JP6382881B2 - 電動機の絶縁部品 - Google Patents

Description

本発明は、電動機の絶縁部品に関する。

近年、各種産業機器に利用される電動機では、さらなる小型化及び高性能化を目的として、ステータに取り付けられる巻線の高密度化が進められている。ところが、巻線が高密度に配置されると、巻線がティース部に接触するおそれや、隣接して配置され互いに相が異なる巻線同士が接触するおそれがある。

そこで、安全性の観点からステータの絶縁性能の向上が求められており、絶縁構造を有する種々のステータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、巻線の相間に絶縁紙を挿入することで、ステータの絶縁性を向上できるとされている。

特開２０００−３３３３９９号公報

しかしながら、従来では、巻線の相間絶縁を確保するために、各相間に絶縁紙を挿入する煩雑な工程が必要であり、多大な工数を要していた。また同様に、巻線と配線基板の絶縁を確保するためには、巻線と配線基板の間にも絶縁紙等の絶縁部材を別途挿入する必要があり、工数がさらに嵩むうえ部品点数も増大していた。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、単一の部品により絶縁性を確保できる電動機の絶縁部品を提供することにある。

本発明に係る電動機の絶縁部品は、ステータ（例えば、後述のステータ１）と、前記ステータに取り付けられるステータ筐体（例えば、後述のステータ筐体４）と、前記ステータに複数配置される巻線（例えば、後述の巻線１４）と、前記ステータの軸方向の一端に配置され前記巻線が配線される配線基板（例えば、後述の配線基板３）と、を備える電動機の絶縁部品（例えば、後述の絶縁部品２）であって、隣接し互いに相が異なる巻線間に配置され、これら巻線同士を電気的に絶縁する第１絶縁壁（例えば、後述の第１絶縁壁２１）と、前記巻線と前記配線基板との間に配置され、これら巻線と配線基板とを電気的に絶縁する第２絶縁壁（例えば、後述の第２絶縁壁２２）と、を備える。

前記配線基板と前記ステータ筐体との間に配置され、これら配線基板とステータ筐体とを電気的に絶縁する第３絶縁壁（例えば、後述の第３絶縁壁２３）をさらに備えていても良い。

前記配線基板を前記ステータの所定位置に固定するための固定部（例えば、後述の固定部２０，２９）をさらに備えていても良い。

前記配線基板には、少なくとも１つの貫通孔（例えば、後述の貫通孔３１）が形成され、前記固定部（例えば、後述の固定部２０）は、前記貫通孔に挿通されて係合する第１爪部（例えば、後述の第１爪部２０ｂ）を有していても良い。

前記固定部（例えば、後述の固定部２９）は、前記配線基板の面方向両端部（例えば、後述の面方向両端部３２，３２）に係合する一対の第２爪部（例えば、後述の第２爪部２９ｂ）を有していても良い。

前記絶縁部品は、樹脂で構成されていても良い。

本発明によれば、単一の部品により絶縁性を確保できる電動機の絶縁部品を提供できる。

本発明の一実施形態に係る絶縁部品の斜視図である。 上記実施形態に係る絶縁部品が配置されたステータの径方向断面図である。 上記実施形態に係る絶縁部品が配置されたステータの軸方向断面図である。 上記実施形態に係る絶縁部品の固定部の一例を示す断面図である。 上記実施形態に係る絶縁部品の固定部の他の例を示す断面図である。 従来の絶縁紙が配置されたステータの径方向断面図である。 従来の巻線と配線基板の絶縁部材が配置されたステータの軸方向断面図である。 従来の配線基板とステータ筐体の絶縁部材が配置されたステータの軸方向断面図である。 従来の配線基板が取り付けられたステータの平面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態に係る絶縁部品２は、図示しない電動機のステータ１に配置され、該電動機に絶縁性を付与する機能を有する。また同時に、本実施形態に係る絶縁部品２は、配線基板３をステータ１に固定する機能を有する。

図１は、本実施形態に係る絶縁部品２の斜視図である。図２は、本実施形態に係る絶縁部品２が配置されたステータ１の径方向断面図である。図３は、本実施形態に係る絶縁部品２が配置されたステータ１の軸方向断面図である。
先ず、本実施形態に係る絶縁部品２を備える電動機の構成について、以下に説明する。

