JP7422931B2 - 電動機 - Google Patents

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Description

本開示は、電動機に関する。
固定子の軸方向の長さと回転子本体の軸方向の長さとが概ね同じである電動機が知られている。例えば、特許文献1を参照。
特開2005-198440号公報(例えば、図1を参照)
しかしながら、特許文献1の電動機において、電動機のコストを抑えるために、固定子の軸方向の長さを回転子本体の軸方向の長さより短くした場合、回転子本体から固定子に流れる磁束の磁束量が低下するという課題があった。電動機のコストを抑えつつ、回転子本体から固定子に流れる磁束の磁束量の低下を抑制する技術が望まれている。
本開示は、コストを抑えつつ、回転子本体から固定子に流れる磁束の磁束量の低下を抑制することを目的とする。
本開示の一態様に係る電動機は、回転軸に支持された回転子本体と、固定子とを有し、前記固定子は、前記回転軸の軸方向の一方の端面である第1の端面と他方の端面である第2の端面とを有する固定子鉄心であって、前記固定子鉄心の前記軸方向の長さが前記回転子本体の前記軸方向の長さより短い前記固定子鉄心と、前記第1の端面と前記第2の端面の少なくとも一方の端面上に配置され、前記回転子本体の磁束を取り込む磁性体からなる磁束取込部材と、前記磁束取込部材及び前記固定子鉄心を覆うモールド樹脂部とを有する。
本開示によれば、コストを抑えつつ、回転子本体から固定子に流れる磁束の磁束量の低下を抑制することができる。
実施の形態1に係る電動機の構成を示す断面図である。 図1に示される電動機の固定子の固定子鉄心の構成を示す平面図である。 図1に示される電動機の構成の一部を示す拡大断面図である。 実施の形態1に係る電動機の固定子の構成の一部を示す拡大平面図である。 実施の形態2に係る電動機の構成を示す断面図である。 実施の形態2の変形例1に係る電動機の構成を示す断面図である。 実施の形態2の変形例2に係る電動機の構成を示す断面図である。 実施の形態2の変形例3に係る電動機の構成を示す断面図である。
以下に、本開示の実施の形態に係る電動機を、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態は、例にすぎず、本開示の範囲内で種々の変更が可能である。
図面相互の関係を理解し易くするために、各図には、xyz直交座標系が示されている。z軸は、電動機の回転子の軸線Cに平行な座標軸である。x軸は、z軸に直交する座標軸である。y軸は、x軸及びz軸の両方に直交する座標軸である。
図1は、実施の形態1に係る電動機100の構成を示す断面図である。図1に示されるように、電動機100は、回転子1と、第1の軸受としての軸受2と、第2の軸受としての軸受3と、第1の軸受保持部材としての金属ブラケット4と、固定子としてのモールド固定子5とを有している。
回転子1は、回転軸としてのシャフト11と、回転子本体としての永久磁石12とを有している。回転子1は、シャフト11の軸線Cを中心に回転可能である。シャフト11は、モールド固定子5から+z軸側に突出している。なお、以下の説明では、シャフト11の軸線Cを中心とする円の円周に沿った方向を「周方向」(例えば、後述する図2において、矢印によって示される周方向R)と呼ぶ。また、z軸方向を「軸方向」、軸方向に直交する方向を「径方向」と呼ぶ。また、シャフト11の突出側(つまり、+z軸側)を「負荷側」、シャフト11の負荷側に対する反対側(つまり、-z軸側)を「反負荷側」と呼ぶ。
永久磁石12は、シャフト11に取り付けられている。図1に示す例では、永久磁石12は、z軸方向に長い円筒状の磁石である。永久磁石12の外周面には、N極及びS極が交互に形成されている。なお、回転子1の回転子本体は、シャフト11に固定された回転子鉄心と、回転子鉄心に取り付けられた永久磁石12とによって構成されていてもよい。
軸受2はシャフト11の負荷側を支持する軸受であり、軸受3はシャフト11の反負荷側を支持する軸受である。軸受2は、金属ブラケット(以下、「第1の金属ブラケット」ともいう)4によって、保持されている。金属ブラケット4は、例えば、鋼板から形成されている。軸受3は、モールド固定子5に備えられた軸受保持部(つまり、後述する軸受保持部52)に保持されている。
モールド固定子5は、固定子鉄心20と、複数のコイル30と、磁束取込部材41、42と、モールド樹脂部50とを有している。
図2は、図1に示される固定子鉄心20の構成の一部を示す平面図である。図2に示されるように、固定子鉄心20は、z軸方向の一方(つまり、+z軸側)の端面である第1の端面22cと、z軸方向の他方(つまり、-z軸側)の端面である第2の端面22dとを有している。また、固定子鉄心20は、周方向Rに伸びるヨーク21と、複数のティース22とを有している。複数のティース22は、周方向Rに予め決められた間隔で配置されている。複数のティース22のうちの周方向Rに隣接する2つのティース22の間には、コイル30が収容される空間であるスロット23が形成されている。図1に示される複数のコイル30は、複数のティース22にそれぞれ巻き付けられている。
複数のティース22は、回転子1(図1参照)と径方向に対向している。複数のティース22の各ティース22は、ティース本体部22aと、ティース先端部22bとを有している。ティース本体部22aは、ヨーク21から径方向の内側に伸びている。ティース先端部22bは、ティース本体部22aより径方向の内側に配置されていて、且つティース本体部22aより周方向Rに幅広である。
図3は、図1に示される電動機100の構成の一部を示す拡大断面図である。図3に示されるように、固定子鉄心20のz軸方向の長さである第1の長さをL、永久磁石12のz軸方向の長さである第2の長さをLとしたとき、長さLは長さLより短い。つまり、長さL及び長さLは、以下の式(1)を満たす。
<L (1)
