JP2014073030A

JP2014073030A - 電機子およびモータ

Info

Publication number: JP2014073030A
Application number: JP2012218916A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Uchitani; 良裕内谷; Machiko Fukushima; 真智子福島; Hironori Renki; 宏徳連記
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2012-09-29
Filing date: 2012-09-29
Publication date: 2014-04-21
Also published as: CN103825378A; US20140091667A1; CN203522353U

Abstract

【課題】インシュレータの固定が確実な電機子を提供する。
【解決手段】電機子２１はステータコア４と、インシュレータ５と、コイル６を備える。環状のコアバック４１から伸びる複数のティース４２には、周方向側面から周方向に伸びる突起部４２１を設け、ステータコア４に装着され少なくともティースの一部を覆うインシュレータ５には、その突起部４２１と接触するインシュレータ接触面５３を設け、突起部４２１の一部とインシュレータ接触面５３を接触させる。
【選択図】図１

Description

本発明は電機子およびモータに関する。

電機子のステータコアには、磁気回路を設計する上で、ステータティースの傘部がないアンブレラレス構造を採用した、アンブレラレスコアを用いる場合がある。

特開２００８−３１２２８８号公報には、ステータティースを有するステータコアと、ステータティースに嵌合される開口を有する絶縁部材と、絶縁部材に巻回されるステータコイルとを備え、開口は、ステータコアを冷却した状態で該ステータティースに嵌合される。上記構成によれば、ステータコアが冷却されてステータティースが収縮した状態で絶縁部材を嵌合させることにより、その後ステータティースが常温に戻って体積が元に戻った際に絶縁部材とステータティースとの間の隙間を縮小することができる、としてステータコアにインシュレータを固定する方法が開示されている。

特開２００８−３１２２８８号公報

しかしながら、特開２００８−３１２２８８号公報の方法では、ステータコアにインシュレータを固定しようとすると、各部品の寸法精度を厳しく管理する必要があった。

本発明の目的は、上記課題に鑑み、アンブレラレス構造のステータコアを備えた電機子において、インシュレータの固定が確実な電機子を提供することにある。

本発明の例示的な一の側面に係る電機子は、環状に配置されたコアバックと、前記環状のコアバックから径方向内側または径方向外側に伸びる複数のティースと、を含むステータコアと、前記ステータコアに装着され、少なくとも前記ティースを覆うインシュレータと、前記インシュレータに巻かれた導線により構成されるコイルと、を有し、前記インシュレータは軸方向若しくは周方向に並ぶ第１樹脂部材と第２樹脂部材を有し、前記ティースは、前記ティースの周方向側面から周方向に伸びる突起部を備え、前記突起部は前記コアバック側を向く突起部接触面を有し、前記インシュレータは前記ティースの先端側を向くインシュレータ接触面を有し、前記突起部接触面と、前記インシュレータ接触面とは、少なくとも一部が接触していることを特徴とする。

本発明によればアンブレラレスコアを備えた電機子において、インシュレータの固定が確実な電機子を提供することができる。

図１は、第一実施例に係る電機子の、軸方向に対して垂直な面における断面図の一部である。図２は、第一実施例に係る電機子の、ティースの伸びる方向に対して垂直な面における断面図である。図３は、第一実施例に係る電機子の、軸方向に対して垂直な面における断面図である。図４は、第二実施例に係るモータの断面図である。図５は、変形例に係る電機子電機子の、軸方向に対して垂直な面における断面図の一部である。図６は、変形例に係る電機子の、ティースの伸びる方向に対して垂直な面における断面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本願では、モータの中心軸と平行な方向を「軸方向」、モータの中心軸に直交する方向を「径方向」、モータの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、軸方向を上下方向として各部の形状や位置関係を説明する。ただし、これは、あくまで説明の便宜のために各方向を定義したものであって、本発明に係る電機子およびモータの、使用時の向きを限定するものではない。

＜１．第１実施形態＞
図１は本発明に係る電機子の、軸方向に対して垂直な面における断面図である。図１に示すように電機子２１はステータコア４と、インシュレータ５と、コイル６を備える。

