JP2001045691A - モータの絶縁構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外側筒状鉄心に絶縁手段を設けることなく、内
側筒状鉄心に第１及び第２の絶縁手段を設けるだけで、
簡単にコイルと両鉄心とを電気的に絶縁できるモータの
絶縁構造を提供する。 【解決手段】モータのステータは外側電機子鉄心２と内
側電機子鉄心３とを備えており、内側電機子鉄心３に
は、その周方向に沿って複数個の突極４が突設されてい
る。各突極４のコイル巻装部１１には絶縁性粉体が加熱
処理された絶縁膜１３が施されており、そのコイル巻装
部１１にはコイル１４が巻装されている。各突極４の絶
縁材装着部１２には切欠溝１５が凹設されており、隣り
合う２つの突極４において、互いに対向する切欠溝１５
に対して、絶縁材１６が装着されている。外側電機子鉄
心２の内側面には絶縁手段は設けられていない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータの絶縁構造
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車のパワーステアリング装置
等に用いられるブラシレスＤＣモータにおいては、ステ
ータの鉄心を例えば、外側電機子鉄心と内側電機子鉄心
とに分割し、内側電機子鉄心の各突極にコイルを巻装し
た後で両鉄心を組み付けて製造されている。このように
鉄心を２分割することにより、巻線密度を高めることが
でき、その結果、モータを小型化することが可能とな
る。

【０００３】図７はステータの鉄心を外側電機子鉄心と
内側電機子鉄心とに分割したモータを示す断面図であ
る。図７において、モータのステータ１０１は外側電機
子鉄心１０２と内側電機子鉄心１０３とを備え、内側電
機子鉄心１０３には、その周方向に沿って複数個の突極
１０４が突設されている。各突極１０４には絶縁性のボ
ビン１０５が嵌合されており、同ボビン１０５にはコイ
ル１０６が巻装されている。

【０００４】このモータにおいてステータ１０１を製造
する際には、まずボビン１０５にコイル１０６を巻装
し、そのボビン１０５を内側電機子鉄心１０３の各突極
１０４に装着し、その後、両鉄心１０２、１０３を組み
付ける。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のモー
タにおいては、ボビン１０５にコイル１０６を巻装した
うえで、そのボビン１０５を内側電機子鉄心１０３の各
突極１０４に装着していたため、コイルを各突極に直接
巻装する場合に比較して、工数が増え、コストアップに
なるという問題があった。

【０００６】又、ボビン１０５は、突極１０４に嵌合さ
れる基部１０５ａと、基部１０５ａに対して突極１０４
の先端側（外側電機子鉄心１０２側）及び基端側に張り
出し部１０５ｂ、１０５ｃを有しているので、ボビン１
０５を突極１０４に装着した後にコイル１０６を巻装し
ようとすると、突極１０４先端側の張り出し部１０５ｂ
が障害となる。このため、予めボビン１０５にコイル１
０６を巻装することになるが、コイル１０６の張力によ
ってボビン１０５が変形して各突極１０４への装着作業
が行い難いという問題があった。特に、自動車のパワー
ステアリング装置等に用いられるモータのように、低電
圧（例えば、ＤＣ１２Ｖ）で使用されるモータにおいて
は、巻線抵抗（コイル抵抗）を抑えるために太い銅線
（コイル）を用いる必要があり、この場合、前記装着作
業がさらに行い難くなってしまう。

【０００７】そこで、ボビン１０５を用いる代わりに、
外側電機子鉄心１０２の内側面や内側電機子鉄心１０３
の各突極１０４の表面に、予め絶縁性粉体を加熱処理し
て形成された絶縁膜を施しておき、絶縁膜が施された各
突極１０４にコイル１０６を直接巻装することが考えら
れる。ところが、外側電機子鉄心１０２の内側面におい
て内側電機子鉄心１０３の各突極１０４の先端面が接合
される面１０７に絶縁膜が施されると、モータの磁気特
性が低下する虞があるため、かかる面１０７においては
絶縁膜が形成されないようにする必要があり、作業性が
悪くなって実現性に乏しい。

