JP6354155B2 - 電動機 - Google Patents

Description

本発明は、ステータを鋼板ブラケットに固定した電動機に関する。

従来の電動機には、ステータの内部にロータを回転可能に配置したインナーロータ型の電動機があり、例えば、空気調和機に搭載する送風ファンを回転駆動するためのブラシレスＤＣモータとして用いられる。この電動機には、例えば、ベアリングハウスを有する鋼板ブラケットにステータを圧入した構造があり、鋼板ブラケットとステータコアが直接接触し導通する。このため、ステータコアの電位が大きくなると、鋼板ブラケットとベアリングで支持されている電動機のシャフトとの電位差が大きくなり、ベアリングに電食が発生するおそれがある。この対策としては、鋼板ブラケットとステータコアの間に絶縁部材を介在することが考えられる。鋼板ブラケットとステータコアが絶縁部材の介在により非導通となるため、ステータコアの電位が高くなっても鋼板ブラケットとシャフトとの電位差が大きくなることがなくなり、ベアリングに電食が発生するのを防止することができる。

ところで、従来の電動機には、鋼板ブラケットとステータコアの間にモータの振動を防止する防振部材を介在した構造が知られている。この防振部材は、ステータコアの外周を覆うインシュレータの端面から膨出した緩衝部となっている（例えば、特許文献１参照）。したがって、この緩衝部は、鋼板ブラケットとステータコア間の絶縁部材にも成り得ることから、ベアリングに電食が発生するのを防止するための部材を兼ねることができる。

しかしながら、ステータコアの外周をインシュレータのような樹脂部材で覆った構造の場合、ステータを鋼板ブラケットに圧入して固定すると、樹脂部材が経年劣化で弾性力が低下し、ステータを鋼板ブラケットに固定し続けられなくなるおそれがあった。

特開２００２−１０１６０６号公報

本発明は上記問題点に鑑み、ベアリングに電食が発生するのを防止しつつ、ステータと鋼板ブラケットとの固定状態を維持する電動機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の電動機は、円筒状に形成されたステータコアとステータコアの外周を覆う絶縁部材を備えたステータと、ステータの内周側に回転自在に配置されたロータと、ロータのシャフトの出力側と反出力側をそれぞれ支持するベアリングと、ベアリングを保持するとともにステータを収容して固定する鋼板ブラケットとを備えたものであって、鋼板ブラケットの内周面には複数の突出部が形成され、ステータに備えられた絶縁部材の外周面には複数の突出部がそれぞれ嵌合する複数の凹部が形成されることを特徴とする。さらに、鋼板ブラケットはシャフトの軸方向に分割された２つの鋼板ブラケット片を備え、鋼板ブラケット片にはそれぞれの底面にベアリングハウスが形成され、少なくとも一方の鋼板ブラケット片は円筒形状に形成され、一方の鋼板ブラケット片にはステータがシャフトの軸方向に沿って挿入され、ステータの外周面のうち、ステータの挿入方向に向かって前記凹部と連続する絶縁部材の外周面には、挿入方向に向かって外径が小さくなるようなテーパ部が形成されていることを特徴とする。

また、本発明の電動機において、前記凹部と前記突出部とで構成される嵌合部は一方の鋼板ブラケット片の底面から軸方向に同一高さで、かつ、周方向に等間隔に３つ以上配置され、突出部は凹部を介してステータのステータコア側壁を径方向に押さえることを特徴とする。

本発明の電動機によれば、ベアリングを保持するとともにステータを収容して固定する鋼板ブラケットを備え、鋼板ブラケットの内周面には複数の突出部が形成され、ステータに備えられた絶縁部材の外周面には複数の突出部がそれぞれ嵌合する複数の凹部が形成されることにより、ベアリングに電食が発生するのを防止しつつ、ステータと鋼板ブラケットとの固定状態を維持することができる。さらに、ステータの外周面のうち、ステータの挿入方向に向かって凹部と連続する絶縁部材の外周面には、挿入方向に向かって外径が小さくなるようなテーパ部が形成されていることにより、ステータを鋼板ブラケットに容易に挿入することができる。

