JP2007252031A - インシュレータ及び電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機においてスロット開口部に端部が進入するタイプのインシュレータの組付作業性を向上する。
【解決手段】インシュレータ１１は、内周側に内壁部４３を有し、内壁部４３の周方向の一方の端部には連結部５１が形成され、他方の端部には連結部５２が形成されている。連結部５１には、外面５１Ａが略周方向に延びて設けられている。連結部５２には、外面５２Ａが内面５１Ａと面接触可能に略周方向に延びて設けられている。外面５１Ａと内面５２Ａを係合させると積層鉄心片３０が形成するスロット開口が閉鎖される。
【選択図】図７

Description

本発明は、固定子と回転子とを有する電動機、電動機の固定子鉄心とコイルとの間に装着されるインシュレータに関する。

電動機の固定子は、磁性材料からなる固定子鉄心のティース部に通電用の固定子巻線からなるコイルを巻装しているが、固定子巻線と固定子鉄心との電気的な絶縁をより確実にするためにティース部にインシュレータを装着してから、固定子巻線を巻き回すことが知られている。インシュレータは、ティース部が形成するスロット溝の外周に沿って配置される。インシュレータの端部は、スロット溝の内周側に開口するスロット開口部に進入しており、径方向に平行な平面が形成されている。この平面は、隣り合う他のインシュレータの端部に形成された平面と全面で面接触し、スロット開口部を閉塞する。これによって、固定子の剛性が高められたり、スロット開口部の幅が均一化されたりする（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特開２００２−８４６９８号公報 特開２００２−２９１１９０号公報

しかしながら、スロット開口部の寸法を一定に保ったり、端部同士の全面を面接触させたりするためには、インシュレータを高い寸法精度で製造しなければならない。さらに、固定子鉄心の誤差や、インシュレータの組み付け誤差の影響を受け易いので、組付作業に時間がかかっていた。
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、スロット開口部に端部が進入するタイプのインシュレータの組付作業性を向上することを主な目的とする。

上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、電動機の固定子を構成する固定子鉄心の径方向に延びるティース部に装着され、前記ティース部にコイルを巻装するために用いられるインシュレータであって、前記固定子の軸線方向の端部に当接し、コイルを収容可能な凹部が形成されたエンドホルダを有し、前記エンドホルダの内周側には、前記エンドホルダ同士を周方向に連結させる連結部が設けられており、前記連結部は、前記固定子鉄心の径方向において隣り合う他の前記連結部と重なり、周方向に略沿う接触面を形成する連結面を有することを特徴とするインシュレータとした。
このインシュレータは、積層鉄心片同士を連結させて固定子を形成する過程で、連結部同士が面接触して、スロット開口部を閉塞する。連結部同士を径方向に重なるように接触させるので、作業が容易であり、接触面積を大きくできる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のインシュレータにおいて、前記連結部の周方向の端部は、隣り合う他の前記エンドホルダとの間に隙間を形成することを特徴とする。
このインシュレータは、周方向の長さに寸法誤差があった場合でも、隙間の大きさが変化するだけで、周方向に沿った接触面によってスロット開口部の閉塞状態が確保される。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のインシュレータをスキューさせた前記ティース部に装着した後に前記コイルを巻装した固定子と、前記固定子に対して回転自在に設けられた回転子とを有することを特徴とする電動機とした。
この電動機は、インシュレータが寸法誤差等を吸収し易い形状になっているので、組み付けが容易になる。

本発明によれば、インシュレータの内周側を径方向に重ね、周方向に略沿った接触面を形成するようにしたので、従来の構成のように高い寸法精度がなくてもスロット開口部を閉塞することができ、作業性が向上する。また、接触面積を大きくすることができるので、コイルを被覆するコーティング剤が内周に流出することを防止できる。

発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、電動機１は、ハウジング２に圧入された固定子３と、固定子３に対して回転自在に設けられた回転子４とを有するブラシレスタイプの電動機である。
ハウジング２は、有底筒形状を有し、筒状部分の内周に固定子３が圧入されている。ハウジング２のエンド部（底部）２Ａは、中央部分に軸受け５を圧入してある。この軸受け５には、回転子４の回転軸６が回転自在に支持されている。ハウジング２の開口部は、ブラケット７で閉鎖されている。
固定子３は、略円筒状の固定子鉄心１０を有し、固定子鉄心１０にインシュレータ１１を装着してからコイル１２を巻装してある。
回転子４は、回転軸６に磁石１３と、位置検出用のレゾルバ１４のレゾルバ回転子１４Ａとを順番に配置してある。磁石１３は、周方向に磁極が順番に変わるように着磁されている。