本実施形態に係る電動機は、ステータ１と、図示しないロータと、絶縁部品２と、配線基板３と、ステータ筐体４と、複数の巻線１４と、を備える。

ステータ１は、ティース部１１と、外形部１２と、に分割されたモールドステータである。ただし、これに限定されない。
ティース部１１は、ステータ１の中心軸であるＸ軸方向に複数の電磁鋼板が積層されることで形成される。ティース部１１は、円筒部１１１と、複数の凸部１１２と、を備える。これら円筒部１１１と凸部１１２とにより、複数のスロット１１３が周方向に複数形成される。

円筒部１１１は、ステータ１の径方向内側において、円筒状に形成される。円筒部１１１の中空部には、図示しないロータが回転自在に配置される。
凸部１１２は、円筒部１１１から径方向外側に突出して形成される。凸部１１２は、円筒部１１１の周方向に等間隔で複数形成され、いずれもステータ１の軸方向の一端から他端まで延びている。

外形部１２は、ティース部１１の外周を覆うように設けられ、ステータ１の外形部分を構成する。外形部１２は、ティース部１１と同様に、ステータ１の軸方向に複数の電磁鋼板が積層されることで形成される。上述したように本実施形態のステータ１はモールドステータであり、外形部１２とティース部１１で囲われたスロット１１３内に、ステータ１の軸方向から樹脂が充填される。図１に示すように、本実施形態の外形部１２は、径方向の断面形状が略正方形状であるが、これに限定されない。

複数の巻線１４は、それぞれ、ティース部１１の凸部１１２に所定回数、巻回されることでスロット１１３内に配置される。これにより、複数の巻線１４は、ステータ１の周方向に並んで密に配置されるとともに、それぞれステータ１のＸ軸方向に延びるように配置される。
周方向に隣接する巻線１４同士は、互いに異なる相を有する。巻線１４の一端は、図示しない動力コネクタに接続された配線基板に配線され、３相結線される。また巻線１４の他端は、他の巻線１４の他端に接続される。

配線基板３は、ステータ１のＸ軸方向の一端に配置される。配線基板３は、いずれも図示しない動力コネクタと、該動力コネクタに接続されるとともに各巻線１４にそれぞれ接続される複数の接続コネクタと、を備える。すなわち、巻線１４はこの配線基板３により配線され、３相結線される。

また、配線基板３には、少なくとも１つの貫通孔３１が形成されている。この貫通孔３１に、後述の固定部２０の第１爪部２０ｂが挿通されて係合する。そのため、貫通孔３１は、固定部２０に対応した位置に形成される。

ステータ筐体４は、ステータ１に取り付けられる。また、ステータ筐体４は、上述の配線基板３が配置されるステータ１のＸ軸方向の一端において、ステータ１の中空部の内壁に沿って挿入される円筒状の挿入部４１を備える。

次に、本実施形態に係る絶縁部品２について詳しく説明する。
図１に示すように、絶縁部品２は、第１絶縁壁２１と、第２絶縁壁２２と、第３絶縁壁２３と、固定部２０と、を備える。これら第１絶縁壁２１、第２絶縁壁２２、第３絶縁壁２３及び固定部２０は、一体化されている。すなわち、絶縁部品２は、単一の部品である。なお、絶縁部品２は、樹脂で構成され、例えば樹脂モールド成形により一体成形される。

第１絶縁壁２１は、細長い矩形状の板材で構成され、長手方向の一端が第２絶縁壁２２に連結されている。第１絶縁壁２１は、その長手方向がステータ１のＸ軸方向に沿って、一端から他端まで延びて配置され、その短手方向がステータ１の径方向に沿って、第２絶縁壁２２の径方向内側端から径方向外側端まで延びて配置される。

この第１絶縁壁２１は、放射状に複数設けられ、図１に示すように、隣接して配置され互いに相が異なる巻線１４間にそれぞれ挿入されることで、ステータ１の周方向に等間隔で並んで配置される。これら第１絶縁壁２１は電気的絶縁性の部材で構成され、これにより、隣接して配置され互いに相が異なる巻線１４同士を電気的に絶縁可能となっている。

また、この第１絶縁壁２１によって隣接する巻線１４の相間にはほとんど隙間が無いため、ステータ１の射出成形時に樹脂が径方向外側から巻線１４周辺に向かって流入することが抑制されている。そのため、射出成形時に巻線１４が移動することが抑制され、互いに相が異なる巻線１４同士が接触することが抑制されている。

