JP6112906B2

JP6112906B2 - 回転電機

Info

Publication number: JP6112906B2
Application number: JP2013034608A
Authority: JP
Inventors: 裕一寺田
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2033-02-25
Also published as: JP2014166029A

Description

本発明は、回転電機に関する。

従来、放射状に延びる複数のティースを有するコアと、コアの軸方向両側からコアに装着されたインシュレータと、インシュレータを介してティースに巻回された巻線とを備えた回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３８１６７８３号公報

このような回転電機では、巻線がスプリングバックによりティースの側方に膨らむと、隣り合う巻線同士が干渉する虞がある。そこで、隣り合う巻線同士の干渉を回避するために、隣り合うティースの間隔を広げることが考えられるが、この場合には、回転電機の小型化の妨げとなる。一方、回転電機の出力を向上させるためには、巻線の線占率を向上させる必要がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、巻線の線占率を向上させつつ、小型化を図ることができる回転電機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の回転電機は、放射状に延びる複数のティースを有するコアと、前記ティースにおける前記コアの軸方向端側に位置する軸方向端面と、前記ティースにおける前記軸方向端面の両側に形成された側面とを被覆する被覆部を有し、前記コアに装着されたインシュレータと、前記被覆部を介して前記ティースに巻回された巻線と、前記ティースの前記軸方向端面と前記巻線との間に設けられ、前記ティースの幅方向中央部に頂部を有して前記ティースの軸方向端面と反対側に凸を成し、前記巻線を前記コアの軸方向に弾発する弾発部と、を備えている。

この回転電機によれば、ティースの軸方向端面と巻線との間には、巻線をコアの軸方向に弾発する弾発部が設けられている。従って、仮に、巻線がスプリングバックによりティースの側方に膨らみ、被覆部の側面被覆部（ティースの側面を被覆する側面被覆部）と巻線との間に隙間が発生しても、巻線のテンションにより圧縮されていた弾発部により巻線がコアの軸方向に弾発される。これにより、巻線がコアの軸方向に伸長されて、被覆部の側面被覆部と巻線との間の隙間が低減される。この結果、隣り合う巻線の間隔が確保されるので、巻線の線占率を向上させつつ、回転電機の小型化を図ることができる。

請求項２に記載の回転電機は、請求項１に記載の回転電機において、前記弾発部が、前記ティースの前記軸方向端面と前記被覆部との間に介在され、前記被覆部を介して前記巻線を前記コアの軸方向に弾発するものである。

この回転電機によれば、弾発部は、ティースの軸方向端面と被覆部との間に介在され、被覆部を介して巻線をコアの軸方向に弾発する。従って、弾発部が巻線に直接接触しないので、被覆部を介してティースに巻線を容易に巻回することができる。

請求項３に記載の回転電機は、請求項２に記載の回転電機において、前記弾発部が、前記コア及び前記インシュレータと別体に構成された弾発部材とされ、前記弾発部材が、前記ティースの前記軸方向端面に当接する一対の当接部と、前記一対の当接部を連結すると共に前記一対の当接部に対して前記ティースの前記軸方向端面と反対側に膨出する弾性部とを有しているものである。

この回転電機によれば、弾発部は、コア及びインシュレータと別体に構成された弾発部材とされているので、弾発力の設定が容易である。また、弾発部材は、一対の当接部と弾性部とを有する簡単な構成とされているので、低コスト化を図ることができる。

請求項４に記載の回転電機は、請求項１に記載の回転電機において、前記弾発部が、前記被覆部における前記ティースの前記軸方向端面を被覆する端面被覆部に一体に形成されているものである。

この回転電機によれば、弾発部は、被覆部の端面被覆部に一体に形成されている。従って、部材点数の増加を抑制して低コスト化を図ることができる。

請求項５に記載の回転電機は、請求項４に記載の回転電機において、前記弾発部が、前記被覆部の前記端面被覆部から前記コアの軸方向に延出するリブ状に形成されているものである。

この回転電機によれば、弾発部は、被覆部の端面被覆部からコアの軸方向に延出するリブ状に形成されている。従って、簡単な構成により、巻線を弾発することができる。

請求項６に記載の回転電機は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の回転電機において、前記巻線が、前記ティースの両側の前記側面に向けて圧縮されて潰されているものである。

