JP2006115687A - ステータユニット及びモータ - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程を短くでき、低コストで製造でき、更に、優れた放熱特性を有するモータ及びモータ用ステータユニットを提供する。
【解決手段】複数のステータ極歯１４を有し、そのステータ極歯１４の間に、ステータ巻線を収容する複数のステータスロットが形成されるステータ体１０を備え、ステータ極歯１４の、少なくともステータ巻線が収容されるステータスロットの位置に対応する部分に被覆された絶縁被膜２２を有するモータ用ステータユニットであって、絶縁被膜２２が、ステータ体１０に射出成形されたハウジング体２０と一体に形成され、且つ、ステータ体１０のステータ巻線を収容しない部分が、少なくとも部分的に露出状態に残される。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータ及びモータに具備されるステータユニットに関し、特に、ブラシレス直流モータ且つ永久磁石型モータの構成でインナーロータ型モータ又はアウターロータ型モータにおいて好適に利用することができる。

インナーロータ型モータの場合には、ロータ保磁子、及びそのロータ保磁子に取り付けられるか又は埋め込まれる１個又は複数個の永久磁石は、モータ軸部の方に取り付けられる。そのモータでは、更に、例えば複数の金属薄板により構成されるステータユニットが含まれる。そのステータユニットは、上記した複数の金属薄板が積層されることで、半径方向内側に突出するステータ極歯を有するように形成される。そのステータ極歯は、ステータの各極片を構成しており、各極片の間にはステータ巻線を収容するためのステータスロットが形成される。ロータユニットは、上記したステータユニットの中に同軸になるように挿入される。又、アウターロータ型モータの場合、ロータユニットは、ステータユニットを同軸に取り囲む。

通常、ロータとステータは、１個のハウジングに収容されるが、そのハウジングの側端部には、モータを固定するために少なくとも１個のフランジ部が設けられる。

殆どのモータの場合、ステータは、積層された複数の金属薄板により構成され複数のステータスロットを備える。その場合、例えば絶縁された銅線により構成されるステータ巻線は、ステータのステータスロットに収容される。尚、そのステータスロットは、ステータ巻線を巻き回す前に電気的に絶縁する必要がある。その手段としては、例えばステータスロットにパウダーコーティング又は射出成形によって絶縁被膜を被覆させる方法が知られている。他の手段としては、例えばステータ極歯にコイルを担持できるプラスチック製の担体を取り付ける方法、或いはステータスロットの上にプラスチック製のプレートを被せる方法が知られている。

ステータ体のステータ極歯において、ステータ巻線が収容される領域に絶縁被膜が被覆されたブラシレス直流モータが知られている（例えば、特許文献１参照）。上記公報に開示されたモータの場合には、ステータ体の絶縁被膜は、プラスチックを射出成形することにより形成されてステータ体を被覆するプラスチックである。その形成の際に、上記したステータ巻線のいずれかの端部が接続される接続端子用の支持部となる絶縁被膜が共に形成される。尚、この直流モータは、別のハウジングに収容される。

また、ステータがプラスチック製のボディに埋め込まれ、そのステータを含むプラスチック製のボディによりロータを収容するためのスペースが形成されるポンプ駆動用のモータが知られている（例えば、特許文献２参照）。その際、そのスペースを形成するボディの一方の端部は閉塞されており、ロータは、そのボディの閉塞された端部と対向している端部においてポンプインペラと結合される。このような配置により、通常は過剰空間を有して形成されるポンプ駆動用モータに用いられる容器が不要になり、更に上記したプラスチック製のボディーは、モータのハウジングの一部を構成することになる。

独国（ＤＥ）特許出願公開（Ａ１）第１９７４０９３８号明細書 独国（ＤＥ）特許出願公開（Ａ１）第１０２５４６７０号明細書

しかしながら、上記した特許文献２に記載されたモータでは、ステータの熱を最大限に外部に放熱できないという問題を有している。

本発明は、上記した課題を解決するために優れた放熱特性を有し、更に製造工程を短くでき、低コストで製造できるモータ及びモータ用ステータユニットを提供することを目的とする。

上記した課題は、請求項１に述べられている特徴を有するステータユニット及び請求項１０に記載されたモータによって解決される。
即ち、本発明のステータユニットでは、ステータ巻線を収容するための複数のステータ極歯及び各ステータ極歯の間に形成される複数のステータスロットを囲むようにステータ体が設けられ、ステータ極歯における少なくともステータスロットの領域内のステータ巻線が収容される領域には、絶縁被膜が形成されるモータ用のステータユニットであって、
絶縁被膜は、ステータ体に射出成形することにより形成されるハウジング体と一体に形成され、その際、ステータ体におけるステータ巻線を収容しない部分の少なくとも一部が露出状態のままで残されることを特徴とする。

