JP2009055741A

JP2009055741A - 電動モータ

Info

Publication number: JP2009055741A
Application number: JP2007221509A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Sakata; 隆敏阪田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2009-03-12
Also published as: EP2031735A2; US20090058216A1; US7876015B2; EP2031735B1; EP2031735A3

Abstract

【課題】ステータのコイル間を結ぶ渡り配線同士が接触しない構造の電動モータを提供する。
【解決手段】フロントインシュレータ６ｂにはフロントハウジング側に突出した板状の突起８が設けられている。また、各突起８のステータハウジングの内周面に対向する面には、突片９が設けられている。突片９は、ステータハウジングの内周方向と平行な３本の列を成して、各突起８上にそれぞれ設置されている。各列の間が、コイル間をつなぐ配線である渡り配線を、突起８上に、間隔をあけて配置する導路３１〜３３となっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動モータに関する。更に特定的には、ステータコイルの渡り配線同士の接触を防止するための構造を有する電動モータに関する。

電磁石を放射線状に配したステータの内側において、永久磁石を備えるロータが回転するインナーロータ式の電動モータが多く使用されている。インナーロータ式の電動モータにおいて、各電磁石は磁性体で形成されたステータコアと、ステータコアにインシュレータを介して巻き線したコイルを有すと共に、磁力線方向をロータの方向、即ちステータの内側に向けて配されている。かかる構造の電動モータにおいて、ステータの内側にはロータがあるため、各コイルを配線する渡り配線はステータの外周周辺を通る必要がある。そのため、特許文献１にはステータ外周部に渡り配線係止用の突起を設け、該突起の外周側に渡り配線を通し、各コイルに配線される構造が示されている。
特開２００２−３２５３８５号公報

しかし、例えば三相交流モータをスター結線で使用する場合、３系統のコイルに配線を行なう必要がある。そうすると外周周辺を通る渡り配線も３系統必要となり、最大で３系統の渡り配線全てが同一の突起に係止される。かかる場合に、各配線が突起上または、その近傍で接触する可能性が生ずる。特に突起よりコイル部に向う渡り配線と、隣接する突起に向う他の渡り配線が交差する場合に両配線が接触しやすい。ここで、渡り配線は通常絶縁された配線（例えばエナメル線）であるため、渡り配線同士の接触が即座に問題とはならないが、振動等により渡り配線同士が互いにこすれることにより絶縁がとぎれ、接触部分が導通する可能性がある。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので、ステータのコイル間を結ぶ渡り配線同士が接触しない構造の電動モータを提供することにある。

本発明にかかる電動モータは、永久磁石を備えた略円柱状のロータと、当該ロータの外周を取り囲むステータとを備えた電動モータである。前記ステータは、磁性体からなるステータコアと、前記ステータコアを覆うことにより絶縁するインシュレータと、複数の絶縁電線とを備える。前記複数の絶縁電線が、前記インシュレータを介して、前記ステータコアに捲回されることにより、複数のコイルが形成されるとともに、該複数のコイル間を配線する複数の渡り配線が形成される。前記インシュレータは、前記複数の渡り配線を係止する突起を備え、前記突起には、前記複数の渡り配線の各々を、間隔を隔てて略平行に配置するための複数の導路が形成されている。

上記構成によると、インシュレータは、渡り配線を係止する突起を備えるため、渡り配線は突起に係止され、他の部材、例えばハウジングの内周面やロータに接触しない。また、突起には複数の絶縁電線により形成された複数の渡り配線を互いに間隔を隔てて配置するための複数の導路が形成されているため、突起上で渡り配線同士が接触することも防止できる。

本発明にかかる電動モータにおいて、複数の導路は、前記突起の表面上に、複数の突片を設けることにより形成されることが好ましい。

上記構成によると、突起の表面上に複数の突片を設けることにより導路が形成されるので、安価かつ容易に導路が形成できる。突起は突起形成用の金型により容易に形成可能であり、金型による成形後に、例えば溝きり工程など特段の工程を追加する必要がない。

また、本発明にかかる電動モータは、前記突起の幅方向における前記導路の長さが前記ステータコアに向けて漸増することが好ましい。

突起の幅方向における前記導路の長さが前記ステータコアに向けて漸増する、即ち導路長さがステータコアに近いものほど長い。従って、コイルから突起に向かう渡り配線の経路と、突起から隣接する突起に向かう他の渡り配線の経路が交差近接する場合であっても、渡り配線同士が接触することがない。即ち、渡り配線が接触することを一層良く防止できる。ここで導路の長さとは、突起上において渡り配線が係止される部分であって、渡り配線が常に略直線上に保たれる部分の長さをいう。

