JP2012016133A

JP2012016133A - 回転電機

Info

Publication number: JP2012016133A
Application number: JP2010148928A
Authority: JP
Inventors: Masaki Iijima; 正樹飯島; Noriyuki Aramaki; 典之荒巻
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2030-06-30
Also published as: JP5546373B2

Abstract

【課題】樹脂製のインシュレータを介してコアにコイルを巻回してなる回転電機において、コイルの巻回時にインシュレータがコイルに巻込まれてしまうことを防止する。
【解決手段】インシュレータ１０を、ティース脚部９ａに対面する脚部被覆面１７ａと、コア本体部８に対面する第一側辺１７ｂと、ティース鍔部９ｂに対面する第二側辺１７ｃとが一体形成されたものにすると共に、脚部被覆面１７ａの幅方向中間部位にティース脚部９ａに向けて突出する凸部１７ｅを形成して、コイル６の巻回時に脚部被覆面１７ａの幅方向両端側がコイル６によりティース脚部９ａに向けて押圧されることで、第一、第二側辺１７ｂ、１７ｃの先端側同士が拡がる方向に変形してコア本体部８、ティース鍔部９ｂに密着する構成にする。
【選択図】図８

Description

本発明は、車両の電装品等に用いられる回転電機の技術分野に関するものである。

一般に、回転電機に用いられるコア（電機子鉄心）は、コア本体部から半径方向に突出するティースがコアの周回り方向に複数形成されていると共に、該ティースには、インシュレータを介してコイルが巻回されるように構成されている。この様なインシュレータとして、従来、ティースの脚部に対面する脚部被覆面と、該脚部被覆面の一端側から折曲されてコア本体部に対面する第一側辺と、脚部被覆面の他端側から折曲されてティース鍔部に対面する第二側辺とが一体成形された樹脂製のインシュレータが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−３０１６３７号公報

ところで、前記特許文献１のようなインシュレータをティースに装着したとき、インシュレータの成形上がりの形状や寸法によっては、ティースの脚部とインシュレータの脚部被覆面とが平行状とはならずに、脚部被覆面の一部が他の部分よりもティース脚部から離間してしまう場合がある。この場合に、ティース脚部から離間する部分が脚部被覆面の中央部分であると、コイルの巻回時に該脚部対面部の中央部分が巻始めのコイルによりティース脚部に押圧されることで、第一側辺及び第二側辺の先端側がコア本体、ティース鍔部から離れて互いに近づく方向に変形してしまうことがある。しかしながら、インシュレータがこの様に変形すると、二層目以降に巻回されるコイルに第一、第二側辺の先端側が巻込まれて、インシュレータが傷付いたり、コイルがコア本体部やティース鍔部に直接接触したりする場合があって、絶縁性が損なわれる惧れがあり、ここに本発明の解決すべき課題がある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、コアの周回り方向に複数形成されるティースに、樹脂製のインシュレータを介してコイルを巻回してなる回転電機において、前記ティースは、コアの本体部から半径方向に突出する脚部と、該脚部の先端部にコアの周回り方向に向けて突出形成される鍔部とを有する一方、前記インシュレータは、コアの軸方向を長さ方向としティース脚部の突出方向を幅方向としてティース脚部に対面する脚部被覆面と、該脚部被覆面の幅方向一端側を基端として折曲されてコア本体部に対面する第一側辺と、脚部被覆面の幅方向他端側を基端として折曲されてティース鍔部に対面する第二側辺とが一体成形され、これら脚部被覆面と第一、第二側辺とにより形成される凹溝部にコイルが巻回される構成であると共に、前記インシュレータの脚部被覆面の幅方向中間部位に、コイルの未巻回状態で脚部被覆面の幅方向両端側よりもティース脚部に向けて突出する突出部を形成し、コイルの巻回時に該突出部がティース脚部に当接した状態で幅方向両端側がコイルによりティース脚部に向けて押圧されることで、第一、第二側辺の先端側同士が拡がる方向に変形してコア本体部及びティース鍔部に密着する構成にしたことを特徴とする回転電機である。
請求項２の発明は、請求項１において、突出部を、脚部被覆面の幅方向中心位置に対し、第一、第二側辺の何れか一方の側辺寄りに偏倚する位置に設けたことを特徴とする回転電機である。
請求項３の発明は、請求項２において、突出部を、脚部被覆面と第一側辺のなす角度と、脚部被覆面と第二側辺のなす角度とのうち小さい角度の方の側辺寄りに偏倚する位置に設けたことを特徴とする回転電機である。
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか一項において、脚部被覆面の幅方向中間部位にティース脚部に向けて突出する凸部を形成し、該凸部を突出部にしたことを特徴とする回転電機である。
請求項５の発明は、請求項１乃至３の何れか一項において、脚部被覆面を、幅方向中間部位が幅方向両端側よりもティース脚部側に向けて突出するよう湾曲或いは折曲させると共に、該脚部被覆面の幅方向中間部位を突出部にしたことを特徴とする回転電機である。

