JP2005237051A - 回転電機の電機子、及びコアインシュレータ - Google Patents

Abstract

【課題】コアインシュレータに形成される突出部に生じたばりや段差により巻線が傷付けられることを防止することができる回転電機の電機子、及び該電機子に備えられるコアインシュレータを提供する。
【解決手段】コアインシュレータ１０は、コア８の端部を覆うカバー部３２と、該カバー部３２の周方向両端部からコア８の軸方向に沿って延設されてティース２５の側面を覆うボビン部３３を備えている。ボビン部３３にはスロット側に向かう突出部３５，３６が形成されている。突出部３５，３６は、巻線９の巻回方向Ｘ上流側にボビン部３３と平行に形成される側面３５ｂ，３６ｂを備え、巻線９の巻回方向Ｘ下流側に段部３５ｄ，３６ｄを備えている。また、コアインシュレータ１０を形成するための成形型において、上型と下型との型割面は段部３５ｄ，３６ｄに配置される。
【選択図】 図３

Description

本発明は回転電機の電機子に係り、詳しくは回転電機の電機子を構成するコアと巻線との間に配設されて絶縁を行うコアインシュレータに関するものである。

従来、直流モータの電機子には、該電機子を構成するコアと巻線とを電気的に絶縁するために、コアと巻線との間に絶縁性を有する合成樹脂製のコアインシュレータを介在させたものがある。このような構成の電機子は、例えば特許文献１にて開示されている。特許文献１にて開示されている電機子は、回転軸と、該回転軸に固定されるコアと、該コアに巻回される巻線と、コアと巻線との間に介在されるコアインシュレータとを備えている。コアは、複数のティースが該コアの中央から放射状に延設されており、隣接するティース間の空間が巻線を巻回するためのスロットとなっている。巻線には、エナメル等により絶縁皮膜が施されている。コアインシュレータは、コアを軸方向の両側から被覆するように２つの部品で形成されている。コアインシュレータは、コアの端部を覆うカバー部と、該カバー部と一体に形成されスロットの内周面を覆うボビン部とを備えている。ボビン部の反カバー側の端部にはスロット側に向かう突出部が形成されている。この突出部は、巻線が巻回される際に、巻線の締め付け力によって反スロット側、即ちティース側に押圧される。それにより、コアインシュレータのボビン部がティースから離間することを防止し、巻線を巻回する際に、巻線がティースとコアインシュレータとの間に入り込む可能性を低くして、巻線の表面がティースに傷付けられる恐れを低減している。このコアインシュレータは、ボビン部の反カバー部側の端部によってコアの挿入孔が形成されている。

上記のように構成されたコアインシュレータは、成形型を用いて形成されるのが一般的である。そして、電機子組付けの際には、コアの軸方向の両側からコアインシュレータが装着された後、巻線が巻回される。
特開２００３−１４３７９２号公報

しかしながら、特許文献１にて開示されているコアインシュレータは、成形型を用いて形成されるため、上型と下型との型割面にばりや段差が生じる。アンダーカット部を無くして成形型によるコアインシュレータの製造を容易にするために、型割面は、突出部のカバー部側の端部に配置される。そのため、ばりや段差は突出部のカバー部側の端部に生じる。更に、巻線が巻回される際に、巻線は、ボビン部をティース側へ押圧するために突出部を締め付けるため、突出部に生じたばりや段差に当接することになる。そして、突出部において、巻線がいきなりばりや段差に当接する部分では、ばりや段差によって巻線の表面に施された絶縁皮膜が傷付けられて絶縁不良を起こす恐れがある。

