JP6672838B2

JP6672838B2 - 電動機

Info

Publication number: JP6672838B2
Application number: JP2016014691A
Authority: JP
Inventors: 雅樹山田; 小野　次良; 次良小野; 村上　正憲; 正憲村上
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2016-01-28
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2020-03-25
Anticipated expiration: 2036-01-28
Also published as: JP2017135887A

Description

本発明は、インシュレータを有するステータを備えた電動機に関する。

従来の電動機には、回転磁界を発生するステータの内側に永久磁石を備える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る。この型の電動機には、例えば、空気調和機の室内機に搭載される送風ファンを回転駆動するためのブラシレスＤＣモータがある。

このような電動機は、例えば、樹脂で形成されたモータ外郭で覆われたステータを備え、このステータはステータコアとインシュレータと巻線とを有している。ステータコアは、円筒状のヨーク部とヨーク部の内周面からヨーク部の中心軸に向かって突出する複数のティース部とを備えている。インシュレータは、ステータコアに取付けられステータコアと巻線とを絶縁するものであり、巻線が巻回されティース部に当接する巻胴部とヨーク部の端面に当接するフランジ部とを有している。フランジ部は、ヨーク部の中心軸方向に貫通しヨーク部の外周方向に開放された複数の切欠部とヨーク部の端面と接するフランジ底面とを有している。

このインシュレータには、例えば、ヨーク部の中心軸方向の一方の端面側に取付けられる第１インシュレータと、ヨーク部の中心軸方向の他方の端面側に取付けられる第２インシュレータとに分割されたものがある（例えば、特許文献１）。この第１インシュレータには、巻線の渡り線がフランジ部のフランジ底面と反対側のフランジ表面に配設されている。

このようなインシュレータを有するステータを備えた電動機において、第１インシュレータのフランジ部は、ステータコアのヨーク部と巻線の渡り線との絶縁を確保するために巻胴部などの他の部分より厚く形成される。この結果、第１インシュレータのフランジ部は、樹脂成形時に、溶融した樹脂材料が冷却され収縮する際にヒケ（変形）が発生するおそれがある。このため、第１インシュレータのフランジ部に樹脂成形時の収縮によってヒケ（変形）が発生するのを防止する対策として、例えば、フランジ部のフランジ底面にヨーク部の一方の端面側に開放された溝部を設け、この溝部によってフランジ部の厚みが薄くなる箇所を形成することが考えられる。

しかしながら、第１インシュレータをヨーク部の一方の端面側に取付けるとともに第２インシュレータをヨーク部の他方の端面側に取付けたのち、第１インシュレータおよび第２インシュレータを樹脂で覆ってモータ外郭を形成する時、第１インシュレータのフランジ部に設けた溝部にフランジ部に有する切欠部などを通じて樹脂が入り込み、第１インシュレータがステータコアから浮いてしまうおそれがある。この結果、モータ外郭の形成後、第１インシュレータの巻胴部の内径側壁がモータ外郭から露出したり、第１インシュレータのフランジ部のフランジ底面と反対側のフランジ表面から中心軸方向に突出するように配置された端子が傾いたりするといった不具合が発生するおそれがあった。

特開２０１３−１１５９８０号公報

本発明は上記問題点に鑑み、モータ外郭の形成時にインシュレータが傾くことのない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に、本発明の電動機は、円筒状のヨーク部とヨーク部の内周面からヨーク部の中心軸に向かって突設する複数のティース部とを備えるステータコアとステータコアに取付けられるインシュレータとを有するステータと、ステータの内側にヨーク部の中心軸に同軸的に配置されるロータとを備えたものであって、インシュレータはヨーク部の端面に当接するフランジ部を有し、フランジ部は中心軸方向に貫通しヨーク部の外周方向に開放された複数の切欠部とヨーク部の端面と接するフランジ底面に設けられた溝部とを有し、溝部とヨーク部の端面は閉じた空間を形成し、溝部は隣り合う切欠部の間に形成されることを特徴とする。

本発明の電動機によれば、溝部とヨーク部の端面は閉じた空間を形成するため、インシュレータを樹脂で覆ってモータ外郭を形成する時、溝部に樹脂が入り込むことがなくなるので、インシュレータが傾くのを防止することができる。