請求項１の発明とすることにより、コイルの巻回時に、インシュレータがコイルに巻込まれてしまうことを確実に防止できることになって、インシュレータによるコイルとステータコアとの絶縁を確実に確保することができる。
請求項２の発明とすることにより、第一、第二側辺のうち一方の側辺のコイル巻回時における変形量を、他方の側辺よりも大きくすることができる。
請求項３の発明とすることにより、第一、第二側辺のうち脚部被覆面とのなす角度が小さい方の側辺のコイル巻回時における変形量を、他方の側辺よりも大きくすることができる。
請求項４の発明とすることにより、脚部被覆面に突出部を形成することができると共に、凸部の形成位置や突出量によって、コイル巻回時における第一、第二側辺の変形量を容易に調整できる。
請求項５の発明とすることにより、脚部被覆面に突出部を形成することができる。

ブラシレスモータの断面図である。ステータコアの正面図である。（Ａ）、（Ｂ）はコイルを巻回したステータコアの正面図、側面図である。（Ａ）、（Ｂ）は第一、第二インシュレータ部材の正面図、背面図、（Ｃ）は（Ａ）のＸ−Ｘ断面図、（Ｄ）は（Ｂ）のＹ部拡大図である。（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は第一、第二インシュレータ部材の平面図、底面図、斜視図である。分割コアと該分割コアに装着されるインシュレータの斜視図である。（Ａ）はインシュレータが装着された分割コアの斜視図、（Ｂ）は（Ａ）にコイルを巻回した状態を示す斜視図、（Ｃ）は（Ａ）のＸ−Ｘ断面図、（Ｄ）は（Ｃ）のＹ部拡大図である。（Ａ）はコイル未巻回状態の要部断面図、（Ｂ）は一層目のコイルが巻回された状態の要部断面図である。（Ａ）は第二の実施の形態におけるコイル未巻回状態の要部断面図、（Ｂ）は第二の実施の形態において一層目のコイルが巻回された状態の要部断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図面において、１は本発明の回転電機の一例であるブラシレスモータであって、該ブラシレスモータ１は、本実施の形態では、外側にステータ（固定子）２が配され、内側にロータ（回転子）３が配されたインナーロータ型のものである。

前記ステータ２は、一端側が開口した有底筒状のモータケース４、該モータケース４の内周側に固定されるステータコア（本発明のコアに相当する）５、該ステータコア５に巻回されるコイル６等から構成されている。前記モータケース４の開口側には、該開口を覆蓋するブラケット７が取付けられている。

前記ステータコア５は、環状のコア本体部８の内周側に、複数のティース９が周回り方向に所定間隔を存して形成されている。そして、各ティース９には、後述するインシュレータ１０を介してコイル６が巻回されるが、これらコイル６の巻始め、巻終りの端部６ａはステータコア５から引出されて、前記ブラケット７に組付けられた端子ユニット１１に配設の給電用端子１２にそれぞれ接続されており、該給電用端子１２を介して各コイル６に電流が供給されるようになっている。

一方、ロータ３は、両端側が前記モータケース４の底部とブラケット７とに回転自在に軸承されるロータ軸１３、該ロータ軸１３の外周に取付けられるマグネット（永久磁石）１４等から構成されている。該マグネット１４は、ロータ軸１３の周回り方向にＮ極、Ｓ極複数対が設けられている。

