JP2014124007A

JP2014124007A - モータおよびそれを備えたポンプ

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Publication number: JP2014124007A
Application number: JP2012277772A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Hashimoto; 俊治橋本; Masato Nunomura; 真人布村; Yuki Chikazawa; 祐樹近澤
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2014-07-03
Anticipated expiration: 2032-12-20
Also published as: JP5927432B2

Abstract

【課題】高いモータ効率を持ち、低騒音かつ低振動の小型のポンプを提供すること。
【解決手段】磁極部１１２の軸方向の端部に複数枚の板材を積層して形成された延長部１１３を備えたステータコア１１において、延長部１１３の軸方向の端部のコイル１４側には、延長部１１３の複数枚の板材の一部を切欠いた第一の切欠き部１１４を設けた。さらにステータコア１１とコイル１４との間に配される絶縁部１２は、延長部１１３のコイル１４側に軸方向に沿って延設された延設部１２１と、延設部１２１の先端に延長部１１３側に突出して形成され第一の切欠き部１１４に嵌入される突部１２２と、を備え、絶縁部１２のティース部１１１の軸方向の端面との対向面には第二の切欠き部１３を設けた。これにより、モータの寸法を増大させることなく、コイル１４の押圧力Ａが延長部１１３の固定力Ｂとして作用することにより、延長部１１３の変形を防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステータで発生した磁界により回転駆動されるモータ、および当該モータを備えたポンプに関するものである。

従来、この種のモータのステータは、マグネットが設けられたロータの回転軸心に対して同心配置されるヨーク部と、前記ヨーク部の前記ロータの外周面に対向する側面から当該外周面に向けて突出して形成され、前記コイルが巻回される複数のティース部と、前記ティース部の先端側に設けられて前記ロータの外周面に対向配置される磁極部とを有したステータコアを備えている。

前記ステータコアは、複数枚の板材を前記ロータの回転軸心の軸方向に積層して形成されており、前記磁極部の前記軸方向の端部には、複数枚の板材をさらに積層して形成された延長部を設けている。

上記構成により、上記ティース部に巻回されるコイルを、上記延長部の積層方向内に収容することにより、モータを小型化することができる（例えば、特許文献１参照）。

また、上記延長部を備えていないステータコアにおいて、上記コイルと上記ティース部とを絶縁する絶縁部を有して、左記絶縁部を、上記磁極部に対向配置するように、上記軸方向に沿って上記磁極部の上記軸方向の端部より突出するように延設し、上記磁極部と対向する側の面に、上記磁極部に対応する形状の切欠きを設けて上記磁極部と嵌合させるようにしている。

上記構成により、上記磁極部の軸方向端面の両側を、上記絶縁部で挟み込むことで、上記磁極の強度低下を防止するようにしている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−３２８９７１号公報特開２０１２−０７０５１７号公報

しかしながら、前記従来の構成において、まず上記特許文献１の構成では、上記延長部を上記磁極に固定する手段まで開示されていないことから、上記延長部に作用する力、例えば、ヨーク部にコイルを巻回する際の、コイルから上記延長部に対する応力や、コイルやロータのマグネットによる電磁力が発生した場合は、上記延長部が変形することが考えられる。

このため、モータ運転時におけるモータ特性が変化や、騒音または振動が発生してしまう可能性があった。

また、上記延長部の固定手段として、上記特許文献２の技術を上記特許文献１に適用した場合は、上記延長部と上記延長部に対向配置される上記絶縁部における、部材としての寸法公差や、組み立て時の位置決めのばらつき等により、安定して上記延長部を固定することが困難となる場合があった。

また、上記絶縁部を、上記磁極部の上記軸方向の端部より突出するように延設する必要があることから、モータが大型化してしまうという問題点があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、部材の寸法公差や、組み立て時の位置決めのばらつきによることなく、上記延長部を磁極部に安定して固定することで、高いモータ効率を持ち、低騒音かつ低振動の小型のモータを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のモータは、コイルが巻回されて磁界を発生するステータと、マグネットが設けられて前記ステータで発生した磁界により回転駆動されるロータとを有し、前記ロータは、回転方向に沿った外周面を備えている。

