WO2023105734A1 - モータ及びモータの製造方法 - Google Patents

Abstract

モータは、外郭を構成するブラケットと、ブラケットの内部に設けられるステータと、ステータの内部に挿入され、ステータによって回転するロータと、ロータに取り付けられ、ロータの回転に伴って回転するシャフトと、を備え、ステータは、鉄心が積層され、内周面において撥水性を有する被膜が形成されたステータコアと、ステータコアに設けられたインシュレータと、ステータコアに巻き付けられた巻線と、を有し、被膜は、インシュレータがステータコアに設けられる前に形成されている。

Description

モータ及びモータの製造方法

　本開示は、ステータ及びロータを備えるモータ及びモータの製造方法に関する。

　従来、ステータ及びロータを備えるモータが知られている。モータは、例えば空気調和装置の室外送風機のファンモータ及び室内送風機のファンモータとして用いられる。ステータが回転磁界を発生させることによって、回転磁界と同じ周期でロータが回転する。ロータが回転することに伴って、ロータに取り付けられたシャフトも回転する。シャフトが回転することによって、シャフトに取り付けられた羽根車が回転する。これにより、室外送風機及び室内送風機が構成されている。

　特許文献１には、樹脂の含侵後に、鉄心の内周の空隙面等に離形剤を塗布する樹脂含侵硬化方法が開示されている。特許文献１は、離形剤を塗布することによって、樹脂付着が好ましくない部分に樹脂が付着することを抑制しようとするものである。特許文献２には、鉄心に樹脂を注入する際にダミー板が配置される回転子積層鉄心の樹脂封止方法が開示されている。特許文献２は、樹脂が注入されたのち、樹脂が付着したダミー板が除去されることによって、鉄心に不要な樹脂が付着することを抑制しようとするものである。

特開昭５９－０２８８５８号公報 特開２００９－３０３４８５号公報

　しかしながら、特許文献１に開示された樹脂含侵硬化方法は、樹脂を含侵した後に、離形剤が塗布されて被膜が形成されるため、樹脂が不要な部分に、正確に離型剤を塗布することが困難である。また、特許文献２に開示された樹脂封止方法は、ダミー板が必要であるため、製造工程の増加及び製造コストの増加を招く。

　本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、製造工程の増加及び製造コストの増加を伴うことなく、樹脂が不要な部分に被膜を形成することができるモータ及びモータの製造方法を提供するものである。

　本開示に係るモータは、外郭を構成するブラケットと、ブラケットの内部に設けられるステータと、ステータの内部に挿入され、ステータによって回転するロータと、ロータに取り付けられ、ロータの回転に伴って回転するシャフトと、を備え、ステータは、鉄心が積層され、内周面において撥水性を有する被膜が形成されたステータコアと、ステータコアに設けられたインシュレータと、ステータコアに巻き付けられた巻線と、を有し、被膜は、インシュレータがステータコアに設けられる前に形成されている。

　本開示によれば、ステータコアの内周面に形成される被膜が、インシュレータがステータコアに設けられる前に形成されている。このため、樹脂が不要な部分に局所的に被膜を形成することができる。また、被膜を形成する上で、別の部材が不要であるため、製造工程の増加及び製造コストの増加を伴わない。従って、製造工程の増加及び製造コストの増加を伴うことなく、樹脂が不要な部分に被膜を形成することができる。

実施の形態１に係る空気調和装置を示す回路図である。 実施の形態１に係るモータを示す図である。 実施の形態１に係るステータを示す図である。 実施の形態１に係るモータの製造方法を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る被膜を塗布する部分を示す図である。 実施の形態１に係る成型金型にセットされたステータを示す図である。

