JP6172931B2 - 電動モータ - Google Patents
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Description
例えば、インシュレータに、ティース毎に対応して配置され一部の巻線とその他の巻線とを径方向に分離するための分離部を設け、巻線の接続作業時に、他の巻線が邪魔になるのを防止するようにした技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、各電機子コイルの巻線の長さを均一にすることができ、各電機子コイルの電気抵抗を均一にすることができる。このため、電動モータの性能を安定させることができる。
さらに、巻線の巻太りが低減され、小型化、軽量化された電動モータを提供できる。
(減速機付モータ)
次に、この発明の第1実施形態を図1〜図8に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る電動モータが適用された減速機付モータの縦断面図である。
同図に示すように、減速機付モータ1は、例えば、自動車のワイパ駆動用に用いるものであって、電動モータ2と、電動モータ2の回転軸3に連結された減速機構4とを備えている。電動モータ2は、有底筒状のヨーク5と、ヨーク5内に回転自在に設けられたアーマチュア6とを有している。
ヨーク5の底壁(エンド部)51には、径方向中央に軸方向外側に向かって突出する軸受ハウジング19が形成され、ここに回転軸3の一端を回転自在に軸支するための滑り軸受18が設けられている。この滑り軸受18は、回転軸3の調心機能を有している。
図1〜図3に示すように、アーマチュア6は、回転軸3に外嵌固定された電機子80と、回転軸3の他端側(減速機構4側)に配置されたコンミテータ10とを備えている。
電機子80は、アーマチュアコア8と、アーマチュアコア8に形成されたアーマチュアコイル9と、これらアーマチュアコア8とアーマチュアコイル9との間を絶縁するインシュレータ60とを有している。
アーマチュアコア8は、プレス加工等によって打ち抜かれた磁性材料の板材を軸方向に積層したり(積層コア)、軟磁性粉を加圧成形したり(圧粉コア)して形成されたものであって、略円柱状のコア本体11を有している。
このように、電動モータ2は、磁極数が4極、スロット13の個数が6つ、セグメント15の枚数が18枚に設定された所謂4極6スロット18セグメントの電動モータとして構成されている。
さらに、同電位となるセグメント15に対応するライザ16には、それぞれ接続線17が掛け回され、この接続線17がヒュージングによりライザ16に固定されている。接続線17は、同電位となるセグメント15同士を短絡するためのものであって、コンミテータ10とアーマチュアコア8との間に引き回される。
ハウジング本体42には、減速機構4の歯車群41が収納される。また、ハウジング本体42の電動モータ2側には、ブラシ収納部22が一体成形され、ここに電動モータ2のコンミテータ10が臨まされている。
次に、図4に基づいて、アーマチュアコイル9の形成方法の一例について説明する。
図4は、アーマチュアの展開図であり、隣接するティース間の空隙がスロットに相当している。尚、以下の図4においては、各セグメント15、各ティース12、及び形成されたアーマチュアコイル9にそれぞれ符号を付して説明する。
尚、図4において、各ティース12への巻線14の巻回方向が時計回りであるときを順方向と称し、反時計回りであるときを逆方向と称して説明する。
続いて、1−2番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、1番セグメント15に隣接する2番セグメント15のライザ16に掛け回す。そして、2番セグメント15に巻き終わり端14bを接続する。これにより、1−2番セグメント15間には、1番ティース12に順方向に巻回されたU相の第1コイル91が形成される。
続いて、1−6番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、5番セグメント15に隣接する6番セグメント15のライザ16に掛け回す。そして、6番セグメント15に巻き終わり端14bを接続する。これにより、5−6番セグメント15間には、1番ティース12に逆方向に巻回された「−U」相の第2コイル92が形成される。
続いて、1−6番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、6番セグメント15に隣接する7番セグメント15のライザ16に掛け回す。そして、7番セグメント15に巻き終わり端14bを接続する。これにより、6−7番セグメント15間には、1番ティース12に逆方向に巻回された「−U」相の第3コイル93が形成される。