ここで、固定子鉄心20は、z軸方向に積層された複数の電磁鋼板(図示しない)を有している。長さL及び長さLが式(1)を満たすことにより、固定子鉄心20に備えられる電磁鋼板の数が少なくなるため、固定子鉄心20のコストを抑えることができる。よって、電動機100のコストを抑えることができる。実施の形態1では、固定子鉄心20の第1の端面22cと第2の端面22dは、永久磁石12の+z軸側の端面12aと-z軸側の端面12bとの間に配置されている。なお、電動機100は、第1の端面22c及び第2の端面22dのいずれか一方の端面が、永久磁石12の+z軸側の端面12aと-z軸側の端面12bとの間に配置されていなくても実現することができる。例えば、固定子鉄心20の第2の端面22dが、永久磁石12の-z軸側の端面12bより軸方向の外側に位置していてもよい。
一般的に、固定子鉄心のz軸方向の長さが回転子本体(実施の形態1では、永久磁石12)のz軸方向の長さより短い場合、回転子本体のうち固定子鉄心と径方向に対向していない部分から発生する磁束が固定子に流れ難い。具体的には、回転子本体のz軸方向の両側の端部から固定子鉄心及びコイルに流れ難くなるため、回転子本体から固定子に流れる磁束の磁束量が低下する。この場合、電動機の効率が低下する。
実施の形態1に係る電動機100では、ティース22の第1の端面22c及び第2の端面22d上に、永久磁石12の磁束を取り込む磁性体からなる磁束取込部材41、42がそれぞれ配置されている。これにより、永久磁石12のうち固定子鉄心20と径方向に対向していない部分(例えば、永久磁石12の第1の端面12a及び第2の端面12b)から発生する磁束が磁束取込部材41、42を介して固定子鉄心20及びコイル30に流れ易くなる。よって、電動機100の効率の低下を防止することができる。
また、磁束取込部材41、42が、固定子鉄心20のティース22に配置されていることにより、磁束取込部材41、42が永久磁石12に近接して配置されるため、永久磁石12の磁束が磁束取込部材41、42によって取り込まれ易くなる。また、図3に示す例では、磁束取込部材41、42のそれぞれの径方向内向きの面の全体が、永久磁石12の内周面と径方向に対向している。なお、当該径方向内向きの面の少なくとも一部が永久磁石12の内周面と対向していてもよい。また、後述する図5などに示されるように、モールド固定子5は、磁束取込部材41、42のうち磁束取込部材42を有していなくても実現することができる。
磁束取込部材41、42は、例えば、金属から形成された金属片である。具体的には、磁束取込部材41、42は、鉄から形成された鉄片である。磁束取込部材41、42及び固定子鉄心20は、モールド樹脂部50によって覆われている。これにより、磁束取込部材41、42が、固定子鉄心20に固定されている。磁束取込部材41、42及び固定子鉄心20がモールド樹脂部50によって覆われているため、磁束取込部材41、42を固定子鉄心20に固定するための締結部材(例えば、ボルトなど)は不要である。よって、電動機100における部品点数を削減することができ、且つ電動機100の組立工程を簡易化することができる。
磁束取込部材41、42のz軸方向の端面のうち固定子鉄心20側の端面は、第1の端面22c及び第2の端面22dにそれぞれ接している。また、磁束取込部材41、42は、z軸方向に長い。これにより、磁束取込部材41、42は、永久磁石12のz軸方向の両側の端部と径方向にそれぞれ対向している。よって、永久磁石12の磁束が磁束取込部材41、42に流れ易くなるため、当該磁束は磁束取込部材41、42を介して固定子鉄心20及びコイル30に流れ易くなる。
モールド樹脂部50は、例えば、熱硬化性樹脂から形成されている。モールド樹脂部50は、例えば、射出成形により成形される。また、モールド樹脂部50は、一体成形によって、固定子鉄心20、コイル30、磁束取込部材41、42、後述する第1のインシュレータ60及び第2のインシュレータ70と一体化されている。
モールド樹脂部50は、開口部(以下、「第1の開口部」ともいう)51と、軸受保持部52とを有している。開口部51には、金属ブラケット4が固定されている。金属ブラケット4は、例えば、圧入によって開口部51に固定されている。
軸受保持部52は、モールド樹脂部50における反負荷側の軸受3が保持される凹部である。モールド樹脂部50のうち軸受保持部52より-z軸側の部分には、回路基板8が埋め込まれている。回路基板8には、コイル30に電力を供給するための電源リード線(図示しない)が接続されている。回路基板8は、コイル30に接続された巻線用端子7を介して第2のインシュレータ70に固定されている。
図1及び3に示されるように、モールド固定子5は、コイル30と固定子鉄心20との間に配置された第1のインシュレータ60及び第2のインシュレータ70を更に有している。第1のインシュレータ60及び第2のインシュレータ70は、例えば、熱可塑性樹脂から形成されている。なお、モールド固定子5は、第1のインシュレータ60及び第2のインシュレータ70を有していなくても実現することができる。
第1のインシュレータ60は、第1の絶縁部としての第1の壁部61と、第2の絶縁部としての第2の壁部62と、連結部63とを有している。第1の壁部61は、ティース22のティース先端部22b(図2参照)の+z軸側の端面を覆うことにより、ティース22を絶縁している。第1の壁部61は、z軸方向に伸びている。
第1の壁部61は、永久磁石12を向く内面61aと、内面61aに設けられた係合部61bとを有している。係合部61bは、磁束取込部材41に係合している。これにより、モールド樹脂部50の成形時における磁束取込部材41の位置決めが容易になる。実施の形態1では、係合部61bは、例えば、内面61aの-z軸側の端部を切り欠いた溝部(「窪み部」ともいう)であり、磁束取込部材41は当該溝部に嵌め込まれている。なお、係合部61bは、内面61aのz軸方向の中央部を凹ませた溝部であってもよい。また、係合部61bは溝部に限られない。例えば、係合部61bは、磁束取込部材41に設けられた凹部に係合する凸部であってもよい。
