JP2021185743A - モータ - Google Patents

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Abstract

【課題】万一、ステータのコイルに過大な電流が流れることを防止する安全保護回路が正常に機能せず、ステータのコイルに過大な電流が流れた場合でも、外部に火や煙が出ることを防止できるモータを提供する。【解決手段】本発明は、ステータコア11とコイル12とを有するステータ10と、回転軸21と回転体22とを有するロータ20と、ロータ20を回転自在に支持する軸受30A、30Bと、ステータ10を覆うモールド樹脂31と、を備えたモータ1である。本モータは、コイル12が、ステータコア11から、軸心X方向に対してはみ出るコイルエンド12aを有し、コイルエンド12aを覆う不燃層41A、41B、42A、42B、43が設けられている。不燃層は、金属製の金属カバーである。金属カバーは、インシュレータを介してコイルをステータコアに形成したコイル組立の周囲を覆うように配置され、コイル組立とともにモールド樹脂で一体化される。【選択図】図7

Description

本発明は、ステータがモールド樹脂で覆われているモータに関する。
図41は、従来のモータ900の構成例を示す断面図である。図41に示すように、ロータ920とステータ910とを備えたモータ900において、ステータ910がモールド樹脂931で覆われている構成のものは、モールドモータとも称せられ、既に広く知られている(例えば、特許文献1等)。
図41に示すように、ステータ910は、複数枚の金属板からなるステータコア911と、このステータコア911に巻線を巻回したコイル912とを有している。そして、ステータ910に設けられているコイル912がモールド樹脂931で覆われている。なお、図41に示すように、特に、コイル912におけるステータコア911からはみ出た部分は、コイルエンド912aともいう。コイル912とステータコア911との間には、コイル912とステータコア911との電気的絶縁を目的として、インシュレータ913が取付けられる。
ところで、コイル912に過大な電流が流れると、コイル912が発熱して極めて高温となり、レアショートを発生する恐れがある。すなわち、コイル912を成す巻線は、導体の外周が絶縁体で覆われている。ところが、コイル912が発熱すると、外周を絶縁体で絶縁されている巻線において、絶縁体が熱で溶けるなどの原因により、導体どうしが短絡する恐れがある。一切の安全保護装置を働かせないという特殊な環境下においてコイル912にレアショートが発生した場合、火花が生じることがある。レアショートによる火花が生じた場合、火花が、インシュレータ913等が熱せられることにより生じたガスに引火して、発火するおそれがある。
一方、コイル912とモールド樹脂931とが接触している箇所などでは、加えられた熱などが原因となり、モールド樹脂931の物理的特性が劣化することがある。モールド樹脂931の物理的特性が劣化すると、モールド樹脂931にはひび割れ等が生じる。
よって、モールド樹脂931にひび割れ等が生じた状態でレアショートが発生すると、インシュレータ913等から生じたガスに火が引火することがあり、引火した火が、モールド樹脂931に発生したひび割れ箇所等からモータ900の外部に洩れ出る恐れがある。
ここで、コイル912におけるコイルエンド912a以外の部分はステータコア911で囲まれているため、火や煙が外部に洩れる可能性は極めて少ない。しかし、コイルエンド912aは、ステータコア911からはみ出ているため、モールド樹脂931と接触している。よって、モールド樹脂931におけるコイルエンド912aに接触した箇所から発火して、火や煙が外部に洩れる可能性がある。
上記のようなモータや、モータが設けられている機器(モータ機器とも称す)においては、通常、上記のようにコイルに過大な電流が流れて火や煙が出ることがないように、ステータのコイルに過大な電流が流れることを防止する安全保護回路がモータ内部(例えば、モータ内部に設けられる制御基板内)やモータ機器に設けられている。
国際公開第2012/101976号 特開2000−333429号公報 実願昭51−97444号(実開昭53−16113号)のマイクロフィルム 特開昭50−101801号公報 特開2014−121222号公報 特開2002−272045号公報 特開平5−336698号公報 特開2014−217239号公報
解決しようとする問題点は、従来、過大電流に対する安全保護回路が設けられているものの、万一全ての安全保護回路が正常に機能しないような場合、ステータのコイルに過大な電流が流れるおそれがある。このため、モータ機器の耐性向上を目的として、その構成要素であるモータには、更なる安全性の向上が求められる。具体的には、前述した特殊な環境下において、コイルにレアショートが発生したとしても、モータからモータ外部に向けて、火が洩れ出ることを防止するよう求められるという課題があった。
本発明のモータは、ステータと、ロータとを備える。このステータは、ステータコアと、このステータコアに巻回されるコイルと、を有する。また、このロータは、軸心方向に延伸する回転軸と、磁石成分を含んで軸心方向に延伸し回転軸に固定される回転体と、を有し、ステータの内側に位置する。さらに、本モータは、ロータを回転自在に支持する軸受と、ステータを覆うモールド樹脂と、を備える。そして、コイルは、ステータコアから、軸心方向に対してはみ出るコイルエンドを有し、本モータには、このコイルエンドを覆う不燃層として金属カバーが設けられている。特に、金属カバーは、モールド樹脂を介して、軸心方向と交差する径方向において、コイルエンドよりも外周側の位置と、軸心方向において、コイルエンドに対してステータコアと反対側となる位置と、でコイルエンドを覆っている。
この構成によれば、ステータのコイルにおけるコイルエンドを覆う不燃層が設けられているので、万一、ステータのコイルに過大な電流が流れることを防止する安全保護回路が正常に機能せず、ステータのコイルに過大な電流が流れ、レアショートが発生した場合でも、インシュレータ等に起因する火が不燃層で遮断され、モータから外部に火や煙が出ることを防止できる。
また、本発明のモータは、不燃層の少なくとも一部が、コイルエンドよりも外周側の位置で軸心方向に対して延びるように形成されている。
この構成によれば、コイルエンドよりも外周側に火が延焼しようとした場合でも、この火が不燃層で遮断される。なお、この不燃層は、モールド樹脂の外表面上に形成してもよい。
また、本発明のモータは、不燃層の少なくとも一部が、コイルエンドに対してステータコアと反対側となる位置で径方向に対して延びるように形成されている。
この構成によれば、コイルエンドよりもステータコアと反対側となる側、すなわち軸心方向外側に火が延焼しようとした場合でも、この火が不燃層で遮断される。なお、この不燃層は、モールド樹脂の外表面上に形成してもよい。
また、本発明のモータの不燃層が、コイルエンドを、コイルエンドよりも外周側の位置と、コイルエンドに対してステータコアと反対側となる位置と、コイルエンドよりも内周側の位置と、から囲むように形成されていてもよい。
この構成によれば、コイルエンドよりも外周側の位置、コイルエンドに対してステータコアと反対側となる位置、コイルエンドよりも内周側の位置の、何れの方向に火が延焼しようとした場合でも、この火が不燃層で遮断される。
なお、不燃層は、空気で形成されていてもよいし、金属やセラミックなどの無機物などの不燃材料で形成されていてもよい。また、モールド樹脂を介して、コイルエンドを覆う金属カバーをさらに備えていると好適である。
また、本発明のモータの不燃層が、コイルエンドに加えてコイルの渡り線も覆っていてもよい。ステータのコイルをなす導線は断線することがある。万一、ステータのコイルに過大な電流が流れることを防止する安全保護回路が正常に機能せず、ステータのコイルをなす導線(例えば、渡り線)に過大な電流が流れて断線し、断線時にスパークして火花が発生した場合、火花がインシュレータ等から生じたガスに引火して、発火する可能性がある。しかし、この場合でも不燃層がコイルの渡り線も覆っているので、断線時に渡り線から発生した火が不燃層で遮断される。
本発明は、ステータコアから軸心方向に対してはみ出るコイルエンドを覆う不燃層を設けている。これにより、万一、ステータのコイルに過大な電流が流れることを防止する安全保護回路が正常に機能せず、ステータのコイルに過大な電流が流れ、レアショートが発生した場合でも、本発明によれば、インシュレータ等に起因する火が不燃層で遮断される。このため、モータから外部に火や煙が出ることを防止できる。この結果、モータとしての信頼性および安全性を一層向上させることができる。また、モールド樹脂を介して、コイルエンドを覆う金属カバーをさらに備えるとモータから外部に火や煙が出ることをより確実に防止できる。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るモータの半断面図である。 図2は、同、モータの図1における2−2線矢視平面断面図である。 図3は、同、モータの図1における3−3線矢視平面断面図である。 図4は、同、モータの分解斜視図である。 図5は、同、モータの要部拡大半断面図である。 図6は、同実施の形態のモータの変形例の半断面図である。 図7は、本発明の第2の実施の形態に係るモータの半断面図である。 図8は、本発明の第3の実施の形態に係るモータの半断面図である。 図9は、本発明の第4の実施の形態に係るモータの半断面図である。 図10は、同、モータの要部拡大半断面図である。 図11は、同、モータの変形例の半断面図である。 図12は、本発明の第5の実施の形態に係るモータの半断面図である。 図13は、同、モータの変形例の半断面図である。 図14は、同、モータの他の変形例の半断面図である。 図15は、同、モータのその他の変形例の半断面図である。 図16は、本発明の第6の実施の形態に係るモータの分解斜視図である。 図17は、同、モータの断面図である。 図18は、同、モータの図17における18−18線矢視平面断面図である。 図19は、同、モータの外観の斜視図である。 図20は、本発明の第6の実施の形態に係る他のモータの分解斜視図である。 図21は、同、モータの金属内カバーの断面とともに、トゥースにコイルを巻き回したその断面を示す断面図である。 図22は、同、モータのコイル組立と金属内カバーとの分解斜視図である。 図23は、同、モータのコイル組立の外周に金属内カバーを配置した構成図である。 図24は、同、モータの金属外カバーを説明するための図である。 図25は、本発明の第7の実施の形態に係るモータの断面図である。 図26は、同、モータにおける金属内カバーの斜視図である。 図27は、同、モータにおける金属内カバーおよびコイル組立の断面図である。 図28は、本発明の第8の実施の形態に係るモータの断面図である。 図29は、同、モータにおける切欠き部近傍の拡大断面図である。 図30は、同、モータの図29における30−30線矢視平面断面図である。 図31は、同、モータにおける他の切欠き部近傍の拡大断面図である。 図32は、本発明の第9の実施の形態に係るモータの断面図である。 図33は、同、モータにおける金属外カバー近傍の拡大図である。 図34は、同、モータの変形例を示す部分断面図である。 図35は、本発明の第10の実施の形態に係るモータのコイル組立に金属内カバーを嵌め込んだカシメ加工前の状態を示す平面断面図である。 図36は、同、モータにおける図35のAA箇所の拡大断面図である。 図37は、同、モータのコイル組立の外観を示す斜視図である。 図38は、本発明の第11の実施の形態に係るモータの断面図である。 図39は、同、モータにおける端子キャップと金属内カバーとコイル組立との分解斜視図である。 図40は、本発明の第12の実施の形態に係るモータの部分拡大断面図である。 図41は、従来のモータの正面断面図である。
本発明の実施の形態におけるモータは、後述する構成により、モータから外部に火や煙が出ることをより確実に防止できる。
