JP2010148191A - モールドモータ - Google Patents

Abstract

【課題】
モールドモータのヨークを薄肉化して、小型で省資材設計が可能なモールドモータを提供すること
【解決手段】
中性点側渡り線５４は、渡り線ガイド４１５により内径方向に導かれて、外側鍔部４１３と仕切板４１６との間の隙間４１６１を通り、巻線５が配設されたスロット部２１４の上部に引き回される。その後、仕切板４１６に沿って周方向に引き回されて、隣接する上部インシュレータメンバー片のフランジ部に引き回される。この結果、隣接するインシュレータメンバー片４１のフランジ部４１４同士の間には、渡り線が引き回されない領域４１８ができる。この領域４１８に、樹脂成形用金型９に設けられるステータ支柱９１２を当接させる。
【選択図】 図９

Description

本発明は、例えばルームエアコン、温水暖房器などの送風ファンを駆動する、樹脂一体成形にて外郭を形成したモールドモータに関する。

従来から、モータの静音化のために外郭を樹脂一体成形により樹脂モールドしたモータが知られている。この種のモータにおいて外郭を樹脂モールドする際に用いられる樹脂成形用金型には、金型内にステータを支持するためのステータ支持部が形成されている。

このステータ支持部としては、ステータ外周全周を支持するものが知られている（例えば、特許文献１）。しかし、このようなステータ支持方法の場合、ステータ外周全周に、前記ステータ支持部と当接するための径方向の厚みが必要となり、ステータが大径化し、モータを小型化することができず、省資材設計もできない。

一方、ステータ支持部として樹脂成形用金型内の支柱とインサートタップとを設けて、前記支柱と前記インサートタップとでステータコアガイド孔を塞ぐように挟持して前記金型内でステータを支持するものも知られている（例えば、特許文献２）。

しかし、このようなステータ支持方法の場合にも、ステータコアにガイド孔を設けなければならず、ガイド孔の分だけステータコアが大径化し、モータを小型化することができない。また、省資材設計ができない。
特開２００８−１７２８７１ 特開平３−５２５４３

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、小型で省資材設計が可能なモールドモータを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は以下に示すいくつかの特徴を備えている。請求項１に記載の発明は、環状のヨーク部と同ヨーク部から放射状に延びるティース部を有するステータコアと、同ステータコアに絶縁部材であるインシュレータを介して巻回される巻線とを備えて、樹脂成形用金型内で樹脂一体成形によって外郭が形成されたステータと、軸受が固定された回転軸を有するロータと、前記軸受を収容する軸受収容部を有する端板とを備えるモールドモータにおいて、前記インシュレータは、前記巻線が巻回される巻胴部と、巻回された巻線から引き出した渡り線が引き回されるフランジ部とを有し、同フランジ部に、前記渡り線と前記樹脂成形用金型内で前記ステータを支持するステータ支柱との接触を防止する接触防止手段を設けたことを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載のモールドモータにおいて、前記接触防止手段は、前記フランジ部から前記回転軸方向に立設し、径方向に沿って延在する渡り線ガイドと、周方向に沿って延在する仕切板とを備えたことを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、上記請求項２に記載のモールドモータにおいて、前記フランジ部に前記仕切板の外径側を切り欠いた切り欠き部を設けて、前記ヨーク部を露出させて、同切り欠き部を前記ステータ支柱が当接する当接部とすると共に、同当接部と前記端板との間に導電部材を配置して、前記ステータコアと前記端板とを短絡させたことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、前記インシュレータのフランジ部に、前記渡り線と前記ステータ支柱との接触を防止する接触防止手段を設けたので、ステータとステータ支柱とが渡り線と略同径上で当接できるようになるため、ステータコアのヨーク部を薄肉化できて小型のモールドモータを得られる。また、ステータコアを小型化した分、ステータコアの材料やモールドのための樹脂材料を節約できる。

請求項２に記載の発明によれば、渡り線ガイドが回転軸方向に立設し、径方向に沿って延在しているので、渡り線をヨーク部からティース部側へ容易に導くことができる。また、仕切板が周方向に沿って延在しているので、渡り線を周方向へ容易に引き回すことができる。

