JP6063262B2 - 電動機、電動機を用いたポンプ装置およびステータ - Google Patents

電動機、電動機を用いたポンプ装置およびステータ Download PDF

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Description

本発明は、電動機、電動機を用いたポンプ装置およびステータに関する。
自動車等の車両においては、たとえばエンジンやモータ（駆動用モータ、発電用モータ）といった駆動部分の冷却のために、オイルを用いたポンプ装置が用いられている。そのようなポンプ装置の中には、たとえば特許文献１に示すような電動機で駆動されるものがある。かかる特許文献１に開示の構成では、電動機のステータにコイルを取り付ける場合の手法としては、ボビンの巻枠部に巻線を巻回し、コイルの巻線後のボビン（コイル巻線体）をステータの主極ティースに取り付ける、というものがある。
特表２００９−５３２０１０
ところで、巻線後のボビン（コイル巻線体）を主極ティースに取り付けた後に、さらに金型内部で樹脂を射出して、その樹脂の固化によってステータにコイル巻線体を固定する場合、次のような問題がある。すなわち、コイル巻線体を取り付けたステータを金型内部にセットし、射出成形を行うに際して、コイル巻線体のステータに対する位置ずれが生じると、金型内にセットできない或は射出成形が行えない、という不具合がある。また、仮に位置ずれが生じた状態で、射出成形を行って、ステータを含むステータモジュールを形成したとしても、形成されたステータモジュールは不良となってしまう。
しかしながら、コイル巻線体は、主極ティースに対して位置ずれし易い。また、コイル巻線体の位置ずれを防ぐために、図９に示すように、主極ティース１に凹部１ａを設け、その凹部１ａに対応した突起２ａをボビン２に設けることも考えられる。しかしながら、その場合には、主極ティース１の幅が、凹部１ａの分だけ狭くなるため、磁路狭窄が生じ、磁気飽和し易いものとなる。それを防ぐためには、主極ティース１の幅を広くする必要があるが、その分だけステータコアの重量が増える場合があり、また寸法的な制約等で主極ティースの幅を広げることができない場合もある。
また、図９に示すような構成と凹凸が逆のパターンとして、主極ティース１に凸部を設け、ボビン２に凹部を設ける場合も考えられる。しかしながら、一般に、ボビン２は電気的な絶縁を行う部材でもあり、その肉厚は薄いものであるため、そのようなボビン２にさらに凹部を設けることは困難である。
本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、コイル巻線体のステータコアに対する位置ずれを防止することが可能な電動機、電動機を用いたポンプ装置およびステータを提供しよう、とするものである。
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によると、磁極を備えるロータと、中心孔にロータを位置させるステータとを備える電動機であって、ステータに設けられると共に磁性材料から形成されるステータコアと、ステータコアに設けられる複数のティースと、ティースに取り付けられると共に、ボビンおよびそのボビンに導線を巻回することにより形成されるコイルとを備えるコイル巻線体と、ボビンの内径側に設けられる内フランジ部と、内フランジ部の幅方向の一端側に設けられる第１係合部と、内フランジ部の幅方向の他端側に設けられると共に、隣り合うコイル巻線体の第１係合部と当接する第２係合部と、を備え、第１係合部は、その第１係合部が存在するコイル巻線体のティースに沿う移動方向において、隣り合うコイル巻線体の第２係合部よりも、径方向の外側に位置して設けられ、第２係合部は、その第２係合部が存在するコイル巻線体のティースに沿う移動方向において、隣り合うコイル巻線体の第１係合部よりも、径方向の外側に位置して設けられていると共に、第１係合部および第２係合部には、それぞれ隣り合うコイル巻線体の移動方向に平行な平行テーパ部が設けられていて、さらに第２係合部の平行テーパ部のうち幅方向の他端側には、当該平行テーパ部から離れる向きに突出する突出部が設けられている、ことを特徴とする電動機が提供される。
また、本発明の他の側面は、上述の発明において、第１係合部には、隣り合うコイル巻線体の第２係合部に対する当接部位において引っ掛かる尖形部を備える、ことが好ましい。
また、本発明の他の側面は、上述の発明において、突出部の幅方向の端部側には、湾曲形状に形成された湾曲部が設けられている、ことが好ましい。
さらに、本発明の他の側面は、上述の発明において、複数のティースにそれぞれ取り付けられるボビンの全ては、同じ形状に設けられていると共に、内フランジ部が存在するコイル巻線体のティースに沿う移動方向に沿って径方向の内側から外側に向かい移動して、当該内フランジ部に存在する第１係合部と第２係合部とが、それぞれ隣り合うコイル巻線体の第２係合部と第１係合部とに衝突した際に、内フランジ部は、コイル巻線体の移動方向に沿った移動を許容する程度に弾性変形する、ことが好ましい。
また、本発明の他の側面は、上述の発明において、第１係合部と第２係合部とは、ロータの回転軸に沿う軸方向において、ステータよりも外側に設けられている、ことが好ましい。
さらに、本発明の他の側面は、上述の発明において、第１係合部と第２係合部とは、ボビンに巻回される導線のうちステータ端面から突出するコイルエンド側であって、複数の当該コイルエンドで囲まれる空間内に設けられている、ことが好ましい。
また、本発明のポンプ装置の発明は、上述の各発明に係る電動機を備えると共に、その電動機の作動によって周期的な運動をさせられる周期運動部を有し、その周期運動部の運動によって流体の吸入および吐出がなされるポンプユニットを備える、ことが好ましい。
