JP5257603B2 - 電動機 - Google Patents

Description

本発明は、金属製のフレームを持ち、電磁部を樹脂でモールドした電動機に関するものである。

電動機の構造においては、組立ての工数と組立て精度を向上させるために、金属製の負荷側ブラケットと、金属製のフレームとを一体構成にしたものがある（例えば、特許文献１）。

図６は、この種の従来の電動機を示す側断面図である。図７は、従来の電動機におけるステータの組み立てを示す説明図である。

従来の、金属製のフレームを持ち、かつ電磁部を樹脂でモールドした電動機は、図６または図７に示すように、巻線ａの固定と熱伝導性向上を目的として、ステータコアｂの内部に形成された巻線設置空間及び巻線のオーバーハング部ｃ、及び結線部ｄを樹脂ｅでモールドしてステータとし、その外側に放熱性向上を目的として金属性フレームｆを焼き嵌めや圧入、または接着、あるいは両方を用いて固定するのが一般的である。
特開２００８−１６７６０９号公報

しかしながら、このような従来技術においては、次のような問題があった。
（１）金属製のフレームｆとステータコアｂの間には、電動機のトルク反力に耐える強固な固定が必要であり、上記の主たる固定方法の他に、金属製のピンｇを打ち込むなどの回り止め対策が必要である。
（２）ステータコアとフレームを焼き嵌めや圧入によって締結する場合、前記ステータコアにそのストレスが発生し、電動機のコギングトルクが増大するなど、電動機特性に悪影響を及ぼすおそれがある。
（３）金属製のフレームｆと、負荷側ブラケットｈとの接触面が大きく取れず、電磁部の樹脂モールドｉと負荷側ブラケットｈとの間にも空気層ｊができ、熱伝導性が悪い。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、幾種類もの回り止め対策を講じることなく、ステータコアとフレームを強固に固定することができ、かつ、ステータコアにストレスを与えることなく良好な電気特性を得ることができる電動機を提供することを目的とするものである。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、筒状のフレーム本体と、ローターと、前記フレーム本体の負荷側に設けられ、前記ローターの負荷側部分を負荷側軸受を介して回転可能に支持する負荷側ブラケットと、前記フレーム本体の反負荷側に設けられ、前記ローターの反負荷側部分を反負荷側軸受を介して回転可能に支持する反負荷側ブラケットと、前記フレーム本体の径方向内側に設けられた電磁部と、前記フレーム本体及び前記負荷側ブラケットの径方向内側において樹脂が充填され硬化することにより形成された硬化樹脂部と、を備え、前記負荷側ブラケットは、軸方向に沿って反負荷側から負荷側に向かって設けられる回り止め係合部を備えており、前記硬化樹脂部は、軸方向に沿って負荷側へと突出して設けられ、前記負荷側ブラケットの前記回り止め係合部と凹凸係合する回り止め被係合部と、前記電磁部と前記フレーム本体との間に充填された前記樹脂が硬化して形成され、当該電磁部と当該フレーム本体とを一体モールドする第１モールド部と、前記電磁部と前記負荷側ブラケットとの間に充填された前記樹脂が硬化して形成され、当該電磁部と当該負荷側ブラケット部とを一体モールドする第２モールド部と、を有することを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、前記回り止め係合部が穴または溝で構成されていることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、前記回り止め係合部が、前記負荷側ブラケットを貫通していることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記電磁部がギャップワインディング式の構造となっていることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、特別に回り止め対策を施すことなく、フレームと電磁部とを強固に固定することができる。また、電磁部とフレーム、電磁部と負荷側ブラケットの間に隙間無く樹脂が充填されるため、熱伝導性が向上する。

請求項３に記載の発明によると、前記回り止め用係合部が負荷側ブラケットを貫通しているため、樹脂充填時のガス抜き穴として利用することが可能である。また、電動機を分解する際に、フレームとステータを分離するためのサービスホールとすることもできる。