請求項３に記載の発明によれば、フランジ部の切り欠き部を前記ステータ支柱が当接する当接部とするので、樹脂成形後にステータ支柱を抜いた後に残る孔に導電部材を配置して前記当接部と前記端板との間を電気的に接続すれば、ステータコアと端板とが短絡され、容易に電食対策が可能となる。また、ステータコアを容易にアースすることも可能となる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１〜図６は本発明に関わるモールドモータの一実施形態を示している。図１はモールドモータの断面図である。図１に示すように、モールドモータ１は、ステータ２と、回転軸３２を有してステータ２の内側に配置されるロータ３と、導電部材６と駆動回路基板７と端板８とを備えて構成されている。

図２、図３は外郭を樹脂で成形する前と後のステータ斜視図である。図に示すようにステータ２は、インシュレータ４を介して巻線５が巻装されたステータコア２１を備えると共に、外郭が樹脂一体成形により樹脂モールドされている。ステータコア２１は、積層鋼板２１１を積層して構成され、環状のヨーク部２１２とこのヨーク部２１２から径方向内側に向かって延びるティース部２１３とを備えている。このティース部２１３は周方向に等角度間隔に設けられた複数のティース２１３１からなる。なお、本実施例ではステータコア２１は積層鋼板２１１を積層して構成されているが、本発明はこれに限られず、例えば磁粉の焼結などにより構成されていても良い。

図１、図２に示すように、外郭を樹脂でモールドされたステータ２には、ステータ開口部２２７が設けられる。この開口部２２７からステータ２の内部に、軸受３３，３４が固定されたロータ３と、駆動回路基板７と端板８が設置される。ロータ３に固定された軸受３３，３４は、ステータ２と端板８にそれぞれ設けられた軸受収容部２２１、８１に収容されて、ロータ３が回転可能に軸支される。また、前記駆動回路基板７は、ステータ開口部２２７側に設けられる基板載置面２２３に載置される。この駆動回路基板７にはロータ３の磁極位置を検出するための位置検出素子であるホールＩＣ（図示略）および前記巻線５への通電を制御する駆動ＩＣ７１が搭載されている。この駆動ＩＣ７１により制御されることで、巻線５が回転磁界を発生させてロータ３が回転する。

図４、図５及び図６はインシュレータの平面図と斜視図である。また、図９はフランジ部での渡り線の配線状態を示す部分拡大図である。インシュレータ４は、前記ステータコア２１と巻線５とを絶縁するため、前記各ティース２１３１を覆うインシュレータメンバー４０から構成される。このインシュレータメンバー４０は、各ティース毎にステータコア２１と別体で形成されている。従って、本実施形態のインシュレータ４は、ステータのティース数と同じ１２個のインシュレータメンバー４０から構成される。なお、本発明のインシュレータはこれに限られず、例えば各ティース毎ではなく複数ティースを一体に形成しても良い。また、ステータコアと一体で形成しても良い。

前記インシュレータメンバー４０は、前記回転軸３２が延在する回転軸方向（前記積層鋼板２１１の積層方向と同じ方向）を上下方向としたとき、上部インシュレータメンバー片４１と下部インシュレータメンバー片４２の２パーツから構成される。この上部及び下部インシュレータメンバー片４１、４２は、上下方向から前記各ティース２１３１を挟みこむようにして、前記各ティース２１３１を覆うように装着される。そしてこのインシュレータメンバー４０を介して、前記巻線５が前記ティース２１３１に集中巻にて巻回される。