本発明のステータを備えた電動機を示す断面図である。本発明のステータを示す外観斜視図である。本発明のインシュレータの第１インシュレータを示す外観斜視図である。本発明のインシュレータの第２インシュレータを示す外観斜視図である。本発明の第１インシュレータの要部を示す説明図であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図、（ｄ）は外観斜視図である。本発明の第１インシュレータをモータ外郭で覆った状態を示す説明図であり、（ａ）は本発明の要部断面図、（ｂ）は本発明の要部断面図、（ｃ）は従来の課題の解決を説明するための要部断面図、（ｄ）は従来の課題の解決を説明するための要部断面図である。

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６は、本実施形態における電動機を説明する図である。図１乃至図６に示すように、この電動機１は、回転磁界を発生するステータ２の内側にマグネット３１を備えるロータ３を回転可能に配置したインナーロータ型の電動機であり、例えば、空気調和機の室内機に搭載される送風ファンを回転駆動するためのブラシレスＤＣモータである。

この電動機１は、図１および図２に示すように、円筒状のステータ２と、ステータ２の内側にステータ２の中心軸Ｏに同軸的に配置されるロータ３とを有し、ステータ２は、金型内で後述するステータコア２１とインシュレータ２２と巻線２３とを合成樹脂で一体的にモールド成形することによって、後述するステータコア２１のティース面２１３を残して、全体が合成樹脂で形成されたモータ外郭４０で覆われている。

ステータ２の一方の端面２４側（図１において右側）を覆うモータ外郭４０には、ロータ３に備えた後述するシャフト３２を支持する軸受３３が収納される第１ブラケット４１が設けられている。ステータ２の他方の端面２５側（図１において左側）を覆うモータ外郭４０には、電動機１を駆動する制御部を搭載した図示しない回路基板が搭載され、その回路基板を覆うようにシャフト３２を支持するもう１つの軸受３４が収納される第２ブラケット４２が設けられている。

ロータ３は、ステータ２の中心軸Ｏに同軸的に配置され軸受３３、３４に回転可能な状態で支持されたシャフト３２と、シャフト３２に同軸的に取付けられた円筒状のバックヨーク３５と、このバックヨーク３５の外径側に配置された複数の板状のマグネット３１とを備えている。ステータ２とロータ３の両端には、前述のように第１ブラケット４１と第２ブラケット４２が設けられ、第１ブラケット４１はモータ外郭４０と一体成形され、第２ブラケット４２はモータ外郭４０に圧入された構造になっている。

ステータ２は、図１および図２に示すように、電磁鋼板の積層体からなるステータコア２１と、ステータコアを絶縁被覆するインシュレータ２２と、インシュレータ２２を介して後述するステータコア２１のティース部２１２に巻回される巻線２３とを備えている。なお、ステータコア２１は、図２において、積層状態を示す線は省略されている。また、ステータコア２１は、電磁鋼板の積層体からなるが、圧粉鉄心など他の作製方法を用いたものでもよい。

ステータコア２１は、円筒状のヨーク部２１１と、ヨーク部２１１の内周面からヨーク部２１１の中心軸Ｏに向かって突設する複数のティース部２１２（本実施例では１２極）とを備え、各ティース部２１２の先端には、マグネット３１の外周面に対し所定の空隙をもって対向するティース面２１３が形成されている。

インシュレータ２２は、ステータコア２１に対しヨーク部２１１の中心軸Ｏの方向から取付けられる第１インシュレータ２２１と第２インシュレータ２２４に分割されたものであり、第１インシュレータ２２１と第２インシュレータ２２４はそれぞれ、絶縁性を有する合成樹脂から形成されている。第１インシュレータ２２１がヨーク部２１１の一方の端面Ｆ１側に取付けられ、第２インシュレータ２２４がヨーク部２１１の他方の端面Ｆ２側に取付けられた後、第１インシュレータ２２１および第２インシュレータ２２４に巻線２３を巻回し、第１インシュレータ２２１および第２インシュレータ２２４と巻線２３とを合成樹脂で覆うことでモータ外郭４０が形成されている。なお、第１インシュレータ２２１と第２インシュレータ２２４は、それぞれ１個の成形品からなっているが、第１インシュレータ２２１と第２インシュレータ２２４は、それぞれ２個に分割された成形品やティース部２１２毎に１２個に分割された成形品でもよい。

