JP2004112975A - モータ及びモータの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】低コストで絶縁性及び放熱性が高く、特にコイルの軸方向端面と負荷側カバー部あるいは反負荷側カバー部との隙間を小さくできるモータを得る。
【解決手段】負荷側カバー部12B及び反負荷側カバー部12Cの内側面12B1、12C1と、該カバー部の内側面12B1、12C1と対向するコイル14の軸方向端面14A、14Bとの間に、伸縮性があり、且つ空気より絶縁性の高いシリコン(絶縁体)50、52を、前記内側面12B1、12C1及び端面14A、14Bの双方と接触した状態で介在させる。
【選択図】 図1
【解決手段】負荷側カバー部12B及び反負荷側カバー部12Cの内側面12B1、12C1と、該カバー部の内側面12B1、12C1と対向するコイル14の軸方向端面14A、14Bとの間に、伸縮性があり、且つ空気より絶縁性の高いシリコン(絶縁体)50、52を、前記内側面12B1、12C1及び端面14A、14Bの双方と接触した状態で介在させる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーシング中に、コイル及び固定鉄心を有するステータと、その内側で回転自在に配置されたロータとを備えたモータ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的なモータは、ケーシング中にコイル及び固定鉄心を有するステータと、その内側で回転自在に配置されたロータとを備える。ケーシングは、多くの場合、ほぼ円筒状の本体部の両側に負荷側カバー及び反負荷側カバーを備えている。
【0003】
前記コイルの巻線には、エナメル等の最小限の絶縁は施されているものの、大きな電流が流れることから、当該巻線に対して空気を隔ててケーシング(本体部、負荷側カバー部、或いは反負荷側カバー部)が対向する場合には、IEC・JIS規格により、所定の距離を隔てなければならないとされている。そのため、一般にこのコイルと軸方向端面から負荷側カバー部或いは反負荷側カバー部までの間には相応の間隔が形成されている。
【0004】
この間隔をできるだけ小さくて抑えるための一つの方法として、コイルモールドと称される特殊な製造技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。
【0005】
この方法は、固定鉄心、コイル、及びケーシングを一体的に樹脂でモールドするもので、コイルの軸方向端面からケーシングの軸方向端部の外表面までの距離をより短くすることができる。
【0006】
【特許文献1】
特開平10−271720号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このコイルモールドと称される方法は、確かにモータの軸方向長はある程度短縮できるものの、製品の製造設備が高価であるため、製品の価格が非常に高くなるという問題があった。
【0008】
また、ケーシング全体が樹脂で形成されていることから、放熱性が悪いという問題もあった。
【0009】
本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、低コストで絶縁性及び放熱性が高く、且つ特にコイルの軸方向端面と負荷側カバー部あるいは反負荷側カバー部との間隔を小さくしてモータ全体の軸方向長を短縮することのできるモータを提供することをその課題としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本体部の側面にカバー部を有するケーシングと、コイルとを備えたモータにおいて、前記カバー部と、前記コイルとの間に、伸縮性があり、且つ空気より絶縁性の高い絶縁体を、前記カバー部及びコイルの双方と接触した状態で介在させたことにより、上記課題を解決したものである。
【0011】
本発明においては、カバー部(負荷側カバー部あるいは反負荷側カバー部)とコイルとの面の間に、空気より絶縁性の高い絶縁体を介在させるようにしている。絶縁体が介在されることにより、前記カバー部とコイルとの間隔(隙間)をより小さく設定することができ、モータの軸方向長を短縮できる。
【0012】
絶縁体は、伸縮性を有しているため、コイルとケース等の熱膨張率の違いによる伸縮度の差も良好に吸収できる。