また、本発明のモータでは、上記した本発明のステータユニットを具備し、ハウジング体は、２つのハウジング側端部がステータ体の対向する両側端部に配置され、ステータ保磁子の外周表面と略面一に並ぶように設けられることを特徴とする。

本発明では優れた放熱特性を有し、更に製造工程を短くでき、低コストで製造できるモータ及びモータ用ステータユニットを提供できる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、従来の技術によるステータ体の概略構成を示す斜視図である。尚、図１のステータ体は、本発明の第１実施形態に係るステータユニットにも利用できるものである。
ステータ体１０は、ステータ保磁子１２及びそのステータ保磁子１２から半径方向内側に突出する複数のステータ極歯１４を備えている。各ステータ極歯１４の間には、それらのステータ極歯１４に巻回されるステータ巻線（図示せず）を収容するためのステータスロット１６が形成される。

図２は、本発明の第１実施形態に係るステータユニットの概略構成を第１のハウジング側端部から見た斜視図であり、図３は、本発明の第１実施形態に係るステータユニットの概略構成を第１のハウジング側端部の反対側の第２のハウジング側端部から見た斜視図である。
図２及び図３に示した第１のハウジング側端部２４は、モータのハウジング体２０における駆動側の側端部であり、第２のハウジング側端部２６は、モータのハウジング体２０における電力供給側の側端部である。これについては、図５を用いて更に詳しく後述する。

本実施形態のステータユニットは、ステータ保磁子１２とステータ極歯１４を備えるステータ体１０を含んでいる。ステータ体１０に対しては、好ましくはプラスチックで、ステータスロット１６の位置に対応する部分の絶縁被膜２２を含んで、第１のハウジング側端部２４と第２のハウジング側端部２６を分離させて直接成形することにより、ハウジング体２０が製造される。その絶縁被膜２２は、射出成形によりステータスロット１６の底面及びステータ極歯１４の側面を全面的に覆う一方で、ステータ極歯１４のロータに対向する正面については露出させるように形成されることが望ましい。そうすることで、ステータと永久磁石の間隔（エアーギャップ）が必要以上に広がることを防止することができる。

ハウジング体２０は、そのハウジング体２０における第１のハウジング側端部２４と第２のハウジング側端部２６の各々が、ステータ保磁子１２の外周表面と略面一に並んで設けられ、且つ各部がステータ保磁子１２と直接に結合されて形成されることが好ましい。それにより、ステータユニットは、外部に対して完全に閉塞されることになるので、新たにハウジングを追加する必要がなくなる。

ハウジング体２０においてモータの駆動側端部となる第１のハウジング側端部２４には、切欠部２８及び取付孔３０が形成される。切欠部２８や取付孔３０は、Ａ−フランジ、すなわち駆動側のハウジング蓋部（フランジ）を位置決めし、固定する役割を担っている。このことについては、図５を用いて更に詳しく後述する。

そのハウジング体２０において、第１のハウジング側端部２４と対向してモータの電力供給手段が配置される第２のハウジング側端部２６には、モータの反対側端部に取り付けられるＢ−フランジ（ハウジング蓋部）と協働する切欠部３２及び固定用突出部３４が設けられる。このことについても、図５を用いて更に詳しく後述する。

以上から、本実施形態では、ステータ体１０に対して絶縁被膜２２と共に一工程で直接成形することによりハウジング体２０が製造されるステータユニットを提供することができる。

尚、ハウジング体２０は、ステータ体１０におけるステータ保磁子１２の外周表面と共にモータを囲む外壁を構成する。更に、ハウジング体２０のハウジング側端部２４、２６には、そのハウジング体２０に２個のハウジング蓋部（フランジ）と結合させるための手段が直接に成形される。又、ハウジング体２０と絶縁被膜２２は、プラスチックの射出成形による部材として製造されることが好ましい。

図４ａは、本発明の第１実施形態に係るステータユニットを、第１のハウジング側端部から見た側面図である。図４ｂは、本発明の第１実施形態に係るステータユニットの図４ａのＡ−Ａ断面を示した断面図である。図４ｃは、本発明の第１実施形態に係るステータユニットを、第１のハウジング側端部の反対側の第２のハウジング側端部から見た側面図である。尚、図４ａ〜ｃにおいて、図１から図３と同一の部材についてはそれらの部材と同一の符号を付している。

