JP2011217455A - モールドモータ - Google Patents

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Abstract

【課題】 樹脂フレームを形成する際に、ステータの内周部に樹脂が侵入することのない構造のモールドモータを提供する。
【解決手段】 シャフトを有するロータと、前記ロータの周囲に配置される円筒状のステータとを備え、前記ステータは、少なくも、コアと、前記コアの両端部にそれぞれ配置されるインシュレータと、このインシュレータを介して前記コアに巻回されるコイルとから構成され、前記インシュレータは、前記コイルを間にして保持する内周壁部および外周壁部を有し、前記ステータに、少なくとも前記コイルを覆ってモールド樹脂が形成されているモールドモータであって、
リング状補強部材が、前記コアの少なくとも一方の端部に配置される前記インシュレータの内周壁部に当接されて配置され、この状態で前記モールド樹脂によるモールドがなされている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ステータをモールド樹脂でモールドしたモールドモータに関する。
ステータをモールド樹脂でモールドしたモールドモータのステータは、複数のコアシートを積層させて形成される円筒状のステータコア、このステータコアの軸方向における両端に配置されるインシュレータ、これらインシュレータを介してステータコアに巻回されるコイルとから構成されている。
ここで、インシュレータは、断面がコ字状をなし、ステータコアとコイルとの間に配置される基部とともに、該コイルを間にして保持する外周壁部と内周壁部を備えて構成されている。ここで、インシュレータの内周壁部はステータの内周面側に配置され、外周壁部はステータの外周面側に配置されている。
そして、モールド樹脂は、ステータの外周面とともに、インシュレータ上のコイルをも覆ってモールドされるようになっている(特許文献1参照)。なお、このように構成されるステータの内部には、該ステータの中心軸に一致させた回転軸を有するロータが配置されるようになっている。
特開平08−265998公報
しかし、上述したモールドモータにおいて、たとえばインジェクション方式、トランスファ方式で樹脂フレームを成形する際に、その成形圧力や温度によって、変形しやすくなったインシュレータの内周壁部がモールド樹脂やコイルからの力を受け、当該内周壁部がステータの内周面側に傾倒してしまうことが見出された。この場合、インシュレータの内周壁部に対面するモールド樹脂の内周部の樹脂の厚さが薄くなり、その部分の樹脂が剥がれて脱落し、ロータと接触することによって、異音の発生の原因となる。
また、インシュレータの内周壁部の傾倒の度合いが大きい場合、その内周壁部自体がロータと接触してしまう場合もある。
なお、モールド樹脂の成形の際に用いる金型は、クリアランスを設ける構造となっており、これによって、モールド樹脂のモールドの際に、樹脂がステータコアのティース部の内周に侵入してしまうことがあった。この場合、モールドモータの完成後において、侵入された樹脂が剥がれて脱落し、ロータと接触することによって、異音の発生の原因となる。
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、樹脂フレームを形成する際に、インシュレータの内周壁部が傾倒することのない構造のモールドモータを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のモールドモータは、以下に示すような構成によって把握される。
(1)本発明のモールドモータは、シャフトを有するロータと、前記ロータの周囲に配置される円筒状のステータとを備え、前記ステータは、少なくも、コアと、前記コアの両端部にそれぞれ配置されるインシュレータと、このインシュレータを介して前記コアに巻回されるコイルとから構成され、前記インシュレータは、前記コイルを間にして保持する内周壁部および外周壁部を有し、前記ステータに、少なくとも前記コイルを覆ってモールド樹脂が形成されているモールドモータであって、前記コアの少なくとも一方の端部には、前記インシュレータの内周壁部に当接されるリング状補強部材が配置され、この状態で前記モールド樹脂によるモールドがなされていることを特徴とする。
(2)本発明のモールドモータは、(1)において、前記リング状補強部材は、絶縁材料によって構成されていることを特徴とする。