前記ロータ３の回転位置は、ホール素子等を用いて構成される回転位置検出センサ１５により検出される。そして、該ロータ３の回転位置の検出信号に基づいて、前記ステータコア５に巻回される各コイル６への通電を制御することにより回転磁界を発生させ、これによりロータ３が回転駆動する構成になっている。

次いで、前記ステータコア５について詳細に説明すると、該ステータコア５は、ステータコア５の周回り方向に分割された複数の分割コア５Ａから構成されている。各分割コア５Ａには、該分割コア５Ａのコア本体部８の周回り方向中央部にティース９が形成されていると共に、各ティース９は、コア本体部８の内周側から半径方向に突出する脚部９ａと、該脚部９ａの先端部にステータコア５の周回り方向に向けて突出形成される鍔部９ｂとを有している。そして、各分割コア５Ａのティース９にインシュレータ１０を装着し、該インシュレータ１０にコイル６を巻回した状態で、各分割コア５Ａのコア本体部８同士を周回り方向に連結することにより、ステータコア５が形成されるようになっている。尚、前記分割コア５Ａは、磁性鋼板からなる多数のコア材をステータコア５の軸方向に積層して形成されている。また、以下の説明において、ステータコア５の軸方向、周回り方向、半径方向と同方向を、軸方向、周回り方向、半径方向と称する。

前記インシュレータ１０は、ステータコア５とコイル６とを絶縁するためのものであって、分割コア５Ａの軸方向一端側からティース９に装着されて該一端側から軸方向中央部までを被覆する第一インシュレータ部材１０Ａと、分割コア５Ａの軸方向他端側からティース９に装着されて該他端側から軸方向中央部までを被覆する第二インシュレータ部材１０Ｂとから構成されている。

前記第一、第二インシュレータ部材１０Ａ、１０Ｂは、射出成形等により成形される樹脂製のものあるが、これら第一、第二インシュレータ部材１０Ａ、１０Ｂは同形状をしており、ティース９の軸方向一端部（第二インシュレータ部材１０Ｂでは軸方向他端部、以下同様）を被覆する端部被覆部１６と、ティース９の周回り方向両側部を被覆する一対の側部被覆部１７とが一体成形されている。

前記端部被覆部１６は、ティース脚部９ａの軸方向一端面に対面して該一端面を被覆する端面被覆面１６ａと、該端面被覆面１６ａの外径側端部から軸方向外側に突出する第一突出面１６ｂと、端面被覆面１６ａの内径側端部から軸方向外側に突出する第二突出面１６ｃとを備えており、これら端面被覆面１６ａと第一突出面１６ｂと第二突出面１６ｃとによって、略コ字形状の端部凹溝部１６ｄが形成されている。また、前記第一突出面１６ｂには、ステータコア５から引出されるコイル６の巻始め、巻終りの端部６ａをガイドするスリット１６ｅが形成されている。さらに、前記第一突出面１６ｂ及び第二突出面１６ｃは、端面被覆面１６ａよりも周回り方向両側に突出していると共に、該突出先端部は、後述する側部被覆部１７の第一、第二側辺１７ｂ、１７ｃの先端部と軸方向に連続するように形成されている。

