JP7328077B2

JP7328077B2 - 電動機および電動機の製造方法

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Publication number: JP7328077B2
Application number: JP2019156316A
Authority: JP
Inventors: 大和三嶋
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-08-29
Filing date: 2019-08-29
Publication date: 2023-08-16
Anticipated expiration: 2039-08-29
Also published as: JP2021035278A

Description

本発明は、過剰な含浸剤に起因する不良のおそれが低減された電動機および電動機の製造方法に関する。

特許文献１に開示されたように、ステータと、ステータの両端に接合されたハウジングと、ワニス（含浸剤）と、を備えるモータ（電動機）が知られている。含浸剤は、ステータのコイルに含浸させることを主な目的として電動機に備わることが多い。特許文献１では、その含浸剤を、ステータに接触するハウジングの接触面に形成した、軸芯を囲む環状の溝に充填することで、水や油が接合部分から電動機の内部に浸入することを防止している。

特開平７－１７７６９８号公報

特許文献１では、多量の含浸剤を電動機に含ませるための電動機の構造が提案されている。しかしながら、電動機に過剰な含浸剤が残留してしまうと、不良の原因になってしまう。その不良とは、例えば、硬化した過剰な含浸剤の一部が、電動機に生じる振動によって砕けて破片となり、ステータに設けられたコイルが当該破片に接触して傷付いてしまうことである。

そこで、本発明は、過剰な含浸剤に起因する不良のおそれが低減された電動機および電動機の製造方法を提供することを目的とする。

発明の一つの態様は、電動機であって、
コイルが設けられたステータと、
前記ステータに囲まれ、シャフトが取り付けられたロータと、
前記コイルを覆うように前記ステータに取り付けられ、前記シャフトが配置される貫通孔を有するハウジングと、
前記コイルに含浸した含浸剤と、
前記貫通孔に配置された前記シャフトと前記ハウジングとの間の隙間をシールするシール部材と、
を備え、
前記ハウジングには、前記ハウジングにおける前記ステータ側の内側表面と前記貫通孔とを連通する連通孔が形成される。

発明の他の一つの態様は、電動機の製造方法であって、
シャフトが取り付けられたロータを挿通可能な貫通孔を有するハウジングを、コイルが設けられたステータに取り付ける取り付け工程と、
前記取り付け工程の後、前記ステータと前記ハウジングとを含浸剤に浸漬する浸漬工程と、
前記浸漬工程の後、前記ステータ内の余分な前記含浸剤を、前記ハウジングに形成された、前記ハウジングにおける前記ステータ側の内側表面と前記貫通孔とを連通する連通孔および前記貫通孔から排出させる排出工程と、
前記排出工程の後、前記コイルに含浸した前記含浸剤を硬化させる硬化工程と、
前記硬化工程の後、前記ステータに対して前記ロータを装着する装着工程と、
前記装着工程の後、前記貫通孔に配置された前記シャフトと前記ハウジングとの間の隙間をシール部材でシールするシール工程と、
を含む。

本発明によれば、過剰な含浸剤に起因する不良のおそれが低減された電動機および電動機の製造方法が提供される。

実施の形態の電動機の断面図である。実施の形態の電動機の製造方法の一部が示されたフローチャートである。実施の形態の電動機の製造中の様子（１）を示す断面図である。実施の形態の電動機の製造中の様子（２）を示す断面図である。変形例１の電動機の断面図である。

以下、本発明について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

［実施の形態］
図１は、実施の形態の電動機１０の断面図である。

電動機１０は、コイル２２が設けられたステータ１２と、コイル２２を覆うようにステータ１２に取り付けられたハウジング１４と、コイル２２に含浸した含浸剤１６と、を備える。本実施の形態のステータ１２は、電動機１０の回転軸であるシャフト１８と、シャフト１８が取り付けられたロータ２０と、の周囲を囲むように配置される円筒状のパーツである。図１では、シャフト１８およびロータ２０が二点鎖線で示されている。なお、本実施の形態のステータ１２の形状は、シャフト１８およびロータ２０の周囲を囲むことのできる筒状であれば、円筒状に限定されない。

