JP2009232658A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、部品点数を増加させることなく、強度を有する支持部を形成することによりステータが発生する振動を確実に抑制することが可能な回転電機を提供することにある。
【解決手段】ステータ部１Ａと、ロータ２と、回転軸３と、ハウジング４と、エンドフレーム５と、を備えた電磁加振力が楕円モードとなる回転電機Ｍに関する。
ハウジング４内壁面にはステータ部１Ａが固定されるとともに、ステータ部１Ａが固定されたハウジング４及びステータ部１Ａを一体的にモールド成型することによりモールド部１Ｂが形成されており、モールド部１Ｂの外壁面には、外側方向に突出した複数の支持部１ｃが、モールド成型により奇数個一体的に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は回転電機に係り、特にステータが発生する振動を確実に抑制することが可能な回転電機に関する。

従来より、回転電機において、駆動時の振動を抑制することは重要な課題であった。
このように回転電機の振動を抑制することにより、駆動時に発生する騒音を抑制することができる。
回転電機の振動を抑制するための方法として、種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平０９−０５１６４８号公報

特許文献１の技術では、フレーム本体の内側にフレーム骨（リブ）が形成されており、このフレーム骨により、固定子鉄心を支持するように構成されている。
このフレーム骨は偶数個（６個）形成されているが、これらは不等間隔に配置されている。
また、第２の実施例では、フレーム骨は奇数個（５個）等間隔配置されている。
このように、構成されているため、フレーム骨の配置が偶数均等配置ではなくなり、電磁加振力の加振モードとフレームの固有振動モードが一致することがなくなる。
よって、共振の発生を有効に防止することができる。
つまり、固定子鉄心をフレーム骨部分で支持することにより、共振の発生を有効に防止することができる。

しかし、特許文献１に開示された技術では、モータ構造（ステータ部分）が、軸方向に長い場合には、強度が不十分となり、ステータが発生する振動に耐えられず、共振が発生してしまうとういう問題点があった。
また、モータケースを鉄等の材質で製作した場合には、支持部分を形成するために加工コストが上昇するという問題点がある。

本発明の目的は、上記各問題点を解決することにあり、部品点数を増加させることなく、強度を有する支持部を形成することによりステータが発生する振動を確実に抑制することが可能な回転電機に関する。

上記課題は、本発明に係る回転電機によれば、コイルが巻装されたステータ部と、該ステータ部内壁面と対向するように配設されたロータと、該ロータを軸方向に貫通するとともに前記ロータの回転力を伝達する回転軸と、前記ステータ部及び前記ロータを被覆するハウジングと、前記回転軸を突出させた状態で前記ハウジングの開口部を被覆するエンドフレームと、を備えた電磁加振力が楕円モードとなる回転電機であって、前記ハウジング内壁面には前記ステータ部が固定されるとともに、該ステータ部が固定された前記ハウジング及び前記ステータ部を一体的にモールド成型することによりモールド部が形成されており、前記モールド部の外壁面には、外側方向に突出した複数の支持部が、前記モールド成型により奇数個一体的に形成されていることにより解決される。

このように、本発明においては、ステータ部とハウジングを一体的にモールド成型することにより形成されたモールド部の外壁面に、外側に突出した複数の支持部を成型する。
この支持部は、補強部材となり、電磁加振力を抑制することができる。
また、この支持部は奇数個形成されており、これにより、電磁加振力が楕円モードとなる回転電機の電磁加振力を有効に抑制することができる。
つまり、例えば、１０極１２スロットのインナーロータ型モータや１４極１２スロットのインナーロータ型モータに有効に適用される。
更に、モールド成型により支持部が一体形成されるため、低コストでモータ製作が可能になる。

また、このとき、前記奇数個の支持部は、等間隔に形成されていると、電磁加振力が楕円モードとなる回転電機の電磁加振力を、更に有効に抑制することができるため好適である。