第2の壁部62は、第1の壁部61より径方向の外側に配置されている。第2の壁部62は、ヨーク21の+z軸側の端面を覆うことにより、ヨーク21を絶縁している。第2の壁部62は、z軸方向に伸びている。第2の壁部62のz軸方向の長さをL、第1の壁部61のz軸方向の長さをLとしたとき、長さLは長さLより短い。つまり、長さL及び長さLは、以下の式(2)を満たす。
<L (2)
これにより、第1のインシュレータ60における樹脂の使用量を削減することができる。
連結部63は、第1の壁部61と第2の壁部62とを連結している。連結部63は、径方向に伸びている。連結部63は、ティース22のティース本体部22a(図2参照)の+z軸側の端面を絶縁している。
第2のインシュレータ70は、第1の絶縁部としての第3の壁部71と、第2の絶縁部としての第4の壁部72と、連結部73とを有している。第3の壁部71は、ティース先端部22b(図2参照)の-z軸側の端面を絶縁している。第3の壁部71は、z軸方向に伸びている。
第3の壁部71は、永久磁石12を向く内面71aと、内面71aに設けられた係合部71bとを有している。係合部71bは、磁束取込部材42に係合している。これにより、モールド樹脂部50の成形時における磁束取込部材42の位置決めが容易になる。実施の形態1では、係合部71bは、例えば、内面71aの-z軸側の端部を切り欠いた溝部であり、磁束取込部材42は当該溝部に嵌め込まれている。なお、係合部71bは、内面71aのz軸方向の中央部を凹ませた溝部であってもよい。また、係合部71bは溝部に限られない。例えば、係合部71bは、磁束取込部材42に設けられた凹部に係合する凸部であってもよい。また、z軸方向において、磁束取込部材41、42とティース22との間には、モールド樹脂部50の原料である熱硬化性樹脂からなる樹脂層が配置されていてもよい。つまり、ティース22を絶縁する第1の絶縁部は、インシュレータと当該樹脂層とによって構成されていてもよい。
第4の壁部72は、第3の壁部71より径方向の外側に配置されている。第4の壁部72は、ヨーク21(図2参照)の-z軸側の端面を絶縁している。第4の壁部72は、z軸方向に伸びている。連結部73は、第3の壁部71と第4の壁部72とを連結している。連結部73は、径方向に伸びている。連結部73は、ティース本体部22a(図2参照)の-z軸側の端面を絶縁している。
コイル30は、ティース22よりz軸方向の外側に突出するコイルエンド部30aを有する。コイルエンド部30aのz軸方向の高さAは、コイルエンド部30aの先端から径方向の内側に向かうほど低くなっている。実施の形態1では、コイルエンド部30aの高さAは、コイルエンド部30aの径方向の外側の端部から内側に向かうほど低くなっている。高さAは、ティース22にコイル30が巻き付けられることによって、ティース22のz軸方向の端面に積み重ねられたコイルの高さである。上述した通り、第1の壁部61及び第3の壁部71は、磁束取込部材41、42に係合する係合部61b、71bをそれぞれ有している。そのため、第1の壁部61の強度は第2の壁部62の強度より小さく、第3の壁部71の強度は第4の壁部72の強度より小さい。なお、コイルエンド部30aの高さAは、コイルエンド部30aの径方向の中央部が最も高く、当該中央部から径方向の内側又は径方向の外側に向かうほど低くなっていてもよい。
ここで、第1のインシュレータ60及び第2のインシュレータ70を介してティース22に巻線を巻き付ける作業(以下、「巻付作業」ともいう)を行うときに、第1のインシュレータ60及び第2のインシュレータ70に、巻線の張力が作用することによって応力(以下、「巻線応力」ともいう)が発生する。実施の形態1では、コイルエンド部30aの高さAがコイルエンド部30aの先端から径方向の内側に向けて低くなっていることで、第1の壁部61に発生する巻線応力は、第2の壁部62に発生する巻線応力より小さい。また、第3の壁部71に発生する巻線応力は、第4の壁部72に発生する巻線応力より小さい。よって、巻線応力による第1の壁部61及び第3の壁部71の変形を防止することができる。具体的には、巻線応力による第1の壁部61及び第3の壁部71の永久磁石12側への倒れを抑制することができる。
図4は、図1に示されるモールド固定子5の構成の一部を示す平面図である。図1及び4に示されるように、電動機100は、コイル30に接続された巻線用端子7を更に有している。巻線用端子7は、回路基板8(図1参照)に設けられた端子挿入孔(図示しない)に挿入されている。
巻線用端子7は、第4の壁部72に固定されている。上述した通り、係合部71bを有する第3の壁部71の強度は、第4の壁部72の強度より小さい。そのため、巻線用端子7が第4の壁部72に固定されることで、巻線用端子7の固定強度を十分に確保することができる。
図4に示されるように、モールド固定子5は、周方向Rに隣接する2つのコイル30を接続する渡り線31を更に有している。言い換えれば、モールド固定子5は、周方向Rに隣接する同じ相(例えば、U相)のコイル30を接続する渡り線31を有している。渡り線31は、第3の壁部71の強度より大きい強度を持つ第4の壁部72に案内されている。具体的には、渡り線31は、第4の壁部72の径方向外向きの面に沿って伸びている。このように、図4に示す例では、渡り線31は第3の壁部71に案内されていないため、渡り線31が第3の壁部71に接していない。これにより、渡り線31による第3の壁部71の変形を防止することができる。具体的には、渡り線31による第3の壁部71の永久磁石12側への倒れを抑制することができる。
〈実施の形態1の効果〉
以上に説明した実施の形態1によれば、電動機100は、z軸方向の一方の端面である第1の端面12aと他方の端面である第2の端面12bとを有する回転子本体としての永久磁石12と、モールド固定子5とを有する。モールド固定子5は、固定子鉄心20を有し、当該固定子鉄心20のz軸方向の長さLは、永久磁石12のz軸方向の長さLより短い。これにより、固定子鉄心20に用いられる電磁鋼板の数が少なくなるため、モールド固定子5のコストを抑えることができる。よって、電動機100のコストを抑えることができる。