ステータ１２に設けられたコイル２２は、シャフト１８の軸方向でのステータ１２の両端（一方の端１２ａ、他方の端１２ｂ）側においてコイルエンド２２ａを有する。コイル２２に電流を流すことで、ロータ２０にトルクが発生し、そのトルクによってシャフト１８が回転する。

ハウジング１４は、コイル２２とともにステータ１２の両端１２ａ、１２ｂを覆う。これにより、例えば、外部の物体にコイルエンド２２ａが接触して破損するおそれが防止される。

ステータ１２の一方の端１２ａ側を覆うハウジング１４と、ステータ１２の他方の端１２ｂ側を覆うハウジング１４との各々は、凹部を有するように成形される。凹部を有する断面がΠ字状であってもよい。

ステータ１２の一方の端１２ａ側を覆うハウジング１４と、ステータ１２の他方の端１２ｂ側を覆うハウジング１４との各々は、内側表面１４ａおよび外側表面１４ｂを有する。内側表面１４ａは、ハウジング１４に設けられる凹部の表面であり、換言すると、ステータ１２を覆う側の面である。外側表面１４ｂは、内側表面１４ａとは逆側の表面である。

ステータ１２の一方の端１２ａ側を覆うハウジング１４と、ステータ１２の他方の端１２ｂ側を覆うハウジング１４との各々は、シャフト１８を配置する貫通孔２４を有する。貫通孔２４は、内側表面１４ａと外側表面１４ｂとの間を貫通しており、シャフト１８およびロータ２０を挿通可能である。

ステータ１２の一方の端１２ａ側を覆うハウジング１４には、内側表面１４ａと貫通孔２４とを連通する連通孔２６が形成される。なお、ステータ１２の一方の端１２ａ側は、ステータ１２に対してエンコーダが取り付けられる側とは逆側である。

連通孔２６の数は、図１に示すように２つであってもよく、１つであってもよく、３つ以上であってもよい。つまり、ステータ１２の一方の端１２ａ側を覆うハウジング１４には、少なくとも１つの連通孔２６が形成される。連通孔２６が複数である場合、貫通孔２４の軸を基準として対称に配置されることが好ましい。なお、図１では、貫通孔２４の軸を基準として２つの連通孔２６が線対称に配置されている。

ステータ１２の一方の端１２ａ側を覆うハウジング１４に形成される少なくとも１つの連通孔２６は、図１に示すように、傾斜部２６ＳＬを有していてもよい。傾斜部２６ＳＬは、連通孔２６における貫通孔２４側の開口２６ＯＰからハウジング１４の内側表面１４ａに向かって、貫通孔２４から遠ざかるように傾斜する部位である。

含浸剤１６は、本実施の形態では絶縁性の樹脂を材料に含んだワニスであってもよく、エステル系の無溶剤であってもよい。含浸剤１６は、コイル２２の線間に充填された状態で硬化している。これにより、例えば、コイル２２がステータ１２に良好に固定される。また、含浸剤１６は、ステータ１２とハウジング１４との間の隙間２８にも充填された状態で硬化している。これにより、ステータ１２とハウジング１４とが含浸剤１６によって接合され、且つ、ステータ１２とハウジング１４との間の隙間２８から油や水が電動機１０の内部に浸入することが防止される。

本実施の形態では、ステータ１２とハウジング１４との間の隙間２８と、コイル２２の線間と、を除いた場所に付着した含浸剤１６の量が最小限に抑えられている。すなわち、電動機１０には、過剰な含浸剤１６が含浸されていない。したがって、電動機１０は、硬化した含浸剤１６の破片が電動機１０の内部に生じるおそれが最小限に抑えられており、電動機１０の内部に備わったコイル２２等の部材が当該破片との接触によって傷付くおそれも最小限に抑えられている。このように、電動機１０は、過剰な含浸剤１６に起因する不良のおそれが低減されている。

電動機１０は、ステータ１２の一方の端１２ａ側を覆うハウジング１４と、そのハウジング１４の貫通孔２４に配置されたシャフト１８との間の隙間をシールするシール部材３０をさらに備える。これにより、ステータ１２の一方の端１２ａ側からハウジング１４内に水や油が浸入することを防止できる。シール部材３０は、Ｏリングであってもよい。