そして、前記ステータは、前記ロータの回転軸心に対して同心配置されるヨーク部と、前記ヨーク部の前記ロータの外周面に対向する側面から当該外周面に向けて突出して形成されて前記コイルが巻回される複数のティース部と、前記コイルと前記ティース部とを絶縁する絶縁部と、前記ティース部の先端側に設けられて前記ロータの外周面に対向配置される磁極部と、を有したステータコアを備えている。

さらに、前記ステータコアは、複数枚の板材を前記ロータの回転軸心の軸方向に積層して形成し、前記磁極部の前記軸方向端部には、複数枚の板材をさらに積層して形成された延長部を備え、前記延長部の前記軸方向の端部の前記コイル側には、前記延長部の複数枚の板材の一部を切欠いた第一の切欠き部を設けている。

また、前記絶縁部は、前記延長部の前記コイル側に前記延長部の前記軸方向に沿って延設された延設部と、前記延設部の先端に前記延長部側に突出して形成され前記第一の切欠き部に嵌入される突部と、を備え、前記絶縁部の前記ティース部の前記軸方向の端面との対向面には、前記延長部側端部から前記ヨーク部に向けて前記対向面を切欠いた第二の切欠き部を設けるようにしている。

これによって、前記絶縁部が前記延長部の積層方向内に収容されることでモータを大型化させずに、部材の寸法公差や、組み立て時の位置決めのばらつきによることなく、前記延長部を前記磁極部に安定して固定することができる。

本発明のモータは、高いモータ効率を持ち、低騒音かつ低振動の小型のモータとすることができる。

本発明の実施の形態１におけるモータのステータの部分斜視図本発明の実施の形態１におけるモータのステータの断面図本発明の実施の形態２におけるモータのステータの部分斜視図本発明の実施の形態２におけるモータのステータの断面図本発明の実施の形態３におけるモータを備えたポンプの断面図

第１の発明は、コイルが巻回されて磁界を発生するステータと、マグネットが設けられて前記ステータで発生した磁界により回転駆動されるロータとを有し、前記ロータは、回転方向に沿った外周面を備えたモータである。

さらに、前記ステータコアは、複数枚の板材を前記ロータの回転軸心の軸方向に積層して形成し、前記磁極部の前記軸方向の端部には、複数枚の板材をさらに積層して形成された延長部を備え、前記延長部の前記軸方向の端部の前記コイル側には、前記延長部の複数枚の板材の一部を切欠いた第一の切欠き部を設けている。

また、前記絶縁部は、前記延長部の前記コイル側に前記延長部の前記軸方向に沿って延設された延設部と、前記延設部の先端に前記延長部側に突出して形成され前記第一の切欠き部に嵌入される突部と、を備え、前記絶縁部の前記ティース部の前記軸方向の端面との対向面には、前記延長部側端部から前記ヨーク部に向けて前記対向面を切欠いた第二の切欠き部を設けるようにしたものである。

これにより、前記絶縁部が前記延長部の積層方向内に収容されることでモータを大型化させずに、部材の寸法公差や、組み立て時の位置決めのばらつきによることなく、上記延長部を磁極部に安定して固定することで、高いモータ効率を持ち、低騒音かつ低振動の小型のモータとすることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明のモータにおいて、前記絶縁部は、少なくとも前記延設部と前記突部とが、前記ロータの回転方向の中央部において、前記回転方向に対して二つに分割されるようにしたものである。

これにより、前記絶縁部にコイルを巻回した際に、コイルから前記絶縁部への圧力により、前記絶縁部に設けられた突部が、上記延長部に対して、上記軸方向から上記回転方向に傾斜した方向に圧力を付与することで、上記延長部を上記軸方向だけでなく、上記回転方向に対しても、より安定して固定することができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明のモータを備えた上で、前記ステータと前記ロータとを区画する分離板を有し、前記分離板の前記ステータ側には、前記ステータを被覆するモールド材を備えたポンプとしたものである。