図７、図８は巻線の巻回状態を示す平面図である。本実施形態のモールドモータ１は、三相ブラシレスＤＣモータであり、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）が順番に各ティース２１３１毎に巻回される。前記各ティース２１３１は、周方向に等角度間隔に設けられており、隣り合うティース２１３１間には、スロット部２１４が設けられている。図７は三相のうちの一相の巻線が巻回された状態を示しており、図８は三相全ての巻線が巻回された状態を示している。ティース２１３１に巻回された同相の巻回部５１は電気的に直列に接続されており、巻回部５１を繋ぐ渡り線（相間側渡り線５３）は、前記下部インシュレータメンバー片４２側で引き回される。三相全てが巻回されると、図８に示すように、巻線の巻き始めの渡り線（電源側渡り線５２）と巻き終わりの渡り線（中性点側渡り線５４）がそれぞれ３本ずつ形成される。この渡り線５２、５４はいずれも上部インシュレータ側に引き回されて、端子ピン２３に接続される。図３に示すように、端子ピンとしては、１本の中性点側端子ピン２３１と３本の電源側端子ピン２３２が設けられており、前記電源側端子ピン２３２には、前記電源側渡り線５２がそれぞれ１本ずつ接続される。また、図９に示すように、前記中性点側端子ピン２３１には前記中性点側渡り線５４が３本束ねられた状態で接続される。

次に図４を用いて上部インシュレータメンバー片の構造について説明する。図４に示すように、上部インシュレータメンバー片４１は、ステータコア２１のティース部上側端面２１３１を覆う巻胴部４１２と、同巻胴部４１２の内径側で同巻胴部４１２から上方向に立設する内側鍔部４１１と、前記巻胴部４１２の外径側で同巻胴部４１２から上方向に立設する外側鍔部４１３と、前記巻胴部４１２の周方向両端に一体に設けられ前記ティース部２１３の両側面に沿う一対の面からなるティース絶縁部４１９と、前記外側鍔部４１３と略直交するように外径方向に延在してヨーク部上側端面２１２１を覆うフランジ部４１４とを備えている。

前記フランジ部４１４には、渡り線を内径側に導く渡り線ガイド４１５が上方向に立設すると共に径方向に沿って延在している。この渡り線ガイド４１５には、前記外側鍔部４１３と所定間隔（隙間４１６１）をあけて隣接し、この外側鍔部４１３と同様に周方向に沿って延在する仕切板４１６が一体に設けられている。

前述したように、前記電源側渡り線５２と前記中性点側渡り線５４はいずれも上部インシュレータメンバー片側に引き回されて端子ピン２３に接続される。図９に示すように、前記電源側渡り線５２と前記中性点側渡り線５４のうち、中性点側渡り線５４がフランジ部上に引き回される。この中性点側渡り線５４は、前記渡り線ガイド４１５により内径方向に導かれて、前記外側鍔部４１３と前記仕切板４１６との間の隙間４１６１を通り、巻線５が配設されたスロット部２１４の上部に引き回される。スロット部上部まで引き回された後、同中性点側渡り線５４は仕切板４１６に沿って周方向に引き回されて、隣接する上部インシュレータメンバー片の突起４１７と外側鍔部４１３との間を通って、この隣接する上部インシュレータメンバー片のフランジ部に引き回される。

このようにして引き回された中性点側渡り線５４は、周方向を蛇行して引き回されながら３本が束ねられていき、中性点側端子ピン２３１に接続される。それにより、隣接するインシュレータメンバー片４１のフランジ部４１４同士の間には、渡り線ガイド４１５と仕切板４１６で囲まれた渡り線が引き回されない領域４１８ができる。この領域４１８に、図１０に示した樹脂成形用金型９に設けられるステータ支柱９１２を当接させることで、樹脂成形用金型内でステータ２が支持される。なお、本実施形態では、前記フランジ部４１４の前記仕切板４１６の外径側を切り欠いているので（切り欠き部４１４１）、前記ステータ支柱９１２はステータコア２１のヨーク部２１２に直に当接する。

次に図５を用いて下部インシュレータメンバー片の構造について説明する。図５に示すように、下部インシュレータメンバー片４２も上部インシュレータメンバー片４１と同様に、巻胴部４２２と内側鍔部４２１と外側鍔部４２３とティース絶縁部４２９とフランジ部４２４とを備えている。なお、図７、図８に示すように、前記フランジ部４２４には相間側渡り線５３が引き回される。

