JP2006129590A - モータおよび電機子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インナーロータ型のモータにおいて確実にコイルとコアとを絶縁する。
【解決手段】インナーロータ型のモータの電機子３は、複数のティース３１、複数のティース３１を外側から支持する支持リング３３、複数のティース３１を覆うインシュレータ、および、ティース３１の外側から導線を巻回して形成されたコイル３５を備える。インシュレータは、ティース３１の上側および下側から取り付けられる略環状の上部材および下部材からなるティースインシュレータ３２１、外側インシュレータ、上側インシュレータ３２３、並びに、下側インシュレータから構成される。電機子３では、コイル３５の外側面と支持リング３３の内周面との接触が外側インシュレータにより防止され、コイル３５とティース側面との接触がティースインシュレータ３２１により防止される。その結果、コイル３５とコア３０とを容易かつ確実に電気的に絶縁することができる。
【選択図】図２０

Description

本発明は、インナーロータ型の電動式のモータ、および、インナーロータ型のモータの電機子の製造方法に関する。

従来より、インナーロータ型のモータの電機子では、円筒形のコアバックの内周に内側に向かって突出する複数のティースが設けられ、これらのティースに導線が電気的に絶縁された状態で巻回されてコイルが形成される。コイルの形成方法としては、ティース間の狭い溝状のスロットに巻線機のニードルを挿入することにより巻線を行う手法や、専用のインサータを用いて、予め別途コイル状に巻かれた導線にティースを挿入する手法が知られている。

しかしながら、インナーロータ型のモータでは、ティース間のスロットが中心軸に沿う狭い空間に向かって開口するため、コイルの形成が容易ではなく、占積率を十分に大きくすることが難しい。その一方で、モータのコギングトルク低減のためにティースの間隔を狭くすることが求められている。

以上の問題を解決するために、例えば、特許文献１では、放射状に配置された複数の磁極子（ティース部）の内周側を環状に連結して一体形成された磁極子本体、および、磁極子本体の外周に分離可能に取り付けられた外周環部（コアバック）によりコア部材を構成し、外周環部を磁極子本体に取り付ける前に絶縁部材がはめ込まれた各磁極子に導線を巻回することにより、アウターロータ型のモータの電機子の場合と同様に容易に巻線を行う技術が開示されている。また、導線の巻回および外周環部の取り付け後に、複数の磁極子を連結する連結部を切除することにより、モータの磁気特性を向上できる点にも言及されている。

特許文献２では、放射状に配置された複数のティース部の内周側を連結部により部分的に連結し、絶縁部材を各ティース部に設けたものに、導線の巻回およびコアバック部の取り付けを行った後に連結部を取り外してステータを製造する技術が開示されている。この構成でも、導線はティース部の外周側から容易に巻回することができる。また、コアバック部の取り付け後に、コイルとコアバック部との間に絶縁体を挿入することにより、コイルとコアバック部の内側面とを絶縁したり、ティース部を覆う絶縁部材によりスロットの内側の開口を閉塞してロータ側に塵埃等が入り込むことを防止する技術も開示されている。
特開平１−２４８９４８号公報 特開２００４−２４２３８４号公報

ところで、このような電機子では、導線とコア（ティース部、コアバック）との絶縁性を損なうことなく容易に電機子を製造することができる絶縁部材がなかった。例えば、特許文献１では、磁極子を覆う絶縁部材の構成は明確に記載されているが、外周環部の内周面とコイルとの絶縁を図る絶縁部材をどのように装着するのかの構成が明確に記載されていない。特許文献２では、複数の絶縁部材が装着されていることが記載されているが、それらの絶縁部材の構造および装着の仕方等については詳細には記載されていない。また、両文献の電機子には、分布巻きする場合の絶縁部材の構成については記載されていない。

