JP5234899B2 - 電動モータ用インシュレータ - Google Patents

Description

本発明は、電動モータのアーマチュアコアと巻線との間を絶縁するインシュレータに関し、特に、アーマチュアコアとの間の密着性改善を図ったインシュレータに関する。

従来より、直流モータ等の電動モータでは、アーマチュアコアと巻線との間を絶縁するため、合成樹脂にて形成された絶縁部材（インシュレータ）を介在させる構成が多く採用されている。例えば、特許文献１には、アーマチュアコアの両端側から装着される２分割型のインシュレータが記載されており、各インシュレータには、コアスロット内に嵌挿されるスロット絶縁部が延出形成されている。スロット絶縁部の軸方向長は、コアの軸方向長の半分に設定されており、コア両側から各インシュレータを装着することにより、絶縁材からなるスロット絶縁部がコアスロット内に配される。インシュレータ装着後、アーマチュアコアには巻線が巻装され、この際、コアと巻線の間にはインシュレータが介在し、両者間の絶縁性が確保される。
特開2001-286085号公報 特開2003-61288号公報

一方、アーマチュアコアを積層形成する各コアプレートは、プレス成形にて形成されるため、プレート外縁にバリが発生する。このため、通常、積層コアを使用する電動モータでは、この成形バリによってプレート間に隙間が生じないように、バリ突出方向を合わせて各プレートを積層しアーマチュアコアを形成している。

しかしながら、図８に示すように、アーマチュアコア５１の端部には、端面に位置するコアプレート５２のバリ５３が軸方向に突出する形で残存する。このため、インシュレータ５４をコア寸法に対しタイトに設定すると、インシュレータ５４の角隅部に形成される隅Ｒ部５５とバリ５３が当接してしまい、アーマチュアコア５１とインシュレータ５４とが密着しない場合があるという問題があった。両者が密接せず、アーマチュアコア５１端部とインシュレータ５４との間に隙間５６が発生すると、巻き線の際、この隙間５６にコイルが挟まってしまうおそれがあり、不良品発生の一因となるという問題があった。

本発明の目的は、アーマチュアコアとインシュレータとの間の密着性を高め、インシュレータ−コア間の隙間発生を防止することにある。

本発明の電動モータ用インシュレータは、電動モータのアーマチュアコアに装着され、前記アーマチュアコアに巻装される巻線と前記アーマチュアコアとの間に介在されるインシュレータであって、前記アーマチュアコアの端部と当接するコア端面当接部と、前記コア端面当接部に突設され、前記アーマチュアコアに形成されたスロットに挿入されるスロット挿入部と、前記コア端面当接部の前記スロット挿入部とは反対側の面に突設され、前記アーマチュアコアが固定される回転軸に嵌挿される円筒部と、前記円筒部の先端部に径方向に向かって突設され、前記円筒部に装着されるアマチュアカバーと係合して該アマチュアカバーを軸方向に抜け止め固定する係合爪と、前記コア端面当接部の前記アーマチュアコアとの当接面側に軸方向に向かって凹設され、前記アーマチュアコア端部に形成され軸方向に向かって突出するバリを収容可能な溝部とを有し、前記バリを前記溝部に収容することにより、前記アーマチュアコアの端面と前記コア端面当接部の前記当接面とを密着させ、前記係合爪を前記アマチュアカバーに係合させることを特徴とする。

本発明にあっては、アーマチュアコアにインシュレータを装着すると、コア端部のバリがコア端面当接部に形成された溝部に入り込み、コア端面とインシュレータとが密着する。このため、インシュレータ−コア間に隙間が生じず、巻線を巻装する際に両者間の隙間にコイルが挟まってしまう現象を防止できる。

前記電動モータ用インシュレータにおいて、当該インシュレータが、前記アーマチュアコアの両端側から装着される構成としても良く、その際、前記コア端面当接部を、前記アーマチュアコアの端面と同一形状に形成しても良い。また、前記溝部を、前記コア端面当接部の前記スロット挿入部の基部に、前記スロット挿入部の外周に沿って形成し、前記スロット挿入部の基部の角隅部に形成される隅Ｒ部を前記溝部の底部に配置するようにしても良い。

本発明の電動モータ用インシュレータによれば、電動モータのアーマチュアコアに装着されるインシュレータにて、アーマチュアコアの端部と当接するコア端面当接部に、アーマチュアコア端部に形成されたバリを収容可能な溝部を設けたので、アーマチュアコアにインシュレータを装着したとき、コア端部のバリを溝部内に収めることができ、コア端面とインシュレータとを密着させることが可能となる。このため、コア端部のバリにより、アーマチュアコアとインシュレータとの間に隙間が生じるのを防ぐことができ、巻線を巻装する際にインシュレータ−コア間にコイルが挟まってしまう不具合を防止することが可能となる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例である電動モータの構成を示す一部断面側面図である。電動モータ１は、自動車用ワイパ装置の駆動源として使用され、図１に示すように、有底円筒形状のモータハウジング２内にアーマチュア３を回動自在に配置した構成となっている。モータハウジング２の内周面には、周方向に一対の永久磁石４が固定されている。この永久磁石４によって、電動モータ１は２極に構成されている。

