JP5330079B2 - インシュレータ、電機子、及び電機子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電機子コアと巻線との絶縁を図るためのインシュレータ、電機子、及び電機子の製造方法に関するものである。

従来、電機子コアにおいて径方向に延びる複数のティースとティースに巻装される巻線との絶縁を図るためのインシュレータとしては、電機子コアに対して軸方向から組み付けられ、ティースの軸方向端面を覆うための軸方向被覆部と、軸方向被覆部から軸方向に延設されティースの周方向両側面を覆うための一対の周方向被覆部とを有したものがある。

ところで、このようなインシュレータは、薄肉とすることが望ましいが、薄くしようとするとその成形時に一対の周方向被覆部の先端側が互いに近づくように軸方向被覆部に対して傾斜し易く（直角から倒れた形状と）なってしまう。

又、ティースの軸方向長さが長い場合には、ティースの周方向両側面を軸方向に広い範囲で覆うために周方向被覆部の軸方向長さを長くすることが望ましいが、長くするとその一対の周方向被覆部の先端側の間の距離が短くなってしまう。

すると、ティースを一対の周方向被覆部間に軸方向から単純に挿入することが困難となる。
そこで、例えば、一対の周方向被覆部の間隔を治具にて広げてティースを挿入する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１６６５９７号公報

しかしながら、上記のように一対の周方向被覆部の間隔を治具にて広げる方法では、当然ながら治具が必要となってしまう。よって、治具自体の費用や治具を操作する作業を削減すべく、治具を廃止可能な技術が望まれている。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、治具等を用いることなく容易に組み付けることができるインシュレータ、電機子、及び電機子の製造方法を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明では、径方向に延びる複数のティースを有した電機子コアに対して軸方向から組み付けられ、前記ティースの軸方向端面を覆うための軸方向被覆部と、前記軸方向被覆部から軸方向に延設され前記ティースの周方向両側面を覆うための一対の周方向被覆部とを有し、前記ティースと該ティースに巻装される巻線との絶縁を図るためのインシュレータであって、前記軸方向被覆部及び一対の前記周方向被覆部を複数の前記ティースと対応して環状に一体的に連結する連結部を有し、前記連結部は、周方向に隣り合う前記ティースに対応した前記周方向被覆部同士を連結し、周方向に隣り合う前記ティース同士を連結する前記電機子コアの環状部の周面を覆うためのティース基端面被覆部を含み、一対の前記周方向被覆部は、前記ティースの先端側においてのみ軸方向長さが異なることを要旨とする。

同構成によれば、一対の周方向被覆部の軸方向長さが異なるため、ティースとインシュレータとを周方向に相対移動（相対回動）させることで、軸方向長さが長い周方向被覆部をティースにて周方向に押圧し、軸方向長さが長い周方向被覆部を軸方向長さが短い周方向被覆部から周方向に離間するように撓ませることができる（広げ工程）。よって、ティースを一対の周方向被覆部間に治具等を用いることなく容易に挿入することができる。

同構成によれば、軸方向被覆部及び一対の周方向被覆部を複数のティースと対応して環状に一体的に連結する連結部を有するため、例えば、ティース毎に独立した（連結部を有さない）インシュレータを設ける場合に比べて、部品点数が低減されるとともに、組み付けが容易となる。

同構成によれば、前記連結部は、周方向に隣り合うティースに対応した周方向被覆部同士を連結し、周方向に隣り合うティース同士を連結する電機子コアの環状部の周面を覆うためのティース基端面被覆部を含むため、電機子コアの環状部の周面と巻線との絶縁を図ることができる。しかも、一対の周方向被覆部は、ティースの先端側においてのみ軸方向長さが異なるため、ティース基端面被覆部にて連結されない側であり倒れ易いティースの先端側における周方向被覆部を効果的に（軸方向長さが長い周方向被覆部が軸方向長さが短い周方向被覆部から周方向に離間するように）撓ませることができる。