また、実施の形態1によれば、電動機100は、固定子鉄心20の第1の端面22c上に配置され、永久磁石12の磁束を取り込む磁性体からなる磁束取込部材41を有している。これにより、永久磁石12のうち固定子鉄心20と径方向に対向していない+z軸側の端部から発生する磁束が、磁束取込部材41を介して固定子鉄心20及びコイル30に流れる。よって、回転子1の永久磁石12からモールド固定子5に流れる磁束の磁束量の低下を抑制することができる。したがって、電動機100では、コストを抑えつつ、永久磁石12からモールド固定子5に流れる磁束の磁束量の低下を抑制することができる。
また、実施の形態1によれば、電動機100は、固定子鉄心20の第2の端面22d上に配置され、永久磁石12の磁束を取り込む磁性体からなる磁束取込部材42を更に有している。これにより、永久磁石12のうち固定子鉄心20と径方向に対向していない-z軸側の端部から発生する磁束が磁束取込部材41を介して固定子鉄心20及びコイル30に流れる。よって、永久磁石12からモールド固定子5に流れる磁束の磁束量の低下を一層抑制することができる。
また、実施の形態1によれば、磁束取込部材41、42及び固定子鉄心20がモールド樹脂部50によって覆われている。これにより、磁束取込部材41、42を固定子鉄心20に取り付けるための締結部材が不要となる。よって、電動機100における部品点数を削減することができ、且つ電動機100の組立工程を簡易化することができる。
また、実施の形態1によれば、磁束取込部材41、42は、固定子鉄心20のティース22に配置されている。これにより、磁束取込部材41、42が永久磁石12に近接して配置されるため、永久磁石12の磁束が磁束取込部材41、42によって取り込まれ易くなる。
また、実施の形態1によれば、モールド固定子5は、ティース22の+z軸側の第1の端面22cを絶縁する第1のインシュレータ60の第1の壁部61を有し、第1の壁部61は、磁束取込部材41に係合する係合部61bを有している。これにより、モールド樹脂部50の成形時における磁束取込部材41の位置決めが容易になる。
また、実施の形態1によれば、モールド固定子5は、ティース22の-z軸側の第2の端面22dを絶縁する第2のインシュレータ70の第3の壁部71を有し、第3の壁部71は、磁束取込部材42に係合する係合部71bを有している。これにより、モールド樹脂部50の成形時における磁束取込部材42の位置決めが容易になる。
また、実施の形態1によれば、第1のインシュレータ60のうちヨーク21を絶縁する第2の壁部62のz軸方向の長さLは、磁束取込部材41を支持する第1の壁部61のz軸方向の長さLより短い。これにより、第1のインシュレータ60における樹脂の使用量を削減することができる。
また、実施の形態1によれば、モールド固定子5は、第1のインシュレータ60及び第2のインシュレータ70を介在させてティース22に巻き付けられたコイル30を有し、コイル30のコイルエンド部30aの高さAは、コイルエンド部30aの先端から径方向の内側に向かうほど低くなっている。これにより、巻付作業時に第1の壁部61及び第3の壁部71に作用する巻線応力が小さくなるため、当該巻線応力による第1の壁部61及び第3の壁部71の変形を抑制することができる。
また、実施の形態1によれば、電動機100は、コイル30に接続された巻線用端子7を有し、巻線用端子7は第3の壁部71の強度より大きい強度を持つ第4の壁部72に固定されている。これにより、巻線用端子7の固定強度を十分に確保することができる。
また、実施の形態1によれば、モールド固定子5は、複数のコイル30のうち隣接する2つのコイル30を接続する渡り線31を更に有し、渡り線31は第4の壁部72に案内されている。これにより、渡り線31は第3の壁部71に接していないため、渡り線31による第3の壁部71の変形を抑制することができる。
《実施の形態2》
図5は、実施の形態2に係る電動機200の構成を示す断面図である。図5において、図1に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図1に示される符号と同じ符号が付される。実施の形態2に係る電動機200のモールド固定子205は、磁束取込部材42を有していない点で、実施の形態1に係る電動機100と相違する。これ以外の点については、実施の形態2に係る電動機200は、実施の形態1に係る電動機100と同じである。そのため、以下の説明では、図2を参照する。
図5に示されるように、電動機200は、回転子1と、モールド固定子205とを有している。モールド固定子205は、固定子鉄心20と、複数のコイル30と、磁束取込部材41と、モールド樹脂部250とを有している。実施の形態2では、モールド固定子205に備えられる磁束取込部材が磁束取込部材41のみであることにより、電動機200における部品点数が削減され、且つ電動機200の組立工程を簡易化することができる。
モールド固定子205は、第1のインシュレータ60と、第2のインシュレータ270とを更に有している。第2のインシュレータ270は、第3の壁部271を有している。
第3の壁部271は、ティース先端部22b(図2参照)の-z軸側の端面を絶縁している。第3の壁部271は、z軸方向に伸びている。第3の壁部271の径方向の厚みをW、第1の壁部61におけるz軸方向に伸びる鉛直部61cの径方向の厚みをWとしたとき、厚みWは厚みWより厚い。つまり、厚みW及び厚みWは、以下の式(3)を満たす。
>W (3)
これは、実施の形態2では、第3の壁部271には、磁束取込部材に係合する係合部(例えば、上述した図1に示される係合部71b)が形成されていないためである。
厚みW及び厚みWが式(3)を満たすことにより、第3の壁部271の強度は第1の壁部61の強度より大きい。そのため、巻付作業時における巻線応力を第3の壁部271で受けることができ、当該巻線応力による第1の壁部61の変形を抑制することができる。なお、電動機200において、シャフト11と第3の壁部271の径方向外向きの面との間の距離(つまり、第3の壁部271の外径)が、シャフト11と第1の壁部61の径方向外向きの面との間の距離(つまり、第1の壁部61の外径)より大きくてもよい。この場合にも、巻線応力による第1の壁部61の変形を抑制することができる。