なお、ステータ１２の他方の端１２ｂ側を覆うハウジング１４にはエンコーダが取り付けられ、このエンコーダによりステータ１２の一方の端１２ａ側からハウジング１４内に水や油が浸入することが防止される。このため、ステータ１２の他方の端１２ｂ側を覆うハウジング１４と、そのハウジング１４の貫通孔２４に配置されたシャフト１８との間の隙間はシール部材３０でシールされていなくてもよい。

本実施の形態では、ハウジング１４に形成された連通孔２６における貫通孔２４側の開口２６ＯＰは、シール部材３０よりもステータ１２側に位置する。このため、連通孔２６を塞がなくても、ハウジング１４内に水や油が浸入することを防止できる。したがって、開口２６ＯＰを塞ぐ専用の部材が不要であり、部品点数を抑えることができる。なお、ハウジング１４に形成された連通孔２６における貫通孔２４側の開口２６ＯＰは、シール部材３０に塞がれていてもよい。

次に、図２～図４を用いて、電動機１０の製造方法について説明する。
図２は実施の形態の電動機１０の製造方法の一部が示されたフローチャートであり、図３は実施の形態の電動機１０の製造中の様子（１）を示す断面図であり、図４は実施の形態の電動機１０の製造中の様子（２）を示す断面図である。

なお、前提として、ハウジング１４を成形する作業、および、ステータ１２にコイル２２を設ける作業は、予め済んでいることとする。

まず、ハウジング１４をステータ１２に取り付ける（取り付け工程Ｓ１）。本実施の形態では、軸方向でのステータ１２の両端１２ａ、１２ｂ側にハウジング１４を取り付ける。これにより、ステータ１２の両端１２ａ、１２ｂ側を、コイルエンド２２ａごとハウジング１４によって覆う。

取り付け工程Ｓ１が完了することにより、図３のように、ステータ１２と、ステータ１２の一方の端１２ａ側を覆うハウジング１４と、ステータ１２の他方の端１２ｂ側を覆うハウジング１４と、で囲われた空間３２が形成される。空間３２は、ステータ１２とハウジング１４との間の隙間２８（図４）、および、ハウジング１４に形成された貫通孔２４および連通孔２６を介して、外部と連通している。

次に、ステータ１２とハウジング１４とを含浸剤１６に浸漬する（浸漬工程Ｓ２）。本工程では、含浸剤１６は、ステータ１２とハウジング１４との間の隙間２８、および、ハウジング１４に形成された貫通孔２４および連通孔２６を介して、空間３２に入り込む。これにより、含浸剤１６はコイル２２に到達し、コイル２２の線間に含浸する。

次に、空間３２内の余分な含浸剤１６を、貫通孔２４および連通孔２６を介して、外部に排出させる（排出工程Ｓ３）。「余分な含浸剤１６」とは、ステータ１２とハウジング１４との間の隙間２８に含浸した含浸剤１６と、コイル２２の線間に含浸した含浸剤１６と、を除いて空間３２に残留した含浸剤１６のことを指す。

本工程では、含浸剤１６の中からステータ１２とハウジング１４とが引き揚げられる。その後、ステータ１２よりも貫通孔２４が重力方向で下に位置するように配置したステータ１２とハウジング１４とが所定の期間を経過するまで放置される。これにより、余分な含浸剤１６は、重力に従って、自然に貫通孔２４を介して外部に排出される。このとき、内側表面１４ａと貫通孔２４とを連通する連通孔２６が形成されていることで、含浸剤１６の排出が促される。

なお、ステータ１２とハウジング１４との間の隙間２８に含浸した含浸剤１６は、隙間２８において含浸剤１６に作用する表面張力、あるいは含浸剤１６自体の粘性によって、隙間２８から抜け落ちることなく残留する。同様に、コイル２２の線間に含浸した含浸剤１６は、コイル２２の線間において含浸剤１６に作用する表面張力、あるいは含浸剤１６自体の粘性によって、コイル２２の線間から抜け落ちることなく残留する。これにより、図４の構成が得られる。

