JP2013258818A - 電動機、電動機の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱に起因する温度上昇を抑制することができる技術を提供する。
【解決手段】有底円筒状の鉄製のケース１０と、ケース１０内に配置されるとともに通電されるモータコイル３２を有するステータ３０と、樹脂を用いて射出成形されることにより、モータコイル３２の周囲を覆うとともにケース１０の内周面に接触する接触部９０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動機および電動機の製造方法に関する。

特許文献１に記載のモータ（電動機）は、以下のように構成されている。すなわち、モータは、アルミ材からなるハウジングに、円筒状のステータが収納されたフレームを嵌合させることによって構成されている。ハウジングには第１ベアリングが設けられ、フレームには第２ベアリングが設けられ、第１ベアリング及び第２ベアリングによってロータのシャフトが保持されることによりロータが回転できるようになっている。また、ステータは、珪素鋼板が積層されて形成されており、樹脂製のスロットボビンを介してモータコイルが巻回されている。

特開２００７−８９２７４号公報

電動機のコイルに通電すると、発熱し、電動機の温度が上昇する。そして、電動機の温度が上昇すると、電動機の特性が悪化する。この電動機の温度上昇に起因する特性悪化を考慮して電動機の仕様を決定しなければならないため、電動機の体格がその分大きくなってしまう。
本発明は、発熱に起因する温度上昇を抑制することができる電動機および電動機の製造方法を提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明は、有底円筒状の鉄製のケースと、前記ケース内に配置されるとともに通電されるコイルを有する固定子と、樹脂を用いて射出成形されることにより、前記コイルの周囲を覆うとともに前記ケースの内周面に接触する接触部と、を備えることを特徴とする電動機である。

他の観点から捉えると、本発明は、電動機の製造方法であって、有底円筒状の鉄製のケース内に、通電されるコイルを有する固定子を配置した状態で、当該コイルと当該ケースとの間に樹脂を射出することを特徴とする電動機の製造方法である。
ここで、前記ケース内に前記固定子を配置した後に、当該固定子の内側に充填される第１の部材と、当該ケースの開口部を覆う第２の部材と、を配置した状態で樹脂を射出するとよい。

本発明によれば、発熱に起因する温度上昇を抑制することができる。また、これにより電動機の体格をより小さくすることができる。

実施の形態に係る電動機の概略構成を示す図である。 接触部を成形する手法を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、実施の形態に係る電動機１の概略構成を示す図である。
電動機１は、ＤＣブラシレスモータであり、有底円筒状のケース１０と、このケース１０の開口部を覆うハウジング２０と、ケース１０内に配置された円筒状のステータ３０と、このステータ３０の内側に配置されるとともにケース１０およびハウジング２０に回転可能に支持されたロータ４０と、を備えている。

ケース１０は、鋼板に対して絞り加工を施すことにより有底円筒状（カップ状）に成形されている。そして、ケース１０の底部の中央部には円柱状の凹部１０ａが形成されており、この凹部１０ａに第１ベアリング１１が嵌め込まれている。
ハウジング２０は、アルミニウムにて成形されており、ケース１０に嵌め込まれている。このハウジング２０の中央部には、ロータ４０の軸方向に外側から内側に凹んだ第１凹部２０ａが形成されており、この第１凹部２０ａに第２ベアリング２１が嵌め込まれている。

ステータ３０は、ケイ素鋼板が積層されて形成されており、その外周面がケース１０の内周面に圧入、または接着されることで固定されている。ステータ３０は、樹脂製のスロットボビン３１と、このスロットボビン３１を介して巻かれたモータコイル３２とを有している。モータコイル３２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相からなる。このステータ３０は、固定子の一例として機能する。

ロータ４０は、鉄等の磁性体からなるシャフト４１と、このシャフト４１の外側に接着等により取り付けられるとともに磁界を発生するマグネット４２とを有している。そして、ロータ４０は、シャフト４１が、ケース１０に嵌め込まれた第１ベアリング１１とハウジング２０に嵌め込まれた第２ベアリング２１とに回転可能に支持されることで回転できるようになっている。また、シャフト４１のハウジング２０側端部には、鉄等の磁性体からなり、電動機１の駆動力を外部機構に伝達するカップリングとして機能するボス４３が圧入されている。このロータ４０は、回転子の一例として機能する。

また、電動機１は、ステータ３０に巻かれたモータコイル３２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相それぞれとヒュージングによって接続されたターミナル５１、ターミナル５２、ターミナル５３を有するターミナルユニット５０を有している。このターミナルユニット５０は、ターミナル５１、ターミナル５２、ターミナル５３それぞれに対応する３個のナット５４を有している。

また、電動機１は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のモータリード線６０と、各モータリード線６０の先端に取り付けられた３個のターミナル６１とを有している。３本のモータリード線６０は、ハウジング２０に回転軸と交差する方向に内外を連通するように形成された貫通孔２０ｂに嵌め込まれたグロメット６２に保持されている。３個のターミナル６１は、それぞれ、ターミナル５１、ターミナル５２、ターミナル５３の内、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するターミナルと、ねじ５５によるねじ止めにより接続されている。そして、モータリード線６０を介して、モータコイル３２と外部の制御回路との電気的接続が行われている。

また、電動機１は、ロータ４０の回転角度、つまり電動機１の回転角度を検出するレゾルバ７０を備えている。
レゾルバ７０は、ロータ４０の回転角度を検出するセンサであるレゾルバステータ部７１と、このレゾルバステータ部７１に対して軸方向に配置されたレゾルバコイル部７２とが取り付けられたケース部材７３と、ロータ４０のシャフト４１に取り付けられたレゾルバロータ部７４とを備えている。