ここで、電動機200では、複数のティース22の各ティース22の第1の端面22c(図2参照)に、磁束取込部材41が配置されている。周方向Rに隣接する2つの磁束取込部材41は、互いに連結されていない。そのため、電動機200の回転中に、永久磁石12の磁力が磁束取込部材41に作用することで、当該磁束取込部材41が振動する場合がある。
モールド樹脂部250において、第1の壁部61の径方向外向きの面とモールド樹脂部250の外周面253との間の部分の厚みをW、固定子鉄心20の径方向外向きの面とモールド樹脂部250の外周面253との間の部分の厚みをWとしたとき、厚みWは厚みWより厚い。つまり、厚みW及び厚みWは、以下の式(4)を満たす。
>W (4)
これにより、電動機200の回転中に、永久磁石12の磁力が磁束取込部材41に作用した場合でも、モールド樹脂部250における磁束取込部材41の周囲を覆う樹脂部の厚みが厚いため、当該樹脂部の剛性が向上する。よって、電動機200の回転中における磁束取込部材41の振動を抑制することができる。
モールド樹脂部250は、第1の樹脂部291と、第2の樹脂部292とを有している。第1の樹脂部291は、固定子鉄心20の+z軸側の端面20a(言い変えれば、図3に示されるティース22の第1の端面22c)を含む平面Vより磁束取込部材41側の部分を覆う。第2の樹脂部292は、平面Vより固定子鉄心20側の部分を覆う。
軸線Cと第1の樹脂部291の外周面291cとの間の距離をD、軸線Cと第2の樹脂部292の外周面292cとの間の距離をDとしたとき、距離Dは距離Dより短い。つまり、距離D及び距離Dは、以下の式(5)を満たす。
<D (5)
これにより、第1の樹脂部291における樹脂の使用量を削減することができる。
ここで、電動機200の回転中に、永久磁石12と磁束取込部材41との間及び永久磁石12と固定子鉄心20との間に、磁気吸引力が働く。永久磁石12と磁束取込部材41との間の磁気吸引力は、永久磁石12と固定子鉄心20との間の磁気吸引力より小さい。図5に示す例では、金属ブラケット4が、磁束取込部材41を覆う第1の樹脂部291に固定されている。そのため、金属ブラケットが第2の樹脂部に固定されている構成と比較して、磁気吸引力による金属ブラケット4の抜けを防止することができる。
モールド固定子205は、モールド樹脂部250の外周面253から径方向の外側に伸びる取付部255を更に有している。取付部255は、電動機200の取付対象物の支持部(例えば、室外機に備えられたモータサポート部)に取り付けられる。取付部255は、締結部材(例えば、ボルト)が挿通される挿通孔255aを有している。
実施の形態2では、取付部255は、モールド樹脂部250の第2の樹脂部292に備えられている。上述した通り、第2の樹脂部292は、重量の重い固定子鉄心20を覆っている。よって、取付部255が第2の樹脂部292に備えられていることで、電動機200が取付対象物に固定されたときの電動機200の固定強度を十分に確保することができる。
〈実施の形態2の効果〉
以上に説明した実施の形態2によれば、電動機200のモールド固定子205に備えられる磁束取込部材は、磁束取込部材41のみである。これにより、電動機200を構成する部品点数を削減することができ、電動機200における組立工程を簡易化することができる。
また、実施の形態2によれば、第3の壁部271の径方向の厚みをW、第1の壁部61の鉛直部61cの径方向の厚みをWとしたとき、厚みWは厚みWより厚い。これにより、第3の壁部271の強度は第1の壁部61の強度より大きい。そのため、巻付作業時における巻線応力を第3の壁部271で受けることができ、当該巻線応力による第1の壁部61の変形を抑制することができる。
また、実施の形態2によれば、モールド樹脂部250において、第1の壁部61の径方向外向きの面とモールド樹脂部250の外周面253との間の部分の厚みをW、固定子鉄心20の径方向外向きの面とモールド樹脂部250の外周面253との間の部分の厚みをWとしたとき、厚みWが厚みWより厚い。これにより、電動機200の回転中に永久磁石12の磁力が磁束取込部材41に作用した場合でも、磁束取込部材41の周囲を覆う樹脂部の厚みが厚いため、当該樹脂部の剛性が向上する。よって、電動機200の回転中における磁束取込部材41の振動を抑制することができる。
また、実施の形態2によれば、モールド樹脂部250は、固定子鉄心20の+z軸側の端面20aを含む平面Vより磁束取込部材41側の部分を覆う第1の樹脂部291と、平面Vより固定子鉄心20側の部分を覆う第2の樹脂部292とを有している。軸線Cと第1の樹脂部291の外周面291cとの間の距離Dは、軸線Cと第2の樹脂部292の外周面292cとの間の距離Dより短い。これにより、第1の樹脂部291における樹脂の使用量を削減することができる。
また、実施の形態2によれば、金属ブラケット4は、第1の樹脂部291に固定されている。電動機200の回転中に、永久磁石12と磁束取込部材41との間及び永久磁石12と固定子鉄心20との間のそれぞれにおいて、磁気吸引力が働く。実施の形態2では、永久磁石12と磁束取込部材41との間の磁気吸引力は、永久磁石12と固定子鉄心20との間の磁気吸引力より小さい。そのため、磁気吸引力による金属ブラケット4の抜けを防止することができる。
また、実施の形態2によれば、電動機200は、取付対象物に取り付けられる取付部255を更に有し、取付部255は、モールド樹脂部250の第2の樹脂部292に備えられている。第2の樹脂部292は重量の重い固定子鉄心20を覆っているため、取付部255が当該第2の樹脂部292に備えられていることで、電動機200が取付対象物に固定されたときの当該電動機200の固定強度を十分に確保することができる。
《実施の形態2の変形例1》