本発明によれば、渡り配線同士が接触しない電動モータを提供することができる。

本形態にかかる電動モータの構造を、図面を用いて、以下に説明する。

図１（ａ）および図１（ｂ）を参照して、本実施形態にかかる電動モータのハウジングは略円筒状のステータハウジング１の両端を略円環状のフロントハウジング２と略円盤状のリアハウジング３とにより封じた形状である。ステータハウジング１の内周面４に近接するように６個のステータコア５が放射状に配されている。なお、ステータコア５は磁性体からできている。ステータコア５のフロントハウジング２側の端部にはフロントインシュレータ６ｂがはめ込まれている。またステータコア５のリアハウジング３側端部にはリアインシュレータ６ａがはめ込まれている。フロントインシュレータ６ｂとリアインシュレータ６ａとは絶縁性を有する樹脂により成形された略円環状の部材である。フロントインシュレータ６ｂとリアインシュレータ６ａとを介してステータコア５に絶縁電線７の巻線が捲線されることにより、コイル１０が形成されている。このコイル１０とステータコア５とにより電磁石が形成されている。なお、電磁石の磁力方向は全てフロントハウジング２の中心軸方向に向いている。このように、フロントインシュレータ６ｂ、リアインシュレータ６ａ、ステータコア５、突起８および絶縁電線７によりステータ１１が形成されている。また、ステータハウジング１の内周面４にステータコア５が接するとともに、ステータ１１がステータハウジング１に固定されている。

リアハウジング３の内面の中央部には略筒状の突部１３が設けられており、この突部１３の内周面にすき間嵌め、しまり嵌めなどにより転がり軸受１５が固定されている。この転がり軸受１５により回転軸１７の一方の端部であるリア端２３が支承されている。この回転軸１７の長手方向中央部の外周面には、永久磁石であるロータ１８が上記ステータ１１と対向するように固定されている。

フロントハウジング２の内面の中央部には略筒状の突部１４が設けられており、この突部１４の内周面には、隙間嵌め、しまり嵌めなどより転がり軸受１６が固定されている。この転がり軸受１６により回転軸１７の他方の端部であるフロント端２４が支承されている。

更にフロントハウジング２は中央部に貫通孔を有し、この貫通孔を介して回転軸１７のフロント端２４が突出しており、該フロント端２４に図示しない歯車、回転翼などを用途に応じて固定することができる。また、回転軸１７とフロントハウジング２の間にはシール構造２５を有する。

次にフロントインシュレータ６ｂについて、図１と併せて図２および図３を参照して、詳説する。

フロントインシュレータ６ｂにはフロントハウジング２側に突出した板状の突起８が、一方面をステータハウジング１の内周面４に向けて、設けられている。なお図２（ｂ）を特に参照し、突起８は略長方形の板状であるが、図２（ｂ）における左上部角部分に切欠き２０を有している。

各突起８のステータハウジング１の内周面４に対向する面には、突片９が設けられている。突片９は、ステータハウジング１の内周方向と平行な３本の列を成して、各突起８上にそれぞれ設置されている。なお、同一の列を成す突片９の最大距離はステータコア５に向けて漸増している。また、図２（ａ）および図２（ｃ）に端的に示されるように、全ての突片９は突片９が成す列と平行な方向に各々間隔をあけてそれぞれ配置されている。

更に、突起８のステータハウジング１の内周面４に対向する面が突片９が成す各列によって区切られることにより、渡り配線を１９を間隔を隔てて配置するための導路３１〜３３が、互いに平行に形成されている。また、上述したように、導路の長さとは、突起上において渡り配線が係止される部分であって、渡り配線が常に略直線状に保たれる部分の長さをいう。図２（ｂ）の拡大図を参照して、導路３１の長さＡは導路３１に平行な方向の突起８の幅によって決定される。導路３１に係止される渡り配線は、コイル１０と突起８を結ぶ経路においても、突起８同士を結ぶ経路においても、長さＡの全長に渡って略直線状に係止されるためである。次に導路３２の長さＢは、同様の理由により、導路３２が接する同一の列を成す突片９の最大距離により決定される。最後に導路３３の長さＣは、同様の理由により、突起８に形成された切欠き２０の位置と、導路３３が接する突片９のうち最も切欠き２０から遠い突片との距離により決定される。なお、突起８の幅は、切欠き２０を形成された部分においては、他の部分に比べ小さくなっている。逆に言えば、切欠き２０が設けられているため、突起８の幅は、ステータコア５に向かって増加している。また、導路３１〜３３の長さＡ〜Ｃは、ステータコア５に向かって漸増している、即ち長さＣ、Ｂ、Ａの順に大きくなる。