そこで、本実施の形態では、モールド樹脂でモールドされたモータにおいて、少なくともコイルエンドを覆うような不燃層を設けている。これにより、本実施の形態によれば、モータから外部に火や煙が出ることをより確実に防止できる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、以下の説明において、同一の構成要素には同じ符号を付すことで、その説明を援用する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るモータ101の半断面図である。図2は、同、モータ101の図1における2−2線矢視平面断面図である。図3は、同、モータ101の図1における3−3線矢視平面断面図である。図4は、同、モータ101の分解斜視図である。また、図5は、同、モータ101の要部拡大半断面図である。
図1〜図5に示すように、モータ101は、ステータ10と、ステータ10の内側に位置するロータ20と、1対の軸受30A、30Bと、ステータ10を覆うモールド樹脂31と、を備えている。また、ロータ20は、その中心に配置される回転軸21を有している。そして、この回転軸21の両側が、1対の軸受30A、30Bそれぞれに保持されることで、ロータ20が回転自在に支持されている。なお、例示するモータ101はブラシレスモータである。また、本実施の形態では、モータ101には、モータ101の外殻部(筐体)の一部をなす金属製で平面視略円板形状の第1、第2のブラケット32、33や、回路基板34も設けられている。
ステータ10は、複数枚の金属板が重ねられて構成されているステータコア11と、このステータコア11に巻回されるコイル12と、を有する。図2、図3に示すように、ステータコア11は、回転軸21の軸心Xに沿って配置されるロータ20を囲むように環状に形成されているヨーク11aと、このヨーク11aから軸心Xに向かって凸形状に突出する複数のティース11bとを有する。
なお、以下の説明において、ティース(teeth:toothの複数型)あるいはトゥース(tooth)という用語の使い分けを行っている。具体的には、円環状のステータコアの中心方向に突出する複数の歯部は、ティース(teeth:toothの複数型)と記す。また、ステータコアの複数の歯部のうち、一つの歯部については、トゥース(tooth)と記す。
また、軸心Xは、軸方向Xということもある。
図1、図4に示すように、ロータ20は、軸心X方向に延伸する回転軸21と、磁石成分を含んで軸心X方向に延伸し回転軸21に固定される回転体22と、を有する。また、回転体22は、隣り合う磁石24の極性が交互となるように、ロータコア23の外周面に、永久磁石である複数の磁石24が組み付けられるなどして構成されている。このロータ20の回転軸21は、ブラケットである第1のブラケット32の中央部に嵌め込まれた軸受30Aと、第2のブラケット33の中央部に嵌め込まれた軸受30Bとにより回転自在に支持され、ひいてはロータ20が回転自在に支持されている。
図5に示すように、コイル12は、例えば樹脂などの絶縁体からなるインシュレータ13を介してステータコア11に巻回されている。なお、インシュレータ13は、概略的には、底面部13aと、外周壁部13bと、内周壁部13cと、を有する。
インシュレータ13の底面部13aは、ステータコア11の端面などに装着される。本実施の形態において、インシュレータ13の底面部13aは、軸心Xと交差する方向に延ばされた面で形成される。インシュレータ13の外周壁部13bは、コイル12が巻回される箇所の外周側に立設してコイル位置を規制する。本実施の形態において、インシュレータ13の外周壁部13bは、軸心Xに沿った方向に延ばされた壁面で形成される。インシュレータ13の内周壁部13cは、コイル12が巻回される箇所の内周側に立設してコイル位置を規制する。インシュレータ13の内周壁部13cは、軸心Xに沿った方向に延ばされた壁面で形成される。インシュレータ13の内周壁部13cは、外周壁部13bよりも軸心X側に位置する。なお、インシュレータ13は、コイル12とステータコア11との間を絶縁できれば、この形状に限るものではない。
コイル12は、ステータコア11から、軸心X方向に対してはみ出るコイルエンド12aを有する。図1、図5においては、コイルエンド12aは、紙面の上方と下方とに、ステータコア11から突出してはみ出ている。図2、図3に示すように、コイル12におけるコイルエンド12a以外の部分は、ステータコア11内に収められている。そして、それぞれのトゥース11bの内周面は除き、ステータ10のコイル12、インシュレータ13およびステータコア11がモールド樹脂31で覆われている。また、モールド樹脂31の外周面側部分は筒状に形成され、モータ101の外殻部(筐体)の一部である胴部(ケース胴部)31aをなしている。胴部31aの端縁部は、第1、第2のブラケット32、33の外周部に嵌め込まれて固定される。なお、図1に示すように、本実施の形態では、モールド樹脂31におけるコイル12を覆う部分の一部に、コイル12への接続回路、各種の制御回路、安全保護回路などをなす電子部品34aが装着された回路基板34が取り付けられている。
モータ101には、コイルエンド12aを覆う不燃層41A、41B、42A、42B、43が設けられている。本実施の形態では、図1、図5に示すように、モールド樹脂31におけるコイルエンド12aを覆う部分であるコイルエンドモールド部31bを、さらに外側から覆うように、空間部の空気からなる不燃層41A、41B、42A、42B、43が設けられている。
より詳しく述べると、コイルエンドモールド部31bと胴部31aとの間の箇所に溝状凹部が形成され、この溝状凹部の空間の空気により、溝部となる不燃層41A、41Bが形成されている。これらの不燃層41A、41Bは、モールド樹脂31におけるコイルエンド12aよりも外周側の位置で、軸心X方向に対して少なくともコイルエンド12aに対応する寸法範囲を含むように延ばされている。すなわち、本実施の形態では、不燃層41A、41Bの軸心X方向での寸法h1が、軸心X方向に対してコイルエンドモールド部31bおよびインシュレータ13のステータコア11端面への取付け部が設けられている寸法h3よりも長くなるように、形成されている。
言い換えれば、図5に示すように、軸心Xと交差する方向、すなわち径方向(図中、矢印Yで示す方向。以下、「径方向Y」と記す。)において、溝部となる不燃層41A、41Bは、コイルエンド12aよりも外周側に位置する。あるいは、径方向Yにおいて、不燃層41A、41Bは、コイルエンド12aとモールド樹脂31との間に位置する。また、軸心X方向において、不燃層41A、41Bの高さh1は、コイルエンド12aの高さh2よりも高い。
また、回路基板34が取り付けられている側において、回路基板34の取付部分を除くコイルエンドモールド部31bと回路基板34との間、およびコイルエンドモールド部31bと第1のブラケット32との間にも、それぞれ空間が形成され、各空間の空気により不燃層42A、42Bが形成されている。さらに、第2のブラケット33に近接している側のコイルエンドモールド部31bと第2のブラケット33との間にも空間が形成され、この空間の空気により不燃層43が形成されている。
これらの不燃層42A、42B、43は、コイルエンド12aに対してステータコア11と反対側、すなわち軸心方向外側となる位置で径方向Yに対して延びるように形成されている。そして、本実施の形態においては、コイルエンドモールド部31bが設けられている径方向Yの寸法範囲において、空間からなる不燃層42A、42B、43が設けられている。
言い換えれば、図5に示すように、軸心Xに沿った方向において、不燃層42A、42Bは、コイルエンド12aに対してステータコア11が位置する方向とは反対の方向に位置する。軸心Xと交差する方向、すなわち径方向Yにおいて、不燃層42A、42Bが形成する空間の幅W1は、コイルエンド12aが有する幅W2よりも広い。
また、軸心Xに沿った方向において、不燃層43は、コイルエンド12aに対してステータコア11が位置する方向とは反対の方向に位置する。軸心Xと交差する方向、すなわち径方向Yにおいて、不燃層43が形成する空間の幅W3は、コイルエンド12aが有する幅W2よりも広い。
上記の構成とすれば、つぎの作用効果を得ることができる。つまり、万一、ステータ10のコイル12に過大な電流が流れることを防止するような安全保護回路が正常に機能しないと、ステータ10のコイル12に過大な電流が流れることになる。すると、コイル12が発熱して極めて高温となり、レアショートを発生する。コイル12にレアショートが発生した場合、火花が生じる。生じた火花がインシュレータ13等から生じたガスに引火して、発火するおそれがある。このような不具合に対し、本実施の形態では、コイルエンド12aを覆うコイルエンドモールド部31bをさらに覆う不燃層41A、41B、42A、42B、43が設けられている。このため、レアショートが発生した場合でも、インシュレータ13等に起因する火が不燃層41A、41B、42A、42B、43で遮断され、その結果、モータ101から外部に火や煙が出ることを防止できる。
すなわち、例えば、コイルエンド12aから出火して、コイルエンド12aを覆っているコイルエンドモールド部31bやインシュレータ13よりも、径方向Yでの外周側に火が延焼しようとする場合を想定する。これに対し、本実施の形態では、コイルエンド12aよりも外周側の位置で軸心X方向に対して延びるように形成されている不燃層41A、41Bを設けている。このため、上記のように火が延焼しようとする場合であっても、不燃層41A、41Bにより、その火や煙が遮断され、モータ101の外部に出難くなる。
また、例えば、コイルエンド12aから出火して、コイルエンド12aを覆っているコイルエンドモールド部31bやインシュレータ13よりも、軸心X方向でのステータコア11と反対側となる側に火が延焼しようとする場合を想定する。これに対し、本実施の形態では、コイルエンド12aよりもステータコア11と反対側となる側で径方向Yに対して延びるように形成されている不燃層42A、42B、43を設けている。このため、上記のように火が延焼しようとする場合であっても、不燃層42A、42B、43により、その火や煙が遮断され、モータ101の外部に出難くなる。
なお、本実施の形態では、径方向Yにおいて、コイルエンド12aよりも外周側の位置で、軸心X方向に対して延びるように形成されている不燃層41A、41Bが、軸心X方向と平行に形成されている場合を図示している。しかし、これに限るものではなく、不燃層は、軸心Xからの距離が変動しても、少なくとも一部が軸心X方向に繋がっていればよい。また、ステータコア11と反対側となる側(軸心X方向外側)で径方向Yに対して延びるように形成されている不燃層42A、42B、43が、ほぼ径方向Yに沿うように形成されている場合を図示している。しかし、これに限るものではなく、不燃層は、軸心X方向に対する位置が変動しても、少なくとも一部が径方向Yに繋がっていればよい。
また、本実施の形態では、軸心X方向において、不燃層42Aの外側、すなわち、コイルエンド12aに対してステータコア11と反対となる側に、さらに第1のブラケット32が設けられている。このため、この第1のブラケット32が、さらにコイルエンド12aを覆う金属カバーとして機能し、モータ101から外部に火や煙が出ることをより確実に防止できて、信頼性を向上させることができる。
