JP2004312932A

JP2004312932A - 電動機

Info

Publication number: JP2004312932A
Application number: JP2003105513A
Authority: JP
Inventors: Yasuharu Terada; 康晴寺田; Yuji Kanfu; 勇治関冨
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】ハウジング内に固定された際の放熱特性を向上させ、小型化を可能にするインナーロータ型電動機を提供すること。
【解決手段】ステータコアの外周面がハウジング内周面と接触するように筒状のハウジング内に挿入されるインナーロータ型の電動機において、ステータコアに絶縁体を介して巻線を施すと共に、該絶縁体を本電動機がハウジング内に挿入されたときに該ハウジングの内周面と接触するように設計する。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概して、インナーロータ型の電動機に係り、特に、ハウジング内に固定された際の放熱特性を向上させ、小型化を可能にするインナーロータ型電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インナーロータ型の電動機においては、樹脂性のインシュレータによってステータコアと巻線との間を絶縁すると共に、ステータコアを焼きばめで筒状のハウジング内へ挿入・固定していたため、コイルで発生した熱は、インシュレータ→ステータコア→ハウジングと順に伝達されて放熱されていた。
【０００３】
図１に上記のような従来の電動機の一構成例を示す。図１は、インナーロータ型電動機が筒状のハウジング内に挿入・固定された状態の部分断面図である。
【０００４】
インナーロータ型電動機１００は、矢印の方向にハウジング１０１内に挿入される。巻線（コイル）１０２は、絶縁体であるインシュレータ１０３を介してステータコア１０４周りに巻かれている。
【０００５】
また、図示するように、ステータコア１０４を焼きばめする際、ステータコア１０４の挿入方向前端がハウジング１０１の内周面上に略垂直に設けられた面（段差）と当接することによって位置決めされる。
【０００６】
複数の板が積層されてなるステータコア１０４は、ハウジング１０１内周面と接触しながら挿入され、固定されるため、通常、組み付けを容易にするために巻線１０２やインシュレータ１０３はハウジング１０１と接触しないようにエアーギャップが設けられる。
【０００７】
よって、巻線１０２で発生した熱は、インシュレータ１０３及びステータコア１０４を通じてハウジング１０１へ放熱される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電動機構造では、巻線からハウジングまでの熱の伝達経路が長く、放熱効率が悪い。
【０００９】
また、電動機の体格は、ステータ側の主要因の１つとして、電動機に投入できる電流で決まるが、発熱に制限があると一定電流以上は流せないため、電動機の小型化が困難となる。
【００１０】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、ハウジング内に固定された際の放熱特性を向上させ、小型化を可能にするインナーロータ型電動機を提供することを主たる目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、ステータコアの外周面がハウジング内周面と接触するように筒状のハウジング内に挿入されるインナーロータ型の電動機であって、上記ステータコアには絶縁体を介して巻線が施され、上記絶縁体は本電動機が上記ハウジング内に挿入されたときに該ハウジングの内周面と接触するように設計される、ことを特徴とする電動機である。
【００１２】
この態様において、上記絶縁体は絶縁性を有するものであればいかなる材料でもよいが、巻線で発生した熱を効率良くハウジングへ放熱するために、良好な絶縁性と共に良好な熱伝導性を兼ね備える材料であることが好ましい。
【００１３】
このような材料の例として、例えば絶縁被膜を施した金属部材が考えられる。より具体的には、例えば、表面をアルマイト処理することで絶縁被膜を施した高熱伝導性のアルミニウム材などが好ましい例として考えられる。
【００１４】
この態様によれば、巻線で発生した熱をすみやかにハウジングへ伝達することができるため、ハウジング内での電動機の放熱特性が向上する。また、これに伴い、電動機により多くの電流を流すことができるようになるため、電動機の小型化も可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。同じ符号は同じ構成要素を指す。
【００１６】
本実施形態では、巻線（コイル）とステータコアとを絶縁する部材として、図２に示すようなインシュレータ部材２０１を用いる。このインシュレータ部材２０１は、巻線とステータコアとを絶縁するものであるから、当然、絶縁性を備えていなければならない。また、後述するように、巻線で発生した熱を逃がす経路にもなるため、熱伝導性が良好であることが望ましい。
【００１７】
本実施形態では、インシュレータ部材２０１を熱伝導性が良好なアルミニウム材から作るものとする。また、絶縁性の方は、アルミニウムの表面層を電解により酸化させるいわゆるアルマイト処理を行うことによって、その表面に絶縁被膜を形成し確保する。
【００１８】