さらに、本発明の別の観点によると、電動機のステータであって、磁性材料から形成されるステータコアと、ステータコアに設けられる複数のティースと、ティースに取り付けられると共に、ボビンおよびそのボビンに導線を巻回することにより形成されるコイルとを備えるコイル巻線体と、ボビンの内径側に設けられる内フランジ部と、内フランジ部の幅方向の一端側に設けられる第１係合部と、内フランジ部の幅方向の他端側に設けられると共に、隣り合うコイル巻線体の前記第１係合部と当接する第２係合部と、を備え、第１係合部は、その第１係合部が存在するコイル巻線体のティースに沿う移動方向において、隣り合うコイル巻線体の第２係合部よりも、径方向の外側に位置して設けられ、第２係合部は、その第２係合部が存在するコイル巻線体のティースに沿う移動方向において、隣り合うコイル巻線体の第１係合部よりも、径方向の外側に位置して設けられていると共に、第１係合部および第２係合部には、それぞれ隣り合うコイル巻線体の移動方向に平行な平行テーパ部が設けられていて、さらに第２係合部の平行テーパ部のうち幅方向の他端側には、当該平行テーパ部から離れる向きに突出する突出部が設けられている、ことを特徴とするステータが提供される。
本発明によると、コイル巻線体のステータコアに対する位置ずれを防止することが可能となる。
本発明の一実施の形態に係るポンプ装置の構成を示す側面断面図である。 図１の電動機の構成を示す平面図であると共に、部分的な平面断面も示す図である。 図１の電動機におけるコイル巻線体の構成を示す斜視図である。 ６つのコイル巻線体のうち５つが主極ティースに取り付けられ、１つのコイル巻線体が主極ティースに取り付けられる途中段階の様子を示す平面図である。 （Ａ）は、移動しない第２係合部に対して、第１係合部を移動させて取り付ける途中段階のイメージを示す部分的な平面図であり、（Ｂ）は、取り付けが行われた後の状態を示す平面図である。 （Ａ）は、移動しない第１係合部に対して、第２係合部を移動させて取り付ける途中段階のイメージを示す部分的な平面図であり、（Ｂ）は、取り付けが行われた後の状態を示す平面図である。 第１係合部と第２係合部とを備えない場合における、内フランジ部の端部側での当接状態を示す平面図である。 図１のステータと共に、回路基板を取り付けるための基板取付部がオーバーモールド成形により形成された状態を示す斜視図である。 主極ティースの凹部にボビンの凸部が嵌まり込む状態を示す平面図である。
以下、本発明の一実施の形態に係る電動機３０および電動機３０を用いたポンプ装置１０について、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、インナーシャフト３１の軸方向をＸ方向として説明し、インナーシャフト３１のカバー体１６０側をＸ１側、ポンプカバー２４側をＸ２側として説明する。
＜１．電動機３０および電動機３０を用いたポンプ装置１０の構成について＞
図１は、電動機３０を用いたポンプ装置１０の構成を示す断面図である。ポンプ装置１０は、ポンプユニット２０と電動機３０とを備える。ポンプユニット２０は、本実施の形態では、トロコイドポンプ（内接歯車型ポンプ）である。ポンプユニット２０は、ポンプ本体２１を備え、そのポンプ本体２１は、アウターロータ２２およびインナーロータ２３を配置するための凹部２１１を備えている。凹部２１１は、ポンプ本体２１のＸ２側の端面から、Ｘ１側に向かい、アウターロータ２２とインナーロータ２３とを収納可能な深さだけ窪ませて形成され、その平面形状はアウターロータ２２に対応した大きさとなっている。
そして、ポンプ本体２１のＸ２側にはポンプカバー２４が取り付けられ、それによって凹部２１１がポンプカバー２４で覆われる。
アウターロータ２２は、凹部２１１に回転自在に配置されている。ただし、アウターロータ２２の回転中心は、インナーロータ２３およびインナーシャフト３１の回転中心に対して偏心している。周知のように、アウターロータ２２は、内周側に内周凹部２２１を備えていて、その内周凹部２２１の内壁面が内歯車２２２となっている。この内周凹部２２１にはインナーロータ２３が配置されるが、そのインナーロータ２３の外周壁面には、内歯車２２２と接離する外歯車２３１が設けられている。これら内歯車２２２と外歯車２３１とは、トロコイド曲線によって形成されている。なお、インナーロータ２３の回転中心は、インナーシャフト３１を挿通させる孔部が設けられているが、その孔部は、インナーシャフト３１と噛合可能に設けられている。
ここで、ポンプ装置１０としては、上述のようなトロコイドポンプには限られず、外接歯車ポンプ、ベーンポンプ、渦巻きポンプ、カスケードポンプ、ピストンポンプ等、各種のポンプを用いることが可能である。
図１に示すように、ポンプ本体２１には、貫通孔２１２が設けられていて、その貫通孔２１２にはインナーシャフト３１が挿通される。インナーシャフト３１は、軸受Ｂ１を介してポンプ本体２１に回転自在に支持されている。なお、インナーシャフト３１の他端側（Ｘ１側の端部側）は、後述するステータモジュール１４０の凹嵌部１４１に取り付けられている軸受Ｂ２に回転自在に支持される。また、インナーシャフト３１は、回転軸に対応する。
次に、電動機３０の構成について説明する。図２は、電動機３０の構成を示す平面図であるが、部分的な断面も示している。電動機３０は、ポンプユニット２０と共通のインナーシャフト３１を備え、そのインナーシャフト３１の外周側には、ロータ４０が設けられている。ロータ４０は、図２に示す構成では、ヨーク４１とマグネット４２とを備えている。ヨーク４１は、インナーシャフト３１の外周側に取り付けられていて、たとえば、表面に電気的絶縁皮膜を有するケイ素鋼板等の電磁鋼板のプレス後に積層成型されて形成されている。ただし、ヨーク４１は、たとえばフェライトや圧粉磁芯等を始めとして、どのような磁性材料を用いて形成しても良い。また、ヨーク４１を用いない構成を採用しても良い。
