JP2009177984A - モータのインシュレータ構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】一対のインシュレータの双方を同一形状の部品として製造コストを低減することが可能なモータのインシュレータ構造を得る。
【解決手段】一つのインシュレータ42に、第一嵌合部43Iを設けた被覆部43と、第二嵌合部43Rを設けた被覆部43と、を混在させ、ステータコア41の中心軸41Cを含む平面Fを挟んで第一嵌合部43Iを設けた被覆部43と第二嵌合部43Rを設けた被覆部43とを対向配置(対称となる位置に配置)する。そして、一つのインシュレータ42と、軸方向に反転させた同一形状のもう一つのインシュレータ42とを、軸方向に突き合わせることで、全ての歯部41aに対応して、二つのインシュレータ42のうち一方の第一嵌合部43Iと他方の第二嵌合部43Rとが相互に嵌合できるようにしてある。
【選択図】図2

Description

本発明は、モータのインシュレータ構造に関する。
従来のモータとして、固定子鉄板を複数枚積層して構成したステータコア(固定子鉄心)を備え、そのステータコアの内周に、周方向に等間隔に複数の歯部を設けたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1では、ステータコアの中心軸の軸方向両端部に、それぞれインシュレータを設け、各インシュレータに、各歯部の外側を被覆する複数の被覆部(櫛状係合部)を周方向に等間隔に設けてある。そして、この被覆部で被覆された歯部に、巻線を巻回してある。すなわち、これら被覆部(インシュレータ)によって歯部(ステータコア)と巻線との絶縁性を確保しながら、巻線を通電することで歯部に磁力を発生できるようにしてある。
このとき、二つのインシュレータのうち一方の被覆部の先端部と、他方の被覆部の先端部とが一定の重なり代をもって互いに重なり合うようにしてある。
特開2001−218407号公報
しかしながら、上記特許文献1では、二つのインシュレータは、被覆部の相互に重なり合う部分で形状を異ならせて、別部品として製造しているため、コストアップを余儀なくされてしまう。
そこで、本発明は、一対のインシュレータの双方を同一形状の部品として製造コストを低減することが可能なモータのインシュレータ構造を得ることを目的とする。
請求項1の発明にあっては、内周または外周に沿って複数の歯部を突設したステータコアと、上記ステータコアの軸方向の両端部にそれぞれ取り付けられ、上記歯部をそれぞれ被覆する複数の被覆部を設けた一対のインシュレータと、上記被覆部で被覆された上記歯部に巻回され、通電により歯部に磁力を発生させる巻線と、を備え、上記一対のインシュレータのうち軸方向一方側のインシュレータの被覆部の軸方向他方側の先端部と、軸方向他方側のインシュレータの被覆部の軸方向一方側の先端部とを相互に嵌合させるようにしたモータのインシュレータ構造において、一つのインシュレータに、上記軸方向の先端部に第一嵌合部を設けた被覆部と、上記軸方向の先端部に上記第一嵌合部と嵌合可能な第二嵌合部を設けた被覆部と、を設けるとともに、上記ステータコアの中心軸を含む一つの平面を挟んで上記第一嵌合部を設けた被覆部と上記第二嵌合部を設けた被覆部とを対向配置し、一つのインシュレータと、当該インシュレータと同一形状で上記軸方向に反転させたもう一つのインシュレータとを、軸方向に突き合わせることで、それら二つのインシュレータのうち一方の第一嵌合部と他方の第二嵌合部とを相互に嵌合させるようにしたことを特徴とする。
請求項2の発明にあっては、上記第一嵌合部を設けた被覆部と、上記第二嵌合部を設けた被覆部とを、上記中心軸の周方向に沿って一定ピッチで交互に配置したことを特徴とする。
請求項3の発明にあっては、上記第一嵌合部または第二嵌合部を設けた複数の被覆部からなる第一の被覆部群と、上記第一の被覆部群と嵌合可能な第二の被覆部群とを、上記中心軸の周方向に沿って一定ピッチで交互に配置したことを特徴とする。
請求項4の発明にあっては、上記インシュレータに、上記ステータコアへの取付姿勢の目安となる位置合わせマークを設けたことを特徴とする。