【0013】
ケーシング自体は、本体部はもちろん、カバー部を含めて放熱性の高い素材を使用できるため、モータ全体の放熱性も良好に維持できる。
【0014】
さらに、コイル全体をモールドする方法に比べ、大掛かりな製造設備を必要としないため、コストが格段に低く、また組付け・製造も容易である。
【0015】
なお、本発明においては、絶縁体の具体的な素材、あるいは形状等は特に限定されない。詳細は後述する。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
【0017】
図1に、本発明の実施形態に係るモータを、その軸方向断面の片側(図では上側)のみを断面表示したものである。
【0018】
このモータ10は、ケーシング12中に、コイル14及び固定鉄心16を有するステータ18と、その内側で回転自在に配置されたロータ20とを備える。ケーシング12は、円筒状の本体部12Aの両側に負荷側カバー部12B及び反負荷側カバー部12Cを備えている。但し、この実施形態では、本体部12Aと反負荷側カバー部12Cは一体化され、有底のシリンダケーシング12Sを構成している。ケーシング12は、放熱性の良好な素材、例えばスチールあるいはアルミニウム等の素材で形成されている。
【0019】
前記ステータ18は、その固定鉄心16がケーシング12の本体部12Aの内周に固定され、コイル14の一部が該固定鉄心16の軸方向両サイドに延在されている。コイル14の軸方向端面14A、14Bは、両カバー部12B、12Cのそれぞれの内側面12B1、12C1と対向している。
【0020】
一方、前記ロータ20は、中央部にモータ軸22が圧入されている。
【0021】
負荷側カバー部12B及び反負荷側カバー部12Cからは、軸方向に沿ってリング状の突起24、26がモータ軸22と同軸に立設され、この突起24、26の内側にロータ20を回転自在に支持するためのベアリング28、30が配置されている。
【0022】
ベアリング28、30とロータ20との軸方向の位置規制は、モータ軸22に形成した段差32、34によって行なわれる。又、ベアリング28、30と両カバー部12B、12Cとの軸方向の位置規制は、突起24に形成した段差24Aに、波ワッシャー36で、ベアリング30、モータ軸22を介して、ベアリンク28を押しつけることにより行なわれる。なお、波ワッシャー36は製造・組付誤差を吸収する効果も有する。又、符号38は、コイル14に電流を供給するためのリード線であり、ケーシング12の本体部12Aの貫通孔40を介して直接ケーシング12内に配線されている。又、符号42は、貫通孔40の端部によってリード線38が損傷するのを防止するためのアタッチメントであり、符号44はオイルシールである。
【0023】
ここで、コイル14の軸方向端面14A、14B付近の構成について詳細に説明する。
【0024】
負荷側カバー部12B及び反負荷側カバー部12Cの軸方向内側面12B1、12C1と、該軸方向内側面12B1、12C1と対向するコイル14の軸方向端面14A、14Bとの間には、シリコン(絶縁体)50、52がそれぞれ配置されている。このシリコン50、52は、伸縮性があり、且つ空気より絶縁性の高い素材であるため、本発明に係る絶縁体として好ましい特性を有する。
【0025】
このシリコン50、52は、両内側面12B1、12C1とコイル14の端面14A、14Bの双方と接触した状態で両者の隙間54、56に介在されている。従ってこの隙間54、56には空気は存在せず、該シリコン50、52のみが存在している。そのため、この両内側面12B1、12C1とコイルの端面14A、14Bとの隙間54、56は、従来よりも小さく(狭く)設定されている。
【0026】
次に、このモータ10の組立・製造方法を説明しながら、該モータ10の作用を説明する。
【0027】
このモータ10を組立てるには、まず、有底のシリンダケーシング12Sの反負荷側カバー部12Cの内側面12C1における前記突起26の外周位置にシリコン(ゲル状の絶縁体)52を厚めに塗布する。なお、このときは未だ負荷側カバー部12Bは取付けられていない。
【0028】
その後コイル14の軸方向端面14Bで該シリコン52を押圧しながらステータ18をシリンダケーシング12Sの本体部12Aの内周側に挿入・固定する。コイル14のコード38は、ケーシング12の本体部12Aの内側から外側に向けて引出すようにする。なお、コイル14の端面14B側にも組込みの前にシリコン52を塗布しておくと一層良い。