更に、このとき、前記ハウジングは、有底略筒状の部材であり、前記支持部は、前記ハウジングの外壁面を被覆するように、前記ハウジングの開口端部から前記ハウジングの底面部に向かって、突縁状のリブとして、奇数個等間隔に形成されていると好適である。
このように、構成されていると、支持部である複数の突縁状のリブでハウジングの側面部を確実にホールドすることができるため、回転電機の電磁加振力を有効に抑制することができる。

また、このとき、前記ハウジングは、有底略筒状の部材であり、前記ハウジングの開口側端部と前記エンドフレームとの間には、前記モールド部の一部が介在していると好適である。
このように構成されているため、エンドフレームとハウジング間にモールド材が緩衝材として介在することとなり、軸方向の振動を有効に抑制することができる。
また、エンドフレームとハウジングとの間に介在するモールド材により、ハウジングの内部と外部が連通するため、ハウジング内部で発生した熱をハウジング外部に効率良く放熱することができる。

更に、このとき、前記支持部は、偶数個の突起部と、一個のコネクタとで構成されていると、コネクタが支持部としても機能するため好適である。
また、このとき、前記偶数個の突起部のうち隣接する前記突起部の幅方向各中心点間の距離と、前記コネクタの幅方向の中心と、前記コネクタと隣接する前記突起部の幅方向の中心点との距離は、いずれも等しいように構成されていると、電磁加振力が楕円モードとなる回転電機の電磁加振力を、更に有効に抑制することができるため好適である。

本発明によれば、ステータ部をモールド加工し、このモールド時にハウジングを支持するための支持部をモールド材により複数形成する。
この支持部により、ステータ部が保持されたハウジングが確実にホールドされるため、ステータ部が発生する振動（電磁加振力）を確実に抑制することができる。
また、この支持部は奇数個形成されており、これにより、電磁加振力が楕円モードとなる回転電機の電磁加振力を有効に抑制することができる。
つまり、本発明は、例えば、１０極１２スロットのインナーロータ型モータや１４極１２スロットのインナーロータ型モータに有効に適用される。
更に、エンドフレームとハウジングとの間にもまたモールド材が介在するため、このエンドフレームとハウジングとの間のモールド材が緩衝材となり、軸方向の振動を有効に抑制することができる。

また、エンドフレームとハウジングとの間にモールド材が介在することにより、モータの温度上昇を抑制することができる。
これは、ハウジングの内部と外部がモールド材により連続していることにより（エンドフレームとハウジングとの間に介在するモールド材が境界の連続部になる）、ハウジング内部で発生した熱をハウジング外部に放熱することができるためである。
更に、モータケースを支持するための支持部は、モールドで一体形成できるため、部品点数が増加することがなく、モータの製造コストが上昇することを、有効に防止することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下に説明する構成は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
本実施形態は、部品点数を増加させることなく、強度を有する支持部を形成することによりステータ部が発生する振動を確実に抑制することが可能な回転電機に関するものである。

図１乃至図８は、本発明の一実施形態を示すものであり、図１はモータの断面図、図２はハウジング及びモールド部を示す斜視図、図３は図１をＡ方向から見た平面図、図４はハウジングとステータの分解図、図５はモールドフランジ部へのハウジングフランジ部配設状態を示す説明図、図６はリブへの差込部の配設状態を示す説明図、図７はモールド材の放熱作用を示す説明図、図８はリブ及びコネクタの形成位置を示す説明図である。

図１に本実施形態に係る回転電機としてのモータＭの構成を説明する。
本実施形態に係るモータＭは、電磁加振力が楕円モードとなるインナーロータ型のブラシレスモータである。
電磁加振力が楕円モードとなるモータとしては、例えば、１０極１２スロットのモータや１４極１２スロットのモータが挙げられる。

本実施形態に係るモータＭは、ステータ１、ロータ２、回転軸３、ハウジング４、エンドフレーム５、を主要構成要素としている。
本実施形態に係るステータ１は、ステータ部１Ａと、モールド部１Ｂとで構成されている。
本実施形態に係るステータ部１Ａは、円環部から中心方向へ向けて突出した複数のティースを含む所定形状に打ち抜かれた薄板を複数毎積層することにより形成されている。
このステータ１のティース部Ｔには、ホルダ１１を介してコイルとしての巻線１２が巻回されている。