アーマチュア３は、回転軸５に固定されたアーマチュアコア６と、アーマチュアコア６に装着されたインシュレータ１０ａ,１０ｂと、インシュレータ１０ａ,１０ｂを介してアーマチュアコア６に巻装されたアーマチュアコイル７とから構成されている。アーマチュアコア６は、リング状のコアプレート８を複数枚積層して構成されている。コアプレート８の外周部には、Ｔ字形のティース９が周方向に沿って複数個（本実施例では６個）放射状に形成されている。アーマチュアコア６の外周には、複数枚のコアプレート８を回転軸５に回り止め状に外嵌することにより、隣接するティース９間に蟻溝状のスロット１１が凹設される。スロット１１は軸方向に沿って延びており、周方向に沿って複数個（６個）形成されている。

アーマチュアコア６の両端部には、絶縁性部材である熱可塑性合成樹脂にて形成されたインシュレータ１０ａ,１０ｂが装着されている。図２はインシュレータ１０ａの構成を示す斜視図であり、（ａ）はインシュレータ１０ａの上面側、（ｂ）は下面側をそれぞれ示している。図２に示すように、インシュレータ１０ａは、回転軸５に嵌挿される円筒部２１と、円筒部２１の一端側に形成され径方向に広がるコア端面当接部２２と、コア端面当接部２２から軸方向に向かって延びるスロット挿入部２３とを備えた構成となっている。インシュレータ１０ａは、アーマチュアコア６の一端側から、スロット挿入部２３をスロット１１内に挿入する形で取り付けられる。なお、インシュレータ１０ｂもインシュレータ１０ａと同様の構成となっており、アーマチュアコア６の他端側に同様の形で取り付けられる。

インシュレータ１０ａの円筒部２１には、回転軸５の外径よりも若干大径の軸孔２１ａが形成されている。インシュレータ１０ａは、アーマチュアコイル７が巻装された状態のアーマチュアコア６と共に、回転軸５に装着される。コア端面当接部２２は、アーマチュアコア６の端面６ａ（以下、コア端面６ａと略記する）と同一形状となっている。インシュレータ１０ａをアーマチュアコア６に取り付けると、コア端面当接部２２は、その内側面２２ａがコア端面６ａに当接する。

スロット挿入部２３は、コア端面当接部２２の内側面２２ａ側に突出形成されており、その軸方向長は、アーマチュアコア６の軸方向長の半分に設定されている。すなわち、アーマチュアコア６の両端側からインシュレータ１０ａ,１０ｂを取り付けると、両者はアーマチュアコア６の中央部にて対向当接する形となる。スロット挿入部２３の断面は、スロット１１の内周面の断面形状と同様の形状となっており、スロット挿入部２３の外周寸法は、スロット１１の内周寸法と略同一（若干小寸法）となっている。従って、アーマチュアコア６にインシュレータ１０ａを取り付けると、スロット１１の内周面を覆うように、スロット挿入部２３が挿入配置される。

アーマチュアコア６の各スロット１１間には、インシュレータ１０ａ,１０ｂを装着した状態でエナメル被覆の巻線１２が巻装される。この際、巻線１２とアーマチュアコア６との間にはインシュレータ１０ａ,１０ｂが介在し、巻線−コア間の絶縁性が確保される。この巻線１２により、アーマチュアコア６の外周に複数のアーマチュアコイル７が形成される。アーマチュア３では、アーマチュアコア６にインシュレータ１０ａ,１０ｂを装着し、巻線１２を巻装した後、アマチュアカバー２７が取り付けられる。図３は、アマチュアカバー２７の構成を示す斜視図であり、（ａ）はアマチュアカバー２７を正面側から見た構成、（ｂ）は背面側から見た構成をそれぞれ示している。

アマチュアカバー２７は合成樹脂にて形成されており、アーマチュア３の一端側から装着される。図３に示すように、アマチュアカバー２７には、アーマチュア３の他端側を覆うカバー部２８と、カバー部２８から軸方向に向かって突設されたアーム部２９が設けられている。カバー部２８の中央には装着孔２８ａが形成されており、インシュレータ１０ｂの円筒部２１と嵌合するようになっている。インシュレータ１０ｂの円筒部２１の先端には、係合爪２１ｂが径方向突設されており、アマチュアカバー２７をインシュレータ１０ｂに装着すると、係合爪２１ｂがアマチュアカバー２７の装着孔２８ａ周縁部に係合し、アマチュアカバー２７は軸方向に抜け止め固定される。