なお、上記の実施の形態では、径方向Yにおいて、コイルエンド12aよりも外周側の位置で、軸心X方向に対して延びるように形成されている不燃層41A、41Bが、軸心X方向に対してコイルエンドモールド部31bおよびインシュレータ13のステータコア11端面への取付け部が設けられている寸法h3よりも長くなるように延ばされている場合を述べた。しかし、これに限るものではなく、例えば図6に示すように、他の構成とすることもできる。図6は、本実施の形態の変形例の半断面図である。すなわち、図6に示すように、モータ101aは、軸心X方向に対してコイルエンドモールド部31bおよびインシュレータ13のステータコア11端面への取付け部が設けられている寸法h3よりも深く、ステータコア11の外周側に食い込むように、不燃層41C、41Dが形成される。これにより、万一、安全保護回路が正常に機能せず、コイルエンド12a近傍箇所などからコイルエンドモールド部31bやインシュレータ13に引火しても、モータ101やモータ101aから外部に向かって火が出ることをより確実に防止できて、信頼性を向上させることができる。
(第2の実施の形態)
図7は、本発明の第2の実施の形態に係るモータ102の半断面図である。
上記第1の実施の形態では、不燃層41A、41B、41C、41D、42A、42B、43が空気で形成されている場合を述べたが、これに限るものではなく、不燃層を、不燃材料で形成してもよい。すなわち、本実施の形態では、金属からなる不燃層44、45を備えたモータ102を挙げて説明する。
図7に示すように、不燃層44、45は、金属からなる不燃材料で形成されている。また、本実施の形態では、コイルエンドモールド部31bを、モールド樹脂31の外側から金属の不燃層44、45で覆っている。具体例には、第一の金属カバーである不燃層44は、モールド樹脂31の胴部31a外周面における、回路基板34に近接するコイルエンド12aよりも外周側の位置で、軸心X方向に対して延びるように形成されている。すなわち、不燃層44は、軸心X方向に対してコイルエンドモールド部31bを含むように形成されている。
言い換えれば、軸心Xと交差する方向、すなわち径方向Yにおいて、不燃層44は、コイルエンド12aよりも外周側に位置する。また、軸心X方向において、不燃層44の高さh11は、コイルエンド12aの高さh2よりも高い。
また、第二の金属カバーである不燃層45は、モールド樹脂31の胴部31aの外周面から軸受30Bの近傍まで延びている。より具体例には、不燃層45は、モールド樹脂31の胴部31aの外周面における、第2のブラケット33に近接するコイルエンド12aよりも外周側の位置で軸心X方向に対して延び、軸心X方向に対してコイルエンドモールド部31bを含むように形成されている。これとともに、不燃層45は、コイルエンド12aに対してステータコア11と反対側となる位置で径方向Yに対しても延び、径方向Yに対してコイルエンドモールド部31bを含むように形成されている。
言い換えれば、不燃層45は、軸心Xに沿った方向に位置する端部45aから径方向Yに位置する端部45bに亘って、コイルエンド12aを覆うように形成される。具体的には、軸心Xに沿った方向において、不燃層45の高さh12は、コイルエンド12aの高さh2よりも高い。また、径方向Yにおいて、不燃層45が有する幅W31は、コイルエンド12aが有する幅W2よりも広い。
上記のように、万一、ステータ10のコイル12に過大な電流が流れることを防止するような安全保護回路が正常に機能しない場合、ステータ10のコイル12に過大な電流が流れることになる。すると、コイル12が発熱して極めて高温となり、レアショートを発生する。コイル12にレアショートが発生した場合、火花が生じる。生じた火花がインシュレータ13等から生じたガスに引火して、発火するおそれがある。このような不具合に対し、本実施の形態では、金属からなる不燃材料で形成されている不燃層44、45が設けられている。このため、この火がモータ102の外周側に延焼しようとした場合でも、不燃層44、45により、その火やこれに伴う煙が遮断され、モータ102の外部に火や煙が出ることを防止できる。
また、例えば、コイルエンド12aから出火して、コイルエンドモールド部31bからステータコア11と軸心X方向での反対側となる側に火が延焼しようとした場合には、不燃層45や、不燃層42A、42B、44により、その火や煙が遮断され、モータ102の外部に火や煙が出ることを防止できる。
なお、上記説明で示した金属からなる不燃層44、45には、鉄、ステンレス、真鍮、アルミニウムなどの金属材料を用いることができる。
特に、鉄、真鍮を用いる場合、その表面にメッキ加工を施すことにより、防錆機能を向上できる。具体的には、鉄を用いる場合、溶融亜鉛メッキ鋼板(JIS規格:SGCD)や、電気亜鉛メッキ鋼板(JIS規格:SECD)が利用できる。
また、本実施の形態では、不燃層44、45が金属からなる不燃材料で形成されている場合を述べたが、これに限るものではなく、これに代えて、セラミックや水酸化アルミニウム成形品などの無機物を用いてもよい。
(第3の実施の形態)
図8は、本発明の第3の実施の形態に係るモータ103の半断面図である。
本実施の形態では、図8に示すように、第1の実施の形態と同様に、径方向Yにおいて、コイルエンド12aよりも外周側の位置で軸心X方向に対して延びるように形成されている空間部の空気からなる不燃層41A、41Bを設けている。そして、これらとともに、さらにモールド樹脂31の外側に金属カバーを設けている。すなわち、本実施の形態では、第1、第2のブラケット32、33におけるモールド樹脂31の胴部31aに沿う部分を延伸させ、この延伸部分である金属カバー部46、47で不燃層としての機能も付加させている。
この構成により、モータ103から外部に火や煙が出ることをより確実に防止できて、信頼性を向上させることができる。なお、本実施の形態では、金属カバー部46、47を第1、第2のブラケット32、33を延伸させて形成したが、これに限るものではなく、図7の不燃層44のように、個別に金属カバーを設けてもよい。
(第4の実施の形態)
図9は、本発明の第4の実施の形態に係るモータ104の半断面図である。また、図10は、同、モータ104の要部拡大半断面図である。
本実施の形態では、コイルエンド12aおよびこのコイルエンド12aを保持するインシュレータ13を、図9に示すような不燃層50、51により覆っている。不燃層50、51としては、空気であってもよいが、金属やセラミックなどの無機物などの不燃材料がより好適である。また、不燃層50、51とコイルエンド12aとの間は、空気でもよく、モールド樹脂31で満たされていてもよい。
図9、図10においては、不燃層50、51がキャップ状の金属で構成されている場合を示している。この不燃層50、51が、コイルエンド12aおよびこのコイルエンド12aを保持するインシュレータ13を、囲むように形成されている。より具体的には、不燃層50は、図10に示すように、インシュレータ13の外周壁部13bよりも外周側の位置の外周囲み部50aと、インシュレータ13に対してステータコアと反対側となる位置の側方囲み部50bと、インシュレータ13の内周壁部13cよりも内周側の位置の内周囲み部50cと、から構成されている。同様に、不燃層51は、外周囲み部51aと、側方囲み部51bと、内周囲み部51cとから構成されている。
言い換えれば、径方向Yにおいて、不燃層50、51は、それぞれ、外周囲み部50a、51aと、内周囲み部50c、51cと、を有する。径方向Yにおいて、外周囲み部50a、51aは、それぞれインシュレータ13の外周壁部13bよりも外周側に位置する。径方向Yにおいて、内周囲み部50c、51cは、それぞれインシュレータ13の内周壁部13cよりも軸心X側に位置する。
軸心Xに沿った方向において、不燃層50、51は、それぞれ、側方囲み部50b、51bを有する。軸心Xに沿った方向において、側方囲み部50b、51bは、コイルエンド12aを挟んで、底面部13aと向い合うように位置する。
上記のように、万一、ステータ10のコイル12に過大な電流が流れることを防止するような安全保護回路が正常に機能しない場合、ステータ10のコイル12に過大な電流が流れることになる。すると、コイル12が発熱して極めて高温となり、レアショートを発生する。コイル12にレアショートが発生した場合、火花が生じる。生じた火花がインシュレータ13等から生じたガスに引火して、発火するおそれがある。このような不具合に対し、本実施の形態では、ステータ10のコイル12におけるコイルエンド12aおよびインシュレータ13を覆う不燃層50、51が設けられている。このため、コイル12にレアショートが発生した場合でも、インシュレータ13等に起因する火が不燃層50、51で遮断され、モータ104から外部に火や煙が出ることを防止できる。
すなわち、不燃層50、51は、コイルエンド12aやインシュレータ13の外周壁部13bよりも外周側の位置で、軸心X方向に対して延びるように形成されている外周囲み部50a、51aを有している。よって、例えば、コイルエンド12aから出火して、コイルエンド12aやインシュレータ13より径方向Yでの外周側に火が延焼しようとした場合には、この外周囲み部50a、51aにより、その火や煙が遮断され、モータ104の外部に出ることを防止できる。
また、不燃層50、51は、コイルエンド12aよりもステータコア11と反対側となる側、すなわち軸心方向外側で、径方向Yに対して延びるように形成されている側方囲み部50b、51bを有している。よって、例えば、コイルエンド12aから出火して、コイルエンド12aやインシュレータ13よりステータコア11と軸心X方向での反対側となる側に火が延焼しようとした場合には、この側方囲み部50b、51bにより、その火や煙が遮断され、モータ104の外部に出ることを防止できる。
さらに、不燃層50、51は、コイルエンド12aやインシュレータ13の内周壁部13cよりも内周側の位置で軸心X方向に対して延びるように形成されている内周囲み部50c、51cを有している。よって、例えば、コイルエンド12aから出火してコイルエンド12aやインシュレータ13より径方向Yでの内周側に火が延焼しようとした場合には、この内周囲み部50c、51cにより、その火や煙が遮断され、モータ104の外部に出ることを防止できる。
なお、上記の本実施の形態では、不燃層50、51の断面形状が略コ字状とされているが、これに限るものではなく、コイルエンド12aやインシュレータ13の外側から良好に覆う形状であれば、差し支えない。また、本実施の形態では、コイルエンド12aから内周側に火が出た場合でも、良好に火や煙が不燃層50、51から外部に出ることを防止できる利点がある。但し、これに限るものではなく、図11として示す、本実施の形態の変形例の半断面図に開示するような構成としてもよい。すなわち、図11に示すモータ104aは、不燃層52、53として、外周囲み部52a、53aと側方囲み部52b、53bとを有する。このような内周囲み部を有さない構成であっても、コイルエンド12aから出火してコイルエンド12aやインシュレータ13より火が外周側や側方に出ることを防止できる。このため、不燃層52、53がないものと比較すると、モータ104aから外部に火が出ることをある程度抑止する効果がある。
また、上述したそれぞれの実施の形態では、何れにおいても、不燃層として、不燃層41A、41B、41C、41D、44、45、50a、51a、52a、53aのようにコイルエンド12aよりも外周側の位置で軸心方向に対して延びるように形成されている部分と、不燃層42A、42B、43、45、50b、51b、52b、53bのようにコイルエンド12aに対してステータコア11と反対側となる位置で径方向Yに対して延びるように形成されている部分とを有している場合を述べた。そして、この構成により、コイルエンド12aから出火しても、モータにおけるコイルエンド12aから外側、すなわち、径方向Yおよび軸心X方向の外側に引火することを良好に遮断できて、モータの外部に火や煙が出ることを防止できる。しかし、これに限るものではなく、不燃層として、不燃層41A、41B、41C、41D、44、45、50a、51a、52a、53aのようにコイルエンド12aよりも外周側の位置で軸心X方向に対して延びるように形成されている部分だけを有する構成としたり、不燃層42A、42B、43、45、50b、51b、52b、53bのようにコイルエンド12aに対してステータコア11と反対側となる位置で径方向Yに対して延びるように形成されている部分だけを有する構成としたりしてもよい。いずれの形態を用いたとしても、何れの不燃層も有しない構造のモータと比較すれば、外部に火や煙が出難い利点がある。