図6は、実施の形態2の変形例1に係る電動機200aの構成を示す断面図である。図6において、図5に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図5に示される符号と同じ符号が付される。実施の形態2の変形例1に係る電動機200aは、モールド樹脂部250aの形状及び第1のインシュレータ260aの形状の点で、実施の形態2に係る電動機200と相違する。これ以外の点については、実施の形態2の変形例1に係る電動機200aは、実施の形態2に係る電動機200と同じである。そのため、以下の説明では、図5を参照する。
図6に示されるように、電動機200aは、回転子1と、モールド固定子205aとを有している。モールド固定子205aは、固定子鉄心20と、複数のコイル30と、磁束取込部材41と、モールド樹脂部250aとを有している。
モールド樹脂部250aは、固定子鉄心20の+z軸側の端面20aを含む平面Vより+磁束取込部材41側の部分を覆う第1の樹脂部291aと、平面Vより固定子鉄心20側の部分を覆う第2の樹脂部292aとを有している。軸線Cと第1の樹脂部291aの外周面291cとの間の距離をD11、軸線Cと第2の樹脂部292aの外周面292cとの間の距離をD12としたとき、距離D11は距離D12より長い。つまり、距離D11及びD12は、以下の式(6)を満たす。
11>D12 (6)
これにより、モールド樹脂部250aにおける磁束取込部材41の周囲を覆う樹脂部の径方向の厚みが一層厚くなるため、当該樹脂部の剛性が向上する。よって、電動機200aの回転中における磁束取込部材41の振動を一層抑制することができる。
モールド固定子205aは、第1のインシュレータ260aと、第2のインシュレータ270aとを更に有している。
第1のインシュレータ260aは、第1の壁部261aを有している。第1の壁部261は、ティース22のティース先端部22b(図2参照)の+z軸側の端面を絶縁している。第1の壁部261は、z軸方向に伸びている。
第2のインシュレータ270aは、第3の壁部271aを有している。第3の壁部271aは、ティース22のティース先端部22b(図2参照)の-z軸側の端面を絶縁している。第3の壁部271aは、z軸方向に伸びている。
第3の壁部271aのz軸方向の長さをL、第1の壁部61のz軸方向の長さをLとしたとき、長さLは長さLより短い。つまり、長さL及び長さLは、以下の式(7)を満たす。
<L (7)
ここで、第1のインシュレータ260a及び第2のインシュレータ270aを介在させてティース22(図2参照)に巻線を巻き付ける巻付作業は、ノズル巻線機を用いて行われる。巻付作業時に、ノズル巻線機のノズルは、第1のインシュレータ260aの第1の壁部261a及び第2のインシュレータ270aの第3の壁部271aより径方向の外側を周回する。第3の壁部271aのz軸方向の長さLが第1の壁部261aのz軸方向の長さLより短いことによって、ノズルの回転半径を小さくすることができる。よって、ティース22にノズルを近づけることができるため、巻付作業時における巻線の巻き乱れの発生を抑制することができる。
また、ノズル巻線機が、ノズルから供給される巻線をスロット23(図2参照)に案内する巻線案内部であるフォーマを有する場合、長さLが長さLより短いことによってフォーマの内径を小さくすることができる。よって、フォーマを小型化することができる。また、フォーマが小型化されることによって、巻付作業時において、ティース22にフォーマを近づけることができるため、巻付作業時における巻線の巻き乱れの発生を抑制することができる。
〈実施の形態2の変形例1の効果〉
以上に説明した実施の形態2の変形例1によれば、軸線Cと第1の樹脂部291aの外周面291cとの間の距離D11が、軸線Cと第2の樹脂部292aの外周面292cとの間の距離D12より長い。つまり、実施の形態2の変形例1では、第1の樹脂部291aの径方向の厚みが、第2の樹脂部292aの径方向の厚みより厚い。これにより、モールド樹脂部250aにおける磁束取込部材41の周囲を覆う樹脂部の径方向の厚みが一層厚くなるため、当該樹脂部の剛性が向上する。よって、電動機200aの回転中における磁束取込部材41の振動を一層抑制することができる。
また、実施の形態2の変形例1によれば、第3の壁部271aのz軸方向の長さLは、第1の壁部261aのz軸方向の長さLより短い。これにより、巻付作業時に、第1の壁部261a及び第3の壁部271aより径方向の外側を周回するノズルの回転半径を小さくすることができる。よって、ティース22にノズルを近づけることができるため、巻付作業時における巻線の巻き乱れの発生を抑制することができる。また、第3の壁部271aのz軸方向の長さLが、第1の壁部261aのz軸方向の長さLより短いことにより、ノズル巻線機のフォーマを小型化することができる。また、フォーマが小型化されることによって、ティース22にフォーマを近づけることができるため、巻付作業時における巻線の巻き乱れの発生を抑制することができる。
《実施の形態2の変形例2》
図7は、実施の形態2の変形例2に係る電動機200bの構成を示す断面図である。図7において、図5に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図5に示される符号と同じ符号が付される。実施の形態2の変形例2に係る電動機200bは、回路基板8を有しておらず、且つ第2の金属ブラケット209を更に有している点で、実施の形態2に係る電動機200と相違する。これ以外の点については、実施の形態2の変形例2に係る電動機200bは、実施の形態2に係る電動機200と相違する。
図7に示されるように、電動機200bは、回転子1と、軸受2と、軸受3と、第1の軸受保持部材としての第1の金属ブラケット4と、モールド固定子205bと、第2の軸受保持部材としての第2の金属ブラケット209とを有している。モールド固定子205bは、固定子鉄心20と、複数のコイル30と、磁束取込部材41と、モールド樹脂部250bとを有している。モールド樹脂部250bは、第1の金属ブラケット4が固定される第1の開口部51と、第2の金属ブラケット209が固定される第2の開口部53とを有している。