アーマチュアコア６の一端側には、コンミテータ（整流子）１３が隣接して配置されている。コンミテータは、外形略円筒形状に形成され回転軸５に外嵌固定される絶縁部と、絶縁部の外周面に取り付けられる導電材にて形成された複数枚のコンミテータ片１４（本実施例では６枚）から構成されている。コンミテータ片１４は軸方向に長い板状の金属片からなり、互いに絶縁された状態で周方向に沿って並列状に固定される。各コンミテータ片１４のアーマチュアコア６側の端部には、外径側に折返す形で折り曲げられたライザ１５が一体形成されている。ライザ１５には、アーマチュアコイル７の巻き始め端部と巻き終り端部となる巻線１２が懸回され、フュージングにより固定されている。これにより、コンミテータ片１４とこれに対応するアーマチュアコイル７とが電気的に接続される。

回転軸５の一端部は、モータハウジング２に取り付けられた軸受１６によって回動自在に支持されており、アーマチュア３はモータハウジング２内に回動自在に内装される。モータハウジング２の開口端にはカバー１７が設けられており、このカバー１７の内側にはホルダステー１８が取り付けられている。ホルダステー１８には、周方向３箇所にブラシホルダ１９が形成されている。ブラシホルダ１９にはそれぞれブラシ２０が出没自在に内装されている。ブラシ２０の突出先端部（内径側先端部）はコンミテータ１３に摺接しており、外部からの電源がブラシ２０を介してコンミテータ１３に供給される。

ここで、当該電動モータ１に使用されるインシュレータ１０ａ,１０ｂでは、アーマチュアコア６に生じるバリを考慮し、コアとの接触部にバリ逃げ溝が設けられている。前述のように、アーマチュアコア６の端面６ａには、その外縁に沿ってバリ２４が形成される。このため、従来のインシュレータでは、これがコア端面当接部の内側面に当たり、アーマチュアコアとインシュレータとの間に隙間ができる可能性がある。これに対し、電動モータ１のインシュレータ１０ａでは、コア端面当接部２２の内側面２２ａにバリ逃げ溝（溝部）２５が設けられている。図４はインシュレータ１０ａの平面図、図５は図４の部分拡大図、図６は図４のＡ−Ａ線に沿った断面図、図７はインシュレータとコアとの接触部の構成を示す説明図である。

バリ逃げ溝２５は、図４〜６に示すように、スロット挿入部２３の基部（根元）周囲に凹設されており、幅Ｗが０.５mm、深さＤが０.１mm程度に形成されている。インシュレータ１０ａにおいても、スロット挿入部２３の立ち上がり部分には隅Ｒ部２６が形成されるが、ここでは、隅Ｒ部２６はバリ逃げ溝２５の底部に形成される。図７に示すように、アーマチュアコア６にインシュレータ１０ａを装着すると、コア端部のバリ２４はバリ逃げ溝２５に入り込む。その際、隅Ｒ部２６はバリ逃げ溝２５の底部に後退しており、バリ２４は隅Ｒ部２６に当接することなく、バリ逃げ溝２５内に収容される。

このように、本発明によるインシュレータ１０ａ,１０ｂでは、コア端面当接部２２に、コア端部に形成されたバリ２４を収容可能なバリ逃げ溝２５を設けたので、アーマチュアコア６にインシュレータ１０ａ,１０ｂを装着したとき、コア端部のバリ２４をバリ逃げ溝２５内に収めることができる。このため、コア端面６ａとインシュレータ１０ａ,１０ｂとを密着させることができ、コア端部のバリ２４により、アーマチュアコア６とインシュレータ１０ａ,１０ｂとの間に隙間が生じるのを防ぐことができる。従って、巻線１２を巻装する際、インシュレータ−コア間の隙間にコイルが挟まることがなく、不良率を低減し製品コストの削減を図ることが可能となる。

また、アーマチュアコアのバリによって、アーマチュアコアがインシュレータと密着せずインシュレータに浮きが生じると、アマチュアカバー２７とインシュレータ１０ａがうまく結合しないおそれがある。すなわち、係合爪２１ｂがアマチュアカバー２７に完全に係合せず、アマチュアカバー２７がアーマチュアコア６に十分に固定されない可能性がある。両者の係合が不十分である場合、モータ回転中に係合爪２１ｂがアマチュアカバー２７から外れ、アマチュアカバー２７がアーマチュア３から脱落してしまうおそれがある。これに対し、当該モータ１では、インシュレータ１０ｂがアーマチュアコア６と完全に密着するため、インシュレータ１０ｂに浮きが生じることがなく、アマチュアカバー２７もアーマチュアコア６に十分に係合固定される。従って、モータ回転中におけるアマチュアカバー２７の脱落を防止でき、モータの信頼性向上を図ることが可能となる。

