JP5862869B2 - モールドモータ - Google Patents

Description

本発明は、インナーロータ型電動機の外周を合成樹脂でモールドするモールドモータに関し、さらに詳しく言えば、ステータコアに取り付けられるインシュレータに関する。

インナーロータ型電動機は、環状ヨーク部の内周面から中心に向かって複数のティース部を有するステータと、ステータの中心に同軸的に配置されるロータとを備えている。通常、ステータは、磁性体からなるステータコアを有し、ステータコアはティース面を除いてインシュレータによって絶縁被覆されている。

インシュレータについて、例えば特許文献１に記載されているモールドモータでは、ティース部の数（特許文献１では１２ヶ所）ごとに分割された２４個のインシュレータメンバを、ステータコアの両端から１つずつ嵌め込んだのち、各ティース部にコイルを巻回するようにしている。

また、特許文献１では、一方のインシュレータメンバには、後のモールド工程において、その金型内でステータコアと金型とを当接するための切欠部を設けるようにしている

しかしながら、２４個に分割されたインシュレータメンバを１つずつステータコアに組み込むには、時間がかかるため、量産性がよくない。この点を解決するため、出願人は、インシュレータを上下２つのインシュレータメンバに分けて成形し、それらをステータコアの両端から嵌め合わせることを検討した。

しかしながら、この切欠部によってインシュレータの強度が弱められ、歪みやすくなり、その結果、インシュレータをステータコアに対して取り付けにくくなることが判明した。

特開２０１０−１４８１９１号公報 特開２０１０−１６６７３９号公報

そこで、本発明の課題は、ステータコアに装着されるインシュレータを、上下２つのインシュレータメンバに分割し、その一方にモールド時の金型に対する位置決め用の切欠部を形成するにあたって、インシュレータの強度不足や歪みが生じないようにすることにある。

上述した目的を達成するため、本発明は以下に示すいくつかの特徴を備えている。環状ヨーク部の内周面から中心に向かって放射状に延びる複数のティース部を有するステータコアと、上記ステータコアに対して軸方向の両端から挟み込むように取り付けられ、上記ティース部のティース面を残して上記ステータコアを絶縁被覆する一対のインシュレータとを含み、樹脂一体成形によって外郭が形成されたステータと、上記ステータの中心に同軸的に配置されるロータとを有するモールドモータにおいて、少なくとも一方の上記インシュレータには、上記環状ヨーク部の端面を覆う端板と、上記各ティース部を覆い、その外周にコイルが巻回される巻胴部とを一体に備え、上記端板には、上記環状ヨーク部の一部を露出させる切欠部が設けられており、上記切欠部に沿って補強リブが設けられていることを特徴としている。

より好ましい態様として、上記切欠部は、上記端板の外周から内側に向かってコ字状または半円状に切り欠かれており、上記補強リブは、上記切欠部に沿った断面形状に上記ステータコアの軸線方向に沿って立設されていることを特徴としている。

さらには、上記補強リブの上記コイルの渡り線が当接する外周面は、面取りされていることを特徴としている。

また、上記端板にはさらに、上記コイルの渡り線の配線ガイドとしてのブリッジ部が設けられており、上記補強リブの軸方向高さは、上記ブリッジ部の高さとほぼ同一であることを特徴としている。

さらに、上記補強リブの両端は、上記端板の外径よりも内径側に配置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、インシュレータの端板に形成される切欠部を囲むように補強リブを設けることにより、切欠部付近の強度を高めることができ、その結果、インシュレータ全体の強度を高めることで、インシュレータの歪みを抑え、スムーズにステータコアにインシュレータを挿入できるだけでなく、組み立ても容易になる。

請求項２に記載の発明によれば、切欠部はコ字状または半円状に切り掛かれており、そこに補強リブが切欠部の外周に沿った断面形状で立設されていることにより、切欠部の周辺の強度を確実に高めることができ、インシュレータ全体の剛性が高まる。

請求項３に記載の発明によれば、渡り線が当接する上記補強リブの当接面が面取りされていることにより、渡り線が補強リブの角部に当接して破損することを防止することができる。

請求項４に記載の発明によれば、端板にはさらにコイルの渡り線が案内されるブリッジ部が設けられており、補強リブの軸方向高さがブリッジ部の高さとほぼ同一であることにより、強度を上げつつ、モータ全体の大型化を防ぐことができる。

請求項５に記載の発明によれば、インシュレータの補強リブの両端の位置を端板の外形よりも内側に配置したことにより、ステータコアを巻線機などの治具に取り付ける際に、ステータコアが若干でも傾いていた場合に、補強リブが治具に接触してインシュレータが破損して絶縁不良を起こすことを防止することができる。

本発明の一実施形態に係るモールドモータの要部断面図。 上記モールドモータのステータの斜視図。 第１インシュレータメンバの斜視図。 第１インシュレータメンバの平面図。 第１インシュレータメンバの切欠部付近を拡大した拡大平面図。 ステータを巻線機内に設置した状態の模式図。 ステータをモールド金型に設置した状態の模式図。