このヨーク４１の外周側にマグネット４２が取り付けられている。マグネット４２は、所定の角度毎に磁極が変化する状態でヨーク４１の外周側に取り付けられている。そして、このようなヨーク４１とマグネット４２により、電動機３０のロータ４０が構成されているが、他の部材をロータ４０に含める（たとえばインナーシャフト３１）ことは勿論可能である。なお、後述するように、ステータ５０に６つのコイルが存在する場合には、ロータ４０の外周側には、Ｓ極とＮ極とがそれぞれ同数ずつ設けられている。図２では、一例として、１０個（１０極）のものが示されているが、コイルの励磁相数及びティースの数に対応して限定される組合せにおいて、何極設けられていても良い。なお、マグネット４２は、たとえばフェライト系磁石、ネオジム磁石、サマコバ磁石、アルニコ磁石を初めとして、どのような材質を用いても良い。また、ヨーク４１の内部に、極数個に応じ等分配置された孔があり、そこへマグネットを挿入した形のロータ構成でも良い。
ロータ４０の外周側には、図２に示すようなステータ５０が対向する状態で配置されている。すなわち、ロータ４０は、ステータ５０の中央孔５１に位置している。このステータ５０は、ステータコア６０と、コイル巻線体７０とを備えている。ステータコア６０は、たとえば、表面に電気的絶縁皮膜を有するケイ素鋼板等の電磁鋼板をプレスした後に積層成型することにより構成されている。しかしながら、ステータコア６０は、たとえばフェライトや圧粉磁芯等を始めとして、電磁鋼板以外の磁性材料を用いて形成しても良い。
かかるステータコア６０には、外周リング部６１と、主極ティース６２と、補極ティース６３とが一体となって設けられている。しかしながら、ステータコア６０を構成する各部分は一体的な構成でなくても良い。たとえば、補極ティース６３は、主極ティース６２と一体ではなく別体的な構成を採用しても良い。また、ステータコア６０は、補極ティース６３を設けない構成を採用しても良い。外周リング部６１は、ステータコア６０のうち外周側に位置しているリング状の部分である。主極ティース６２は、外周リング部６１から径方向の内側に向かい突出している部分である。本実施の形態では、主極ティース６２は、矩形状に設けられていて、後述するコイル巻線体７０を挿通させることを可能としている。また、主極ティース６２は、周方向に６０度間隔で設けられている。なお、主極ティース６２は、ティースに対応する。ただし、ステータコア６０において、主極ティース６２以外の部分（たとえば補極ティース６３等）にコイル巻線体７０が取り付けられる場合、その取り付けられる部分をティースに対応するものとすることができる。
隣り合う主極ティース６２の間には、補極ティース６３が設けられている。補極ティース６３は、隣り合う主極ティース６２の間に配置されていて、当該補極ティース６３の存在により、動作時のコギングは低減される。本実施の形態では、主極ティース６２の幅は中央に向かっても狭くなっていないため、補極ティース６３の幅は、外周側から中央側に向かうにつれて狭くなるように設けられている。
＜２．コイル巻線体７０について＞
図３は、コイル巻線体７０の構成を示す斜視図である。主極ティース６２には、図３に示すようなコイル巻線体７０が取り付けられる。なお、そのようなコイル巻線体７０の取り付けのイメージを、図４に示す。図４は、６つのコイル巻線体７０のうち５つが既に主極ティース６２に取り付けられているものの、１つのコイル巻線体７０が主極ティース６２に取り付けられる途中段階の様子を示す平面図である。
図３に示すように、コイル巻線体７０は、ボビン８０と、コイル９０とを備えている。コイル９０は、ボビン８０に導線を巻回することにより構成されている。ここで、ステータコア６０とは別体のボビン８０に対して導線を巻回してコイル９０を形成するため、コイル９０の形成をステータコア６０の外部にて行うことを可能としている。それにより、密に導線を巻回することが可能となり、線占率を向上させることが可能となる。なお、線占率の向上のために、丸線ではなく角線を用いるようにしても良い。
＜３．ボビン８０について＞
次に、ボビン８０について説明する。ボビン８０は、樹脂を材質として形成されていて、そのボビン８０は、外フランジ部８１と、端子台部８２と、巻枠部８３と、内フランジ部８４とを備えている。また、ボビン８０には、外フランジ部８１から内フランジ部８４までを貫く差込孔８５が設けられている。差込孔８５には、上述した主極ティース６２が差し込まれる。
外フランジ部８１は、主極ティース６２に取り付けられた際に外径側に位置する部分であり、巻枠部８３よりも幅が広く設けられている。外フランジ部８１の外周側は、外周リング部６１の内壁に接触し、それによりコイル巻線体７０の外径側での位置決めがなされる（図２参照）。端子台部８２は、外フランジ部８１のＸ１側の端部から、外径側およびＸ１側に突出する部分である。なお、この端子台８２のうち、コイル９０よりも外側（Ｘ１側）の部位は、コイルエンド側に該当する。ただし、ステータ５０よりも外側（Ｘ１側）であれば、コイル９０が存在する部位でも、コイルエンド側の概念に含めることは可能である。本実施の形態では、複数のコイルエンドで囲まれる空間（内周側の空間）内には、後述する第１係合部１１０と第２係合部１２０とが存在している。
この端子台部８２には、接続端子８２１が一体的に取り付けられている。接続端子８２１は、導電性を備える材質（金属等）で形成されている。接続端子８２１には、絡げ部８２１ａとピン部８２１ｂとが設けられていて、そのうち絡げ部８２１ａには、コイル９０を形成する導線の端末が絡げられ、半田付け等で導線と電気的に接続される。また、ピン部８２１ｂは、絡げ部８２１ａよりもＸ１側に突出するピン状の部分であり、後述する回路基板のピン孔に差し込まれる。