これにより、ポンプの組立て時において、上記ステータを上記モールド材で被覆する際に、上記モールド材から上記延長部に対する応力が発生しても、上記延長部の変形を防止できることから、高いモータ効率を持ち、低騒音かつ低振動の小型のポンプを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１および図２は、本発明の実施の形態１におけるモータのステータ１の部分斜視図、および断面図を示すものである。

図１および図２に示すように、本発明のモータは、コイル１４が巻回されて磁界を発生するステータ１と、マグネット１ａが設けられて、前記ステータ１で発生した磁界により回転駆動されるロータ２６１とを有し、前記ロータ２６１は、回転方向に沿った外周面２
６３を備えている。

ステータ１は、ロータ２６１の回転軸心としての固定軸２７に対して同心配置されるヨーク部１１５と、前記ヨーク部１１５の前記ロータ２６１の外周面２６３に対向する側面から、上記外周面２６３に向けて突出して形成されて、前記コイル１４が巻回される複数のティース部１１１とを備えている。

さらに、前記コイル１４と前記ティース部１１１とを絶縁する絶縁部１２と、前記ティース部１１１の先端側に設けられて、前記ロータ２６１の外周面２６３に対向配置される磁極部１１２と、を有したステータコア１１を備えている。

前記ステータコア１１は、複数枚の板材を前記ロータ２６１の固定軸２７の軸方向に積層した後、例えば、カシメによる嵌合により固定されて形成している。

そして、前記磁極部１１２の前記軸方向端部には、複数枚の板材をさらに積層して、例えば、各板材同士を接着により固定して形成された延長部１１３を備えており、前記延長部１１３の前記軸方向端部の前記コイル１４側には、前記延長部１１３の複数枚の板材の一部を切欠いた第一の切欠き部１１４を設けている。

また、前記絶縁部１２は、例えばＰＢＴ（Ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等の絶縁性を有する樹脂材料で形成されており、前記延長部１１３の前記コイル１４側に前記延長部１１３の前記軸方向に沿って延設された延設部１２１と、前記延設部１２１の先端に前記延長部１１３側に突出して形成されて、前記第一の切欠き部１１４に嵌入される突部１２２とを備えている。

ここで、図２に示すように、延長部１１３の軸方向側面と延設部１２１の軸方向側面との間は、微小な隙間が設けられるように構成されている。

前記絶縁部１２の前記ティース部１１１の前記軸方向端面との対向面には、前記延長部１１３側端部から前記ヨーク部１１５に向けて前記対向面を切欠いた第二の切欠き部１３が設けられている。

上記第二の切欠き部１３を設けることにより、図２に示すように、前記ステータコア１１と前記絶縁部１２とは、前記軸方向において、前記延長部１１３の第一の切欠き部１１４、および前記ヨーク部１１５においてのみ接触することになる。

以上のように構成されたステータ１について、以下その作用・効果を説明する。

前記コイル１４は、その製造時において前記絶縁部１２に巻回される際、コイル１４に引っ張り力が印加されながら巻回されるため、前記絶縁部１２における前記コイル１４が券回される部分には、前記コイル１４の内周方向、つまり前記ティース部１１１との対向面の方向に、強い押圧力Ａ（図２における矢印の向き）を生じる。

このとき、前記押圧力Ａが、絶縁部１２と接触している前記延長部１１３の第一の切欠き部１１４、および前記ヨーク部１１５に作用することになる。

よって、第一の切欠き部１１４の内部の前記軸方向端面から内側の部分は、前記押圧力Ａにより、強い固定力Ｂ（図２における矢印の向き）が作用することとなる。

さらに、前記第一の切欠き部１１４が、前記絶縁部１２の突部１２２に嵌入されるよう
に構成されていることにより、前記第一の切欠き部１１４と前記突部１２２との接触面に摩擦力が作用することにより、上記固定力Ｂが、より強く延長部１１３に印加されることとなり、延長部１１３に積層された板材は、磁極部１１２に強固に固定される。