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、本発明はこれに限定されるものではない。

図１に示すように、このモールドモータ１は、リング状のステータ２と、ステータ２の中心に同軸的に配置されるロータ３とを有し、ステータ２は、金型内で樹脂一体成形によって、ティース面２４１を残して樹脂による外郭１０で覆われている。

ステータ２の一方の端面（図１では右端面）には、ロータ３のロータ出力軸３２の軸受３３が収納される第１ブラケット４１が設けられている。ステータ２の他方の端面（図１では、左端面）には、図示しない駆動用回路基板が搭載され、さらにそれを覆うように第２ブラケット４２が設けられている。第２ブラケット４２には、もう１つの軸受３４が収納されている。

本発明において、ロータ３は、軸受３３，３４に回転可能な状態で支持されたロータ出力軸３２と、同ロータ出力軸３２に同軸的に取り付けられた円盤状のバックヨーク３５と、同バックヨーク３５の外径側に配置された複数の板状のロータマグネット３１とを備えている。ステータ２とロータ３の両端には、ブラケット４１，４２によって蓋がされている。本発明において、ロータ３およびブラケット４１，４２の構成は任意的事項であり、その具体的な形態は仕様に応じて任意に変更されてよい。

図２を併せて参照して、ステータ２は、電磁鋼板の積層体からなるステータコア２１と、ステータコア２１を絶縁被覆するインシュレータ５とを備えている。この例において、ステータコア２１は、電磁鋼板の積層体からなるが、ステータコア２１としての基本的な機能を有していれば、例えば圧粉鉄心などの方法で作製されたものであってよい。なお、図２において、積層状態を示す線は省略されている。

ステータコア２１は、環状ヨーク部２３と、同環状ヨーク部２３の内周面から中心に向かって突設する複数のティース部２４ａ〜２４ｌ（この例では、１２極）とを有し、各ティース部２４ａ〜２４ｌの先端には、ロータ３のマグネット面３１に沿って所定の空隙をもって対向するティース面２４１が形成されている。ティース部２４ａ〜２４ｌの極数は、仕様に応じて任意に変更されてよい。

インシュレータ５は、ステータコア２１に対しての軸線方向の両端から取り付けられる上下もしくは左右一対のインシュレータメンバ５ａ，５ｂを備えている。インシュレータ５は、絶縁性を有する合成樹脂の成型品からなる。絶縁性を有する合成樹脂としては、ＰＢＴやＰＥＴ，ＰＡなどがある。

この例において、インシュレータメンバー５ａ，５ｂは、後述する切欠部５４の有無を除いて、その基本的な形態は同一であるため、以下においては、一方のインシュレータメンバ５ａ（以下、第１インシュレータメンバ５ａとする）のみを説明し、他方のインシュレータメンバ５ｂ（以下、第２インシュレータメンバ５ｂ）の具体的な説明は省略する。

図２〜図５を参照して、第１インシュレータメンバ５ａは、ステータコア２１の環状ヨーク部２３を被覆する端板５１と、同端板５１の内周面から中心方向に向かって放射状に突設され、各ティース部２４ａ〜２４ｌのティース面２４１を残して外周面を被覆する複数の巻胴部５２ａ〜５２ｌとを備えている。

端板５１は、環状ヨーク部２３の軸方向の端面に沿って当接する円環状を呈し、その外径は、環状ヨーク部２３と端板５１との間に、ステータコア２１を巻線機にセッティングする際の位置決め用の微小段差２３１（図６参照）を形成することを目的として、環状ヨーク部２３の外径よりも若干小さく形成されている。

端板５１の表面（環状ヨーク部２３に対向する面とは反対の面）には、コイル６の渡り線の配線ガイドとして、複数のブリッジ部５３が設けられている。この例において、ブリッジ部５３は、各ティース部２４ａ〜２４ｌに対向するように１２ヶ所設けられている。

ブリッジ部５３は、端板５１の端面から軸線方向に沿ってほぼ垂直に立設されており、回転軸線方向（図５の紙面垂直方向）から見て扁平な円弧状に形成されている。ブリッジ部５３は、この例以外の形状であってもよく、本発明において、ブリッジ部５３の構成は任意的事項である。

ステータコア２１の環状ヨーク部２３のうち、端板５１よりも外径側の微小段差２３１は、ステータコア２１に巻線を巻回する際に巻線機７側の取付面７１（図６参照）に当接して、巻線機に対してステータコア２１が支持されるようになっている。

第１インシュレータメンバ５ａには、モールドする際に金型８（図７参照）内でのステータコア２１の支持部として、ステータコア２１の端面の一部を露出させるための切欠部５４が設けられている。

切欠部５４は、端板５１の外周面から内周面に向かってコ字状に切り欠かれている。切欠部５４は、コ字状以外に半円状であってもよい。この例において、切欠部５４は、各ティース部２４ａ〜２４ｌの間に挟まれるように１２ヶ所設けられている。