また、本発明の電動機によれば、凹部と突出部とで構成される嵌合部は一方の鋼板ブラケット片の底面から軸方向に同一高さで、かつ、周方向に等間隔に３つ以上配置され、突出部は凹部を介してステータのステータコア側壁を径方向に押さえることにより、エアギャップを均一にする。

本発明による電動機を示す概略断面図である。 本発明による電動機の反出力側の鋼板ブラケット片にステータを収容して固定した状態を示す外観斜視図である。 本発明による電動機の図２に示す上面図である。 本発明による電動機の図３に示すＡ−Ａ断面図で、（ａ）は全体断面図、（ｂ）は部分断面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。図１乃至図４は、本実施形態における電動機を説明する図である。なお、図１は、図３に示すＢ−Ｂ断面図を含む概略断面図である。実施形態における電動機は、回転磁界を発生するステータの内周側にロータを回転可能に配置したインナーロータ型電動機であり、例えば、空気調和機に搭載する送風ファンを回転駆動するためのブラシレスＤＣモータとして用いられる。

電動機Ｍは、図１乃至図３に示すように、絶縁部材１２で外周を覆われたステータコア１１を備えたステータ１と、ステータ１の内周側に回転自在に配置されたロータ２と、ロータ２のシャフト３の反出力側を支持するベアリング４１と、ロータ２のシャフト３の出力側を支持するベアリング４２と、２つのベアリング４１、４２を保持するとともにステータ１を収容して固定する鋼板ブラケット５とを備えている。

ステータコア１１は、薄い鋼板を複数積層し円筒状に形成され、環状のバックヨーク部１１１とバックヨーク部１１１から内径側に延びる複数のティース部１１２とを備えている。ステータコア１１には絶縁部材１２が一体形成され、絶縁部材１２を介してティース部１１２にステータ巻線１３が巻回されている。絶縁部材１２は、ＰＢＴ、ＰＥＴや不飽和ポリエステルなどの樹脂で成形され、ステータコア１１をティース部１１２の先端面１１２１（ステータコア１１の内周面）を除いて覆っている。このように構成されたステータ１は、ティース部１１２の先端面１１２１がロータ２の外周面２１に所定の間隔（いわゆるエアギャップ）をもって対向するように鋼板ブラケット５に固定されている。

鋼板ブラケット５は、シャフト３の軸方向に分割された２つの鋼板ブラケット片５１、５２を備える。シャフト３の反出力側に鋼板ブラケット片５１が設けられるとともに、シャフト３の出力側に鋼板ブラケット片５２が設けられている。反出力側の鋼板ブラケット片５１は有底円筒形状に形成される。この鋼板ブラケット片５１に対し、ステータ１がシャフト３の軸方向に沿って挿入されている。鋼板ブラケット片５１の底面５１１の中心には、底面５１１より小径で軸方向に突出した有底円筒形状のベアリングハウス５１２が形成され、ベアリングハウス５１２にベアリング４１が保持されている。鋼板ブラケット片５１とベアリング４１は、ベアリングハウス５１２を介して直接接触して電気的に導通している。

出力側の鋼板ブラケット片５２は鋼板ブラケット片５１よりも浅い有底円筒形状に形成され、鋼板ブラケット片５２の内周面５２３が鋼板ブラケット片５１の外周面５１３に嵌合されている。鋼板ブラケット片５２の底面５２１の中心には、底面５２１より小径で軸方向に突出した有底円筒形状のベアリングハウス５２２が形成され、ベアリングハウス５２２にベアリング４２が保持されている。鋼板ブラケット片５２とベアリング４２はベアリングハウス５２２を介して直接接触して電気的に導通している。なお、鋼板ブラケット５は、有底円筒形状の２つの鋼板ブラケット片５１、５２を備えるが、本発明はこれに限らず、一方を有底円筒形状の鋼板ブラケット片とし、他方を円板形状の鋼板ブラケット片としてもよい。