請求項5の発明にあっては、上記インシュレータ構造を含むモータと、上記モータによって駆動されるポンプとを含むモータ一体型ポンプである。
請求項1の発明によれば、第一嵌合部を設けた被覆部と第二嵌合部を設けた被覆部とをステータコアの中心軸を含む平面を挟んで対向配置して、一つのインシュレータと、当該インシュレータと同一形状で軸方向に反転させたもう一つのインシュレータとを、軸方向に突き合わせることで、それら二つのインシュレータのうち一方の第一嵌合部と他方の第二嵌合部とを相互に嵌合させるようにしたので、ステータコアの軸方向両端部に配置されるインシュレータを一部品に共用化することができる。
請求項2または請求項3の発明によれば、二つのインシュレータを中心軸回りに相対回動させて位置合わせを行えるので、組立作業性の向上を図ることができる。
請求項3の発明によれば、位置合わせマークによってインシュレータのステータコアへの取付姿勢より容易に認識できるようになり、インシュレータの組立作業性をさらに向上させることができる。
請求項4の発明によれば、モータ一体型ポンプとしての製造コストを低減することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す複数の実施形態および変形例には同様の構成要素が含まれている。よってこれら同様の構成要素については共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。
(第1実施形態)図1〜図7は、本発明の第1実施形態にかかるモータのインシュレータ構造を示している。これらのうち、図1は、本実施形態にかかるインシュレータ構造を備えるモータの断面図、図2は、ステータコアと一対のインシュレータを示す分解斜視図、図3は、インシュレータを組み付けたステータコアの斜視図、図4は、図3中IV−IV線に沿う断面での斜視図、図5は、巻線を省略したステータの斜視図、図6は、制御基板とステータの巻線とを接続する加締め端子の斜視図、図7は、インシュレータの被覆部側を示す斜視図である。
図1に示すように、モータ一体型ポンプ1は、ポンプ2とモータ3とを備えており、ポンプ2の外郭を成すポンプケーシング21とモータ3の外郭を成すモータハウジング31とが、一体に組み付けられている。
ポンプケーシング21のポンプ室22内には、遠心ポンプを構成する羽根車23が回転自在に収納されている。また、ポンプ室22の中心部には吸入口22aを形成してあり、ポンプ室22の周縁部の接線方向に吐出口22bを形成してある。かかる構成で、モータ3によって羽根車23を回転させると、吸入口22aから吸入された流体が吐出口22bから吐出される。
モータハウジング31は、ドラム状の外側壁31aと、この外側壁31aの内側に所定間隔を設けて同心状に設けた内側壁31bと、この内側壁31bのさらに内側で支軸32を固定する筒状の中心壁31cと、を備える。そして、外側壁31aと内側壁31bのポンプ2側の端部を略円環状の端壁31dで連結する一方、内側壁31bと中心壁31cのポンプ2とは反対側の端部を略円環状の底壁31eで連結してある。また、中心壁31cの内側には仕切壁31fを設けてある。
そして、外側壁31aのポンプ2側の端部の外周から突設したフランジ部31gと、ポンプケーシング21の外周から突設したフランジ部21aとを、それらの間にパッキング24を介在させて溶着することにより、ポンプケーシング21とモータハウジング31とを一体化してある。
また、外側壁31aと内側壁31bとの間はステータ収容室33となって、モータ3のステータ4を嵌合してある。一方、内側壁31bと中心壁31cとの間はロータ収容室34となって、モータ3のロータ5を収容してある。
ステータ4は、図2に示すように、内周の周方向に等間隔をもって突設する複数の歯部41aを設けたステータコア41と、このステータコア41の軸方向(図2中上下方向)両端部にそれぞれ取り付け、各歯部41aの外側をそれぞれ絶縁する複数の被覆部43を周方向に等間隔に設けた一対のインシュレータ42と、図1に示すように、被覆部43で絶縁した各歯部41aにそれぞれ巻回して通電により各歯部41aに磁力を発生させる巻線44と、を備える。