次に、樹脂モールドされたステータ２について説明する。図１、図２に示すように、外郭を樹脂でモールドされたステータ２には、軸受収容部２２１と第１円筒面２２２と基板載置面２２３と第２円筒面２２４とステータ端面２２６とが設けられる。なお、ステータ端面２２６側にはステータ開口部２２７が設けられており、このステータ開口部２２７からロータ３と駆動回路基板７とが挿入された後、前記ステータ開口部２２７が前記端板８で覆われてモールドモータ１が形成される。

前記ステータ端面２２６には前記ステータ支柱９１２による支持跡（ステータ支持跡２２６１）と前記端板８の締結部２２６２が設けられる。前述したように、前記ステータ支柱９１２はヨーク部２１２に直に当接していたので、このヨーク部２１２との当接部分は前記ステータ支持跡２２６１から露出した状態となっている。但し、前記ステータ端面２２６は端板８により覆われるため、前記露出部分が風雨にさらされない構造となっている。

図１に示すように、前記ステータ支持跡２２６１には、導電部材６が挿入される。この導電部材６は、前記ステータコア２１と前記端板８とに直接当接することで、前記ステータコア２１と前記端板８とを電気的に接続し、短絡する。この短絡により、前記ステータコア２１と前記端板８が同電位となり、ステータコアと端板との間の電荷の蓄積が無くなり、２つの軸受３３、３４にかかる電圧を小さくすることができる。これにより、ステータコア２１から端板８、軸受３４、ロータ３、軸受３３、ステータコア２１の間を流れる循環電流が抑制されるので、軸受の電食も抑制される。なお、前記端板８を、図示しないアース接続手段に接続することで、前記ステータコア２１を容易にアースすることも可能となる。

次に、本発明のモールドモータの樹脂成形について図面を参照しながら説明する。図１０は、本発明の樹脂成形用金型９の構成を示す断面図である。

図１０は、可動型である上型９２が固定型である下型９１に対して閉じた状態における樹脂成形用金型９の断面図を示している。下型９１には中心柱９１１が設けられている。中心柱９１１の外周面は、樹脂モールドされる前のステータ２のティース部内周面２１３３と嵌合当接している。また、下型９１には、上型９２に向かって立設し、ステータ２を支持するステータ支柱９１２が設けられている。

前記ステータ２は、端子ピン２３が設けられた上部インシュレータメンバー片４１側を下型９１に向けた状態で下型に設置される。そして前記ステータ支柱９１２は、前記上部インシュレータメンバー片４１の切り欠き部４１４１により露出されたヨーク部に、ステータ支柱９１２の先端を当接させてステータ２を支持する。

このとき、中性点側渡り線５４は接触防止手段としての渡り線ガイド４１５及び仕切板４１６により、蛇行状に引き回されるため、中性点側渡り線５４とステータ支柱９１２との接触は防止される。また、ステータ２は、その外径にステータ支柱９１２と当接するための当接部分を余分に設けることなく、樹脂成形用金型内で支持可能となる。つまり、ステータ２とステータ支柱９１２とが、中性点側渡り線５４と略同径上で当接できるようになるため、ステータコア２１のヨーク部２１２を薄肉化できて小型のモールドモータを得られる。また、ステータコア２１を小型化した分、ステータコア２１の材料やモールドのための樹脂材料を節約できる。

また、上記実施形態では、周方向に延在した仕切板４１６に径方向に延在した渡り線ガイド４１５が一体に設けられているため、仕切板４１６の強度が高くなり、樹脂成形時の樹脂封入圧力による仕切板の変形が防止できる。

なお、上記実施形態では、接触防止手段である渡り線ガイド４１５と仕切板４１６とを一体で構成したが、本発明はこれに限られず、渡り線ガイド４１５と仕切板４１６とを別体で構成しても良い。

また、上記実施形態では、接触防止手段を渡り線ガイド４１５と仕切板４１６とで構成したが、本発明はこれに限られず、ステータ支柱９１２と巻回された巻線５から引き出した渡り線との接触を防止できる構成であれば適宜変更可能である。