【０００８】本発明の目的は、外側筒状鉄心に絶縁手段
を設けることなく、内側筒状鉄心に第１及び第２の絶縁
手段を設けるだけで、簡単にコイルと両鉄心とを電気的
に絶縁できるモータの絶縁構造を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、外側筒状鉄心に対して内側筒状
鉄心を配置し、前記内側筒状鉄心にはその周方向に沿っ
て前記外側筒状鉄心に対して接する接合面を有した複数
個の突極を設け、前記突極に対してコイルを巻装し、前
記コイルを囲む空間に面する前記両鉄心の表面側に絶縁
手段を設けたモータの絶縁構造において、前記絶縁手段
は、内側筒状鉄心の各突極間に形成されたスロットに面
する表面側に設けられた第１の絶縁手段と、前記コイル
が巻装された部位よりも外側筒状鉄心寄りの突極の先端
に形成され、突極中心へ向かう凹部に係止した絶縁性の
蓋体からなる第２の絶縁手段とから構成したことを要旨
としている。

【００１０】従って、請求項１の発明では、内側筒状鉄
心の突極においてコイルが巻装される部位とコイルと
は、前記コイルが巻装される部位（内側筒状鉄心の突極
の表面）に設けられた第１の絶縁手段によって電気的に
絶縁される。一方、外側筒状鉄心の表面において内側筒
状鉄心のスロットに対向する部位とコイルとは、内側筒
状鉄心の各突極の先端に形成された凹部に係止した第２
の絶縁手段によって電気的に絶縁される。即ち、外側筒
状鉄心に絶縁手段を設けなくても、コイルと両鉄心とは
電気的に絶縁される。

【００１１】又、第２の絶縁手段は、隣り合う２つの突
極の互いに対向する凹部に対して係止されているので、
内側筒状鉄心の遠心方向にも求心方向にも外れにくく、
容易に脱落することはない。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１に記載の発明
において、前記第１の絶縁手段は、前記スロットに面す
る表面に付着した絶縁性粉体が加熱処理して形成されて
いることを要旨としている。

【００１３】従って、請求項２の発明では、前記請求項
１の発明の作用に加えて、内側筒状鉄心の突極において
コイルが巻装される部位（内側筒状鉄心の突極の表面）
に、絶縁性粉体を付着させて加熱処理することにより、
コイルが巻装された部位とコイルとは電気的に絶縁され
る。

【００１４】請求項３の発明は、請求項１に記載の発明
において、前記第１の絶縁手段は、前記突極に嵌合した
絶縁性のボビンであり、前記コイルは同ボビンに巻装さ
れて、突極に配置されていることを要旨としている。

【００１５】従って、請求項３の発明では、前記請求項
１の発明の作用に加えて、内側筒状鉄心の突極に絶縁性
のボビンを嵌合し、そのボビンにコイルを巻装すること
により、内側筒状鉄心の突極とコイルとは電気的に絶縁
される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図面に従って説明する。図１は自動車のパワース
テアリング装置に用いられるブラシレスＤＣモータにお
けるステータの断面図である。図１において、ステータ
１は、外側筒状鉄心としての筒状の外側電機子鉄心２
と、外側電機子鉄心２内に配置された内側筒状鉄心とし
ての筒状の内側電機子鉄心３とを備えている。内側電機
子鉄心３には、その周方向に沿って複数個の突極４が外
側電機子鉄心２側に向かって突設されているとともに、
各突極４間にはスロット５が形成されている。突極４の
接合面としての先端面６が外側電機子鉄心２の内側面に
接合されることにより、両電機子鉄心２、３が一体とさ
れている。

【００１７】前記各突極４は断面長方形状をなし、基端
部に位置するコイル巻装部１１と、先端部に位置する絶
縁材装着部１２とからなる。内側電機子鉄心３のスロッ
ト５に面する表面、即ち、コイル巻装部１１の表面は、
絶縁性粉体が加熱処理された第１の絶縁手段としての絶
縁膜１３にて被覆されている。そして、絶縁膜１３にて
被覆されたコイル巻装部１１にはコイル１４が巻装され
ている。一方、突極４においてコイル巻装部１１よりも
外側電機子鉄心２寄りに位置する絶縁材装着部１２の表
面には、一対の断面横コ字状をなす凹部としての切欠溝
１５が凹設されている。