ステータコア41は、図1に示すように、歯部41aを有して所定形状に打ち抜いた複数の鋼板を積層して形成してある。また、図2にも示すように、軸方向一端部の外側には取付部41Iが突設されており、図1に示すように、この取付部41Iをボルト45によってモータハウジング31の外側壁31aに締結することで、ステータコア41をモータハウジング31に固定してある。
図2に示すように、歯部41aの先端部には、内側壁31bの外面に略沿った円弧部41bが形成されており、これら歯部41aと円弧部41bとで軸方向の視線で略T字状の外観を呈している。
インシュレータ42の各被覆部43は、図7にも示すように、歯部41aの周方向(中心軸41Cの周方向)側の側面を覆う壁面43aと、円弧部41b径方向(中心軸41Cの径方向)外側の側面を覆う壁面43bと、ステータコア41の径方向内側の側面を覆う壁面43cと、を備えて、壁面43b,43b間が分離された筒状に突設されている。
そして、一つのモータ3に対してインシュレータ42を二つ用い、図2に示すように、一方のインシュレータ42を被覆部43側からステータコア41の軸方向一端部(図中下端部)に嵌合して取り付けるとともに、他方のインシュレータ42を同様に被覆部43側からステータコア41の軸方向他端部(図中上端部)に嵌合して取り付ける。
被覆部43の突設高さH1は、ステータコア41の高さH0の半分よりも若干長い寸法に形成してある。このため、ステータコア41の軸方向中間位置で、軸方向一方側のインシュレータ42の被覆部43の軸方向他方側の先端部と、軸方向他方側のインシュレータ42の被覆部43の軸方向一方側の先端部とが、互いに重なり合うことになる。なお、本実施形態では、同一形状のインシュレータ42を二つ用いており、一方を他方に対して軸方向に反転させ、適切な姿勢で被覆部43の先端部同士を突き合わせると、先端部同士が相互に嵌合するようにしてある。
すなわち、図7に示すように、本実施形態では、一つのインシュレータ42に、軸方向先端部に内周側の突壁を有する第一嵌合部43Iを設けた被覆部43と、軸方向先端部に内周側の凹部を有する第二嵌合部43Rを設けた被覆部43と、を混在させ、ステータコア41の中心軸41Cを含む平面Fを挟んで第一嵌合部43Iを設けた被覆部43と第二嵌合部43Rを設けた被覆部43とを対向配置(対称となる位置に配置)している。そして、一つのインシュレータ42と、軸方向に反転させた同一形状のもう一つのインシュレータ42とを、第一嵌合部43Iまたは第二嵌合部43Rを設けた被覆部43の先端部同士を近接させる姿勢で、軸方向に突き合わせることで、全ての歯部41aに対応して、二つのインシュレータ42のうち一方の第一嵌合部43Iと他方の第二嵌合部43Rとが相互に嵌合することができるようにしてある。つまり、インシュレータ42の上記平面Fより一方側の領域を平面Fに含まれて中心軸41Cと直交する線41Vを軸として180°回転させた状態に対して軸方向に突き合わせて嵌合できるよう、インシュレータ42の平面Fより他方側の領域に、被覆部43、第一嵌合部43I、および第二嵌合部43Rを形成する。
また、図2および図7に示すように、インシュレータ42には、第一嵌合部43Iを設けた被覆部43と、第二嵌合部43Rを設けた被覆部43とを、周方向に沿って一定ピッチで交互に配置してある。本実施形態では、歯部41aが周方向に沿って一定ピッチで(45°毎に)8本設けられているため、第一嵌合部43Iを設けた被覆部43と、第二嵌合部43Rを設けた被覆部43とを、45°おきに交互に設けてある。なお、本実施形態では周方向に8箇所に設けたが、これより多くてもよいし少なくてもよい。ただし設置箇所数は2の倍数とする必要がある。
上記構成により、図4に示すように、同一形状の一対のインシュレータ42,42の被覆部43,43の軸方向先端部同士、すなわち第一嵌合部43Iと第二嵌合部43Rとが厚み方向に重なり合い、歯部41aおよび円弧部41bの巻線44側の面は被覆部43によって隙間無く覆われ、当該被覆部43で被覆した歯部41aに、巻線44が巻回される。すなわち、本実施形態では、軸方向の先端部同士が相互に嵌合された被覆部43,43およびそれらを含む二つのインシュレータ42,42によって、巻線44と歯部41a(ステータ4)との絶縁をより確実に確保することができる。