また、上記実施形態では、ステータ２の内径側にロータ３を設ける、いわゆるインナーロータ型電動機を用いて説明したが、本発明はこれに限られず、ステータの外径側にロータを設けるアウターロータ型電動機にも適用することが可能である。

本発明のモールドモータの断面図。 本発明のステータ斜視図。 本発明の樹脂成形前のステータ斜視図。 （ａ）は上部インシュレータメンバー片の平面図、（ｂ）は同上部インシュレータメンバー片の斜視図。 （ａ）は下部インシュレータメンバー片の平面図、（ｂ）は同下部インシュレータメンバー片の斜視図。 本発明のインシュレータメンバーの接続過程を示す斜視図。 本発明の一相の巻線の巻回状態を示す平面図。 本発明の三相の巻線の巻回状態を示す平面図。 本発明の渡り線の配線状態を示す部分拡大図 本発明の樹脂成形用金型の構成を示す断面図

符号の説明

１ モールドモータ
２ ステータ
２１ ステータコア
２１１ 積層鋼板
２１２ ヨーク部
２１２１ ヨーク部上部端面
２１２２ ヨーク部下部端面
２１３ ティース部
２１３１ ティース部上部端面
２１３２ ティース部下部端面
２１３３ ティース部内周面
２１４ スロット部
２２ モールド部
２２１ 軸受収容部
２２２ 第１円筒部
２２３ 基板載置面
２２４ 第２円筒部
２２５ Ｖ字溝
２２６ ステータ端面
２２６１ ステータ支持跡孔
２２６２ 締結部
２３ 端子ピン
２３１ 中性点側端子ピン
２３２ 電源側端子ピン
３ ロータ
３１ ロータコア
３２ 回転軸
３３、３４ 軸受
３５ マグネット
４ インシュレータ
４０ インシュレータメンバー
４１ 上部インシュレータメンバー片
４１１ 内側鍔部
４１２ 巻胴部
４１３ 外側鍔部
４１４ フランジ部
４１４１ 切り欠き部
４１５ 渡り線ガイド
４１６ 仕切板
４１６１ 隙間
４１７ 突起
４１８ 領域
４１９ ティース絶縁部
４２ 下部インシュレータメンバー片
４２１ 内側鍔部
４２２ 巻胴部
４２３ 外側鍔部
４２４ フランジ部
４２９ ティース絶縁部
５ 巻線
５１ 巻回部
５２ 電源側渡り線
５３ 相間側渡り線
５４ 中性点側渡り線
６ 導電部材
７ 駆動回路基板
７１ 駆動ＩＣ
８ 端板
９ 樹脂成形用金型
９１ 下型
９１１ 中心柱
９１２ ステータ支柱
９２ 上型

Claims (3)

1. 環状のヨーク部と同ヨーク部から放射状に延びるティース部を有するステータコアと、同ステータコアに絶縁部材であるインシュレータを介して巻回される巻線とを備えて、樹脂成形用金型内で樹脂一体成形によって外郭が形成されたステータと、軸受が固定された回転軸を有するロータと、前記軸受を収容する軸受収容部を有する端板とを備えるモールドモータにおいて、
   前記インシュレータは、前記巻線が巻回される巻胴部と、巻回された巻線から引き出した渡り線が引き回されるフランジ部とを有し、同フランジ部に、前記渡り線と前記樹脂成形用金型内で前記ステータを支持するステータ支柱との接触を防止する接触防止手段を設けたことを特徴とするモールドモータ。
   
2. 前記接触防止手段は、前記フランジ部から前記回転軸方向に立設し、径方向に沿って延在する渡り線ガイドと、周方向に沿って延在する仕切板とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のモールドモータ。
   
3. 前記フランジ部に前記仕切板の外径側を切り欠いた切り欠き部を設けて前記ヨーク部を露出させて、同切り欠き部を前記ステータ支柱が当接する当接部とすると共に、同当接部と前記端板との間に導電部材を配置して、前記ステータコアと前記端板とを短絡させたことを特徴とする請求項２に記載のモールドモータ。

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