この回転電機によれば、巻線は、ティースの両側の側面に向けて圧縮されて潰されている。従って、巻線がコアの軸方向に伸長され、被覆部の側面被覆部と巻線との間の隙間が低減される。また、巻線がコアの軸方向に伸長されると、巻線のテンションにより圧縮されていた弾発部が復元変形し、この弾発部により巻線がコアの軸方向に支持（弾発）される。これにより、巻線がコアの軸方向に伸長された状態に維持されるので、被覆部の側面被覆部と巻線との間の隙間が低減された状態を維持することができる。

請求項７に記載の回転電機の製造方法は、請求項６に記載の回転電機の製造方法であって、前記コアに前記インシュレータを装着し、前記被覆部を介して前記ティースに前記巻線を巻回し、前記巻線を前記ティースの両側の前記側面に向けて圧縮して潰すと共に、前記弾発部により前記巻線を前記コアの軸方向に支持する、ことを含んでいる。

この回転電機の製造方法によれば、巻線をティースの両側の側面に向けて圧縮して潰すことにより、巻線がコアの軸方向に伸長され、被覆部の側面被覆部と巻線との間の隙間が低減される。また、巻線がコアの軸方向に伸長されると、巻線のテンションにより圧縮されていた弾発部が復元変形し、この弾発部により巻線がコアの軸方向に支持（弾発）される。これにより、巻線がコアの軸方向に伸長された状態に維持されるので、被覆部の側面被覆部と巻線との間の隙間が低減された状態を維持することができる。この結果、隣り合う巻線の間隔が確保されるので、巻線の線占率を向上させつつ、回転電機の小型化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る回転電機の断面図である。図１に示される電機子の斜視図である。図２に示されるコア及びインシュレータの要部拡大分解斜視図である。図３に示されるティース及び被覆部の二面断面図である。図４に示される弾発部材の斜視図である。図３に示されるティースに被覆部を介して巻線を巻回する様子を説明する図である。本発明の一実施形態におけるティース及び被覆部の変形例を示す二面断面図である。

以下、図面に基づき、本発明の一実施形態について説明する。

図１に示される本発明の一実施形態に係る回転電機１０は、一例として、インナロータ１８タイプのブラシレスモータとされており、モータケース１２と、フロントハウジング１４と、電機子１６と、ロータ１８と、制御回路２０とを備えている。

モータケース１２は、有底筒状に形成されている。フロントハウジング１４は、モータケース１２の開口部に固定されており、このモータケース１２の開口部を塞いでいる。電機子１６は、環状に形成されており、モータケース１２の内周面に固定されている。ロータ１８は、回転軸２２に固定されており、電機子１６の径方向内側に配置されている。このロータ１８の周囲には、マグネット２４が設けられている。

回転軸２２は、モータケース１２の底部及びフロントハウジング１４の中央部にそれぞれ設けられた一対の軸受２６，２８によって回転可能に支持されている。制御回路２０は、フロントハウジング１４に設けられており、電機子１６の磁界の切り替えを制御する。制御回路２０により電機子１６の磁界の切り替えが制御されると、電機子１６によって回転磁界が形成される。また、電機子１６によって回転磁界が形成されると、電機子１６とロータ１８との間で吸引及び反発力が発生し、ロータ１８が回転する。

また、上述の電機子１６は、より具体的には、次のように構成されている。つまり、図２に示されるように、電機子１６は、コア３０と、一対のインシュレータ３２と、複数の巻線３４とを有している。

コア３０は、放射状に延びる複数のティース３６を有している。図３に示されるように、各ティース３６は、より具体的には、コア３０の径方向に延びる軸部３８と、この軸部３８の先端部に形成されティース３６の幅方向に拡がる傘部４０とを有している。

軸部３８は、基端部から先端部に亘って一定の断面形状により形成されている。この軸部３８の断面形状は、断面四角形とされている。つまり、この軸部３８は、コア３０の軸方向端側に位置する一対の軸方向端面４２と、この軸方向端面４２の両側に形成された一対の側面４４とを有している。軸方向端面４２は、本発明における「ティースの軸方向端面」の一例であり、側面４４は、本発明における「ティースの側面」の一例である。

一対のインシュレータ３２は、コア３０の軸方向に対称に形成されている。この一対のインシュレータ３２は、コア３０の軸方向視において、このコア３０と略同様の形状に形成されており、コア３０の軸方向両側からコア３０に装着されている。