本実施形態に係るモールド部１Ｂは、樹脂で構成されており、ステータ部１Ａ及び後述するハウジング４の一部を被覆するように形成される。
このモールド部１Ｂの形状は、略円筒形状であり、その側壁部分には、ステータ部１Ａのティース部Ｔに嵌入されたホルダ１１の立ち上がり部内周面１１ａ（ホルダ１１のうちで、ティース部Ｔに巻き付く部分から起立している壁のロータ２対向側の面）及び、ステータ部１Ａの内周壁面（ロータ２と対向する面）を露出させた状態で埋設されている。
以下、ステータ部１Ａが埋設されている部分を「ステータ埋設部１ａ」と記す。

また、自由端周縁部（ハウジング４の開口部が配設される側の周縁部）にはフランジ状のモールドフランジ部１ｂが形成されるとともに、外壁部分には、複数のリブ１ｃ、及びコネクタ１ｄが一体的に形成されている。
このリブ１ｃが、支持部に相当する。
この複数のリブ１ｃ、モールドフランジ部１ｂ、及びコネクタ１ｄの詳細な形成箇所等に関しては、後述する。

本実施形態に係るロータ２は、略円筒状部材で、ステータ１のティース部Ｔ自由端面側と対向するようにマグネット２２が埋設されている。
また、ロータ２の中央部には、回転軸３が貫通している。
この回転軸３は、出力軸側ベアリング６及び対向側ベアリング７に支承されている。
この出力軸側ベアリング６及び対向側ベアリング７は公知のボールベアリングであり、出力軸側ベアリング６は回転軸３の出力軸側端部に配設されるとともに、対向側ベアリング７は回転軸３の他端部側に配設され、回転軸３を回転自在に支承している。

本実施形態に係るハウジング４は、ステータ１及びロータ２等を被覆するための有底略筒形状の部材であり、その内周面には、ステータ１が固定されている。
ハウジング４の底面には、筒状の開口部４１が形成されており、この開口部４１に対向側ベアリング７が配設される。
なお、対向側ベアリング７は、その上面側にはウエーブワッシヤＷが配設されており、この対向側ベアリング７を押圧固定している。

また、後述するが、ハウジング４の自由端部周縁部には、フランジ状のハウジングフランジ部４ａが、折り曲げ加工により５箇所形成されている。
このハウジング４は、ステータ１のモールド部１Ｂと一体的にモールドされるが、このとき、モールド部１Ｂに形成されたリブ１ｃに整合する位置には、ハウジングフランジ部４ａは形成されていない（以下、この部分を「差込部４ｂ」と記す）。

本実施形態に係るエンドフレーム５は、平板状の部材であり、ハウジング４の出力軸側の開口部を被覆するように配設される。
このエンドフレーム５の中央部には、筒状の出力軸側開口部５１が形成されており、この出力軸側開口部５１に出力軸側ベアリング６が配設される。

このように、本実施形態に係るモータＭは、ハウジング４内壁面にステータ１を支持した状態で、そのステータ１の内部中央部にロータ２が配設されて形成される。
ステータ１のステータ部１Ａは、ハウジング４の内壁面に焼き嵌め（圧入、接着でも可）られる。この後、モールド成型を行うことよりモールド部１Ｂが形成され、ステータ１とハウジング４が一体化する。

このモールド部１Ｂには、ステータ部１Ａが、ホルダ１１の立ち上がり部内周面１１ａ（ホルダ１１のうちで、ティース部Ｔに巻き付く部分から起立している壁のロータ２対向側の面）及び、ステータ部１Ａの内周壁面（ロータ２と対向する面）を露出させた状態で埋設されている。
このとき、モールド部１Ｂに形成されたリブ１ｃは、ハウジング４の外壁面に沿って延びており、ハウジング４をホールドしている。
この状態で、エンドプレート５を組み付けて、出力軸３側の開口部を閉塞することにより、モータＭが形成される。