本実施形態では、複数のステータ極歯１４を有し、且つ、それらのステータ極歯１４の間に、ステータ巻線を収容する複数のステータスロット１６が形成されるステータ体１０を備えるモータ用ステータユニットが提供される。ステータ極歯１４における少なくともステータ巻線が収容される領域は、絶縁被膜２２により被覆される。それは、ステータ体１０をステータ巻線に対して絶縁するためである。

本実施形態によれば、絶縁被膜２２は、ステータ体１０に射出成形されるハウジング体２０と一体に形成される。その場合、ステータ体１０におけるステータ巻線が収容されない領域は、少なくとも部分的には被覆されないで露出された状態で残される。そのステータ体１０は、インナーロータ型構造のモータに用いられることが好ましい。その好ましい構造においては、ステータ体１０は、半径方向内側に突出する複数のステータ極歯１４を備えるステータ保磁子１２を備えている。

絶縁被膜２２及びハウジング体２０は、ステータ保磁子１２の外周表面が露出されるようにステータ体１０に対して射出成形される。そうすることで、モータのハウジング体２０をステータ体１０に対して直接成形することができると共に、ステータ体１０の熱を効率よく外部に放散させることができる。又、ステータ体１０のステータスロット１６の絶縁とハウジング体２０の形成を１つの製造工程で行うことで、製造コストを低く抑えることができる。

ハウジング体２０には、好ましくは、ハウジング体２０と少なくとも１個のハウジング蓋部（フランジ）４４、５８を結合させるための結合手段が直接に成形される。ハウジング体２０の側には、例えば固定用突出部３４、切欠部２８、３２、及び／又は、取付孔３０を設け、そのハウジング体２０を一方の端部若しくは両側の端部に位置するハウジング蓋部（フランジ）４４、５８と結合するように構成しても良い。

従って本実施形態のステータユニットは、ステータ巻線を収容するための複数のステータ極歯１４及び各ステータ極歯１４の間に形成される複数のステータスロット１６を囲むようにステータ体１０が設けられ、ステータ極歯１４における少なくともステータスロット１６の領域内のステータ巻線が収容される領域には、絶縁被膜２２が形成されるモータ用のステータユニットであって、絶縁被膜２２は、ステータ体１０に射出成形することにより形成されるハウジング体２０と一体に形成され、その際、ステータ体１０におけるステータ巻線を収容しない部分の少なくとも一部が露出状態のままで残される。

本実施形態のステータユニットにおけるステータ体１０は、ステータ保磁子１２及び該ステータ保磁子１２から半径方向内側に突出するステータ極歯１４が設けられたインナーロータ型の構造であり、積層された金属薄板により構成され、略ステータ極歯１４の領域のみが射出成形され、ステータ極歯１４の反対側に表面に露出した部分が設けられる。

本実施形態のステータユニットにおけるハウジング体２０は、ハウジング側端部２４、２６が設けられる。そのハウジング側端部２４、２６は、ハウジング体２０と、少なくとも１個のハウジング蓋部（フランジ）４４、５８を結合するための結合手段３０、３４が設けられる。結合手段は、固定用突出部３４、切欠部２８、３２、及び／又は、取付孔３０を用いて結合させるものである。絶縁被膜２２及びハウジング体２０は、ステータ体１０にステータ保磁子１２の環状の外周表面が露出するように射出成形される。

このように本実施形態では、優れた放熱特性を有し、更に製造工程を短くでき、低コストで製造できるモータ用ステータユニットを提供することができる。

図５は、本発明の第１実施形態に係るステータユニットを備えるモータの概略構成を示す展開図である。尚、図５において、図１から図３と同一の部材についてはそれらの部材と同一の符号を付している。

本実施形態のステータユニットには、モータ軸部４２に取り付けられたロータ４０が同軸に挿入される。ハウジング体２０の第１のハウジング側端部２４が位置するモータにおける駆動側端部では、複数のフランジ部分４６に複数の取付孔４８が設けられた、いわゆるＡ−フランジであるハウジング蓋部（フランジ）４４が配置される。ここで、取付孔４８は、ハウジング体２０のハウジング側端部２４の取付孔３０と結合されるものである。