ステータコア４は、磁性体である複数の電磁鋼板が、軸方向に積層されたものである。ステータコア４は、環状に配置されたコアバック４１と、コアバック４１から径方向内側に伸びる複数のティース４２を有する。なお、複数のティース４２はコアバック４１から径方向外側に伸びていてもよい。

各ティース４２の上面、下面、および周方向の側面はインシュレータ５に覆われる。コイル６はインシュレータ５に巻かれた導線により構成される。

複数のティース４２は、ティース４２の周方向側面から周方向に伸びる突起部４２１と、ティース先端面４２２を有する。なお、突起部４２１は複数のティース４２の先端部に設置されることが好ましく、さらに言えば、突起部４２１の基部はティース先端面４２２と連続して配置されることが好ましい。この構成により、占積率の減少を抑えることができる。

突起部４２１は、コアバック側を向く突起部接触面４２１１と、先端部４２１２を有する。突起部４２１の径方向の厚さおよび周方向の幅はコイル６の占積率を高める為には、可能な限り小さくすることが望ましい。

図２は本発明に係る電機子の、ティースの伸びる方向に対して垂直な面における断面図である。ここで、ティースの伸びる方向に対して垂直な面とは、図１のＡ−Ａ’面に相当する。

図２に示すように、インシュレータ５は、ティース４２の軸方向上側を覆う第１樹脂部材５１と、ティース４２の軸方向下側を覆う第２樹脂部材５２を有する。また、図１に示すようにティース４２の先端側を向くインシュレータ接触面５３と、収容部５４、インシュレータ先端面５５、収容部内壁面５６を有する。

第１樹脂部材５１は、天板部５１１と、一対の上側壁部５１２を有する。ティース４２の上面は、天板部５１１に覆われている。上側壁部５１２は、天板部５１１の周方向の両端部から、下方へ広がっている。ティース４２の周方向の両側面の上部領域は、上側壁部５１２に覆われている。

第２樹脂部材５２は、底板部５２１と、一対の下側壁部５２２を有する。ティース４２の下面は、底板部５２１に覆われている。下側壁部５２２は、底板部５２１の周方向の両端部から、上方へ広がっている。ティース４２の周方向の両側面の下部領域は、下側壁部５２２に覆われている。この構成により、インシュレータ５をティース４２に簡単に取り付けられる。

インシュレータ５は、複数のティース４２および、コイル６との間に介在することにより、ティース４２とコイル６とが電気的絶縁を、より確実にしている。

インシュレータ接触面５３は、第１樹脂部材の上側壁部５１２および、第２樹脂部材の下側壁部５２２の各々の一部である。インシュレータ接触面５３は、第１樹脂部材の上側壁部５１２および、第２樹脂部材の下側壁部５２２において周方向外側に向かって広がる面である。また、インシュレータ接触面５３は、少なくとも一部が突起部接触面４２１１と接触する。この構成とすることで、インシュレータ５がティース４２の先端側へ移動して抜け落ちる事が無くなる。

なお、インシュレータ接触面５３は、第１樹脂部材の上側壁部５１２および第２樹脂部材の下側壁部５２２のティース先端側端部に配置されることが好ましいが、この限りではない。

また、インシュレータ接触面５３は、第１樹脂部材の上側壁部５１２および第２樹脂部材の下側壁部５２２の全てに配置されているのが好ましいが、この限りではない。

収容部内壁面５６は、インシュレータ接触面５３の周方向端部より、ティース先端側に向かって広がっている。

収容部５４は、インシュレータ５の一部であり、上側壁部５１２および下側壁部５２２の周方向外側に配置される段部である。収容部５４は周方向において突起部４２１の先端部４２１２を覆うように配置される。なお、収容部５４はインシュレータ接触面５３、および収容部内壁面５６を含む。この構成により、インシュレータ５をティース４２に更に確実に固定できる。

また、収容部５４は更に、先端部４２１２の軸方向端面の少なくとも一部を覆うように配置されてもよい。

また、突起部４２１の厚さおよび幅は電磁鋼板の厚さよりも大きいことが好ましい。これより、突起部の製造が容易になる。

インシュレータ先端面５５は、インシュレータの径方向端部から周方向外側に向かって広がる面である。インシュレータ先端面５５の幅ｄ１は、ティース４２の突起部４２１の基部から先端部までの幅ｄ２よりも広いことが好ましい。この構成により、コイル６の巻崩れを抑制できる。