巻枠部８３は、外フランジ部８１と内フランジ部８４の間に位置する部分であり、導線が巻回されてコイル９０が形成される部分である。巻枠部８３では、この導線の巻回に際して、位置決めを行うことが可能となっている。内フランジ部８４は、ボビン８０の中で最も内径側に位置する部分である。この内フランジ部８４は、外フランジ部８１と同様に、巻枠部８３よりも幅が広く設けられている。
＜４．係合部１１０，１２０について＞
次に、内フランジ部８４に設けられている、係合部１１０，１２０について説明する。なお、この係合部１１０，１２０の説明においては、それらの移動する場合についても説明する。
図３に示すように、内フランジ部８４には、係合部１１０，１２０が設けられている。係合部１１０，１２０は、図１におけるＸ１側の端部とＸ２側の端部（図３では上側と下側）とに、それぞれ一対ずつ設けられている。しかも、第１係合部１１０と第２係合部１２０とは、ロータ４０（インナーシャフト３１）の軸方向において、ステータ５０よりも外側（Ｘ１側とＸ２側）にそれぞれ設けられている。また、係合部１１０，１２０は、内フランジ部８４の幅方向の一端側と他端側とで、異なる形状に設けられている。以下では、内フランジ部８４の一端側（図３では右側）の係合部を第１係合部１１０とし、内フランジ部８４の他端側（図３では左側）の係合部を第２係合部１２０とするが、両者を区別する必要がない場合には、係合部１１０，１２０と称呼する。
図５および図６は、第１係合部１１０と第２係合部１２０とを拡大した状態を示す平面図である。これら図５および図６は、いずれも、図４に示すような、主極ティース６２への取り付けの途中段階におけるコイル巻線体７０付近の様子を示す図である。なお、図５（Ａ）は、移動しない（取付完了の）第２係合部１２０に対して、第１係合部１１０を方向線Ｄ１に沿って移動させて取り付ける途中段階のイメージを示す部分的な平面図であり、（Ｂ）は、取り付けが行われた後の状態を示す平面図である。図６（Ａ）は、移動しない（取付完了の）第１係合部１１０に対して、第２係合部１２０を方向線Ｄ２に沿って移動させて取り付ける途中段階のイメージを示す部分的な平面図であり、（Ｂ）は、取り付けが行われた後の状態を示す平面図である。
なお、図５および図６では、合計３つの内フランジ部８４が示されている。そのうちの１つ（図５と図６に共に示すもの）を内フランジ部８４Ａとし、もう１つ（図５のみに示すもの）を内フランジ部８４Ｂとし、さらにもう１つ（図６のみに示すもの）を内フランジ部８４Ｃとする。
第１係合部１１０と第２係合部１２０とは、共に、巻枠部８３から離れる向きに向かい、内フランジ部８４から突出して設けられている。図４に示すように、コイル巻線体７０が主極ティース６２に取り付けられると、第１係合部１１０と第２係合部１２０とが、内フランジ部８４よりも内径側に位置している。また、第１係合部１１０と第２係合部１２０とは、内フランジ部８４の他の部分よりも、その内フランジ部８４の幅方向に突出するように設けられている。
また、図３に示すように、第１係合部１１０は、内フランジ部８４から離れる向きに向かい、突出している。図５および図６に示すように、第１係合部１１０は、２つのテーパ部１１１を有していて、その２つのテーパ部１１１は、互いの交差部分が鈍角となるＶ字を描くように設けられている。なお、２つのテーパ部１１１のうち、内フランジ部８４に最も近い端部は、内フランジ部８４の端面から離れた位置に設けられている。すなわち、第１係合部１１０には、外周面が２つのテーパ部１１１となる三角形状部１１２と共に、外周面が内フランジ部８４に対して略垂直となる台座部１１３が設けられている。しかしながら、第１係合部１１０は、台座部１１３が設けられていない構成を採用しても良い。
以下では、２つのテーパ部１１１のうち、内フランジ部８４の幅方向の端部に位置するものを第１テーパ部１１１Ａと称呼し、内フランジ部８４の幅方向の中央側に近いものを第２テーパ部１１１Ｂと称呼するが、両者を区別する必要がない場合には、単にテーパ部１１１と称呼する。なお、第１テーパ部１１１Ａは、隣り合うコイル巻線体７０の移動方向に平行となるように設けられており、この第１テーパ部１１１Ａは、平行テーパ部に対応する。
図５および図６に示すように、２つのテーパ部１１１が交差する部位は、尖形状をなすように設けられている。以下では、この尖形状の部分を頂部１１４とする。また、第１テーパ部１１１Ａの外側の端部（第２テーパ部１１１Ｂと交差しない側の端部）と、台座部１１３の外周面とは、尖形状をなすように設けられている。以下、この尖形状の部分を尖形部１１５と称呼する。この尖形部１１５は、後述する突出部１２５に引っ掛かる部分となっている。
第２係合部１２０においても、第１係合部１１０と同様に、内フランジ部８４の幅方向の端部には第１テーパ部１２１Ａが存在し、その第２係合部１２０のうち内フランジ部８４の幅方向の中央側に近い側には第２テーパ部１２１Ｂが存在する。ここでも、第１テーパ部１２１Ａと第２テーパ部１２１Ｂとを区別する必要がない場合には、単にテーパ部１２１と称呼する。また、第２係合部１２０にも、第１係合部１１０と同様に、三角形状部１２２、台座部１２３、頂部１２４が設けられている。なお、第１テーパ部１２１Ａは、隣り合うコイル巻線体７０の移動方向に平行となるように設けられており、この第１テーパ部１２１Ａは、平行テーパ部に対応する。
図５および図６に示すように、第２係合部１２０も、その概略形状は第１係合部１１０と同様となっている。しかし、第２係合部１２０では、第１テーパ部１２１Ａ周辺の形状が、第１係合部１１０における第１テーパ部１１１Ａ周辺の形状と異なっている。詳述すると、第１テーパ部１２１Ａには、当該第１テーパ部１２１Ａの他の部分よりも突出する突出部１２５が設けられている。図６に示すように、突出部１２５の最も突出している部分は、第１テーパ部１２１Ａの他の部位よりも寸法Ｌだけ突出している。また、突出部１２５のうち外側の端部（第２テーパ部１２１Ｂと交差しない側の端部）は、湾曲形状に設けられている。以下では、第１テーパ部１２１Ａの端部側の湾曲形状の部分を、湾曲部１２５ａと称呼する。