又、Ａ−フランジ４４をハウジング体２０の第１のハウジング側端部２４と結合させるには、例えばネジ５０やリベット又は同様の結合手段を取付孔４８、３０に通すようにすれば良い。図５に示された本実施形態では、Ａ−フランジ４４の外周には、ハウジング体２０の第１のハウジング側端部２４の切欠部２８と同列（同位置）に配置される切欠部５２が設けられる。尚、切欠部５２、２８は、モータを冷却するために羽根車７０によって送られてくる空気を通気させるためのスリット（開口部）として機能する。

ハウジング体２０の第２のハウジング側端部２６が位置するモータにおける電力供給側端部には、図示しない相巻線（ステータ巻線）の接続に用いられる３個の接続リング５４が配置される。それらの接続リング５４の各々には、接続端子部５６が設けられている。その接続端子部５６は、モータの組み立て後には、ハウジング体２０から突出してモータの電源接続部として機能する。尚、接続リング５４は、切欠部３２によってハウジング体２０の第２のハウジング側端部２６に保持される。

又、ハウジング体２０の第２のハウジング側端部２６は、ハウジング蓋部（又はＢ−フランジ）５８により閉塞されるが、そのＢ−フランジ５８には、ハウジング体２０に対するストッパーとして機能する突出部６０が設けられる。Ｂ−フランジ５８は、ハウジング体２０の第２のハウジング側端部２６に取り付けられると、その後は固定用突出部３４によって保持される。更に、Ｂ−フランジ５８は、冷却空気を吸気する貫通孔部６２を備えている。接続端子部５６は、Ｂ−フランジ５８の外周に沿って外側に導出される。

本実施形態のモータでは、電力供給側がプリント基板６４により閉塞される。そのプリント基板６４には、モータの回転位置を検出する複数のホールセンサ６６、又は、その他のマグネットセンサ６６が配置される。そのホールセンサ６６は、制御マグネット部６８と協働してモータの制御に必要な転流信号を発生する。制御マグネット部６８は、保磁子リング６９に取り付けられてモータ軸部４２に動かないように結合される。その制御マグネット部６８は、強磁性の保磁子リング６９におけるホールセンサ６６と対向する面に配置されるので、ホールセンサ６６と制御マグネット部６８は相互に対向することになる。

このように本実施形態では、ステータユニットを備えるモータも提供することができる。その場合のハウジング体２０は、２つのハウジング側端部２４、２６から構成され、ステータ体１０の対向する両端部に各々１つのハウジング側端部２４、２６が射出成形される。

ハウジング体２０の２つのハウジング側端部２４、２６は、好ましくはステータ体１０のステータ保磁子１２と略面一に並んで設けられる。それによって、特にコンパクト、且つ、省スペースであり、ステータ体１０の熱を外部に放散できるモータ構造を得ることができる。又、本実施形態のモータ構造の場合には、別にハウジングを用意する必要がなくなる。

本実施形態のステータユニットを用いることにより、コンパクトであると同時に低コストで製造できるモータを提供することができる。特に、本実施形態のモータの場合には、別にハウジングを用意する必要がなく、ステータのステータスロット１６の絶縁被膜２２及びハウジング体２０の各ハウジング側端部２４、２６は、共に一つの工程で製造することができる。なおかつ、ハウジング体２０は、ステータの熱を最大限に外部に放出できるように形成される。更に、そのハウジング体２０は、好ましくは接続リング及びハウジング側端部２４、２６側のハウジング蓋部（フランジ）を含むモータの組み立てを容易にすることができるように形成される。

従って本実施形態のモータは、上記した本実施形態のステータユニットを備え、ハウジング体２０は、２つのハウジング側端部２４、２６が、ステータ体１０の対向する両側端部に配置され、ステータ保磁子１２の外周表面と略面一に並ぶように設けられる。

このように本実施形態では、優れた放熱特性を有し、更に製造工程を短くでき、低コストで製造できるモータも提供することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態（不図示）は、本発明の第１実施形態に対する別な選択肢である。第２実施形態は、第１実施形態におけるハウジング側端部２４、２６に結合されるハウジング蓋部（フランジ）４４、５８の一方を、ハウジング体２０と一体に成形させたものである。他の構成については第１実施形態と同様である。

つまり、ハウジング体２０のハウジング側端部２４、２６に、一つのハウジング体蓋部（フランジ）４４、５８を代替的に直接成形して良い。そうすることで、本実施形態によるステータユニットを備えるモータの組み立てが更に容易になる。