そして、これを各相に対応するセグメント15間で順次行うことにより、アーマチュアコア8には第1コイル91、第2コイル92及び第3コイル93を備えた3相構造のアーマチュアコイル9が形成され、隣接するセグメント15間にU,「−W」,「−W」,V,「−U」,「−U」,W,「−V」,「−V」相のコイル91〜93がこの順で電気的に順次接続される。
ここで、アーマチュアコア8には、軸方向両端側からそれぞれ樹脂製のインシュレータ60が装着されており、これら2つのインシュレータ60の上から巻線14が巻回されるようになっている。
図5は、アーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図、図6は、アーマチュアコアに装着されたインシュレータをコンミテータ側からみた拡大斜視図、図7は、インシュレータの斜視図である。
図5〜図7に示すように、インシュレータ60は、アーマチュアコア8のコア本体11を被覆するコア本体被覆部61と、ティース12を被覆するティース被覆部62とを備えている。コア本体被覆部61及びティース被覆部62は、樹脂等の絶縁材料により一体成形されている。
本体被覆部側面61bは、本体被覆部端面61aの外周縁部から、アーマチュアコア8の軸方向略中央に至るまで延出形成されている。
ティース被覆部端面62aは、ティース12の形状に対応するように軸方向平面視略T字状に形成されている。より具体的には、ティース被覆部端面62aは、ティース12の巻胴部12aの軸方向端面を被覆する巻胴被覆部端面64aと、鍔部12bの軸方向端面を被覆する鍔被覆部端面64bとが一体成形されている。
すなわち、3つの収容部71〜73のうちの第1収容部71は、ティース被覆部62の第1仕切り壁66の径方向内側に形成される。そして、第1収容部71に第1コイル91が収容される。また、3つの収容部71のうちの第2収容部72は、ティース被覆部62の第1仕切り壁66と第2仕切り壁67との間に形成される。そして、第2収容部72には、第2コイル92が収容される。さらに、3つの収容部71のうちの第3収容部73は、ティース被覆部62の第3仕切り壁66の径方向外側に形成される。そして、第3収容部73には、第3コイル93が収容される。
ここで、各仕切り壁66,67の角部には、平面取り部68が形成されているので、各収容部71〜73に各コイル91〜93を収容する際、これらコイル91〜93を形成する巻線14の巻回作業性が向上する。すなわち、平面取り部68により、各仕切り壁66,67に巻線14が引っ掛かることがなく、スムーズに巻線14の巻回作業を行うことができる。
さらに、ティース被覆部62の鍔被覆部端面64bには、周方向略中央に巻崩れ防止凸部70が一体成形されている。巻崩れ防止凸部70は、第3収容部73に収容される第3コイル93の巻崩れを防止するためのものである。巻崩れ防止凸部70は、第3収容部73を画成する役割も有している。
図8は、各仕切り壁、巻崩れ防止板及び巻崩れ防止凸部の相対関係を示す説明図である。
すなわち、図8に示すように、巻崩れ防止板69の高さをT1とし、第1仕切り壁66の高さをT2とし、第2仕切り壁67の高さ及び巻崩れ防止凸部70の高さをT3としたとき、各高さT1,T2,T3は、
T1≦T2≦T3・・・(1)
を満たすように設定されている。
L1≧L2≧L3・・・(2)
を満たすように設定されている。
Y1≒Y2≒Y3・・・(3)
を満たすように設定されている。
図1に戻り、このような電動モータ2が取付けられているギヤハウジング23には、ハウジング本体42に歯車群41が収納されている。歯車群41は、電動モータ2の回転軸3に連結されたウォーム軸25と、ウォーム軸25に噛合う段付歯車26と、段付歯車26に噛合うスパーギヤ27とで構成されている。
ウォーム軸25は、一端が回転軸3に連結されると共に、他端がハウジング本体42に回転自在に軸支されている。ウォーム軸25と回転軸3との連結部24、つまり、回転軸3の他端は、ハウジング本体42に設けられている転がり軸受32に、回転自在に支持されている。
次に、図4に基づいて、電動モータ2の動作について説明する。
電動モータ2の動作説明にあたり、例えば、図4に示すように、1−2番セグメント15間にブラシ21が配置されると共に、6番セグメント15にブラシ21が配置され、これら2つのブラシ21の間に電圧が印加された場合について説明する。
尚、例えば、上述の電動モータ2の動作の説明において、1−2番セグメント15間に配置されたブラシ21を進角させ、回転軸3を高速回転させることも可能である。