(第5の実施の形態)
図12は、本発明の第5の実施の形態に係るモータ105の半断面図である。
上記第1〜第4の実施の形態では、例えば、不燃層44、45のような不燃層により、コイルエンド12aを覆う場合を述べたが、本実施の形態では、図12に示すように、不燃層54、55によりコイル12の渡り線12bも覆うように構成している。すなわち、通常のモータと同様に、モータ105には、各トゥース(11b)に渡ってコイル12どうしを連絡する渡り線12bが、インシュレータ13の外周壁部13bの外周などに配設されている。本実施の形態では、これら渡り線12bも覆うように不燃層54、55を設けている。
なお、本実施の形態では、不燃層54、55が環状の金属板などの不燃材料で構成されている。さらに、コイルエンド12a、インシュレータ13の外周壁部13bおよび渡り線12bよりも外周側の位置で、不燃層54、55が軸心X方向に対して延びるように形成されている。そして、不燃層54、55は、コイルエンド12aおよびインシュレータ13の外周壁部13bに加えて、渡り線12bも外周側より覆っている。また、不燃層54、55の軸心X方向の寸法である高さh21は、渡り線12bが断線するなどしてスパークが発生し、火花が生じた場合でも、このスパークによる火花がモールド樹脂31の胴部31aまで飛ばない高さを確保していればよい。なお、不燃層54、55を、無機物などの不燃材料や空気で構成してもよい。不燃層54、55を空気で構成する場合、不燃層54、55は、軸心X方向の寸法に加え、高さh21に等しい径方向Yの寸法を確保する必要がある。
この構成によれば、モータ105には、ステータ10のコイル12におけるコイルエンド12aだけでなく、渡り線12bも覆う不燃層54、55が設けられている。ステータ10のコイル12をなす導線は断線することがある。万一、ステータ10のコイル12に過大な電流が流れることを防止するような安全保護回路が正常に機能しない場合、ステータ10のコイル12をなす導線に過大な電流が流れることになる。そして、さらに、コイル12間を連絡する渡り線12bが断線することがある。渡り線12bが断線する際、断線した部分にはスパークが発生し、火花が生じることがある。スパークにより生じた火花は、インシュレータ13等から生じたガスに引火して、発火する可能性がある。このような不具合に対し、本実施の形態の構成とすることにより、スパークによる火花が発生した場合でも、インシュレータ13等に起因する火が不燃層54、55で遮断され、モータ105から外部に火や煙が出ることを防止できる。
すなわち、不燃層54、55は、インシュレータ13の外周壁部13bや渡り線12bよりも外周側の位置で軸心X方向に対して延びるように形成されている。よって、例えば、渡り線12bから出火して、インシュレータ13や渡り線12bより径方向Yでの外周側に火が延焼しようとした場合には、不燃層54、55により、その火や煙が遮断され、モータ105の外部に火や煙が出ることを防止できる。
なお、上記の本実施の形態では、2つの不燃層54、55によりコイル12の渡り線12bも覆うように構成した場合を述べたが、これに限るものではない。すなわち、図13として示す、本実施の形態の変形例の半断面図に開示するような構成としてもよい。図13に示すモータ105aは、1つの不燃層56により、ステータ10のコイル12におけるコイルエンド12aおよび渡り線12bだけでなく、ステータコア11の外周側を覆うように構成してもよい。これによっても、不燃層56により火や煙が遮断され、モータ105aの外部に火や煙が出ることを防止できる。
また、図12、図13に示すモータ105、105aでは、何れも不燃層54、55、56が、モールド樹脂31の内側(内周側)に配置されている場合を述べたが、これに限るものではない。すなわち、図14として示す、本実施の形態の他の変形例の半断面図に開示するような構成としてもよい。図14に示すモータ105bは、不燃層57、58をモールド樹脂31の内周側と外周側とに配置してもよい。なお、これらの不燃層57、58は、金属板やセラミックなどの不燃材料で構成されている。
この変形例では、図14に示すように、不燃層57が、モールド樹脂31の内周側で軸心X方向に延びるように形成されている。すなわち、不燃層57は、回路基板34やブラケットである第1のブラケット32の近傍側となる一方のコイルエンド12a、インシュレータ13、渡り線12bおよびステータコア11を軸心X方向に対して含むように形成されている。このように、不燃層57は、径方向Yにおける外周側からこれら部材を覆っている。
また、不燃層58が、モールド樹脂31の外周側および図14の下方側となる外側で、モールド樹脂31の胴部31a外周面から軸受30B近傍まで、すなわち、軸心X方向および径方向Yに延びるように形成されている。すなわち、不燃層58は、モールド樹脂31の胴部31a外周面における、第2のブラケット33に近接するコイルエンド12aよりも外周側の位置で軸心X方向に対して延びる。さらに、不燃層58は、軸心X方向に対してコイルエンドモールド部31b、あるいは本実施の形態のように、コイルエンド12a、インシュレータ13、渡り線12bおよびステータコア11を含むように形成されている。さらに、不燃層58は、コイルエンド12aに対してステータコア11と反対側となる位置で径方向Yに対しても延び、径方向Yに対してコイルエンドモールド部31bを含むように形成されている。これにより、不燃層58が、軸心Xに沿った方向に位置する端部58aから径方向Yに位置する端部58bに亘って、コイルエンド12aや、本実施の形態のように、コイルエンド12a、インシュレータ13、および渡り線12bを覆っている。
さらに、この変形例では、不燃層57と不燃層58の端部58aとが軸心X方向に対して高さ範囲h31で重なっている。また、不燃層58の端部58bと第2のブラケット33とが径方向Yに対して径方向範囲W32で重なっている。
このように、本変形例の構成では、不燃層57、58が、モールド樹脂31の内周側と外周側とにおいて、インシュレータ13の外周壁部13bや渡り線12bよりも外周側の位置で軸心X方向に対して延びるように形成されている。よって、例えば、渡り線12bから出火してインシュレータ13や渡り線12bより径方向Yでの外周側に火が延焼しようとした場合に、不燃層57、58により、インシュレータ13等に起因する火や煙が遮断され、モータ105bの外部に火や煙が出ることを防止できる。
また、この変形例では、不燃層57と不燃層58の端部58aとが軸心X方向に対して高さ範囲h31で重なっている。このため、この近傍の渡り線12bやコイルエンド12aから出火した場合における火や煙の遮断性能も一層向上し、モータ105bの外部に火や煙が出ることをより良好に防止できる。また、不燃層58の端部58bと第2のブラケット33とが径方向Yに対して径方向範囲W32で重なっている。このため、この近傍の渡り線12bやコイルエンド12aから出火した場合における火や煙の遮断性能も一層向上し、モータの外部に火や煙が出ることをより良好に防止できる。
また、図15として示す、本実施の形態のさらに他の変形例の半断面図に開示するような構成としてもよい。図15に示すモータ105cは、モールド樹脂31の外周側で、不燃層57の膨出部57aの端部と、軸心X方向に対して高さ範囲h33で重なるように、不燃層59をさらに設けている。不燃層59は、金属板やセラミックなどの不燃材料で構成される。これによっても、火や煙の遮断性能がさらに向上し、モータの外部に火や煙が出ることをさらに良好に防止できる。なお、不燃層59を別個に設けることなく、第1のブラケット32の径方向外周側の端部を軸心X方向に延ばして、不燃層59を形成してもよい。
(第6の実施の形態)
図16は、本発明の第6の実施の形態に係るモータ106の分解斜視図である。図17は、同、モータ106の断面図である。図18は、同、モータ106の図17における18−18線矢視平面断面図である。また、図19は、同、モータ106の外観の斜視図である。さらに、図20は、本発明の第6の実施の形態に係る他のモータの分解斜視図である。
本実施の形態でも、ロータに永久磁石を備えたブラシレスモータの一例としてのモータ106を挙げて説明する。また、以下、図16で示すように、回転軸21が延伸するXで示した方向を軸方向とする。そして、この軸方向Xに直交する面において、図18のように、回転軸21の中心Xから広がるYの方向を径方向、中心点Xを周回するZの方向を周方向として説明する。
また、図17に示すように、本実施の形態においても、安全保護回路が正常に機能せずにコイル62に過大な電流が流れるなどの不具合に起因して、モータ106の本体から外部に火や煙が出ることを防止するため、不燃層を設けている。具体的には、本実施の形態では、この不燃層として、金属製の金属カバーを用いている。より具体的には、金属カバーは、金属内カバー66と金属外カバー76とで構成される。
まず、図16に示すように、本実施の形態でのモータ106は、ステータ60と、ロータ80と、第1のブラケット35と、回路基板34と、2つの軸受30A、30Bと、金属外カバー76とを備えている。なお、モータ106の構造を分かり易くするため、後述する金属内カバー(66)は、記載していない。
図17に示すように、ステータ60は、ステータコア61、コイル62およびインシュレータ63を含むコイル組立64を備えている。コイル組立64は、上述の各実施の形態と同様に、絶縁材料からなるインシュレータ63を介しながら、コイル62をステータコア61に巻回して組み立てられている。
また、図18に示すように、ステータコア61は、リング状のヨーク61aと、ヨーク61aの内周面から径方向内側に向かって延出する複数のティース61bとを有する。これら複数のティース61bは、開口部であるスロット61cを互いの間に形成しながら、それぞれが周方向Zに等間隔に配置される。本実施の形態では、複数のティース61bを用いて、スロット数を12スロットとした一例を示している。また、各トゥース61bの延出した先端箇所には、延出するトゥース中間部61baよりも幅広となるように、周方向Zに広がるトゥース先端部61bbが形成されている。このトゥース先端部61bbの内周面が、ロータ80の外周表面に対向する磁極面となる。このような構成のステータコア61に対し、スロット61cの開口スペースに巻線を通しながら、それぞれのトゥース61bにその巻線を巻回することでコイル62が形成される。さらに、各コイル62間は、例えば、第5の実施の形態で説明したような渡り線によって接続されている。このようなトゥース61bごとのコイル62が、例えば、互いに電気的に120度位相が異なるU相、V相およびW相とする3相の交流で通電駆動される。
さらに、本実施の形態では、図18に示すように、ステータ60は、ステータコア61の外周を取り囲むように配置した金属製の金属内カバー66と、図16に示すように、ステータ60から突出するように配置した第2のブラケット65とを備えている。そして、図17に示すように、ステータ60は、コイル組立64、金属内カバー66および第2のブラケット65が所定の位置に配置されて、それぞれのトゥース(61b)の内周面および第2のブラケット65の突出部を除いて、これら部材を樹脂材料により覆うようにモールド樹脂で一体成型される。このようにして、これら部材をモールド樹脂で一体化したモールド樹脂部69を含むステータ60が構成される。このように構成されたステータ60は、概略円筒状の形状を成し、さらに、その円柱面には、モータ106を外部装置などに取り付けるための取付部69aや、配線孔69bなども形成されている。また、ステータ60が有する円形両面のうち、一方の面は開口しており、その開口に蓋をするようにブラケットである第1のブラケット35が装着され、他方の面は閉じており、上述のように第2のブラケット65が突出するように配置されている。なお、ステータ60の構成については、さらに、以下で詳細に説明する。
