュレータには、上記導電部材を保持する保持部材が設けられていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、上記請求項２において、上記保持部材は、上記出力軸の軸線方向に沿って上記ステータコアの外周面に設けられており、上記保持部材には、上記導電部材を保持する保持溝が設けられていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、上記請求項１ないし３のいずれか１項において、上記導電部材は、上記ステータコアの軸方向一端面から外周面に沿って配置されるＬ字型の金属板からなり、上記第１ブラケットは、上記導電部材の一端と電気的に接続された状態で上記モールド樹脂で一体にモールド成形されていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、上記請求項４において、上記導電部材の他端は、上記ステータの外周面の一部から露出されており、上記露出面に上記第２ブラケットが接触するように固定されていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、モールド樹脂の内部に埋設されている導電部材を介して第１ブラケットと第２ブラケットとが電気的に接続されていることにより、導通を確実に確保することができる。また、導電部材がモールド樹脂内に埋設されているため、輸送などの際に外れたりすることがない。このようにして、電食を防ぐことができるが、さらに、ステータコアの外周面に軸線方向に沿って延在する凹部に沿って導電部材を配置することにより、導電部材の径方向への張り出しを抑えることができ、モータ全体を大型化せずに導電部材を設けることができる。

請求項２に記載の発明によれば、インシュレータの一部に導電部材を保持する保持部材が設けられていることにより、インシュレータをステータコアに取り付けたり、ステータコアと一体成形する際に、同時に保持部材を形成することができる。

請求項３に記載の発明によれば、保持部材をステータコアの軸線方向に沿って形成し、さらに導電部材を保持する保持溝を設けたことにより、導電部材を保持しつつ、導電部材とステータコアとの間の絶縁処理を確実に行うことができる。

請求項４に記載の発明によれば、ステータの端面から外周面に沿って配置されるＬ字型の金属板からなる導電部材の一端を第１ブラケットに電気的に接続した状態でモールド樹脂で一体にモールド成形することにより、第１ブラケットと導電部材の導通を確実に行うことができる。さらには、接点をモールド樹脂によって覆うことで、接点不良やショートを防止することができる。

請求項５に記載の発明によれば、導電部材の他端をステータの外周面の一部から露出させ、その露出面に第２ブラケットが被さるように固定したことにより、第２ブラケットをステータに取り付けることで、第２ブラケットと導電部材とを接触させることができる。

本発明の一実施形態に係るモールドモータの中央縦断面図。上記モールドモータの導電部材の周囲を拡大した部分拡大断面図。上記モールドモータのインシュレータの部分断面図。（ａ）保持部材に導電部材を取り付けた状態の部分拡大断面図，（ｂ）保持部材に導電部材を取り付けた状態の正面図。（ａ）保持部材の部分拡大断面図，（ｂ）保持部材の正面図。保持部材の変形例を表す部分拡大断面図。導電部材の側面図。（ａ）導電部材と第１ブラケットの接点部分の拡大図，（ｂ）導電部材と第１ブラケットの接点の変形例を示す拡大図。（ａ）導電部材と第２ブラケットの接点部分の拡大図，（ｂ）導電部材と第２ブラケットの接点の変形例を示す拡大図。ステータコアを金型内に配置した状態の要部断面図。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこの限りではない。図１に示すように、この電動機１は、環状に打ち抜かれた電磁鋼板を積層して構成したステータコア６が内周面（ティース面６３）を除いてモールド樹脂によって一体的にモールド成形され、モールド樹脂部２１で覆われたステータ２と、同ステータ２のティース面６３と対向するように、ステータ２の内周側に配置されるロータ３とを備えている。

ステータ２の軸方向の両端面側（図１の左側面側と右側面側）には、ロータ３の出力軸３１を回転可能に支持する一対のベアリング４１，４２と、同ベアリング４１，４２を保持する一対のブラケット５１，５２が設けられている。

一方のブラケット５１（以下、第１ブラケット５１とする）は、１枚の金属板をプレス加工した成型品からなり、ステータ２の一方の開口部２ａを塞ぐように円盤状に形成されている。第１ブラケット５１の中央には、一方のベアリング４１（以下、第１ベアリング４１とする）が収納される第１ベアリング保持部５３が設けられている。

