JP2008306858A - インシュレータおよびこれを備えたモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 巻乱れを発生しにくくして占積率を向上させたインシュレータおよびこのインシュレータを備えていることで小型化が可能なモータを提供する。
【解決手段】 インシュレータ26,27は、被巻線部41の径方向内側縁部に設けられてコイル25の径方向内方への移動を防止する内側フランジ部43を有しており、内側フランジ部43のコイル当接面44は、径方向にのびる被巻線部41に対して直角をなす階段状の面44a,44bで形成されている。
【選択図】 図３

Description

この発明は、モータで使用されるステータの構成部品であるインシュレータおよびこれを備えたモータに関する。

モータ用のステータでは、モータの性能向上のために、コイルの占積率（巻線密度）を上げることが重要な課題となっており、例えば、特許文献１には、径方向外側と内側とでターン数を変更することで占積率を上げることが開示されている。

図４に示すように、モータ用のステータ(50)において、コイル(52)は、ステータコア(51)とコイル(52)との間を絶縁するインシュレータ(53)を介してステータコア(51)のティース部(54)に巻き付けられるようになっており、インシュレータ(53)は、コイル(52)が巻き付けられる筒状の被巻線部(55)、被巻線部(55)の径方向外側縁部に設けられてコイル(52)の径方向外方への移動を防止する外側フランジ部(56)、および被巻線部(55)の径方向内側縁部に設けられてコイル(52)の径方向内方への移動を防止する内側フランジ部(57)を有し、その内側フランジ部(57)の形状は、ステータコア(51)の対応する部分（幅広部(58)のロータ対向面反対側の面）(58a)の形状に合わせて、テーパ状とされている。
特開２００４−１０４８７０号公報

従来のインシュレータ(53)にコイル(52)を巻線していく場合、例えば、図４にＢで示す線を張力をかけて巻いていくと、Ｂの線が先に巻かれているＣおよびＤで示す線の間に入り込もうとし、図４にＡで示す線がテーパ状内側フランジ部(57)に沿って押し出されることがあり、この場合に、巻線を行う治具である巻線ノズルと巻線とが接触して巻線の絶縁被膜が剥がれるという問題や、巻乱れが発生して占積率が低下し、モータの出力低下を招くという問題が生じる。

この発明の目的は、巻乱れを発生しにくくして占積率を向上させたインシュレータおよびこのインシュレータを備えていることで小型化が可能なモータを提供することにある。

この発明によるインシュレータは、コイルが巻き付けられる筒状の被巻線部、被巻線部の径方向外側縁部に設けられてコイルの径方向外方への移動を防止する外側フランジ部、および被巻線部の径方向内側縁部に設けられてコイルの径方向内方への移動を防止する内側フランジ部を有し、ステータコアに被せられるインシュレータにおいて、内側フランジ部のコイル当接面は、径方向にのびる被巻線部に対して直角をなす階段状の面で形成されていることを特徴とするものである。

インシュレータは、ステータを構成するステータコアとコイルとの間を絶縁するもので、電気絶縁性を有する合成樹脂製とされ、例えば、ステータコアの一端側から嵌め入れられるものと他端側から嵌め入れられるものとの１対のもので構成される。ステータコアは、環状のヨーク部およびヨーク部の内周に所定間隔で設けられた複数のティース部からなるものとされ、ステータコアのティース部にインシュレータを介してコイルが巻き付けられることにより、ステータが形成される。ステータコアは、例えば、プレス成形された鋼板を積層したものとされ、必要に応じて、ティース単位ごとに分割して複数個の略Ｔ字状の分割コアからなるものとされることがある。

従来のインシュレータは、ステータコアの形状に合わせて形成されているため、内側フランジ部がテーパ状であり、ステータコアに接する面（ステータコア当接面）およびコイルが巻かれる面（コイル当接面）の両方がテーパ面となっているが、この発明によるインシュレータでは、ステータコアの形状は変更せずに、したがって、内側フランジ部のステータコア当接面は従来と同じにして、内側フランジ部のコイル当接面（コイルが巻き付けられる面）の形状が径方向にのびる被巻線部に対して直角をなす階段状の面とされる。これにより、後から巻き付けられる巻線が先に巻き付けられた巻線間に入り込もうとした際、内側フランジ部においてはテーパ面に沿う方向の力が作用しないので、巻線のずれがなく、巻乱れや巻線ノズルとの接触という問題が生じない。

このようなステータは、モータハウジング、ロータおよびステータを備えているモータにおいて使用するのに適しており、このようなモータは、モータ、ポンプおよびコントローラを備え自動車等の車両に搭載される車両用電動ポンプユニットにおいて使用するのに適している。

この発明によるモータは、モータハウジングと、モータハウジング内に配置されたロータと、ロータを径方向外方から囲むようにモータハウジング内周に設けられたステータとを備えているモータにおいて、ステータは、環状のヨーク部およびヨーク部の内周に所定間隔で設けられた複数のティース部からなるステータコアと、ステータコアのティース部に巻付けられたコイルと、ステータコアとコイルとの間を絶縁するインシュレータとを有しており、インシュレータが上記のものとされたものである。