電動機Ｍには、図３及び図４に示すように、本発明の特徴部分として、鋼板ブラケット５にステータ１を収容して固定するための嵌合部６が設けられている。嵌合部６は、鋼板ブラケット片５１の内周面５１５に４つ形成された突出部５１４と、ステータ１の外周面１２２に４つ形成され、４つの突出部５１４がそれぞれ嵌合する凹部１２１とで構成されている。電動機Ｍの組立時に、ステータ１は鋼板ブラケット片５１の開口５１６から底面５１１に向けて挿入される。そして、凹部１２１が突出部５１４と対向する位置までステータ１が挿入されると、この突出部５１４と凹部１２１とで構成される嵌合部６によって、鋼板ブラケット５に対してステータ１が固定される。

本実施形態の嵌合部６は、さらに、鋼板ブラケット片５１の底面５１１から軸方向に同一高さＨの位置で、かつ、鋼板ブラケット片５１の周方向に等間隔に４つ配置されている。また、鋼板ブラケット片５１に形成された４つの突出部５１４はそれぞれ、鋼板ブラケット片５１の内周面５１５から径方向に同一高さＬだけ突出するように形成されている。４つの突出部５１４はそれぞれ凹部１２１を介してステータ１のステータコア側壁１１３を径方向に押さえる。一方、ステータ１に形成された４つの凹部１２１ではそれぞれ、絶縁部材１２の径方向の厚みが薄くなっているため、鋼板ブラケット片５１とステータコア１１との間の絶縁状態を保持しつつ、ステータコア側壁１１３を４つの突出部５１４により直接押さえるような状態に近づけることができる。この結果、鋼板ブラケット片５１４の内周面５１５とステータコア側壁１１３との径方向の距離を全周に渡って均一にすることができ、ロータ２の中心軸Ｏ（図１参照）とステータ１の中心軸Ｏ’とを高い精度で一致させることができるようになり、ティース部１１２の先端面１１２１とロータ２の外周面２１の間の径方向空隙距離（いわゆるエアギャップ）が均一になる。これにより、電動機Ｍの駆動時に、ロータ２の外周面２１に加えられる回転トルクにムラがなくなり、電動機Ｍの効率を高めることができる。また、エアギャップをより狭くすることも可能となる。

また、ステータ１の絶縁部材１２の外周面１２２のうち、ステータ１の挿入方向に向かって凹部１２１の壁面１２１１と連続する外周面１２２１には、ステータ１の挿入方向に向かって外径が小さくなるようなテーパ部１２２２が形成されている。したがって、鋼板ブラケット片５１にステータ１を挿入する際、テーパ部１２２２により摩擦などの機械的な抵抗を低減することができる。この結果、突出部５１４が凹部１２１に嵌合され易くなり、ステータ１を鋼板ブラケット片５１に容易に挿入することができる。

以上説明してきた実施形態による電動機Ｍによれば、ベアリング４１を保持するとともにステータ１を収容して固定する鋼板ブラケット片５１を備え、鋼板ブラケット片５１の内周面５１５には４つの突出部５１４が形成され、ステータ１の絶縁部材１２の外周面１２２には４つの突出部５１４がそれぞれ嵌合する４つの凹部１２１が形成される。この結果、鋼板ブラケット片５１とステータコア１１の間に絶縁部材１２が介在されて鋼板ブラケット片５１とステータコア１１が非導通になるため、ベアリング４１、４２に電食が発生するのを防止することができる。さらに、鋼板ブラケット片５１の突出部５１４にステータ１の凹部１２１が嵌合することで、ステータ１と鋼板ブラケット片５１との固定状態を維持することができる。

また、本実施形態による電動機Ｍによれば、鋼板ブラケット片５１は円筒形状に形成され、鋼板ブラケット片５１にはステータ１がシャフト３の軸方向に沿って挿入され、ステータ１の外周面１２２のうち、ステータ１の挿入方向に向かって凹部１２１と連続する外周面１２２１には、挿入方向に向かって外径が小さくなるようなテーパ部１２２２が形成される。この結果、ステータ１を鋼板ブラケット片５１に容易に挿入することができる。鋼板ブラケット片５１にステータ１を挿入する際、例えば、予め潤滑材をステータ１の外周面１２２に塗布しておくことでより挿入し易くなる。なお、鋼板ブラケット片５１の突出部５１４は、ステータ１の凹部１２１の壁面１２１１とテーパ部１２２２の外周面１２２１とが交わるエッジ１２２３を乗り越えてステータ１の凹部１２１に嵌合するため、ステータ１が挿入方向の反対方向に鋼板ブラケット片５１から抜け難くなっている。