第２絶縁壁２２は、ステータ１の中空部の径に対応する円環状の板材で構成され、上述の複数の第１絶縁壁２１を連結して一体化している。第２絶縁壁２２は、図３に示すように、巻線１４と配線基板３との間に配置される。第２絶縁壁２２は電気的絶縁性の部材で構成され、これにより、巻線１４と配線基板３とを電気的に絶縁可能となっている。

第３絶縁壁２３は、ステータ１の中空部の径に対応する円筒状の部材で構成され、上述の第２絶縁壁２２の内周縁に連結されている。第３絶縁壁２３は、図３に示すように、配線基板３とステータ筐体４の挿入部４１との間に配置される。第３絶縁壁２３は、電気的絶縁性の部材で構成され、これにより、配線基板３とステータ筐体４とを電気的に絶縁可能となっている。

固定部２０は、第２絶縁壁２２における第３絶縁壁２３側に少なくとも１つ設けられる。本実施形態では、固定部２０は、円環状の第２絶縁壁２２上に周方向に等間隔で３つ設けられている。固定部２０は、配線基板３をステータ１の所定位置に固定する機能を有する。この固定部２０について、図４も参照して以下に説明する。

図４は、本実施形態に係る絶縁部品２の固定部の一例としての固定部２０を示す断面図である。図３及び図４に示すように、固定部２０は、円筒状の円筒部２０ａと、該円筒部２０ａの先端に設けられた第１爪部２０ｂと、を備える。

第１爪部２０ｂは、円筒部２０ａの先端の全外周縁から円筒部２０ａの軸方向に直交する方向に延出して形成され、先端側ほど小径のテーパ状となっている。この第１爪部２０ｂは、図４に示すように、配線基板３に形成された貫通孔３１に挿通されて係合する。この返し構造の第１爪部２０ｂを有する固定部２０により、配線基板３はステータ１の所定位置に固定される。

また、図５は、本実施形態に係る絶縁部品２の固定部の他の例としての固定部２９を示す断面図である。
図５に示すように、固定部２９は、配線基板３の面方向両端部３２，３２に係合することで配線基板３を固定するものであり、第２絶縁壁２２の面方向両端に少なくとも一対設けられる。

固定部２９は、円柱状の円柱部２９ａと、該円柱部２９ａの先端に設けられた第２爪部２９ｂと、を備える。
第２爪部２９ｂは、円柱部２９ａの先端の外周縁のうち、面方向内側部分から円柱部２９ａの軸方向に直交する方向に延出して形成され、先端側ほど小径のテーパ状となっている。すなわち、対で設けられる固定部２９は、互いに対向する側に第２爪部２９ｂが形成されている。この返し構造の第２爪部２９ｂを有する固定部２９により、一対の第２爪部２９ｂが配線基板３の面方向両端部３２，３２に係合し、配線基板３は第２絶縁壁２２の固定部２９に挟持される形で位置決めされて固定される。

ここで、従来の種々の絶縁部材について、図面を参照して説明する。
図６は、従来の絶縁紙９１が配置されたステータ９の径方向断面図である。図６に示すように、この従来例は、隣接して配置され互いに相が異なる巻線１４同士間に形成される隙間に、絶縁紙９１が挿入配置されたものである。この従来例では、各相間に、剛性が低く挿入作業が煩雑となる絶縁紙９１を個別に挿入する必要がある。

また、図７は、従来の巻線１４と配線基板３Ａの絶縁部材９２が配置されたステータ１の軸方向断面図であり、図８は、従来の配線基板３とステータ筐体４の絶縁部材９３が配置されたステータ１の軸方向断面図である。
これら従来例に示すように、巻線１４と配線基板３Ａの間や、配線基板３とステータ筐体４の間には高い絶縁性が要求されることから、個別に絶縁部材９２，９３を挿入配置する必要がある。

このように、従来では絶縁紙等の絶縁部材を、絶縁が必要な部位に個別に挿入する必要があったところ、本実施形態の絶縁部品２では、第１絶縁壁２１、第２絶縁壁２２及び第３絶縁壁２３が一体化されているため、１回の挿入作業で済むようになっている。

また、図９は、従来の配線基板３Ａが取り付けられたステータ９の平面図である。図９に示すように従来の配線基板３Ａは、例えば、基板本体３０Ａと、互いに対向する一対の延出部３２Ａ，３２Ａと、一対のネジ穴部３１Ａ，３１Ａと、を含んで構成される。すなわち、配線基板３Ａの固定には、一対の延出部３２Ａ，３２Ａにそれぞれ形成された一対のネジ穴部３１Ａ，３１Ａに、それぞれネジ９０，９０でネジ止めする必要がある。
これに対して本実施形態では、絶縁部品２によって配線基板３を固定可能であり、ネジ止めが不要となっている。