この発明のインシュレータによると、内側フランジ部のコイル当接面がテーパ面ではなく階段状の面とされているので、巻線途中において、内側フランジ部に保持された巻線が内側フランジ部に沿って押し出されることがなく、巻乱れが防止され、これにより占積率が向上し、このインシュレータを備えたモータの小型化が可能となる。

図１は、この発明によるステータコアが使用される１例である電動ポンプユニットを示すもので、電動ポンプユニット(1)は、自動車等の車両に搭載される車両用のもので、モータ(2)と、モータ(2)の左端側に設けられたポンプ(3)と、モータ(2)の右端側に設けられたコントローラ(4)とからなり、モータ(2)に駆動される主軸(5)がポンプ(3)の回転軸ともなるモータ一体型の油圧ポンプとされている。

モータ(2)は、三相スター結線のＤＣブラシレスセンサレスモータであり、モータハウジング(11)と、モータハウジング(11)内に配置されたロータ(12)と、ロータ(12)を径方向外方から囲むようにモータハウジング(11)内周に設けられたステータ(13)とを備えている。

ロータ(12)は、回転軸(5)の中程に一体に形成されたロータコア(21)と、磁化の方向が径方向のＮ極およびＳ極が周方向に交互に配置されてロータコア(21)の外周に固定されたロータ磁石(22)とを有している。

ステータ(13)は、ステータコア(24)と、ステータコア(24)に巻付けられたコイル(25)と、ステータコア(24)とコイル(25)との間を絶縁する１対のインシュレータ(26)(27)とを有している。ステータコア(24)は、プレス成形された鋼板を積層したもので、各インシュレータ(26)(27)は、電気絶縁性を有する合成樹脂（例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）や６６ナイロン）製の成形品とされている。

ポンプ(3)は、内接ギヤポンプの一種であるトロコイドポンプであり、ポンプハウジング(14)と、外周に歯が形成されロータ(12)の回転軸(5)の左端部に固定された内接ギヤ(15)と、内接ギヤ(15)の歯と噛み合う歯が内周に設けられポンプハウジング(14)に内接ギヤ(15)に対して偏心した軸回りに回転自在に支持された外接ギヤ(16)と、油吸入口および油吐出口（いずれも図には現れず）が形成されておりポンプハウジング(14)の左端開口に配されたポンププレート(17)とを有している。

ポンプハウジング(14)は、その右端部がモータハウジング(11)の左端部内周に圧入されることにより、モータハウジング(11)に結合されている。ポンプハウジング(14)とポンププレート(17)との間には、シール部材(31)が設けられており、ポンプ(3)内の油が外部に漏れることが防止されている。ポンプハウジング(14)と回転軸(5)との間にも、シール部材(32)が設けられており、ポンプ(3)内の油がモータ(2)側に漏れることが防止されている。また、ポンプハウジング(14)には、回転軸(5)の左端部を支持する玉軸受(33)が設けられており、モータハウジング(11)の右端部には、回転軸(5)の右端部を支持する玉軸受(34)が設けられている。

コントローラ(4)は、モータ(2)の駆動制御を行うものであり、コントローラハウジング(18)と、モータ制御部、モータ駆動部などが設けられた回路基板(19)とを備えている。

ステータ(13)のコイル(25)に順に直流電流を供給することにより、ロータ(12)およびこれと一体の回転軸(5)が回転し、この回転に伴って内接ギヤ(15)が回転すると、内接ギヤ(15)と外接ギヤ(16)との間でポンプ作用が生じ、このポンプ作用により、ポンププレート(17)の油吸入口から吸入された油がギヤ(15)(16)間に導入され、同プレート(17)の油排出口から車両の各部に供給される。

図２に示すように、ステータコア(24)は、環状のヨーク部(28)およびヨーク部(28)の内周に所定間隔で設けられた複数のティース部(29)からなる。ステータコア(24)の各ティース部(29)には、インシュレータ(26)(27)を介在させて、Ｕ、Ｖ、Ｗ相のいずれかのコイル(25)が巻き付けられる。１対のインシュレータ(26)(27)は、ステータコア(24)の軸方向両側からステータコア(24)内に挿入されて突き合わされる。ステータコア(24)の各ティース部(29)の径方向内方には、円周方向両側に広がっておりロータ(12)に対向する幅広部(35)が形成されている。幅広部(35)のロータ対向面(35a)は、円周面の一部であり、幅広部(35)のロータ対向面反対側の面（径方向外側の面）(35b)は、径方向に対して鈍角のテーパ面とされている。

各インシュレータ(26)(27)は、ステータコア(24)の端面に軸方向外方から当てられる端面カバー部(36)(38)と、端面カバー部(36)(38)から軸方向内方にのび先端において互いに突き合わされている突出部(37)(39)とを有している。