第2の金属ブラケット209は、軸受3を保持する軸受保持部材である。第2の金属ブラケット209は、例えば、鋼板から形成されている。このように、電動機200bが第2の金属ブラケット209を有していることで、モールド樹脂部250bに軸受3を保持する軸受保持部を設ける必要がなくなるため、当該モールド樹脂部250bにおける樹脂の使用量を削減することができる。
第2の金属ブラケット209は、円筒部209aと、フランジ部209bと、固定部209cとを有している。円筒部209aは、第2の金属ブラケット209のうち軸受3を保持する部分である。フランジ部209bは、円筒部209aの負荷側の端部から径方向の外側に伸びている。固定部209cは、第2の金属ブラケット209のうちモールド樹脂部250bの第2の開口部53に固定される部分である。固定部209cは、例えば、第2の開口部53に圧入によって固定されている。
電動機200bは、コイル30に接続され且つ第2のインシュレータ270に固定された巻線用端子7bを更に有している。巻線用端子7bの先端部は、モールド樹脂部250bの外周面253から突出している。これにより、電動機200bの外部に備えられた回路基板(図示しない)と巻線用端子7bとを接続することができる。なお、巻線用端子7bの先端部は、モールド樹脂部250bの底面から突出していてもよい。
〈実施の形態2の変形例2の効果〉
以上に説明した実施の形態2の変形例2によれば、電動機200bは、モールド樹脂部250bを有するモールド固定子205bと、シャフト11の反負荷側を支持する軸受3と、当該軸受3を保持する第2の金属ブラケット209とを有している。第2の金属ブラケット209は、モールド樹脂部250bに固定されている。これにより、モールド樹脂部250bに軸受3を保持する軸受保持部を設ける必要がなくなるため、当該モールド樹脂部250bにおける樹脂の使用量を削減することができる。
《実施の形態2の変形例3》
図8は、実施の形態2の変形例3に係る電動機200cの構成を示す断面図である。図8において、図5に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図5に示される符号と同じ符号が付される。実施の形態2の変形例3に係る電動機200cは、モールド樹脂部250cの形状、第1の金属ブラケット204の形状及び第2の金属ブラケット209の形状の点で、実施の形態2に係る電動機200と相違する。これ以外の点については、実施の形態2の変形例3に係る電動機200cは、実施の形態2に係る電動機200と同じである。
図8に示されるように、電動機200cは、回転子1と、軸受2と、軸受3と、第1の金属ブラケット204と、モールド固定子205cと、第2の金属ブラケット209とを有している。モールド固定子205cは、固定子鉄心20と、複数のコイル30と、磁束取込部材41と、モールド樹脂部250cとを有している。モールド樹脂部250cは、第1の金属ブラケット204が固定される第1の開口部51と、回路基板8が配置される第2の開口部53とを有している。
第1の金属ブラケット204は、円筒部204aと、フランジ部204bとを有している。円筒部204aは、第1の金属ブラケット204のうち軸受2を保持する部分である。フランジ部204bは、円筒部204aの反負荷側の端部から径方向の外側に伸びている。
第1の金属ブラケット204のフランジ部204bの先端部は、モールド樹脂部250cによって覆われている。これにより、フランジ部204bの先端部は、第1の開口部51に設けられた溝部51cに埋め込まれている。これは、実施の形態2の変形例3では、モールド樹脂部250cの成形時に、第1の金属ブラケット204が成形金型に配置されており、モールド樹脂部250cの成形工程とモールド樹脂部250cに対する第1の金属ブラケット204の固定工程とが同時に行われるためである。
よって、電動機200cの組立工程では、第1の金属ブラケット204をモールド樹脂部250cに圧入する工程が不要となるため、電動機200cの組立工程を簡易化することができる。なお、モールド樹脂部250cは、第1の金属ブラケット204の少なくとも一部(図8に示す例では、フランジ部204bの先端部)を覆っていればよい。例えば、モールド樹脂部250cは、第1の金属ブラケット204の全体を覆っていてもよい。
実施の形態2の変形例3では、第2の金属ブラケット209のフランジ部209bは、円筒部209aの反負荷側の端部から径方向の外側に伸びている。また、第2の金属ブラケット209の固定部209cは、モールド樹脂部250cの外周面253に固定されている。固定部209cは、例えば、外周面253に圧入によって固定されている。
モールド固定子205cは、第2のインシュレータ270に固定された巻線用端子7cと、巻線用端子7cと接続された回路基板8とを更に有している。回路基板8は、シャフト11及び第2の金属ブラケット209の円筒部209aが挿入される中空部8aを有している。
〈実施の形態2の変形例3の効果〉
以上に説明した実施の形態2の変形例3によれば、モールド樹脂部250cは、軸受2を保持する第1の金属ブラケット204の少なくとも一部(図8に示す例では、フランジ部204bの先端部)を覆っている。これにより、電動機200cの組立工程では、第1の金属ブラケット204をモールド樹脂部250cに圧入する工程が不要となるため、電動機200cの組立工程を簡易化することができる。
2、3 軸受、 4、204 第1の金属ブラケット、 5、205、205a、205b、205c モールド固定子、 7、7b、7c 巻線用端子、 12 永久磁石、 20 固定子鉄心、 21 ヨーク、 22 ティース、 22c 第1の端面、 22d 第2の端面、 30 コイル、 31 渡り線、 41、42 磁束取込部材、 50、250、250a、250b、250c モールド樹脂部、 60、260a 第1のインシュレータ、 61、261a 第1の壁部、 61b 係合部、 62 第2の壁部、 70、270、270a 第2のインシュレータ、 71、271、271a 第3の壁部、 71b 係合部、 72 第4の壁部、 100、200、200a、200b、200c 電動機、 209 第2の金属ブラケット、 253、291c、292c 外周面、 255 取付部、 291 第1の樹脂部、 292 第2の樹脂部、 A 高さ、 D、D、D11、D12 距離、 L、L、L、L、L、L 長さ、 W、W、W、W 厚さ。