ブラケット７は、円盤形状を有し、中央に孔２０が形成されている。孔２０内には、軸受け２１が圧入固定されており、軸受け２１で回転軸６を回転自在に支持している。さらに、レゾルバ１４を構成するレゾルバ固定子１４Ｂがレゾルバ回転子１４Ａの位置に合わせて固定されており、回転軸６と一体に回転するレゾルバ回転子１４Ａの回転位置を検出可能になっている。また、ブラケット７のハウジング２側には、ターミナル２２が複数配設されている。ターミナル２２は、固定子３側のコイル１２の固定子巻線と、ブラケット７の外周から引き込まれたリード線２３とを電気的に繋ぐ役割を有し、リード線２３を介して接続される外部の電源からコイル１２に電流供給が可能になっている。この他にブラケット７の外周部には、電動機１を固定するときに使用されるボルト孔２４が突設されている。

ここで、固定子鉄心１０は、周方向に分割可能な分割コア方式が用いられている。図２及び図３に示すように、固定子鉄心１０から分割された積層鉄心片３０は、周方向に延びるコア本体３１を有する。コア本体３１は、固定子鉄心１０の環状の磁路を形成する部分であり、かつハウジング２の内周面に圧入される部分である。コア本体３１は、固定子鉄心１０の長さ方向（電動機の軸線）に対して捩れつつ傾斜するように所定のスキュー角を有している。コア本体３１の周方向の両端部は、他の積層鉄心片３０に圧入によって連結される連結部３２Ａ，３２Ｂになっている。一方の連結部３２Ａは凸形状を有し、他方の連結部３２Ｂは連結部３２Ａを受け入れ可能な凹形状を有している。コア本体３１の内周側で周方向の略中央からは突極であるティース部３３が径方向で回転中心に向かって一体に延設されている。このティース部３３もコア本体３１と同様にスキューしている。ティース部３３の内周側の端部は、周方向に延びる内周部３４になっている。内周部３４の内周面には、２条の凹部３５がティース部３３と同じスキュー角度で形成されており、２条の凹部３５によって１つの積層鉄心片３０に対して３つのティースが形成されている。

図２及び図４、図５に示すように、インシュレータ１１は、ティース部３３を囲むように積層鉄心片３０に装着されている。インシュレータ１１は、ティース部３３の積層鉄心片３０の長さ方向（固定子鉄心１０の軸線方向）の端部３０Ａに係合されるエンドホルダ４０を有し、エンドホルダ４０から細長のブレード部４１が一体的に延設された略Ｌ字形の樹脂成形品である。このインシュレータ１１を２つ組み合わせることで、ティース部３３を囲んでいる。

エンドホルダ４０は、ティース部３３の端部（積層鉄心片３０の端部３０Ａの一部）に沿って延びるホルダ本体４２を有し、ホルダ本体４２の内周側の縁部は、軸線方向にティース部３３から離れる方向に膨出して内壁部４３を形成している。同様に、ホルダ本体４２の外周側の縁部は、軸線方向にティース部３３から離れる方向に膨出して外壁部４４とを形成している。内壁部４３及び外壁部４４は、ホルダ本体４２を中心にして、ホルダ本体４２の周方向の縁部を越えて円弧状に延びている。ホルダ本体４２及び各壁部４３，４４によって、コイル１２を収容する凹部であるコイル収容部４５が形成されている。
図６に示すように、ホルダ本体４２において、ブレード部４１と反対側の縁部には、係合縁部５０が壁部４３，４４の延出方向と略逆の方向に延出している。係合縁部５０は、外壁部４４の内周縁から内壁部４３の外周縁まで一体に形成されている。

また、図７に示すように、内壁部４３の周方向の一方の端部は、外周側が周方向に突出して連結部５１になっている。内壁部４３の周方向の他方の端部は、内周側が周方向に突出して連結部５２を形成している。連結部５１の内面５１Ａと、連結部５２の外面５２Ａとは、周方向に沿って面接触可能な連結面である。

ブレード部４１は、ティース部３３に沿って配置されるブレード本体４１Ａと、ブレード部４１から折り曲げられた側壁部４１Ｂ，４１Ｃとを有し、断面コ字状の凹部であるコイル収容部５７が形成されると共に、ティース部３３の形状に合わせて長さ方向に捩じりが加えられている。側壁部４１Ｃの端部４１Ｄは内周部３４に沿うようにさらに折り曲げられている。

インシュレータ１１を積層鉄心片３０に装着するときには、１つのティース部３３に２つのインシュレータ１１を互い違いに向き合うように対角に装着する。２つのインシュレータ１１によって、ティース部３３が四角形状に囲まれるので、エンドホルダ４０のコイル収容部４５と、ブレード部４１のコイル収容部５７に、順番に固定子巻線を巻き回してコイル１２を形成する。コイル１２を巻装したら、積層鉄心片３０同士を連結部３２Ａ，３２Ｂで接合して固定子鉄心１０を形成する。
この際に、図７に示すように、インシュレータ１１のエンドホルダ４０の内壁部４３では、連結部５１，５２同士が互い違いに係合して周方向に沿った接触面を形成する。その結果、エンドホルダ４０によって、ティース部３３同士が形成するスロット６０の先端のスロット開口部６１が閉塞される。このとき、連結部５１の端部５１Ｂと他のエンドホルダ４０との間には、若干の隙間５５が形成される。同様に、連結部５２の端部５２Ｂと他のエンドホルダ４０との間には、若干の隙間５５が形成される。
また、インシュレータ１１のブレード部４１は、側壁部４１Ｃは、端部４１Ｄがティース部３３の内周部３４に沿って内周側に引き込まれるように配置される。