レゾルバステータ部７１は、ケイ素鋼板等からなる外形が円形の板を積層して成形されている。このレゾルバステータ部７１には、信号接続用のオス側コネクタ８０が接続されている。このオス側コネクタ８０には、外部の制御回路とレゾルバ７０とを電気的に接続するためのセンサリード線８１が取り付けられたメス側コネクタ８２が接続されている。

ケース部材７３は、ハウジング２０に、ロータ４０の軸方向に外側から内側に凹んだ第２凹部２０ｃに嵌め込まれている。そして、レゾルバステータ部７１がレゾルバロータ部７４と同軸上となるように配置されている。
レゾルバロータ部７４は、レゾルバステータ部７１と対向する位置に配置されている。これにより、ロータ４０の回転と共にレゾルバロータ部７４が回転し、レゾルバステータ部７１とレゾルバロータ部７４との間のリラクタンスが変化する。

また、本実施の形態に係る電動機１は、モータコイル３２の周囲を覆うとともにケース１０の内周面に接触する接触部９０を有している。接触部９０は、後述する方法にて射出成形された樹脂である。

図２は、接触部９０を成形する手法を説明するための図である。
ケース１０の内周面にステータ３０を圧入または接着し、このステータ３０にスロットボビン３１を介してモータコイル３２を巻いた状態の物に、段付き円柱状の成形型Ｄを、ステータ３０の内側に挿入するとともにケース１０の開口部を覆うように配置する。成形型Ｄは、ステータ３０の内径と同じかやや小さい外径の第１円柱部Ｄ１と、ケース１０の内周面の径と同じかやや大きい外径の第２円柱部Ｄ２とを有する。第１円柱部Ｄ１の外径は、ステータ３０の内径よりもやや小さい場合には、ロータ４０のマグネット４２の外径よりも大きいとよい。第２円柱部Ｄ２には、成形型Ｄとケース１０との間の空間に軟化した樹脂を注入するための孔である注入口Ｄ２ａが形成されている。この成形型Ｄの第１円柱部Ｄ１が第１の部材の一例として機能し、第２円柱部Ｄ２が第２の部材の一例として機能する。

そして、成形型Ｄを配置した後、第２円柱部Ｄ２の注入口Ｄ２ａから軟化した樹脂を注入し、成形型Ｄとケース１０との間の空間に充填して固化させることで接触部９０を成形する。注入する樹脂としては、射出成形に適した樹脂であればよく、好ましくは熱伝導に優れているＰＢＴ（ポリブチレン-テレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニ レンサルファイド）であるとよい。

第２円柱部Ｄ２の注入口Ｄ２ａから軟化した樹脂を注入すると、注入された樹脂が、モータコイル３２自体の隙間、モータコイル３２とスロットボビン３１との間の隙間、モータコイル３２とステータ３０との間の隙間、モータコイル３２とケース１０との間の隙間などに行き渡る。そして、その樹脂が固化することで、モータコイル３２の周囲を覆うとともにケース１０の内周面に接触する接触部９０が形成される。

以上のように構成された電動機１においては、モータコイル３２の周囲を覆う接触部９０がケース１０の内周面と接触している。そして、接触部９０は、樹脂製であり、空気よりも熱伝導性に優れているため、モータコイル３２に電流が流れることに起因して発熱しても、熱が接触部９０およびケース１０を介して放熱される。その結果、電動機１の温度上昇が抑制される。
これにより、電動機１の仕様を決定するにあたって、発熱による性能悪化を考慮して電動機１の体格を大きく必要がなくなる。したがって、本実施の形態に係る電動機１によれば、樹脂製の接触部９０を有することにより温度上昇を抑制することができるので、接触部９０を有していない構成よりも体格を小さくすることができる。

なお、上述した実施の形態においては、成形型Ｄの第２円柱部Ｄ２に、軟化した樹脂を注入するための孔である注入口Ｄ２ａが形成されているが特に限定されない。例えば、ケース１０の底部１０ｂ（図２参照）に、軟化した樹脂を注入するための注入口を形成してもよい。もし、ケース１０の底部１０ｂに注入口を形成する場合には、この注入口から軟化した樹脂を注入することで接触部９０を成形した後に、注入口を、例えばゴムなどの弾性体にて塞げばよい。

１…電動機、１０…ケース、２０…ハウジング、３０…ステータ、３２…モータコイル、４０…ロータ、５０…ターミナルユニット、７０…レゾルバ、９０…接触部、Ｄ…成形型

Claims (3)

1. 有底円筒状の鉄製のケースと、
   前記ケース内に配置されるとともに通電されるコイルを有する固定子と、
   樹脂を用いて射出成形されることにより、前記コイルの周囲を覆うとともに前記ケースの内周面に接触する接触部と、
   を備えることを特徴とする電動機。
2. 電動機の製造方法であって、
   有底円筒状の鉄製のケース内に、通電されるコイルを有する固定子を配置した状態で、当該コイルと当該ケースとの間に樹脂を射出することを特徴とする電動機の製造方法。
3. 前記ケース内に前記固定子を配置した後に、当該固定子の内側に充填される第１の部材と、当該ケースの開口部を覆う第２の部材と、を配置した状態で樹脂を射出することを特徴とする請求項２に記載の電動機の製造方法。

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