各インシュレータ３２は、ティース３６を被覆する被覆部４６を有している。被覆部４６は、ティース３６の軸部３８を被覆する軸部被覆部４８と、ティース３６の傘部４０を被覆する傘部被覆部５０とを有している。軸部被覆部４８は、ティース３６の軸方向端面４２を被覆する端面被覆部５２と、ティース３６の両側の側面４４を被覆する一対の側面被覆部５４とを有する凹型（Ｕ型）に形成されている。

図４に示されるように、端面被覆部５２は、軸方向端面４２と反対側（矢印Ａ側）に膨出する断面円弧状に形成されている。この端面被覆部５２は、軸方向端面４２との間に隙間を有している。一方、側面被覆部５４は、コア３０の軸方向に沿って延びており、ティース３６の側面４４に密着されている。

また、軸方向端面４２と端面被覆部５２との間の隙間には、本発明における「弾発部」の一例である弾発部材５６が設けられている。この弾発部材５６は、コア３０及びインシュレータ３２と別体に構成されている。この弾発部材５６は、図５に示されるように、一対の当接部５８と、この一対の当接部５８を連結する弾性部６０とを有している。

一対の当接部５８は、図４に示されるように、ティース３６の軸方向を長手方向として配置されている。また、この一対の当接部５８は、ティース３６の幅方向に離間されており、それぞれ軸方向端面４２に当接されている。一方、弾性部６０は、一対の当接部５８に対して軸方向端面４２と反対側（矢印Ａ側）に膨出する断面円弧状に形成されている。弾性部６０の頂部は、同じく断面円弧状に形成された端面被覆部５２の頂部における裏面に当接されている。

そして、図６に示されるように、巻線３４は、各インシュレータ３２に形成された被覆部４６を介してティース３６に巻回されている。この巻線３４は、より具体的には、被覆部４６のうちの軸部被覆部４８を介してティース３６の軸部３８に巻回されている。また、この巻線３４は、軸部３８の軸方向一端側から他端側に亘って軸部３８の軸線周りに巻回されている。

なお、この巻線３４は、後述するように、加圧治具６２によりティース３６の両側の側面４４に向けて（矢印Ｂ側に向けて）圧縮されて潰されている。また、この巻線３４は、ティース３６の両側の側面４４に向けて圧縮されることにより、コア３０の軸方向（矢印Ａ側）に伸長されている。軸方向端面４２と端面被覆部５２との間に設けられた弾発部材５６は、端面被覆部５２を介して巻線３４をコア３０の軸方向に弾発し、これにより、巻線３４は、コア３０の軸方向に伸長された状態に維持されている。

また、このようにして巻線３４がコア３０の軸方向に伸長された状態に維持されることにより、被覆部４６の側面被覆部５４と巻線３４との間の隙間が低減された状態（すなわち、巻線３４が側面被覆部５４に接近又は接触されている状態）になっている。

次に、本発明の一実施形態に係る回転電機１０の製造方法について説明する。

電機子１６の製造工程においては、先ず、図３に示されるように、コア３０の軸方向両側から一対のインシュレータ３２がコア３０に装着される。また、このとき、図４に示されるように、軸方向端面４２と端面被覆部５２との間に弾発部材５６が配置される。

そして、図６に示されるように、巻線３４が軸部被覆部４８を介してティース３６の軸部３８に巻回される。このとき、巻線３４のテンションにより、軸方向端面４２と端面被覆部５２との間に配置された弾発部材５６が弾性変形（圧縮変形）される。また、ティース３６の軸部３８は、断面四角形状であるので、この軸部３８の角部における巻線３４の曲げ半径が大きくなる。このため、巻線３４がスプリングバックによりティース３６の側方に膨らみ、被覆部４６の側面被覆部５４と巻線３４との間に隙間が発生する。この状態では、隣り合う巻線３４同士が干渉する虞がある。

そこで、巻線３４の巻回完了後に、ティース３６の幅方向の両側から加圧治具６２により巻線３４がティース３６の両側の側面４４に向けて（矢印Ｂ側に向けて）圧縮されて潰される。巻線３４がティース３６の両側の側面４４に向けて圧縮されて潰されると、巻線３４がコア３０の軸方向（矢印Ａ側）に伸長され、被覆部４６の側面被覆部５４と巻線３４との間の隙間が低減される。