請求項２に記載の発明では、径方向に延びる複数のティースを有した電機子コアに対して軸方向から組み付けられ、前記ティースの軸方向端面を覆うための軸方向被覆部と、前記軸方向被覆部から軸方向に延設され前記ティースの周方向両側面を覆うための一対の周方向被覆部とを有し、前記ティースと該ティースに巻装される巻線との絶縁を図るためのインシュレータであって、一対の前記周方向被覆部は、軸方向先端側が互いに近づくように前記軸方向被覆部に対して傾斜するとともに、前記ティースの先端側において一対の前記周方向被覆部のそれぞれに対応する前記ティースの周方向側面に沿って、一対の前記周方向被覆部が前記ティースの先端に向かって周方向に互いに離れるように延設されており、一対の前記周方向被覆部は、軸方向長さが異なることを要旨とする。
同構成によれば、一対の周方向被覆部の軸方向長さが異なるため、ティースとインシュレータとを周方向に相対移動（相対回動）させることで、軸方向長さが長い周方向被覆部をティースにて周方向に押圧し、軸方向長さが長い周方向被覆部を軸方向長さが短い周方向被覆部から周方向に離間するように撓ませることができる（広げ工程）。よって、ティースを一対の周方向被覆部間に治具等を用いることなく容易に挿入することができる。
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載のインシュレータにおいて、前記軸方向被覆部及び一対の前記周方向被覆部を複数の前記ティースと対応して環状に一体的に連結する連結部を有したことを要旨とする。
同構成によれば、軸方向被覆部及び一対の周方向被覆部を複数のティースと対応して環状に一体的に連結する連結部を有するため、例えば、ティース毎に独立した（連結部を有さない）インシュレータを設ける場合に比べて、部品点数が低減されるとともに、組み付けが容易となる。
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のインシュレータにおいて、前記連結部は、周方向に隣り合う前記ティースに対応した前記周方向被覆部同士を連結し、周方向に隣り合う前記ティース同士を連結する前記電機子コアの環状部の周面を覆うためのティース基端面被覆部を含むことを要旨とする。
同構成によれば、前記連結部は、周方向に隣り合うティースに対応した周方向被覆部同士を連結し、周方向に隣り合うティース同士を連結する電機子コアの環状部の周面を覆うためのティース基端面被覆部を含むため、請求項３に記載の発明の効果に加えて、電機子コアの環状部の周面と巻線との絶縁を図ることができる。
請求項５に記載の発明では、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインシュレータと、前記電機子コアとを備えた電機子において、前記インシュレータは、前記ティースの軸方向両方からそれぞれ組み付けられるものであって、軸方向の一方の前記インシュレータにおける軸方向長さが長い前記周方向被覆部は前記ティースにおける周方向一側面を覆い、軸方向の他方の前記インシュレータにおける軸方向長さが長い前記周方向被覆部は前記ティースにおける周方向他側面を覆い、それら軸方向長さが長い周方向被覆部は前記ティースを挟んで周方向に重なるように配置されたことを要旨とする。

同構成によれば、軸方向長さが長い周方向被覆部はティースを挟んで周方向に重なるように配置されるため、軸方向長さが短い周方向被覆部が補われるように、ティースの周方向両側面を軸方向に広い範囲で覆うことができる。即ち、軸方向に対向する周方向被覆部同士の隙間を小さくすることができ、ティースと巻線との絶縁を良好に図ることができる。