【００１８】本実施形態では、コイル巻装部１１の表面
と絶縁材装着部１２の表面とは同一平面上に位置してい
る。又、各切欠溝１５は、コイル巻装部１１表面よりも
突極４の中心線α側へ向かって凹設されている。そし
て、隣り合う２つの突極４において、互いに対向する切
欠溝１５に対して、絶縁性の蓋体及び第２の絶縁手段と
しての絶縁材（本実施形態では、アラミド紙）１６が装
着（係止）されている。本実施形態では、絶縁膜１３と
絶縁材１６とにより絶縁手段が構成されている。尚、内
側電機子鉄心３内には図示しないロータが配置される。

【００１９】次に、このステータ１の製造方法、特にス
テータ１におけるコイル１４に対する絶縁方法を図３
（ａ）〜（ｃ）等を用いて説明する。まず、粉体エポキ
シを電気的な力（例えば、公知の静電流動浸漬法や静電
スプレー法等）によって内側電機子鉄心３の表面に付着
させた後、各突極４の先端面６に付着した粉体エポキシ
を除去する。そして、粉体エポキシに加熱処理（例え
ば、公知の高周波加熱、赤外線加熱、通電加熱等）を施
して、粉体エポキシを溶融させた後、冷却して硬化させ
ると、図３（ａ）に示すように、各突極４のスロット５
内面に絶縁膜１３が形成される。

【００２０】次に、図３（ｂ）に示すように、各突極４
のコイル巻装部１１にコイル１４を直接巻回した後、図
３（ｃ）に示すように、隣り合う２つの突極４におい
て、互いに対向する切欠溝１５に絶縁材１６を装着す
る。そして、内側電機子鉄心３を外側電機子鉄心２内に
配置して、各突極４の先端面６を外側電機子鉄心２の内
側面に接合し、両電機子鉄心２、３を一体にする。

【００２１】従って、本実施形態によれば、以下のよう
な効果を得ることができる。 （１）本実施形態では、内側電機子鉄心３の各突極４の
コイル巻装部１１とコイル１４とは、コイル巻装部１１
表面に設けた絶縁膜１３によって電気的に絶縁される。
一方、外側電機子鉄心２の内側面において内側電機子鉄
心３の各スロット５に対向する部位７とコイル１４と
は、内側電機子鉄心３の各突極４の先端部に形成された
切欠溝１５に装着された絶縁材１６によって電気的に絶
縁される。従って、外側電機子鉄心２に絶縁手段を設け
ることなく、内側電機子鉄心３に絶縁膜１３や絶縁材１
６を設けるだけで、簡単にコイル１４と両鉄心２、３と
を電気的に絶縁できる。

【００２２】（２）絶縁材１６は、隣り合う２つの突極
４の互いに対向する切欠溝１５に対して装着（係止）さ
れているので、内側電機子鉄心３の遠心方向にも求心方
向にも外れにくく、容易に脱落することはない。従っ
て、内側電機子鉄心３、コイル１４、絶縁材１６をサブ
アッセンブリ化して外側電機子鉄心２に接合する際、絶
縁材１６が脱落することなく、この作業を実行できる。

【００２３】（３）本実施形態では、絶縁膜１３を施し
たコイル巻装部１１（突極４）にコイル１４を直接巻回
したため、予め所定形状に巻回されたコイル１４を突極
４に装着する場合の不具合を解消できる。即ち、予め所
定形状に巻回されたコイル１４を突極４に装着する場合
には、コイル１４の張力によってコイル形状が変形する
ことがあり、このような場合には、突極４への装着作業
が行い難くなるが、本実施形態のステータ１において
は、この問題を解消できる。