このような電機子では、導線をティース部に巻回してコイルを形成する際に、コイルがティース部の上端および下端から上下方向に突出するものがある。特に、複数のティース部に跨って導線を巻回する分布巻きによりコイルが形成される場合には、各ティース部にそれぞれ導線を巻回する集中巻きに比べてコイルの突出量が大きくなる。この突出したコイルは必要に応じて整形されるが、このとき、整形されたコイルがインシュレータの設けられていないコアバック部の上下面に接触してしまう恐れがある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、インナーロータ型のモータにおいて容易かつ確実にコイルとコアとを絶縁することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、インナーロータ型の電動式のモータであって、電機子を有するステータ部と、前記電機子との間で所定の中心軸を中心とするトルクを発生する界磁用磁石を有するロータ部と、前記中心軸を中心に前記ロータ部を前記ステータ部に対して回転可能に支持する軸受機構とを備え、前記電機子のコアが、先端を前記中心軸側に向けて前記中心軸を中心に放射状に配置された複数のティースと、前記複数のティースを外側から支持する支持リングとを備え、前記電機子が、前記複数のティースの側面を覆い、前記側面とコイルとを絶縁するティースインシュレータと、前記複数のティースの間において前記支持リングの内周面を覆い、前記コイルの外側面と前記支持リングとを絶縁する複数の外側インシュレータとを備え、前記ティースインシュレータが、前記中心軸が向く方向に関して一方側から前記複数のティースに取り付けられるとともに前記中心軸側にて連結された略環状の上部材と、他方側から前記複数のティースに取り付けられるとともに前記中心軸側にて連結された略環状の下部材とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のモータであって、前記支持リングの上下面を覆う環状の上側インシュレータおよび下側インシュレータをさらに備え、前記コイルが、導線を前記複数のティースのうち２つ以上のティースに跨って巻回する分布巻きにより形成され、さらに上下部が整形されている。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のモータであって、前記複数の外側インシュレータの上下の端部が前記上側インシュレータおよび前記下側インシュレータと対向する。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のモータであって、前記ティースインシュレータが、前記複数のティースの前記支持リング側の部位において前記支持リングに対向する複数の鍔部をそれぞれ有し、前記複数のティースの前記支持リング側の部位が前記中心軸を中心とする周方向に突出する突出部を有し、互いに隣接する２つのティースの前記突出部と、前記２つのティースに設けられた前記ティースインシュレータの２つの鍔部との間において前記複数の外側インシュレータのうちの１つが保持される。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のモータであって、前記複数のティースの先端間の隙間が、前記ティースインシュレータにより閉塞される。

請求項６に記載の発明は、インナーロータ型のモータの電機子の製造方法であって、ａ）先端を所定の中心軸側に向けて前記中心軸を中心に放射状に配置されるとともに、前記先端が仮結合された複数のティースを準備する工程と、ｂ）前記複数のティースの側面にティースインシュレータを取り付ける工程と、ｃ）前記ティースインシュレータ上から導線を前記複数のティースに巻回してコイルを形成する工程と、ｄ）前記複数のティースの間において前記コイルの外側面を覆う複数の外側インシュレータを前記複数のティースに取り付ける工程と、ｅ）前記複数のティースを外側から支持する支持リングを前記複数のティースに取り付ける工程と、ｆ）前記複数のティースの前記先端を仮結合する部材を取り除く工程とを備え、前記ｂ）工程が、ｂ１）前記中心軸側にて連結された略環状の上部材を、前記中心軸が向く方向に関して一方側から前記複数のティースに取り付ける工程と、ｂ２）前記中心軸側にて連結された略環状の下部材を、他方側から前記複数のティースに取り付ける工程とを備える。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の電機子の製造方法であって、前記ｃ）工程において、前記コイルが、導線を前記複数のティースのうち２つ以上のティースに跨って巻回する分布巻きにより形成され、前記ｅ）工程よりも後に、前記支持リングの上下面に環状の上側インシュレータおよび下側インシュレータを取り付ける工程と、前記コイルの上下部を整形する工程とをさらに備える。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の電機子の製造方法であって、前記複数の外側インシュレータの上下の端部が前記上側インシュレータおよび前記下側インシュレータと対向する。

請求項９に記載の発明は、請求項６ないし８のいずれかに記載の電機子の製造方法であって、前記複数のティースの先端間の隙間が、前記ティースインシュレータにより閉塞される。

本発明では、インナーロータ型のモータにおいて容易かつ確実にコイルとコアとを絶縁することができる。請求項２および７の発明では、コイルの上下部が整形される場合であっても、確実にコイルとコアとを絶縁することができる。

請求項３および８の発明では、上側インシュレータおよび下側インシュレータにより複数の外側インシュレータを容易に固定することができる。請求項４の発明では、外側インシュレータを簡単な構造で保持することができる。

請求項５および９の発明では、ロータ部側への異物の進入を防止することができる。

請求項６の発明では、外側インシュレータを容易に取り付けることができる。請求項７の発明では、上側インシュレータおよび下側インシュレータを容易に取り付けることができる。

図１は本発明の一の実施の形態に係るインナーロータ型の電動式のモータ１の縦断面図である。モータ１はいわゆるブラシレスモータとなっており、例えば、自動車のパワーステアリングの駆動源として利用される。なお、断面の細部における平行斜線の図示を省略している。モータ１は図１中において上側が開口する円筒状のハウジング１１と、ハウジング１１の開口を塞ぐとともに中央に開口が形成されたカバー部１２とに覆われ、カバー部１２の開口およびハウジング１１の底面にはそれぞれボール軸受１３１，１３２が取り付けられ、ボール軸受１３１，１３２により、シャフト２１が回転可能に支持される。