また、このとき回転軸３はロータ２の中心部を軸方向に貫通している。
なお、この回転軸３は、その一端側が、ハウジング４の開口部４１に配設された対向側ベアリング７に支承されるとともに、その出力軸側が、エンドフレーム５の出力軸側開口部５１に配設された出力軸側ベアリング６に支承される。
そして、エンドフレーム５は、ハウジング４の出力軸側の開口部を被覆する。
また、ウエーブワッシャＷの介在により、対向側ベアリング７とハウジング４間の振動を抑制している。

図２乃至図７より、ステータ１のモールド部１Ｂ及びハウジング４を説明する。
図２はモールド部１Ｂ及びハウジング４を示す斜視図であり、図３は図１をＡ方向から見た平面図である。
図２及び図３に示すように、本実施形態に係るモールド部１Ｂには、４個のリブ１ｃ、５個のモールドフランジ部１ｂ、コネクタ１ｄが形成されている。
このリブ１ｃは、軸方向断面が略直角三角形状を呈する略三角錐形状の突起部であり、所定の法則をもって配設されている。
この配置に関しては、後述する。

モールドフランジ部１ｂは、ステータ部１Ａが埋設されているステータ埋設部１ａの端部（ハウジング４の開口部が配設される側端部）周縁部に、フランジ状に５個形成されている。
また、コネクタ１ｄは、２個のリブ１ｃ，１ｃ間に形成されている。
モールドフランジ部１ｂは、リブ１ｃ及びコネクタ１ｄが形成されていない場所、つまり隣接するリブ１ｃ，１ｃの間若しくはリブ１ｃと隣接するコネクタ１ｄとの間を架橋するように形成される。

ハウジング４に、ステータ部１Ａが焼き嵌められた後（圧入、接着でも可）、ステータ部１Ａを埋設するようにモールド部１Ｂを形成することによって、ステータ１とハウジング４は一体的に組み付けられる。
図４は、モールド部１Ｂとハウジング４の分解図である。
この図４に示すように、ハウジング４の差込部４ｂは、モールド部１Ｂのリブ１ｃ部分に配設されるとともに、ハウジング４のハウジングフランジ部４ａは、モールド部１Ｂのモールドフランジ部１ｂ部分に配設される。

図５に示すように、このモールド部１Ｂに形成されたモールドフランジ部１ｂは、エンドプレート５と、ハウジング４に形成されたハウジングフランジ部４ａに挟持される。
つまり、このモールドフランジ部１ｂは、エンドプレート５とハウジング４のハウジングフランジ部４ａとの間に介在して緩衝材としての役割を果たす。
このため、軸方向の振動を抑制することができる。

また、図６に示すように、モールド部１Ｂに形成されたリブ１ｃには、ハウジング４に形成された差込部４ｂが配設される。
このリブ１ｃと、ステータ埋設部１ａとの間には、ハウジング４の側壁面の肉厚とほぼ同一の幅のスリットＳが形成されている。
このスリットＳには、ハウジング４の差込部４ｂが挿入されている。
このため、このリブ１ｃ部分で、ハウジング４を確実にホールドすることができる。

更に、本実施形態に係るスリットＳは、ステータ埋設部１ａの外側面１１１とリブ１ｃの内側面１１２、及びステータ埋設部１ａとリブ１ｃの連結部のスリットＳ側の面であるスリット底面部１１３に囲まれた空間である。
このスリット底面部１１３部分には、モールド肉厚分の幅があるため（以下、「クッション部１１３ａ」と記す）、このクッション部１１３ａは差込部４ｂの先端部分とエンドプレート５に挟持されることとなる。
このため、このクッション部１１３ａは、差込部４ｂの先端部分とエンドプレート５との間に介在して緩衝材としての役割を果たす。
このため、軸方向の振動を抑制することができる。