【００２４】なお、前記実施形態は以下のように変更し
てもよい。 （１）前記実施形態では、内側電機子鉄心３の各突極４
の先端部に形成された切欠溝１５の形状を断面横コ字状
としたが、図４（ａ）に示すような断面Ｖ形状としても
よい。或いは、図４（ｂ）に示すような断面半円形状と
してもよい。

【００２５】（２）前記実施形態では、内側電機子鉄心
３の各突極４のコイル巻装部１１に絶縁膜１３を施した
が、絶縁膜１３の代わりに図５に示すような絶縁性のボ
ビン２１（第１の絶縁手段を構成する）を各突極４のコ
イル巻装部１１に嵌合して、そのボビン２１にコイル１
４を巻装した構成としてもよい。この場合、まず各突極
４に対してボビン２１を嵌合し、その後、その嵌合され
たボビン２１にコイル１４を巻装する。ここで用いるボ
ビン２１は、突極４に嵌合される角筒状の基部２１ａ
と、基部２１ａに対して突極４の基端側にのみ設けられ
た張り出し部２１ｂとからなる。

【００２６】このようにした場合には、予めボビン２１
にコイル１４を巻装し、そのボビン２１を各突極４に装
着する場合の不具合を解消できる。即ち、予めボビン２
１にコイル１４を巻装した場合には、コイル１４の張力
によってボビン２１が変形することがあり、このような
場合には、突極４への装着作業が行い難くなるが、
（２）のステータ１においては、ボビン２１が突極４の
先端側に張り出し部を有さないので、ボビン２１を突極
４に装着した後にコイル１４を巻装することが可能とな
り、この問題を解消できる。

【００２７】（３）前記実施形態では、絶縁膜１３が施
された各突極４のコイル巻装部１１に、コイル１４を直
接巻回したが、予め所定形状に巻回されたコイル１４
を、絶縁膜１３が施されたコイル巻装部１１に装着して
もよい。このようにした場合には、前記実施形態におけ
る（２）の効果を得ることはできないが、突極４にコイ
ル１４を巻装する作業を省略できるとともに、ボビンを
使用しないため、ボビンの変形等の不具合を解消でき
る。

【００２８】（４）前記実施形態では、絶縁性の蓋体及
び第２の絶縁手段としての絶縁材１６にアラミド紙を用
いたが、絶縁性を有し、板状に成形しうるものであれば
よいので、アラミド紙の代わりに他の絶縁紙や絶縁性の
合成樹脂シートを用いてもよい。

【００２９】（５）前記実施形態では、コイル巻装部１
１の表面と絶縁材装着部１２の表面とが同一平面上に位
置し、且つ、切欠溝１５がコイル巻装部１１表面よりも
突極４の中心線α側へ向かって凹設された突極４とした
が、次のようにしてもよい。

【００３０】例えば、図６（ａ）に示すように、絶縁材
装着部１２がコイル巻装部１１の表面よりも反中心線α
側に向かって突設され、その絶縁材装着部１２に切欠溝
１５がコイル巻装部１１表面よりも突極４の中心線α側
へ向かって凹設された突極４としてもよい。又、図６
（ｂ）に示すように、絶縁材装着部１２がコイル巻装部
１１の表面よりも反中心線α側に向かって突設され、そ
の絶縁材装着部１２に切欠溝１５がコイル巻装部１１の
表面の位置まで突極４の中心線α側へ向かって凹設され
た突極４としてもよい。さらに、図６（ｃ）に示すよう
に、絶縁材装着部１２がコイル巻装部１１の表面よりも
反中心線α側に向かって突設され、その絶縁材装着部１
２に切欠溝１５がコイル巻装部１１の表面よりも反中心
線α側の位置まで突極４の中心線α側へ向かって凹設さ
れた突極４としてもよい。

【００３１】次に、前記実施形態及び別例から把握でき
る請求項に記載した発明以外の技術的思想について、そ
れらの効果と共に以下に記載する。 （イ）前記コイルは、予め所定形状に巻回されたものを
突極に装着したものである請求項１又は請求項２に記載
のモータの絶縁構造。