第１ベアリング保持部５３は、第１ブラケット５１の中央部分をステータ２とは離反する方向に凹まされた凹部であって、その内周面に第１ベアリング４１の外輪が嵌合されている。

他方のブラケット５２（以下、第２ブラケット５２とする）は、同じく１枚の金属板をプレス加工した成型品からなり、ステータ２の他方の開口部２ｂを覆うとともに、ステータ２の外周面に沿って嵌め込まれるカップ状に形成されている。

第２ブラケット５２の中央には、他方のベアリング４２（以下、第２ベアリング４２とする）が収納される第２ベアリング保持部５４が設けられている。第２ベアリング保持部５４は、第２ブラケット５２の中央部分をステータ２とは離反する方向に凹まされた凹部であって、その内周面に第２ベアリング４２の外輪が嵌合されている。

この実施形態において、ロータ３は、永久磁石を備える永久磁石型ロータが用いられているが、それ以外のロータ、例えば永久磁石を備えないかご形ロータや巻線型ロータが用いられてもよい。本発明において、ロータ３の具体的な形態は、任意であってよい。

ステータ２は、環状のステータコア６と、ステータコア６を絶縁するインシュレータ７と、各ブラケット５１，５２同士を電気的に接続するための導電部材８とを備え、ステータコア６のティース面６３を残して、全体がモールド樹脂により一体的にモールド成形され、モールド樹脂部２１で覆われている。

図３を併せて参照して、ステータコア６は、環状に形成されたヨーク６１と、同ヨーク６１の内周面からロータ３の磁極面に向かって突設された複数のティース６２とを備えている。ステータコア６は、ヨーク６１とティース６２とが一体に打ち抜かれた電磁鋼板を軸線方向（図３では紙面方向）に沿って積層したものからなる。

この例において、各ティース６２は、ヨーク６１の内周面から中央に向かって棒状に延びている。隣接するティース６２同士は、周方向に約３０°間隔で配置されており、この例では全部で１２本（１２極）設けられているが、ティース６２の極数は、本発明において任意である。各ティース６２の先端には、ロータ３の磁極面に対向する円弧状のティース面６３が設けられている。各ティース６２には、絶縁部材であるインシュレータ７を介してコイル６５が各ティース６２に巻回されている。

インシュレータ７は、樹脂の成型品からなり、ステータコア６のティース面６３を除き、ステータコア６の表面を覆い隠すようになっている。この例において、インシュレータ７は、ステータコア６の軸方向の中央部分から軸線方向に２分割されており、ステータコア６に向かって軸方向の両側から互いに嵌め合わせることで、ステータコア６を覆うようになっている。なお、インシュレータ７は、モールド成型によりステータコア６に一体的に成形してもよく、インシュレータ７の具体的な形状やその組み立てなどについては、本発明において任意であってよい。

インシュレータ７の一部には、導電部材８を保持するための保持部材７１が一体的に設けられている。なお、保持部材７１は別体で設けてもよい。図４および図５を併せて参照して、保持部材７１は、インシュレータ７の外周面から軸線方向に沿って延在する板状を呈し、ステータコア６の外周面に沿って設けられている。このように保持部材７１をステータコア６の外周面に設けることで、保持部材７１は導電部材８とステータコア６とを絶縁する絶縁部材としての役割も兼ねる。なお、絶縁部材を保持部材７１とは別に設けてもよい。

保持部材７１は、ステータコア６の外周面の軸線方向沿って延在する凹部６４に沿って設けられている。凹部６４は、ステータコア６の外周面側であって、各ティース７２と対向する位置に設けられている。なお、保持部材７１は、少なくとも１つの凹部６４に設けられていればよい。

これによれば、保持部材７１を凹部６４に設けるため、ステータ２を大径化せずに導電部材８をステータコア６の外周面側に配置することができる。また、凹部６４が各ティース６２と径方向に対向する位置に設けられるので、ヨーク６１の磁路を確保しつつ、磁気抵抗を大きくせずに凹部６４を設けることができる。なお、ステータコア６の凹部６４は、ステータコア６にインシュレータ７を設ける際やコイル６５を巻回する際のステータコア６の位置決めに用いることもできる。