請求項４に記載の発明によると、ステータコアに過大な応力を発生させないため、電動機のコギングトルクに悪影響を与えることなく、非常に小さくすることができ、高性能な電動機を提供することができる。さらに、ギャップワインディング構造の電動機では、トルク反力はステータコアには発生しないため、巻線が強固に固定される本発明においては、ステータコアを固定する必要はなく、モールドした樹脂の接着力のみに頼ることが可能となる。したがって、組立工程からステータコアの接着などを省くことができ、工数を低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施例における電動機を示す側断面図である。
図１に示すように、電動機１は、金属製のフレーム２は、負荷側ブラケット部２ａを有し、フレーム本体にあたる筒状の部分の内側にステータ３を有する。また前記ステータ３の軸方向の中央部にはギャップを介してローター４が挿入され、負荷側ブラケット部２ａと反負荷側ブラケット５に軸受を介して回転支持される。前記ローター４には検出器６が取り付けられ、回転位置を検出する。

前記ステータ３は、電磁部を構成するステータコア７と巻線８を、樹脂９でモールドして形成されている。ここでステータ３は、フレーム２の負荷側ブラケット部２ａに、樹脂９で一体的にモールドされる。これにより、前記巻線８と前記負荷側ブラケット部２ａとの間には、樹脂９が隙間なく充填される。

また、前記負荷側ブラケット部２ａには、前記樹脂９と接する部分に回り止め用係合部１０が設けられている。前記回り止め係合部１０は、前記負荷側ブラケット部２ａを貫通することのない深さの穴または溝で構成されている。前記樹脂９でステータコア７と巻線８をモールドする際に、前記樹脂９を、前記回り止め係合部１０内に充填する。前記回り止め係合部１０内に充填された樹脂９が硬化すると、これらの樹脂９が、ステータ３の回り止めとしての役目を果たす。

このように、フレーム２の負荷側ブラケット部２ａに、ステータコア７と巻線８をモールドした樹脂９が入り込み硬化することで、電磁部の回り止め構造となる回り止め係合部１０を備えた構成をしているので、電磁部を強固に固定することができる。このため、フレーム２とステータコア７間に特別な回り止め対策は必要なくなるばかりか、焼き嵌めや圧入などのステータコア７にストレスを与える締結方法も必要でなくなり、電動機のコギングトルクを増大させて電動機特性に悪影響を及ぼす従来の問題点が解決される。また電磁部とフレーム２、電磁部と負荷側ブラケット部２ａの間に隙間なく樹脂９が充填されるため、熱伝導性が向上し、高性能な電動機を提供することができる。

図２は、本発明の第２の実施例における電動機を示す側断面図である。
この第２の実施例は、前記回り止め係合部１０が負荷側ブラケット部２ａを貫通していることを特徴としている。その他の構成は第1の実施例とほぼ同様である。
本第２の実施例においては、前記回り止め係合部１０を、前記負荷側ブラケット部２ａを貫通させて設けている。これにより、前記回り止め係合部１０を、前記樹脂９の充填時のガス抜き穴として利用することができ、樹脂９の高品質なモールドが可能である。
また、図３に示すように、電動機１の分解時に、前記負荷側ブラケット部２ａを貫通した回り止め係合部１０に通す分解用冶具１１を利用して、前記電動機１を容易に分解することができる。

図４は、本発明の第３の実施例における電動機を示す側断面図である。
この第３の実施例は、ティース部を有さないステータコア７の内面に前記電磁部が取付けられる所謂ギャップワインディング方式のステータ構成となっている。その他の構成は、第1または第２の実施例とほぼ同様である。
本第３の実施例の構成では、電磁部がキャップワインディング構造であるため、巻線８は筒形状のステータコア７とローター４の間に配置される。電動機１のトルク反力は、巻線８に発生し、硬化した樹脂９によってのみ支えられる。ここでも、負荷側ブラケット部２ａの回り止め係合部１０に入り込み硬化した樹脂９が回り止めの楔となることで、前記電磁部を強固に固定することができる。このようなギャップワインディング方式の構造的な特徴から、ステータコア７にトルク反力を伝えない造りが可能となり、第１または第２の実施例以上にステータコア７の固定に関しては強度が必要でなくなる。したがって完全に前記樹脂９の接着力のみに頼った構造とすることで、前記第１の実施例または第２の実施例に増して、ステータコア７に与えるストレスを減らすことができる。このため、電動機１のコギングトルクを非常に小さくすることが可能となる。