さらに、本実施形態による電動機Ｍによれば、凹部１２１と突出部５１４とで構成される嵌合部６は鋼板ブラケット片５１の底面５１１から軸方向に同一高さＨで、かつ、周方向に等間隔に４つ配置され、４つの突出部５１４はそれぞれ、鋼板ブラケット片５１の内周面５１５から径方向に同一高さＬだけ突出するように形成されており、突出部５１４は凹部１２１を介してステータ１のステータコア側壁１１３を径方向に押さえる。この結果、前述で説明してきたようにロータ２の中心軸Ｏとステータ１の中心軸Ｏ’とを高い精度で一致させることができるようになり、エアギャップを均一にする効果がある。なお、本実施形態では嵌合部６は４つ配置されているが、本発明はこれに限らず、少なくとも３つ以上配置することでエアギャップを均一にする効果が得られる。

以上説明してきた本実施形態による電動機Ｍでは、シャフト３の反出力側の鋼板ブラケット片５１にステータ１をシャフト３の軸方向に沿って挿入しているが、本発明はこれに限らず、シャフト３の出力側の鋼板ブラケット片５２にステータ１をシャフト３の軸方向に沿って挿入してもよい。また、凹部１２１と突出部５１４とで構成される嵌合部６は、周方向へのストッパ機能も兼ねており、鋼板ブラケット片５１に対するステータ１の空転を防止することができる。

１ ステータ
１１ ステータコア
１１１ バックヨーク部
１１２ ティース部
１１３ ステータコア側壁
１１２１ 先端面
１２ 絶縁部材
１２１ 凹部
１２１１ 壁面
１２２ 外周面
１２２１ 外周面
１２２２ テーパ部
１２２３ エッジ
２ ロータ
２１ 外周面
３ シャフト
４１ ベアリング
４２ ベアリング
５ 鋼板ブラケット
５１ 鋼板ブラケット片
５１１ 底面
５１２ ベアリングハウス
５１３ 外周面
５１４ 突出部
５１５ 内周面
５１６ 開口
５２ 鋼板ブラケット片
５２１ 底面
５２２ ベアリングハウス
５２３ 内周面
６ 嵌合部
Ｍ 電動機
Ｈ 鋼板ブラケット片５１の底面５１１から軸方向の高さ
Ｌ 突出部５１４の径方向長さ
Ｏ ロータ２の中心軸
Ｏ’ ステータ１の中心軸

Claims (2)

1. 円筒状に形成されたステータコアと前記ステータコアの外周を覆う絶縁部材を備えたステータと、前記ステータの内周側に回転自在に配置されたロータと、前記ロータのシャフトの出力側と反出力側をそれぞれ支持するベアリングと、前記ベアリングを保持するとともに前記ステータを収容して固定する鋼板ブラケットとを備えた電動機であって、前記鋼板ブラケットの内周面には複数の突出部が形成され、前記ステータに備えられた前記絶縁部材の外周面には前記複数の突出部がそれぞれ嵌合する複数の凹部が形成され、
   前記鋼板ブラケットは前記シャフトの軸方向に分割された２つの鋼板ブラケット片を備え、前記鋼板ブラケット片にはそれぞれの底面にベアリングハウスが形成され、少なくとも一方の鋼板ブラケット片は円筒形状に形成され、前記一方の鋼板ブラケット片には前記ステータが前記シャフトの軸方向に沿って挿入され、前記ステータの外周面のうち、前記ステータの挿入方向に向かって前記凹部と連続する前記絶縁部材の外周面には、挿入方向に向かって外径が小さくなるようなテーパ部が形成されていることを特徴とする電動機。
2. 前記凹部と前記突出部とで構成される嵌合部は前記一方の鋼板ブラケット片の底面から軸方向に同一高さで、かつ、周方向に等間隔に３つ以上配置され、前記突出部は前記凹部を介して前記ステータのステータコア側壁を径方向に押さえることを特徴とする請求項１に記載の電動機。

Images