各インシュレータ(26)(27)の突出部(37)(39)は、コイル(25)を巻き付けるボビン部(40)を形成するためのもので、ステータコア(24)のティース部(29)を周方向の両側から挟む部分(37a)(39a)と、ティース部(29)の幅広部(35)を周方向の両側から挟む部分(37b)(39b)と、ティース部(29)の径方向外側の縁部に連なるヨーク部(28)の内周に当てられる部分(37c)(39c)とからなり、これらの突出部(37)(39)と端面カバー部(36)(38)とによって、ステータコア(24)の表面が露出することが防止されている。図２において、ティース部(29)の幅広部(35)を周方向の両側から挟む部分(37b)(39b)の径方向外周側の面(37d)(39d)は、コイル(25)の径方向内方への移動を阻止する部分であり、階段状の面とされている。

１対のインシュレータ(26)(27)の突出部(37)(39)同士が突き合わされることにより、コイル(25)が巻き付けられるボビン部(40)が形成されている。ボビン部(40)は、図３に示すように、コイル(25)が巻き付けられる被巻線部(41)と、被巻線部(41)の径方向外側縁部に設けられてコイル(25)の径方向外方への移動を防止する外側フランジ部(42)と、被巻線部(41)の径方向内側縁部に設けられてコイル(25)の径方向内方への移動を防止する内側フランジ部(43)とを有している。被巻線部(41)は、各インシュレータ(26)(27)の突出部(37)(39)のうちのティース部(29)を周方向の両側から挟む部分(37a)(39a)およびこれらの(37a)(39a)に挟まれた端面カバー部(36)(38)の部分によって形成され、外側フランジ部(42)は、突出部(37)(39)のうちのヨーク部(28)の内周に当てられる部分(37c)(39c)によって形成され、内側フランジ部(43)は、突出部(37)(39)のうちの幅広部(35)を周方向の両側から挟む部分(37b)(39b)およびこれらの(37b)(39b)に挟まれた端面カバー部(36)(38)の部分によって形成されている。したがって、図２において、符号(37d)(39d)で示されている径方向外周側の面は、内側フランジ部(43)のコイル当接面を形成している。こうして、１対のインシュレータ(26)(27)によって形成されたボビン部(40)により、ステータコア(24)とコイル(25)との間の絶縁耐力が高められるとともに、コイル(25)の被覆がステータコア(25)によって傷付けられることが防止されている。

内側フランジ部(43)は、全体としては、従来と同じ径方向に対して鈍角のテーパ状とされているが、コイル(25)が巻かれているコイル当接面(44)は、径方向にのびる被巻線部(41)に対して直角をなす面(44a)が段差面(44b)を介して複数設けられた階段状の面とされている。したがって、インシュレータ(26)(27)にコイル(25)を巻線していく場合を図４の従来のものと比較すると、図３にＢで示す線を張力をかけて巻いていくと、Ｂの線が先に巻かれているＣおよびＤで示す線の間に入り込もうとしても、図３にＡで示す線には、図４におけるテーパ状内側フランジ部(57)に沿って押し出される方向の力は作用せず、したがって、巻乱れが発生することがない。これにより、占積率が低下することがなく、モータの出力低下を招くという問題も解消される。

なお、上記においては、車載用途のポンプ用モータに適用した場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、結線方式、相数や極数等のモータ形式やその用途等は上記のものに限られるものではなく、また、モータのシャフトに直結されるポンプは、トロコイドポンプに限定されない。但し、トロコイドポンプ等の内接ギヤポンプは、モータを内蔵したポンプユニットを容易に低騒音のものに構成することができる点で好ましい。

図１は、この発明によるインシュレータを備えたモータが使用される電動ポンプユニットを示す縦断面図である。 図２は、この発明によるインシュレータの１実施形態を示す分解斜視図である。 図３は、この発明によるインシュレータの要部を示す横断面図である。 図４は、従来のインシュレータの図３に対応する横断面図である。

符号の説明

(2) モータ
(11) モータハウジング
(12) ロータ
(13) ステータ
(24) ステータコア
(25) コイル
(26)(27) インシュレータ
(28) ヨーク部
(29) ティース部
(41) 被巻線部
(42) 外側フランジ部
(43) 内側フランジ部
(44) コイル当接面

Claims (2)

1. コイルが巻き付けられる筒状の被巻線部、被巻線部の径方向外側縁部に設けられてコイルの径方向外方への移動を防止する外側フランジ部、および被巻線部の径方向内側縁部に設けられてコイルの径方向内方への移動を防止する内側フランジ部を有し、ステータコアに被せられるインシュレータにおいて、内側フランジ部のコイル当接面は、径方向にのびる被巻線部に対して直角をなす階段状の面で形成されていることを特徴とするインシュレータ。
2. モータハウジングと、モータハウジング内に配置されたロータと、ロータを径方向外方から囲むようにモータハウジング内周に設けられたステータとを備えているモータにおいて、ステータは、環状のヨーク部およびヨーク部の内周に所定間隔で設けられた複数のティース部からなるステータコアと、ステータコアのティース部に巻付けられたコイルと、ステータコアとコイルとの間を絶縁するインシュレータとを有しており、インシュレータが請求項１のものであることを特徴とするモータ。

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