保持部材７１には、導電部材８の取り付けを案内するとともに、導電部材８を保持する保持溝７２が設けられている。図５（ａ），（ｂ）を併せて参照して、保持溝７２は、保持部材７１の中央に延在方向に沿って形成されており、導電部材８を挟み込んで支持するように断面Ｃ字状に形成されている。

これによれば、導電部材８を保持溝７２の一端側から差し込んでゆくことで、保持溝７２に沿って導電部材８を取り付けることができるようになっている。この例において、保持溝７２は、保持部材７１の延在方向に沿って連続して設けられているが、所定の間隔で間欠的に設けられていてもよい。

また、保持溝７２は、断面Ｃ字状に形成されており、そこに導電部材８を差し込んで狭持しているが、これ以外に例えばＬ字型のフック形状であってもよいし、Ｏ字型でもよい。導電部材８を保持しつつ、ステータコア６との絶縁を確保することができるならばその形状は任意である。また、導電部材８を絶縁しつつ保持することができれば、単なる深溝であってもよい。

この例において、保持部材７１の外周は、図４（ａ）に示すように、円弧状のモールド樹脂部２１で覆われているが、図６に示すように、モールド樹脂部２１の一部２１ａを外側に張り出すように形成してもよい。このようにモールド樹脂部２１の一部２１ａを外周に張り出すことで、モールド樹脂部２１の径方向の厚みを保つことができるので、モールド樹脂部２１の強度が上がる。また、この張り出し部２１ａをモータの製品組み込み時の位置決めとしても使用できる。

図２および図７に示すように、導電部材８は、例えばステンレスなどの導電性金属板の成型品からなる。導電部材８は、ステータコア６の軸方向の一端面（図２では左端面）に沿って配置される第１導電部８１と、ステータコア６の角部に沿って配置される屈曲部８２と、屈曲部８２からステータコア６の外周面に沿って配置される第２導電部８３とを備えている。なお、導電部材８の鋼板は、モールド樹脂部２１で全体が覆われるため、錆びたり、腐食することがないため、防さびなどの表面処理は施されていなくてもよい。これによれば、表面処理に係る費用を抑えることができる。

第１導電部８１は、ステータコア６とコイル６５に非接触となるようにステータコア６に対して所定の間隙をもって配置されている。第１導電部８１の先端はさらにクランク状に折り曲げられており、第１ブラケット５１に接続される第１端子部８４が設けられている。

図８（ａ）に示すように第１端子部８４は、第１ブラケット５１の外周に形成されたフランジ部５１１に沿って当接するように設けられている。これによれば、第１端子部８４と第１ブラケット５１とが接触した状態のまま、モールド樹脂によって覆い固められることで、確実に導通を得ることができる。

この例において、第１端子部８４はフランジ部５１１に沿って配置されるが、より確実に導通状態を維持するためには、図８（ｂ）に示すように、第１端子部８４の先端をコ字状に折り曲げて、ほぼ直角に折り曲げたフランジ部５１１の外周を挟み込むようにしてもよい。

第２導電部８３は、ステータコア６の外周面に沿ってほぼ平行に配置されており、上述した保持部材７１によってステータコア６とは非接触となるように配置され、全体がモールド樹脂部２１に埋設されている。

ここで、ステータ２の軸方向の他端面側（図２では右端面側）の外周面には、第２ブラケット５２を嵌め込むためのブラケット嵌合面２２が設けられている。ブラケット嵌合面２２は、ステータ２のモールド樹脂部２１の外径よりも一段小さい外径を有する環状面であって、ブラケット嵌合面２２に第２ブラケット５２の内周面が嵌め込まれることで、ステータ２に第２ブラケット５２が取り付けられるようになっている。

