JP5659531B2 - 電機子および、モータ - Google Patents

Description

本発明は、電機子および、モータに関する。

たとえば、電機子の製造過程において、各ティースに導電線を巻回する際、導電線の外周を覆っている絶縁被膜が剥れることがある。

このような電機子を用いたモータでは、互いに隣接するコイル間の絶縁が確保できないことがある。そこで、例えば特開２００２−１７１７０４号公報では、隣り合う相の巻線間に絶縁紙を挿入して、相間の絶縁を確保することが図られている。

特開２００２−１７１７０４号公報

しかしながら、絶縁紙を挿入しても、ステータの内周面よりモータの中心軸側へ絶縁紙が移動する場合がある。そのために、互いに隣り合う相の巻線間において絶縁を確保できないことがある。

本発明の一例の電機子は、電機子コア、インシュレータ部、コイル、および絶縁シートを備える。絶縁シートは、互いに隣接するコイル間に配置される。各インシュレータ部は鍔状のフランジ部を備える。フランジ部は絶縁シートよりも径方向内側に位置する。互いに隣接するインシュレータ部のフランジ部は、径方向に空隙を介して対向する対向部を備え、互いに隣接するインシュレータ部の対向部どうしは接触しない。

本発明によれば、電機子の内周面よりモータの中心軸側へ絶縁シートが移動しないので、互いに隣接するコイル間の絶縁が確保できる。

図１は、本実施形態に係るモータの断面を模式的に示す図である。 図２は、電機子コア３５全体の上面を模式的に示す図である。 図３は、インシュレータ部３７を装着した電機子コア３５全体の上面を模式的に示す図である。 図４は、インシュレータ部３７を模式的に示す斜視図である。 図５Ａは、電機子要素３５ａの軸方向中間位置より軸方向一方側における、電機子要素３５ａとインシュレータ部３７の断面を模式的に示す図である。 図５Ｂは、電機子要素３５ａの軸方向中間位置より軸方向他方側における、電機子要素３５ａとインシュレータ部３７の断面を模式的に示す図である。 図６は、絶縁シート５を模式的に示す図である。 図７は、絶縁シート５が配置されている電機子３１の上面を模式的に示す図である。 図８は、変形例の絶縁シート６を模式的に示す図である。 図９は、変形例の絶縁シート６が配置されている電機子３１の上面を模式的に示す図である。 図１０は、変形例の絶縁シート７を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。

図１は、本実施形態に係るモータの断面を模式的に示す図である。図１に示すように、モータ１は、回転体２、固定体３、および、軸受機構４を備える。

回転体２は、シャフト２１、ロータコア２２、および、ロータマグネット２３を備える。シャフト２１は、略円柱状に形成され、中心軸Ｊ１と同軸に配置される。ロータコア２２は、シャフト２１の外周面に固定される。また、ロータコア２２は、磁性を有する平板状の鋼板を軸方向に複数枚積層することによって形成される。ロータマグネット２３は、ロータコア２２の外周面に、周方向にＮ極とＳ極とが交互に並ぶように複数個固定される。

固定体３は、電機子３１、ハウジング３２、バスバーユニット３３、および、ブラケット３４を備える。電機子３１は、ロータマグネット２３の外周面と径方向に対向して配置される。電機子３１は、電機子コア３５、コイル３６、および、インシュレータ部３７を備える。電機子コア３５は、磁性を有する鋼板を軸方向に複数枚積層して形成される。コイル３６は、電機子コア３５に導電線を巻きつけることにより形成される。インシュレータ部３７は、樹脂材料からなり、電機子コア３５とコイル３６との間に介在し、電機子コア３５とコイル３６との電気的絶縁を図る。ハウジング３２は、電機子３１を保持する円筒部３２１と、電機子３１およびロータコア２２を軸方向他方側から覆う底部３２２とを有する。バスバーユニット３３は、電機子３１と制御装置（不図示）とを電気的に接続する。また、バスバーユニット３３は、電機子３１の軸方向一方を覆うように配置されている。このような構成により、後から詳述する絶縁シート５は、電機子の軸方向一方端面から軸方向一方側へ移動することがない。ブラケット３４は、電機子３１、ロータコア２２、および、バスバーユニット３３を軸方向一方側から覆う。

軸受機構４は、軸方向に離間した２つのボールベアリング４１、および、ボールベアリング４２を備える。ボールベアリング４１は、ブラケット３４に固定される。また、ボールベアリング４２は、ハウジング３２の底部３２２に固定される。そして、ボールベアリング４１、および、ボールベアリング４２は、シャフト２１にそれぞれ固定されることによって、回転体２を固定体３に対し中心軸Ｊ１を中心に回転可能に支持する。

図２は、電機子コア３５全体を上から見たときの模式図である。図２に示すように、電機子コア３５は、円環状のコアバック３５１と、コアバック３５１から中心軸Ｊ１に向かい伸びる複数のティース３５２と、を備える。電機子コア３５は、複数の電機子要素３５ａが周方向に結合されることによって構成される。各電機子要素３５ａは、中心軸Ｊ１を中心とした周方向に伸びる略円弧形状の要素コアバック３５１ａと、要素コアバック３５１ａから中心軸Ｊ１に向かい伸びる１つのティース３５２から構成される。要素コアバック３５１ａと、ティース３５２とは一体である。要素コアバック３５１ａの全てが結合されることによって、コアバック３５１を構成する。