(3)本発明のモールドモータは、(1)、(2)のいずれかにおいて、前記インシュレータの内周壁部は前記ステータの周方向に沿って分断して形成され、前記リング状補強部材は、前記インシュレータの内周壁部と当接されていない部分に前記モールド樹脂が流通可能となる孔あるいは切り欠きが設けられていることを特徴とする。
(4)本発明のモールドモータは、(1)ないし(3)のいずれかにおいて、前記リング状補強部材は、前記インシュレータの内周壁部との係止部を備えることを特徴とする。
(5)本発明のモールドモータは、(1)ないし(4)のいずれかにおいて、前記インシュレータの内周壁部は前記ステータの周方向に沿って分断して形成され、前記リング状補強部材は、前記インシュレータの内周壁部に当接されていない部分おいて前記内周壁部に当接するリブが設けられていることを特徴とする。
(6)本発明のモールドモータは、(1)ないし(4)のいずれかにおいて、前記インシュレータの内周壁部は前記ステータの周方向に沿って分断して形成され、前記リング状補強部材は、前記インシュレータの内周壁部に当接されていない部分おいて凸部が設けられ、この凸部は前記インシュレータの内周壁部に形成された切り欠き凹部に嵌合されていることを特徴とする。
(7)本発明のモールドモータは、(1)ないし(6)のいずれかにおいて、リング状補強部材は、コアと反対の方向の端部が軸方向に延在され、その高さはインシュレータの内周壁部の高さよりも大きく、その先端はテーパ加工あるいはR加工されていることを特徴とする。
(8)本発明のモールドモータは、(1)ないし(7)のいずれかにおいて、リング状補強部材は、コアと反対の方向の端部が軸方向に延在されて前記モールド樹脂を成形する金型と当接し、
前記モールド樹脂は、前記リング状補強部材の延在部の先端において、内周の径が大きくなる段差が形成されていることを特徴とする。
(9)本発明のモールドモータは、(8)において、リング状補強部材のインシュレータの内周壁部の高さを超える延在部において、モールド樹脂の成形部分側に突出する凸部が形成されていることを特徴とする。
(10)本発明のモールドモータは、(9)において、前記凸部の先端には曲げ部が形成されていることを特徴とする。
本発明のモールドモータによれば、樹脂フレームを形成する際に、インシュレータの内周壁部が傾倒することのない構造を得ることができる。
また、本発明のモールドモータによれば、樹脂フレームを形成する際に、ステータの内周部に樹脂が侵入することのない構造を得ることができる。
本発明のモールドモータの実施態様1を示す要部構成図である。 本発明の対象となるモールドモータの概略を示す側面図(一部断面図)である。 本発明の対象となるモールドモータからステータを抜き出して示した斜視図である。 本発明のモールドモータの実施形態2を示す図で、図1と対応した図である。 本発明のモールドモータの実施形態3を示す図で、インシュレータをシャフトの中心軸を含む平面で断面をとった図である。 本発明のモールドモータの実施形態4を示す図で、コイル側からインシュレータの内周壁部およびリング状補強部材を観た図である。 図6のリング状補強部材を抜き出して示した斜視図である。 本発明のモールドモータの実施形態5を示す図で、図6と対応した図である。 図8のリング状補強部材を抜き出して示した斜視図である。 本発明のモールドモータの実施形態6を示す図で、図5と対応した図である。 本発明のモールドモータの実施形態7を示す図で、リング状補強部材と金型に一定の関連をもたせて、モールド樹脂を射出成形する場合を示した図である。 本発明のモールドモータの実施形態8を示す図で、図11と対応する図である。
以下、本発明に係る好適な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付している。
(実施形態1)
ここで、本発明の特徴部を説明するに先立ち、本発明の適用の対象となるモールドモータの概略的な構成について、図2および図3を用いて説明する。図2は、モールドモータを側面から観た図で、図中左半分は断面図で示している。図3は、モールドモータから抜き出されたステータ20のみの斜視図を示している。
図2において、まず、シャフト(回転軸)10を有するロータ(回転子)12がある。ロータ12はシャフト10のほぼ中央に取り付けられている。シャフト10の両端のそれぞれの近傍は軸受け18を介してモータ本体に取り付けられている。軸受け18はモールド樹脂2で形成された軸受け収納部14と、端板に形成された軸受収納部16とに収納されて構成されている。また、ロータ12の外周にはマグネット11が取り付けられている。