また、ばりや段差を削って突出部への巻線の引っ掛かりを防ぐことも考えられるが、製造工程が増えて製造コストの増加に繋がってしまう。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、コアインシュレータに形成される突出部に生じたばりや段差により巻線が傷付けられることを防止することができる回転電機の電機子、及び該電機子に備えられるコアインシュレータを提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、隣接するティース間で構成されるスロットを有し、回転軸と一体回転するコアと、上型と下型とからなる成形型により形成され前記コアを軸方向の両側から被覆する一対のコアインシュレータと、該一対のコアインシュレータを介して巻回される巻線とを備え、前記コアインシュレータは前記スロットの内周面を覆うボビン部を備え、該ボビン部には前記スロット側に向かう突出部が形成された回転電機の電機子において、前記突出部には、前記巻線の巻回方向上流側に該突出部において巻線が当接するガイド部が備えられ、前記巻線の巻回方向下流側に前記上型と前記下型との型割面が配置された前記成形型により形成される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転電機の電機子において、前記突出部は、前記巻線の巻回方向下流側に該突出部の終端部となる段部を備え、前記型割面は、前記段部に位置する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の回転電機の電機子において、前記ガイド部は、前記突出部の側面である。
請求項４に記載の発明は、上型と下型とからなる成形型により形成され、隣接するティース間で構成されるスロットを有し回転軸と一体回転するコアを軸方向の両側から被覆し、前記コアと該コアに巻回される巻線とを電気的に絶縁するために前記コアと前記巻線との間に介在され、前記スロットの内周面を覆うボビン部を備え、該ボビン部には前記スロット側に向かう突出部が形成されたコアインシュレータにおいて、前記突出部には、前記巻線の巻線方向上流側に該突出部において巻線が最初に当接するガイド部が備えられ、前記巻線の巻回方向下流側に前記上型と前記下型との型割面が配置された前記成形型により形成される。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のコアインシュレータにおいて、前記突出部は、前記巻線の巻回方向上流側に該突出部の終端部となる段部を備え、前記上型と前記下型との型割面は、前記段部に位置される。

請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載のコアインシュレータであって、前記ガイド部は、前記突出部の側面である。
（作用）
請求項１，４に記載の発明によれば、突出部において、巻線の巻回方向下流側に上型と下型との型割面が配置された成形型により形成されるため、成形時に生じるばりや段差は、突出部において巻線の巻回方向下流側に生じる。巻線を巻回する際に、突出部において、巻線は、巻回方向上流側に備えられたガイド部に最初に当接することにより、巻線がばりや段差にいきなり当接することが防止される。従って、巻回方向下流側に生じたばりや段差に引っ掛り難くなり、巻線の表面が傷付けられることが低減される。

請求項２，５に記載の発明によれば、上型と下型との型割面は突出部の終端部となる段部に備えられることから、成形型の形状が簡単となる。
請求項３，６に記載の発明によれば、ガイド部は、突出部の側面であることから、簡単な形状で形成し易い。また、突出部の側面がガイド部を兼ねさせることにより、別途ガイド部となる構成を加える必要がない。

本発明によれば、コアインシュレータに形成される突出部に生じたばりや段差により巻線が傷付けられることが防止される回転電機の電機子、及び該電機子に備えられるコアインシュレータを提供することができる。

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は回転電機としての直流モータ１を示す。直流モータ１のモータハウジング２は、有底円筒状のヨーク３と、該ヨーク３の下部開口部を閉塞するエンドフレーム４とからなる。ヨーク３の内周面には２つのマグネット５が固着され、該マグネット５の内側には、電機子６が回転可能に収容されている。

電機子６は、回転軸７と、該回転軸７に固定されるコア８と、該コア８に巻回される巻線９と、前記コア８と巻線９とを電気的に絶縁するためにコア８と巻線９との間に介在されるコアインシュレータ１０（図２参照）と、コア８の軸方向下部に配設され回転軸７に固定される整流子１１とからなる。このような電機子６は、前記ヨーク３の上部中央に設けられた軸受１２と、前記エンドフレーム４の中央に設けられた軸受１３とによって回転可能に支持されている。

前記巻線９にはエナメル等の絶縁被膜が施されている。前記整流子１１には、前記エンドフレーム４に固定されたブラシホルダ１４にて保持されるブラシ１５が摺接し、該整流子１１は、そのブラシ１５を介して外部から供給される駆動電源を巻線９に供給する。

図２は、コア８を径方向に沿って切った断面図であり、図２においてコアインシュレータ１０は簡略化して示している。前記コア８は、複数枚のコアシート２０を積層させて形成される積層型のコアである。各コアシート２０は、中央部に図示しない孔が形成されており、孔の周囲から放射状に、且つ周方向に等角度間隔に延設された複数のティース片２２を備えている。尚、複数のティース片２２はコア８においてティース２５を構成する。また、コア８において、隣接するティース２５間で形成される空間はスロット２７を構成する。