シャフト２１にはハウジング１１内において磁性材からなる円柱状のロータヨーク２２が取り付けられ、ロータヨーク２２の外周面には多極着磁された界磁用磁石２３が固定される。界磁用磁石２３としては、例えば、ネオジウムを含む焼結体が利用される。一方、ハウジング１１の内周面には電機子３が界磁用磁石２３に対向して取り付けられる。

電機子３は、電機子３の中心軸Ｊ１がシャフト２１の中心軸と合致するように配置される。電機子３は、磁性体である珪素鋼板を積層して形成されたコア３０を備え、コア３０は、ハウジング１１の内周面からシャフト２１および界磁用磁石２３に向かって伸びる複数のティース３１、および、複数のティース３１を外側から支持する支持リング３３を備える。図２は、コア３０を示す平面図である。図２に示すように、複数（本実施の形態では１２個）のティース３１は、それぞれの一方の先端を中心軸Ｊ１に向けて中心軸Ｊ１を中心に放射状に配置される。各ティース３１は、支持リング３３側の部位（すなわち、中心軸Ｊ１側とは反対側の先端部）に、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に突出する第１突出部３１１を有し、第１突出部３１１は支持リング３３の内周面に設けられた凹部に嵌め込まれている。また、各ティース３１は、中心軸Ｊ１側の先端部に、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に突出する第２突出部３１２を有し、隣接する第２突出部３１２の間は、上下方向（中心軸Ｊ１方向）に長い隙間（以下、「スロットオープン」という。）３０１となっている。

図１に示すように、電機子３は、複数のティース３１を覆うインシュレータ３２、および、複数のティース３１にインシュレータ３２上から多層に導線を巻回することにより設けられたコイル３５をさらに備える。コイル３５は、ティース３１およびインシュレータ３２の外周に上下方向に向かって導線が巻かれて形成されている。なお、本実施の形態に係るインシュレータ３２は、樹脂成型品であって後述のティースインシュレータ、外側インシュレータ、上側インシュレータおよび下側インシュレータから構成される。

中心軸Ｊ１の伸びる方向に関して電機子３のカバー部１２側には、電機子３のコイル３５へ駆動用の電流を供給するための結線が施されるブスバー５１が取り付けられる。ブスバー５１は、４つの円弧状の配線板が中心軸Ｊ１の伸びる方向に間隔をあけて積層され、各配線板から突出する端子のみを外部に露出するように樹脂モールドされてなるもので、これらの各端子に外部へと伸びる配線５１５と共に各コイル３５の導線が接続される。ブスバー５１のカバー部１２側には後述するホール素子等が実装される検出用の回路基板５２が取り付けられる。

モータ１では、ロータヨーク２２、界磁用磁石２３等を主要部としてロータ部２ａが構成され、電機子３、ブスバー５１、回路基板５２等を主要部としてハウジング１１内に固定されたステータ部３ａが構成され、ボール軸受１３１，１３２が、ロータ部２ａをステータ部３ａに対して中心軸Ｊ１を中心に相対的に回転可能に支持する軸受機構の役割を果たす。そして、ブスバー５１を介して電機子３に駆動電流が供給されることにより、電機子３と界磁用磁石２３との間で中心軸Ｊ１を中心とするトルクが発生し、ロータ部２ａが回転する。

回路基板５２には、種々の電子部品と共に下方に向かって突出するように３つのホール素子５３が実装されており、ホール素子５３はセンサホルダに保持される。一方、シャフト２１において界磁用磁石２３のカバー部１２側には、磁性材からなるフランジ２５ａを介して円環状の磁石２５がセンサ用として取り付けられ、このセンサ用の磁石２５はホール素子５３と対向する。磁石２５は界磁用磁石２３と同様に多極着磁されており、ホール素子５３が磁石２５の位置を検出することにより、界磁用磁石２３の位置が間接的に検出される。そして、検出結果に基づいて電機子３への駆動電流が制御される。フランジ２５ａは、センサ用の磁石２５の界磁用磁石２３および電機子３に面する側を覆うため、双方の磁界の干渉を防止できる。

図３ないし図１０は、インシュレータ３２を構成する各部材を示す図であり、図３は、複数のティース３１の導線が巻回される面（１つのティース３１において中心軸Ｊ１に垂直な２つの面および中心軸Ｊ１を中心とする周方向に垂直な２つの面からなる４つの面であり、以下、「ティース側面」という。）３１３（図２参照）を覆うティースインシュレータ３２１を分解して示す正面図である。図３に示すように、ティースインシュレータ３２１は、中心軸Ｊ１が向く方向に関して一方側（すなわち、上側）から複数のティース３１（図１参照）に取り付けられる上部材３２１１、および、他方側（すなわち、下側）から複数のティース３１に取り付けられる下部材３２１２を備える。上部材３２１１と下部材３２１２とは同一の形状を有しており、以下、図４および図５において上部材３２１１についてする説明は、下部材３２１２についても同様である。