したがって、上述の第1実施形態によれば、アーマチュアコア8に巻線14を形成してアーマチュアコイル9を形成するにあたり、アーマチュアコア8に装着するインシュレータ60のティース被覆部62に、第1仕切り壁66及び第2仕切り壁67を設けて3つの収容部71〜73を形成しているので、アーマチュアコイル9を構成する3つのコイル91〜93の配置箇所を区分けすることができる。このため、巻線14の巻回作業を容易に行うことが可能になり、巻線14の巻太りも低減することができる。
このため、周方向に隣接するコイル91〜93同士の接触を回避しつつ、効率よく各ティース12に巻線14を巻回することができる。そして、巻線14の占積率を向上させることができる。さらに、3つのコイル91〜93を形成している各巻線14の長さを同一にすることができ、電動モータ2の特性を安定させることができる。
また、上述の第1実施形態では、ティース被覆部端面62a及びティース被覆部側面62bに、第1仕切り壁66及び第2仕切り壁67の2つの仕切り壁66,67を全周に渡って一体成形した場合について説明した。
しかしながら、これに限られるものではなく、例えば、以下の変形例のように構成してもよい。
図9は、本第1実施形態の第1変形例におけるアーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図である。
同図に示すように、上述の第1実施形態と、この第1変形例との相違点は、上述の第1実施形態のインシュレータ60には、ティース被覆部62の巻胴被覆部端面64aと、コア本体被覆部61の本体被覆部端面61aとの接続部に、巻崩れ防止板69が一体成形されているのに対し、第1変形例には、巻崩れ防止板69が一体成形されていない点にある。
したがって、第1変形例のように構成した場合であっても、前述の第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
図10は、本第1実施形態の第2変形例におけるアーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図である。
同図に示すように、上述の第1実施形態と、この第2変形例との相違点は、第1実施形態には、ティース被覆部端面62a及びティース被覆部側面62bに、第1仕切り壁66及び第2仕切り壁67が全周に渡って一体成形されているのに対し、第2変形例では、ティース被覆部端面62aのみに、板状の第1仕切り壁166及び第2仕切り壁167が形成されている点にある。
このように構成した場合であっても、3つのコイル91〜93の配置箇所を区分けすることができる。このため、前述の第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
図11は、本第1実施形態の第3変形例におけるアーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図である。
同図に示すように、第2変形例と、この第3変形例との相違点は、上述の第2変形例では、ティース被覆部62の巻胴被覆部端面64aと、コア本体被覆部61の本体被覆部端面61aとの接続部に、巻崩れ防止板69が一体成形されているのに対し、第3変形例には、巻崩れ防止板69が一体成形されていない点にある。
したがって、第3変形例のように構成した場合であっても、前述の第2変形例と同様の効果を奏することができる。
次に、この発明の第2実施形態を図12〜図14に基づいて説明する。尚、第1実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する。
図12は、第2実施形態におけるアーマチュアの展開図である。
同図に示すように、第1実施形態と第2実施形態との相違点は、第1実施形態のコンミテータ10には、セグメント15が18枚取り付けられているのに対し、第2実施形態のコンミテータ210には、セグメント15が12枚取り付けられている点にある。すなわち、第2実施形態の電動モータ202は、磁極数が4極、スロット13の個数が6つ、セグメント15の枚数が12枚に設定された所謂4極6スロット12セグメントの電動モータとして構成されている。
さらに、アーマチュアコイル209の形状が異なることに伴い、このアーマチュアコイル209とアーマチュアコア8とを絶縁するインシュレータ260の形状が、第1実施形態のインシュレータ60の形状と異なる。
これらについて、より具体的に以下に説明する。
まず、図12に基づいて、第2実施形態におけるアーマチュアコイル209の形成方法の一例について説明する。
同図に示すように、各ティース12は、それぞれU相、V相、W相が周方向にこの順で割り当てられている。つまり、1番、4番ティース12がU相、2番、5番ティース12がV相、3番、6番ティース12がW相になっている。
尚、図12において、各ティース12への巻線14の巻回方向が時計回りであるときを順方向と称し、反時計回りであるときを逆方向と称して説明する。