本実施形態では、第１インシュレータ２２１と第２インシュレータ２２４は、基本的な構成要素（フランジ部２２５と巻胴部２２６）は略同じであるため、以下において、第１インシュレータ２２１のみを説明し、第２インシュレータ２２４の説明は省略する。第１インシュレータ２２１は、図１乃至図６に示すように、ステータコア２１のヨーク部２１１の一方の端面Ｆ１に当接するフランジ部２２２と、フランジ部２２２の内周側からヨーク部２１１の中心軸Ｏに向かって突設されティース部２１２に当接する複数の巻胴部２２３とを有している。巻胴部２２３は、ティース部２１２のティース面２１３を残してティース部２１２に当接され、巻線２３が巻回されている。

フランジ部２２２は、ヨーク部２１１の中心軸Ｏの方向に貫通しヨーク部２１１の外周方向に開放された複数の切欠部２２２ａと、ヨーク部２１１の一方の端面Ｆ１と接するフランジ底面２２２ｂとを有している。切欠部２２２ａは、後述する端子台２２２ｄの両側に設けられ、第１インシュレータ２２１の巻胴部２２３に巻線２３を巻回する際に、ステータコア２１と第１インシュレータ２２１を位置決めするため、図示しない位置決め用治具がヨーク部２１１の一方の端面Ｆ１に当接した状態で配置される部分である。

フランジ部２２２のフランジ底面２２２ｂと反対側のフランジ表面２２２ｃには、巻胴部２２３と対になる位置にヨーク部２１１の中心軸Ｏに向かって突設した複数の端子台２２２ｄ（本実施例では１２個）が設けられている。この端子台２２２ｄは、巻線２３と接続されるとともに図示しない回路基板に接続される端子Ｔ（図６参照）が立設するように取付けられるものである。

また、フランジ部２２２のフランジ表面２２２ｃには、切欠部２２２ａの周縁からヨーク部２１１の中心軸Ｏに向かって突設した補強リブ２２２ｅが設けられている。この補強リブ２２２ｅは、切欠部２２２ａの形成によって低下するフランジ部２２２の剛性を補強するためのものである。なお、フランジ部２２２のフランジ表面２２２ｃには、巻線２３の渡り線２３１が配設され、端子台２２２ｄと補強リブ２２２ｅがそれぞれ、巻線２３の渡り線２３１を配設するための配線案内部としての役割も兼ねている。

フランジ部２２２のフランジ底面２２２ｂには、図５および図６に示すように、ヨーク部２１１の一方の端面Ｆ１の側が開放された複数の溝部２２２ｆが設けられ、溝部２２２ｆは隣り合う切欠部２２２ａの間に形成されている。この溝部２２２ｆは、フランジ部２２２として、ヨーク部２１１と巻線２３の渡り線２３１との絶縁を確保する厚さＬを持たせ、他の部分（例えば、巻胴部２２３）よりも厚さのあるフランジ部２２２において、第１インシュレータ２２１の樹脂成形時に、溶融した樹脂材料が冷却され収縮する際にヒケ（変形）が発生するのを防止している。

また、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、溝部２２２ｆとヨーク部２１１の一方の端面Ｆ１によって閉じた空間Ｓが形成されている。つまり、この空間Ｓは、フランジ部２２２のフランジ底面２２２ｂがヨーク部２１１の一方の端面Ｆ１に接することで、溝部２２２ｆの開放された部分がヨーク部２１１の一方の端面Ｆ１で蓋をしたような空間になっており、第１インシュレータ２２１を合成樹脂で覆ってモータ外郭４０を形成する時、切欠部２２２ａを経由して溝部２２２ｆに合成樹脂が入り込むのを防止している。従って、図６（ｃ）および図６（ｄ）に示すように、溝部内にフランジ部２２２に有する切欠部２２２ａなどを通じて合成樹脂が入り込んで第１インシュレータ２２１（特にフランジ部２２２）がステータコア２１（特にヨーク部２１１）から浮いた状態にならないようにしている。

この結果、モータ外郭４０の形成後、図６（ｃ）のように、第１インシュレータ２２１の巻胴部２２３の内径側には内径側壁２２３ａが形成されており、この内径側壁２２３ａがティース面２１３に平行なモータ外郭４０の内周面４０ａから露出してロータ３のマグネット３１との所定の空隙（いわゆるギャップ）を形成できないといった不具合を防止することができる。また、図６（ｄ）のように、第１インシュレータ２２１のフランジ部２２２のフランジ表面２２２ｃから中心軸Ｏ方向に突出するように端子台２２２ｄに配置された端子Ｔが傾いて端子Ｔと回路基板とを接続できないといった不具合を防止することができる。