図４は、ティースインシュレータ３２１の上部材３２１１を下部材３２１２側から示す底面図である。図４に示すように、上部材３２１１は、中心軸Ｊ１を中心に放射状に配置されて各ティース３１のティース側面をそれぞれ覆う複数の側面部３２１３、および、隣接する側面部３２１３を中心軸Ｊ１側で連結する複数の連結部３２１４を備える略環状体である。側面部３２１３は、ティース側面における上側の面と、この上側の面の両側から互いに平行に位置する２つの面の略上半分とを覆い、側面部３２１３を中心軸Ｊ１側から見ると後述の図６に示すように逆Ｕ字状となっている。

図５は、上部材３２１１の１つの側面部３２１３を示す側面図である。図３ないし図５に示すように、各側面部３２１３の中心軸Ｊ１側とは反対側の先端部の上端には係止部３２１６が設けられ、係止部３２１６の中心軸Ｊ１側には中心軸Ｊ１を中心とする周方向に突出するとともに上下方向に伸びる２つの鍔部３２１７を備える。

図６および図７は、上部材３２１１および下部材３２１２の一部を示す部分断面図であり、平行斜線を付して示す部位は、図４中のＡ−Ａの位置における断面を示す。図６および図７に示すように、上部材３２１１の下端側、および、下部材３２１２の上端側では、側面部３２１３および連結部３２１４にテーパ面３２１８ａ，３２１８ｂが設けられる。上部材３２１１および下部材３２１２では、コア３０への装着状態のように互いに向かい合わせた際に、隣接する連結部３２１４のテーパ面３２１８ｂの向きが互いに反対向きとされる。また、図示は省略するが、隣接する側面部３２１３のテーパ面３２１８ａの向きも、互いに反対向きに形成される。

図８は、ティースインシュレータ３２１の上部材３２１１および下部材３２１２がティース３１に取り付けられた状態をティース３１の図示を省略して示す図である。図８に示すように、上部材３２１１および下部材３２１２がティース３１に取り付けられる際には、両部材のテーパ面３２１８ａ，３２１８ｂ（図６および図７参照）が互いに重なり合うことにより、上部材３２１１および下部材３２１２の間に隙間が生じることが防止される。つまり、ティースインシュレータ３２１は、ティース側面３１３を露出することなく覆うことができる。

図９は、ティースインシュレータ３２１の複数の側面部３２１３間にそれぞれ取り付けられる外側インシュレータ３２２を示す正面図である。外側インシュレータ３２２は、図４中に二点鎖線にて示すように、隣接する側面部３２１３の鍔部３２１７の外側に取り付けられ、後述するように、鍔部３２１７と支持リング３３の内周面との間に挟まれるようにして保持される。なお、図４では、図示の都合上、全ての側面部３２１３の間に取り付けられる複数の外側インシュレータ３２２のうちの１つだけを描いている。図９に示すように、外側インシュレータ３２２は、長手方向の一方の端部（ティースインシュレータ３２１に取り付けられた状態における上端部）に、長手方向に垂直な方向の両側に突出する凸部３２２１を備える。外側インシュレータ３２２が取り付けられる際には、この凸部３２２１がティースインシュレータ３２１の係止部３２１６と鍔部３２１７との間に挟まり、外側インシュレータ３２２の両側の長辺部が鍔部３２１７に沿うことにより外側インシュレータ３２２が固定される。外側インシュレータ３２２の長手方向の長さは、ティースインシュレータ３２１の長手方向の長さと同じであることから、上部材３２１１と下部材３２１２とを重ねた際に連結部３２１４の中心軸Ｊ１とは反対側に形成される開口部が、１つの外側インシュレータ３２２によって閉塞される（図４参照）。

図１０は、ティースインシュレータ３２１の上側に取り付けられる上側インシュレータ３２３を示す底面図である。図１０に示すように、上側インシュレータ３２３は略円環状の薄板部材であり、内周部の底面側に段差状の凹部が設けられる。この段差状の凹部には、図１０中に二点鎖線にて示す上部材３２１１の複数の側面部３２１３の先端部、すなわち、係止部３２１６の外側面と嵌合する複数の凹部３２３１がさらに設けられる。また、図示は省略するが、ティースインシュレータ３２１の下側に取り付けられる下側インシュレータも上側インシュレータ３２３と同様の形状であり、下部材３２１２の係止部３２１６と嵌合する複数の凹部を有する。上側インシュレータ３２３は、ティースインシュレータ３２１の上側の所定部に嵌合する支持リング３３の上側の面を覆い、下側インシュレータ３２４は、ティースインシュレータ３２１の下側の所定部に嵌合する支持リング３３の下側の面を覆う。ティースインシュレータ３２１に全ての外側インシュレータ３２２並びに上側インシュレータ３２３および下側インシュレータが取り付けられる様子については次の電機子３の製造工程にて説明する。

