JP2019071723A - ステータ及び電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程の煩雑化及びコスト増を招きにくく、高い防水性、気密性を確保することができるステータ及び電動機を提供すること。【解決手段】ステータコア１１と、ステータコア１１の前端部側に配置される前部ハウジング１２と、ステータコア１１の後端部側に配置される後部ハウジング１３と、を備えるステータ１であって、ステータコア１１と前部ハウジング１２との間及びステータコア１１と後部ハウジング１３との間にそれぞれ設けられた第１のシール材６ａ、６ｂと、ステータコア１１の径方向の外側に第１のシール材６ａ、６ｂを被覆するように設けられた第２のシール材７と、を有し、第１のシール材６ａ、６ａと第２のシール材７とは、同一の硬化性樹脂から一体的に構成される。電動機１０は、ステータ１と、ステータ１の内側に、ステータ１に対して回転可能に支持されるロータ２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ステータ及び電動機に関する。

電動機には、ステータコアの前端部側及び後端部側に、それぞれ前部ハウジング及び後部ハウジングが取り付けられたステータを備え、このステータの外周が外部に露出するものがある（例えば、特許文献１、２等参照）。このような電動機には、用途によって高い防水性、気密性が要求される。特に、切削液を使用する工作機械に取り付けられる電動機の場合、切削液は高い浸透性を有するため、これらの性能は高度に確保される必要がある。

特許文献１は、電動機のステータコアに嫌気性接着剤を含浸する技術を開示している。また、特許文献２は、前部ハウジング及び後部ハウジングとステータコアとの間にＯリングを設ける技術を開示している。しかし、いずれの技術も、防水性と気密性の点については必ずしも満足し得るものではなかった。

このため、図３〜図５に示す電動機１００、１１０、１２０も考えられている。
図３に示す電動機１００は、ステータコア２００の径方向の外側を包むように、円筒状のジャケット３００を設けたものである。ジャケット３００は、ステータコア２００の前端面側に取り付けられる前部ハウジング２０１と、ステータコア２００の後端面側に取り付けられる後部ハウジング２０２との間に配置されている。ジャケット３００と前部ハウジング２０１との間及びジャケット３００と後部ハウジング２０２との間に、それぞれシール材やＯリング等からなるガスケット４００が設けられている。

図４に示す電動機１１０は、ステータコア２００の径方向の外側を被覆するように表面シール材５００を塗布形成したものである。表面シール材５００は、ステータコア２００と前部ハウジング２０１との境界部２０３及びステータコア２００と後部ハウジング２０２との境界部２０４をそれぞれ被覆するように形成されている。

図５に示す電動機１２０は、ステータコア２００の径方向の外側を被覆するように塗布形成した表面シール材５００の他に、ステータコア２００と前部ハウジング２０１との間及びステータコア２００と後部ハウジング２０２との間にそれぞれ表面シール材５００とは異なる種類のシール材６００を設けたものである。表面シール材５００は、シール材６００を被覆するように形成されている。

特開平９−１６３６４１号公報 特開平１０−１１２９５４号公報

図３に示す電動機１００の場合には、ジャケット３００を別途作製する必要があり、コストが掛かる問題がある。

また、図４に示す電動機１１０の場合には、ステータコア２００を表面シール材５００で被覆するだけであるため、境界部２０３、２０４の防水性、気密性に劣り、特に浸透性の高い切削液に対する保護も十分とはいえない。

これに対し、図５に示す電動機１２０の場合には、ステータコア２００と前部ハウジング２０１及び後部ハウジング２０２との間とステータコア２００の外周とをシールすることができるため、図４に示す電動機１１０に比較して、防水性、気密性を確保できると考えられる。しかし、シール材６００としてＯリングのように形状の定まったものを使用する場合、前部ハウジング２０１及び後部ハウジング２０２に、Ｏリングの収容スペースを形成する必要があり、Ｏリングのコストのみならず、Ｏリングの収容スペースの加工費が掛かる問題がある。また、根本的な問題として、収容スペースを確保することができない場合もある。

一方、図５に示す電動機１２０において、シール材６００として例えば液状ガスケット等のようなシール材を使用する場合には、Ｏリングを使用する場合のような収容スペースを加工する必要がなく、コスト増を招きにくい。しかし、液状のシール材を塗布した後、前部ハウジング２０１及び後部ハウジング２０２をステータコア２００に接合した際に、シール材がはみ出す問題がある。この場合、はみ出たシール材を、その都度、拭き取る等して除去した後、表面シール材５００を塗布しなくてはならず、製造工程が煩雑化する。