【0029】
この状態で、反負荷側カバー部12Cの内側面における突起26の内周位置にスプリング36を配置し、モータ軸22にベアリング30を装着したロータ20を組み込む。
【0030】
なお、ステータ18とロータ20の組み込みについては、ロータ20の方を先に行っても良い。
【0031】
その後、コイル14の負荷側の軸方向端面14Aにシリコン50を塗布すると共に、負荷側カバー部12Bの内側面12B1の突起24の外周位置にもシリコン50を塗布する。その上で、突起24の内周部分にベアリング32及びオイルシール44を係合させながら、塗布したシリコン50をゆっくりと押圧し、負荷側カバー部12Bを本体部12Aに係合させ、該負荷側カバー部12Bを図示せぬボルトにより固定する。
【0032】
この結果、コイル14の軸方向端面14A、14Bと両カバー部12B、12Cの内側面12B1、12C1との隙間54、56には、シリコン50、52のみが介在されるようになり、(空気のみが存在していた従来のモータと比べて)隙間54、56の間隔が狭くても、絶縁特性の良好なモータ10を得ることができる。
【0033】
又、シリコン50、52は、伸縮性があるため、各部材の組付け・製造誤差を吸収できるだけでなく、温度環境が変化することによって前記隙間54、56の間隔が変化した場合にも良好に対応できる。
【0034】
更に、ケーシング12自体は、有底のシリンダケーシング12S及び負荷側カバー部12Bを含め、放熱性の高いスチール、あるいはアルミニウムで形成されているため、モータ全体としての放熱特性も良好に維持できる。
【0035】
又、上記説明から明らかなように、このモータ10においては、樹脂モールド設備のような高価な製造設備を必要としないため、低コストにモータ10を製造することができ、且つ組立自体も容易である。
【0036】
なお、上記実施形態においては、絶縁体の具体的な素材としてゲル状のシリコンを採用していたが、本発明においては、絶縁体の具体的な素材あるいは形状は特に限定されない。
【0037】
例えば、リング形状とされた絶縁体を採用した場合には、コイルの軸方向端面の全周に対して容易に絶縁体を配置することができるようになる。この場合、図2に示されるような(伸縮性のある)絶縁シート60のようなものを採用すると、特に組付け・製造が容易となる。
【0038】
更には、図2で示したような絶縁シート60の周囲をゲル状のシリコンで封止するようにした場合には、コイルの軸方向端面付近全体を絶縁体で確実に被うことができるようになり、より信頼性のあるモータを得ることができる。
【0039】
なお、上記実施形態においては、ケーシングの本体部と反負荷側カバー部とが一体化された例が示されていたが、モータによっては本体部と負荷側カバー部の方が一体化されているものもあり、また、両カバー部とも本体部と別体とされているものもある。何れのモータに対しても本発明は適用可能である。
【0040】
また、本発明は、モータの負荷側、又は反負荷側のいずれか一方側のみに適用しても、相応の効果が得られる。従って、必ずしも両サイドペアで実施する必要はない。
【0041】
【発明の効果】
本発明によれば、低コストで絶縁性及び放熱性が高く、且つ特にコイルとカバー部との隙間の間隔を小さくしてモータ全体の軸方向長を短縮することのできるモータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るモータの片側(図の上側)のみを断面表示した正面図
【図2】絶縁体の他の例を示す斜視図
【符号の説明】
10…モータ
12…ケーシング
12A…本体部
12B…負荷側カバー部
12C…反負荷側カバー部
12S…有底ケーシング
14…コイル
14A、14B…端面
16…固定鉄心
18…ステータ
20…ロータ
22…モータ軸
24、26…突起
28、30…ベアリング
32、34…段差
36…波ワッシャー
38…リード線
40…貫通孔
42…アタッチメント
44…オイルシール
50、52…シリコン(絶縁体)
54、56…隙間
60…絶縁シート(絶縁体)