次に、ステータ１２とハウジング１４との間の隙間２８に含浸した含浸剤１６を硬化させる（硬化工程Ｓ４）。含浸剤１６を硬化させることにより、ステータ１２とハウジング１４との間の隙間２８から油や水が空間３２に浸入することが防止される。なお、含浸剤１６を加熱することで硬化させてもよい。

次に、ステータ１２に対してロータ２０を装着する（装着工程Ｓ５）。
本工程では、ハウジング１４の貫通孔２４を介して、ステータ１２に囲まれる所定位置にロータ２０が配置され、配置されたロータ２０がステータ１２に対して装着される。ロータ２０の装着によって、ステータ１２の一方の端１２ａ側を覆うハウジング１４と、ステータ１２の他方の端１２ｂ側を覆うハウジング１４との各々の貫通孔２４にシャフト１８が配置された状態になる。

次に、貫通孔２４に配置されたシャフト１８とハウジング１４との間の隙間をシール部材３０でシールする（シール工程Ｓ６）。これにより、ハウジング１４の空間３２に水や油が浸入することを防止できる。

なお、本実施の形態では、含浸剤１６の排出を促すための孔（連通孔２６）が内側表面１４ａと貫通孔２４とを連通するものである。このため、孔（連通孔２６）を塞がなくても、ハウジング１４の空間３２に水や油が浸入することを防止できる。したがって、含浸剤１６の排出を促すための孔（連通孔２６）を塞ぐ工程を省くことができる。

以上の製造方法により、図１の構成が得られる。本実施の形態は、内側表面１４ａと貫通孔２４とを連通する連通孔２６が形成されたハウジング１４をステータ１２に取り付けた。これにより、排出工程Ｓ３において空間３２に残留した余計な含浸剤１６を、空間３２の外へと良好に排出することができる。その結果、硬化した含浸剤１６の破片が電動機１０の内部に生じるおそれが低減され、電動機１０の内部に備わったコイル２２等の部材が当該破片との接触によって傷付くおそれも低減される。

とくに、連通孔２６が、貫通孔２４側の開口２６ＯＰからハウジング１４の内側表面１４ａに向かって、貫通孔２４から遠ざかるように傾斜する傾斜部２６ＳＬを有している場合には、含浸剤１６の排出が促される。その結果、硬化した含浸剤１６の破片が電動機１０の内部に生じるおそれがより一層低減され、電動機１０の内部に備わったコイル２２等の部材が当該破片との接触によって傷付くおそれが最小限に抑えられる。

このように、上記の製造方法によれば、過剰な含浸剤１６に起因する不良のおそれが低減された電動機１０を製造することができる。

［変形例］
以上、本発明の一例として実施の形態が説明されたが、上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることはもちろんである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

図５は、変形例１の電動機１０の断面図である。変形例１では、ハウジング１４に形成された連通孔２６が傾斜部２６ＳＬを有していない。すなわち、連通孔２６は、内側表面１４ａから所定距離を隔てた位置まで貫通孔２４に沿って延び、当該位置から貫通孔２４まで貫通孔２４とは略直交する方向に沿って延びている。このように、連通孔２６が傾斜部２６ＳＬを有していなくてもよい。なお、上記のように、空間３２に残留した余計な含浸剤１６の排出を促す観点では、連通孔２６が傾斜部２６ＳＬを有することが好ましい。

［実施の形態から得られる発明］
上記実施の形態および変形例から把握しうる発明について、以下に記載する。

＜第１の発明＞
第１の発明は、電動機（１０）であって、
コイル（２２）が設けられたステータ（１２）と、
ステータ（１２）に囲まれ、シャフト（１８）が取り付けられたロータ（２０）と、
コイル（２２）を覆うようにステータ（１２）に取り付けられ、シャフト（１８）が配置される貫通孔（２４）を有するハウジング（１４）と、
コイル（２２）に含浸した含浸剤（１６）と、
貫通孔（２４）に配置されたシャフト（１８）とハウジング（１４）との間の隙間をシールするシール部材（３０）と、
を備え、
ハウジング（１４）には、ハウジング（１４）におけるステータ（１２）側の内側表面（１４ａ）と貫通孔（２４）とを連通する連通孔（２６）が形成される。