インシュレータ部材２０１は、ステータコアのスロットの２倍の数が用意される。インシュレータ部材２０１は、主として、筒部分２０１ａと、フランジ部分２０１ｂとからなる。筒部分２０１ａは、ステータコアのスロット内に差し込まれる部分であり、フランジ部分２０１ｂは、ステータコアの上に積層方向に載せられる部分である。
【００１９】
フランジ部分２０１ｂの一部２０１ｃは、後述するように電動機がハウジング内に挿入・固定された際にハウジングと接触する部分である。部分２０１ｃは、絶縁体の一部ではあるが、巻線とステータコアとの間に挟まれず、放熱のために延長された部分である。
【００２０】
インシュレータ部材２０１を貫通する穴は巻線が通る穴であり、この穴の内部及び上面には巻線を安定させるための溝２０１ｄが設けられる。図２では、模式的に４つしか描かれていないが、当業者には明らかなように、溝の数は４に限られない。
【００２１】
このような形状のインシュレータ部材２０１は、ステータコア３０１の各スロットに上下から挿入される。これにより、巻線が通るスロット内壁及びステータコア上面及び下面がインシュレータ部材２０１によって覆われるため、巻線（コイル）とステータコア３０１との間の絶縁が実現される。
【００２２】
ステータコア３０１にインシュレータ部材２０１を介して巻線４０２が施され、電動機４００が形成された上で筒状のハウジング４０１（例えば、アルミ製）内に挿入・固定された状態を図４に示す。
【００２３】
矢印で示した挿入方向に対してステータコア前端に位置するインシュレータ部材２０１の部分２０１ｃは、ハウジング４０１の内周面上に略垂直に設けられた面（段差）と当接することによって位置決めされる。
【００２４】
また、挿入方向後端に位置するインシュレータ部材２０１の部分２０１ｃは、ハウジング４０１の内周面上に刻まれた溝４０３に、例えばかしめによる塑性変形によって密着する。
【００２５】
図から明らかなように、本実施形態に係る電動機４００では、インシュレータ部材２０１が前後２ヶ所でハウジング４０１と密着している。また、インシュレータ部材２０１には熱伝導性の高い材料が使われている。
【００２６】
したがって、本実施形態においては、巻線４０２において発生した熱がインシュレータ部材２０１を介してすみやかにハウジング４０１へ伝達されるため、電動機４００の放熱効果が大幅に高められる。
【００２７】
なお、本実施形態に係る構造においても、巻線からインシュレータ→ステータコア→ハウジングと伝達する経路での放熱もあり得る。すなわち、本実施形態は、従来の熱の伝達経路を完全に置き換えるものではなく、ハウジングとの接触面積を増やし、伝達のしやすさを向上させるものである。
【００２８】
このように、本実施形態によれば、電動機がハウジング内に固定された際の放熱特性が改善されるため、より多くの電流を流しても巻線（コイル）の耐熱温度を越えにくくなり、電動機の小型化が可能となる。
【００２９】
また、インシュレータ部分をかしめなどにより塑性変形させることによって、電動機をハウジングへ強固に固定することができ、ステータコアが受ける電動機磁力による反力に対して抗することが可能となり、信頼性も向上する。
【００３０】
なお、上記一実施形態においては、インシュレータ部材をアルミニウム材から作るものとしたが、本発明はアルミに限られず、好ましくは熱伝導性が高く、絶縁被膜の形成が可能な金属であれば任意の金属を使用することができる。
【００３１】
また、インシュレータ部材は金属に限られず、絶縁性と熱伝導性が確保される限り、非金属（例えば、樹脂）であってもよい。
【００３２】
また、当業者には明らかなように、インシュレータ部材の形状・サイズはステータコアに合わせて任意に設計できるものであり、図２に示す概略図の形状・サイズに限られない。
【００３３】
さらに、上記一実施形態の説明では、一例として、電動機が図３に示すような一体ティース構造を採用する場合について例に挙げたが、本発明は分割ティース構造を採用する電動機であっても同様に適用できるものである。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ハウジング内に固定された際の放熱特性を向上させ、小型化を可能にするインナーロータ型電動機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のインナーロータ型電動機が筒状のハウジング内に挿入・固定された状態の部分断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るインシュレータ部材の概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るインシュレータ部材をステータコアに組み付ける様子を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るインナーロータ型電動機が筒状のハウジング内に挿入・固定された状態の部分断面図である。
【符号の説明】
２０１インシュレータ部材
３０１ステータコア
４００電動機
４０１ハウジング
４０２巻線（コイル）

Claims

ステータコアの外周面がハウジング内周面と接触するように筒状のハウジング内に挿入されるインナーロータ型の電動機であって、
前記ステータコアには絶縁体を介して巻線が施され、
前記絶縁体は本電動機が前記ハウジング内に挿入されたときに該ハウジングの内周面と接触するように設計される、ことを特徴とする電動機。
請求項１記載の電動機であって、
前記絶縁体は、絶縁被膜を施した金属部材であることを特徴とする電動機。
請求項２記載の電動機であって、
前記絶縁体は、表面をアルマイト処理したアルミニウム材であることを特徴とする電動機。