図１１は、モータ１の電機子３の製造工程を示す図であり、図１２ないし図２０は、製造途上の電機子３を示す図である。図１２ないし図１７、並びに、図２０は平面図であり、図１８および図１９は正面図である。電機子３が製造される際には、まず、図１２に示すように、第２突出部３１２を内側（すなわち、中心軸Ｊ１側）に向けて中心軸Ｊ１を中心に放射状に配列されるとともに、結合部材３４により隣接する第２突出部３１２が互いに仮結合されて一体化された複数のティース３１が準備される（ステップＳ１１）。ティース３１および結合部材３４は、金型により珪素鋼板が打ち抜かれて複数の個片が形成され、所定個数の個片が積層されることにより形成される。このとき、結合部材３４を形成する個片は、ティース３１を形成する個片と共に珪素鋼板から打ち抜かれ、金型内でティース３１用の個片と一旦切り離された後に再度嵌め合わされる。

続いて、支持リング３３用の金型により珪素鋼板が打ち抜かれ、支持リング３３を形成する個片が形成されて積層されることにより支持リング３３が準備される（ステップＳ１２）。なお、ステップＳ１１のティース３１の準備工程とステップＳ１２の支持リング３３の準備工程とは並行して行われてもよく、ステップＳ１２がステップＳ１１より先に行われてもよい。また、ティース３１用および結合部材３４用の個片と支持リング３３用の個片とは、単一の珪素鋼板から同時に打ち抜かれてもよい。

ティース３１および支持リング３３が準備されると、図１３に示すように、ティース３１の上側から上部材３２１１が取り付けられてティース側面３１３の上半分が覆われる。次に、ティース３１の下側から下部材３２１２が取り付けられてティース側面３１３の下半分が覆われる。換言すれば、複数のティース３１のティース側面３１３全体にティースインシュレータ３２１が取り付けられる（ステップＳ１３）。なお、下部材３２１２が先に取り付けられてもよく、上部材３２１１および下部材３２１２の取り付けが並行して行われてもよい。

ティースインシュレータ３２１が取り付けられると、図１４に示すように、ティースインシュレータ３２１上から６本の導線が複数のティース３１にそれぞれ巻回され、複数（本実施の形態では６つ）のコイル３５が形成される（ステップＳ１４）。コイル３５は、導線を複数のティース３１のうち２つ以上のティース３１に跨って巻回する分布巻きにより形成される。本実施の形態では、３つのティース３１に跨るように導線が巻回される。コイル３５は、ティースインシュレータ３２１によりティース３１のティース側面３１３全体と電気的に絶縁される。電機子３では、コイル３５の形成に際して、導線を隣接するティース３１の開口幅が大きいティース３１の外側から巻回することができるため、アウターロータ型のモータの電機子の場合と同様に、容易に導線を巻回することができる。

コイル３５が形成されると、図１５に示すように、ティースインシュレータ３２１の隣接する鍔部３２１７の外側にそれぞれ外側インシュレータ３２２が中心軸Ｊ１と平行に挿入されて複数のティース３１に取り付けられ、複数のティース３１の間においてコイル３５の外側面３５１（すなわち、ティース３１の間においてコイル３５の中心軸Ｊ１から最も離れた側面）を覆う（ステップＳ１５）。各外側インシュレータ３２２は、互いに隣接する２つのティース３１の第１突出部３１１と、当該２つのティース３１に設けられたティースインシュレータ３２１の２つの鍔部３２１７との間において保持される。これにより、互いに隣接する２つのティース３１の外側（すなわち、中心軸Ｊ１から離れた側）に形成される開口が、各外側インシュレータ３２２によって閉塞される。また、外側インシュレータ３２２の両側の凸部３２２１（図９参照）がそれぞれ、ティースインシュレータ３２１の係止部３２１６と鍔部３２１７との間隙に挟まれるとともに、凸部３２２１の下面がティース３１の上面に当接することにより、外側インシュレータ３２２が強固に保持される。