請求項６に記載の発明では、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインシュレータと、前記電機子コアとを備えた電機子の製造方法であって、前記ティースが、軸方向長さが長い前記周方向被覆部と周方向に重なる位置であって軸方向長さが短い前記周方向被覆部と当接しない位置まで、前記ティースと前記インシュレータとを軸方向に相対移動させる第１軸方向移動工程と、前記第１軸方向移動工程の後、前記ティースと前記インシュレータとを周方向に相対移動させることで、軸方向長さが長い前記周方向被覆部を前記ティースにて押圧し、軸方向長さが長い前記周方向被覆部を軸方向長さが短い前記周方向被覆部から周方向に離間するように撓ませる広げ工程と、前記広げ工程の後、軸方向長さが長い前記周方向被覆部が撓んだ状態で、前記ティースが一対の前記周方向被覆部間に挿入されるように、前記ティースと前記インシュレータとを軸方向に相対移動させる第２軸方向移動工程とを備えたことを要旨とする。

同発明によれば、第１軸方向移動工程にて、ティースが、軸方向長さが長い周方向被覆部と周方向に重なる位置であって軸方向長さが短い周方向被覆部と当接しない位置まで、ティースとインシュレータとが軸方向に相対移動される。次に、広げ工程にて、ティースとインシュレータとが周方向に相対移動（相対回動）されることで、軸方向長さが長い周方向被覆部がティースにて押圧され、軸方向長さが長い周方向被覆部が軸方向長さが短い周方向被覆部から周方向に離間するように撓ませられる。次に、第２軸方向移動工程にて、軸方向長さが長い周方向被覆部が撓んだ状態で、ティースが一対の周方向被覆部間に挿入されるように、ティースとインシュレータとが軸方向に相対移動される。よって、ティースを一対の周方向被覆部間に治具等を用いることなく容易に挿入することができる。

本発明によれば、治具等を用いることなく容易に組み付けることができるインシュレータ、電機子、及び電機子の製造方法を提供することができる。

（ａ）本実施の形態における電機子の模式平面図。（ｂ）本実施の形態におけるインシュレータの一部を径方向外側から見た一部分正面図。（ｃ）図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図。 （ａ）〜（ｃ）本実施の形態における電機子及びその製造方法を説明するための断面図。 （ａ）別例におけるインシュレータの一部分平面図。（ｂ）別例におけるインシュレータを周方向から見た一部分側面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１及び図２に従って説明する。
図１に示すように、電機子１１は、電機子コア１２と、インシュレータ１３と、巻線１４とを備える。

電機子コア１２は、円環状の環状部１２ａと、該環状部１２ａから径方向外側に（放射状に）延びる、言い換えるとその基端部同士が環状部１２ａにて連結される複数（本実施の形態では、１８個）のティース１２ｂとからなる。尚、図１（ａ）では、電機子コア１２における周方向の一部であって、ティース１２ｂの３つ分のみを２点鎖線で模式的に図示している。

インシュレータ１３は、絶縁性の樹脂材料よりなり、電機子コア１２（特にティース１２ｂ）とティース１２ｂに巻装される巻線１４との絶縁を図るべく、電機子コア１２に対して軸方向から組み付けられている。尚、図１（ａ）では、ティース１２ｂに（インシュレータ１３を介して）巻装される巻線１４の一部のみを２点鎖線で模式的に図示している。インシュレータ１３は、前記環状部１２ａの軸方向端面における外周側を覆うための環状の環状被覆部１３ａと、環状被覆部１３ａから径方向外側に延びて前記ティース１２ｂの軸方向端面を覆うための軸方向被覆部１３ｂと、軸方向被覆部１３ｂから軸方向に延設されティース１２ｂの周方向両側面を覆うための一対の周方向被覆部１３ｃ，１３ｄと、周方向に隣り合うティース１２ｂに対応した周方向被覆部１３ｃ，１３ｄ同士を連結し前記環状部１２ａの外周面を覆うためのティース基端面被覆部１３ｅとを有する。尚、本実施の形態では、環状被覆部１３ａとティース基端面被覆部１３ｅとが、軸方向被覆部１３ｂ及び一対の周方向被覆部１３ｃ，１３ｄを複数のティース１２ｂと対応して環状に一体的に連結する連結部を構成している。