ただし、インシュレータ先端面５５の幅ｄ１が、ティース４２の突起部４２１の基部から先端部までの幅ｄ２よりも狭くても良い。

インシュレータ先端部のティース延長方向で測った厚みｔ１は、突起部の飛び出しの高さの２分の１の位置でティースの延長方向に平行な方向で測った突起部の厚さｔ２よりも大きい。これにより、インシュレータ５に圧力が加わっても、大きな変形はしなくなる。

図３は図１の電機子を環状に配置した平面図である。図３に示すように、ティース先端面４２２とインシュレータ先端面５５により包絡面Ｓ１が定義される。また、包絡面Ｓ１は円筒形状である。これにより、ロータ表面とティース先端面４２２との間おける、空気の流れの乱れを減らすことができる。

＜第２実施形態＞
図４は本発明に係るモータの断面図である。図４に示すように、モータ１は固定部２と回転部３を有する。

固定部２は、電機子２１と、蓋部２２と、ハウジング２３と、下軸受部２４、上軸受部２５を備える。

電機子２１はステータコア４と、インシュレータ５と、コイル６を備える。ステータコア４は磁性体である複数の電磁鋼板が、軸方向に積層されたものである。ステータコア４は、環状のコアバック４１と、複数のティース４２とを有する。コアバック４１の中心軸は中心軸Ｊ１と重なる。また、複数のティース４２は周方向に等間隔に配置されている。

下軸受部２４および上軸受部２５は、ハウジング２３および蓋部２２と、回転部３側のシャフト３１との間に配置されている。本実施形態の下軸受部２４および上軸受部２５には、球体を介して内輪と外輪とを相対回転させるボールベアリングが使用されている。ただし、ボールベアリングに代えて、すべり軸受や流体軸受等の他方式の軸受が使用されていてもよい。

回転部３は、シャフト３１、ロータコア３２、および複数のマグネット３３を有する。

シャフト３１は上下に伸びる円柱状の金属部材である。シャフト３１の中心軸は中心軸Ｊ１と重なる。シャフト３１は上述した下軸受部２４および上軸受部２５に支持されつつ回転する。

ロータコア３２および複数のマグネット３３は、電機子２１の径方向内側に配置されて、シャフト３１とともに回転する。ロータコア３２は、シャフト３１に固定された、円筒状の部材である。

複数のマグネット３３はロータコア３２の外周面より径方向内側に、例えば接着剤で、固定される。なお、複数のマグネット３３の軸方向端面にカバーなどを配置してもよい。複数のマグネット３３は、Ｎ極の磁極面とＳ極の磁極面とが交互に並ぶように、周方向に等間隔に配列されている。

電機子２１と、複数のマグネット３３とは、中心軸Ｊ１を中心として相対回転可能に支持される。電機子２１のコイル６に駆動電流を与えると、複数のティース４２に磁束が生じ、マグネット３３との相互作用により周方向のトルクが発生する。その結果、固定部２に対して回転部３が、中心軸Ｊ１を中心として回転する。

以上、インナーローター型のモータを例に挙げて説明したが、本発明は、ティースが径方向外方に向けて延び、ロータマグネットがティースの径方向外側に位置する、アウターロータ型のモータに適用されてもよい。

＜変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

図５は、他の実施例における電機子の断面図であり、軸方向に対して垂直な面における電機子の断面図の一部を示した図である。図５の例では、ティース４２の突起部４２１は、ティース４２の基部と先端部との間に配置される。この構成により、インシュレータ５をティースに確実に固定できる。また、ティース４２の先端部の周方向の幅を、磁気回路設計の必要に応じて自由に選択できる。

インシュレータ５は、収容部５４およびインシュレータ接触面５３、収容部内壁面５６により突起部４２１を覆う溝を備えている。インシュレータ接触面５３は、突起部４２１よりもコアバック側に配置される。また、インシュレータ５３は少なくとも一部が突起部４２１と接触する。