次に、図16から図18に示すように、このようなステータ60の内側には、径方向Yに所定の間隔をあけて、ロータ80が挿入されている。すなわち、モータ106は、ステータ60の内側にロータ80を配置したインナロータ型のモータであり、本実施の形態でも、このようなインナロータ型であるモータ106の例を挙げている。
ロータ80は、軸受30Aと軸受30Bとによって回転自在に保持された回転軸21を中心として、磁石84を保持する回転体82を備えている。また、図17に示すように、回転体82は、ロータコア83と、磁石84と、ロータ樹脂部86とを備えている。ロータコア83は、例えば複数枚の薄い鉄板を軸方向Xに積層して構成され、回転軸21の略中央部において回転軸21に固定されている。また、磁石84は、永久磁石であり、本実施の形態では、ロータコア83の内部に配設されている。
図18に示すように、ロータコア83には、軸方向Xに貫通する複数の磁石挿入孔83aが、周方向Zに等間隔で形成されている。それぞれの磁石挿入孔83aには、それぞれ磁石84が1つずつ挿入されている。本実施の形態では、このようなロータコア83の内部に磁石84を内包したIPM(Interior Permanent Magnet:内部磁石埋込)型のモータ106を示している。また、本実施の形態では、磁石84のS極とN極との磁極が周方向Zに交互となるように、磁極数を10極とした一例を示している。すなわち、本実施の形態では、モータ106を10極、12スロットのブラシレスモータの例を挙げている。
さらに、本実施の形態では、図17に示すように、ロータコア83において磁石84を挿入した磁石挿入孔83aの両端を、樹脂材料によって覆うようにモールド成型することで、ロータ樹脂部86を形成した回転体82が構成されている。すなわち、本実施の形態では、ロータコア83には、軸方向Xに貫通する樹脂貫通孔83bも設けられている。そして、このロータ樹脂部86には、その軸方向両端部において、それぞれの磁石84を軸方向Xに挟むように配置される円盤状の端板樹脂部86aが形成されている。さらに、本実施の形態では、ロータコア83の樹脂貫通孔83bにも樹脂材料が充填されており、これによって、端板樹脂部86aを軸方向Xに樹脂で繋いでいる。樹脂貫通孔83bに充填された樹脂材料は、ロータ樹脂部86の一部として内部樹脂部86bを構成している。本実施の形態では、このようなロータ樹脂部86によって、それぞれの磁石84はロータコア83に確実に固定される。また、本構成とすれば、モータ106を水回りの機器や、エアコンの室外機などのように雨水や結露水などに触れる機器に使用したとしても、磁石84が水と接触することなども防止できる。なお、本実施の形態では、このようなインナロータ型のモータ106を挙げて説明するが、図20に示すように、実施の形態1〜5のようなロータ80の外周表面に磁石を保持する表面磁石型のモータ(Surface Permanent Magnet Motor:SPMモータ)であってもよい。
以上のように、ロータ80は、図16に示すような円柱形状を成す回転体82と、その回転体82の中央を貫通する回転軸21とによって構成されている。
また、このような回転体82が締結された回転軸21は、軸受30Aと軸受30Bとの2つの軸受によって回転自在に支承されている。軸受30A、30Bは、複数の小径ボールを有したベアリングである。本実施の形態では、このような軸受30A、30Bが、ステータ60の軸方向両側にそれぞれ配置される金属製の第1のブラケット35、第2のブラケット65を介して、固定されている。
図16および図17に示すように、第1のブラケット35は、略円盤形状を成しており、ステータ60の開口側に装着可能なように構成されている。さらに、第1のブラケット35の中央部には、円筒状に窪む保持部35aが形成されており、その保持部35aに軸受30Aが保持される。すなわち、ステータ60に対して、軸受30Aを保持部35aに挿入した第1のブラケット35を装着することで、回転軸21の一方側が回転自在に指示される。
また、第2のブラケット65は、第1のブラケット35よりも径が小さく、円盤および円筒を組み合わせた形状を成している。また、上述したモールド成型により、第2のブラケット65は、ステータ60のモールド樹脂部69に固定されている。さらに、第2のブラケット65の中央部にも、円筒状に窪む保持部65aが形成されており、その保持部65aに軸受30Bが保持される。すなわち、軸受30Bを保持部65aに挿入することで、回転軸21の他方側が、ステータ60に対して回転自在に指示される。また、本実施の形態では、保持部65aの中央に開口65bが形成されており、回転軸21がこの開口65bを貫いて外側方向に突出する。そして、この回転軸21の突出した箇所が、負荷などを接続するための出力軸21pとなる。
さらに、詳細については以下で説明するが、本実施の形態では、金属製の金属外カバー76が、ステータ60の第2のブラケット65側に装着される。金属外カバー76は、中心に開口部76hを有した中空のカップ形状を成している。ステータ60に含まれる第2のブラケット65が、この金属外カバー76の開口部76hを貫くように、金属外カバー76がステータ60に装着される。
さらに、本実施の形態では、モータ106が、回路基板34を、ステータ60の開口側に内蔵するような一構成例を示している。本実施の形態での回路基板34は、略円盤状の形状をなしており、中央部に回転軸21を通すための開口34bが形成されている。回路基板34には、駆動回路などの電子部品(34a)が実装されており、電源電圧や制御信号を印加する接続線なども接続されている。そして、外部と接続するための接続線が、配線孔69bに装着された配線ホルダ68を介して外部に引き出されている。
以上、モータ106は、次のような手順にて構成される。すなわち、まず、ステータ60は、コイル組立64、金属内カバー66および第2のブラケット65を、所定の位置に配置してモールド一体成型することで、構成される。また、軸受30A、30Bは、ロータ80の回転軸21の両側に装着される。そして、第2のブラケット65の開口65bから出力軸21pが突出するように、ステータ60には、この軸受30A、30Bを装着した状態のロータ80が挿入される。次に、第2のブラケット65の保持部65aには、軸受30Bが圧入される。次に、回路基板34が、ステータ60の開口側に装着される。回路基板34と接続された接続線は、配線ホルダ68を介して外部に引き出される。そして、第1のブラケット35の保持部35aには、軸受30Aが圧入されるとともに、蓋をするように、第1のブラケット35は、ステータ60の開口側に装着される。最後に、金属外カバー76が、ステータ60の第2のブラケット65側に装着される。このようにして、図19に示すようなモータ106が完成する。
以上のように構成されたモータ106に対して、接続線を介して電源電圧や制御信号などを供給することにより、回路基板34に実装された駆動回路によりコイル62が通電駆動される。コイル62に通電されると、コイル62に駆動電流が流れ、ステータコア61から磁界が発生する。そして、ステータコア61からの交番磁界とロータ80が有する磁石84からの磁界とにより、それら磁界の極性に応じて吸引力および反発力が生じ、これらの力によって回転軸21を中心にロータ80が周方向Zに回転する。
次に、以上のように構成されたモータ106において、金属内カバー66を含むステータ60の詳細な構成について説明する。
図21は、金属内カバー66の断面とともに、トゥース61bにコイル62を巻き回したその断面を示す断面図である。図22は、コイル組立64と金属内カバー66との分解斜視図である。また、図23は、コイル組立64の外周に金属内カバー66を配置した構成図である。
図21に示すように、インシュレータ63は、概略的には、底面部63aと、外周壁部63bと、内周壁部63cと、を有する。底面部63aは、軸方向Xに直交する面で形成される。そして、底面部63aに形成されたこの面が、ステータコア61の軸方向Xにおける端面に装着される。また、外周壁部63bおよび内周壁部63cは、軸方向Xに平行な壁面で形成される。このような外周壁部63bは、コイル62が形成される箇所の外周側に立設し、コイル位置を規制する。外周壁部63bには、ステータコア61の反対側に向かって突き出るようにピン63dが取り付けられる。図17に示すように、ピン63dは、トゥース(61b)に巻き回されたコイル62と回路基板34とを電気的に接続する。ピン63dは、端子キャップ36を貫通して、回路基板34と接続される。さらに、図21に示すように、内周壁部63cは、外周壁部63bよりも径方向内側に位置し、コイル62が形成される箇所の内周側に立設して、コイル位置を規制する。
このようなインシュレータ63の底面部63aは、トゥース61bの軸方向Xの端に位置する両面それぞれに装着される。装着された一対のインシュレータ63を介して、巻線が巻回される。このような作業を行うことで、ステータコア61に対して1つのコイル62が形成される。そして、各トゥース61bに対して同様のコイル62が形成され、所定の結線パターンに従ってコイル62どうしを電気接続することで、図22に示すようなコイル組立64が完成する。
図21に示すように、このように形成されたコイル組立64において、コイル62は、ステータコア61から軸方向Xの両側に対してはみ出るコイルエンド62aを有する。一方、図18に示すように、コイル62におけるコイルエンド62a以外の部分は、ステータコア61のスロット61c内に収められている。さらに、コイル62どうしを電気接続するため、各トゥース61b間に渡って、コイル62どうしを連絡する渡り線62bが、インシュレータ63の外周壁部63bの外周などに配設されている。
ここで、上記背景技術などでも説明したように、このようなコイル組立64を備えたモータにおいて、万一、コイル62に流れる過大電流を防止するような安全保護機能が正常に動作しないと、コイル62に過大な電流が流れることになる。すると、コイル62や渡り線62bが発熱して極めて高温となる。その結果、レアショートが発生したり、レアショートによる火花が生じたりし、さらには、生じた火花がインシュレータ63等から生じたガスに引火して発火するおそれもある。そして、特に、上述のようなコイルエンド62aや渡り線62bは、ステータコア61からはみ出ているため、このような不具合が生じる可能性が高くなる。
そこで、例えば第5の実施の形態と同様に、本実施の形態でも、図23に示すように、コイル組立64の外側に、不燃層としての金属内カバー66を配置している。図21および図22に示すように、金属内カバー66は、略円筒形状を成す両側が開口した金属製の筒である。そして、本実施の形態では、このような金属内カバー66が、コイル組立64の外周から径方向に所定の間隔をあけて、その外周の外側を取り巻くように、配置されている。また、金属内カバー66は、図22に示すように、小径部66aと、小径部66aよりも径の大きい大径部66bとを有している。
この小径部66aをステータコア61の外周に嵌め込むことが可能となるように、小径部66aの内径をステータコア61の外径とほぼ等しくしている。また、小径部66aの軸方向Xの寸法も、ステータコア61の軸方向Xの寸法とほぼ等しくしている。これより、ステータコア61の外周面と金属内カバー66の小径部66aの内周面とが接合するように、コイル組立64に金属内カバー66を嵌め込むことで、図23に示すように、コイル組立64に金属内カバー66が簡易的に仮固定される。
また、図21に示すように、大径部66bの軸方向Xの寸法は、コイルエンド62aの軸方向Xの寸法よりも大きい。このような大径部66bを、金属内カバー66において小径部66aの軸方向Xの一方側のみに設けている。このような金属内カバー66をコイル組立64に取り付けることで、金属内カバー66の大径部66bが、軸方向Xの一方側のコイルエンド62aや渡り線62bを取り囲むように配置される。