ロータ12の周囲にはロータ12を囲むようにして配置される円筒状のステータ(固定子)20が配置されている。このステータ20は、円筒状のヨークの内周面から中心に向かって延びる複数の歯部と、これら歯部の間に形成されるスロットとを備えるステータコア21から構成されている。
図3に示すように、ステータコア21は、環状のコアシートを軸方向に積層して構成しているが、ステータコアの構成は本実施例に限定されることはなく、周方向に分割された複数のセグメント(コアセグメント)の組み合わせから構成してもよい。このステータコア21を間にしてステータ20の両端(軸方向における両端)のそれぞれにインシュレータ22A、22Bが配置されている。このインシュレータ22A、22Bは前記歯部ごとに設けられている。そして、コイル23が前記インシュレータ22A、22Bを介してステータコア21に巻回されている。このインシュレータ22A、22Bはステータコア21とコイル23との電気的絶縁を図るようになっている。インシュレータ22A、22Bは、図2に示すように、断面がコ字状をなし、ステータコア21とコイル23との間に配置される基部22aとともに、該コイル23を間にして保持する外周壁部22bと内周壁部22cを備えて構成されている。ここで、インシュレータ22A、22Bの内周壁部22cはステータ20の内周面側に配置され、外周壁部22bはステータ20の外周面側に配置されている。
ステータ20は、上述のように、複数の歯部を有し、前記インシュレータ22A、22Bは前記歯部ごとに形成されている。このため、各インシュレータ22A(インシュレータ22Bも同様)は、図3に示すように、周方向に沿って分断されて形成され、一のセグメントのインシュレータ22Aと隣接する他のセグメントのインシュレータ22Aとの間には隙間(図中符号Sで示す)が形成されるようになっている。
このように構成されるステータ20は、図2に示すように、その外周の側面を覆うようにしてモールド樹脂2が形成されている。これにより、モールドモータは、前記モールド樹脂2によって樹脂フレームを構成するようになっている。この場合、モールド樹脂2の形成の際には、モールド樹脂2がコイル23をも覆うようにして形成されるようになっている。モールド樹脂2によってコイル23の絶縁の強化を図るためである。
図1は、本発明のモールドモータの一実施形態を示す要部構成図である。図1は、図3に示した図の一部に相当し、インシュレータ22Aの内周壁部22cの近傍を示している。図1において、図3の場合と比較して異なる構成は、リング状補強部材30を配置させていることにある。このリング状補強部材30は、たとえば、比較的肉厚が薄く、軸方向にある程度の幅を有するようにして形成され、ステータ20と同軸に配置されている。リング状補強部材30の外周面はインシュレータ22Aの各内周壁部22cに当接されるようにして配置されている。リング状補強部材30の内周面はステータコア21の内周面とほぼ面一か、もしくはステータコアの内周面よりも大径となるように形成されている。なお、このリング状補強部材30は、たとえば鉄等の金属で構成してもよいが、たとえば樹脂からなる絶縁材料であってもよい。絶縁材料によってリング状補強部材30を構成することによって、モールドモータ内における電気的絶縁性を確保することができる。
このように構成されたモールドモータは、モールド樹脂2の成形の際、外径側から内径側へ向かうモールド樹脂の射出圧力等によって、インシュレータ22Aの内周壁部22cにたとえロータ12側へ傾倒させる力が加わっても、前記内周部22cの傾倒はリング状補強部材30によって妨げられるようになる。リング状補強部材30は、その形状から、たとえインシュレータ22Aの内周壁部22cから力が加えられても、その力はリング状補強部材30の周方向に分散され、補強部材として信頼性のあるものとして機能する。
なお、この実施態様1では、リング状補強部材30は、ステータ20の両端部にそれぞれ配置されているインシュレータ22A、22Bのうち、一方の端部に配置されているインシュレータ22Aの内周壁部22cを補強するものとして示したものである。しかし、これに限定されることはなく、他方の端部に配置されるインシュレータ22Bの内周壁部22cを同様に補強するリング状補強部材を設けるようにしてもよい。