　以下、本開示のモータ及びモータの製造方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本開示は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の説明において、本開示の理解を容易にするために方向を表す用語を適宜用いるが、これは本開示を説明するためのものであって、これらの用語は本開示を限定するものではない。方向を表す用語としては、例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、「前」又は「後」等が挙げられる。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る空気調和装置１を示す回路図である。空気調和装置１は、室内空間の空気を調整する装置であり、図１に示すように、室外機２と、室内機３とを備えている。室外機２には、例えば圧縮機６、流路切替装置７、室外熱交換器８、室外送風機９及び膨張部１０が設けられている。室内機３には、例えば室内熱交換器１１及び室内送風機１２が設けられている。

　圧縮機６、流路切替装置７、室外熱交換器８、膨張部１０及び室内熱交換器１１が冷媒配管５により接続されて冷媒回路４が構成されている。圧縮機６は、低温且つ低圧の状態の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して高温且つ高圧の状態の冷媒にして吐出するものである。圧縮機６は、例えば容量制御可能なインバータ圧縮機である。流路切替装置７は、冷媒回路４において冷媒が流れる方向を切り替えるものであり、例えば四方弁である。室外熱交換器８は、例えば室外空気と冷媒との間で熱交換するものである。室外熱交換器８は、冷房運転時には凝縮器として作用し、暖房運転時には蒸発器として作用する。膨張部１０は、冷媒を減圧して膨張する減圧弁又は膨張弁である。膨張部１０は、例えば開度が調整される電子式膨張弁である。

　室内熱交換器１１は、例えば室内空気と冷媒との間で熱交換するものである。室内熱交換器１１は、冷房運転時には蒸発器として作用し、暖房運転時には凝縮器として作用する。室内送風機１２は、室内熱交換器１１に室内空気を送る機器である。

　（運転モード、冷房運転）
　次に、空気調和装置１の運転モードについて説明する。先ず、冷房運転について説明する。冷房運転において、圧縮機６に吸入された冷媒は、圧縮機６によって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出する。圧縮機６から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置７を通過して、凝縮器として作用する室外熱交換器８に流入し、室外熱交換器８において、室外送風機９によって送られる室外空気と熱交換されて凝縮して液化する。凝縮された液状態の冷媒は、膨張部１０に流入し、膨張部１０において膨張及び減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する室内熱交換器１１に流入し、室内熱交換器１１において、室内送風機１２によって送られる室内空気と熱交換されて蒸発してガス化する。このとき、室内空気が冷やされ、室内において冷房が実施される。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置７を通過して、圧縮機６に吸入される。

　（運転モード、暖房運転）
　次に、暖房運転について説明する。暖房運転において、圧縮機６に吸入された冷媒は、圧縮機６によって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出する。圧縮機６から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置７を通過して、凝縮器として作用する室内熱交換器１１に流入し、室内熱交換器１１において、室内送風機１２によって送られる室内空気と熱交換されて凝縮して液化する。このとき、室内空気が暖められ、室内において暖房が実施される。凝縮された液状態の冷媒は、膨張部１０に流入し、膨張部１０において膨張及び減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する室外熱交換器８に流入し、室外熱交換器８において、室外送風機９によって送られる室外空気と熱交換されて蒸発してガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置７を通過して、圧縮機６に吸入される。

　なお、空気調和装置１は、流路切替装置７を有していなくてもよい。この場合、空気調和装置１は、冷房専用機又は暖房専用機となる。

　図２は、実施の形態１に係るモータ２０を示す図である。図２（ａ）は、モータ２０の側面図であり、一部においてブラケット２１が省略されて内部が見えている図である。図２（ｂ）は、モータ２０の上面図である。モータ２０は、室外送風機９のファンモータ又は室内送風機１２のファンモータとして用いられるものである。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、モータ２０は、ブラケット２１と、モールドブラケット２２と、リード線２３と、ステータ２４と、ロータ２５と、シャフト２６とを備えている。

　（ブラケット２１）
　ブラケット２１は、モータ２０の外郭を構成するものであり、有底円筒状をなしている。ブラケット２１は、樹脂製である。ブラケット２１の中心には、シャフト２６が挿入される穴が形成されている。