図５および図６に示すように、それぞれの主極ティース６２にコイル巻線体７０を取り付けた場合、第２係合部１２０の湾曲部１２５ａには、隣り合う内フランジ部８４に存在する尖形部１１５が衝突する（引っ掛かる）配置となっている。そのような湾曲部１２５ａを有する突出部１２５と尖形部１１５との衝突（引っ掛かり）のセットは、図５および図６に示すように、合計６個形成される。すなわち、主極ティース６２が６個の場合、その主極ティース６２の個数と同じ６個のセットが存在している。
このような第１係合部１１０と第２係合部１２０は、次のような特徴を有している。この点について、第１係合部１１０と第２係合部１２０を備えない場合と対比しつつ説明する。図７は、第１係合部１１０と第２係合部１２０とを備えない場合について、内フランジ部８４の端部側での当接状態を示す平面図である。この図７に示す構成では、内フランジ部８４の一端部と他端部とは対称形状となっている。そのため、互いの当接部位では、どちらか一方が前方に位置し、他方が後方に位置する、という位置関係とはなっていない。そのため、当接部位の間で互いに押し付けるものの、コイル巻線体７０は主極ティース６２から抜けやすい状態となっている。
これに対して、図５および図６に示す構成では、第１係合部１１０と第２係合部１２０とは、非対称の形状に設けられている。しかも、図５（Ｂ）に示すコイル巻線体７０の取り付け後の状態においては、内フランジ部８４Ａが存在するコイル巻線７０の挿通の方向線Ｄ１に沿った方向では、内フランジ部８４Ａの第１係合部１１０の尖形部１１５は、内フランジ部８４Ｂの第２係合部１２０の突出部１２５よりも後方（外径側）に位置する配置となっている。さらに、内フランジ部８４Ｂが存在するコイル巻線体７０の挿通の方向線Ｄ２に沿った方向では、内フランジ部８４Ｂの突出部１２５は、コイル巻線体７０Ａ１の第１係合部１１０の尖形部よりも前方（内径側）に位置する配置となっている。
また、図６（Ｂ）に示すコイル巻線体７０の取り付け後の状態においては、内フランジ部８４Ａが存在するコイル巻線７０の挿通の方向線Ｄ１に沿った方向では、内フランジ部８４Ａの第２係合部１２０の突出部１２５は、内フランジ部８４Ｃの第１係合部１１０の尖形部１１５よりも後方（外径側）に位置する配置となっている。さらに、内フランジ部８４Ｃが存在するコイル巻線体７０の挿通の方向線Ｄ３に沿った方向では、内フランジ部８４Ｃの第１係合部１１０の尖形部１１５は、内フランジ部８４Ａの第２係合部１２０の突出部１２５よりも後方（外径側）に位置する配置となっている。
なお、ここでいう後方とは、径方向における外径側に位置することを指し、前方とは、径方向における内径側に位置することを指す。
第１係合部１１０と第２係合部１２０とが、このような位置関係を有することにより、コイル巻線体７０が主極ティース６２から抜けるのを防止可能となり、コイル巻線体７０の主極ティース６２への取付状態を維持可能となる。すなわち、全てのコイル巻線体７０が主極ティース６２に取り付けられると、その主極ティース６２から抜けようとしても、尖形部１１５と突出部１２５との間の干渉により、隣り合うコイル巻線体７０の間での抜けが防止される。
ただし、このような抜けの防止効果は、主極ティース６２の全てに、それぞれコイル巻線体７０を取り付けた場合に生じる。すなわち、主極ティース６２は、差込孔８５を構成するボビン８０の内壁面に対して、若干の隙間を有している。そのため、コイル巻線体７０の取り付けが１つでも欠ける場合には、第１係合部１１０と第２係合部１２０との抜け防止の位置関係は維持し難い。しかしながら、全ての主極ティース６２にコイル巻線体７０を取り付けると、互いの係合部１１０，１２０同士の当接（または近接）により、抜け防止の位置関係を実現することが可能となる。
ここで、本実施の形態では、主極ティース６２に取り付けられるコイル巻線体７０を構成するボビン８０は、その全てが同じものとなっている。そのため、内フランジ部８４の幅寸法を規定の寸法に設定し、さらにボビン８０の奥行き方向の寸法（主極ティース６２に取り付ける際に移動方向に沿う寸法）が所定の精度となるように管理すると、係合部１１０，１２０の内径側の位置を正確に定めることが可能となり、係合部１１０，１２０同士の当接状態を比較的容易に実現可能となる。
なお、全ての主極ティース６２にコイル巻線体７０が取り付けられる前の状態（少なくとも１つの主極ティース６２にコイル巻線体７０が取り付けられていない状態）では、いずれかのコイル巻線体７０の第１係合部１１０と、それとは異なるコイル巻線体７０の第２係合部１２０とは、引っ掛かりが無い状態となっている。この場合には、コイル巻線体７０の主極ティース６２からの脱落が容易となる。しかし、全てのコイル巻線体７０を主極ティース６２に取り付けると、尖形部１１５と突出部１２５からなるセットの全ては、互いに干渉し合う状態となる。図５および図６では、寸法Ｌ１は、引っ掛かりにおける係り代を示しており、この部分が互いに干渉し合う部分である。このように、掛かり代の寸法Ｌが存在することで、全てのコイル巻線体７０の抜けが防止される。
ところで、第１係合部１１０と第２係合部１２０には、次のような部分もある。まず、第１係合部１１０には、外ガイド部１１６が設けられている。外ガイド部１１６は、第１係合部１１０が図５（Ａ）の方向線Ｄ１に沿って移動する場合、第２係合部１２０の頂部１２４を乗り越えると共に突出部１２５を乗り越えるのをガイドする部分となっている。また、第２係合部１２０にも、外ガイド部１１６と同様の外ガイド部１２６が存在している。この外ガイド部１２６は、第２係合部１２０が図６（Ａ）の方向線Ｄ１に沿って移動する場合、第１係合部１１０の頂部１１４を乗り越えるのをガイドする部分となっている。