また、はみ出たシール材６００を除去せずに表面シール材５００を形成する場合には、シール材６００を十分に硬化させてから表面シール材５００を塗布しなくてはならない。しかも、その場合、表面シール材５００とシール材６００との密着性（相性）を事前に評価しておかなくてはならない。もし、両シール材５００、６００の密着性が悪い場合、浸透性の高い切削液に触れた際、表面シール材５００とシール材６００との境目から切削液が浸入する虞がある。このため、両シール材５００、６００の形成に際して細心の注意を払う必要があり、製造工程が煩雑化する。

そこで、本発明は、製造工程の煩雑化及びコスト増を招きにくく、高い防水性、気密性を確保することができるステータ及び電動機を提供することを目的とする。

（１） 本発明に係るステータは、ステータコア（例えば、後述のステータコア１１）と、前記ステータコアの前端部側に配置される前部ハウジング（例えば、後述の前部ハウジング１２）と、前記ステータコアの後端部側に配置される後部ハウジング（例えば、後述の後部ハウジング１３）と、を備えるステータ（例えば、後述のステータ１）であって、前記ステータコアと前記前部ハウジングとの間及び前記ステータコアと前記後部ハウジングとの間にそれぞれ設けられた第１のシール材（例えば、後述の第１のシール材６ａ、６ｂ）と、前記ステータコアの径方向の外側に前記第１のシール材を被覆するように設けられた第２のシール材（例えば、後述の第２のシール材７）と、を有し、前記第１のシール材と前記第２のシール材とは、同一の硬化性樹脂から一体的に構成されるものである。

（２） （１）に記載の電動機において、前記硬化性樹脂は、アクリル系樹脂とエポキシ系樹脂とのハイブリッド樹脂からなるものであってもよい。

（３） （１）又は（２）に記載の電動機において、前記硬化性樹脂は、嫌気硬化性且つ活性エネルギー線硬化性を有するものであってもよい。

（４） （１）又は（２）に記載の電動機において、前記硬化性樹脂は、熱硬化性且つ活性エネルギー線硬化性を有するものであってもよい。
（５） 本発明に係る電動機（例えば、後述の電動機１０）は、（１）〜（４）のいずれかに記載のステータと、前記ステータの内側に、前記ステータに対して回転可能に支持されるロータ（例えば、後述のロータ２）と、を備えるものである。

本発明によれば、製造工程の煩雑化及びコスト増を招きにくく、高い防水性、気密性を確保することができるステータ及び電動機を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る電動機を概略的に示す縦断面図である。 図１中のＡ部の拡大図である。 図１中のＢ部の拡大図である。 従来の電動機の一例を模式的に示す縦断面図である。 従来の電動機の他の一例を模式的に示す縦断面図である。 従来の電動機の更に他の一例を模式的に示す縦断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電動機を概略的に示す縦断面図であり、図２Ａは、図１中のＡ部の拡大図であり、図２Ｂは、図１中のＢ部の拡大図である。
電動機１０は、主な構成として、ステータ１と、ロータ２と、出力軸側軸受３と、反出力軸側軸受４と、検出器５と、を備える。

ステータ１は、ステータコア１１と、このステータコア１１の前端部側（図１中の左端部側）に設けられる前部ハウジング１２と、ステータコア１１の後端部側（図１中の右端部側）に設けられる後部ハウジング１３とにより構成される。

ロータ２は、ステータ１の内側に、出力軸側軸受３と反出力軸側軸受４とによって支持されている。詳細には、ロータ２は、回転軸２１を備える。回転軸２１は、出力軸側軸受３と反出力軸側軸受４とによって、両端部を支持され、且つ、回転軸線Ｘ回りに回転可能に支持される。ロータ２は、回転軸線Ｘ軸周りに回転軸２１と一体的に回転する。なお、反出力軸側軸受４は、後部ハウジング１３にネジ留めされた支持環１４に支持されている。

ロータ２の回転軸２１において、出力軸側軸受３側の方向の端部に位置する前方端２１ａは、前部ハウジング１２から突出している。また、ロータ２の回転軸２１において、反出力軸側軸受４側の方向の端部に位置する後方端２１ｂは、後部ハウジング１３に設けられた支持環１４から突出している。後方端２１ｂには、回転軸２１の回転位置及び回転速度等を検出するための検出器５が設けられている。検出器５は、例えばエンコーダ等からなる。