続いて、1−2番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、1番セグメント15に隣接する2番セグメント15のライザ16に掛け回す。そして、2番セグメント15に巻き終わり端14bを接続する。これにより、1−2番セグメント15間には、1番ティース12に順方向に巻回されたU相の第1コイル291が形成される。
続いて、1−6番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、4番セグメント15に隣接する5番セグメント15のライザ16に掛け回す。そして、5番セグメント15に巻き終わり端14bを接続する。これにより、4−5番セグメント15間には、1番ティース12に逆方向に巻回された「−U」相の第2コイル292が形成される。
そして、これを各相に対応するセグメント15間で順次行うことにより、アーマチュアコア8には第1コイル291及び第2コイル292を備えた3相構造のアーマチュアコイル209が形成され、隣接するセグメント15間にU,「−W」,V,「−U」,W,「−V」相のコイル291,292がこの順で電気的に順次接続される。
図13は、アーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図である。
同図に示すように、インシュレータ260は、アーマチュアコア8のコア本体11を被覆するコア本体被覆部61と、ティース12を被覆するティース被覆部62とを備えている。コア本体被覆部61及びティース被覆部62は、樹脂等の絶縁材料により一体成形されている。
この仕切り壁266は、板状に形成されており、ティース被覆部62の径方向略中央よりもやや径方向外側に配置されている。また、仕切り壁266の角部には、平面取り部268が形成されている。
すなわち、2つの収容部271,272のうちの第1収容部271は、ティース被覆部62の仕切り壁266の径方向内側に形成される。そして、第1収容部271に、第1コイル291が収容される。また、2つの収容部271のうちの第2収容部272は、ティース被覆部62の仕切り壁266の径方向外側に形成される。そして、第2収容部272に、第2コイル292が収容される。
ここで、仕切り壁266の角部には、平面取り部268が形成されているので、各収容部271,272に各コイル291,292を収容する際、各コイル291,292を形成する巻線14の巻回作業性が向上する。
ここで、仕切り壁266、巻崩れ防止板69及び巻崩れ防止凸部70は、それぞれ以下の関係が成立するように形成されている。
すなわち、図14に示すように、巻崩れ防止板69の高さをT4とし、仕切り壁266の高さをT5としたとき、各高さT4,T5は、
T4≦T5・・・(4)
を満たすように設定されている。
L4≧L5・・・(5)
を満たすように設定されている。
Y4≒Y5・・・(6)
を満たすように設定されている。
したがって、上述の第2実施形態によれば、アーマチュアコイル209を2つのコイル291,292で構成した場合であっても、前述の第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
また、上述の第2実施形態では、ティース被覆部端面62a及びティース被覆部側面62bに、仕切り壁266を全周に渡って一体成形した場合について説明した。
しかしながら、これに限られるものではなく、例えば、以下の変形例のように構成してもよい。
図15は、本第2実施形態の第1変形例におけるアーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図である。
同図に示すように、上述の第2実施形態と、この第1変形例との相違点は、上述の第2実施形態のインシュレータ260には、ティース被覆部62の巻胴被覆部端面64aと、コア本体被覆部61の本体被覆部端面61aとの接続部に、巻崩れ防止板69が一体成形されているのに対し、第1変形例には、巻崩れ防止板69が一体成形されていない点にある。
したがって、第1変形例のように構成した場合であっても、前述の第2実施形態と同様の効果を奏することができる。
図16は、本第2実施形態の第2変形例におけるアーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図である。
同図に示すように、上述の第2実施形態と、この第2変形例との相違点は、第2実施形態には、ティース被覆部端面62a及びティース被覆部側面62bに、仕切り壁266が全周に渡って一体成形されているのに対し、第2変形例では、ティース被覆部端面62aのみに、板状の仕切り壁366が形成されている点にある。
このように構成した場合であっても、2つのコイル291,292の配置箇所を区分けすることができる。このため、前述の第2実施形態と同様の効果を奏することができる。