そして、本実施の形態では、（１つのティース１２ｂに対応した）一対の周方向被覆部１３ｃ，１３ｄの軸方向長さが互いに異なるように形成されている。詳しくは、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、一方、（図１（ｂ），（ｃ）中、右側であって、図１（ａ）中、反時計回り側）の周方向被覆部１３ｃの軸方向長さが、他方の周方向被覆部１３ｄの軸方向長さより長く形成されている。尚、本実施の形態の周方向被覆部１３ｃ，１３ｄは、それぞれその軸方向長さが径方向全体に渡って一定とされている。

又、本実施の形態のインシュレータ１３は、電機子コア１２（ティース１２ｂ）に対して軸方向両方から組み付けられるもの（図２（ｃ）参照）であって、軸方向の一方（図２（ｃ）中、下方）のインシュレータ１３における軸方向長さが長い周方向被覆部１３ｃはティース１２ｂにおける周方向一側面（図２（ｃ）中、右側面）を覆い、軸方向の他方（図２（ｃ）中、上方）のインシュレータ１３における軸方向長さが長い周方向被覆部１３ｃはティース１２ｂにおける周方向他側面（図２（ｃ）中、左側面）を覆い、それら軸方向長さが長い周方向被覆部１３ｃはティース１２ｂを挟んで周方向に重なるように配置されている。

次に、上記のように構成される電機子１１の製造方法について詳述する。
本実施の形態の電機子１１の製造方法は、「第１軸方向移動工程」と「広げ工程」と「第２軸方向移動工程」と「巻装工程」とを備える。

まず「第１軸方向移動工程」では、図２（ａ）に示すように、ティース１２ｂが、軸方向長さが長い周方向被覆部１３ｃと周方向に重なる位置であって軸方向長さが短い周方向被覆部１３ｄと当接しない位置まで、ティース１２ｂ（電機子コア１２）とインシュレータ１３とを軸方向に相対移動させる。尚、図２（ａ）では、インシュレータ１３の成形時に一対の周方向被覆部１３ｃ，１３ｄの先端側が互いに近づくように軸方向被覆部１３ｂに対して傾斜してしまった様子を、誇張して模式的に図示している。

次に、「広げ工程」では、図２（ｂ）に示すように、ティース１２ｂとインシュレータ１３とを周方向に相対移動（詳しくは、電機子コア１２の軸Ｘ（図１参照）を中心として相対回動）させることで、軸方向長さが長い周方向被覆部１３ｃをティース１２ｂにて押圧し、軸方向長さが短い周方向被覆部１３ｄから周方向に離間するように撓ませる。即ち、この「広げ工程」では、一対の周方向被覆部１３ｃ，１３ｄの先端の間隔（図２中、左右方向の間隔）が、ティース１２ｂの周方向の幅（図２中、左右方向の幅）以上となるように、ティース１２ｂにて周方向被覆部１３ｃを押圧する。

次に、「第２軸方向移動工程」では、軸方向長さが長い周方向被覆部１３ｃが撓んだ状態で、ティース１２ｂが一対の周方向被覆部１３ｃ，１３ｄ間に挿入されるように、ティース１２ｂとインシュレータ１３とを軸方向に相対移動させる（図２（ｃ）参照）。

そして、これらの工程を電機子コア１２の軸方向の両方について行い、図２（ｃ）に示すように、電機子コア１２（ティース１２ｂ）にインシュレータ１３を組み付ける。
次に、「巻装工程」では、ティース１２ｂに（上記のように組み付けられたインシュレータ１３を介して）巻線１４を巻装する。

次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）一対の周方向被覆部１３ｃ，１３ｄの軸方向長さが異なるため、上記した電機子１１の製造方法のように、ティース１２ｂを一対の周方向被覆部１３ｃ，１３ｄ間に治具等を用いることなく容易に挿入することができる。その結果、例えば、治具自体の費用や治具を操作する作業を削減することができる。