このように構成したモールドモータは、たとえインジェクション方式あるいはトランスファ方式によってモールド樹脂2を成形する際に、その成形圧力や温度によって、変形しやすくなったインシュレータ22Aの内周壁部22cがモールド樹脂2やコイル23からの力を受けるようなことがあっても、リング状補強部材30によって、インシュレータ22Aの内周壁部22cがステータ20の内周面側に傾倒するのを回避できるようになる。
このため、インシュレータ22Aの内周壁部22cに対面するモールド樹脂2の内周部の樹脂の厚さが薄くなるようなことはなくなる。したがって、その部分の樹脂が剥がれて脱落し、ロータ12と接触することによって、異音が発生するようなことがなくなる。また、インシュレータ22Aの内周壁部22c自体がロータ12と接触してしまうということもなくなる。
(実施形態2)
図4は、本発明のモールドモータの他の実施形態を示す図で、図1と対応させた図として描いている。図4において、図1の場合と比較して異なる構成は、リング状補強部材30に、その周方向に沿って複数の孔30aを設けたことにある。そして、これらの孔30aは、たとえば、ステータ20の各セグメントにおけるインシュレータ22Aの間の部分(図3の矢印Sに示す部分)に形成されている。すなわち、リング状補強部材30においてインシュレータ22Aの内周壁部22cと当接されていない部分に孔30aが形成されるようになっている。このような孔30aは、モールド樹脂2の射出成形等の際にモールド樹脂2が前記孔30aを通して若干流通できるようにして、リング状補強部材30に過度な成形圧力が印加されるのを回避するようにしている。
このような趣旨から、リング状補強部材30には切り欠きを設けるようにし、この切り欠きによって前記孔30aと同様の機能をもたせるようにしてもよい。また、孔30aと切り欠きを混在させてこれらを設けるようにしてもよい。
(実施形態3)
図5は、本発明のモールドモータの他の実施形態を示す図で、インシュレータ22Aをシャフト10の中心軸を含む平面で断面をとった図となっている。図5において、インシュレータ22Aの内周壁部22cは図中左側に外周壁部22bは図中右側に示されている。リング状補強部材30は、実施形態1に示したと同様、その外周面がインシュレータ22Aの内周壁部22cに当接され、内周面がステータコア21の内周面より大径となるように形成されている。
そして、図5において、実施態様1の場合と異なる構成は、リング状補強部材30のステータコア21と反対の方向の端部(周方向に沿って全部あるいは一部)が軸方向に延在され、インシュレータ22Aの内周壁部22cの同方向の端部に回り込むフック部(係止部)30bが形成されていることにある。
これにより、リング状補強部材30は、インシュレータ22Aとフック部30bによって係止され、インシュレータ22Aとリング状補強部材30との間に、モールド樹脂2が侵入する隙間をなくすことができる効果を奏する。
また、リング状補強部材30は、上述したように、ステータコア21の内周面よりも大径となるように構成されている。これにより、リング状補強部材30の内径側にモールド樹脂材を回り込ませることができるので、内径から外径に向かう成形圧力を発生させ、インシュレータ22Aの内周壁部22cの傾倒を効果的に防ぐことができる。
なお、この実施態様では、リング状補強部材30とインシュレータ22Aとの係止はフック部30bによって行ったものであるが、他の手段によって行うようにしてもよい。要は、リング状補強部材30とインシュレータ22Aとが係止されていればよい。
(実施形態4)
図6は、本発明のモールドモータの他の実施形態を示す図である。図6は、コイル23側からインシュレータ22Aの内周壁部22cおよびリング状補強部材30を観た図として描かれている。そして、この実施態様では、リング状補強部材30の外周面(インシュレータ22の内周壁部22cに当接される側の面)に軸方向に延在する突起部からなる複数のリブ30cが形成されている。これらのリブ30cは、インシュレータ22Aの内周壁部22cを挟持するように、該内周壁部22cの両脇部にそれぞれ当接されるようにして設けられている。図7は、リング状補強部材30を抜き出して示した斜視図である。比較的幅を広くして配置される一対のリブ30cが周方向に所定間隔で配置され、前記一対のリブ30cによってインシュレータ22Aの各内周壁部22cを挟持するようになっている。
このように構成したリング状補強部材30は、そのリブ30cのインシュレータ22Aの内周壁部22cへの係止によって、周方向への動きが規制されようになる。このため、モールド樹脂2の成形の際に生じる圧力によって、リング状補強部材30の回転を防止できるようになる。