図17は、本第2実施形態の第3変形例におけるアーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図である。
同図に示すように、第2変形例と、この第3変形例との相違点は、上述の第2変形例では、ティース被覆部62の巻胴被覆部端面64aと、コア本体被覆部61の本体被覆部端面61aとの接続部に、巻崩れ防止板69が一体成形されているのに対し、第3変形例には、巻崩れ防止板69が一体成形されていない点にある。
このように構成した場合であっても、前述の第2実施形態の第2変形例と同様の効果を奏することができる。
例えば、減速機付モータ1は、自動車のワイパ駆動用に用いるものである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、さまざまな装置の駆動源として用いることが可能である。
しかしながら、これに限られるものではなく、アーマチュアコイルが複数のコイルで形成されている構造の各種電動モータに、本実施形態のインシュレータを適用することができる。この場合、アーマチュアコイルを構成するコイルの個数に応じて仕切り壁の数を変化させることが望ましい。例えば、アーマチュアコイルを構成するコイルの個数が4つである場合、ティース被覆部62に3つの仕切り壁を設け、4つの収容部を形成することが望ましい。
しかしながら、これに限られるものではなく、平面取り部68,268に代わって丸面取り部を形成してもよい。各仕切り壁66,67,266に丸面取り部を形成した場合であっても、各仕切り壁66,67,266に巻線14が引っ掛かることがなく、スムーズに巻線14の巻回作業を行うことができる。
3 回転軸
6 アーマチュア
7 マグネット
8 アーマチュアコア
9,209 アーマチュアコイル
11 コア本体(電機子コア)
12 ティース
60,260 インシュレータ
66,166 第1仕切り壁(仕切り部)
67,167 第2仕切り壁(仕切り部)
69 巻崩れ防止板
70 巻崩れ防止凸部
71,271 第1収容部(収容部)
72,272 第2収容部(収容部)
73 第3収容部(収容部)
80,280 電機子
91,291 第1コイル(電機子コイル)
92,292 第2コイル(電機子コイル)
93,293 第3コイル(電機子コイル)
266,366 仕切り壁(仕切り部)
Y1〜Y5 容積
Claims (6)
- 電機子と、
前記電機子により形成される磁界に対し、磁気的な吸引力や反発力を生じさせるマグネットと、回転軸に外嵌固定され、電機子コイルが接続される複数のセグメントを有するコンミテータと、を備え、
前記電機子は、
前記回転軸に外嵌固定される電機子コアと、
前記電機子コアから径方向に沿うように延びる複数のティースと、
少なくとも前記ティースの周囲を覆うように形成された絶縁性を有するインシュレータとを備え、
前記ティースに、前記インシュレータの上から巻線を集中巻方式にて順方向に巻回して形成される第1コイルと、前記インシュレータの上から前記巻線を集中巻方式にて逆方向に巻回して形成される第2コイルと、の少なくとも2つの前記電機子コイルを設け、
前記インシュレータに、複数の前記電機子コイルのうちの少なくとも1つの配置場所を決定する仕切り部を設け、
前記仕切り部によって、前記インシュレータ上に、前記電機子コイルを収容する収容部が少なくとも2つ形成され、
前記仕切り部は、各前記収容部の容積が略同一となるように設けられ、
前記第1コイル及び前記第2コイルは、各前記収容部にそれぞれ別々に収容されていることを特徴とする電動モータ。 - 前記仕切り部は、少なくとも前記インシュレータの軸方向一端に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電動モータ。
- 前記仕切り部は、前記インシュレータの全周に渡って設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電動モータ。
- 各仕切り部の突出高さが異なっていることを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の電動モータ。
- 各仕切り部の突出高さは、径方向内側に位置するほど、より低く設定されていることを特徴とする請求項4に記載の電動モータ。
- 各収容部のうち、径方向内側に位置する前記収容部から径方向外側に位置する前記収容部へと、順に前記電機子コイルが収容されていることを特徴とする請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の電動モータ。
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