また、図1に示すように、モータハウジング31のポンプ2とは反対側の端部の内側には、上述の巻線44に制御電流を通電する制御基板46を配置してあり、その制御基板46と各歯部41aの巻線44とを、図6に示す加締め端子47によって電気的に接続してある。制御基板46はモータハウジング31にビスなどの締結部材によって固定してある。
また、図6に示すように、加締め端子47は、一端部(図中上端部)に設けられたインシュレータ42への取付部47aと、他端部(図中下端部)に設けられた制御基板46に接続する挿入端子47bと、取付部47aの挿入端子47b側端部に巻線44の一端部を加締め固定する加締め部27cと、を有している。
制御基板46に近いインシュレータ42には、図4および図5に示すように、当該インシュレータ42の被覆部43を突設した側とは反対側に、各歯部41aに対応させて断面略矩形状の取付筒48を突設し、その取付筒48に加締め端子47の取付部47aを挿入して取り付けるようになっている。なお、制御基板46から遠い側のインシュレータ42にあっても上述の取付筒48を形成してあるが、この取付筒48には加締め端子47は装着されない。
また、ロータ5は、図1に示すように、羽根車23から一体に延設した回転筒51と、この回転筒51の周方向に等間隔をもって取り付けた複数のマグネット(あるいは複数の極を備えたマグネット)52と、によって形成してある。ロータ収容室34内で、ロータ5は、その内周に設けた軸受53によって支軸32に回転自在に支持される。
したがって、本実施形態では、制御基板46から巻線44に制御電流が通電されることによりモータ3のロータ5が回転し、そして、このロータ5と一体の羽根車23が回転してポンプ2を駆動し、吸入口22aから吸入した流体を吐出口22bから吐出する。
以上、説明したように、本実施形態では、第一嵌合部43Iを設けた被覆部43と第二嵌合部43Rを設けた被覆部43とをステータコア41の中心軸41Cを含む平面Fを挟んで対向配置して、一つのインシュレータ42と、当該インシュレータ42と同一形状で軸方向に反転させたもう一つのインシュレータ42とを、軸方向に突き合わせることで、それら二つのインシュレータ42のうち一方の第一嵌合部43Iと他方の第二嵌合部43Rとを相互に嵌合させるようにしたので、ステータコアの軸方向両端部に配置されるインシュレータを一部品に共用化することができる。したがって、軸方向両端部に設けられる二つのインシュレータの形状を異ならせた場合に比べて、モータ3ひいてはモータ一体型ポンプ1の製造コストを低減することができる。
また、本実施形態では、インシュレータ42に、第一嵌合部43Iを設けた被覆部43と、第二嵌合部43Rを設けた被覆部43とを、周方向に沿って一定ピッチで交互に配置してある。よって、一方のインシュレータ42を他方のインシュレータ42に対して、中心軸41C回りに一定の回動方向に相対回動させた場合には、ピッチの2倍の角度範囲内(本実施形態では90°未満)で、嵌合可能な姿勢に配置することができるため、位置合わせを容易に行えて、組立作業性の向上を図ることができる。
(第1実施形態の変形例)図8は、本発明の第1実施形態の第1変形例にかかるインシュレータの斜視図、図9は、本発明の第1実施形態の第2変形例にかかるインシュレータの斜視図である。
図8に示すインシュレータ42Bならびに図9に示すインシュレータ42Cは、いずれも、第一嵌合部43Iまたは第二嵌合部43Rを設けた複数の被覆部43からなる第一の被覆部群50A1,50A2と、第一の被覆部群50A1,50A2と嵌合可能な第二の被覆部群50B1,50B2とを、中心軸41Cの周方向に沿って一定ピッチで交互に配置したものである。
図8に示すインシュレータ42Bでは、第一被覆部群50A1は、第一嵌合部43Iを設けた被覆部43を中心軸41Cに対する角度45°の設置間隔をあけて二つ含む一方、第二被覆部群50B1は、第二嵌合部43Rを設けた被覆部43を中心軸41Cに対する角度45°の設置間隔をあけて二つ含み、これら第一被覆部群50A1と第二被覆部群50B1とを90°のピッチで周方向に沿って交互に配置してある。