図５において、インシュレータ先端部の径方向の厚みｔ１は、突起部の飛び出しの高さの２分の１の位置でティースの延長方向に平行な方向で測った突起部の厚さｔ２よりも大きい。これにより、コイル６からインシュレータ５に圧力が加わっても、大きな変形はしなくなる。

図６は、他の実施例に係る電機子の、ティースの伸びる方向に対して垂直な面における断面図である。図６の例では、インシュレータ５はティース４２の径方向一方側を覆う第１樹脂部材５１と、ティース４２の径方向他方側を覆う第２樹脂部材５２を有する。

第１樹脂部材５１は、第１側壁部５１３と、一対の第１軸方向壁部５１４を有する。ティース４２の径方向一方側の側面は第１側壁部５１３に覆われている。第１軸方向壁部５１４は、第１側壁部５１３の軸方向の両端部から周方向に広がっている。ティース４２の軸方向の両端面の一部は第１軸方向壁部５１４に覆われている。

第２樹脂部材５２は、第２側壁部５２３と、一対の第２軸方向壁部５２４を有する。ティース４２の径方向他方側の側面は第２側壁部５２３に覆われている。第２軸方向壁部５２４は、第２の側壁部５２３の軸方向の両端部から周方向に広がっている。ティース４２の軸方向の両端面の一部は第２軸方向壁部５２４に覆われている。この構成により、インシュレータ５を簡単な方法でティース４２に取り付けられる。

本発明はモータおよび発電機に利用できる。

１モータ
２固定部
３回転部
Ｊ１中心軸
２１電機子
２２蓋部
２３ハウジング
２４下軸受部
２５上軸受部
３１シャフト
３２ロータコア
３３マグネット
４ステータコア
４１コアバック
４２ティース
４２１突起部
４２２ティース先端面
４２１１突起部接触面
４２１２先端部
５インュレータ
５１第１樹脂部材
５２第２樹脂部材
５３インシュレータ接触面
５４収容部
５５インシュレータ先端面
５６収容部内壁面
５１１天板部
５１２上側壁部
５１３第１側壁部
５１４第１軸方向壁部
５２１底板部
５２２下側壁部
５２３第２側壁部
５２４第２方向壁部
６コイル

Claims

環状に配置されたコアバックと、
前記環状のコアバックから径方向内側または径方向外側に伸びる複数のティースと、
を有するステータコアと、
前記コアに装着され、少なくとも前記ティースを覆うインシュレータと、
前記インシュレータに巻かれた導線により構成されるコイルと、
を備え、
前記インシュレータは軸方向若しくは周方向に並ぶ第１樹脂部材と第２樹脂部材を有し、
前記ティースは、前記ティースの周方向側面から周方向に伸びる突起部を有し、
前記突起部は前記コアバック側を向く突起部接触面を有し、
前記インシュレータは前記ティースの先端側を向くインシュレータ接触面を有し、
前記突起部接触面と、前記インシュレータ接触面とは、少なくとも一部が接触している電機子。
請求項１の電機子において、
前記突起部は前記ティースの先端部に配置される。
請求項２の電機子において、
前記ステータコアは鋼板を軸方向に積層して成る積層コアであり、
前記突起部の長さおよび幅は、いずれも前記鋼板の厚さよりも大きい。
請求項１乃至３の何れかの電機子において、
前記インシュレータの径方向端部の径方向の厚さは、
前記突起部の飛び出しの高さの２分の１の位置で前記ティースの延長方向に平行な方向で測った前記突起部の厚さよりも大きい。
請求項１乃至４の何れかの電機子において
前記インシュレータは、前記インシュレータ接触面の周方向端部より、前記ティース先端側に向かって伸びる収容部内壁面を更に備える。
請求項５の電機子において、
前記インシュレータは前記突起部の先端部を覆う。
請求項１乃至６の何れかの電機子において、
前記インシュレータは前記突起部の軸方向端面を覆う。
請求項１乃至７の何れかの電機子において、
前記インシュレータの先端面と、前記ティースの先端面とによって定義される包絡面は円筒形状である。
請求項１乃至８の何れかの電機子において
前記インシュレータの先端面の幅は、前記突起部の基部から先端部までの長さより広い。