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーシング中に、コイル及び固定鉄心を有するステータと、その内側で回転自在に配置されたロータとを備えたモータ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的なモータは、ケーシング中にコイル及び固定鉄心を有するステータと、その内側で回転自在に配置されたロータとを備える。ケーシングは、多くの場合、ほぼ円筒状の本体部の両側に負荷側カバー及び反負荷側カバーを備えている。
【0003】
前記コイルの巻線には、エナメル等の最小限の絶縁は施されているものの、大きな電流が流れることから、当該巻線に対して空気を隔ててケーシング(本体部、負荷側カバー部、或いは反負荷側カバー部)が対向する場合には、IEC・JIS規格により、所定の距離を隔てなければならないとされている。そのため、一般にこのコイルと軸方向端面から負荷側カバー部或いは反負荷側カバー部までの間には相応の間隔が形成されている。
【0004】
この間隔をできるだけ小さくて抑えるための一つの方法として、コイルモールドと称される特殊な製造技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。
【0005】
この方法は、固定鉄心、コイル、及びケーシングを一体的に樹脂でモールドするもので、コイルの軸方向端面からケーシングの軸方向端部の外表面までの距離をより短くすることができる。
【0006】
【特許文献1】
特開平10−271720号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このコイルモールドと称される方法は、確かにモータの軸方向長はある程度短縮できるものの、製品の製造設備が高価であるため、製品の価格が非常に高くなるという問題があった。
【0008】
また、ケーシング全体が樹脂で形成されていることから、放熱性が悪いという問題もあった。
【0009】
本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、低コストで絶縁性及び放熱性が高く、且つ特にコイルの軸方向端面と負荷側カバー部あるいは反負荷側カバー部との間隔を小さくしてモータ全体の軸方向長を短縮することのできるモータを提供することをその課題としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本体部の側面にカバー部を有するケーシングと、コイルとを備えたモータにおいて、前記カバー部と、前記コイルとの間に、伸縮性があり、且つ空気より絶縁性の高い絶縁体を、前記カバー部及びコイルの双方と接触した状態で介在させたことにより、上記課題を解決したものである。
【0011】
本発明においては、カバー部(負荷側カバー部あるいは反負荷側カバー部)とコイルとの面の間に、空気より絶縁性の高い絶縁体を介在させるようにしている。絶縁体が介在されることにより、前記カバー部とコイルとの間隔(隙間)をより小さく設定することができ、モータの軸方向長を短縮できる。
【0012】
絶縁体は、伸縮性を有しているため、コイルとケース等の熱膨張率の違いによる伸縮度の差も良好に吸収できる。
【0013】
ケーシング自体は、本体部はもちろん、カバー部を含めて放熱性の高い素材を使用できるため、モータ全体の放熱性も良好に維持できる。
【0014】
さらに、コイル全体をモールドする方法に比べ、大掛かりな製造設備を必要としないため、コストが格段に低く、また組付け・製造も容易である。
【0015】
なお、本発明においては、絶縁体の具体的な素材、あるいは形状等は特に限定されない。詳細は後述する。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
【0017】
図1に、本発明の実施形態に係るモータを、その軸方向断面の片側(図では上側)のみを断面表示したものである。
【0018】
このモータ10は、ケーシング12中に、コイル14及び固定鉄心16を有するステータ18と、その内側で回転自在に配置されたロータ20とを備える。ケーシング12は、円筒状の本体部12Aの両側に負荷側カバー部12B及び反負荷側カバー部12Cを備えている。但し、この実施形態では、本体部12Aと反負荷側カバー部12Cは一体化され、有底のシリンダケーシング12Sを構成している。ケーシング12は、放熱性の良好な素材、例えばスチールあるいはアルミニウム等の素材で形成されている。
【0019】