また、巻線３４がコア３０の軸方向に伸長されると、巻線３４のテンションにより圧縮されていた弾発部材５６が復元変形し、この弾発部材５６により巻線３４がコア３０の軸方向に支持（弾発）される。つまり、換言すれば、巻線３４がコア３０の軸方向に伸長されると、端面被覆部５２と巻線３４との間に隙間が発生しようとするが、弾発部材５６が復元変形することにより、端面被覆部５２と巻線３４との間に隙間が発生することが抑制される。

そして、加圧治具６２による加圧が解消されても、弾発部材５６により巻線３４がコア３０の軸方向に支持（弾発）されるので、巻線３４がコア３０の軸方向に伸長された状態に維持される。この結果、被覆部４６の側面被覆部５４と巻線３４との間の隙間が低減された状態が維持される。

なお、弾発部材５６は、回転電機１０の完成状態において、弾性圧縮された状態で巻線３４を弾発（押圧）していても良い。また、弾発部材５６は、電機子１６の製造工程において巻線３４のテンションが作用したときに弾性圧縮されて巻線３４を弾発（押圧）し、回転電機１０の完成状態においては自由状態とされて巻線３４を支持していても良い。

そして、以上の要領で図１に示される電機子１６が完成され、この電機子１６と、モータケース１２と、フロントハウジング１４と、ロータ１８と、制御回路２０とが適宜順序により組み付けられることにより、回転電機１０が完成される。

次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。

以上詳述したように、本発明の一実施形態に係る回転電機１０によれば、図４に示されるように、ティース３６の軸方向端面４２と巻線３４との間には、巻線３４をコア３０の軸方向に弾発する弾発部材５６が設けられている。従って、仮に、巻線３４がスプリングバックによりティース３６の側方に膨らみ、被覆部４６の側面被覆部５４と巻線３４との間に隙間が発生しても、巻線３４のテンションにより圧縮されていた弾発部材５６により巻線３４がコア３０の軸方向（矢印Ａ側）に弾発される。これにより、巻線３４がコア３０の軸方向に伸長されて、被覆部４６の側面被覆部５４と巻線３４との間の隙間が低減される。この結果、隣り合う巻線３４の間隔が確保されるので、巻線３４の線占率を向上させつつ、回転電機１０の小型化を図ることができる。

特に、巻線３４は、図６に示されるように、ティース３６の両側の側面４４に向けて（矢印Ｂ側に向けて）圧縮されて潰されている。従って、巻線３４がコア３０の軸方向に伸長され、被覆部４６の側面被覆部５４と巻線３４との間の隙間が低減される。また、巻線３４がコア３０の軸方向に伸長されると、巻線３４のテンションにより圧縮されていた弾発部が復元変形し、この弾発部により巻線３４がコア３０の軸方向に支持（弾発）される。これにより、巻線３４がコア３０の軸方向に伸長された状態に維持されるので、被覆部４６の側面被覆部５４と巻線３４との間の隙間が低減された状態を維持することができる。

また、弾発部材５６は、コア３０及びインシュレータ３２と別体に構成されているので、弾発力の設定が容易である。また、弾発部材５６は、一対の当接部５８と弾性部６０とを有する簡単な構成とされているので、低コスト化を図ることができる。

また、弾発部材５６は、軸方向端面４２と被覆部４６との間に介在され、被覆部４６を介して巻線３４をコア３０の軸方向に弾発する。従って、弾発部材５６が巻線３４に直接接触しないので、被覆部４６を介してティース３６に巻線３４を容易に巻回することができる。

次に、本発明の一実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態において、弾発部材５６（図５参照）は、一対の当接部５８と弾性部６０とを有していたが、巻線３４を弾発できる形状であれば、どのような形状でも良い。

また、弾発部材５６は、軸方向端面４２と端面被覆部５２との間に介在されていたが、端面被覆部５２と巻線３４との間に介在されても良い。

また、弾発部材５６は、コア３０の軸方向両側にそれぞれ設けられていたが、コア３０の軸方向一方側にのみ設けられていても良い。

また、巻線３４は、ティース３６の両側の側面４４に向けて圧縮されて潰されていたが、弾発部材５６の弾発力により巻線３４をコア３０の軸方向に伸長させて側面被覆部５４と巻線３４との間の隙間を低減できるのであれば、巻線３４は、ティース３６の両側の側面４４に向けて圧縮されて潰されていなくても良い。