以上のように、本実施の形態においては、延長部１１３の先端部を除く部分を駆動用コイルの巻回力により強固に固定し、さらに先端部においても、第一の切欠き部１１４に絶縁部１２の延設部１２１を嵌入することで、摩擦力による固定も実施することができる。

よって、前記絶縁部１２が前記延長部１１３の積層方向内に収容されることでモータを大型化することなく、寸法公差や位置決め公差等の影響を受けずに、延長部１１３を磁極部１１２に強固に固定することで、高いモータ効率を持ち、低騒音かつ低振動の小型のモータを提供することができる。

（実施の形態２）
図３および図４は、本発明の実施の形態２におけるモータのステータ１の部分斜視図、および径方向断面図を示すものである。

ここでは、上記第１の実施形態と相違する事項についてのみ説明し、同様の構成や作用効果等を有するものについては上記第１の実施形態の説明を援用する。

本発明の第２の実施形態が上記第１の実施形態と異なる部分は、絶縁部１２における延設部１２１と突部１２２が、ヨーク部１１５側から見て、固定軸２７の軸方向中央部に形成されたスリット１２３によって、前記ロータ２６１の回転方向に対して、二つ（図４における左右方向）に分割されているところである。

このとき、前記絶縁部１２における前記ロータ２６１の回転方向に設けられた側壁部１２４は、前記絶縁部１２における天面部１２５との接続部分から、上記軸方向に向けて徐々に広がるように形成されている。

上記構成により、前記コイル１４を巻回した際に生じる押圧力が、絶縁部１２の側壁部１２４に作用することによって、側壁部１２４がティース部１１１の中心側へ撓む力Ｃ（図４における矢印の向き）が生じる。と前記延設部１２１、および前記突部１２２とが一体となって扇状に広がる。

上記にともない、側壁部１２４と一体に形成された磁極部１１２と対向する部分の絶縁部１２も、同様にティース部１１１の中心側へ撓む力Ｃが生じるが、スリット１２３によって分割された延設部１２１および突部１２２は、上記とは逆に、ティース部１１１の外側へ広がるように変形する。

よって、前記突部１２２が、第一の切欠き部１１４の内部との接触面において、第一の切欠き部１１４に対して、前記軸方向と前記ロータ２６１の回転方向または回転方向と反対側とを合わせた斜め方向への固定力Ｄ（図４における矢印の向き）が印加される。

以上のように、本実施の形態においては、上記固定力Ｄにより、延長部１１３の第一の切欠き部１１４を、前記軸方向と前記ロータ２６１の回転方向または回転方向と反対側とを合わせた斜め方向に押圧することで、延長部１１３に積層された板材を、磁極部１１２に、より強固に固定することができる。

よって、前記絶縁部１２が前記延長部１１３の積層方向内に収容されることでモータを大型化することなく、寸法公差や位置決め公差等の影響を受けずに、延長部１１３を磁極
部１１２により強固に固定することで、極めて高いモータ効率を持ち、かつ低騒音かつ低振動の小型のモータを提供することができる。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３におけるモータ、およびそれを備えたポンプ２の断面図を示すものである。ここでは、上記第１または第２の実施形態と相違する事項についてのみ説明し、同様の構成や作用効果等を有するものについては上記第１または第２の実施形態の説明を援用する。

本発明の第３の実施形態が上記第１または第２の実施形態と異なる部分は、本発明のモータを駆動源としたポンプ２を構成したところである。

図５に示すように、ポンプ２においては、液体を吸入する吸入口２１１および吸入された液体を吐出する吐出口２１２が設けられたポンプケース２１と、前記ポンプケース２１と対向配置された分離板２２との間にポンプ室２３が形成されている。

前記ポンプ室２３内には、前記吸入口２１１より吸入された液体を増圧して前記吐出口２１２より吐出する羽根車２６が収容されている。

上記羽根車２６は、前記ロータ２６１と一体に形成されていて、前記ロータ２６１は、内周側に軸受２６２を備えており、前記軸受２６２が、その内周側に配置された回転軸心としての固定軸２７の回りに回転自在に構成されていることで、前記ロータ２６１と一体に形成された前記羽根車２６が回転自在に構成される。