(実施形態5)
図8は、本発明のモールドモータの他の実施形態を示す図で、図6と対応した図となっている。図8において、図6の場合と比較して異なる構成は、まず、リング状補強部材30の外周面に周方向に沿って複数の凸部30dが形成されている。そして、インシュレータ22Aの内周壁部22cの両脇部のそれぞれに切り欠き凹部22dが形成されている。リング状補強部材30の凸部30dは、インシュレータ22Aの内周壁部22cの両脇部のそれぞれの切り欠き凹部22dに嵌合される位置に設けられている。図9は、リング状補強部材30を抜き出して示した斜視図である。比較的距離を有して配置される一対の凸部30dが周方向に所定間隔で配置され、前記一対の凸部30dによってインシュレータ22Aの内周壁部22cを前記切り欠き凹部22dを介して挟持するようになっている。
このように構成したリング状補強部材30は、実施形態4の場合と同様に、周方向への動きが規制されるようになり、モールド樹脂2の成形の際に生じる圧力によって、リング状補強部材30の回転を防止できるようになる。また、インシュレータ22Aの内周壁部22cに形成された切り欠き凹部22dによって、リング状補強部材30の軸方向への変異も防止できるようになる。
(実施形態6)
図10は、本発明のモールドモータの他の実施形態を示す図で、図5と対応した図となっている。図10において、図5の場合と異なる構成は、リング状補強部材30において、ステータコア21と反対の方向の端部が軸方向に延在され、その高さはインシュレータ22Aの内周壁部22cの高さよりも若干大きくなっており、さらに、先端30eはテーパ加工あるいはR加工されていることにある。
モールド樹脂2をたとえば射出成形する際に、リング状補強部材30には種々の方向から力が加わることが考えられることに基づくものである。リング状補強部材30の先端30eにテーパ加工あるいはR加工を施しておくことにより、リング状補強部材30に過度な成形圧力が印加されるのを回避するようにしている。たとえば実施形態2と同様の効果を奏する。
(実施形態7)
図11は、本発明のモールドモータの他の実施形態を示す図である。図11は、たとえば図10と対応した図となっている。そして、リング状補強部材30と金型5に一定の関連をもたせて、モールド樹脂2を射出成形する場合を示した図となっている。
図11において、リング状補強部材30は、その内周面がステータコア21の内周面とほぼ面一となるように形成している。また、リング状補強部材30は、ステータコア21と反対の方向の端部(周方向に沿って全部)を軸方向に延在させ、その高さをインシュレータ22Aの内周壁部22cの高さよりも若干大きくしている。さらに、ステータ20の内周側の空洞部に配置される金型5は、その外周面において、ステータコア21およびリング状補強部材30に当接する面(図中、第1面40と称す)と、この面よりも大きな径を有する面(図中、第2面41と称す)とを有し、第1面40と第2面41との間の段差部42にはインシュレータ22Aの内周壁部22cの先端が当接した状態となっている。
このようにした場合、モールド樹脂2は、その射出成形の際に、リング状補強部材30と金型5によって、ステータコア21の内周面側に侵入し難くする構成とすることができる。これにより、侵入したモールド樹脂2がモールドモータの駆動中において脱落し、異音が発生してしまうという現象を回避できるようになる。
なお、このようにして構成されるモールドモータにおいて、リング状補強部材30は、ステータコア21と反対の方向の端部が軸方向に延在され、その高さはインシュレータ22Aの内周壁部22cの高さよりも大きく形成され、前記モールド樹脂2は、前記リング状補強部材30の延在部の先端において、内周の径が大きくなる段差42が形成されるようにして顕在化されるようになる。
(実施形態8)
図12は、本発明のモールドモータの他の実施形態を示す図である。図11と同様、リング状補強部材30と金型5に一定の関連をもたせて、モールド樹脂2を射出成形する場合を示した図となっている。図12において、図11の場合と比較して異なる構成は、リング状補強部材30のインシュレータ22Aの内周壁部22cの高さを超える延在部において、モールド樹脂2の成形部分側に突出する凸部30fを設けていることにある。なお、図12において前記凸部30fは一個しか示されていないが、周方向に沿って複数並設されている。