なお、上述したような抜けの防止の機能から、本実施の形態における第１係合部１１０と第２係合部１２０とは、全てのコイル巻線体７０が主極ティース６２に取り付けられた場合に初めて、スナップフィット機能を発揮するものとなっている。また、このようなスナップフィット機能を発揮するために、内フランジ部８４は、第１係合部１１０と第２係合部１２０とが干渉した後に、さらにコイル巻線体７０の移動方向に沿った移動を許容する程度に弾性変形し、それにより、スナップフィットによる感触を得ることが可能となっている。
＜５．基板取付部１３０および回路基板１５０について＞
上述したステータ５０には、ステータコア６０にコイル巻線体７０が取り付けられ、さらに軸受Ｂ２が取り付けられた状態で、たとえばオーバーモールド成形を行って樹脂を射出することにより、これらが固定される。このとき、軸受Ｂ２は、ステータモジュール１４０の凹嵌部１４１に位置する。
図８は、そのようなオーバーモールド成形により、ステータ５０と共に、回路基板１５０を取り付けるための基板取付部１３０が形成された状態を示す斜視図である。図８に示すように、ステータ５０と基板取付部１３０とはオーバーモールド成形によって一体化されている。以下では、かかる一体化されたものを、ステータモジュール１４０とする。なお、ポンプ本体２１と、ステータモジュール１４０とは、たとえばネジにより一体的に固定される。
図８に示すように、基板取付部１３０は、複数のボス１３１が突出して設けられている。ボス１３１は、その突出の先端側で回路基板１５０を受け止めることを可能としている。また、ボス１３１には不図示のネジ孔が設けられている。そのため、回路基板１５０の貫通孔にネジを挿通させて、ボス１３１にネジを捻じ込むことで、基板取付部１３０に回路基板１５０が取り付けられる。
また、基板取付部１３０には、位置決めピン１３２が設けられている。位置決めピン１３２は、基板取付部１３０のうち長手方向の中央側に位置するボス１３１から延出して設けられている。位置決めピン１３２は、ステータコア６０側から離れる向きに向かって延出している。本実施の形態では、ボス１３１の先端部分は位置決めピン１３２よりも大径のため、回路基板１５０を受け止める受部となっている。一方、位置決めピン１３２は、ステータコア６０から離れる側に向かい、上述した接続端子８２１のピン部８２１ｂよりも十分に長く延出している。この位置決めピン１３２の延出長さは、ピン部８２１ｂに回路基板の厚みを加えた寸法よりも、長く設けられている。
なお、図８に示すように、位置決めピン１３２は、回路基板１５０の長手方向に沿う外縁に、それぞれ１つずつ（合計一対）設けられている。しかしながら、位置決めピン１３２の個数は、幾つであっても良い。
図８に示すように、回路基板１５０には、接続端子８２１のピン部８２１ｂを挿通させるためのピン孔１５１が設けられている。図８に示す構成では、接続端子８２１が６つ設けられているため、ピン孔１５１は合計１２個設けられている。かかるピン孔１５１の周囲には、導電部位が設けられている。そのため、ピン孔１５１にピン部８２１ｂを差し込み、さらに必要に応じて半田付けや別部材を取り付けることで、回路基板１５０と接続端子８２１とが電気的に接続される。
回路基板１５０の長手方向の略中央部分には、位置決め凹部１５２が設けられている。位置決め凹部１５２は、回路基板１５０の外周縁部を、その回路基板１５０の短手方向の中央側に向かい窪ませることにより構成されている。この位置決め凹部１５２には、上述した位置決めピン１３２が差し込まれる。それにより、基板取付部１３０に対する回路基板１５０の位置決めがなされ、ピン孔１５１へのピン部８２１ｂの差し込みが容易となる。なお、位置決め凹部１５２の個数は、位置決めピン１３２と同数設けられているが、位置決め凹部１５２の個数を多く設けるようにしても良い。
なお、図１に示すように、基板取付部１３０には、カバー体１６０が取り付けられる。カバー体１６０は、基板取付部１３０との間に、回路基板１５０を位置させて、その回路基板１５０を保護する機能を有している。なお、カバー体１６０は、たとえばアルミニウムやその合金といった放熱性に優れた材質から形成されることが好ましい。
＜６．効果＞
以上のような構成の電動機３０、電動機３０を用いたポンプ装置１０およびステータ５０によると、ボビン８０の内フランジ部８４には、第１係合部１１０と第２係合部１２０とが設けられている。そして、第１係合部１１０は、その第１係合部１１０が存在するコイル巻線体７０の主極ティース６２に沿う方向線Ｄ１（移動方向）において、隣り合うコイル巻線体７０の第２係合部１２０よりも、径方向の外側に位置して設けられている。また、第２係合部１２０は、その第２係合部１２０が存在するコイル巻線体７０の主極ティース６２に沿う方向線Ｄ１において、隣り合うコイル巻線体７０の第１係合部１１０よりも、径方向の外側に位置して設けられている。
このような位置関係を有することにより、コイル巻線体７０が抜けようとしても、第１係合部１１０と第２係合部１２０との間での干渉により、コイル巻線体７０が主極ティース６２から抜けるのを防止可能となり、コイル巻線体７０の主極ティース６２への取付状態を維持可能となる。
そのため、コイル巻線体７０を取り付けたステータ５０を金型内部にセットし、射出成形を行うに際して、コイル巻線体７０の位置がステータ５０に対してずれるのを防止可能となり、金型内にセットできない或は射出成形が行えない、という不具合を防止可能となる。また、形成されたステータモジュール１４０が不良となるのを防止可能となる。また、突出部１２５の存在により、スナップフィット機構を実現可能となり、クリック感および動作音を発生させ、組付け完了の指標とすることも可能となる。