図７を併せて参照して、この切欠部５４は、金型８の底部から突設されたステータ支柱８１の先端にステータコア２１の端面を当接させることによって、金型８内でステータコア２１を支持できるようになっている。

端板５１にはさらに、切欠部５４の形成によって低下した剛性を高めるための補強リブ５５が設けられている。図５を参照して、補強リブ５５は、切欠部５４の外周に沿って切欠部５４を囲むように配置されている。

補強リブ５５は、端板５１の表面から軸線方向に沿ってほぼ垂直に立設し、断面コ字状に形成されている。補強リブ５５の内周面５５ａ（ステータ２の半径方向から見て外径側）は、切欠部５４の形状に合わせてコ字状に形成されている。

補強リブ５５の外周面５５ｂ（ステータ２の半径方向から見て内径側）の角部５５１，５５２は、渡り線が当接して破損することを防止するため、面取りされている。この例において、一方の角部５５１は、対向するブリッジ部５３の角部に対し緩やかな曲率の円弧状に面取りされており、他方の角部５５２は、急な曲率の円弧状に面取りされている。補強リブ５５の角部の面取り条件については、任意であってよい。

この例において、補強リブ５５の外周面５５ｂの各角部５５１，５５２は、渡り線が当接することを考慮して面取りされているが、さらには渡り線を這わせるための溝などをさらに設けてもよく、少なくともインシュレータ５ａの剛性を補強する効果を備えていれば、その他の変形例も本発明に含まれる。

補強リブ５５の軸方向高さは、ブリッジ部５３の軸方向高さと同一もしくはそれ以下となるように設定されている。すなわち、補強リブ５５を高くすることで強度の向上は期待できるが、ブリッジ部５３よりも高くしてしまうと、モータ１全体の軸方向高さが高くなるため、好ましくない。

また、補強リブ５５の外周方向の端部５５３，５５３は、端板５１の外周面５１１よりも内径側に配置されていることが好ましい。すなわち、図６に示すように、補強リブ５５の外周方向の端部５５３が、端板５１の外周面よりも内径側に配置されていることにより、ステータコア２１を巻線機７に取り付ける際に、補強リブ５５の端部５５３が巻線機７に接触することを防止でき、インシュレータ５の破損を防止しつつ、スムーズにセッティングすることができる。

他方のインシュレータメンバ５ｂ（以下、第２インシュレータメンバ５ｂとする）には、切欠部５４は設けられていないが、切欠部５４が設けられていてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、インシュレータメンバ５ａの端板５４に形成された切欠部５４による剛性の低下を補うため、切欠部５４に沿って補強リブ５５を設けたことにより、インシュレータメンバ５ａの強度を向上させることができ、その結果、モールドモータの組立性を向上させることができる。

１ モールドモータ
２ ステータ
２１ ステータコア
２３ 環状ヨーク部
２４ａ〜２４ｌ ティース部
３ ロータ
４１，４２ ブラケット
５ インシュレータ
５ａ 第１インシュレータメンバ
５ｂ 第２インシュレータメンバ
５１ 端板
５２ａ〜５２ｌ 巻胴部
５３ ブリッジ部
５４ 切欠部
５５ 補強リブ
６ コイル
７ 巻線機
８ 金型

Claims (5)

1. 環状ヨーク部の内周面から中心に向かって放射状に延びる複数のティース部を有するステータコアと、上記ステータコアに対して軸方向の両端から挟み込むように取り付けられ、上記ティース部のティース面を残して上記ステータコアを絶縁被覆する一対のインシュレータとを含み、樹脂一体成形によって外郭が形成されたステータと、上記ステータの中心に同軸的に配置されるロータとを有するモールドモータにおいて、
   少なくとも一方の上記インシュレータには、上記環状ヨーク部の端面を覆う端板と、上記各ティース部を覆い、その外周にコイルが巻回される巻胴部とを一体に備え、上記端板には、上記環状ヨーク部の一部を露出させる切欠部が設けられており、上記切欠部に沿って補強リブが設けられていることを特徴とするモールドモータ。
2. 上記切欠部は、上記端板の外周から内側に向かってコ字状または半円状に切り欠かれており、上記補強リブは、上記切欠部に沿った断面形状に上記ステータコアの軸線方向に沿って立設されていることを特徴とする請求項１に記載のモールドモータ。
3. 上記補強リブの上記コイルの渡り線が当接する外周面は、面取りされていることを特徴とする請求項１または２に記載のモールドモータ。
4. 上記端板にはさらに、上記コイルの渡り線の配線ガイドとしてのブリッジ部が設けられており、上記補強リブの軸方向高さは、上記ブリッジ部の高さとほぼ同一であることを特徴とする請求項１，２または３に記載のモールドモータ。
5. 上記補強リブの両端は、上記端板の外径よりも内径側に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のモールドモータ。

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