前記分離板２２の外周側には前記ステータ１が配置されており、前記ステータ１で発生した磁力が、前記ロータ２６１に作用することで前記羽根車２６が回転駆動される。

また、上記分離板２２により前記ポンプ室２３と前記ステータ１とが区画されることで、前記ポンプ室２３内の液体が前記ステータ１側へ流出しないように構成されている。さらに前記分離板２２を挟んで前記ポンプ室２３の反対側には、モータ駆動用の制御基板２４が配置されている。また前記分離板２２と前記ステータ１、および前記制御基板２４を覆うように、熱硬化樹脂からなるモールド材２５が設けられている。

さらに本実施の形態の前記ステータ１は、上記第１または第２の実施形態の構成を備えている。

以上のように、本実施の形態においては、ポンプ２の組立て時において、前記ステータ１を前記モールド材２５で被覆する際に、前記モールド材２５から前記延長部１１３に対する応力が発生した場合に、延長部１１３の第一の切欠き部１１４に嵌入された絶縁部１２の突部１２２が、第一の切欠き部１１４に作用する固定力によって、延長部１１３の変形を防止することができる。

よって、高いモータ効率を持ち、かつ低騒音かつ低振動の小型のポンプを提供することができる。

以上のように、本発明にかかるモータは、高いモータ効率を持ち、低騒音かつ低振動の小型のモータとすることができるので、例えば、給湯機器用ポンプや食器洗浄機用ポンプ、さらには洗濯機用ポンプ等に使用されるモータの用途にも適用できる。

１ステータ
１ａマグネット
１１ステータコア
１１１ティース部
１１２磁極部
１１３延長部
１１４第一の切欠き部
１１５ヨーク部
１２絶縁部
１２１延設部
１２２突部
１２３スリット
１２４側壁部
１３第二の切欠き部
１４コイル
２ポンプ
２１ポンプケース
２１１吸入口
２１２吐出口
２２分離板
２３ポンプ室
２４制御基板
２５モールド材
２６羽根車
２６１ロータ
２６２軸受
２６３外周面
２７固定軸

Claims

コイルが巻回されて磁界を発生するステータと、マグネットが設けられて前記ステータで発生した磁界により回転駆動されるロータと、を有し、前記ロータは、回転方向に沿った外周面を備え、前記ステータは、前記ロータの回転軸心に対して同心配置されるヨーク部と、前記ヨーク部の前記ロータの外周面に対向する側面から当該外周面に向けて突出して形成されて前記コイルが巻回される複数のティース部と、前記コイルと前記ティース部とを絶縁する絶縁部と、前記ティース部の先端側に設けられて前記ロータの外周面に対向配置される磁極部と、を有したステータコアを備えたモータにおいて、前記ステータコアは、複数枚の板材を前記ロータの回転軸心の軸方向に積層して形成し、前記磁極部の前記軸方向の端部には、複数枚の板材をさらに積層して形成された延長部を備え、前記延長部の前記軸方向の端部の前記コイル側には、前記延長部の複数枚の板材の一部を切欠いた第一の切欠き部を設け、前記絶縁部は、前記延長部の前記コイル側に前記軸方向に沿って延設された延設部と、前記延設部の先端に前記延長部側に突出して形成され前記第一の切欠き部に嵌入される突部と、を備え、前記絶縁部の前記ティース部の前記延長部の前記軸方向の端面との対向面には、前記延長部側端部から前記ヨーク部に向けて前記対向面を切欠いた第二の切欠き部を設けた、ことを特徴とするモータ。
前記絶縁部は、少なくとも前記延設部と前記突部とが、前記ロータの回転方向の中央部において、前記回転方向に対して二つに分割された、ことを特徴とする請求項１記載のモータ。
前記ステータと前記ロータとを区画する分離板を有し、前記分離板の前記ステータ側には、前記ステータを被覆するモールド材を備えた、ことを特徴とする請求項１または２記載のモータを備えたポンプ。