Claims (19)

  1. 回転軸に支持された回転子本体と、
    固定子と
    を有し、
    前記固定子は、
    前記回転軸の軸方向の一方の端面である第1の端面と他方の端面である第2の端面とを有する固定子鉄心であって、前記固定子鉄心の前記軸方向の長さが前記回転子本体の前記軸方向の長さより短い前記固定子鉄心と、
    前記第1の端面と前記第2の端面の少なくとも一方の端面上に配置され、前記回転子本体の磁束を取り込む磁性体からなる磁束取込部材と、
    前記磁束取込部材及び前記固定子鉄心を覆うモールド樹脂部と
    を有する電動機。
  2. 前記磁束取込部材は、前記固定子鉄心のティースに配置されている
    請求項1に記載の電動機。
  3. 前記固定子は、前記ティースを絶縁する第1の絶縁部を更に有し、
    前記第1の絶縁部は、前記磁束取込部材に係合する係合部を有する
    請求項2に記載の電動機。
  4. 前記固定子は、前記第1の絶縁部を介在させて前記ティースに巻き付けられたコイルを更に有し、
    前記コイルは、前記ティースより前記軸方向に突出するコイルエンド部を有し、
    前記コイルエンド部の前記軸方向の高さは、前記コイルエンド部の先端から前記固定子の径方向の内側に向かうほど低い
    請求項3に記載の電動機。
  5. 前記固定子は、前記コイルに接続された巻線用端子と、前記固定子鉄心のヨークを絶縁する第2の絶縁部とを更に有し、
    前記巻線用端子は、前記第2の絶縁部に固定されている
    請求項4に記載の電動機。
  6. 前記固定子は、複数のコイルと、前記複数のコイルのうち隣接する2つのコイルを接続する渡り線と、前記固定子鉄心のヨークを絶縁する第2の絶縁部とを更に有し、
    前記渡り線は、前記第2の絶縁部に案内されている
    請求項3に記載の電動機。
  7. 前記固定子は、第1のインシュレータを更に有し、
    前記第1のインシュレータは、
    前記固定子鉄心のティースの前記軸方向の一方の端面を絶縁し、且つ前記磁束取込部材を支持する第1の壁部と、
    前記固定子鉄心のヨークの前記軸方向の一方の端面を絶縁する第2の壁部と
    を有し、
    前記第2の壁部の前記軸方向の長さは、前記第1の壁部の前記軸方向の長さより短い
    請求項1に記載の電動機。
  8. 前記固定子は、第2のインシュレータを更に有し、
    前記第2のインシュレータは、前記ティースの前記軸方向の他方の端面を覆う第3の壁部を有し、
    前記第1の壁部は、前記軸方向に伸びる鉛直部を有し、
    前記第3の壁部の前記固定子の径方向の厚みをW
    前記鉛直部の前記径方向の厚みをWとしたとき、
    >W
    である
    請求項7に記載の電動機。
  9. 前記第3の壁部の前記軸方向の長さは、前記第1の壁部の前記軸方向の長さより短い
    請求項8に記載の電動機。
  10. 前記モールド樹脂部における前記第1の絶縁部の前記固定子の径方向の外向きの面と前記モールド樹脂部の外周面との間の部分の厚みをW
    前記モールド樹脂部における前記固定子鉄心の前記径方向の外向きの面と前記外周面との間の部分の厚みをWとしたとき、
    >W
    である
    請求項3から6のいずれか1項に記載の電動機。
  11. 前記磁束取込部材は、前記第1の端面上に配置され、
    前記モールド樹脂部は、
    前記固定子のうち前記第1の端面を含む平面より前記磁束取込部材側の部分を覆う第1の樹脂部と、
    前記固定子のうち前記平面より前記固定子鉄心側の部分を覆う第2の樹脂部と
    を有し、
    前記回転軸と前記第1の樹脂部の外周面との間の距離をD
    前記回転軸と前記第2の樹脂部の外周面との間の距離をDとしたとき、
    <D
    である
    請求項1から10のいずれか1項に記載の電動機。
  12. 前記固定子は、取付対象物に取り付けられる取付部を更に有し、
    前記取付部は、前記第2の樹脂部に備えられている
    請求項11に記載の電動機。
  13. 前記磁束取込部材は、前記第1の端面上に配置され、
    前記モールド樹脂部は、
    前記固定子のうち前記第1の端面を含む平面より前記磁束取込部材側の部分を覆う第1の樹脂部と、
    前記固定子のうち前記平面より前記固定子鉄心側の部分を覆う第2の樹脂部と
    を有し、
    前記回転軸と前記第1の樹脂部の外周面との間の距離をD11
    前記回転軸と前記第2の樹脂部の外周面との間の距離をD12としたとき、
    11>D12
    である
    請求項1から10のいずれか1項に記載の電動機。
  14. 前記回転軸の負荷側を支持する第1の軸受と、
    前記モールド樹脂部に固定され、前記第1の軸受を保持する第1の軸受保持部材と
    を更に有する
    請求項11から13のいずれか1項に記載の電動機。
  15. 前記第1の軸受保持部材は、前記第1の樹脂部に固定されている
    請求項14に記載の電動機。
  16. 前記モールド樹脂部は、前記第1の軸受保持部材を少なくとも一部を覆っている
    請求項14又は15に記載の電動機。
  17. 前記回転軸の反負荷側を支持する第2の軸受と、
    前記モールド樹脂部に固定され、前記第2の軸受を保持する第2の軸受保持部材と
    を更に有する
    請求項14から16のいずれか1項に記載の電動機。
  18. 前記磁束取込部材は、前記第1の端面及び前記第2の端面の両方の端面上に配置されている
    請求項1から17のいずれか1項に記載の電動機。
  19. 前記磁束取込部材は、金属から形成されている
    請求項1から18のいずれか1項に記載の電動機。
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