前記ステータ18は、その固定鉄心16がケーシング12の本体部12Aの内周に固定され、コイル14の一部が該固定鉄心16の軸方向両サイドに延在されている。コイル14の軸方向端面14A、14Bは、両カバー部12B、12Cのそれぞれの内側面12B1、12C1と対向している。
【0020】
一方、前記ロータ20は、中央部にモータ軸22が圧入されている。
【0021】
負荷側カバー部12B及び反負荷側カバー部12Cからは、軸方向に沿ってリング状の突起24、26がモータ軸22と同軸に立設され、この突起24、26の内側にロータ20を回転自在に支持するためのベアリング28、30が配置されている。
【0022】
ベアリング28、30とロータ20との軸方向の位置規制は、モータ軸22に形成した段差32、34によって行なわれる。又、ベアリング28、30と両カバー部12B、12Cとの軸方向の位置規制は、突起24に形成した段差24Aに、波ワッシャー36で、ベアリング30、モータ軸22を介して、ベアリンク28を押しつけることにより行なわれる。なお、波ワッシャー36は製造・組付誤差を吸収する効果も有する。又、符号38は、コイル14に電流を供給するためのリード線であり、ケーシング12の本体部12Aの貫通孔40を介して直接ケーシング12内に配線されている。又、符号42は、貫通孔40の端部によってリード線38が損傷するのを防止するためのアタッチメントであり、符号44はオイルシールである。
【0023】
ここで、コイル14の軸方向端面14A、14B付近の構成について詳細に説明する。
【0024】
負荷側カバー部12B及び反負荷側カバー部12Cの軸方向内側面12B1、12C1と、該軸方向内側面12B1、12C1と対向するコイル14の軸方向端面14A、14Bとの間には、シリコン(絶縁体)50、52がそれぞれ配置されている。このシリコン50、52は、伸縮性があり、且つ空気より絶縁性の高い素材であるため、本発明に係る絶縁体として好ましい特性を有する。
【0025】
このシリコン50、52は、両内側面12B1、12C1とコイル14の端面14A、14Bの双方と接触した状態で両者の隙間54、56に介在されている。従ってこの隙間54、56には空気は存在せず、該シリコン50、52のみが存在している。そのため、この両内側面12B1、12C1とコイルの端面14A、14Bとの隙間54、56は、従来よりも小さく(狭く)設定されている。
【0026】
次に、このモータ10の組立・製造方法を説明しながら、該モータ10の作用を説明する。
【0027】
このモータ10を組立てるには、まず、有底のシリンダケーシング12Sの反負荷側カバー部12Cの内側面12C1における前記突起26の外周位置にシリコン(ゲル状の絶縁体)52を厚めに塗布する。なお、このときは未だ負荷側カバー部12Bは取付けられていない。
【0028】
その後コイル14の軸方向端面14Bで該シリコン52を押圧しながらステータ18をシリンダケーシング12Sの本体部12Aの内周側に挿入・固定する。コイル14のコード38は、ケーシング12の本体部12Aの内側から外側に向けて引出すようにする。なお、コイル14の端面14B側にも組込みの前にシリコン52を塗布しておくと一層良い。
【0029】
この状態で、反負荷側カバー部12Cの内側面における突起26の内周位置にスプリング36を配置し、モータ軸22にベアリング30を装着したロータ20を組み込む。
【0030】
なお、ステータ18とロータ20の組み込みについては、ロータ20の方を先に行っても良い。
【0031】
その後、コイル14の負荷側の軸方向端面14Aにシリコン50を塗布すると共に、負荷側カバー部12Bの内側面12B1の突起24の外周位置にもシリコン50を塗布する。その上で、突起24の内周部分にベアリング32及びオイルシール44を係合させながら、塗布したシリコン50をゆっくりと押圧し、負荷側カバー部12Bを本体部12Aに係合させ、該負荷側カバー部12Bを図示せぬボルトにより固定する。
【0032】
この結果、コイル14の軸方向端面14A、14Bと両カバー部12B、12Cの内側面12B1、12C1との隙間54、56には、シリコン50、52のみが介在されるようになり、(空気のみが存在していた従来のモータと比べて)隙間54、56の間隔が狭くても、絶縁特性の良好なモータ10を得ることができる。
【0033】
又、シリコン50、52は、伸縮性があるため、各部材の組付け・製造誤差を吸収できるだけでなく、温度環境が変化することによって前記隙間54、56の間隔が変化した場合にも良好に対応できる。