ステータ１のステータコア１１は、ロータ２を囲う部材である。詳細には、ステータコア１１は、ロータ２を包囲するように回転軸線Ｘに沿って延在する概ね円筒形状の部材である。ステータコア１１は、積層された多数の電磁鋼板からなり、出力軸側軸受３側の端部に位置する前端面１１ａと、反出力軸側軸受４側の端部に位置する後端面１１ｂとを有する。ステータコア１１の内周面に形成される突出部（図示せず）には、巻線１５が巻回されている。

巻線１５は、樹脂等によってステータコア１１に固定されている。巻線１５は、ステータコア１１の両端から突出するように回転軸線Ｘに沿って延在している。巻線１５には、リード線（図示せず）が接続されている。巻線１５は、リード線を介して供給される電流によって回転磁界を発生させる。ロータ２は、ステータコア１１によって発生される回転磁界に従って、回転軸２１と一体的に回転するようになっている。

前部ハウジング１２及び後部ハウジング１３は、ステータコア１１から突出する巻線１５を包囲している。

前部ハウジング１２は、ステータコア１１の前端面１１ａから回転軸２１の前方端２１ａに向かって延在し、回転軸２１の一部及び出力軸側軸受３を包囲している。出力軸側軸受３は、前部ハウジング１２に支持されている。前部ハウジング１２から突出した回転軸２１の前方端２１ａは、例えば工作機械の主軸に直接的に又は間接的に連結される出力軸として作用する。

後部ハウジング１３は、ステータコア１１の後端面１１ｂから回転軸２１の後方端２１ｂに向かって延在し、回転軸２１の一部及び反出力軸側軸受４を包囲している。反出力軸側軸受４は、後部ハウジング１３に支持されている。

前部ハウジング１２と後部ハウジング１３とは、前部ハウジング１２からステータコア１１を貫通して後部ハウジング１３にネジ留めされる長尺のネジ（図示せず）を用いて、ステータコア１１に一体に固定される。長尺のネジは、後部ハウジング１３からステータコア１１を貫通して前部ハウジング１２にネジ留めされてもよい。

かかる電動機１０のステータ１において、ステータコア１１と前部ハウジング１２との間及びステータコア１１と後部ハウジング１３との間には、それぞれ第１のシール材６ａ、６ｂが設けられている。

詳細には、第１のシール材６ａは、図２Ａに示すように、ステータコア１１の前端面１１ａと前部ハウジング１２の後端面１２ａとの間に介在され、これらステータコア１１の前端面１１ａと前部ハウジング１２の後端面１２ａにそれぞれ密着している。この第１のシール材６ａにより、ステータコア１１と前部ハウジング１２との間は、気密状及び水密状にシールされている。

また、第１のシール材６ｂは、図２Ｂに示すように、ステータコア１１の後端面１１ｂと後部ハウジング１３の前端面１３ａとの間に介在され、これらステータコア１１の後端面１１ｂと後部ハウジング１３の前端面１３ａにそれぞれ密着している。この第１のシール材６ｂにより、ステータコア１１と後部ハウジング１３との間は、気密状及び水密状にシールされている。

なお、これら第１のシール材６ａ、６ｂは、ステータコア１１の前端面１１ａと前部ハウジング１２の後端面１２ａとの間、及び、ステータコア１１の後端面１１ｂと後部ハウジング１３の前端面１３ａとの間にそれぞれ塗布された後、前部ハウジング１２及び後部ハウジング１３が取り付けられることにより圧縮されるため、実際には極く薄く形成されるが、図１、図２Ａ、図２Ｂでは、発明の理解のため、第１のシール材６ａ、６ｂは厚く記載されている。

第１のシール材６ａ、６ｂは、ステータコア１１の前端面１１ａと前部ハウジング１２の後端面１２ａとの間及びステータコア１１の後端面１１ｂと後部ハウジング１３の前端面１３ａとの間に、それぞれ硬化性樹脂が塗布されることによって形成された塗布層が硬化したものである。