このようにした場合、リング状補強部材30とモールド樹脂2は、前記凸部30fによって強固に固定できるようになる。このため、樹脂モールド2の完成後において、リング状補強部材30が脱落してしまうのを信頼性よく回避できるようになる。なお、図12には図示されていないが、前記凸部30fの先端に曲げ部等を形成するようにしてもよい。このようにすることによって、リング状補強部材30の樹脂モールド2からの脱落を信頼性よく防止することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
2……モールド樹脂、
5……金型、
10……シャフト、
11……マグネット、
12……ロータ、
16……軸受け、
18……ボールベアリング、
20……ステータ、
21……ステータコア、
22A22B……インシュレータ、
22a……基部、
22b……外周壁部、
22c……内周壁部、
22d……切り欠き凹部、
23……コイル、
30……リング状補強部材、
30a……孔、
30b……フック部、
30c……リブ、
30d……凸部、
30e……先端(テーパ加工、R加工)。

Claims (10)

  1. シャフトを有するロータと、前記ロータの周囲に配置される円筒状のステータとを備え、
    前記ステータは、少なくも、コアと、前記コアの両端部にそれぞれ配置されるインシュレータと、このインシュレータを介して前記コアに巻回されるコイルとから構成され、
    前記インシュレータは、前記コイルを間にして保持する内周壁部および外周壁部を有し、
    前記ステータに、少なくとも前記コイルを覆ってモールド樹脂が形成されているモールドモータであって、
    前記コアの少なくとも一方の端部には、前記インシュレータの内周壁部に当接されるリング状補強部材が配置され、
    この状態で前記モールド樹脂によるモールドがなされていることを特徴とするモールドモータ。
  2. 前記リング状補強部材は、絶縁材料によって構成されていることを特徴とする請求項1に記載のモールドモータ。
  3. 前記インシュレータの内周壁部は前記ステータの周方向に沿って分断して形成され、前記リング状補強部材は、前記インシュレータの内周壁部と当接されていない部分に前記モールド樹脂が流通可能となる孔あるいは切り欠きが設けられていることを特徴とする請求項1、2のいずれかに記載のモールドモータ。
  4. 前記リング状補強部材は、前記インシュレータの内周壁部との係止部を備えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のモールドモータ。
  5. 前記インシュレータの内周壁部は前記ステータの周方向に沿って分断して形成され、前記リング状補強部材は、前記インシュレータの内周壁部に当接されていない部分おいて前記内周壁部に当接するリブが設けられていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のモールドモータ。
  6. 前記インシュレータの内周壁部は前記ステータの周方向に沿って分断して形成され、前記リング状補強部材は、前記インシュレータの内周壁部に当接されていない部分おいて少なくも一個の凸部が設けられ、この凸部は前記インシュレータの内周壁部に形成された切り欠き凹部に嵌合されていることを特徴とする1ないし4のいずれかに記載のモールドモータ。
  7. リング状補強部材は、コアと反対の方向の端部が軸方向に延在され、その高さはインシュレータの内周壁部の高さよりも大きく、その先端はテーパ加工あるいはR加工されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のモールドモータ。
  8. リング状補強部材は、コアと反対の方向の端部が軸方向に延在されて前記モールド樹脂を成形する金型と当接し、
    前記モールド樹脂は、前記リング状補強部材の延在部の先端において、内周の径が大きくなる段差が形成されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載のモールドモータ。
  9. リング状補強部材のインシュレータの内周壁部の高さを超える延在部において、モールド樹脂の成形部分側に突出する凸部が形成されていることを特徴とする請求項8に記載のモールドモータ。
  10. 前記凸部の先端には曲げ部が形成されていることを特徴とする請求項9に記載のモールドモータ。
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