図５の（ａ）〜（ｆ）に、第１の実施例から第３の実施例における前記負荷側ブラケット部２ａの回り止め係合部１０の例を、反負荷側から見た形状として示している。
図５の（ａ）は、回り止め係合部１０が、丸穴１０ａで構成された例である。丸穴１０ａは貫通していてもしていなくてもよい。（ｂ）は、回り止め係合部１０が、径方向に長い長穴１０ｂで構成された例である。長穴１０ｂは貫通していてもしていなくてもよい。（ｃ）は、回り止め係合部１０が、扇状の長溝１０ｃで構成された例である。長溝１０ｃは貫通していてもしていなくてもよいが、大きさが大きいので強度的には貫通しない方が好ましい。（ｄ）は、回り止め係合部１０が、周方向に長い長穴１０ｄで構成された例である。長穴１０ｄは貫通していてもしていなくてもよい。（ｅ）は、回り止め係合部１０が、前記（ｂ）の径方向に長い長穴１０ｂと、（ｃ）の扇状の長溝１０ｃが組み合わされて構成された例である。径方向に長い長穴１０ｂのみを貫通させるのが好ましい。（ｆ）は、回り止め係合部１０が、前記（ａ）の丸穴１０ａと、（ｃ）の扇状の長溝１０ｃが組み合わされて構成された例である。丸穴１０ａのみを貫通させるのが好ましい。
なお、本発明における回り止め係合部１０の形状や数は、図５に示されるものに限定されるものではなく、この他にも様々な形態や組合せが考えられる。

本発明の第１の実施例における電動機を示す側断面図である。 本発明の第２の実施例における電動機を示す側断面図である。 図２における電動機の分解工程説明図である。 本発明の第３の実施例における電動機を示す側断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、第１から第３の実施例における負荷側ブラケットの回り止め係合部の例を示す説明図である。 従来の電動機を示す側断面図である。 従来の電動機のステータの組立てを示す説明図である。

符号の説明

１ 電動機
２ フレームと一体となった負荷側ブラケット
３ ステータ
４ ローター
５ 反負荷側ブラケット
６ 検出器
７ ステータコア
８ 巻線
９ 樹脂
１０ 穴または溝
１１ 分解用冶具
ａ 巻線
ｂ ステータコア
ｃ 巻線のオーバーハング部
ｄ 結線部
ｅ 樹脂
ｆ 金属性フレーム
ｇ 金属製のピン
ｈ 負荷側ブラケット
ｉ 樹脂モールド
ｊ 空気層

Claims (4)

1. 筒状のフレーム本体と、
   ローターと、
   前記フレーム本体の負荷側に設けられ、前記ローターの負荷側部分を負荷側軸受を介して回転可能に支持する負荷側ブラケットと、
   前記フレーム本体の反負荷側に設けられ、前記ローターの反負荷側部分を反負荷側軸受を介して回転可能に支持する反負荷側ブラケットと、
   前記フレーム本体の径方向内側に設けられた電磁部と、
   前記フレーム本体及び前記負荷側ブラケットの径方向内側において樹脂が充填され硬化することにより形成された硬化樹脂部と、
   を備え、
   前記負荷側ブラケットは、
   軸方向に沿って反負荷側から負荷側に向かって設けられる回り止め係合部を備えており、
   前記硬化樹脂部は、
   軸方向に沿って負荷側へと突出して設けられ、前記負荷側ブラケットの前記回り止め係合部と凹凸係合する回り止め被係合部と、
   前記電磁部と前記フレーム本体との間に充填された前記樹脂が硬化して形成され、当該電磁部と当該フレーム本体とを一体モールドする第１モールド部と、
   前記電磁部と前記負荷側ブラケットとの間に充填された前記樹脂が硬化して形成され、当該電磁部と当該負荷側ブラケット部とを一体モールドする第２モールド部と、
   を有することを特徴とする電動機。
2. 前記回り止め係合部が穴または溝で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
3. 前記回り止め係合部が、前記負荷側ブラケットを貫通していることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
4. 前記電磁部がギャップワインディング式の構造となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動機。

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