JP5269270B2 - 電動機および電動機の製造方法 - Google Patents
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Description
実施の形態1.
図1および図2に示す電動機1は三相交流シンクロナスモータを構成し、主に、円筒状のハウジング2と、ハウジング2に圧入固定されたステータASSY(ステータ部)3と、図示しないシャフトを回転させるロータ(ロータ部)9とを備える。ロータ9は、径方向外側に突出する突部を180度間隔に2箇所形成し、回転軸方向Xの途中で突部を90度ずらした状態にする(突部9a,9b)。ロータ9を永久磁石で構成してもよいが、電動機1が高温に晒される場合には磁気特性が低下するので、例えば電磁鋼板を突状に打ち抜いて回転軸方向Xに積層して構成するほうが好ましい。積層鋼板でロータ9を構成する場合も、回転軸方向Xの途中で突部を90度ずらした状態にする(突部9a,9b)。
このロータ9にシャフトを固着して、ロータ9と一体にシャフトを回転させることにより、ロータ9に発生した回転力を外部出力する。電動機1を自動車用ターボチャージャおよび電動コンプレッサ等に適用する場合、ロータ9に固着したシャフトをタービン(いわゆるインペラ)の回転軸に連結して、電動機1によりタービンを回転駆動する。
図示例では、電磁鋼板を打ち抜いて突状のティース4aを円周方向に60度間隔で6個設け、さらに、ティース4aと互い違いに出来た6箇所の凹部それぞれにかしめ用の突起4bを60度間隔で設ける。また、電磁鋼板の外周部には位置決め凹部4cを複数設ける。この電磁鋼板を複数積層し、各々の突起4bをかしめて結束してステータコア4にする。同様にしてステータコア5も形成する。
U字コイル8は、銅板をU字に折り曲げた1回巻きのコイルであり、図3(a)および図4に示すように、モールド部7を回転軸方向Xに貫通して、折り曲げ部分がステータコア4側に、先端部分がステータコア5側に突出している。図1に実線で囲った領域Aに示すように、一体成形されたステータASSY3において、6個のU字コイル8の先端部分は同一高さに調整されている。この領域AがTIG溶接部になる。
制御回路基板12はインバータを有し、コネクタ部14から入力される外部電源(不図示)を交流電流に変換し、位置検出センサ15から入力される位置信号に基づいて銅板コイル11のU相、V相、W相の三相を順次切り替えてU字コイル8に電流を流す。なお、U字コイル8とステータコア4,5とはモールド部7により隔絶されて絶縁される。
なお、ハウジング2の制御回路基板12側の開口面をカバー13で覆い、制御回路基板12および位置検出センサ15などを保護する。また、ハウジング2とステータASSY3の圧入部分にOリング17を設けてシールする。
図6は、図1に示す電動機1のステータASSY3圧入部分を拡大した図である。回転軸方向Xに着磁されたマグネット部6による磁束(マグネット磁束)は、マグネット部6のN極側に配置されたステータコア4のティース4aからロータ9の突部へ流れ出て、ロータ9の回転軸方向Xに進んでマグネット部6のS極側にある突部から出て、マグネット部6のS極側に配置されたステータコア5のティース4aへ流れ入る界磁磁束となる。このように、マグネット部6の界磁磁気力がロータ9に作用することで、マグネット部6のN極側に対面するロータ9の突部をN極に着磁し、マグネット部6のS極側に対面するロータ9の突部をS極に着磁する。
図7は、図1に示す電動機1を図面紙上左側から見た平面図である。ただし、ハウジング2およびU字コイル8は図示を省略する。銅板コイル11を経由してU字コイル8に電流が流れると、流れた電流の向きに応じてステータASSY3の各ティースが着磁して回転磁界が生じ、トルクが発生する。U字コイル8に流す電流の向きを順次切り替えることにより、図7(a)〜図7(c)のように各ティースのNS各極性が回転移動していき、磁気作用によりロータ9が回転する。
図8(a)は、ステータASSY3を成形する金型の断面を示す模式図であり、図3(b)のCC線に沿って切断した断面に相当する。金型は、上金型20、下金型21および中軸22を組み合わせて成り、内部にステータコア4,5およびマグネット部6を設置する空隙23と、U字コイル8を設置すると共に樹脂を注入してモールド部7を成形する空隙24とが同心円状に設けられている。上金型20と下金型21のパーティションは任意でよい。中軸22はロータ9を配置するための空間を形成する金型であり、中軸22の外周面がステータコア4,5の各ティース4a先端部分に当接する形状である。
図8(b)は、図8(a)の矢印方向から見たU字コイル8と金型の関係を示す図である。上金型20には、2個の位置決めピン27に加え、U字コイル8の折り曲げ部を挟持する一対の位置決めガイド28が設けられている。一方、U字コイル8の折り曲げ部には、2個の位置決めピン27を挿入する2箇所の位置決めピン挿入孔8aが予め開設されている。
なお、図8(a)では、実際には6個あるU字コイル8のうち図面上で見て一番奥側に位置するU字コイル8を設置する部分の金型構造を示している。図示は省略するが、残り5個のU字コイル8に関しても同様の構造が設けられ、各U字コイル8の位置決め用の当て部25がそれぞれ同じ高さ位置に形成されている。
