JP6057050B2

JP6057050B2 - モールドモータ

Info

Publication number: JP6057050B2
Application number: JP2012067461A
Authority: JP
Inventors: 雅樹山田; 村上　正憲; 正憲村上; 小野　次良; 次良小野
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2032-03-23
Also published as: CN103326518B; AU2013201923B2; JP2013201809A; CN103326518A; US20130249329A1; EP2642637A3; US9300180B2; EP2642637B1; AU2013201923A1; EP2642637A2

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、ステータへのブラケットの取付態様に関する。

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２に記載されているように、ステータは、ステータコアに巻線を施した後、樹脂一体成形によって全体を覆う外郭が形成され、回路基板などが組み込まれたのち、ブラケットで蓋をすることで完成品となる。

ところで、一般的にブラケットは、ステータの軸方向の端面から外周面の一部にかけてを覆い隠す、いわゆるカップ状に形成されている。通常、ブラケットは、その端部の一部をカシメ加工によって変形させて、ステータに固着している。

ステータの外周面には、このカシメ加工による変形部の受け手側としての係止溝が設けられている。従来の係止溝は、外郭のモールド成形後にフライス加工等によって外周面の一部を切削して形成されていた。

しかしながら、係止溝を切削加工によって形成すると、削りカスが生じるため、その後の後処理が必要となる。

特開２０１０−１４８１９１号公報特開２０１０−１６６７３９号公報

そこで、本発明は、モータの品質を維持しつつ、全体に小型化可能なモールドモータを提供することを目的としている。

上述した目的を達成するため、本発明は、環状ヨーク部の内周面から中心に向かって延びる複数のティース部を有するステータコアと、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インシュレータとを含み、それらが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、
上記ステータの端面に取り付けられるブラケットを有し、上記ブラケットの側端面の一部にかしめにより上記外郭に固定されるかしめ部が形成されているとともに、上記外郭の外周面には上記かしめ部が係止される係止凹部が設けられており、上記インシュレータには、渡り線が案内される渡り線ガイドが上記ステータコアの軸線方向に沿って立設されており、上記係止凹部が上記渡り線ガイドに対応する位置に配置されているとともに、上記渡り線ガイドは断面コ字状で内径側の側面が上記渡り線の案内面としてアーチ状に形成されており、その外周方向の端部が上記インシュレータの外周よりも内径側に配置されていることを特徴としている。

本発明の好ましい態様によれば、上記渡り線ガイドは、その開口幅が上記外郭の外周面から内径方向に向かうにつれて、漸次小さくなるＶ字状に形成されている。

また、上記係止凹部は、上記外郭をモールド成形する際のゲート位置およびオーバーフロー位置を避けた位置に配置されていることが好ましい。

また、上記ステータの端部には、上記ステータの端部から立設された端子ピンを絶縁するための絶縁カバーがさらに設けられており、上記外郭には、上記絶縁カバーの一部に歯合する歯合部が設けられており、上記係止凹部は、上記歯合部に対し半径方向および軸線方向のいずれにも重ならない位置に設けられていることが好ましい。

本発明によれば、上記インシュレータには、渡り線が案内される渡り線ガイドが上記ステータコアの軸線方向に沿って立設され、上記外郭の外周面には、上記ステータの端面に取り付けられるブラケットの一部をかしめて固定する際に、上記ブラケットのかしめ部が係止される係止凹部が上記渡り線ガイドと対向する位置に配置されるようにしたことにより、係止凹部を形成するスペースを安全に確保することができる。

また、上記渡り線ガイドは、内径側の側面が上記渡り線の案内面としてアーチ状に形成されることにより、渡り線を内径側に導入しやすくなる。

また、上記渡り線ガイドは、上記インシュレータの外周よりも内径側に配置されていることにより、係止凹部を設けてもモールド樹脂層を十分残すことができるため、外郭強度を維持することができる。

また、上記係止凹部の開口幅が上記外郭の外周面から内径方向に向かうにつれて、漸次小さくなるＶ字状に形成されていることにより、渡り線ガイドと係止凹部との間のモールド樹脂の厚みの確保と、係止凹部の深さの確保とを両立することができる。

また、上記係止凹部は、上記外郭をモールド成形する際のゲート位置およびオーバーフロー位置をそれぞれ避けた位置に配置したことにより、成形金型の構造を簡単にすることができる。

また、ステータの端部にステータの端部から立設された端子ピンを絶縁するための絶縁カバーがさらに設けられ、外郭に絶縁カバーの一部に歯合する歯合部を設けられており、係止凹部が歯合部に対し半径方向および軸線方向のいずれにも重ならない位置に設けられていることにより、絶縁カバーの破損や位置ずれを防ぐことができる。

（ａ）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および（ｂ）ステータとブラケットの取付状態の部分拡大断面図。上記モールドモータのステータの斜視図。上記ステータのステータコアの斜視図。上記ステータの正面図。図４のＡ−Ａ線端面図。ステータと絶縁カバーの取り付け状態を説明する分解斜視図。