これにより、過剰な含浸剤（１６）に起因する不良のおそれが低減された電動機（１０）が提供される。

ハウジング（１４）は、シャフト（１８）が延びる方向でのステータ（１２）の両端側を覆っており、連通孔（２６）およびシール部材（３０）は、ステータ（１２）の一端側を覆うハウジング（１４）に設けられていてもよい。これにより、ステータ（１２）の両端側を覆う各々のハウジング（１４）に連通孔（２６）およびシール部材（３０）を設ける場合に比べて、ハウジング（１４）の強度を高め易く、電動機（１０）の部品点数を抑え易い。

連通孔（２６）における貫通孔（２４）側の開口（２６ＯＰ）は、シール部材（３０）よりもステータ（１２）側に位置していてもよい。これにより、貫通孔（２４）側の開口（２６ＯＰ）を塞がなくても、ステータ（１２）とハウジング（１４）とに囲われた空間（３２）内に水や油が浸入することを抑制でき、電動機（１０）の部品点数を抑えることができる。

連通孔（２６）における貫通孔（２４）側の開口（２６ＯＰ）は、シール部材（３０）に塞がれてもよい。これにより、貫通孔（２４）側の開口（２６ＯＰ）を塞ぐものとしてシール部材（３０）を共用でき、電動機（１０）の部品点数を抑えることができる。

連通孔（２６）は、連通孔（２６）における貫通孔（２４）側の開口（２６ＯＰ）から内側表面（１４ａ）に向かって、シャフト（１８）から遠ざかるように傾斜する傾斜部（２６ＳＬ）を有してもよい。これにより、ステータ（１２）とハウジング（１４）とに囲われた空間（３２）内に残留した水、油、あるいは余分な含浸剤（１６）を連通孔（２６）から排出するとき、その排出が促される。

＜第２の発明＞
第２の発明は、電動機（１０）の製造方法であって、
シャフト（１８）が取り付けられたロータ（２０）を挿通可能な貫通孔（２４）を有するハウジング（１４）を、コイル（２２）が設けられたステータ（１２）に取り付ける取り付け工程と、
取り付け工程の後、ステータ（１２）とハウジング（１４）とを含浸剤（１６）に浸漬する浸漬工程と、
浸漬工程の後、ステータ（１２）内の余分な含浸剤（１６）を、ハウジング（１４）に形成された、ハウジング（１４）におけるステータ（１２）側の内側表面（１４ａ）と貫通孔（２４）とを連通する連通孔（２６）および貫通孔（２４）から排出させる排出工程と、
排出工程の後、コイル（２２）に含浸した含浸剤（１６）を硬化させる硬化工程と、
硬化工程の後、ステータ（１２）に対してロータ（２０）を装着する装着工程と、
装着工程の後、貫通孔（２４）に配置されたシャフト（１８）とハウジング（１４）との間の隙間をシール部材（３０）でシールするシール工程と、
を含む。

これにより、過剰な含浸剤（１６）に起因する不良のおそれが低減された電動機（１０）の製造方法が提供される。

取り付け工程は、シャフト（１８）が延びる方向でのステータ（１２）の両端側にハウジング（１４）を取り付け、連通孔（２６）およびシール部材（３０）は、ステータ（１２）の一端側を覆うハウジング（１４）に設けられていてもよい。これにより、ステータ（１２）の両端側を覆う各々のハウジング（１４）に連通孔（２６）およびシール部材（３０）を設ける場合に比べて、ハウジング（１４）の強度を高め易く、電動機（１０）の部品点数を抑え易い。

連通孔（２６）における貫通孔（２４）側の開口（２６ＯＰ）は、シール部材（３０）よりもステータ（１２）側に位置してもよい。これにより、貫通孔（２４）側の開口（２６ＯＰ）を塞がなくても、ステータ（１２）とハウジング（１４）とに囲われた空間（３２）内に水や油が浸入することを抑制でき、当該開口（２６ＯＰ）を塞ぐ工程を省いて製造方法の簡易化を図ることができる。