また、図５及び図６に示すように、エンドフレーム５とハウジング４との間にモールド材が介在することとなる。
このため、ハウジング４の内部と外部がこの介在するモールド材により連通することとなる。
このように構成されるため、図７に示すようにハウジング４内部の熱を放熱することができる。
つまり、図７の矢印に示すように、エンドフレーム５とハウジング４との間に介在するモールド材が、ハウジング４内外の境界となり、ハウジング内部で発生した熱をハウジング外部に放熱することができる。
よって、このようにエンドフレーム５とハウジング４との間にモールド材が介在することにより、モータＭの温度上昇を有効に抑制することができる。

次いで、図８により、リブ１ｃ及びコネクタ１ｂの形成位置について説明する。
リブ１ｃ，１ｃ，１ｃ，１ｃと、コネクタ１ｄの位置（中心点）をそれぞれ、時計回りに隣接する順にＸ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５とすると、距離Ｘ１〜Ｘ２、距離Ｘ２〜Ｘ３、距離Ｘ３〜Ｘ４、距離Ｘ４〜Ｘ５、距離Ｘ５〜Ｘ１が全て等しくなるように構成されている。
つまり、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５の隣接する点同士を結ぶと、正５角形となるように構成されている。
このように構成されているため、奇数点で等間隔にハウジング４を固定することができ、電磁加振力を効率良く抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るモータの断面図である。 本発明の一実施形態に係るハウジング及びモールド部を示す斜視図である。 図１をＡ方向から見た平面図である。 本発明の一実施形態に係るハウジングとステータの分解図である。 本発明の一実施形態に係るモールドフランジ部へのハウジングフランジ部配設状態を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るリブへの差込部の配設状態を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るモールド材の放熱作用を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るリブ及びコネクタの形成位置を示す説明図である。

符号の説明

１‥ステータ、１Ａ‥ステータ部、１Ｂ‥モールド部、
１ａ‥ステータ埋設部、１ｂ‥モールドフランジ部、１ｃ‥リブ、１ｄ‥コネクタ、
１１‥ホルダ、１１ａ‥立ち上がり部内周面、
１２‥巻線、
２‥ロータ、２２‥マグネット、
３‥回転軸、
４‥ハウジング、４ａ‥ハウジングフランジ部、４ｂ‥差込部、
４１‥開口部、
５‥エンドフレーム、５１‥出力軸側開口部、
６‥出力軸側ベアリング、
７‥対向側ベアリング、
１１１‥外側面、１１２‥内側面、１１３‥スリット底面部、１１３ａ‥クッション部、
Ｍ‥モータ、Ｓ‥スリット、Ｔ‥ティース部、Ｗ‥ウエーブワッシャ

Claims (6)

1. コイルが巻装されたステータ部と、該ステータ部内壁面と対向するように配設されたロータと、該ロータを軸方向に貫通するとともに前記ロータの回転力を伝達する回転軸と、前記ステータ部及び前記ロータを被覆するハウジングと、前記回転軸を突出させた状態で前記ハウジングの開口部を被覆するエンドフレームと、を備えた電磁加振力が楕円モードとなる回転電機であって、
   前記ハウジング内壁面には前記ステータ部が固定されるとともに、該ステータ部が固定された前記ハウジング及び前記ステータ部を一体的にモールド成型することによりモールド部が形成されており、
   前記モールド部の外壁面には、外側方向に突出した複数の支持部が、前記モールド成型により奇数個一体的に形成されていることを特徴とする回転電機。
2. 前記奇数個の支持部は、等間隔に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記ハウジングは、有底略筒状の部材であり、
   前記支持部は、前記ハウジングの外壁面を被覆するように、前記ハウジングの開口端部から前記ハウジングの底面部に向かって、突縁状のリブとして、奇数個等間隔に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
4. 前記ハウジングは、有底略筒状の部材であり、
   前記ハウジングの開口側端部と前記エンドフレームとの間には、前記モールド部の一部が介在していることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
5. 前記支持部は、偶数個の突起部と、一個のコネクタとで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
6. 前記偶数個の突起部のうち隣接する前記突起部の幅方向各中心点間の距離と、
   前記コネクタの幅方向の中心と、前記コネクタと隣接する前記突起部の幅方向の中心点との距離は、
   いずれも等しいことを特徴とする請求項５に記載の回転電機。

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