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（ａ）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では下面）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、上面）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。

第１ブラケット４１は、例えばステンレス合金の成形品からなり、中央に軸受３３が収納された小径の円筒状に形成され、外郭１０の内部に一体的に埋設されている。第２ブラケット４２も同じステンレス合金の成形品からなり、中央に軸受３４が収納され、ステータ２の一端から外周面の一部にかけてを覆う大径の円筒状に形成されている。

図１（ｂ）および図２に示すように、第２ブラケット４２は、周縁部の一部にカシメ加工によって形成されたかしめ部４２１が形成され、かしめ部４２１が後述する係止凹部６の中に入り込むようにしてステータ２に固定されるようになっている。この例において、カシメ加工とは、第２ブラケット４２の周縁部の一部を外側から内側に向けて強制的に折り曲げて、かしめ部４２１を形成する金属加工をいう。

本発明において、ロータ３および各ブラケット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３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２，３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。

図３に示すように、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形品からなる。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。

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、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、各ティース部２４ａ〜２４ｌに巻回されたコイルを繋ぐ渡り線（図示しない）のガイドとして、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の環状ヨーク部２３側に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。

第１インシュレータメンバ５ａには、モールドする際に図示しない金型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。

端板５１にはさらに、切欠部５４の形成によって低下したインシュレータ５の剛性を高めるとともに、コイル８の渡り線を案内するための渡り線ガイド５５が設けられている。渡り線ガイド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。

渡り線ガイド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。渡り線ガイド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。これによれば、内径側の側面が渡り線の案内面としてアーチ状に形成されることにより、渡り線を内径側に導入しやすくなる。

図５を併せて参照して、渡り線ガイド５５は、外周方向の端部５５ｂ，５５ｂが端板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、渡り線ガイド５５の外周方向の端部５５ｂ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、後述する係止凹部６を設けてもステータ２のモールド樹脂層を十分残すことができるため、外郭強度を維持することができる。

図２に示すように、ステータ２の一端、図２では上端は、第２ブラケット４２を取り付けるための取付段差面１１が設けられている。取付段差面１１は、第２ブラケット４２を取り付けた際に、第２ブラケット４２の外周面と外郭１０の外周面とが同一平面となるようにするため、半径方向に一段低く形成されている。

この例において、取付段差面１１は、その外径は第２ブラケット４２の内径よりも若干大径に形成されており、取付段差面１１に対して第２ブラケット４２が圧入嵌合されるようになっている。

図４および図５をさらに参照して、ステータ２の取付段差面１１には、第２ブラケット４２を取り付けるための係止凹部６が設けられている。この例において、係止凹部６は、取付段差面１１に所定の間隔をもって４箇所設けられている。

各係止凹部６は、その開口幅が上記外郭の外周面から内径方向に向かうにつれて、漸次小さくなるＶ字状に形成されている。これによれば、渡り線ガイド５５と係止凹部６との間の部分のモールド樹脂の厚みを可能な限り大きく取ることができる。

各係止凹部６はさらに、外郭１０をモールド成形する際のゲート位置およびオーバーフロー位置を避けた位置に配置されている。図５に示すように、この例において、ゲート位置は右斜め上に配置され、オーバーフロー位置は左斜め下に配置されており、ゲート位置から金型内に注入された溶融樹脂が、中心を挟んで対向するオーバーフロー位置に向かって流れるようになっている（図５の太い黒矢印）。

すなわち、モールド成形時に樹脂を金型内に注入するためのゲート位置、および、金型内に充填した樹脂の一部を外に逃がすオーバーフロー位置はともに、モールド成形の条件によって精密に設計管理されており、仮にそれらの近辺に係止凹部６を設けるとした場合には、金型の構造が複雑になり、その結果、金型の設計コストが高くなるため好ましくない。本実施例では、ゲート位置およびオーバーフロー位置と離間した位置に係止凹部６を設けたため、金型の構造をシンプルにすることができる。

図６に示すように、ステータ２の一端（図６では上端）には、ステータコア２１の図示しない巻線に電気的に接続される端子ピン２６と、後述する絶縁カバー７を取り付ける際の案内役としてのボス２７とが設けられている。ステータ２の一端（図６では上端）にはさらに、端子ピン２６を絶縁するための絶縁カバー７が別体として取り付けられている。

この例において、端子ピン２６は６カ所設けられており、そのうち４カ所を覆い隠すように絶縁カバー７が取り付けられる。ボス２７は、３カ所設けられており、うち２カ所が絶縁カバー７に設けられたガイド孔７３に圧入されるようになっている。

絶縁カバー７は、絶縁樹脂からなり、ステータ２の上端面に沿って取り付けられるカバー本体７１と、カバー本体７１の下端から一体的に縁設された係止片７２とを備えている。

カバー本体７１は、ステータ２の上端縁に沿うように配置され、全体が円弧状の形状に形成されている。カバー本体７１は、ステータ２の上端面から側周面にかけて覆う断面Ｌ字状に形成されている。カバー本体７１には、２カ所のボス２７が圧入されるガイド孔７３が、ボス２７と対向するように設けられている。