（２）軸方向被覆部１３ｂ及び一対の周方向被覆部１３ｃ，１３ｄを複数のティース１２ｂと対応して環状に一体的に連結する連結部（環状被覆部１３ａ及びティース基端面被覆部１３ｅ）を有するため、例えば、ティース１２ｂ毎に独立した（連結部を有さない）インシュレータを設ける場合に比べて、部品点数が低減されるとともに、組み付けが容易となる。

（３）電機子コア１２（ティース１２ｂ）の軸方向両方に組み付けられる２つのインシュレータ１３において軸方向長さが長い周方向被覆部１３ｃはティース１２ｂを挟んで周方向に重なるように配置されるため、軸方向長さが短い周方向被覆部１３ｄが補われるように、ティース１２ｂの周方向両側面を軸方向に広い範囲で覆うことができる。即ち、軸方向に対向する周方向被覆部１３ｃ，１３ｄ同士の隙間Ｓ（図２（ｃ）参照）を小さくすることができ、ティース１２ｂと巻線１４との絶縁を良好に図ることができる。

上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、周方向被覆部１３ｃ，１３ｄは、それぞれその軸方向長さが径方向全体に渡って一定とされるとしたが、これに限定されず、径方向の一部においてのみ軸方向長さが異なるようにしてもよい。

例えば、図３（ａ），（ｂ）に示すように、一対の周方向被覆部１３ｆ，１３ｇを、ティース１２ｂの先端側（径方向外側であって、図３（ａ），（ｂ）中、右側）においてのみ軸方向長さが異なるようにしてもよい。即ち、この例（図３（ａ），（ｂ）参照）の一対の周方向被覆部１３ｆ，１３ｇは、ティース１２ｂの基端側（径方向内側であって、図３（ａ），（ｂ）中、左側）では軸方向長さが同じとされ、一方の周方向被覆部１３ｆにおけるティース１２ｂの先端側には軸方向に延びる突出部１３ｈが形成され、他方の周方向被覆部１３ｇにおけるティース１２ｂの先端側には軸方向に凹む段差部１３ｉが形成されている。

このようにしても、上記実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。しかも、一対の周方向被覆部１３ｆ，１３ｇは、ティース１２ｂの先端側においてのみ軸方向長さが異なるため、前記ティース基端面被覆部１３ｅにて連結されない側であり倒れ易い（間隔が小さくなり易い）ティース１２ｂの先端側における周方向被覆部１３ｆ（突出部１３ｈ）を効果的に（軸方向長さが長い周方向被覆部１３ｆが軸方向長さが短い周方向被覆部１３ｇから周方向に離間するように）撓ませることができる。

・上記実施の形態では、軸方向被覆部１３ｂ及び一対の周方向被覆部１３ｃ，１３ｄを環状に一体的に連結する連結部（環状被覆部１３ａ及びティース基端面被覆部１３ｅ）を有するインシュレータ１３としたが、これに限定されず、例えば、ティース１２ｂ毎に独立した（連結部を有さない）インシュレータとして、ティース１２ｂ毎にそれぞれ組み付けるようにしてもよい。

・上記実施の形態では、インシュレータ１３は、電機子コア１２（ティース１２ｂ）に対して軸方向両方から組み付けられるものであるとしたが、これに限定されず、電機子コア１２（ティース１２ｂ）に対して軸方向一方からのみ組み付けられ、周方向被覆部がティース１２ｂの軸方向他端面から突出して、その突出した周方向被覆部によってティース１２ｂの軸方向他端面側においても巻線との絶縁を図るものとしてもよい。

１２…電機子コア、１２ｂ…ティース、１３…インシュレータ、１３ａ…連結部の一部を構成する環状被覆部、１３ｂ…軸方向被覆部、１３ｃ，１３ｄ，１３ｆ，１３ｇ…周方向被覆部、１３ｅ…連結部の一部を構成するティース基端面被覆部、１４…巻線。

Claims (6)