そこで、上述したブラケット嵌合面２２の一部から、導電部材８と第１ブラケット５２との接点となる第２端子部８３ａが露出するように設けられている。図９（ａ）に示すように、第２端子部８３ａは、ブラケット嵌合面２２に第２導電部８３の先端の一部が露出する露出面であって、ブラケット嵌合面２２とほぼ同一平面となるように設けられている。このように第２端子部８３の一部をブラケット嵌合面２２に露出するように配置するので、第２ブラケット５２をステータ２に被せることで、第２ブラケット５２と導電部材８とを電気的に接続する。

ここで、第２端子部８３ａは、ブラケット嵌合面２２と同一面上に露出するように設けられているが、図９（ｂ）に示すように、ブラケット嵌合面２２とステータ２の外周面との段差面の一部に第２端子部８３ａを設けてもよい。

ここで、本実施例では、第２ブラケット５２の第２端子部８３ａに対向する部位は、第２ブラケット５２をブラケット嵌合面２２に嵌合させたのち、カシメ加工により第２端子部８３ａ側に凹まされている。これにより、第２ブラケット５２と導電部材８がより密着した状態となり、電気的な接続がより一層確実なものとなる。なお、カシメ加工などの機械的加工以外にも、第２ブラケット５２と第２端子部８３ａとの間に導電性テープなどを介在させるなどして導通を確保してもよい。

ところで、上述した第１端子部８４とフランジ部５１１との接点は、面接触であるが故に、ステータコア６をモールド樹脂でモールド成形する際に生じるモールド樹脂の射出圧力によって接点が外れるおそれがある。

そこで、図１０に示すように、ステータ２を金型内でモールドする際に、ステータコア６が収納される金型（下型１００）には、導電部材８の一部をフランジ部５１１に押圧する押圧部１１０が設けられている。

押圧部１１０は、下型１００の底部から突設された凸部からなり、第１ブラケット５１のフランジ部５１１と導電部材８との接点に対向するように配置されている。これによれば、モールド成形する際に、押圧部１１０によって導電部材８の第１端子部８４をフランジ部５１１に押し付けた状態でモールド樹脂を流し込むことにより、フランジ部５１１と導電部材８との導通状態を維持したまま、モールド成形することができる。

図１および１０を参照して、ステータ２の組み立て手順の一例について説明する。まず、らかじめ組み立てられたステータコア６にインシュレータ７を取り付けたのち、専用の巻線機を用いて各ティース６２の外周にコイル６５を巻回する。

次に、芯金１２０にステータコア６とブラケット５とを順番に嵌めたのち、導電部材８を取り付ける。導電部材８の第２端子部８３の先端を保持部材７１の保持溝７２の一端（図１０では下端）の開口部側から差し込む。そのまま導電部材８を移動させてゆき、第１端子部８４とフランジ部５１１とが接触するまで押し込む。これにより、第１端子部８４とフランジ部５１１とが弾性的に接触する。

次に、導電部材８を備えたステータコア６と第１ブラケット５１とが芯金１２０とともに下型１００に挿入される。そして、図示しない上型を上から被せてステータコア６を密閉する。その際、下型１００内に設けられた押圧部１１０が導電部材８の第１端子部８４の一部を押圧することにより、第１端子部８４がフランジ部５１１に強制的に押し付けられる。

しかる後、図示しないインサート成型機から熔融したモールド樹脂を金型内に流し込み、ステータコア６の外周がモールド樹脂部２１によって覆われる。これにより、導電部材８は、第２端子部８３ａを残して、全ての部分がモールド樹脂部２１内に埋没する。このとき、押圧部１１０によって第１端子部８４がフランジ部５１１に押さえ付けられているため、モールド樹脂の射出圧力で導電部材８と第１ブラケット５１との接触面にモールド樹脂が流れ込むことがない。

モールド樹脂がある程度冷却されると、金型からモールド樹脂部２１に覆われたステータ２が取り出される。金型から取り出したステータ２の第１ブラケット５１に第１ベアリング４１を取り付け、そこにロータ３の出力軸３１を圧入するとともに、ロータ３をステータ２の中心に同軸的に配置する。