図３は、ティース２５をコア８の軸方向に沿って切った端面図である。コアインシュレータ１０は絶縁性を有する合成樹脂よりなる。このコアインシュレータ１０は、コア８を軸方向の両側から被覆するように上部インシュレータ３０ａと下部インシュレータ３０ｂとが一対になって構成されている。上部インシュレータ３０ａは、コア８の上端面を覆うカバー部３２を備えている。カバー部３２は、コア８の上端面と同形状をなしている。即ち、上端面においてティース２５を覆うように放射状に延設されている。そして、上部インシュレータ３０ａは、カバー部３２の周方向両端部からコア８の軸方向に沿って延設されてティース２５の側面を覆うボビン部３３を備えている。言い換えると、ボビン部３３はスロット２７の内周面を覆うように形成されている。ボビン部３３の軸方向の長さは、コア８の軸方向の長さの半分よりも若干短く形成されている。

ボビン部３３はティース２５の両側面にそれぞれ位置するように形成されており、ティース２５の一方の側面に位置するボビン部３３には突出部３５が形成され、他方の側面に位置するボビン部３３には突出部３６が形成されている。これら突出部３５，３６は、巻線９を巻回する際に突出部３５，３６が巻線９の締め付け力によってティース２５側に押圧されることを利用して、ボビン部３３がティース２５から離間することを防止するために設けられている。このようにすると、巻線９が上部インシュレータ３０ａとティース２５との間に入り込み、ティース２５によって巻線９が傷付けられる恐れが低減される。

突出部３５は、ボビン部３３の反カバー部３２側の端部で、前記スロット２７側へ突出している。突出部３５の反カバー部３２側の端部には、カバー部３２側へ向かうに連れて突出部３５の周方向の厚さが厚くなるように形成された斜面３５ａが備えられている。また、突出部３５は、ボビン部３３と軸方向に平行に形成されるガイド部としての側面３５ｂを備えている。そして、突出部３５のカバー部３２側の端部は、該側面３５ｂと突出部３５のカバー部３２側の終端面３５ｃとが略直角をなす段部３５ｄとなっている。この段部３５ｄは突出部３５の終端部となっている。このような突出部３５は、巻線９が巻回される際に、巻線９の巻回方向上流側に側面３５ｂが位置し、巻線９の巻回方向下流側に段部３５ｄが位置する。

前記突出部３６は、スロット２７側へ突出しつつ、コア８の軸方向に沿って、ボビン部３３のカバー部３２側の端部から反カバー部３２側の端部の手前まで延びている。突出部３６のカバー部３２側の端部には、コア８の径方向視円弧状をなす円弧部３６ａが備えられている。また、突出部３６は、ボビン部３３と軸方向に平行に形成されるガイド部としての側面３６ｂを備えている。そして、突出部３６の反カバー部３２側の端部は、突出部３６の側面３６ｂと突出部３６の反カバー部３２側の終端面３６ｃとが略直角をなす段部３６ｄとなっている。この段部３６ｄは突出部３６の終端部となっている。このような突出部３６は、巻線９が巻回される際に、巻線９の巻回方向上流側に側面３６ｂが位置し、巻線９の巻回方向下流側に段部３６ｄが位置する。

図４に示すように、上部インシュレータ３０ａは成形型４０を用いて製造される。成形型４０は上型４１と下型４２とからなる。上型４１及び下型４２において、上型４１と下型４２とを分割する型割面Ｓは、突出部３５の段部３５ｄ（終端面３５ｃ）及び突出部３６の段部３６ｄ（終端面３６ｃ）に配置されている。このような成形型４０に絶縁性を有する合成樹脂を流し込み、固まったところで成形型４０から外すと上部インシュレータ３０ａが完成する。

図３に示すように、前記下部インシュレータ３０ｂは整流子側（コア８の下端面側）からコア８に装着される。下部インシュレータ３０ｂは上部インシュレータ３０ａと同一の構成を成している。よって、図３及び図４ついて同一の構成部位に同一の符号を付してその説明を省略する。