一方、前記一対の側部被覆部１７は、前記端部被覆部１６を基端としてティース９の軸方向中央部側に向けて延びるように形成されるが、該側部被覆部１７は、ステータコア５の軸方向を長さ方向としティース脚部９ａの突出方向を幅方向として、ティース脚部９ａに対面して該脚部９ａの軸方向一端側から軸方向中央部までを被覆する脚部被覆面１７ａと、該脚部被覆面１７ａの幅方向一端側（ティース脚部９ａの突出方向基端側）を基端として折曲されてコア本体部８に対面する第一側辺１７ｂと、脚部被覆面１７ａの幅方向他端側（ティース脚部９ａの突出方向先端側）を基端として折曲されてティース鍔部９ｂに対面する第二側辺１７ｃとを備えており、これら脚部被覆面１７ａと第一側辺１７ｂと第二側辺１７ｃとによって略コ字形状の側部凹溝部１７ｄ（本発明の凹溝部に相当する）が形成されていると共に、該側部凹溝部１７ｄの軸方向端部は、前記端部被覆部１６に形成される端部凹溝部１６ｄの周回り方向端部に連続している。さらに、第一、第二インシュレータ部材１０Ａ、１０Ｂをティース９に装着した状態で、第一インシュレータ部材１０Ａの側部凹溝部ｄと第二インシュレータ部材１０Ｂの側部凹溝部１７ｄとは軸方向に連続するようになっており、而して、ティース９に装着された第一、第二インシュレータ部材１０Ａ、１０Ｂの側部凹溝部１７ｄ及び端部凹溝部１６ｄによりティース９を囲繞する連続状の凹溝部が形成され、該凹溝部にコイル６が巻回される構成になっている。

さらに、前記側部被覆部１７の脚部被覆面１７ａには、軸方向中央部側で且つ幅方向中間の部位に、ティース脚部９ａに向けて突出する凸部（本発明の突出部に相当する）１７ｅが形成されている。該凸部１７ｅは、コイル６の未巻回状態で、脚部被覆面１７ａの幅方向両端側よりもティース脚部９ａに向けて突出し、これにより幅方向両端側はティース脚部９ａから離間する状態になっている（図８（Ａ）参照）。そして、該ティース脚部９ａから離間している脚部被覆面１７ａの幅方向両端側は、コイル６の巻回時に、一層目に巻回されたコイル６によってティース脚部９ａに向けて押圧されることになるが、この場合に、前記凸部１７ｅがティース脚部９ａに当接した状態で幅方向両端側がティース脚部９ａに向けて押圧されることで、第一側辺１７ｂ、第二側辺１７ｃの先端側同士が拡がる方向に変形し、これにより、第一側辺１７ｂ及び第二側辺１７ｃの先端側がコア本体部８及びティース鍔部９ｂに密着する構成になっている（図８（Ｂ）参照）。そして、この様に第一側辺１７ｂ及び第二側辺１７ｃの先端側がコア本体部８及びティース鍔部９ｂに密着することによって、第一側辺１７ｂ及び第二側辺１７ｃの先端側が二層目以降に巻回されるコイル６に巻込まれてしまうことを防止できるようになっている。

ここで、前記第一、第二側辺１７ｂ、１７ｃの先端側がコア本体８、ティース鍔部９ｂに密着する方向への変形量は、凸部１７ｅの突出量や形成位置によって調整することができるが、この場合に、凸部１７ｅを、脚部被覆面１７ａの幅方向中心位置Ｏに対し、第一側辺１７ｂ或いは第二側辺１７ｃの何れか一方の側辺寄りに偏倚する位置に設けることによって、該一方の側辺１７ｂ或いは１７ｃの変形量を、他方の側辺１７ｃ或いは１７ｂの変形量よりも大きくすることができる。そこで、本実施の形態では、脚部被覆面１７ａと第一側辺１７ｂのなす角度θ１と、脚部被覆面１７ａと第二側辺１７ｃのなす角度θ２とのうち小さい方の角度の方の側辺寄りに偏倚する位置に、凸部１７ｅが形成されている。

つまり、本実施の形態では、脚部被覆面１７ａと第一側辺１７ｂのなす角度θ１の方が、脚部被覆面１７ａと第二側辺１７ｃのなす角度θ２よりも小さい（θ１＜θ２）ため、凸部１７ｅは、脚部被覆面１７ａの幅方向中心位置Ｏに対して第一側辺１７ｂ寄りに偏倚する位置に形成されている（前記図８（Ａ）参照）。これは、上記凸部１７ｅが設けられていない場合、脚部被覆面１７ａと第一、第二側辺１７ｂ、１７ｃとのなす角度θ１、θ２が小さいほど、コイル６の巻回時に第一、第二側辺１７ｂ、１７ｃの先端側がコア本体部８、ティース鍔部９ｂから離れる方向に変形して、コイル６に巻込まれやすい。而して、本実施の形態では、凸部１７ｅが設けられていない場合には第一側辺１７ｂの方がコイル６に巻込まれやすいことになるが、この場合に、凸部１７ｅを脚部被覆面１７ａの幅方向中心位置Ｏよりも第一側辺１７ｂ寄りに偏倚させて設けることで、コイル６の巻回時に該第一側辺１７ｂの先端側をコア本体部８に密着する方向により大きく変形させることができ、これにより、脚部被覆面１７ａと第一側辺１７ｂとのなす角度θ１が小さくて鋭角であっても、該第一側辺１７ｂの先端側をコイル６の巻回時に確実にコア本体部８に密着させることができるようになっている。