続いて、図４と図５をあわせて参照して、本実施形態にかかるインシュレータを用いて三相交流をスター結線する場合について説明する。Ｕ相線を形成する絶縁電線７（以下Ｕ線）はフロントインシュレータ６ｂおよびリアインシュレータ６ａを介してステータコア５に巻線を捲線してコイル１０ａとコイル１０ｄを形成すと共に、コイル１０ａとコイル１０ｄの間を配線するＵ相渡り配線１９ａｄを形成する。図５（ａ）を特に参照し、Ｕ線はコイル１０ａを形成し、Ｕ相渡り配線１９ａｄとして、最もステータコア５に近い導路３１を通り突起８ａに係止される。突起８ａには他の渡り配線１９は係止されておらず、突起８ａ近傍において渡り配線１９同士が互いに接触することはない。

Ｖ相線を形成する絶縁電線７（以下Ｖ線）はインシュレータ６ｂおよび６ａを介してステータコア５に巻線を捲線してコイル１０ｂとコイル１０ｅを形成するとともに、コイル１０ｂとコイル１０ｅの間を配線するＶ相渡り配線１９ｂｅを形成する。図５（ａ）および図５（ｂ）を特に参照し、Ｖ相渡り配線１９ｂｅは導路３１に次いでステータコア５に近い導路３２を通り突起８ｂに係止される。Ｖ相渡り配線１９ｂｅは、コイル１０ｂから突起８ｂ上の導路３２に向う経路において、突起８ａから突起８ｂへ向かう経路をとるＵ相渡り配線１９ａｄと近接するが、導路３１と導路３２とが間隔を隔てて配置され、かつ導路３１の長さＡと導路３２との長さＢとが異なるため、互いに接触することはない。また、突起８ｂ上においても導路３１と導路３２とが間隔を隔てて配置されているので、接触することはない。

Ｗ相線（以下Ｗ線）を形成する絶縁電線は６ｂおよび６ａを介してステータコア５に巻線を捲線してコイル１０ｃとコイル１０ｆを形成すると共に、コイル１０ｃとコイル１０ｆの間を配線するＷ相渡り配線１９ｃｆを形成する。図５（ｂ）および（ｃ）を特に参照して、Ｗ相渡り配線１９ｃｆはステータコア５から最も遠い導路３３を通り突起８ｃに係止される。Ｗ相渡り配線１９ｃｆはコイル１０ｃから突起８ｃ上の導路３３に向う経路において、突起８ｂから突起８ｃへ向かう経路をとるＵ相渡り配線１９ａｄおよびＶ相渡り配線１９ｂｅと近接するが、導路３１〜導路３３が間隔を隔てて配置され、導路３１〜導路３３の長さＡ〜Ｃがそれぞれ異なるため、互いに接触することはない。特に切欠き２０により導路３３の長さＣは導路３１の長さＡおよび導路３２の長さＢと明確に異なるものとされている。また、突起８ｃ上においても導路３１〜導路３３が間隔を隔てて配置されているので、接触することはない。

Ｕ相渡り配線１９ａｄは、突起８ａから突起８ｄに係止され、突起８ｄよりコイル１０ｄに向う経路をとる。図５（ｄ）を特に参照し、突起８ｄ上においてＵ相渡り配線１９ａｄは導路３１に、Ｖ相渡り配線１９ｂｅは導路３２に、Ｗ相渡り配線１９ｃｆは導路３３にそれぞれ間隔を隔てて配置されているため互いに接触することはない。Ｖ相渡り配線１９ｂｅは導路３２から、Ｗ相渡り配線１９ｃｆは導路３３から隣接する突起８ｅに向かう経路をとり、Ｕ相渡り配線１９ａｄは導路３１からコイル１０ｄに向う経路をとる。ここで導路３１はステータコア５に最も近い導路であり、即ちコイル１０ｄに最も近い導路であるため、導路３１からコイル１０ｄに向う経路においても渡り配線１９同士が互いに近接することはなく、渡り配線１９同士が互いに接触することはない。