なお、図21では、この金属内カバー66の配置をより明確にするため、インシュレータ63、コイルエンド62aおよび渡り線62bなどを次のようにも区別して示している。すなわち、図21での軸方向Xにおいて、ステータコア61に対する一方側に、インシュレータ63B、コイルエンド62aBおよび渡り線62bBが配置され、その反対の他方側に、インシュレータ63T、コイルエンド62aTおよび渡り線62bTが配置されるように示している。
すなわち、図21に示すように、金属内カバー66は、その大径部66bが、インシュレータ63B、コイルエンド62aBや渡り線62bBを取り囲むように配置される。一方、インシュレータ63T、コイルエンド62aTや渡り線62bTは、金属内カバー66に取り囲まれていない。特に、図中下方に位置するインシュレータ63Tの外周には、図中上方に位置するインシュレータ63Bに含まれない、位置決め部63eを有する。インシュレータ63Tが位置決め部63eを有するため、金属内カバー66を取り付けた場合、小径部66aとステータコア61、および、大径部66bとインシュレータ63Bとの位置関係が一義的に定まる。
さらに、本実施の形態に係る金属内カバー66において、大径部66bは、小径部66aよりも大きな径で形成される。よって、大径部66bは、ピン63dと十分な絶縁距離を保った状態で、ステータコア61に取り付けられる。なお、図17に示すように、大径部(66b)とピン63dとの間には、端子キャップ36の側壁が位置する。端子キャップ36を絶縁材料で形成すれば、大径部(66b)とピン63dとの間の絶縁距離は、より余裕を持って確保できる。
以上のように、コイルエンド62aB、インシュレータ63Bの外周壁部63bおよび渡り線62bBよりも外周側に、不燃層である金属内カバー66の大径部66bが配置される。このため、上述のようなレアショートなどによる不具合によりコイル62から出火して、インシュレータ63Bや渡り線62bBより径方向外周側に火が延焼しようとしても、金属内カバー66の大径部66bにより、その火や煙が遮断され、モータ106の外部に火や煙が出ることを防止できる。
また、上述したように、図23のような防火対策を施した構成は、トゥース61bの内周面を除き、モールド樹脂部69の樹脂材料で覆われる。すなわち、例えば第5の実施の形態では、トゥース11bの内周面に加えてインシュレータ13やコイルエンド12aなども露出状態であるのに対し、本実施の形態では、ティース11bの内周面のみ露出状態としている。言い換えると、本実施の形態では、金属内カバー66全体とともにインシュレータ63やコイルエンド62a全体も樹脂材料で覆った構成としている。本実施の形態では、このような構成とすることで、上述の防火対策を施しながら、ステータ60におけるコイル組立64の保持強度も十分に確保している。
さらに、図15に示すように、第5の実施形態で用いたインシュレータ13は、双方とも径方向Yに突出した突起部63fを有する。よって、本構成の場合、ステータコア11に不燃層57、特に、金属材料からなる不燃層57を取り付ける場合、板状の金属材料をステータコア11に巻き付ける製造工程を要する。
これに対し、本実施の形態に係るインシュレータ63T、63Bを用いれば、円筒形の金属内カバー66を利用することができる。よって、ステータコア61に金属内カバー66を取り付ける作業が容易になり、生産性が向上する。
図17に示すように、このようなステータ60内における防火対策とともに、本実施の形態では、不燃層として、さらに金属外カバー76を備えた構成としている。この金属外カバー76は、ステータ60のモールド樹脂部69の外側表面に対して装着される。本実施の形態では、この金属外カバー76は、出力軸21p側においてステータ60の外側に装着される。また、このように装着することで、金属外カバー76は、軸方向Xにおいて、ステータコア61に対し、金属内カバー66の大径部(66b)とは反対側となる位置に配置される。
図24は、この金属外カバー76を説明するための図である。図24では他の部材との配置関係を示すため、この金属外カバー76とともに、コイル組立64、金属内カバー66および第2のブラケット65も示している。すなわち、図17に示すように、金属外カバー76を装着することで、図24に示すように、金属外カバー76は、軸方向Xにおいて、ステータコア61に対し、金属内カバー66の大径部66bとは反対側となる位置に配置される。ここで、上述のとおり、大径部66bの反対側には、出力軸(21p)が突出する第2のブラケット65とともに、インシュレータ63T、コイルエンド62aTおよび渡り線62bTが配置される。なお、以下、適宜、軸方向Xにおいて、このようなステータコア61に対して金属内カバー66の大径部66bとは反対側を、出力軸(21p)が配置される出力軸側とし、出力軸側の反対側を反出力軸側として説明する。
金属外カバー76は、天面部76aと、曲面部76bと、円筒部76cとで構成されて、中空のカップ形状を成している。この金属外カバー76の天面部76aは、円盤形状を成すとともに中心に開口部76hを有する。曲面部76bは、天面部76aから曲面状に略直角に曲がっている。円筒部76cは、曲面部76bから円筒状に伸び、円筒部76cの端部側が開口している。また、この円筒部76cをステータ60の外周に嵌め込むことが可能となるように、円筒部76cの内径をステータ60の外径とほぼ等しくしている。
また、金属外カバー76をステータ60に装着したとき、金属外カバー76の軸方向Xの寸法については、円筒部76cと金属内カバー66との軸方向Xでの重なり部分76caが生じる程度の寸法としている。言い換えれば、金属外カバー76の取り付け位置は、金属外カバー76をステータ60に装着したとき、円筒部76cとステータコア61との軸方向Xでの重なり部分76caが生じる程度の位置としている。また、具体例として、この重なり部分76caが寸法h61となる例を示している。
このように、本実施の形態では、出力軸側において、円筒部76cの少なくとも一部が、重なり部分76caとして、ステータコア61に対して軸方向Xで重なっている。そして、円筒部76cの重なり部分76caが、ステータコア61の外周から径方向Yに所定の間隔をあけて、ステータコア61の外周の外側を取り巻くように、金属外カバー76がコイル組立64に対して配置される。このようなコイル組立64に対する配置関係で、金属外カバー76は、ステータ60に装着される。よって、金属外カバー76は、出力軸側において、インシュレータ63T、コイルエンド62aTおよび渡り線62bTを取り囲むとともにそれら部材を覆うことになる。
このように、コイルエンド62aT、インシュレータ63Tおよび渡り線62bTについては、不燃層である金属外カバー76に覆われている。このため、上述のようなレアショートなどによる不具合により出火して、インシュレータ63Bや渡り線62bBより径方向外周側に火が延焼しようとしても、金属外カバー76により、その火や煙が遮断され、モータ106の外部に火や煙が出ることを防止できる。
さらに、本実施の形態でも、第5の実施の形態での図14や図15の構成と同様に、金属外カバー76の天面部76aの少なくとも一部が、重なり部分76aaとして、第2のブラケット65に対して径方向Yで重なっている。より詳細には、開口部76hの外周より外側の天面部76aの一部が、第2のブラケット65の外周側の一部と径方向Yで重なる環状の重なり部分76aaとなっている。また、図24では、この重なり部分76aaが寸法w62となる例を示している。このように、本実施の形態でも、第2のブラケット65に対する金属外カバー76の重なり部分76aaを設けることで、モータ106内部で生じた火や煙に対する外部への遮断効果を高めている。
以上説明したように、本実施の形態のモータ106は、不燃層としての金属内カバー66と金属外カバー76とを備えている。
この金属内カバー66を上述のようにステータコア61の側面に装着した状態でモールド成型することにより、これら部材を一体化したモールド樹脂部69を含むステータ60が構成される。このようなステータ60において、反出力軸側では、金属内カバー66の大径部66bが、インシュレータ63B、コイルエンド62aBや渡り線62bBを取り囲むように配置される。このため、反出力軸側においては、金属内カバー66の大径部66bにより、モータ106内部で生じた火や煙に対する遮断が可能となる。
さらに、本実施の形態では、ステータ60の外周には、金属外カバー76が上述のように嵌め込まれている。これにより、出力軸側では、金属外カバー76が、インシュレータ63T、コイルエンド62aTや渡り線62bTを覆うように配置される。このため、出力軸側においては、金属外カバー76により、モータ106内部で生じた火や煙に対する遮断が可能となる。
そして、本実施の形態では、トゥース11bの内周面のみ露出状態としながら、金属内カバー66全体とともにインシュレータ63やコイルエンド62a全体もモールド樹脂部69で覆った構成としている。このため、上記の防火対策を施しながら、ステータ60におけるコイル組立64の保持強度も十分に確保している。
なお、本実施の形態では、不燃層として、金属で作成された金属内カバー66と金属外カバー76とを挙げて説明したが、金属内カバー66と金属外カバー76とは、不燃材であればよい。金属内カバー66と金属外カバー76とは、不燃材であるセラミックなど金属以外の材料で作成されていてもよい。
(第7の実施の形態)
図25は、本発明の第7の実施の形態に係るモータ107の断面図である。図26は、同、モータ107における金属内カバー661の斜視図である。図27は、同、モータ107における金属内カバー661およびコイル組立641の断面図である。
本実施の形態でのモータ107は、図17に示す第6の実施の形態との比較において、第6の実施の形態の金属内カバー66を変形した金属内カバー661、および第6の実施の形態のインシュレータ63を変形したインシュレータ631を備えている。すなわち、図25に示すように、モータ107は、インシュレータ631を含むコイル組立641に金属内カバー661を装着し、これら部材を一体化したモールド樹脂部69を含むステータ601を備えている。なお、その他の構成や動作は、第6の実施の形態と同様であり、第6の実施の形態と同一の構成要素については同じ符号を付すとともに、同様の箇所については、第6の実施の形態の説明を援用する。
まず、図26に示すように、不燃層としての金属内カバー661も、略円筒形状を成す両側が開口した金属製の筒である。そして、金属内カバー661は、第6の実施の形態の金属内カバー66と同様の小径部66aおよび大径部66bに加えて、テーパ部661cをさらに有している。
このテーパ部661cは、小径部66aに対し、大径部66bとは反対側の端部に設けられている。テーパ部661cは、逆テーパ形状を成しており、金属内カバー661での小径部66aとの境界から端部に近づくに従って、その径が大きくなる。
さらに、このテーパ部661cと合わせて、本実施の形態では、コイル組立641が、第6の実施の形態のインシュレータ63とは異なるインシュレータ631を有している。
すなわち、図27に示すように、まず、本実施の形態でのコイル組立641は、反出力軸側においては、第6の実施の形態と同様のインシュレータ63が配置されるのに対して、出力軸側においては、インシュレータ631が配置される。インシュレータ631は、第6の実施の形態と同様の底面部63a、外周壁部63bおよび内周壁部63cに加えて、さらに、テーパ部631cを有している。出力軸側において、インシュレータ631をステータコア61に装着したとき、テーパ部631cは、ステータコア61の外周に位置するよう配置される。テーパ部631cは、断面が三角形状であり、その全体は逆テーパ形状を成しており、ステータコア61の端部に近づくに従って、その径が大きくなる。また、テーパ部631cは、金属内カバー661のテーパ部661cと、互いの側面の角度および軸方向Xの長さが略等しくなるように形成されている。