また、本実施の形態では、図９に示すような凹部を主極ティース６２に設けずに済む。そのため、主極ティース１の幅が狭くなるのを防止可能となり、磁路狭窄が生じて磁気飽和が生じ易くなるのを防止可能となる。また、図９とは凹凸を逆のパターンとして、主極ティース６２に凸部を設け、ボビン８０に凹部を設ける場合には、ボビン８０に薄肉部分が形成されるが、本実施の形態では、そのような薄肉部分が形成されるのを防止可能となり、ボビン８０の電気的な絶縁性を良好に維持可能となる。
また、本実施の形態では、第１係合部１１０には、隣り合うコイル巻線体７０の第２係合部１２０に対する当接部位である突出部１２５に引っ掛かる尖形部１１５が設けられている。尖形部１１５が突出部１２５に引っ掛かることにより、隣り合う係合部１１０，１２０同士での滑りが生じるのを防止可能となる。それにより、コイル巻線体７０が主極ティース６２から抜けるのを一層確実に防止可能となり、コイル巻線体７０の主極ティース６２への取付状態を一層良好に維持可能となる。
さらに、本実施の形態では、第２係合部１２０には、それぞれ隣り合うコイル巻線体７０の移動方向に平行な第１テーパ部１２１Ａが設けられていて、その第１テーパ部１２１Ａのうち幅方向の他端側には、当該第１テーパ部１２１Ａから離れる向きに突出する突出部１２５が設けられている。かかる突出部１２５が第２係合部１２０に設けられることで、第１係合部１１０と第２係合部１２０とは、その形状が非対称となる。そして、この突出部１２５を尖形部１１５が乗り越えることにより、スナップフィット機構が実現可能となり、クリック感および動作音を発生させることも可能となる。そのため、全てのコイル巻線体７０を主極ティース６２に取り付けた際に、正しく取り付けた感触を生じさせることができる。
また、本実施の形態では、突出部１２５の幅方向の端部側には、湾曲形状に形成された湾曲部１２５ａが設けられている。そのため、尖形部１１５は湾曲部１２５ａに引っ掛かるので、コイル巻線体７０の抜けを良好に防止することが可能となる。
また、本実施の形態では、複数のボビン８０は、その全てが同じ形状に設けられている。そのため、内フランジ部８４の幅寸法を規定の寸法に設定し、さらにボビン８０の奥行き方向の寸法（主極ティース６２に取り付ける際に移動方向に沿う寸法）が所定の精度となるように管理すると、係合部１１０，１２０の内径側の位置を正確に定めることが可能となり、係合部１１０，１２０同士の当接状態を比較的容易に実現可能となる。それにより、スナップフィット機構を簡易に実現することが可能となる。また、ボビン８０に異なる（同じでない）形状のものが存在する場合と比較して、生産効率を向上させることが可能となる。
また、本実施の形態では、内フランジ部８４は、弾性変形可能に設けられている。そのため、コイル巻線体７０を主極ティース６２に差し込む際に、内フランジ部８４の弾性変形によってスナップフィット機構が実現可能となり、クリック感および動作音を発生させることも可能となる。また、その弾性変形においては、図５および図６に示すような係り代の寸法Ｌが存在する状態となり、コイル巻線体７０の抜けも良好に防止可能となる。
また、本実施の形態では、第１係合部１１０と第２係合部１２０とは、ロータ４０（インナーシャフト３１）の回転軸に沿う軸方向において、ステータ５０よりも外側（Ｘ１側、Ｘ２側）に設けられている。このため、第１係合部１１０と第２係合部１２０とは、ステータ５０とは干渉しない位置に設けられることとなる。それにより、ステータ５０（外周リング部６１、主極ティース６２、補極ティース６３等）の形状は、第１係合部１１０および第２係合部１２０を設けることによって変更しなくて済む。
さらに、本実施の形態では、第１係合部１１０と第２係合部１２０とは、ボビン８０に巻回される導線のうちステータ５０端面から突出するコイルエンド側であって、複数のコイルエンドで囲まれる空間（内周側の空間）内に設けられている。そのため、従来は利用されていないコイルエンド側の空間に第１係合部１１０と第２係合部１２０とを配置することで、電動機３０のスペース効率を高めることが可能となる。それにより、第１係合部１１０と第２係合部１２０とを設ける構成を採用しても、電動機３０およびポンプ装置１０が大型化するのを防ぐことが可能となる。
＜変形例＞
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下、それについて述べる。
上述の実施の形態においては、一対の第１係合部１１０と第２係合部１２０とは、ボビン８０のＸ方向の両方の端部（図３における上方側と下方側）に、それぞれ設けられている。しかしながら、第１係合部１１０と第２係合部１２０とは、Ｘ方向の一方の端部のみに設けるように構成しても良い。この場合において、たとえば、コイルエンド側であるＸ１側のみに第１係合部１１０と第２係合部１２０とを設ける構成を採用することも可能である。
また、上述の実施の形態では、第２係合部１２０のみに突出部１２５が設けられる構成となっている。しかしながら、突出部１２５は、第２係合部１２０のみならず、第１係合部１１０に設けるように構成しても良い。
また、上述の実施の形態において、第１係合部１１０と第２係合部１２０とに、突出部を設けないようにしても良い。この場合に、全てのコイル巻線体７０を取り付けた場合に、第１係合部１１０と第２係合部１２０とが突っ張るように構成しても良い。
また、上述の実施の形態では、ボビン８０は、樹脂を材質として形成されている。しかしながら、コイル巻線体７０を移動させて、第１係合部１１０と第２係合部１２０とが衝突した場合に、さらにコイル巻線体７０が移動するのを許容する程度に弾性変形するものであれば、樹脂以外の材質から形成されていても良い。そのような材質としては、たとえば、金属、ゴム等が挙げられる。
１０…ポンプ装置
２０…ポンプユニット
２１…ポンプ本体
２２…アウターロータ
２３…インナーロータ
３０…電動機
３１…インナーシャフト（回転軸に対応）
４０…ロータ
４１…ヨーク
４２…マグネット
５０…ステータ
６０…ステータコア
６２…主極ティース（ティースに対応）