1. 径方向に延びる複数のティースを有した電機子コアに対して軸方向から組み付けられ、前記ティースの軸方向端面を覆うための軸方向被覆部と、前記軸方向被覆部から軸方向に延設され前記ティースの周方向両側面を覆うための一対の周方向被覆部とを有し、前記ティースと該ティースに巻装される巻線との絶縁を図るためのインシュレータであって、
   前記軸方向被覆部及び一対の前記周方向被覆部を複数の前記ティースと対応して環状に一体的に連結する連結部を有し、
   前記連結部は、周方向に隣り合う前記ティースに対応した前記周方向被覆部同士を連結し、周方向に隣り合う前記ティース同士を連結する前記電機子コアの環状部の周面を覆うためのティース基端面被覆部を含み、
   一対の前記周方向被覆部は、前記ティースの先端側においてのみ軸方向長さが異なることを特徴とするインシュレータ。
2. 径方向に延びる複数のティースを有した電機子コアに対して軸方向から組み付けられ、前記ティースの軸方向端面を覆うための軸方向被覆部と、前記軸方向被覆部から軸方向に延設され前記ティースの周方向両側面を覆うための一対の周方向被覆部とを有し、前記ティースと該ティースに巻装される巻線との絶縁を図るためのインシュレータであって、
   一対の前記周方向被覆部は、軸方向先端側が互いに近づくように前記軸方向被覆部に対して傾斜するとともに、前記ティースの先端側において一対の前記周方向被覆部のそれぞれに対応する前記ティースの周方向側面に沿って、一対の前記周方向被覆部が前記ティースの先端に向かって周方向に互いに離れるように延設されており、
   一対の前記周方向被覆部は、軸方向長さが異なることを特徴とするインシュレータ。
3. 請求項２に記載のインシュレータにおいて、
   前記軸方向被覆部及び一対の前記周方向被覆部を複数の前記ティースと対応して環状に一体的に連結する連結部を有したことを特徴とするインシュレータ。
4. 請求項３に記載のインシュレータにおいて、
   前記連結部は、周方向に隣り合う前記ティースに対応した前記周方向被覆部同士を連結し、周方向に隣り合う前記ティース同士を連結する前記電機子コアの環状部の周面を覆うためのティース基端面被覆部を含むことを特徴とするインシュレータ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインシュレータと、
   前記電機子コアとを備えた電機子において、
   前記インシュレータは、前記ティースの軸方向両方からそれぞれ組み付けられるものであって、
   軸方向の一方の前記インシュレータにおける軸方向長さが長い前記周方向被覆部は前記ティースにおける周方向一側面を覆い、軸方向の他方の前記インシュレータにおける軸方向長さが長い前記周方向被覆部は前記ティースにおける周方向他側面を覆い、それら軸方向長さが長い周方向被覆部は前記ティースを挟んで周方向に重なるように配置されたことを特徴とする電機子。
6. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインシュレータと、
   前記電機子コアとを備えた電機子の製造方法であって、
   前記ティースが、軸方向長さが長い前記周方向被覆部と周方向に重なる位置であって軸方向長さが短い前記周方向被覆部と当接しない位置まで、前記ティースと前記インシュレータとを軸方向に相対移動させる第１軸方向移動工程と、
   前記第１軸方向移動工程の後、前記ティースと前記インシュレータとを周方向に相対移動させることで、軸方向長さが長い前記周方向被覆部を前記ティースにて押圧し、軸方向長さが長い前記周方向被覆部を軸方向長さが短い前記周方向被覆部から周方向に離間するように撓ませる広げ工程と、
   前記広げ工程の後、軸方向長さが長い前記周方向被覆部が撓んだ状態で、前記ティースが一対の前記周方向被覆部間に挿入されるように、前記ティースと前記インシュレータとを軸方向に相対移動させる第２軸方向移動工程と
   を備えたことを特徴とする電機子の製造方法。

Images