併せてステータ２の他方の端面に制御基板１３０を取り付けたり、制御基板１３０とコイル６５との結線処理を行うなどしたのち、あらかじめ第２ベアリング４２が備え付けられた第２ブラケット５２をロータ３の出力軸３１の他端から圧入してゆく。

第２ブラケット５２をステータ２のブラケット嵌合面２２に沿ってステータ２の段差面に突き当たるまで差し込む。これにより、第２ブラケット５２の内周面と第２端子部８３ａとが接触し、第１ブラケット５１と第２ブラケット５２とが導電部材８を介して電気的に導通する。

しかるのち、第２ブラケット５２の第２端子部８３ａに対向する外周部分を内径側に向かってカシメ加工して強制的に密着させる。これにより、第２ブラケット５２をステータ２に固定させるとともに、第２ブラケット５２と第２端子部８３ａとの接触不良を予防する。以上、一連の工程により、電動機１が組み立てられる。

この実施形態において、電動機１はインナーロータ型電動機を例にとって説明したが、本発明は、ロータ出力軸のベアリング支持機構を備えたブラケット同士を電気的に導通させて同電位として電食を抑制することが目的である。したがって、この目的を達成することができれば、例えばアウターロータ型電動機やアキシャルギャップ型電動機に本発明が適用されてもよい。

１電動機
２ステータ
２１モールド樹脂
３ロータ
３１出力軸
４１第１ベアリング
４２第２ベアリング
５１第１ブラケット
５２第２ブラケット
６ステータコア
７インシュレータ
７１保持部材
８導電部材
１００金型
１１０押圧部

Claims

ステータコアがモールド樹脂によって一体的にモールド成形され、モールド樹脂部で覆われたステータと、上記ステータの内周面側に配置されるロータおよび上記ロータに取り付けられた出力軸と、上記ステータの軸方向両端面側に配置された一対の金属製のブラケットと、上記出力軸に取り付けられた一対のベアリングとを有し、上記各ブラケットには、上記各ベアリングを支持するベアリング支持部が設けられているモールドモータにおいて、
上記一対のブラケットは、一方の上記ベアリングを保持する第１ブラケットと、他方のベアリングを保持する第２ブラケットとからなり、上記モールド樹脂部には、上記ステータコアとは電気的に非接続であって、上記第１ブラケットと上記第２ブラケットに電気的に接続する導電部材が埋設されており、
上記ステータコアの外周面には、凹部が上記出力軸の軸線方向に沿って延在しており、上記導電部材は、上記凹部に沿って配置されていることを特徴とするモールドモータ。
ステータコアがモールド樹脂によって一体的にモールド成形され、モールド樹脂部で覆われたステータと、上記ステータの内周面側に配置されるロータおよび上記ロータに取り付けられた出力軸と、上記ステータの軸方向両端面側に配置された一対の金属製のブラケットと、上記出力軸に取り付けられた一対のベアリングとを有し、上記各ブラケットには、上記各ベアリングを支持するベアリング支持部が設けられているモールドモータにおいて、
上記一対のブラケットは、一方の上記ベアリングを保持する第１ブラケットと、他方のベアリングを保持する第２ブラケットとからなり、上記モールド樹脂部には、上記ステータコアとは電気的に非接続であって、上記第１ブラケットと上記第２ブラケットに電気的に接続する導電部材が埋設されており、
上記ステータコアには、インシュレータが設けられており、上記インシュレータには、上記導電部材を保持する保持部材が設けられていることを特徴とするモールドモータ。
上記保持部材は、上記出力軸の軸線方向に沿って上記ステータコアの外周面に設けられており、上記保持部材には、上記導電部材を保持する保持溝が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のモールドモータ。
上記導電部材は、上記ステータコアの軸方向一端面から外周面に沿って配置されるＬ字型の金属板からなり、上記第１ブラケットは、上記導電部材の一端と電気的に接続された状態で上記モールド樹脂で一体にモールド成形されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のモールドモータ。
上記導電部材の他端は、上記ステータの外周面の一部から露出されており、上記露出面に上記第２ブラケットが接触するように固定されていることを特徴とする請求項４に記載のモールドモータ。