図３は、インシュレータ部３７を装着した電機子コア３５全体を上から見たときの模式図である。図４は、インシュレータ部３７を模式的に示す斜視図である。図３に示すように各ティース３５２にはインシュレータ部３７が装着されている。図３および図４に示すように、インシュレータ部３７は、鞍状の本体部３７１、鍔状のフランジ部３７２、および外壁部３７３を備える。本体部３７１は、ティース３５２を覆っている。フランジ部３７２と外壁部３７３は、それぞれ本体部３７１の内周縁と外周縁に備えられる。フランジ部３７２および外壁部３７３によって、ティース３５２の内周縁および外周縁に対応する位置に巻回される導電線が径方向に崩れることを防止できる。

ここで、フランジ部３７２は、周方向両端にそれぞれ対向部３７２ａ、３７２ｂを備える。対向部３７２ａは、先端側に徐々に幅が細くなる先細り形状である。対向部３７２ｂは、段差を有する段付き形状である。対向部３７２ａ、３７２ｂは、それぞれ、インシュレータ部３７の軸方向に渡って備えられている。

図３に示すように、互いに隣接するインシュレータ部３７の対向部３７２ａ、３７２ｂどうしは、径方向に空隙を介して対向する。また、周方向にも空隙を介して対向する。すなわち、互いに隣接する対向部３７２ａ、３７２ｂどうしは接触しない。したがって、本実施形態のインシュレータ部３７を用いることで、電機子コア３５の真円度を確保しつつ、後から詳述する絶縁シート５を電機子３１の内周面より中心軸Ｊ１側へ移動しにくくすることができる。

二つの同一形状のインシュレータ部３７は、それぞれティース３５２の軸方向一方側および他方側から装着される。したがって、ティース３５２の軸方向中間位置で、軸方向一方から挿入されるインシュレータ部３７の対向部３７２ａと、軸方向他方から挿入されるインシュレータ部３７の対向部３７２ｂとは、互いに対向して当接している。

図５Ａは、電機子要素３５ａの軸方向中間位置より軸方向一方側における、電機子要素３５ａとインシュレータ部３７の断面を模式的に示す図である。図５Ｂは、電機子要素３５ａの軸方向中間位置より軸方向他方側における、電機子要素３５ａとインシュレータ部３７の断面を模式的に示す図である。図５Ａに示すように、電機子要素３５ａの軸方向中間位置より軸方向一方側では、インシュレータ部３７の対向部３７２ａと、隣り合うインシュレータ部３７の対向部３７２ｂどうしが、対向している。しかし、図５Ｂに示すように、電機子要素３５ａの軸方向中間位置より軸方向他方側では、インシュレータ部３７の対向部３７２ｂと、隣り合うインシュレータ部３７の対向部３７２ａどうしが、対向している。したがって、互いに隣接する対向部３７２ａ、３７２ｂどうしは、軸方向両端部において、対向形状が異なる。このような構成により、後述の絶縁シート５は、電機子３１の内周面よりモータ１の中心軸Ｊ１側へ、より移動しにくくなる。

図６は、絶縁シート５を模式的に示す図である。図６に示すように、絶縁シート５は略Ｕ字状であり、二つの長手部分５１と、一つの短手部分５２を備える。

図７は、絶縁シート５が配置されている電機子３１を上から見たときの模式図である。図７に示すように、絶縁シート５は複数用意され、各絶縁シート５の長手部分５１は互いに隣接するコイル３６間に配置される。各絶縁シート５の短手部分５２は、各コイル３６の軸方向一端部を覆っている。各絶縁シート５は、各インシュレータ部３７のフランジ部３７２よりも径方向外側に配置される。また、互いに隣接するインシュレータ部３７の対向部３７２ａ、３７２ｂどうしが、径方向に空隙を介して対向するので、絶縁シート５は、電機子３１の内周面より中心軸Ｊ１側へ移動しない。したがって、互いに隣接するコイル３６間の絶縁が確保できる。

互いに隣接するコイル３６間の隙間を以下スロットと呼ぶ。スロット数とティース３５２の数は同一である。したがって、絶縁シート５の数は、ティース３５２の数の半分で済む。よって、本実施形態の絶縁シート５形状を適用すると、絶縁シート５の数を削減することができる。

絶縁シート５の長手部分５１の長さＬは、ティース３５２の軸方向寸法Ｓより長い。すなわち、互いに隣り合うコイル３６どうしが対向する部分全体は、ほぼ絶縁シート５と面している。したがって、絶縁シート５を用いると、互いに隣接するコイル３６間の絶縁を確保することができる。