また、前記凸部１７ｅは、前述したように、脚部被覆面１７ａの軸方向中央部側に形成されている。これは、第一、第二側辺１７ｂ、１７ｃの軸方向端部には端部被覆部１６が一体形成されているため、軸方向端部側はコイル６に巻込まれる惧れがないためであるが、これに限定されることなく、例えば、凸部１７ｅを脚部被覆面１７ａの軸方向略全長に亘るように形成しても良い。

叙述の如く構成された本形態において、インシュレータ１０は、ティース脚部９ａに対面する脚部被覆面１７ａと、該脚部被覆面１７ａの幅方向一端側を基端として折曲されてコア本体部８に対面する第一側辺１７ｂと、脚部被覆面１７ａの幅方向他端側を基端として折曲されてティース鍔部９ｂに対面する第二側辺１７ｃとが一体成形されており、これら脚部被覆面１７ａと第一、第二側辺１７ｂ、１７ｃとにより形成される側部凹溝部１７ｄにコイル６が巻回されることになるが、このものにおいて、前記脚部被覆面１７ａの幅方向中間部位には、コイル６の未巻回状態で脚部被覆面１７ａの幅方向両端側よりもティース脚部９ａに向けて突出する凸部１７ｅが形成されている。そして、コイル６の巻回時に、前記脚部被覆面１７ａの幅方向中間部位に形成された凸部１７ｅがティース脚部９ａに当接した状態で、脚部被覆面１７ａの幅方向両端側が一層目のコイル６により押圧されることで第一、第二側辺１７ｂ、１７ｃの先端側同士が拡がる方向に変形し、これにより第一、第二側辺１７ｂ、１７ｃの先端側がコア本体部８及びティース鍔部９ｂに密着することになる。

この結果、コイル６の巻回時に、インシュレータ１０の第一、第二側辺１７ｂ、１７ｃがコイル６に巻込まれてしまうことを確実に防止できることになり、而して、インシュレータ１０がコイル６に巻込まれて傷付いたり、コイル６がコア本体部８やティース９に直接接触してしまうような不具合をなくすことができて、インシュレータ１０によるコイル６とステータコア５との絶縁を確実に確保することができる。

しかもこのものでは、前記凸部１７ｅの突出量や形成位置によって、第一、第二側辺１７ｂ、１７ｃの先端側がコア本体８、ティース鍔部９ｂに密着する方向への変化量を調整することができるから、ステータコア５やティース９の形状やサイズに応じて変化量を適宜調整できることになるが、この場合に、凸部１７ｅを、脚部被覆面１７ａの幅方向中心位置Ｏに対し、第一側辺１７ｂ或いは第二側辺１７ｃの何れか一方の側辺寄りに偏倚する位置に設けることによって、該一方の側辺１７ｂ或いは１７ｃの変形量を、他方の側辺１７ｃ或いは１７ｂの変形量よりも大きくすることができる。