一方、ステータコア１１の径方向の外側には、第２のシール材７が設けられている。第２のシール材７は、図２Ａ、図２Ｂに示すように、ステータ１において、前部ハウジング１２と後部ハウジング１３との間に露出するステータコア１１の外周面１１ｃに密着し、この外周面１１ｃの全体を被覆している。第２のシール材７の一部は、ステータコア１１を構成する電磁鋼板と電磁鋼板との間にも浸透している。この第２のシール材７は、第１のシール材６ａ、６ｂと同一の硬化性樹脂が塗布されることによって一体的に形成された塗布層が硬化したものである。

また、第２のシール材７は、前部ハウジング１２の外周面１２ｂの中途部と後部ハウジング１３の外周面１３ｂの中途部まで差し掛かるように前後方向にそれぞれ延長され、これら前部ハウジング１２の外周面１２ｂと後部ハウジング１３の外周面１３ｂにも密着している。このため、第２のシール材７は、ステータコア１１と前部ハウジング１２との間及びステータコア１１と後部ハウジング１３との間において、第１のシール材６ａ、６ｂと接続して一体的に構成されており、これら第１のシール材６ａ、６ｂの径方向の外側を被覆している。

第１のシール材６ａ、６ｂと第２のシール材７とが同一の硬化性樹脂からなることにより、図２Ａ、図２Ｂに示すように、第１のシール材６ａ、６ｂと第２のシール材７とが接続する部位で、両者は一体的となり、全体として共通の硬化性樹脂からなる一体的な１つのシール材を構成する。第１のシール材６ａ、６ｂと第２のシール材７とは強固に密着して一体化するので、両者が一体化された部位における気密性、防水性が高められている。このため、この電動機１０によれば、切削液に触れることがあっても、切削液が第１のシール材６ａ、６ｂと第２のシール材７との間からステータ１の内部に向けて浸透する虞はほとんど無い。

また、第１のシール材６ａ、６ｂと第２のシール材７とは同一の硬化性樹脂からなるため、第１のシール材６ａ、６ｂを塗布形成した後に、これら第１のシール材６ａ、６ｂを被覆するように第２のシール材７を塗布形成する際、ステータコア１１と前部ハウジング１２との間及びステータコア１１と後部ハウジング１３との間からはみ出た未硬化の第１のシール材６ａ、６ｂを拭き取る等により除去する必要はない。第１のシール材６ａ、６ｂと第２のシール材７との密着性（相性）を考慮する必要もないため、第１のシール材６ａ、６ｂを塗布形成した後、直ちに第２のシール材７を塗布形成することが可能である。このため、この電動機１０によれば、製造工程が煩雑化しにくい。また、この電動機１０は、従来のようにジャケットでステータコア１１を被覆したり、前部ハウジング１２や後部ハウジング１３にシール材の収容スペースを加工したりする必要もないため、コスト増を招きにくい。

〔硬化性樹脂〕
第１のシール材６ａ、６ｂ及び第２のシール材７に用いられる硬化性樹脂としては、特に制限されるものではないが、例えば、アクリル系樹脂とエポキシ系樹脂とを複合化させたハイブリッド樹脂を用いることができる。これによると、次のような効果が得られる。即ち、通常、電動機１０のステータコア１１には鉄材が用いられるのに対し、前部ハウジング１２や後部ハウジング１３には、軽量なアルミ材が用いられることが多い。これにより、両者間に介在される第１のシール材６ａ、６ｂには、両者の材質の相違による熱膨張率の相違によって応力負荷が掛かるため、この応力負荷に追従して、防水性、気密性を維持し得るだけの柔軟性が求められる。一方、第２のシール材７には、このような応力負荷の問題はないものの、切削液等に接触した場合の耐薬品性を考慮して、ある程度の硬度が求められる。エポキシ系樹脂は、硬い樹脂層を形成し耐薬品性が高く、特に切削液に対する耐性が高い。一方、アクリル系樹脂は、エポキシ系樹脂に比較して柔軟性を有する。このため、これらのハイブリット樹脂を使用することにより、第１のシール材６ａ、６ｂと第２のシール材７とに共通の硬化性樹脂を使用しても、応力負荷に対する追従性と耐薬品性との相反する目的を同時に達成することができる。