Ｖ相渡り配線１９ｂｅは、突起８ｂから突起８ｅに係止され、突起８ｅよりコイル１０ｅに向う経路をとる。図５（ｅ）を特に参照し、突起８ｅ上においてＶ相渡り配線１９ｂｅは導路３２に、Ｗ相渡り配線１９ｃｆは導路３３にそれぞれ間隔を隔てて配置されているため互いに接触することはない。なお、Ｕ相渡り配線１９ａｄは突起８ｅに係止されていない。Ｗ相渡り配線１９ｃｆは導路３３から隣接する突起８ｅに向かう経路をとり、Ｖ相渡り配線１９ｂｅは導路３２からコイル１０ｅに向う経路をとる。ここで導路３２は導路３３に比べてステータコア５に近い導路であり、即ちコイル１０ｅにも近い導路であるので、導路３２からコイル１０ｅに向う経路においてもＶ相渡り配線１９ｂｅとＷ相渡り配線１９ｃｆとが互いに近接することはなく、渡り配線同士が互いに接触することはない。

Ｗ相渡り配線１９ｃｆは、突起８ｃから突起８ｆに係止され、突起８ｆよりコイル１０ｆに向う経路をとる。図５（ｆ）を特に参照し、Ｕ相渡り配線１９ａｄおよびＶ相渡り配線１９ｂｅは突起８ｆに係止されていない。従って、突起８ｆ上および突起８ｆからコイル１０ｆに向う経路において、Ｗ相渡り配線１９ｃｆは、Ｕ相渡り配線１９ａｄおよびＶ相渡り配線１９ｂｅと互いに接触することはない。

上記実施形態の電動モータによれば、以下のような効果を得ることができる。

（１）本実施形態にかかる電動モータは、ステータ１１に渡り配線を係止する突起８を備えるため、他の部材、例えばステータハウジング１の内周面４やロータ１８等に接触しない。

（２）本実施形態にかかる電動モータは、各突起８に設けられた突片９により、コイル１０間をつなぐ配線である渡り配線が通るための導路３１〜３３が互いに平行に形成されている。この導路３１〜３３によりＵ線、Ｖ線、Ｗ線のそれぞれの渡り配線が間隔を隔てて突起８に係止されるため、突起８上で渡り配線同士が接触することも防止される。

（３）本実施形態において、導路３１〜３３の長さＡ〜Ｃがそれぞれ異なり、かつステータコア５に向かって漸増する。従って、コイル１０から突起８に向かう渡り配線１９の経路と、突起８から隣接する突起８に向かう渡り配線１９の経路が交差近接する場合であっても、渡り配線１９同士が接触することがない。即ち、渡り配線が接触することを一層良く防止できる。

（４）また、本実施形態において、導路３１〜３３は突片９によって形成されるため、安価かつ容易に形成できる。また、通常突片９は金型により突起８と同時に形成され、例えば溝きり工程など特段の工程を追加する必要がない。

特に、各突片９は突片９が並ぶ直線と平行な方向に各々間隔をあけて配列されているため、金型の構成も容易である。具体的には、図６を参照して、突片９は、組み合わせた上側金型４０と下側金型４１との間にできた空間に樹脂を射出し、樹脂が固化した後、上側金型４０と下側金型４１とを上下方向に分離することにより突起８と同時に成型される。即ち突片９は上側金型４０と下側金型４１とのすき間４２に形成される。各突片９は突片９が並ぶ直線と平行な方向に各々間隔をあけて配列されているため、上側金型４０および下側金型４１の分離する方向に複数個形成する必要がないためである。

（５）また、本実施形態において、導路３１の長さＡは突起８の幅により決定されているため、導路３１の幅を決定するために特段の構造を必要としない。

（６）また、本実施形態において、導路３２の長さＢは突片９の配置（間隔）により決定されているため、導路３２の幅を決定するために特段の構造を必要としない。

（７）また、本実施形態において、導路３３の長さＣは切欠き２０と突片９の配置（間隔）により決定されている。切欠きも上側金型４０により容易に形成されるため、導路３３の長さＣも金型のみにより容易に形成できる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施形態においては切欠き２０を形成しているが、必須ではない。突片９または他の構造により導路の長さを変えることにより、渡り配線同士の接触が避けられれば同様の効果が得られる。

・また、導路を構成する方法は突片９の隙間に構成する方法以外にも考えられる。例えば突起８に凹溝を設け導路とすることが考えられる。このような構造は上側金型と下側金型を上下方向に分離する製造工程では製造困難であるが、金型による突起形成後に削成工程を設けたり、金型構造を改変することで可能となる。