次に、各コイル１２に対してコーティングを実施する。図２に示す固定子鉄心１０の上方からコーティング剤を射出するノズルをコイル１２の上端部に近づける。コーティング剤には、粘度の高い液体が用いられる。ノズルは、インシュレータ１１のエンドホルダ４０が形成するコイル収容部４５内のコイル１２に対してコーティング剤を射出する。コーティング剤は、コイル収容部４５内のコイル１２の固定子巻線を覆うと共に、固定子巻線を伝ってコイル１２の側部に流出し、ブレード部４１が形成するコイル収容部５７内の固定子巻線を伝って下部に到達する。そして、下部のエンドホルダ４０のコイル収容部４５内の固定子巻線を覆う。コイル１２を形成する固定子巻線がコーティング剤で覆われたら、コーティング剤の射出を停止する。

このとき、エンドホルダ４０のコイル収容部４５から流出するコーティング剤は、スロット開口部６１に向けて流出することがあるが、エンドホルダ４０の内壁部４３は、連結部５１，５２同士が周方向に沿って面接触することでスロット開口部６１の上端部を閉鎖しているので、コーティング剤が内周側に漏れ出すことはない。ブレード部４１側では、端部４１Ｄによってコーティング剤がスロット開口部６１から内側に漏れ出さないようにブロックされる。なお、ブレード部４１の端部４１Ｄは、スロット開口部６１を完全に塞いでいないが、この領域でコーティング剤はスロット開口部６１に向かうよりも下側のエンドホルダ４０に向けて流れ易いので、コーティング剤がスロット開口部６１に流出することはない。

コーティング剤を硬化させたら、固定子鉄心１０をハウジング２に圧入し、コイル１２の固定子巻線をターミナル２２に取り付ける。ハウジング２とブラケット７で回転子４を軸支させ、ブラケット７をハウジング２に固定すると電動機１が完成する。なお、コーティング剤は、固定子鉄心１０をハウジング２に圧入した後で注入しても良い。

この実施の形態によれば、インシュレータ１１の一部を周方向に沿って面接触させることでスロット開口部６１の上下の端部をそれぞれ閉塞したので、スロット開口部６１の上下の端部からコーティング剤が内周側に流出することを防止できる。連結部５１，５２は、周方向に沿って面接触するので、径方向に沿って面接触する従来の構成に比べて接触面積（縁面距離）を大きくすることができる。このため、コーティング剤の流出をより確実に防止できる。さらに、周方向には、インシュレータ１１同士が接触していないので、この方向の寸法ばらつきの影響を受けない。径方向には、連結部５１，５２同士が接触しているが、連結部５１，５２同士が弾性変形することで寸法誤差を吸収することができる。このため、個々の部品の寸法や、組み付けが高精度でなくて済むので、作業性が良く生産コストを低減できる。

なお、本発明は前記の実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、インシュレータ１１は、隙間５５を有しない構成でも良い。
インシュレータは、３部材以上に分割可能な構成であっても良い。

本発明の実施の形態に係る電動機の構成を示す断面図である。 固定子の構成の一部を示す図である。 積層鉄心片の斜視図である。 積層鉄心片にインシュレータを装着した図である。 インシュレータの斜視図である。 インシュレータの斜視図であって、図５の反対側からみた図である。 積層鉄心片同士を連結させた図である。

符号の説明

１ 電動機
２ ハウジング
３ 固定子
４ 回転子
１０ 固定子鉄心
１１ インシュレータ
１２ コイル
３０ 積層鉄心片
３０Ａ 端部
３３ ティース部
４０ エンドホルダ
４１ サイド部
４３ 内壁部
４５ コイル収容部（凹部）
５１，５２ 連結部
５１Ａ 内面（連結面）
５２Ａ 外面（連結面）
５１Ｂ，５２Ｂ 連結端部
５５ 隙間

Claims (3)

1. 電動機の固定子を構成する固定子鉄心の径方向に延びるティース部に装着され、前記ティース部にコイルを巻装するために用いられるインシュレータであって、
   前記固定子の軸線方向の端部に当接し、コイルを収容可能な凹部が形成されたエンドホルダを有し、前記エンドホルダの内周側には、前記エンドホルダ同士を周方向に連結させる連結部が設けられており、前記連結部は、前記固定子鉄心の径方向において隣り合う他の前記連結部と重なり、周方向に略沿う接触面を形成する連結面を有することを特徴とするインシュレータ。
2. 前記連結部の周方向の端部は、隣り合う他の前記エンドホルダとの間に隙間を形成することを特徴とする請求項１に記載のインシュレータ。
3. 請求項１又は２に記載のインシュレータをスキューさせた前記ティース部に装着した後に前記コイルを巻装した固定子と、前記固定子に対して回転自在に設けられた回転子とを有することを特徴とする電動機。
   
   

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