外側インシュレータ３２２が取り付けられると、図１６に示すように、複数のティース３１の外側に支持リング３３が取り付けられる（ステップＳ１６）。支持リング３３の内周面は、複数のティース３１の間において外側インシュレータ３２２により覆われ、コイル３５の外側面３５１と支持リング３３とは外側インシュレータ３２２により電気的に確実に絶縁される。また、ティース３１の中心軸Ｊ１とは反対側の部位（すなわち、支持リング３３側の部位）において、ティースインシュレータ３２１の複数の鍔部３２１７は支持リング３３に対向する。

続いて、図１７および図１８に示すように、支持リング３３の上下面に上側インシュレータ３２３および下側インシュレータ３２４（図１８参照）が取り付けられ、支持リング３３の上下面が覆われる（ステップＳ１７）。図１７および図１８に示すように、複数の外側インシュレータ３２２の上下の端部は、上側インシュレータ３２３および下側インシュレータ３２４の凹部３２３１（図１０参照）に嵌合する。このような構造とすることにより、複数の外側インシュレータ３２２を上側インシュレータ３２３および下側インシュレータ３２４により上下から挟んで、ティースインシュレータ３２１と支持リング３３との間に容易かつ確実に固定することができる。また、ステップＳ１７の段階では電機子３では、線径が大きく曲げにくい導線が複数のティース３１に跨って巻回されているため、コイル３５が上側インシュレータ３２３の上方、および、下側インシュレータ３２４の下方に大きく突出している。

上側インシュレータ３２３および下側インシュレータ３２４の取り付けが完了すると、ティース３１および支持リング３３（すなわち、コア３０）から上下に突出しているコイル３５の上下部が、図１９および図２０に示すように、中心軸Ｊ１（図２０参照）から離れる外側に向けて倒されつつコア３０の上下面（すなわち、ティースインシュレータ３２１の上下面、並びに、上側インシュレータ３２３および下側インシュレータ３２４）に向かって押圧されて整形される（ステップＳ１８）。その結果、コア３０からのコイル３５の突出が小さくされるとともに、コイル３５の上下部は、図１７に示すティース３１の上方または下方から図２０に示す支持リング３３側へと移動される。電機子３では、コイル３５の整形工程において、コイル３５が支持リング３３の上下面に近接するが、上側インシュレータ３２３および下側インシュレータ３２４により、整形されたコイル３５が支持リング３３の上下面に直接接触することが防止される。

その後、複数のティース３１の第２突出部３１２を仮結合する結合部材３４（図２０中に二点鎖線にて示す。）が打ち抜かれて取り除かれ、複数のティース３１の仮結合が解除されて電機子３の製造が終了する（ステップＳ１９）。結合部材３４は、ティース３１と一旦切り離された後に嵌め合わされているため、容易に取り除くことができる。図２０に示すように、複数のティース３１の中心軸Ｊ１側の先端間の隙間であるスロットオープン３０１は、ティースインシュレータ３２１の連結部３２１４により閉塞された状態となる。なお、各ティース３１は、結合部材３４が取り除かれても、支持リング３３で支持されているため崩れることはない。

以上に説明したように、モータ１の電機子３では、ティース３１の外側から導線を巻回して形成されたコイル３５と、コイル３５の形成後に取り付けられた支持リング３３との間に外側インシュレータ３２２が設けられ、コイル３５の外側面３５１と支持リング３３の内周面との接触が外側インシュレータ３２２により防止される。また、ティース３１の上側および下側から取り付けられる略環状の上部材３２１１および下部材３２１２からなるティースインシュレータ３２１によりティース３１のティース側面３１３を覆うことにより、コイル３５とティース３１との接触が防止される。その結果、インナーロータ型のモータ１において容易かつ確実にコイル３５とコア３０とを電気的に絶縁することができる。なお、コア３０の他の部分を覆うインシュレータがさらに設けられてもよい。

電機子３では、コイル３５が分布巻きにより形成されるため、各ティース３１にそれぞれ導線を巻回する集中巻きに比べて、コア３０の上下方向へのコイル３５の突出が大きくなる。そして、コイル３５の整形時に外側（すなわち、支持リング３３側）に向けて大きく変形する。電機子３では、支持リング３３の上下に上側インシュレータ３２３および下側インシュレータ３２４が設けられることにより、コア３０から突出するコイル３５の上下部が整形される場合であっても、コイル３５と支持リング３３の上下面との接触が防止され、確実にコイル３５とコア３０とを絶縁することができる。このように、支持リング３３の上下面を上側インシュレータ３２３および下側インシュレータ３２４により覆う電機子３の構造は、分布巻きによりコイル３５が形成されるモータ１に特に適している。