・上記実施形態においては三相６極スター配線のモータに本発明を適用した形態を示したが、他の形態にも適用可能である。例えばデルタ配線や三相９極、単相４極のモータに適用することができる。その場合必要に応じて導路の数を増減する。

・また切欠きの数や配置も適宜変更することができる。上記実施形態においては切欠き２０を突起の片側のみに設けたが、反対側で渡り配線が交差しうる場合は両側に設けても良い。

次に、上記実施形態及び変形例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。

（ａ）前記導路は、前記突起に設けられた凹溝により形成されることを特徴とする請求項１に記載の電動モータ。

従って、この（ａ）に記載の発明によれば、導路は、突起に設けられた凹溝により形成されるため、突片によらず導路を形成することができる。かかる凹溝は金型や、削成によって形成できる。この場合においても、突起には前記複数の渡り配線を互いに間隔を隔てて配置するための導路が、複数互いに平行に形成されるため、突起上における渡り配線が通る位置も固定することができ、突起上で渡り配線同士が接触することも避けることができる。

（ｂ）前記突起の幅が、前記ステータコアに向けて増加することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動モータ。

従って、この（ｂ）に記載の発明によれば、突起の突起の幅、即ち導路に平行な方向の長さが、前記ステータコアに向けて増加するため、導路の長さもステータコアに向けて増加する。従って、コイルから突起に向かう渡り配線の経路と、突起から隣接する突起に向かう他の渡り配線の経路が交差近接する場合であっても、渡り配線同士が接触することがない。即ち、渡り配線が接触することを一層良く防止できる。

本発明によると、ステータコイルの渡り配線同士の接触を防止できるため、電動モータに広く適応しうる。

（ａ）は本発明にかかる電動モータの一実施形態についてその構造を示す軸方向断面図であり、（ｂ）インシュレータの構造を示す、軸に垂直な断面図である。は本発明にかかる電動モータの一実施形態におけるインシュレータを示す図であり、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は背面図である。本発明にかかる電動モータの一実施形態におけるインシュレータを示す等角投影図である。本発明にかかる電動モータの一実施形態におけるインシュレータへの配線方法を示す模式図である。本発明にかかる電動モータの一実施形態におけるインシュレータへの配線方法を示す模式図であり、（ａ）は図４におけるａ方向からの側面図である。（ｂ）は図４におけるｂ方向からの側面図である。（ｃ）は図４におけるｃ方向からの側面図である。（ｄ）は図４におけるｄ方向からの側面図である。（ｅ）は図４におけるｅ方向からの側面図である。（ｆ）は図４におけるｆ方向からの側面図である。本発明にかかる電動モータの一実施形態におけるインシュレータを製造する金型の要部拡大模式図である。

符号の説明

１・・・ステータハウジング、２・・・フロントハウジング、３・・・リアハウジング、４・・・内周面、５・・・ステータコア、６ａ・・・リアイシュレータ、６ｂ・・・フロントインシュレータ、７・・・絶縁電線、８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ・・・突起、９・・・突片、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ・・・コイル、１１・・・ステータ、１３，１４・・・突部、１５，１６・・・軸受、１７・・・回転軸、１８・・・ロータ、１９・・・渡り配線、１９ａｄ・・・Ｕ相渡り配線、１９ｂｅ・・・Ｖ相渡り配線、１９ｃｆ・・・Ｗ相渡り配線、２３・・・リア端、２４・・・フロント端、２５・・・シール構造、３１，３２，３３・・・導路、４０・・・上側金型、４１・・・下側金型、４２・・・すき間。

Claims

永久磁石を備えた略円柱状のロータと、当該ロータの外周を取り囲むステータとを備えた電動モータであって、
前記ステータは、磁性体からなるステータコアと、前記ステータコアを覆うことにより絶縁するインシュレータと、複数の絶縁電線とを備え、
前記複数の絶縁電線が、前記インシュレータを介して、前記ステータコアに捲回されることにより、複数のコイルが形成されるとともに、該複数のコイル間を配線する複数の渡り配線が形成され、
前記インシュレータは、前記複数の渡り配線を係止する突起を備え、
前記突起には、前記複数の渡り配線の各々を、間隔を隔てて略平行に配置するための複数の導路が形成されていることを特徴とする電動モータ。
前記複数の導路は、前記突起の表面上に、複数の突片を設けることにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の電動モータ。
前記突起の幅方向における前記導路の長さが前記ステータコアに向けて漸増することを特徴とする請求項２に記載の電動モータ。