アクリル系樹脂としては、特に制限されるものではないが、柔軟性が良好である観点から、ウレタン変性アクリレートを用いることができる。

硬化性樹脂は、硬化反応（重合）を開始させる方法の相違によって、熱硬化性樹脂、嫌気硬化性樹脂、活性エネルギー線硬化性樹脂、湿気硬化性樹脂がある。熱硬化性樹脂は、加熱により重合開始して硬化する樹脂である。嫌気硬化性樹脂は、酸素が遮断されることにより重合開始して硬化する樹脂である。活性エネルギー線硬化性樹脂は、可視光、紫外線、赤外線、Ｘ線、α線、β線、γ線、電子線等の光エネルギー線の照射により重合開始して硬化する樹脂である。湿気硬化性樹脂は、空気中の湿分により重合開始して硬化する樹脂である。本発明においては、上記のいずれの方法によって硬化する硬化性樹脂でも用いることができる。

本発明における硬化性樹脂は、上記のいずれか１種のみの方法により硬化するものに制限されず、いずれか２種の方法により硬化する性質を兼ね備えるものであってもよい。特に制限されるものではないが、好ましい例を挙げれば、嫌気硬化性且つ活性エネルギー線硬化性を有する硬化性樹脂、熱硬化性且つ活性エネルギー線硬化性を有する硬化性樹脂が挙げられる。

第１のシール材６ａ、６ｂ及び第２のシール材７に用いられる硬化性樹脂が嫌気硬化性且つ活性エネルギー線硬化性である場合には、次のような効果が得られる。即ち、第１のシール材６ａ、６ｂは、ステータコア１１と前部ハウジング１２との間及びステータコア１１と後部ハウジング１３との間にそれぞれ塗布されるため、活性エネルギー線が奥まで行き届かず、十分に硬化させることが困難である。しかし、嫌気硬化性の性質を兼ね備えることにより、第１のシール材６ａ、６ｂは、ステータコア１１と前部ハウジング１２との間及びステータコア１１と後部ハウジング１３との間でそれぞれ嫌気状態とされることにより硬化し、一方、第２のシール材７は、活性エネルギー線の照射により硬化する。このため、第１のシール材６ａ、６ｂを塗布した後、これを硬化させるための作業を行う必要なく、直ちに第２のシール材７を塗布形成して硬化させることができるため、電動機１０の組立て性が良好となる。

また、第１のシール材６ａ、６ｂ及び第２のシール材７に用いられる硬化性樹脂が熱硬化性且つ活性エネルギー線硬化性である場合も、電動機１０の組立て性が良好となる効果が得られる。即ち、ステータコア１１と前部ハウジング１２との間及びステータコア１１と後部ハウジング１３との間にそれぞれ第１のシール材６ａ、６ｂを塗布形成した後、第２のシール材７を塗布形成し、この第２のシール材７を活性エネルギー線の照射により硬化させる。第１のシール材６ａ、６ｂは、第２のシール材７が硬化した後、加熱によって硬化させればよい。

上記いずれの場合も、第２のシール材７を塗布形成した後、この第２のシール材７を直ちに硬化させることができるため、その後の電動機１０の取り扱い性が良好となる。なお、具体的な活性エネルギー線としては、経済性及び作業性の観点から、紫外線を用いることが望ましい。

１０ 電動機
１ ステータ
１１ ステータコア
１２ 前部ハウジング
１３ 後部ハウジング
２ ロータ
６ａ、６ｂ 第１のシール材
７ 第２のシール材

Claims (5)

1. ステータコアと、前記ステータコアの前端部側に配置される前部ハウジングと、前記ステータコアの後端部側に配置される後部ハウジングと、を備えるステータであって、
   前記ステータコアと前記前部ハウジングとの間及び前記ステータコアと前記後部ハウジングとの間にそれぞれ設けられた第１のシール材と、
   前記ステータコアの径方向の外側に前記第１のシール材を被覆するように設けられた第２のシール材と、を有し、
   前記第１のシール材と前記第２のシール材とは、同一の硬化性樹脂から一体的に構成される、ステータ。
2. 前記硬化性樹脂は、アクリル系樹脂とエポキシ系樹脂とのハイブリッド樹脂からなる、請求項１に記載のステータ。
3. 前記硬化性樹脂は、嫌気硬化性且つ活性エネルギー線硬化性を有する、請求項１又は２に記載のステータ。
4. 前記硬化性樹脂は、熱硬化性且つ活性エネルギー線硬化性を有する、請求項１又は２に記載のステータ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のステータと、
   前記ステータの内側に、前記ステータに対して回転可能に支持されるロータと、を備える、電動機。

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