【0034】
更に、ケーシング12自体は、有底のシリンダケーシング12S及び負荷側カバー部12Bを含め、放熱性の高いスチール、あるいはアルミニウムで形成されているため、モータ全体としての放熱特性も良好に維持できる。
【0035】
又、上記説明から明らかなように、このモータ10においては、樹脂モールド設備のような高価な製造設備を必要としないため、低コストにモータ10を製造することができ、且つ組立自体も容易である。
【0036】
なお、上記実施形態においては、絶縁体の具体的な素材としてゲル状のシリコンを採用していたが、本発明においては、絶縁体の具体的な素材あるいは形状は特に限定されない。
【0037】
例えば、リング形状とされた絶縁体を採用した場合には、コイルの軸方向端面の全周に対して容易に絶縁体を配置することができるようになる。この場合、図2に示されるような(伸縮性のある)絶縁シート60のようなものを採用すると、特に組付け・製造が容易となる。
【0038】
更には、図2で示したような絶縁シート60の周囲をゲル状のシリコンで封止するようにした場合には、コイルの軸方向端面付近全体を絶縁体で確実に被うことができるようになり、より信頼性のあるモータを得ることができる。
【0039】
なお、上記実施形態においては、ケーシングの本体部と反負荷側カバー部とが一体化された例が示されていたが、モータによっては本体部と負荷側カバー部の方が一体化されているものもあり、また、両カバー部とも本体部と別体とされているものもある。何れのモータに対しても本発明は適用可能である。
【0040】
また、本発明は、モータの負荷側、又は反負荷側のいずれか一方側のみに適用しても、相応の効果が得られる。従って、必ずしも両サイドペアで実施する必要はない。
【0041】
【発明の効果】
本発明によれば、低コストで絶縁性及び放熱性が高く、且つ特にコイルとカバー部との隙間の間隔を小さくしてモータ全体の軸方向長を短縮することのできるモータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るモータの片側(図の上側)のみを断面表示した正面図
【図2】絶縁体の他の例を示す斜視図
【符号の説明】
10…モータ
12…ケーシング
12A…本体部
12B…負荷側カバー部
12C…反負荷側カバー部
12S…有底ケーシング
14…コイル
14A、14B…端面
16…固定鉄心
18…ステータ
20…ロータ
22…モータ軸
24、26…突起
28、30…ベアリング
32、34…段差
36…波ワッシャー
38…リード線
40…貫通孔
42…アタッチメント
44…オイルシール
50、52…シリコン(絶縁体)
54、56…隙間
60…絶縁シート(絶縁体)
Claims (5)
- 本体部の側面にカバー部を有するケーシングと、コイルとを備えたモータにおいて、
前記カバー部と、前記コイルとの間に、
伸縮性があり、且つ空気より絶縁性の高い絶縁体を、前記カバー部及びコイルの双方と接触した状態で介在させた
ことを特徴とするモータ。 - 請求項1において、
前記絶縁体が、リング形状とされている
ことを特徴とするモータ。 - 請求項2において、
前記絶縁体がリング形状とされた絶縁シートで構成されている
ことを特徴とするモータ。 - 本体部の側面に第1のカバー部を有するケーシングと、第1の端面を有するコイルとを備えたモータの製造方法において、
前記第1のカバー部に、伸縮性があり、且つ空気より絶縁性の高い絶縁体を、該第1のカバー部と接触した状態で配置する工程と、
該絶縁体の前記伸縮性を利用して、前記コイルを、前記第1の端面を該絶縁体に押圧・接触させながら前記ケーシングに取り付ける工程と、を含む
ことを特徴とするモータの製造方法。 - 請求項4において、更に、前記ケーシングは、前記本体部の側面に第2のカバー部を有し、前記コイルは、第2の端面を有するものであって、
伸縮性があり、且つ空気より絶縁性の高い絶縁体を、前記コイルの前記第2の端面に、該第2の端面と接触した状態で配置する工程と、
該絶縁体の前記伸縮性を利用して、前記第2のカバー部を、該絶縁体に押圧・接触させながら前記本体部に取り付ける工程と、を含む
ことを特徴とするモータの製造方法。
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