すなわち、このようなテーパ部631cを有するコイル組立641に対して、上述のようなテーパ部661cを有する金属内カバー661を嵌め込んでいくと、テーパ部661cがテーパ部631cに接触した時点で、ストッパとして機能し、それ以上の嵌め込みが不可能となる。このように、本実施の形態では、テーパ部661cとテーパ部631cとによって、コイル組立641に対する金属内カバー661の軸方向Xの位置を規制している。
以上、本実施の形態では、コイル組立641がテーパ部631cを有するインシュレータ631を備えるとともに、金属内カバー661がテーパ部631cの形状と一致するようなテーパ部661cを備える。このため、本実施の形態では、コイル組立641に対して容易に金属内カバー661を嵌め込むことができる。特に、このようなテーパ形状によってストッパ機能を実現しているため、より簡単に嵌め込むことができる。しかも、テーパ部661cとテーパ部631cとが接触するまで嵌め込むような容易な操作で、位置関係がずれることなく、正確に、コイル組立641と金属内カバー661との軸方向Xでの位置を合わせることができる。このため、反出力軸側に位置するインシュレータ63、コイルエンド62aBおよび渡り線62bBに対し、金属内カバー661の大径部66bを、それら部材の周囲に正確に配置できる。よって、本実施の形態によれば、不燃層である金属内カバー661の大径部66bをより精度よく配置できるため、モータ107の外部に火や煙が出ることをより確実に防止できる。
(第8の実施の形態)
図28は、本発明の第8の実施の形態に係るモータ108の断面図である。図29は、同、モータ108における切欠き部692a近傍の拡大斜視図である。図30は、同、モータ108の図29における30−30線矢視平面断面図である。また、図31は、同、モータにおける他の切欠き部近傍の拡大斜視図である。
本実施の形態でのモータ108は、図17に示す第6の実施の形態との比較において、第6の実施の形態のモールド樹脂部69を変形したモールド樹脂部692を備えている。
具体的には、図28に示すように、モータ108のモールド樹脂部692は、第6の実施の形態のモールド樹脂部69に対して、さらに切欠きである切欠き部692aを備えている。なお、その他の構成や動作は、第6の実施の形態と同様であり、第6の実施の形態と同一の構成要素については同じ符号を付すとともに、同様の箇所については、第6の実施の形態の説明を援用する。また、詳細については次に説明するが、本実施の形態では、この切欠き部692aを利用して、金属外カバー76に生じた結露などによる水分をモータ108本体から逃がしている。
このようにモールド樹脂部692に形成された切欠き部692aは、図30に示すように、モールド樹脂部692の略円形となる断面において、その外周近くの一部が中心方向に凹形状となる形状である。さらに、図29に示すように、この切欠き部692aは、このような断面形状が軸方向Xに延伸している。すなわち、切欠き部692aは、モールド樹脂部692の一部を切欠くようにして形成した溝あるいは凹部である。
本実施の形態では、切欠き部692aは、モールド樹脂部692の金属外カバー76が装着される側に形成される。さらに、モールド樹脂部692に金属外カバー76を装着したとき、図29に示すように、切欠き部692aと金属外カバー76の円筒部76cとが部分的に重なるように切欠き部692aを形成している。言い換えると、モールド樹脂部692に金属外カバー76を装着したとき、軸方向Xにおいて、金属外カバー76の端部よりも、切欠き部692aは反出力軸側に延伸している。このように、本実施の形態では、切欠き部692aにおいて、切欠き部692aと金属外カバー76の円筒部76cとが径方向Yに対面しない開口となる切欠開口部692a1も設けている。
さらに、本実施の形態では、周方向Zにおいて、切欠き部692aと、配線ホルダ68を装着するための配線孔69bとが略同じ位置となるように切欠き部692aを形成している。すなわち、切欠き部692aの反出力軸側の端部から、さらに軸方向Xの延長上に配線孔69bや配線ホルダ68が配置される。
ところで、金属外カバー76は、露出した状態でモールド樹脂部692に装着される。さらに、金属外カバー76は、金属であるため、より結露などが生じやすく、例えば、モールド樹脂部692と金属外カバー76との間などには、水分がたまり易い。そこで、本実施の形態では、上述のような溝状の切欠き部692aを設けることで、金属外カバー76周辺に生じた水分を、金属外カバー76から離れるように導く構造としている。
図29では、矢印によって、この水分か流れる経路の一例を示している。すなわち、切欠き部692aや配線ホルダ68が鉛直下方側となるように、モータ108は、機器の内部などに固定される。すると、モールド樹脂部692と金属外カバー76との間に生じた水分は、まず切欠き部692aに導かれる。さらに、この水分は、切欠き部692aの切欠開口部692a1からモールド樹脂部692の外部表面に流れ出る。さらに、流れ出た水分は、モールド樹脂部692の地面側を伝わって、配線ホルダ68に到達する。そして、配線ホルダ68から出るリード線を、適宜、水分対策用に引き回しておくことにより、配線ホルダ68に到達した水分に対し、このリード線を利用して、モータ108からさらに離れるように導くことができる。
以上、本実施の形態では、モールド樹脂部692が上述のような切欠き部692aを有している。このため、本実施の形態によれば、モータ108の外部に火や煙が出ることを防止するための金属外カバー76に、結露などにより水分が付着したとしても、その水分をモータ108から離れるように導くことができる。
なお、本実施の形態の変形例を図31に示す。図31は、同モータにおける他の切欠き部近傍の拡大斜視図である。
上述した図28から図30に示す形態との違いは、切欠開口部692a1の近傍に、テーパ部76d、692a2が形成される点である。他の構成要素については、図28から図30に示す形態と同一の符号を付して、その説明を援用する。
すなわち、図31に示すように、切欠開口部692a1の近傍において、金属外カバー76の反出力軸側の端部は、径方向Yに開となるテーパ部76dを有する。同様に、モールド樹脂部692は、テーパ部76dと対向する位置にテーパ部692a2を有する。テーパ部76dとテーパ部692a2とは、切欠き部692aを通ってきた水分が、円滑に排出されるよう、鉛直下方へ開となる方向に傾斜面を形成している。よって切欠き部692aを通ってきた水分が、より一層切欠き部692aから外部へと導き出される。
(第9の実施の形態)
図32は、本発明の第9の実施の形態に係るモータ109の断面図である。図33は、同、モータ109における金属外カバー763近傍の拡大図である。
本実施の形態でのモータ109は、図17に示す第6の実施の形態との比較において、第6の実施の形態の金属外カバー76を変形した金属外カバー763を備えている。具体的には、図32および図33に示すように、モータ109の金属外カバー763は、第6の実施の形態の金属外カバー76に対して、さらに面取り部763d1を有した先端部763dを備えている。なお、その他の構成や動作は、第6の実施の形態と同様であり、第6の実施の形態と同一の構成要素については同じ符号を付すとともに、同様の箇所については、第6の実施の形態の説明を援用する。
図33に示すように、金属外カバー763は、その開口側の先端部763dに、いわゆる面取りとしての曲面である面取り部763d1をさらに有している。本実施の形態では、このように、先端部763dを面取り部763d1により丸めることで、金属外カバー763のモールド樹脂部69への取り付けを容易にしている。さらに、このような先端部763dとすることで、鋭利な角による傷や損傷なども防止している。なお、面取り部763d1を曲面の面取りとするのに代えて、平面の面取りとしてもよい。
また、図34は、本実施の形態の変形例を示す部分断面図である。図34に示すように、この変形例では、金属外カバー763の開口側の先端部763dを、逆テーパ形状のテーパ部763d2としている。テーパ部763d2は、反出力軸側へいく程、径が大きくなる。これによっても、モールド樹脂部69に対して、金属外カバー763を容易に取り付けることができる。
(第10の実施の形態)
図35は、本発明の第10の実施の形態に係るモータ110のコイル組立644に金属内カバー66を嵌め込んだカシメ加工前の状態を示す平面断面図である。図36は、図35のAA箇所の拡大断面図であり、金属内カバー66をコイル組立644に装着した後、カシメ加工を施した状態を示している。また図37は、同、モータ110のコイル組立644の外観を示す斜視図である。
本実施の形態でのモータ110は、図17および図18に示す第6の実施の形態との比較において、第6の実施の形態のコイル組立64のステータコア61を変形したコイル組立644のステータコア614、および第6の実施の形態の金属内カバー66をカシメ加工により変形した金属内カバー664を備えている。すなわち、図35に示すように、モータ110は、コイル組立644に金属内カバー66を嵌め込み、その後、金属内カバー66をカシメ加工した金属内カバー664を含むステータを備えている。なお、その他の構成や動作は、第6の実施の形態と同様であり、第6の実施の形態と同一の構成要素については同じ符号を付すとともに、同様の箇所については、第6の実施の形態の説明を援用する。
このようなカシメ加工を行うため、本実施の形態では、図36、図37に示すように、ステータコア614の外周に突起部61dを形成している。この突起部61dは、1つ以上であればよく、本実施の形態では、ティース61bと同数の12個を形成した一例を示している。本実施の形態では、このような突起部61dを、ステータコア614の外周において周方向Zに等間隔に形成している。それぞれの突起部61dは、軸方向Xに伸びるとともに、径方向Yには、図36に示すように、三角状に外方向に突起するような形状を成している。
また、本実施の形態のステータの組立において、これら突起部61dを有するステータコア614に対して、まず、第6の実施の形態などと同じ金属内カバー66が嵌め込まれる。このとき、三角状に突出した突起部61dそれぞれの先端と、金属内カバー66の内周面とが接触した状態で嵌め込まれる。すなわち、本実施の形態では、突起部61dにより接触面積が少ない状態での嵌め込みを可能としており、作業性の向上を図っている。
さらに、コイル組立644に対し、このようにして金属内カバー66を嵌め込んだ後、本実施の形態では、金属内カバー66の外側から突起部61dのある箇所に対して、カシメ冶具によりカシメ加工を行っている。すなわち、図36に示すように、突起部61dのある箇所の金属内カバー66に対して、外側から三角状に凹んだカシメ冶具を押圧する。これにより、金属内カバー66の押圧した箇所が、図36に示すように、三角状に曲がる突起となる。すなわち、言い換えると、このようなカシメ加工により、図36に示すような突起であるカシメ部664cを有する金属内カバー664となる。また、当然のことながら、カシメ加工後は、ステータコア614の突起部61dの外周側と、金属内カバー664のカシメ部664cの内周側とは、図36に示すように、三角状でかみ合うように接触している。
以上、本実施の形態では、ステータコア614において、少なくとも1つの突起部61dが形成され、金属内カバー664には、突起部61dと対応するように、カシメ部664cが形成されている。そして、突起部61dとカシメ部664cとによって、コイル組立64に対して金属内カバー664が保持される。このため、例えばモールド成型時などにおいても、互いの位置ずれなどを予防できる。よって、本実施の形態によれば、組立や成型時などにおいて、不燃層である金属内カバー664の大径部(66b)が所定位置からずれることなどを防止できるため、モータ110の外部に火や煙が出ることをより確実に防止できる。
なお、本実施の形態では、カシメ加工に基づいて、コイル組立64に対して金属内カバー664を保持させる一例を挙げて説明したが、スポット溶接にとって保持させてもよい。すなわち、上述のように、突起部61dを有するステータコア614に対して金属内カバー66が嵌め込まれ、突起部61dと金属内カバー66とが接触する箇所をスポット溶接して、金属内カバー66をステータコア614に固定することも可能である。