図9に示すインシュレータ42Bでは、第一被覆部群50A2は、第一嵌合部43Iを設けた被覆部43を中心軸41Cに対する角度45°の設置間隔をあけて四つ含む一方、第二被覆部群50B2は、第二嵌合部43Rを設けた被覆部43を中心軸41Cに対する角度45°の設置間隔をあけて四つ含み、これら第一被覆部群50A2と第二被覆部群50B2とを180°のピッチで周方向に沿って交互に配置してある。
そして、図8および図9を参照すれば、これらの場合も、上記第1実施形態と同様(図7参照)、第一嵌合部43Iおよび第二嵌合部43Rが、中心軸41Cを含む少なくとも一つの平面(図示せず)を挟んで対向配置されていることが理解できよう。
したがって、図8の変形例では、同一形状の二つのインシュレータ42B,42Bを相互に突き合わせることで、それら二つのインシュレータ42B,42Bのうち一方(42B)の第一嵌合部43Iと他方(42B)の第二嵌合部43Rとを相互に嵌合させることができる。そして、この場合には、第一被覆部群50A1と第二被覆部群50B1とを90°のピッチで周方向に沿って交互に配置してあるため、二つのインシュレータ42B,42Bを突き合わせて相対回動させた場合に、一定の回動方向では相対回動2ピッチ(180°)未満で、それらが嵌合する相対角度に配置することができる。
また、図9の変形例では、同一形状の二つのインシュレータ42C,42Cを相互に突き合わせることで、それら二つのインシュレータ42C,42Cのうち一方(42C)の第一嵌合部43Iと他方(42C)の第二嵌合部43Rとを相互に嵌合させることができる。そして、この場合には、第一被覆部群50A2と第二被覆部群50B2とを180°のピッチで周方向に沿って交互に配置してあるため、二つのインシュレータ42B,42Bを突き合わせて相対回動させた場合に、一定の回動方向では相対回動2ピッチ(360°)未満で、それらが嵌合する相対角度に配置することができる。
なお、上記変形例では、第一被覆部群50A1,50A2および第二被覆部群50B1,50B2ともに、それぞれ同一形状の被覆部43のみを含むように構成したが、第一被覆部群および第二被覆部群には、第一嵌合部43Iを含む被覆部43と第二嵌合部43Rを含む被覆部43とを混在させるようにしてもよい。
(第2実施形態)図10は本発明の第2実施形態にかかるインシュレータの斜視図である。
本実施形態では、インシュレータ42Aに、ステータコア41への取付姿勢の目安となる位置合わせマーク49A,49Bを設けた点が、上記第1実施形態と相違している。
具体的には、位置合わせマーク49A,49Bを、インシュレータ42Aの被覆部43を設けた側とは反対面に、各被覆部43にそれぞれ対応させて突設した突起部P1,P2として設けてある。そして、第一嵌合部43Iを設けた被覆部43に対応した突起部P1の高さh1と、第二嵌合部43Rを設けた被覆部43に対応した突起部P2の高さh2と、を相互に異ならせることで(h1>h2)、これらを識別できるようにしてある。
インシュレータ42Aをステータコア41の軸方向端部に取り付ける際に、被覆部43はステータコア41の内方に嵌合されて、第一嵌合部43Iと第二嵌合部43Rとを外方から視認できなくなるのであるが、外側に配置される突起部P1,P2によって、これら第一嵌合部43Iおよび第二嵌合部43Rを直接視認せずとも、これらの適切な配置を認識することができる。
したがって、本実施形態によれば、49A,49Bとして用いた突起部P1,P2によってインシュレータ42Aのステータコア41への取付姿勢を認識できるため、インシュレータ42Aの組立作業性を更に向上させることができる。
また、本実施形態では位置合わせマーク49A,49Bを、インシュレータ42Aの被覆部43を設けた側とは反対面に、各被覆部43にそれぞれ対応させて突設した突起部P1,P2としたので、これら突起部P1,P2を巻線44の取り回しやインシュレータ42Aの強度保持に利用することができる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、モータ一体型ポンプに組み込まれるモータとして実施される場合を例示したが、本発明は、これ以外のモータとしても実施可能である。
また、上記実施形態では、ステータコアがロータを囲う構成としたが、ステータコアをロータが囲う構成、すなわち、ステータコアの外周に径外方向に向けて歯部を突設した構成においても、同様に実施することが可能である。