また、上記実施形態では、巻線３４を弾発するために、コア３０及びインシュレータ３２と別体に構成された弾発部材５６が用いられていた。しかしながら、図７に示されるように、巻線３４を弾発するための複数の弾発部６６が、被覆部４６のうちの端面被覆部５２に一体に形成されていても良い。この図７に示される変形例では、一例として、複数の弾発部６６が端面被覆部５２からコア３０の軸方向に沿って巻線３４側へ延出するリブ状に形成されている。

このように、複数の弾発部６６が端面被覆部５２に一体に形成されていると、部材点数の増加を抑制して低コスト化を図ることができる。また、複数の弾発部６６が端面被覆部５２からコア３０の軸方向に延出するリブ状に形成されていると、簡単な構成により、巻線３４を弾発することができる。

なお、図７に示される変形例において、複数の弾発部６６は、端面被覆部５２からコア３０の軸方向に沿って巻線３４側へ延出されていた。しかしながら、端面被覆部５２と軸方向端面４２との間に隙間が形成されると共に、複数の弾発部６６が端面被覆部５２からコア３０の軸方向に沿って軸方向端面４２側へ延出されていても良い。そして、複数の弾発部６６は、軸方向端面４２と端面被覆部５２との間に配置され、端面被覆部５２を介して巻線３４を弾発しても良い。

また、図７に示される変形例において、複数の弾発部６６は、コア３０の軸方向に沿って直線状に延びるリブによって形成されていたが、巻線３４を弾発できる形状であれば、どのような形状でも良い。また、弾発部６６は、単数でも良い。

また、上記実施形態において、回転電機１０は、ブラシレスモータとされていたが、ブラシレスモータ以外のモータとされていても良い。

なお、上記複数の変形例のうち組み合わせ可能な変形例は、適宜組み合わされて実施可能である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０…回転電機、１２…モータケース、１４…フロントハウジング、１６…電機子、１８…インナロータ、１８…ロータ、２０…制御回路、２２…回転軸、２４…マグネット、２６，２８…軸受、３０…コア、３２…インシュレータ、３４…巻線、３６…ティース、３８…軸部、４０…傘部、４２…軸方向端面、４４…側面、４６…被覆部、４８…軸部被覆部、５０…傘部被覆部、５２…端面被覆部、５４…側面被覆部、５６…弾発部材（弾発部の一例）、５８…当接部、６０…弾性部、６２…加圧治具、６６…弾発部

Claims

放射状に延びる複数のティースを有するコアと、
前記ティースにおける前記コアの軸方向端側に位置する軸方向端面と、前記ティースにおける前記軸方向端面の両側に形成された側面とを被覆する被覆部を有し、前記コアに装着されたインシュレータと、
前記被覆部を介して前記ティースに巻回された巻線と、
前記ティースの前記軸方向端面と前記巻線との間に設けられ、前記ティースの幅方向中央部に頂部を有して前記ティースの軸方向端面と反対側に凸を成し、前記巻線を前記コアの軸方向に弾発する弾発部と、
を備えた回転電機。
前記弾発部は、前記ティースの前記軸方向端面と前記被覆部との間に介在され、前記被覆部を介して前記巻線を前記コアの軸方向に弾発する、
請求項１に記載の回転電機。
前記弾発部は、前記コア及び前記インシュレータと別体に構成された弾発部材とされ、
前記弾発部材は、前記ティースの前記軸方向端面に当接する一対の当接部と、前記一対の当接部を連結すると共に前記一対の当接部に対して前記ティースの前記軸方向端面と反対側に膨出する弾性部とを有している、
請求項２に記載の回転電機。
前記弾発部は、前記被覆部における前記ティースの前記軸方向端面を被覆する端面被覆部に一体に形成されている、
請求項１に記載の回転電機。
前記弾発部は、前記被覆部の前記端面被覆部から前記コアの軸方向に延出するリブ状に形成されている、
請求項４に記載の回転電機。
前記巻線は、前記ティースの両側の前記側面に向けて圧縮されて潰されている、
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の回転電機。
請求項６に記載の回転電機の製造方法であって、
前記コアに前記インシュレータを装着し、
前記被覆部を介して前記ティースに前記巻線を巻回し、
前記巻線を前記ティースの両側の前記側面に向けて圧縮して潰すと共に、前記弾発部により前記巻線を前記コアの軸方向に支持する、
ことを含む回転電機の製造方法。