　（モールドブラケット２２）
　モールドブラケット２２は、ブラケット２１の外周端部から径方向の外側に向かって突出するものである。モールドブラケット２２は、４つ設けられており、それぞれブラケット２１の外周縁部において等間隔に分けられた部分から突出している。モールドブラケット２２は、樹脂製である。

　（リード線２３）
　リード線２３は、外部電源（図示せず）に接続されるものであり、外部電源からステータ２４に電力を供給するものである。

　（ステータ２４）
　図３は、実施の形態１に係るステータ２４を示す図である。図３（ａ）は、ステータ２４の上面図であり、図３（ｂ）は、ステータ２４の側面図、図３（ｃ）は、ステータ２４及びリード線２３の上面図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ステータ２４は、回転磁界を発生させるものであり、ステータコア３０と、インシュレータ３１と、巻線３２と、基板リードアッシー３３とを有している。なお、ステータ２４は、ステータ２４リードアッシーとも呼称される。ステータコア３０は、鉄心が積層され、内周面２４ａにおいて被膜４０が形成されている。ステータコア３０は、真円状をなしており、内部にシャフト２６が挿入される穴が形成されている。

　（被膜４０）
　被膜４０は、例えば撥水性及び撥油性を有するものである。被膜４０は、ステータ２４に樹脂が付着することを抑制するものである。

　インシュレータ３１は、絶縁性を有する膜であり、真円状をなしている。インシュレータ３１は、ステータコア３０に設けられている。巻線３２は、ステータコア３０に巻かれている銅線である。図３（ｃ）に示すように、基板リードアッシー３３は、基板３４と、コネクタ端子３５とを有している。基板３４は、ステータコア３０に設けられる板状の部材である。ここで、基板３４の通電箇所と巻線３２とが接続される。動力から供給される電力及び信号が、基板３４によって制御及び出力されることによって、巻線３２に導通される電流及び電圧が制御される。コネクタ端子３５は、基板３４に取り付けられ、リード線２３が接続される。なお、基板３４及びコネクタ端子３５にリード線２３が加わった状態でも、基板リードアッシー３３と呼称される場合もある。

　（ロータ２５）
　ロータ２５は、ステータ２４が回転磁界を発生させることによって、回転磁界と同じ周期で回転するものであり、ステータ２４の内周に設けられている。ロータ２５は、ロータコアとマグネットとを有している。

　（シャフト２６）
　シャフト２６は、ロータ２５に取り付けられるものであり、ロータ２５が回転することに伴って回転する。ロータ２５の先端には、羽根車（図示せず）等が設けられており、ロータ２５の回転に伴って羽根車が回転する。これにより、室外送風機９及び室内送風機１２が構成されている。なお、ロータ２５とシャフト２６とは、まとめてロータシャフトとも呼称される。

　図４は、実施の形態１に係るモータ２０の製造方法を示すフローチャートである。次に、モータ２０の製造方法について説明する。図４に示すように、先ず、鉄心工程として、電磁鋼板から鉄心を打ち抜き、鉄心を積層することによって、ステータコア３０が製造される（ステップＳＴ１）。次に、ステータコア３０に被膜４０が形成される。具体的には、被膜塗布工程として、ステップＳＴ１において製造されたステータコア３０に、被膜４０が塗布される（ステップＳＴ１１）。

　その後、被膜焼成工程として、被膜４０が塗布されたのちに、ステータコア３０が焼成炉に入れられて焼成される（ステップＳＴ１２）。そして、一体成型工程として、これまでの工程において製造された被膜４０を有するステータコア３０が、成型機の下型５０にセットされる。ステータコア３０を下型５０と上型とで挟み込み、型の内部に樹脂材が圧入されて樹脂成型が実施される。これにより、ステータコア３０とインシュレータ３１とが一体成型される（ステップＳＴ２）。