なお、位置合わせマークは視覚や触覚等で認識できる目印となるものであればよく、図形、記号、文字、色彩、表面性状(面粗度や光の反射度合いの変化)、凹部、凹凸形状等としても具現化することができる。
本発明の第1実施形態にかかるモータの断面図である。 本発明の第1実施形態にかかるモータのインシュレータ構造に含まれるステータコアと一対のインシュレータを示す分解斜視図である。 本発明の第1実施形態にかかるモータのインシュレータ構造に含まれるインシュレータとステータコアとのサブアッセンブリの斜視図である。 図3中IV−IV線に沿う断面での斜視図である。 本発明の第1実施形態にかかるモータのインシュレータ構造に含まれる巻線を省略したステータの斜視図である。 本発明の第1実施形態にかかるモータのインシュレータ構造に含まれる制御基板とステータの巻線とを接続する加締め端子の斜視図である。 本発明の第1実施形態にかかるモータのインシュレータ構造に含まれるインシュレータの被覆部側を示す斜視図である。 本発明の第1実施形態の第1変形例にかかるモータのインシュレータ構造に含まれるインシュレータの被覆部側を示す斜視図である。 本発明の第1実施形態の第2変形例にかかるモータのインシュレータ構造に含まれるインシュレータの被覆部側を示す斜視図である。 本発明の第2実施形態にかかるモータのインシュレータ構造に含まれるインシュレータの斜視図である。
符号の説明
1 モータ一体型ポンプ
2 ポンプ
3 モータ
41 ステータコア
41C 中心軸
41a 歯部
42,42A インシュレータ
43 被覆部
43I 第一嵌合部
43R 第二嵌合部
49A,49B 位置合わせマーク
50A1,50A2 第一被覆部群
50B1,50B2 第二被覆部群
F 平面
P1,P2 突起部(位置合わせマーク)

Claims (5)

  1. 内周または外周に沿って複数の歯部を突設したステータコアと、
    前記ステータコアの軸方向の両端部にそれぞれ取り付けられ、前記歯部をそれぞれ被覆する複数の被覆部を設けた一対のインシュレータと、
    前記被覆部で被覆された前記歯部に巻回され、通電により歯部に磁力を発生させる巻線と、を備え、
    前記一対のインシュレータのうち軸方向一方側のインシュレータの被覆部の軸方向他方側の先端部と、軸方向他方側のインシュレータの被覆部の軸方向一方側の先端部とを相互に嵌合させるようにしたモータのインシュレータ構造において、
    一つのインシュレータに、前記軸方向の先端部に第一嵌合部を設けた被覆部と、前記軸方向の先端部に前記第一嵌合部と嵌合可能な第二嵌合部を設けた被覆部と、を設けるとともに、前記ステータコアの中心軸を含む一つの平面を挟んで前記第一嵌合部を設けた被覆部と前記第二嵌合部を設けた被覆部とを対向配置し、
    一つのインシュレータと、当該インシュレータと同一形状で前記軸方向に反転させたもう一つのインシュレータとを、軸方向に突き合わせることで、それら二つのインシュレータのうち一方の第一嵌合部と他方の第二嵌合部とを相互に嵌合させるようにしたことを特徴とするモータのインシュレータ構造。
  2. 前記第一嵌合部を設けた被覆部と、前記第二嵌合部を設けた被覆部とを、前記中心軸の周方向に沿って一定ピッチで交互に配置したことを特徴とする請求項1に記載のモータのインシュレータ構造。
  3. 前記第一嵌合部または第二嵌合部を設けた複数の被覆部からなる第一の被覆部群と、前記第一の被覆部群と嵌合可能な第二の被覆部群とを、前記中心軸の周方向に沿って一定ピッチで交互に配置したことを特徴とする請求項1に記載のモータのインシュレータ構造。
  4. 前記インシュレータに、前記ステータコアへの取付姿勢の目安となる位置合わせマークを設けたことを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか一つに記載のモータのインシュレータ構造。
  5. 請求項1〜4のうちいずれか一つに記載のインシュレータ構造を含むモータと、前記モータによって駆動されるポンプとを含むモータ一体型ポンプ。
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