このように本実施形態でも、優れた放熱特性を有し、更に、製造工程を短くでき、低コストで製造できるモータ用ステータユニットを提供することができる。

本発明は、上記した各実施形態に限られるものではなく、本願明細書、図面及び請求項に開示した特徴は、単独であっても任意の組み合わせであっても本発明の効果を得ることができるものである。

本発明のステータユニットは、多種多様のモータ特に直流モータ、及び、直流ジェネレータに利用可能である。又、直流モータでは、ブラシレス直流モータ且つ永久磁石型モータの構成でインナーロータ型モータ又はアウターロータ型モータにおいては好適に利用することができる。

従来の技術によるステータ体の概略構成を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るステータユニットの概略構成を第１のハウジング側端部から見た斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るステータユニットの概略構成を第１のハウジング側端部の反対側の第２のハウジング側端部から見た斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るステータユニットを、第１のハウジング側端部から見た側面図である。 本発明の第１実施形態に係るステータユニットの図４ａのＡ−Ａ断面を示した断面図である。 本発明の第１実施形態に係るステータユニットを、第１のハウジング側端部の反対側の第２のハウジング側端部から見た側面図である。 本発明の第１実施形態に係るステータユニットを備えるモータの概略構成を示す展開図である。

符号の説明

１０ ステータ体、
１２ ステータ保磁子、
１４ ステータ極歯、
１６ ステータスロット、
２０ ハウジング体、
２２ 絶縁被膜、
２４ 第１のハウジング側端部、
２６ 第２のハウジング側端部、
２８ 切欠部、
３０ 取付孔、
３２ 切欠部、
３４ 固定用突出部、
４０ ロータ、
４２ モータ軸部、
４４ ハウジング蓋部（フランジ）、Ａ−フランジ、
４６ フランジ部分、
４８ 取付孔、
５０ ネジ、
５２ 切欠部、
５４ 接続リング、
５６ 接続端子部、
５８ ハウジング蓋部（フランジ）、Ｂ−フランジ、
６０ 突出部、
６２ 貫通孔部、
６４ プリント基板、
６６ ホールセンサ、
６８ 制御マグネット部、
６９ 保磁子リング、
７０ 羽根車。

Claims (10)

1. ステータ巻線を収容するための複数のステータ極歯及び前記各ステータ極歯の間に形成される複数のステータスロットを囲むようにステータ体が設けられ、
   前記ステータ極歯における少なくとも前記ステータスロットの領域内の前記ステータ巻線が収容される領域には、絶縁被膜が形成されるモータ用のステータユニットであって、
   前記絶縁被膜は、前記ステータ体に射出成形することにより形成されるハウジング体と一体に形成され、
   その際、前記ステータ体における前記ステータ巻線を収容しない部分の少なくとも一部が露出状態のままで残される
   ことを特徴とするステータユニット。
2. 前記ステータ体は、積層された金属薄板により構成される
   ことを特徴とする請求項１に記載のステータユニット。
3. 前記ステータ体は、略前記ステータ極歯の領域のみが射出成形される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のステータユニット。
4. 前記ステータ体は、前記ステータ極歯の反対側に表面に露出した部分が設けられる
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のステータユニット。
5. 前記ハウジング体は、ハウジング側端部が設けられる
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のステータユニット。
6. 前記ハウジング側端部は、ハウジング体と、少なくとも１個のハウジング蓋部（フランジ）を結合するための結合手段が設けられる
   ことを特徴とする請求項５に記載のステータユニット。
7. 前記結合手段は、固定用突出部、切欠部、及び／又は、取付孔を用いて結合させるものである
   ことを特徴とする請求項６に記載のステータユニット。
8. 前記ハウジング蓋部（フランジ）が、前記ハウジング体の一方のハウジング側端部では一体成形される
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載のステータユニット。
9. 前記ステータ体は、
   ステータ保磁子及び該ステータ保磁子から半径方向内側に突出するステータ極歯が設けられたインナーロータ型の構造であり、
   前記絶縁被膜及び前記ハウジング体は、
   前記ステータ体に、前記ステータ保磁子の環状の外周表面が露出するように射出成形される
   前記請求項１〜８の何れか１項に記載のステータユニット。
10. 請求項９に記載のステータユニットを備え、
    前記ハウジング体は、
    ２つのハウジング側端部が前記ステータ体の対向する両側端部に配置され、前記ステータ保磁子の外周表面と略面一に並ぶように設けられる
    ことを特徴とするモータ。

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