６３…補極ティース
７０…コイル巻線体
８０…ボビン
８２…端子台部
８４…内フランジ部
９０…コイル
１１０…第１係合部
１１１…テーパ部
１１１Ａ，１２１Ａ…テーパ部（平行テーパ部に対応）
１１１Ｂ，１２１Ｂ…テーパ部
１１４…頂部
１１５…尖形部
１１６…外ガイド部
１２０…第２係合部
１２１…テーパ部
１２４…頂部
１２５…突出部
１２５ａ…湾曲部
１２６…外ガイド部
１３０…基板取付部
１３１…ボス
１３２…位置決めピン
１４０…ステータモジュール
１５０…回路基板
１５１…ピン孔
１５２…凹部
８２１…接続端子
８２１ｂ…ピン部

Claims (8)

  1. 磁極を備えるロータと、中心孔に前記ロータを位置させるステータとを備える電動機であって、
    前記ステータに設けられると共に磁性材料から形成されるステータコアと、
    前記ステータコアに設けられる複数のティースと、
    前記ティースに取り付けられると共に、ボビンおよびそのボビンに導線を巻回することにより形成されるコイルとを備えるコイル巻線体と、
    前記ボビンの内径側に設けられる内フランジ部と、
    前記内フランジ部の幅方向の一端側に設けられる第１係合部と、
    前記内フランジ部の幅方向の他端側に設けられると共に、隣り合う前記コイル巻線体の前記第１係合部と当接する第２係合部と、
    を備え、
    前記第１係合部は、その第１係合部が存在する前記コイル巻線体の前記ティースに沿う移動方向において、隣り合う前記コイル巻線体の前記第２係合部よりも、径方向の外側に位置して設けられ、
    前記第２係合部は、その第２係合部が存在する前記コイル巻線体の前記ティースに沿う移動方向において、隣り合う前記コイル巻線体の前記第１係合部よりも、径方向の外側に位置して設けられていると共に、
    前記第１係合部および前記第２係合部には、それぞれ隣り合う前記コイル巻線体の前記移動方向に平行な平行テーパ部が設けられていて、
    さらに前記第２係合部の前記平行テーパ部のうち前記幅方向の他端側には、当該平行テーパ部から離れる向きに突出する突出部が設けられている、
    ことを特徴とする電動機。
  2. 請求項１記載の電動機であって、
    前記第１係合部には、隣り合う前記コイル巻線体の前記第２係合部に対する当接部位において引っ掛かる尖形部を備える、
    ことを特徴とする電動機。
  3. 請求項１または２記載の電動機であって、
    前記突出部の前記幅方向の端部側には、湾曲形状に形成された湾曲部が設けられている、
    ことを特徴とする電動機。
  4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の電動機であって、
    複数の前記ティースにそれぞれ取り付けられる前記ボビンの全ては、同じ形状に設けられていると共に、
    前記内フランジ部が存在する前記コイル巻線体の前記ティースに沿う移動方向に沿って前記径方向の内側から外側に向かい移動して、当該内フランジ部に存在する前記第１係合部と前記第２係合部とが、それぞれ隣り合う前記コイル巻線体の前記第２係合部と前記第１係合部とに衝突した際に、
    前記内フランジ部は、前記コイル巻線体の前記移動方向に沿った移動を許容する程度に弾性変形する、
    ことを特徴とする電動機。
  5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機であって、
    前記第１係合部と前記第２係合部とは、前記ロータの回転軸に沿う軸方向において、前記ステータよりも外側に設けられている、
    ことを特徴とする電動機。
  6. 請求項５記載の電動機であって、
    前記第１係合部と前記第２係合部とは、前記ボビンに巻回される前記導線のうち前記ステータ端面から突出するコイルエンド側であって、複数の当該コイルエンドで囲まれる空間内に設けられている、
    ことを特徴とする電動機。
  7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の電動機を備えると共に、その電動機の作動によって周期的な運動をさせられる周期運動部を有し、その周期運動部の運動によって流体の吸入および吐出がなされるポンプユニットを備える、
    ことを特徴とするポンプ装置。
  8. 電動機のステータであって、
    磁性材料から形成されるステータコアと、
    前記ステータコアに設けられる複数のティースと、
    前記ティースに取り付けられると共に、ボビンおよびそのボビンに導線を巻回することにより形成されるコイルとを備えるコイル巻線体と、
    前記ボビンの内径側に設けられる内フランジ部と、
    前記内フランジ部の幅方向の一端側に設けられる第１係合部と、
    前記内フランジ部の幅方向の他端側に設けられると共に、隣り合う前記コイル巻線体の前記第１係合部と当接する第２係合部と、
    を備え、
    前記第１係合部は、その第１係合部が存在する前記コイル巻線体の前記ティースに沿う移動方向において、隣り合う前記コイル巻線体の前記第２係合部よりも、径方向の外側に位置して設けられ、
    前記第２係合部は、その第２係合部が存在する前記コイル巻線体の前記ティースに沿う移動方向において、隣り合う前記コイル巻線体の前記第１係合部よりも、径方向の外側に位置して設けられていると共に、
    前記第１係合部および前記第２係合部には、それぞれ隣り合う前記コイル巻線体の前記移動方向に平行な平行テーパ部が設けられていて、
    さらに前記第２係合部の前記平行テーパ部のうち前記幅方向の他端側には、当該平行テーパ部から離れる向きに突出する突出部が設けられている、
    ことを特徴とするステータ。
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