　次に、逆曲工程として、ストレート形状をなすインシュレータ３１が専用治具にセットされる。その際、ステータ２４の内周面２４ａが完成品の状態のときに内面となる方向を正曲げ方向とし、ステータ２４の内周面２４ａが外周面になる方向にインシュレータ３１を円環形状に曲げる逆曲げ加工が実施される（ステップＳＴ３）。そして、巻線工程として、例えば内製の巻線機に逆曲げ加工後のインシュレータ３１をセットして、逆曲げ加工によって外周面に向いたステータコア３０に巻線３２が施される（ステップＳＴ４）。次に、正曲工程として、巻線施工後のインシュレータ３１が専用治具にセットされ、外周側を向いているステータ２４の内周面２４ａが内周側になるように、円環状に曲げる正曲げ加工が実施される（ステップＳＴ５）。

　その後、基板組立工程として、基板３４にリード線２３及びコネクタ端子３５を組み付け、組み付けたコネクタ端子３５と基板３４との接続部を半田接続した基板リードアッシー３３が製造される（ステップＳＴ６）。ステータ組立工程として、正曲げ後に円環状となったインシュレータ３１の端部を溶接によって接続して、インシュレータ３１上部にコネクタ端子３５が挿入される。コネクタ端子３５が基板リードアッシー３３の基板３４に挿入されるように組み付けが実施され、コネクタ端子３５と基板３４との接続部を半田接続したステータ２４が製造される（ステップＳＴ７）。モールド成型工程として、成型機のモールド金型の下型５０に載置された芯金５１にステータ２４をセットし、上型を閉じて型の内部に樹脂材が圧入されて、モールドブラケット２２が製造される（ステップＳＴ８）。ロータ成型工程として、ロータコア（図示せず）、マグネット（図示せず）及びシャフト２６が成型機の成型金型の内部にセットして、樹脂材が圧入されてロータシャフトが製造される（ステップＳＴ９）。

　そして、樹脂バリ除去工程として、モールドブラケット２２の内径面に付着した樹脂バリが除去される（ステップＳＴ１３）。ステップＳＴ１０が実施される前には、モールドブラケット２２の内径面が露出しているため、この段階でブラシ等を挿入して、樹脂バリが除去される。なお、ブラシの材質として、モールドブラケット２２の内径面であるステータコア３０が摩耗しない材質が採用される。最後に、モータ組立工程として、モールドブラケット２２にロータシャフトが回転自在に取り付けられたのち、ブラケット２１を組み付けてモータ２０が製造される（ステップＳＴ１０）。

　図５は、実施の形態１に係る被膜４０を塗布する部分を示す図である。図５において、上段図は底面図、中段図は側面図、下段右側は上面図、下段左側は側面図を示す。ステップＳＴ１１及びステップＳＴ１２における被膜４０の塗布方法として、ローラを使用して、ステータコア３０の内面のうち図５に示す被膜４０の必要範囲Ｒのみに塗布される。具体的には、被膜４０の必要範囲Ｒは、ステータコア３０において、ロータシャフトが挿入される内周面２４ａである。

　図６は、実施の形態１に係る成型金型にセットされたステータ２４を示す図である。図６に示すように、成型機の成型金型の下型５０の中央には、真円状の芯金５１が設けられている。ステータ２４を成型金型にセットする際、芯金５１によって、セットされたステータコア３０及びインシュレータ３１の形状が、真円状に矯正される。モールド成型工程時に、ステータ２４が挿入される芯金５１の外径と、ステータ２４の内径とのクリアランスＣは、十分に確保されている。

　本実施の形態１によれば、ステータコア３０の内周面２４ａに形成される被膜４０が、インシュレータ３１がステータコア３０に設けられる前に形成されている。このため、樹脂が不要な部分に局所的に被膜４０を形成することができる。また、被膜４０を形成する上で、別の部材が不要であるため、製造工程の増加及び製造コストの増加を伴わない。従って、製造工程の増加及び製造コストの増加を伴うことなく、樹脂が不要な部分に被膜４０を形成することができる。また、ステータコア３０の内面側にローラ等を用いて被膜４０を塗布するため、塗布性が良好である。