電機子３では、ティースインシュレータ３２１が上部材３２１１および下部材３２１２に分割されており、複数のティース３１の両側から両部材を取り付けることにより、ティースインシュレータ３２１をティース３１に容易に取り付けることができる。また、上部材３２１１と下部材３２１２とを同一形状とすることにより、両部材の形成工程を簡素化するとともに製造コストを低減することができる。さらに、スロットオープン３０１をティースインシュレータ３２１の連結部３２１４により閉塞することにより、ステータ部３ａ側からロータ部２ａ側への異物（例えば、導線の破片やワニス）の進入を防止することができる。さらに、上部材３２１１および下部材３２１２のテーパ面３２１８ａ，３２１８ｂが互いに重なり合うことにより、各ティース３１を露出させることなく容易に覆うことができ、しかもテーパ面３２１８ａ，３２１８ｂのようなエッジがティース側面３１３に表れないため導線を傷つけることがない。

電機子３では、外側インシュレータ３２２の両側のエッジを、互いに隣接する２つのティース３１の第１突出部３１１、および、ティースインシュレータ３２１の２つの鍔部３２１７により挟んで支持することにより、外側インシュレータ３２２を簡単な構造で保持することができる。また、支持リング３３の取り付け前に外側インシュレータ３２２をティース３１に取り付けることにより、支持リング３３の取り付け後にコイル３５と支持リング３３との間に外側インシュレータ３２２を挿入する場合に比べて、外側インシュレータ３２２を容易に取り付けることができる。さらに、支持リング３３の取り付け後に上側インシュレータ３２３および下側インシュレータ３２４をティース３１に取り付け、その後にコイル３５の上下部を整形することにより、上側インシュレータ３２３および下側インシュレータ３２４をコイル３５と干渉することなく容易に取り付けることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

例えば、コイル３５は、モータ１の駆動方式等に合わせて集中巻きにより形成されてもよい。この場合、コア３０の上下方向へのコイル３５の突出が分布巻きに比べて小さくなるため、コイル３５の上下部の整形は省略されてもよく、これに伴って上側インシュレータ３２３および下側インシュレータ３２４も省略されてもよい。

ティースインシュレータ３２１の上部材３２１１および下部材３２１２は、必ずしも同一の形状とされる必要はない。

ロータ部２ａへの異物の進入防止の観点からは、スロットオープン３０１は閉塞されることが好ましいが、電機子３の大きさやティース３１の形状等によっては、スロットオープン３０１を閉塞するティースインシュレータ３２１の連結部３２１４に開口が存在していてもよい。

外側インシュレータ３２２の保持および固定の簡素化の観点からは、上記実施の形態で説明したような構造および方法にて外側インシュレータ３２２が取り付けられることが好ましいが、コイル３５やティース３１の形状等に合わせて、他の構造により外側インシュレータ３２２が保持されてもよい。例えば、互いに隣接する２つのティース３１のティース側面３１３に対向して形成された溝部に、外側インシュレータ３２２の両側のエッジが挿入されて把持されることにより、外側インシュレータ３２２がティース３１に取り付けられてもよい。この場合において、外側インシュレータ３２２の上下の端部は、上側インシュレータ３２３および下側インシュレータ３２４とは対向せずに、必要に応じて、他の方法によりティース３１に固定されてもよい。

電機子３の製造においては、上側インシュレータ３２３および下側インシュレータ３２４の取り付け、並びに、コイル３５の上下部の整形は、支持リング３３が取り付けられた複数のティース３１から結合部材３４が取り除かれた後に行われてもよい。

モータ１は、自動車の電動パワーステアリング以外に、電動ブレーキシステムや電磁サスペンション、トランスミッションシステムに利用されてもよく、また、自動車以外の車両の運転操作を補助する様々なシステムに利用されてもよい。さらには、産業用、家電用、ＯＡ用等の様々な目的に利用することもできる。

モータの縦断面図である。 コアを示す平面図である。 ティースインシュレータを分解して示す正面図である。 上部材を示す底面図である。 側面部を示す側面図である。 上部材の一部を示す部分断面図である。 下部材の一部を示す部分断面図である。 上部材および下部材を示す図である。 外側インシュレータを示す正面図である。 上側インシュレータを示す底面図である。 電機子の製造工程を示す図である。 電機子を示す平面図である。 電機子を示す平面図である。 電機子を示す平面図である。 電機子を示す平面図である。 電機子を示す平面図である。 電機子を示す平面図である。 電機子を示す正面図である。 電機子を示す正面図である。 電機子を示す平面図である。

符号の説明

１ モータ
２ａ ロータ部
３ 電機子
３ａ ステータ部
２１ シャフト
２３ 界磁用磁石
３０ コア
３１ ティース
３３ 支持リング
３４ 結合部材
３５ コイル
１３１，１３２ ボール軸受
３０１ スロットオープン
３１１ 第１突出部
３１２ 第２突出部
３１３ ティース側面
３２１ ティースインシュレータ
３２２ 外側インシュレータ
３２３ 上側インシュレータ
３２４ 下側インシュレータ
３５１ 外側面
３２１１ 上部材
３２１２ 下部材
３２１７ 鍔部
Ｊ１ 中心軸
Ｓ１１〜Ｓ１９ ステップ