(第11の実施の形態)
図38は、本発明の第11の実施の形態に係るモータ111の断面図である。図39は、同、モータ111における端子キャップ365と金属内カバー66とコイル組立64との分解斜視図である。
本実施の形態でのモータ111は、図17に示す第6の実施の形態との比較において、第6の実施の形態の端子キャップ36を変形した端子キャップ365を備えている。具体的には、図38および図39に示すように、モータ111の端子キャップ365は、第6の実施の形態の端子キャップ36に対して、さらに、壁部365bを備えている。なお、その他の構成や動作は、第6の実施の形態と同様であり、第6の実施の形態と同一の構成要素については同じ符号を付すとともに、同様の箇所については、第6の実施の形態の説明を援用する。
図39に示すように、端子キャップ365は、電気接続用の端子を備えた端子面365aに加えて、壁部365bを備えている。また、端子キャップ365は、絶縁材料として絶縁性の樹脂で形成されている。本実施の形態では、このような端子キャップ365が、モータ111内部において、反出力軸側に配置される。端子キャップ365は、図39に示すように、端子面365aがコイル組立64と対面するように配置される。そして、端子面365aの外周側から壁部365bが軸方向Xに延伸している。すなわち、壁部365bは、金属内カバー66の大径部66bと並行する。径方向Yにおいて、壁部365bは、大径部66bとインシュレータ63に含まれる外周壁部63bとの間に配置される。壁部365bとコイルエンド62aとの間には、外周壁部63bが位置する。
以上、本実施の形態は、端子キャップ365が壁部365bを備える構成としている。このため、本実施の形態によれば、端子面365aに配置された端子と金属内カバー66とが接触することを防止でき、安全性の向上を図ることができる。
(第12の実施の形態)
図40は、本発明の第12の実施の形態に係るモータ112の部分拡大断面図である。
本実施の形態でのモータ112は、図17に示す第6の実施の形態との比較において、第6の実施の形態のモールド樹脂部69を変形したモールド樹脂部696、および第6の実施の形態の金属外カバー76を変形した金属外カバー766を備えている。すなわち、図40に示すように、モータ112は、モールド樹脂部696において凹部696aが形成されており、金属外カバー766においては、その先端部766dに折曲部766d1が形成されている。なお、その他の構成や動作は、第6の実施の形態と同様であり、第6の実施の形態と同一の構成要素については同じ符号を付すとともに、同様の箇所については、第6の実施の形態の説明を援用する。
モールド樹脂部696には、その外周の出力軸側寄りにおいて、このような凹部696aが少なくとも1つ以上形成されている。また、金属外カバー766の開口部側の先端部766dには、凹部696aに合わせて、折曲部766d1が形成されている。このような構成において、金属外カバー766をモールド樹脂部696に装着することで、折曲部766d1が凹部696aとかみ合う。このため、本実施の形態によれば、容易に、金属外カバー766をモールド樹脂部696に装着かつ固定できる。
以上の説明から明らかなように、本開示は、モータを駆動するにあたり、安全保護装置が正常に機能しないような場合であっても、モータ単体としての安全性を向上するものである。言い換えれば、本開示は、特殊な環境下においても、モータから外部に火や煙が出ることを防止することを目的としている。
具体的には、上述したように、安全保護装置が正常に機能しない状況において、モータに過大な電流が供給され続けると、コイルには、過大な電流が流され続けることになる。ここで、コイルを成す巻線に不具合が生じ、コイルにレアショートが発生すると、コイルは熱源と成り得る。
本開示は、熱源と成り得るコイルを不燃層で囲うことにより、上述した火や煙の流出を防止する。不燃層には、空気や、金属材料およびセラミックなどの不燃材料を用いることができる。
一般的に、モータは、回転軸を中心にロータが回転する。よって、モータの外形は、概ね、回転軸方向に延伸した略柱状である。したがって、本開示に係る不燃層は、コイルに対して、柱状の側面側と、柱状の底面側および上面側と、を囲う必要がある。
インナロータ型のモータを考慮した場合、理想的には、直接、熱源と成り得るコイル、あるいは、コイル組立を不燃層で囲うことが望ましい。しかしながら、コイルは、ステータに巻き回されている。あるいは、コイル組立の内部には、回転軸に固定されたロータが位置している。よって、直接、これらを不燃層で囲うことは困難である。
そこで、本願出願人は、鋭意検討した結果、可能な部位については少しでも近い場所でコイルあるいはコイル組立を囲うとともに、それが困難な部位については可能な範囲でコイルあるいはコイル組立を囲うという、上述した実施の形態を導き出すに至った。
例えば、特に、物作り上、および、対EMC上、有用と考えられる第6の実施の形態は、つぎの構成を成している。
すなわち、コイルが巻き回されたステータコアには、反出力軸側に位置するコイルエンドの側面側を含むように、直接、金属内カバーが取り付けられる。
その他の部分、すなわち、出力軸側に位置するコイルエンドの側面側と、双方に位置するコイルエンドの底面側および上面側は、第1、第2のブラケットおよび金属外カバーで囲われる。
本構成とすれば、コイル組立全周を直接、あるいは、間接に囲うことができる。よって、本形態を用いれば、主たる目的である、特殊な環境下においても、モータから外部に火や煙が出ることを防止することができる。また、モールド成型されたモータの特徴である、音や振動の抑制、あるいは、取付部の有無などの多様な外形からなる形態を容易に作り出すことができる。
言い換えれば、モールド成型されたモータの外表面を金属カバーで囲えば、主たる目的である、特殊な環境下においても、モータから外部に火や煙が出ることを防止することができるものの、つぎの点が、懸念される。
すなわち、モータの外表面を全て金属カバーで囲うためには、取付部の有無などの多様な外形に合わせた、多数の金属カバーを準備する必要がある。よって、物作り上、多様な在庫を抱えることになるため、生産性の改善点を有する。
また、モータの外表面と金属カバーとの間には、僅かな隙間が生じる。この隙間が空気層として機能する。つまり、通常のモータ使用時において、この空気層は、モータの放熱を妨げるように作用する。よって、モータの冷却という点で、改善点を有する。
さらに、モータの外表面を金属カバーで囲った場合、このモータを電気機器に取り付けて使用する際、金属カバーがアンテナとして作用するため、対EMC性で、更なる改善が求められる。
したがって、本開示の趣旨に照らして、モータの外表面を金属カバーで囲う形態を排除するものではないが、コイルあるいはコイル組立を、より近い位置で囲うという、上述した形態のほうが、より好ましい。
本発明の利用分野は、ステータがモールド樹脂で覆われているいわゆるモールドモータに対して、広範囲で利用することができる。
101,101a,102,103,104,104a,105,105a,105b,105c,106,107,108,109,110,111,112,900 モータ
10,60,601,910 ステータ
11,61,614,911 ステータコア
11a,61a ヨーク
11b,61b ティース(トゥース)
12,62,912 コイル
12a,62a,62aB,62aT,912a コイルエンド
12b,62b,62bB,62bT 渡り線
13,63,63B,63T,631,913 インシュレータ
13a,63a 底面部
13b,63b 外周壁部
13c,63c 内周壁部
20,80,920 ロータ
21 回転軸
21p 出力軸
22,82 回転体
23,83 ロータコア
24,84 磁石
30A,30B 軸受
31,131,931 モールド樹脂
31a 胴部
31b コイルエンドモールド部
32,35 第1のブラケット(ブラケット)
33,65 第2のブラケット
34 回路基板
34a 電子部品
34b,65b 開口
35a,65a 保持部
36,365 端子キャップ
41A,41B,41C,41D,42A,42B,43,44,45,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59 不燃層
45a,45b,58a,58b 端部
46,47 金属カバー部
50a,51a,52a,53a 外周囲み部
50b,51b,52b,53b 側方囲み部
50c,51c 内周囲み部
57a 膨出部
61c スロット
61d,63f 突起部
61ba トゥース中間部
61bb トゥース先端部
63d ピン
63e 位置決め部
64,641,644 コイル組立
66,661,664 金属内カバー
66a 小径部
66b 大径部
68 配線ホルダ
69,692,696 モールド樹脂部
69a 取付部
69b 配線孔
76,763,766 金属外カバー
76a 天面部
76b 曲面部
76c 円筒部
76d,631c,661c,692a2,763d2 テーパ部
76h 開口部
76aa,76ca 重なり部分
83a 磁石挿入孔
83b 樹脂貫通孔
86 ロータ樹脂部
86a 端板樹脂部
86b 内部樹脂部
365a 端子面
365b 壁部
664c カシメ部
692a 切欠き部
692a1 切欠開口部
696a 凹部
763d,766d 先端部
763d1 面取り部
766d1 折曲部

Claims (7)

  1. ステータコアと、このステータコアに巻回されるコイルと、を有するステータと、
    軸心方向に延伸する回転軸と、磁石成分を含んで前記軸心方向に延伸し前記回転軸に固定される回転体と、を有し、前記ステータの内側に位置するロータと、
    前記ロータを回転自在に支持する軸受と、
    前記ステータを覆うモールド樹脂と、
    を備えたモータであって、
    前記コイルは、前記ステータコアから、前記軸心方向に対してはみ出るコイルエンドを有し、
    前記コイルエンドは、前記コイルエンドを覆う金属カバーを有し、
    前記金属カバーは、前記モールド樹脂を介して、前記軸心方向と交差する径方向において、前記コイルエンドよりも外周側の位置と、
    前記軸心方向において、前記コイルエンドに対して前記ステータコアと反対側となる位置と、で前記コイルエンドを覆う、
    モータ。
  2. 前記金属カバーは、前記モールド樹脂の外表面上に位置し、前記モールド樹脂を介して前記コイルエンドを覆う、請求項1に記載のモータ。
  3. 前記金属カバーは、第一の金属カバーと第二の金属カバーとを有し、
    前記第一の金属カバーは、少なくとも前記軸心方向に沿って前記コイルエンドを覆い、
    前記第二の金属カバーは、前記軸心方向から前記径方向にわたって前記コイルエンドを覆う、請求項1または2のいずれかに記載のモータ。
  4. 前記軸心方向において、前記ステータコアに対して前記第二の金属カバーが覆う前記コイルエンドの反対側に位置するコイルエンドについて、前記金属カバーとしてブラケットをさらに有する、請求項3に記載のモータ。
  5. 前記金属カバーは、金属外カバーを含み、
    前記金属外カバーは、前記モールド樹脂の外表面上において、前記軸心方向から前記径方向にわたって前記コイルエンドを覆うように配置され、
    前記モールド樹脂には、前記金属外カバーと部分的に重なる切欠きを設けた請求項1に記載のモータ。
  6. 前記金属外カバーの端はテーパ部を有する請求項5に記載のモータ。
  7. 前記軸心方向において、前記ステータコアに対して前記金属外カバーが覆う前記コイルエンドの反対側に位置するコイルエンドについて、前記金属カバーとしてブラケットをさらに有する、請求項5または6のいずれかに記載のモータ。
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