さらに、前記凸部１７ｅを第一側辺１７ｂ或いは第二側辺１７ｃの何れか一方の側辺寄りに偏倚する位置に設けるにあたり、本実施の形態では、脚部被覆面１７ａと第一側辺１７ｂのなす角度θ１と、脚部被覆面１７ａと第二側辺１７ｃのなす角度θ２とのうち、小さい角度θ１の方の第一側辺１７ｂ寄りに偏倚する位置に凸部１７ｅが形成されている。これにより、コイル６の巻回時に第一側辺１７ｂの先端側をコア本体部８に密着する方向により大きく変形させることができ、而して、脚部被覆面１７ａと第一側辺１７ｂとのなす角度θ１が小さくても、該第一側辺１７ｂの先端側がコイル６に巻込まれてしまうことをより確実に防止することができる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されないことは勿論であって、上記実施の形態では、本発明の突出部として脚部被覆面に凸部が形成されているが、該凸部の突出量や形成位置は、前出したように、コアやティースの形状やサイズ等に応じて、適宜変更することができる。

さらに、図９に示す第二の形態の如く、インシュレータの脚部被覆面１８ａを、幅方向中間部位１８ａＭが幅方向両端側１８ａＳよりもティース脚部９ａ側に向けて突出するよう湾曲或いは折曲させ、該脚部被覆面１８ａの幅方向中間部位１８ａＭを、本発明の突出部とすることもできる。そして、この様に構成しても、上記凸部１７ｅを形成した場合と同様の作用効果を奏することになる。尚、図９において、８はコア本体部、９ａはティース脚部、９ｂはティース鍔部、１８ｂは第一側辺、１８ｃは第二側辺である。

また、本発明は、ブラシレスモータに限定されることなく、樹脂製のインシュレータを介してコアにコイルを巻回してなる各種回転電機に実施できる。この場合、コアはステータコアに限らず、ロータコアであっても良い。

本発明は、樹脂製のインシュレータを介してコアにコイルを巻回してなる各種回転電機に利用することができる。

１ブラシレスモータ
５ステータコア
６コイル
８コア本体部
９ティース
９ａ脚部
９ｂ鍔部
１０インシュレータ
１７ａ脚部被覆面
１７ｂ第一側辺
１７ｃ第二側辺
１７ｂ側部凹溝部
１７ｅ凸部
１８ａ脚部被覆面
１８ａＭ幅方向中間部位
１８ｂ第一側辺
１８ｃ第二側辺

Claims

コアの周回り方向に複数形成されるティースに、樹脂製のインシュレータを介してコイルを巻回してなる回転電機において、前記ティースは、コアの本体部から半径方向に突出する脚部と、該脚部の先端部にコアの周回り方向に向けて突出形成される鍔部とを有する一方、前記インシュレータは、コアの軸方向を長さ方向としティース脚部の突出方向を幅方向としてティース脚部に対面する脚部被覆面と、該脚部被覆面の幅方向一端側を基端として折曲されてコア本体部に対面する第一側辺と、脚部被覆面の幅方向他端側を基端として折曲されてティース鍔部に対面する第二側辺とが一体成形され、これら脚部被覆面と第一、第二側辺とにより形成される凹溝部にコイルが巻回される構成であると共に、前記インシュレータの脚部被覆面の幅方向中間部位に、コイルの未巻回状態で脚部被覆面の幅方向両端側よりもティース脚部に向けて突出する突出部を形成し、コイルの巻回時に該突出部がティース脚部に当接した状態で幅方向両端側がコイルによりティース脚部に向けて押圧されることで、第一、第二側辺の先端側同士が拡がる方向に変形してコア本体部及びティース鍔部に密着する構成にしたことを特徴とする回転電機。
請求項１において、突出部を、脚部被覆面の幅方向中心位置に対し、第一、第二側辺の何れか一方の側辺寄りに偏倚する位置に設けたことを特徴とする回転電機。
請求項２において、突出部を、脚部被覆面と第一側辺のなす角度と、脚部被覆面と第二側辺のなす角度とのうち小さい角度の方の側辺寄りに偏倚する位置に設けたことを特徴とする回転電機。
請求項１乃至３の何れか一項において、脚部被覆面の幅方向中間部位にティース脚部に向けて突出する凸部を形成し、該凸部を突出部にしたことを特徴とする回転電機。
請求項１乃至３の何れか一項において、脚部被覆面を、幅方向中間部位が幅方向両端側よりもティース脚部側に向けて突出するよう湾曲或いは折曲させると共に、該脚部被覆面の幅方向中間部位を突出部にしたことを特徴とする回転電機。