連通孔（２６）における貫通孔（２４）側の開口（２６ＯＰ）は、シール部材（３０）に塞がれてもよい。これにより、貫通孔（２４）側の開口（２６ＯＰ）を塞ぐものとしてシール部材（３０）を共用でき、製造方法の簡易化を図ることができる。

１０…電動機１２…ステータ
１２ａ…一方の端１２ｂ…他方の端
１４…ハウジング１４ａ…内側表面
１４ｂ…外側表面１６…含浸剤
１８…シャフト（回転軸）２２…コイル
２４…貫通孔２６…連通孔
３０…シール部材

Claims

コイルが設けられたステータと、
前記ステータに囲まれ、シャフトが取り付けられたロータと、
前記コイルを覆うように前記ステータに取り付けられ、前記シャフトが配置される貫通孔を有するハウジングと、
前記コイルに含浸した含浸剤と、
前記貫通孔に配置された前記シャフトと前記ハウジングとの間の隙間をシールするシール部材と、
を備え、
前記ハウジングには、前記ハウジングにおける前記ステータ側の内側表面と前記貫通孔とを連通する連通孔が形成されており、
前記コイルの端部から前記シャフトの軸方向に離間して配される前記内側表面に、前記貫通孔側の前記連通孔の開口とは逆の前記連通孔の開口が位置している、電動機。
請求項１に記載の電動機であって、
前記ハウジングは、前記シャフトが延びる方向での前記ステータの両端側を覆っており、
前記連通孔および前記シール部材は、前記ステータの一端側を覆う前記ハウジングに設けられている、電動機。
請求項１または２に記載の電動機であって、
前記連通孔における前記貫通孔側の開口は、前記シール部材よりも前記ステータ側に位置する、電動機。
請求項１または２に記載の電動機であって、
前記連通孔における前記貫通孔側の開口は、前記シール部材に塞がれる、電動機。
請求項１～４のいずれか１項に記載の電動機であって、
前記連通孔は、前記連通孔における前記貫通孔側の開口から前記内側表面に向かって、前記シャフトから遠ざかるように傾斜する傾斜部を有する、電動機。
シャフトが取り付けられたロータを挿通可能な貫通孔を有するハウジングを、コイルが設けられたステータに取り付ける取り付け工程と、
前記取り付け工程の後、前記ステータと前記ハウジングとを含浸剤に浸漬する浸漬工程と、
前記浸漬工程の後、前記ステータ内の余分な前記含浸剤を、前記ハウジングに形成された、前記ハウジングにおける前記ステータ側の内側表面と前記貫通孔とを連通する連通孔および前記貫通孔から排出させる排出工程と、
前記排出工程の後、前記コイルに含浸した前記含浸剤を硬化させる硬化工程と、
前記硬化工程の後、前記ステータに対して前記ロータを装着する装着工程と、
前記装着工程の後、前記貫通孔に配置された前記シャフトと前記ハウジングとの間の隙間をシール部材でシールするシール工程と、
を含む、電動機の製造方法。
請求項６に記載の電動機の製造方法であって、
前記取り付け工程は、前記シャフトが延びる方向での前記ステータの両端側に前記ハウジングを取り付け、
前記連通孔および前記シール部材は、前記ステータの一端側を覆う前記ハウジングに設けられている、電動機の製造方法。
請求項６または７に記載の電動機の製造方法であって、
前記連通孔における前記貫通孔側の開口は、前記シール部材よりも前記ステータ側に位置する、電動機の製造方法。
請求項６または７に記載の電動機の製造方法であって、
前記連通孔における前記貫通孔側の開口は、前記シール部材に塞がれる、電動機の製造方法。
請求項６～９のいずれか１項に記載の電動機の製造方法であって、
前記連通孔は、前記連通孔における前記貫通孔側の開口から前記内側表面に向かって、前記シャフトから遠ざかるように傾斜する傾斜部を有する、電動機の製造方法。