　図４に示すように、被膜４０の被膜塗布工程（ステップＳＴ１１）及び被膜焼成工程（ステップＳＴ１２）は、鉄心工程（ステップＳＴ１）と一体成型工程（ステップＳＴ２）との間に実施されている。ここで、一体成型工程以降に被膜４０の塗布が実施されると、被膜４０の不要箇所にも被膜４０が塗布されて焼成によって樹脂等の変質が起こるおそれがある。本実施の形態１では、被膜４０の被膜塗布工程及び被膜焼成工程は、鉄心工程と一体成型工程との間に実施されているため、被膜４０の不要箇所に被膜４０が塗布されることを抑制することができ、樹脂等の変質も抑制することができる。

　また、モールド成型工程（ステップＳＴ８）の後に、樹脂バリ除去工程（ステップＳＴ１３）において、樹脂バリが除去される。このため、モールド成型時に、ステータ２４が挿入される芯金５１の外径と、ステータ２４の内径とのクリアランスＣを、十分に確保することができる。また、樹脂バリが除去されることによって、モータ２０が組み立てられた後、バリとロータコアとの接触によるモータ効率の低下、バリの脱落によるモータ２０の異音又はモータ２０の性能未達といった不具合を抑制することができる。即ち、モータ２０の品質を確保することができる。

　１　空気調和装置、２　室外機、３　室内機、４　冷媒回路、５　冷媒配管、６　圧縮機、７　流路切替装置、８　室外熱交換器、９　室外送風機、１０　膨張部、１１　室内熱交換器、１２　室内送風機、２０　モータ、２１　ブラケット、２２　モールドブラケット、２３　リード線、２４　ステータ、２４ａ　内周面、２５　ロータ、２６　シャフト、３０　ステータコア、３１　インシュレータ、３２　巻線、３３　基板リードアッシー、３４　基板、３５　コネクタ端子、４０　被膜、５０　下型、５１　芯金。

Claims (6)

1. 　外郭を構成するブラケットと、
   　前記ブラケットの内部に設けられるステータと、
   　前記ステータの内部に挿入され、前記ステータによって回転するロータと、
   　前記ロータに取り付けられ、前記ロータの回転に伴って回転するシャフトと、を備え、
   　前記ステータは、
   　鉄心が積層され、内周面において撥水性を有する被膜が形成されたステータコアと、
   　前記ステータコアに設けられたインシュレータと、
   　前記ステータコアに巻き付けられた巻線と、を有し、
   　前記被膜は、前記インシュレータが前記ステータコアに設けられる前に形成されている
   　モータ。
2. 　前記被膜が塗布されたのちに、焼成される
   　請求項１記載のモータ。
3. 　前記ステータコアの内周面に付着したバリが除去される
   　請求項１又は２記載のモータ。
4. 　外郭を構成するブラケットと、
   　前記ブラケットの内部に設けられるステータと、
   　前記ステータの内部に挿入され、前記ステータによって回転するロータと、
   　前記ロータに取り付けられ、前記ロータの回転に伴って回転するシャフトと、を備えるモータの製造方法であって、
   　前記ステータは、
   　鉄心が積層されてステータコアを製造する工程と、
   　前記ステータコアの内周面に被膜を塗布する工程と、
   　前記ステータコアにインシュレータを形成する工程と、を備える
   　モータの製造方法。
5. 　前記ステータコアの内周面に前記被膜を塗布したのち、焼成する工程を更に備える
   　請求項４記載のモータの製造方法。
6. 　前記ステータコアの内周面に付着したバリを除去する工程を更に備える
   　請求項４又は５記載のモータの製造方法。

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