成形型４０を用いて形成された上部インシュレータ３０ａ及び下部インシュレータ３０ｂは、軸方向の両側からコア８に装着される。この時、図３に示すように、上部インシュレータ３０ａの突出部３５と、下部インシュレータ３０ｂの突出部３６とがコア８の軸方向に沿って対峙し、上部インシュレータ３０ａの突出部３６と下部インシュレータ３０ｂの突出部３５とがコア８の軸方向に沿って対峙する。次いで、コアインシュレータ１０装着後のコア８に巻線９が巻回される。巻線９は、図３中に矢印Ｘで示す方向に巻回される。各突出部３５，３６においては、巻線９の巻回方向下流側に斜面３５ａ及び円弧部３６ａが備えられているため、巻線９は、円弧部３６ａ側から突出部３５，３６に当接する。その後、巻線９は、突出部３５，３６の側面３５ｂ，３６ｂによって案内されながら、巻線９の巻回方向下流側に備えられた段部３５ｄ，３６ｄに当接する。この時、巻線９と突出部３５，３６との当接力は、円弧部３６ａに当接し、側面３５ｂ，３６ｂによって案内されることにより緩和される。

上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）突出部３５，３６において、巻線９の巻回方向下流側の段部３５ｄ，３６ｄに上型４１と下型４２との型割面Ｓが配置されるため、成形時に生じるばりや段差は、突出部３５，３６において巻線９の巻回方向下流側の段部３５ｄ，３６ｄに生じる。巻線９を巻回する際に、突出部３５，３６において、巻線９は、巻回方向上流側に備えられたガイド部に最初に当接することにより、巻線がばりや段差にいきなり当接することが防止される。また、巻線９は側面３５ｂ、３６ｂに当接することにより、終端面３５ｃ，３６ｃと略直角を成すように案内されるため、段部３５ｄ，段部３６ｄと巻線９との当接力が緩和される。即ち、巻線９は側面３５ｂ、３６ｂに当接することにより、段部３５ｄ，３６ｄに生じたばりや段差と巻線９との当接力を緩和させている。従って、型割面Ｓが配置されていた段部３５ｄ，３６ｄに生じたばりや段差によって巻線９が傷付けられることが防止され、巻線９の絶縁皮膜が損傷されて起こる前縁不良を低減させることができる。

（２）上型４１と下型４２との型割面Ｓは、突出部３５，３６の段部３５ｄ，３６ｄに備えられることから、成形型４０の形状が簡単となる。
（３）突出部３５，３６の側面３５ｂ，３６ｂによって、巻線９が段部３５ｄ，３６ｄに生じたばりや段差にいきなり当接しないように案内させている。従って、従来コアインシュレータ１０に備えられている突出部３５，３６の側面３５ｂ，３６ｂを利用しているため、巻線９がばりや段差に引っ掛かることを防止するための構成を別途形成する必要がない。

（４）上部インシュレータ３０ａ及び下部インシュレータ３０ｂは、コア８のティース２５と同様に放射状に形成されるため、成形型４０の精度管理を容易に行うことができる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
○上記実施形態では、突出部３５，３６を備えたコアインシュレータ１０であるが、図５に示すような構成のコアインシュレータ５０としてもよい（上記実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する）。詳しくは、ボビン部３３には、上記実施形態の突出部３６の代わりに、突出部３５と同形状の突出部５１が形成されている。突出部５１は、巻線９の巻回方向上流側に側面３５ｂと同様の側面５１ｂを備え、巻線９の巻回方向下流側に段部３５ｄと同様の段部５１ｄを備えている。このようなコアインシュレータ５０は、図６に示すように、コアインシュレータ５０を形成する成形型６０において、上型６１と下型６２との型割面Ｔは段部３５ｄと段部５１ｄとに配置される。

○上記実施形態では、突出部３５と突出部３６とが形成されているが、突出部３５の代わりに突出部３６と同様の突出部を設けてもよい。その際、ボビン部３３において、巻線９の巻回方向上流側に側面３６ｂが位置し、巻線９の巻回方向下流側に段部３６ｄが位置するように突出部を形成する。

○上記実施形態では、型割面Ｓは、段部３５ｄ，３６ｄに位置されるが、側面３５ｂ，３６ｂ上に位置されるものであってもよい。この場合、側面３５ｂ，３６ｂの、型割面Ｓよりも巻線９の巻回方向下流側に位置する部分がガイド部となる。