Claims (9)

1. インナーロータ型の電動式のモータであって、
   電機子を有するステータ部と、
   前記電機子との間で所定の中心軸を中心とするトルクを発生する界磁用磁石を有するロータ部と、
   前記中心軸を中心に前記ロータ部を前記ステータ部に対して回転可能に支持する軸受機構と、
   を備え、
   前記電機子のコアが、
   先端を前記中心軸側に向けて前記中心軸を中心に放射状に配置された複数のティースと、
   前記複数のティースを外側から支持する支持リングと、
   を備え、
   前記電機子が、
   前記複数のティースの側面を覆い、前記側面とコイルとを絶縁するティースインシュレータと、
   前記複数のティースの間において前記支持リングの内周面を覆い、前記コイルの外側面と前記支持リングとを絶縁する複数の外側インシュレータと、
   を備え、
   前記ティースインシュレータが、
   前記中心軸が向く方向に関して一方側から前記複数のティースに取り付けられるとともに前記中心軸側にて連結された略環状の上部材と、
   他方側から前記複数のティースに取り付けられるとともに前記中心軸側にて連結された略環状の下部材と、
   を備えることを特徴とするモータ。
2. 請求項１に記載のモータであって、
   前記支持リングの上下面を覆う環状の上側インシュレータおよび下側インシュレータをさらに備え、
   前記コイルが、導線を前記複数のティースのうち２つ以上のティースに跨って巻回する分布巻きにより形成され、さらに上下部が整形されていることを特徴とするモータ。
3. 請求項２に記載のモータであって、
   前記複数の外側インシュレータの上下の端部が前記上側インシュレータおよび前記下側インシュレータと対向することを特徴とするモータ。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のモータであって、
   前記ティースインシュレータが、前記複数のティースの前記支持リング側の部位において前記支持リングに対向する複数の鍔部をそれぞれ有し、前記複数のティースの前記支持リング側の部位が前記中心軸を中心とする周方向に突出する突出部を有し、
   互いに隣接する２つのティースの前記突出部と、前記２つのティースに設けられた前記ティースインシュレータの２つの鍔部との間において前記複数の外側インシュレータのうちの１つが保持されることを特徴とするモータ。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のモータであって、
   前記複数のティースの先端間の隙間が、前記ティースインシュレータにより閉塞されることを特徴とするモータ。
6. インナーロータ型のモータの電機子の製造方法であって、
   ａ）先端を所定の中心軸側に向けて前記中心軸を中心に放射状に配置されるとともに、前記先端が仮結合された複数のティースを準備する工程と、
   ｂ）前記複数のティースの側面にティースインシュレータを取り付ける工程と、
   ｃ）前記ティースインシュレータ上から導線を前記複数のティースに巻回してコイルを形成する工程と、
   ｄ）前記複数のティースの間において前記コイルの外側面を覆う複数の外側インシュレータを前記複数のティースに取り付ける工程と、
   ｅ）前記複数のティースを外側から支持する支持リングを前記複数のティースに取り付ける工程と、
   ｆ）前記複数のティースの前記先端を仮結合する部材を取り除く工程と、
   を備え、
   前記ｂ）工程が、
   ｂ１）前記中心軸側にて連結された略環状の上部材を、前記中心軸が向く方向に関して一方側から前記複数のティースに取り付ける工程と、
   ｂ２）前記中心軸側にて連結された略環状の下部材を、他方側から前記複数のティースに取り付ける工程と、
   を備えることを特徴とする電機子の製造方法。
7. 請求項６に記載の電機子の製造方法であって、
   前記ｃ）工程において、前記コイルが、導線を前記複数のティースのうち２つ以上のティースに跨って巻回する分布巻きにより形成され、
   前記ｅ）工程よりも後に、
   前記支持リングの上下面に環状の上側インシュレータおよび下側インシュレータを取り付ける工程と、
   前記コイルの上下部を整形する工程と、
   をさらに備えることを特徴とする電機子の製造方法。
8. 請求項７に記載の電機子の製造方法であって、
   前記複数の外側インシュレータの上下の端部が前記上側インシュレータおよび前記下側インシュレータと対向することを特徴とする電機子の製造方法。
9. 請求項６ないし８のいずれかに記載の電機子の製造方法であって、
   前記複数のティースの先端間の隙間が、前記ティースインシュレータにより閉塞されることを特徴とする電機子の製造方法。

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