続いて、ステータコア4の位置決め凹部4cが空隙23の位置決め凸部と係合するように、マグネット部6の上側にステータコア4を設置する。これにより、ステータコア4,5の各ティース4aの位相合わせが容易にできる。
ステータコア4,5、マグネット部6およびU字コイル8を設置した後、上金型20、下金型21および中軸22を嵌合する。このとき、上金型20の位置決めピン27がU字コイル8の位置決めピン挿入孔8aに嵌合し、位置決めガイド28がU字コイル8の折り曲げ部を挟持する。よって、U字コイル8に寸法のばらつきがあっても、図8(b)に示す矢印Dの回転移動および矢印Eのずれは2個の位置決めピン27により規制され、矢印Fのずれは一対の位置決めガイド28により規制されて金型空隙内に収まる。
なお、マグネット部6の永久磁石間には設計上クリアランスが確保されているため、ステータASSY3のマグネット部6の外周側にも樹脂を流してモールド部7を延長することが可能である。また、モールド部7の内周面はティース4aの先端面と面一になるので(即ち、モールド部7の内周径とティース4a先端部分を繋いだ形の径とが同じになるので)、樹脂のヒケおよびダレを防止できる。
その後、ハウジング2に結線板ASSY10を圧入固定し、U字コイル8の先端部と銅板コイル11とをTIG溶接にて接続する。一体成形の際に各U字コイル8の先端部の高さ方向およびU字コイル8同士の間隔を調整しているので、溶接時に従来のような専用冶具を用いることなく確実に溶接することができる。
また、ステータASSY3の中央開口部分に、シャフト(不図示)に固着したロータ9を挿入する。モールド部7の内周面とティース先端面とを面一にしたので、ステータASSY3の中央開口部分は凹凸がなくロータ9の挿入が容易である。
また、先立って説明した特許文献1のようにステータのスロットにU字コイルを挿入する構成の場合、スロットとU字コイルの間にクリアランスが存在するのでそのクリアランスから制御回路基板12へオイルが浸入する可能性がある(図10に示す矢印I)。これに対し、本実施の形態1ではモールド部7とU字コイル8を一体成形するので隙間は封止され、矢印Iで示す制御回路基板12の方向へのオイル浸入を防止することができる。
なお、ステータASSY3の内周部とロータ9の外周部の間からもオイルが浸入するが(図10に示す矢印J)、ハウジング2に圧入固定した結線板ASSY10が隔壁となって制御回路基板12へのオイル浸入を防止する。
また、モールド部7にU字コイル8が一体成形されて芯材として働くので、ステータASSY3の強度を向上させることができる。
これ以外にも、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
Claims (5)
- 円筒状のハウジングと、
前記ハウジングの中央部に回転自在に保持されるロータ部と、
前記ハウジングの前記ロータ部外周を囲う位置に圧入固定されるステータ部とを備え、
前記ステータ部は、
環状体および当該環状体の内周部から中心へ向かって突出する複数のティースが形成されたステータコアと、
前記ロータ部を回転軸方向に着磁する環状の起磁力発生部と、
前記ステータコアの各ティースに装着され、前記ロータ部の回転力を発生させるU字形のコイルと、
前記起磁力発生部を両側に設けた前記ステータコアで挟み込むと共に、前記各ティースに前記コイルを配置して一体成形した樹脂部材から成り、前記起磁力発生部、前記ステータコアおよび前記コイルを保持するモールド部とを有することを特徴とする電動機。 - モールド部の樹脂部材は熱硬化性を有することを特徴とする請求項1記載の電動機。
- コイルは、U字形に折り曲げた板部材であることを特徴とする請求項1記載の電動機。
- モールド部に保持された各コイルは、U字形に折り曲げた先端部の高さ位置が同じであることを特徴とする請求項3記載の電動機。
- 環状体および当該環状体の内周部から中心へ向かって突出する複数のティースが形成されたステータコアと、
環状の起磁力発生部と、
前記ステータコアの各ティースに装着されるU字形のコイルと、
前記起磁力発生部、前記ステータコアおよび前記コイルを一体に保持するモールド部とを備える電動機の製造方法であって、
金型の所定位置に、前記起磁力発生部を両側に設けた前記ステータコアで挟み込んだ状態に配置すると共に、板部材をU字形に折り曲げて成るコイルを、当該折り曲げた先端部を前記金型の底面内壁に当てた状態で、前記各ティースの周囲に配置する工程と、
前記金型に樹脂部材を注入してステータ部を一体成形し、前記モールド部を形成する工程とを有することを特徴とする電動機の製造方法。
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- 2011-03-30 WO PCT/JP2011/001917 patent/WO2012131776A1/ja active Application Filing
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