また、絶縁シート５は、絶縁シート５の長手方向に沿って屈曲されている（図６参照）。絶縁シート５は屈曲されることにより、周方向に拡がり、スロットにおいて移動しにくい。したがって、このような絶縁シート５を用いた場合、屈曲部分がない絶縁シート５を用いた場合に比べ、電機子３１の内周面より中心軸Ｊ１側へ絶縁シート５がより移動しにくい。なお、絶縁シート５は、屈曲されるのではなく、湾曲されても良い。

図８は、変形例の絶縁シート６を模式的に示す図である。図８に示すように、絶縁シート６は略Ｃ字状で一つの長手部分６１と、二つの短手部分６２を備えていても良い。

図９は、変形例の絶縁シート６が配置されている電機子３１を上から見たときの模式図である。図９に示すように、各絶縁シート６の長手部分６１は互いに隣接するコイル３６間に配置される。各絶縁シート６の２つの短手部分６２は、それぞれ各コイル３６の軸方向両端部の少なくとも一部を覆っている。ここで、各絶縁シート６の一つの長手部分６１は、一つのスロットに挿入される。したがって、絶縁シート６の数は、ティース３５２の数と同一である。

絶縁シート６の長手部分６１の長さＬは、ティース３５２の軸方向寸法Ｓより長い。すなわち、互いに隣り合うコイル３６どうしが対向する部分全体は、ほぼ絶縁シート６と面している。したがって、絶縁シート６を用いると、互いに隣接するコイル３６間の絶縁を確保することができる。

図１０は、変形例の絶縁シート７を模式的に示す図である。図１０に示すように、絶縁シート７は略Ｓ字状で一つの長手部分７１と、二つの短手部分７２を備えていても良い。各絶縁シート７の長手部分７１は互いに隣接するコイル３６間に配置される。各絶縁シート７の２つの短手部分７２は、それぞれ各コイル３６における軸方向一方端部の少なくとも一部と、隣り合うコイル３６における軸方向他方端部の少なくとも一部を覆っている。

なお、本発明に係る電機子およびモータは、前記実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。

例えば、本発明は前記実施形態のように、電機子コアが複数の電機子要素から構成されたものではなく、一部材で構成されていてもよい。また、互いに隣り合うティースに装着されるインシュレータ部どうしは別体で構成されたものではなく、一部材で構成されていてもよい。このように、電機子コアやインシュレータ部の形がどうであれ、絶縁シートが必要な電機子であれば本発明を適用することができる。さらに絶縁シート５は、紙や、プラスチックなど、絶縁部材であれば材料は限定されない。

本発明のモータは、電動パワーステアリング装置に用いられるモータなど、車両に搭載されるモータに利用できる。

１ モータ
２ 回転体
２１ シャフト
２２ ロータコア
２３ ロータマグネット
３ 固定体
３１ 電機子
３２ ハウジング
３３ バスバーユニット
３４ ブラケット
３５ 電機子コア
３５１ コアバック
３５２ ティース
３５ａ 電機子要素
３５１ａ 要素コアバック
３６ コイル
３７ インシュレータ部
３７１ 本体部
３７２ フランジ部
３７３ 外壁部
３７２ａ、３７２ｂ 対向部
５ 絶縁シート
５１ 長手部分
５２ 短手部分

Claims (9)

1. 中心軸を中心とする環状のコアバックと、
   周方向において間隔を空けて配置され、前記コアバックから前記中心軸に向かって延びる複数のティースと、
   前記各ティースを覆うインシュレータ部と、
   前記各インシュレータ部に導電線が巻回されたコイルと、
   を備え、
   互いに隣接する前記コイル間には絶縁シートが配置され、
   前記各インシュレータ部は鍔状のフランジ部を備え、
   該フランジ部は前記絶縁シートよりも径方向内側に位置し、
   互いに隣接する前記インシュレータ部のフランジ部は、径方向に空隙を介して対向する対向部を備え、
   互いに隣接する前記インシュレータ部の対向部どうしは接触しない電機子。
2. 請求項１に記載の電機子において、
   互いに隣接する前記インシュレータ部の対向部どうしは、軸方向両端部において、対向形状が異なる電機子。
3. 請求項１または２に記載の電機子において、
   前記絶縁シートは、長手方向に沿って湾曲または、屈曲されている電機子。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の電機子において、
   前記絶縁シートは、略Ｕ字状であって、二つの長手部分と一つの短手部分を備え、
   前記短手部分がコイルの軸方向端部を覆っている電機子。
5. 請求項４に記載の電機子において、
   前記絶縁シートの数は、前記ティースの数の半分である電機子。
6. 請求項１ないし３のいずれかに記載の電機子において、
   前記絶縁シートは、略Ｃ字状であって、二つの短手部分と一つの長手部分を備え、
   前記短手部分がコイルの軸方向端部の一部を覆っている電機子。
7. 請求項４ないし６のいずれかに記載の電機子において、
   前記絶縁シートの長手部分の長さは、前記ティースの軸方向寸法より長い電機子。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の電機子を用いたモータ。
9. 請求項８のモータにおいて、
   前記複数のティースにおける軸方向一方端面の一部分を覆うバスバーが配置されているモータ。
   

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