以上説明した構成を備える本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、隣接して互いに相が異なる巻線１４間に配置され、これら巻線１４同士を電気的に絶縁する第１絶縁壁２１と、巻線１４と配線基板３との間に配置され、これら巻線１４と配線基板３とを電気的に絶縁する第２絶縁壁２２と、を含んで絶縁部品２を構成した。
本実施形態によれば、第１絶縁壁２１により、隣接して配置され互いに相が異なる巻線１４同士を電気的に絶縁できるとともに、第２絶縁壁２２により、巻線１４と配線基板３とを電気的に絶縁できる。従って本実施形態によれば、隣接する巻線１４の相間の絶縁と、巻線１４と配線基板３の絶縁性の確保を、単一の絶縁部品２で行うことができる。

また本実施形態では、配線基板３とステータ筐体４との間に配置され、これら配線基板３とステータ筐体４とを電気的に絶縁する第３絶縁壁２３をさらに含んで絶縁部品２を構成した。従って本実施形態によれば、第３絶縁壁２３により、配線基板３とステータ筐体４とを電気的に絶縁でき、単一の絶縁部品２によってより優れた絶縁性を確保できる。

また本実施形態では、配線基板３をステータ１の所定位置に固定するための固定部２０，２９をさらに含んで絶縁部品２を構成した。従って本実施形態によれば、固定部２０，２９により配線基板３をステータ１の所定位置に固定でき、単一の絶縁部品２によって、優れた絶縁性に加えて配線基板３の位置決め及び固定も行うことができる。

また本実施形態の絶縁部品２では、配線基板３に、少なくとも１つの貫通孔３１を形成し、固定部の一例として、固定部２０に、貫通孔３１に挿通されて係合する第１爪部２０ｂを設けた。これにより、より確実に、配線基板３をステータ１に位置決め固定できる。

また本実施形態の絶縁部品２では、固定部の他の例として、固定部２９に、配線基板３の面方向両端部に係合する一対の第２爪部２９ｂ，２９ｂを設けた。これによっても、より確実に、配線基板３をステータ１に位置決め固定できる。

また本実施形態では、絶縁部品２を樹脂で構成した。これにより、上述の絶縁効果がより確実に得られる。また、絶縁部品２を、樹脂モールド成形等により一体成形することが容易となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。
上記実施形態では、第１絶縁壁と第２絶縁壁に加えて、第３絶縁壁と固定部も含んで絶縁部品を構成したが、これに限定されない。絶縁部品としては、第１絶縁壁と第２絶縁壁を含んでいればよい。

１ ステータ
２ 絶縁部品
３ 配線基板
４ ステータ筐体
１４ 巻線
２０，２９ 固定部
２０ｂ 第１爪部
２９ｂ 第２爪部
２１ 第１絶縁壁
２２ 第２絶縁壁
２３ 第３絶縁壁
３１ 貫通孔
３２ 面方向両端部

Claims (5)

1. ステータと、前記ステータに取り付けられるステータ筐体と、前記ステータに複数配置される巻線と、前記ステータの軸方向の一端に配置され前記巻線が配線される配線基板と、を備える電動機の絶縁部品であって、
   隣接して互いに相が異なる巻線間に配置され、これら巻線同士を電気的に絶縁する第１絶縁壁と、
   前記巻線と前記配線基板との間に配置され、これら巻線と配線基板とを電気的に絶縁する第２絶縁壁と、を備え、
   前記配線基板と前記ステータ筐体との間に配置され、これら配線基板とステータ筐体とを電気的に絶縁する第３絶縁壁をさらに備える電動機の絶縁部品。
2. 前記配線基板を前記ステータの所定位置に固定するための固定部をさらに備える請求項１に記載の電動機の絶縁部品。
3. 前記配線基板には、少なくとも１つの貫通孔が形成され、
   前記固定部は、前記貫通孔に挿通されて係合する第１爪部を有する請求項２に記載の電動機の絶縁部品。
4. 前記固定部は、前記配線基板の面方向両端部に係合する一対の第２爪部を有する請求項２又は３に記載の電動機の絶縁部品。
5. 前記絶縁部品は、樹脂で構成される請求項１から４のいずれかに記載の電動機の絶縁部品。

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