本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述のバリ逃げ溝２５の寸法はあくまでも一例であり、その寸法は前述の値には限定されない。また、前述の実施例では、本発明のインシュレータをワイパ装置の駆動源として使用されるモータに適用した例について説明したが、その適用対象はワイパ装置用電動モータには限定されず、他の車載モータやロボット等の産業用機械、パソコンやその周辺機器等のＩＴ機器用の電動モータにも適用可能である。例えば、燃料ポンプ用の電動モータにも本発明のインシュレータは適用可能であり、この場合、前述のモータ１では、アマチュアカバー２７が装着されているため、燃料中にてモータが回転する際の抵抗を減少させることができると共に、燃料撹拌による泡の発生も抑えられる。

本発明の一実施例である電動モータの構成を示す一部断面側面図である。 インシュレータの構成を示す斜視図であり、（ａ）はインシュレータの上面側、（ｂ）は下面側をそれぞれ示している。 アマチュアカバーの構成を示す斜視図であり、（ａ）はアマチュアカバーの正面側、（ｂ）は背面側をそれぞれ示している。 インシュレータの平面図である。 図４の部分拡大図である。 図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 インシュレータとコアとの接触部の構成を示す説明図である。 従来のインシュレータを用いた場合のインシュレータとコアとの接触部の構成を示す説明図である。

符号の説明

１ 電動モータ
２ モータハウジング
３ アーマチュア
４ 永久磁石
５ 回転軸
６ アーマチュアコア
６ａ コア端面
７ アーマチュアコイル
８ コアプレート
９ ティース
１０ａ,１０ｂ インシュレータ
１１ スロット
１２ 巻線
１３ コンミテータ
１４ コンミテータ片
１５ ライザ
１６ 軸受
１７ カバー
１８ ホルダステー
１９ ブラシホルダ
２０ ブラシ
２１ 円筒部
２１ａ 軸孔
２１ｂ 係合爪
２２ コア端面当接部
２２ａ 内側面
２３ スロット挿入部
２４ バリ
２５ バリ逃げ溝（溝部）
２６ 隅Ｒ部
２７ アマチュアカバー
２８ カバー部
２８ａ 装着孔
２９ アーム部
５１ アーマチュアコア
５２ コアプレート
５３ バリ
５４ インシュレータ
５５ 隅Ｒ部
５６ 隙間
Ｗ バリ逃げ溝幅
Ｄ バリ逃げ溝深さ

Claims (3)

1. 電動モータのアーマチュアコアに装着され、前記アーマチュアコアに巻装される巻線と前記アーマチュアコアとの間に介在されるインシュレータであって、
   前記アーマチュアコアの端部と当接するコア端面当接部と、
   前記コア端面当接部に突設され、前記アーマチュアコアに形成されたスロットに挿入されるスロット挿入部と、
   前記コア端面当接部の前記スロット挿入部とは反対側の面に突設され、前記アーマチュアコアが固定される回転軸に嵌挿される円筒部と、
   前記円筒部の先端部に径方向に向かって突設され、前記円筒部に装着されるアマチュアカバーと係合して該アマチュアカバーを軸方向に抜け止め固定する係合爪と、
   前記コア端面当接部の前記アーマチュアコアとの当接面側に軸方向に向かって凹設され、前記アーマチュアコア端部に形成され軸方向に向かって突出するバリを収容可能な溝部とを有し、
   前記バリを前記溝部に収容することにより、前記アーマチュアコアの端面と前記コア端面当接部の前記当接面とを密着させ、前記係合爪を前記アマチュアカバーに係合させることを特徴とする電動モータ用インシュレータ。
2. 請求項１記載の電動モータ用インシュレータにおいて、
   前記インシュレータは、前記アーマチュアコアの両端側から装着され、
   前記コア端面当接部は、前記アーマチュアコアの端面と同一形状に形成されてなることを特徴とする電動モータ用インシュレータ。
3. 請求項１又は２記載の電動モータ用インシュレータにおいて、
   前記溝部は、前記コア端面当接部の前記スロット挿入部の基部に、前記スロット挿入部の外周に沿って形成され、
   前記スロット挿入部の基部の角隅部に形成される隅Ｒ部が前記溝部の底部に配置されることを特徴とする電動モータ用インシュレータ。

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