以上説明してきた本実施形態による電動機１によれば、円筒状のヨーク部２１１とヨーク部２１１の内周面からヨーク部２１１の中心軸Ｏに向かって突設する複数のティース部２１２とを備えるステータコア２１とステータコア２１に取付けられるインシュレータ２２とを有するステータ２を備えている。さらに、本発明の特徴部分として、インシュレータ２２は円筒状のヨーク部２１１の端面Ｆ１に当接するフランジ部２２２を有し、フランジ部２２２はヨーク部２１１の中心軸Ｏの方向に貫通しヨーク部２１１の外周方向に開放された複数の切欠部２２２ａとヨーク部２１１の端面Ｆ１と接するフランジ底面２２２ｂに設けられた溝部２２２ｆとを有し、溝部２２２ｆとヨーク部２１１の端面Ｆ１によって閉じた空間Ｓが形成されている。この結果、インシュレータ２２を合成樹脂で覆ってモータ外郭４０を形成する時、ヨーク部２１１の端面Ｆ１と接するフランジ底面２２２ｂに設けられた溝部２２２ｆ内に合成樹脂が入り込むことがなく、インシュレータ２２が傾くのを防止することができる。

なお、本実施形態による電動機１では、ヨーク部２１１の一方の端面Ｆ１に取付けられた第１インシュレータ２２１に巻線２３の渡り線２３１がフランジ部２２２に配設されるとともに溝部２２２ｆが設けられるようにしたが、本発明はこれに限らず、第２インシュレータ２２４がヨーク部２１１の一方の端面Ｆ１に取付けられ、第１インシュレータ２２１がヨーク部２１１の他方の端面Ｆ１に取付けられるようにし、第２インシュレータ２２４に巻線２３の渡り線２３１がフランジ部２２２に配設されるとともに溝部２２２ｆが設けられるようにしてもよい。

１電動機
２ステータ
２１ステータコア
２１１ヨーク部
２１２ティース部
２１３ティース面
２２インシュレータ
２２１第１インシュレータ
２２２フランジ部
２２２ａ切欠部
２２２ｂフランジ底面
２２２ｃフランジ表面
２２２ｄ端子台
２２２ｅ補強リブ
２２２ｆ溝部
２２３巻胴部
２２３ａ内径側壁
２２４第２インシュレータ
２２５フランジ部
２２６巻胴部
２３巻線
２３１渡り線
２４一方の端面
２５他方の端面
３ロータ
３１マグネット
３２シャフト
３３、３４軸受
３５バックヨーク
４０モータ外郭
４０ａ内周面
４１第１ブラケット
４２第２ブラケット
Ｏ中心軸
Ｆ１一方の端面
Ｆ２他方の端面
Ｔ端子
Ｓ空間

Claims

円筒状のヨーク部と前記ヨーク部の内周面から前記ヨーク部の中心軸に向かって突設する複数のティース部とを備えるステータコアと前記ステータコアに取付けられるインシュレータとを有するステータと、前記ステータの内側に前記中心軸に同軸的に配置されるロータとを備えた電動機であって、
前記インシュレータは前記ヨーク部の端面に当接するフランジ部を有し、
前記フランジ部は前記中心軸方向に貫通し前記ヨーク部の外周方向に開放された複数の切欠部と前記ヨーク部の端面と接するフランジ底面に設けられた溝部とを有し、
前記溝部と前記ヨーク部の端面は閉じた空間を形成し、
前記溝部は隣り合う前記切欠部の間に形成されることを特徴とする電動機。
前記ステータは前記インシュレータを介し前記ティース部に巻回される巻線を有し、
前記フランジ部には前記巻線の渡り線が配設されるとともに前記巻線に接続される端子が前記中心軸方向に立設され、
前記インシュレータは前記ヨーク部の一方の端面側に取付けられる第１インシュレータと前記ヨーク部の他方の端面側に取付けられる第２インシュレータとを備え、
前記第１インシュレータまたは前記第２インシュレータのいずれか一方に前記巻線の渡り線が前記フランジ部に配設されるとともに前記溝部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の電動機。