係止片７２は、カバー本体７１の下端縁からほぼ垂直に突設されており、所定間隔をもって、この例では４カ所設けられている。この例において、係止片７２は、その下端縁から下方に向けて突設されたカバー本体７１と同じ曲率の円弧状の舌片であって、カバー本体７１の外周面から半径方向の外側に向けて若干張り出すように形成されている。ステータ２の上端外周には、係止片７２が歯合される歯合部１２が、係止片７２と同じ４カ所設けられている。

各歯合部１２は、係止片７２に形状的に合致する凹部からなり、ステータ２の取付段差面１１の上端から外周面にかけて半径方向に一段低く形成されている。各歯合部１２は、半径方向の深さが、係止片７２の板厚よりも大きく形成されており、歯合部１２の内側に係止片７２が収納されるようになっている。

すなわち、係止片７２の外周面が取付段差面１１よりも内側に配置される。これによれば、第２ブラケット４２をステータ２に取り付ける際に、第２ブラケット４２の端縁が係止片７２に接触するなどして絶縁カバー７の位置がずれることを防止することができる。

本発明において、各歯合部１２は、上述した係止凹部６に対して、半径方向および軸線方向のいずれの方向に対しても重なり合わないように、ずらして配置されている。

これによれば、歯合部７２を係止凹部６に対して半径方向および軸線方向のいずれの方向に対しても重なり合わないようにずらして配置したことで、第２ブラケット４２をステータ２に取り付けて、その側周面の一部をかしめた際に、その応力が係止凹部６に加わっても、絶縁カバー７が破損したり、位置がずれすることを防ぐことができる。

また、各歯合部１２は、端子ピン２６に対向して配置されていることが好ましい。すなわち、各歯合部１２を端子ピン２６に対向させることで、歯合部１２と係止爪７２とが噛み合って配置されるため、端子ピン２６から第２ブラケット４２に至る短絡経路を稼ぐことができ、より確実に短絡事故を減らすことができる。

この例において、絶縁カバー７は、図示しない回路基板をステータ２の一端側（図１では上端側）に沿って取り付けたのち、４箇所の端子ピン２６を回路基板の一部とともに覆うように形成されているが、例えば環状に形成してすべての端子ピンを覆うようにしてもよく、その場合においても上述した条件を満足していればよい。

以上説明したように、本発明によれば、ブラケットの側端面の一部をカシメ加工させて作るかしめ部４２１を固定するための係止凹部を、モールド成形時に一体成形することで、従来のような切削加工を必要とせず、切削カスなどを生じることがない。また、係止凹部を切欠部に対応して配置したことで、肉厚を確保して、機械的強度および電気特性を確保できる。

さらには、係止凹部をモールド時のゲート位置とオーバーフロー位置とずらして配置したことで、金型に係る設計コストを抑えることができる。また、歯合部を係止凹部に対して半径方向および軸線方向のいずれの方向に対しても重なり合わないようにずらして配置したことで、係止凹部にカシメによって応力が加わっても、絶縁カバーが破損したり、位置ずれすることを防ぐことができる。

１モールドモータ
１０外郭
１１取付段差面
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第１ブラケット
４２第２ブラケット
４２１かしめ部
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渡り線ガイド
６係止凹部
７絶縁カバー

Claims

環状ヨーク部の内周面から中心に向かって延びる複数のティース部を有するステータコアと、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インシュレータとを含み、それらが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、
上記ステータの端面に取り付けられるブラケットを有し、上記ブラケットの側端面の一部にかしめにより上記外郭に固定されるかしめ部が形成されているとともに、上記外郭の外周面には上記かしめ部が係止される係止凹部が設けられており、上記インシュレータには、渡り線が案内される渡り線ガイドが上記ステータコアの軸線方向に沿って立設されており、上記係止凹部が上記渡り線ガイドに対応する位置に配置されているとともに、上記渡り線ガイドは断面コ字状で内径側の側面が上記渡り線の案内面としてアーチ状に形成されており、その外周方向の端部が上記インシュレータの外周よりも内径側に配置されていることを特徴とするモールドモータ。
上記係止凹部の開口幅が、上記外郭の外周面から内径方向に向かうにつれて、漸次小さくなるＶ字状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の記載のモールドモータ。
上記係止凹部は、上記外郭をモールド成形する際のゲート位置およびオーバーフロー位置を避けた位置に配置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。
上記ステータの端部には、上記ステータの端部から立設された端子ピンを絶縁するための絶縁カバーがさらに設けられており、上記外郭には、上記絶縁カバーの一部に歯合する歯合部が設けられており、上記係止凹部は、上記歯合部に対し半径方向および軸線方向のいずれにも重ならない位置に設けら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。