上記実施形態から把握できる技術的思想を以下に記載する。
（イ）隣接するティース間で構成されるスロットを有し、回転軸と一体回転するコアと、上型と下型とからなる成形型により形成され前記コアを軸方向の両側から被覆する一対のコアインシュレータと、該一対のコアインシュレータを介して巻回される巻線とを備え、前記コアインシュレータは前記スロットの内周面を覆うボビン部を備え、該ボビン部には前記スロット側に向かう突出部が形成された回転電機の電機子の製造方法であって、前記突出部には、前記巻線の巻回方向上流側に該突出部において巻線が当接するガイド部が備えられ、前記巻線の巻回方向下流側に前記上型と前記下型との型割面が配置され、前記巻線は、前記突出部において、前記ガイド部から当接する方向に巻回されることを特徴とする回転電機の電機子の製造方法。

（ロ）（イ）に記載の回転電機の電機子の製造方法であって、前記突出部は、前記巻線の巻回方向下流側に該突出部の終端部となる段部を備え、前記型割面は、前記段部に配置されることを特徴とする回転電機の電機子の製造方法。

（ハ）上型と下型とからなる成形型により形成され、隣接するティース間で構成されるスロットを有し回転軸と一体回転するコアの軸方向の両側から被覆し、前記コアと該コアに巻回される巻線とを電気的に絶縁するために前記コアと前記巻線との間に介在され、前記スロットの内周面を覆うボビン部を備え、該ボビン部には前記スロット側に向かう突出部が形成されたコアインシュレータの製造方法であって、前記突出部には、前記巻線の巻回方向上流側に該突出部において巻線が当接するガイド部が備えられ、前記巻線の巻回方向下流側に前記上型と前記下型との型割面が配置されることを特徴とするコアインシュレータの製造方法。

直流モータの断面図。 コアを径方向に沿って切った部分断面図。 ティースをコアの軸方向に沿って切った端面図。 成形型を示す断面図。 別例のインシュレータを示す端面図。 別例の成形型を示す断面図。

符号の説明

６…電機子、７…回転軸、８…コア、９…巻線、１０，５０…コアインシュレータ、２５…ティース、２７…スロット、３３…ボビン部、３５，３６，５１…突出部、３５ｂ，３６ｂ，５１ｂ…ガイド部としての側面、３５ｄ，３６ｄ，５１ｄ…段部、４０，６０…成形型、４１，６１…上型、４２，６２…下型、Ｓ，Ｔ…型割面。

Claims (6)

1. 隣接するティース間で構成されるスロットを有し、回転軸と一体回転するコアと、
   上型と下型とからなる成形型により形成され前記コアを軸方向の両側から被覆する一対のコアインシュレータと、
   該一対のコアインシュレータを介して巻回される巻線と
   を備え、
   前記コアインシュレータは前記スロットの内周面を覆うボビン部を備え、該ボビン部には前記スロット側に向かう突出部が形成された回転電機の電機子であって、
   前記突出部には、前記巻線の巻回方向上流側に該突出部において巻線が当接するガイド部が備えられ、前記巻線の巻回方向下流側に前記上型と前記下型との型割面が配置された前記成形型により形成されることを特徴とする回転電機の電機子。
2. 請求項１に記載の回転電機の電機子であって、
   前記突出部は、前記巻線の巻回方向下流側に該突出部の終端部となる段部を備え、
   前記型割面は、前記段部に位置することを特徴とする回転電機の電機子。
3. 請求項１又は請求項２に記載の回転電機の電機子であって、
   前記ガイド部は、前記突出部の側面であることを特徴とする回転電機の電機子。
4. 上型と下型とからなる成形型により形成され、
   隣接するティース間で構成されるスロットを有し回転軸と一体回転するコアを軸方向の両側から被覆し、前記コアと該コアに巻回される巻線とを電気的に絶縁するために前記コアと前記巻線との間に介在され、
   前記スロットの内周面を覆うボビン部を備え、該ボビン部には前記スロット側に向かう突出部が形成されたコアインシュレータであって、
   前記突出部には、前記巻線の巻線方向上流側に該突出部において巻線が最初に当接するガイド部が備えられ、前記巻線の巻回方向下流側に前記上型と前記下型との型割面が配置された前記成形型により形成されることを特徴とするコアインシュレータ。
5. 請求項４に記載のコアインシュレータであって、
   前記突出部は、前記巻線の巻回方向上流側に該突出部の終端部となる段部を備え、
   前記上型と前記下型との型割面は、前記段部に位置されることを特徴とするコアインシュレータ。
6. 請求項４又は請求項５に記載のコアインシュレータであって、
   前記ガイド部は、前記突出部の側面であることを特徴とするコアインシュレータ。

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