【００３２】従って、この（イ）に記載の発明によれ
ば、予め所定形状に巻回されたコイルを突極に装着する
ことにより、突極にコイルを巻装する作業を省略でき
る。 （ロ）前記コイルは、突極に対して直接巻回して形成し
たものである請求項１又は請求項２に記載のモータの絶
縁構造。

【００３３】従って、この（ロ）に記載の発明によれ
ば、突極に対してコイルを直接巻回することにより、予
め所定形状に巻回されたコイルを突極に装着する場合の
不具合を解消できる。即ち、予め所定形状に巻回された
コイルを突極に装着する場合には、コイルの張力によっ
てコイル形状が変形することがあり、このような場合に
は、突極への装着作業が行い難くなるが、（ロ）の発明
においては、この問題を解消できる。

【００３４】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、外側筒
状鉄心に絶縁手段を設けることなく、内側筒状鉄心に第
１及び第２の絶縁手段を設けるだけで、簡単にコイルと
両鉄心とを電気的に絶縁できる。又、第２の絶縁手段は
容易には脱落しないため、内側筒状鉄心、コイル、第２
の絶縁手段をサブアッセンブリ化して外側筒状鉄心に接
合する際、第２の絶縁手段が脱落することなく、この作
業を実行できる。

【００３５】請求項２に記載の発明によれば、内側筒状
鉄心の突極においてコイルが巻装される部位に、絶縁性
粉体を付着させて加熱処理することにより、請求項１に
記載の発明の効果を実現できる。

【００３６】請求項３に記載の発明によれば、内側筒状
鉄心の突極に絶縁性のボビンを嵌合し、そのボビンにコ
イルを巻装することにより、請求項１に記載の発明の効
果を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施形態のモータのステータの断面図。

【図２】 ステータの要部断面図。

【図３】 （ａ）〜（ｃ）は、ステータの製造方法を説
明するための要部断面図。

【図４】 （ａ）、（ｂ）は、内側電機子鉄心の別例を
示す要部断面図。

【図５】 ステータの別例を示す要部断面図。

【図６】 （ａ）〜（ｃ）は、ステータの別例を示す要
部断面図。

【図７】 従来のモータのステータの断面図。

【符号の説明】

１…ステータ、２…外側筒状鉄心としての外側電機子鉄
心、３…内側筒状鉄心としての内側電機子鉄心、４…突
極、５…スロット、６…接合面としての先端面、１１…
コイル巻装部、１３…絶縁膜（第１の絶縁手段を構成す
る。）、１４…コイル、１５…凹部としての切欠溝、１
６…絶縁材（絶縁性の蓋体及び第２の絶縁手段を構成す
る。又、絶縁膜１３とともに絶縁手段を構成する。）、
２１…ボビン（第１の絶縁手段を構成する。）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外側筒状鉄心に対して内側筒状鉄心を配
   置し、前記内側筒状鉄心にはその周方向に沿って前記外
   側筒状鉄心に対して接する接合面を有した複数個の突極
   を設け、前記突極に対してコイルを巻装し、前記コイル
   を囲む空間に面する前記両鉄心の表面側に絶縁手段を設
   けたモータの絶縁構造において、 前記絶縁手段は、 内側筒状鉄心の各突極間に形成されたスロットに面する
   表面側に設けられた第１の絶縁手段と、 前記コイルが巻装された部位よりも外側筒状鉄心寄りの
   突極の先端に形成され、突極中心へ向かう凹部に係止し
   た絶縁性の蓋体からなる第２の絶縁手段とから構成した
   モータの絶縁構造。
2. 【請求項２】 前記第１の絶縁手段は、前記スロットに
   面する表面に付着した絶縁性粉体が加熱処理して形成さ
   れていることを特徴とする請求項１に記載のモータの絶
   縁構造。
3. 【請求項３】 前記第１の絶縁手段は、前記突極に嵌合
   した絶縁性のボビンであり、前記コイルは同ボビンに巻
   装されて、突極に配置されていることを特徴とする請求
   項１に記載のモータの絶縁構造。