(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側筒状鉄心に対して内側筒状鉄心を配置し、前記内側筒状鉄心にはその周方向に沿って前記外側鉄心に対して接する接合面を有した複数個の突極を設け、前記突極に対してコイルを巻装し、前記コイルを囲む空間に面する前記両鉄心の表面を絶縁処理したモータの絶縁構造において、
前記絶縁処理は、
前記外側筒状鉄心の内周面における、前記突極の接合面と接する面を除いた部分に形成した凹部と、前記内側筒状鉄心の外周面における前記突極の接合面以外の部分の表面に対して行われたものであるモータの絶縁構造。
【請求項２】
前記絶縁処理は、絶縁性粉体を付着して熱処理したものである請求項１に記載のモータの絶縁構造。
【請求項３】
外側筒状鉄心の内周面であって、その周方向に沿って凹部及び突部である接合面が交互に形成された内周面全体に対して絶縁性粉体を付着する工程と、
前記接合部分の絶縁性粉体を除去する工程と、
前記除去工程の後に、残った絶縁性粉体を熱処理する工程と、
外周面の周方向に複数の突極を備え、その突極間のスロットに面する表面に対して予め絶縁膜が形成されるとともに、同突極に対してコイルが配置された内側筒状鉄心を前記絶縁処理が施された外側筒状鉄心に対して内嵌し、前記突極の接合面と、前記外側筒状鉄心の突部に接合するモータのステータ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの絶縁構造及びモータのステータ製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車のパワーステアリング装置等に用いられるブラシレスＤＣモータにおけるステータ３１の絶縁構造としては、例えば、図６に示すようなものが知られている。
【０００３】
ステータ３１は外側電機子鉄心３２と放射状に延びる複数個の突極３３が設けられた内側電機子鉄心３４との２部材から構成されている。前記突極３３には絶縁樹脂により成形されたボビン３５が嵌着されている。そして、ボビン３５にはコイル３６が巻装されている。このボビン３５により、コイル３６はステータ３１との絶縁状態が保たれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来、コイル３６をボビン３５に巻装した後に、突極３３に同ボビン３５を嵌着するため、直接突極３３にコイル３６を巻装するのに比べ、工程数が増加し、ボビン３５及びその工程分だけのコストがかかってしまうという問題があった。それに加えて、コイル３６をボビン３５に巻装する際に、張力をかけてコイル３６をボビン３５に巻回しているため、同コイル３６によってボビン３５が締付けられる。これにより、ボビン３５が変形してしまい、ボビン３５の突極３３への嵌め込みが難しくなるという問題があった。特に、自動車のパワーステアリング装置等に用いられるモータのように、低電圧（例えばＤＣ１２Ｖ）で使用されるモータにおいては、巻線抵抗（コイル抵抗）を抑えるために太い銅線（コイル）を用いる必要があり、この場合、前記張力が増加して巻装することから、ボビンの変形量が大きくなり、前記装着作業がさらに困難になってしまう。
【０００５】
そこで、内側電機子鉄心３４の突極３３間のスロット３７に面する表面と、外側電機子鉄心３２の内周面３８全体に絶縁膜を形成し、突極３３に直接コイル３６を巻装することが考えられる。しかしながら、外側電機子鉄心３２の内周面３８の突極３３との接合面に絶縁膜が形成された状態で内側電機子鉄心３４を、外側電機子鉄心３２に嵌合すると、外側電機子鉄心３２と内側電機子鉄心３４との間に絶縁膜が介在し、磁気抵抗が大きくなってしまうという問題が生じる。それを防ぐために、外側電機子鉄心３２の内周面３８の突極３３との接合面だけ、絶縁膜を除去するというのは容易ではなく、よけいにその工程分のコストがかかってしまうという問題が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、容易にコイルを囲む周囲の面に絶縁膜を形成することができるモータの絶縁構造と、絶縁構造がなされるモータのステータ製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、外側筒状鉄心に対して内側筒状鉄心を配置し、前記内側筒状鉄心にはその周方向に沿って前記外側鉄心に対して接する接合面を有した複数個の突極を設け、前記突極に対してコイルを巻装し、前記コイルを囲む空間に面する前記両鉄心の表面を絶縁処理したモータの絶縁構造において、前記絶縁処理は、前記外側筒状鉄心の内周面における、前記突極の接合面と接する面を除いた部分に形成した凹部と、前記内側筒状鉄心の外周面における前記突極の接合面以外の部分の表面に対して行われたものであることを要旨とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のモータの絶縁構造において、前記絶縁処理は、絶縁性粉体を付着して熱処理したものであることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、外側筒状鉄心の内周面であって、その周方向に沿って凹部及び突部である接合面が交互に形成された内周面全体に対して絶縁性粉体を付着する工程と、前記接合部分の絶縁性粉体を除去する工程と、前記除去工程の後に、残った絶縁性粉体を熱処理する工程と、外周面の周方向に複数の突極を備え、その突極間のスロットに面する表面に対して予め絶縁膜が形成されるとともに、同突極に対してコイルが配置された内側筒状鉄心を前記絶縁処理が施された外側筒状鉄心に対して内嵌し、前記突極の接合面と、前記外側筒状鉄心の突部に接合することを要旨とする。
【０００９】
（作用）
請求項１の発明によれば、外側筒状鉄心の凹部及び内側筒状鉄心の突極の接合面以外の部分に絶縁処理が施され、突極の接合面及び前記突極の接合面に接する外側筒状鉄心の面は絶縁処理を施す際に絶縁材が付着しても容易に取り除くことができる。従って、絶縁膜が容易にコイルを囲む周囲の面に形成される。
【００１０】
請求項２の発明によれば、絶縁性粉体は外側筒状鉄心の凹部以外の部分及び突極の接合面に付着されていたとしても容易に取り除かれるため、絶縁膜は容易に外側筒状鉄心の凹部及び突極の接合面以外の部分の表面だけに形成される。
【００１１】
請求項３の発明によれば、絶縁性粉体を外側筒状鉄心の内周面全体に付着し、突極の接合面に接する面の絶縁性粉体を除去する。そして、残った絶縁性粉体は熱処理され、その後、予め絶縁処理が施され、コイルが配置された内側筒状鉄心を、突極の接合面に外側筒状鉄心の突部が接合するように同外側筒状鉄心に嵌合する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１は自動車のパワーステアリング装置に用いられるブラシレスＤＣモータにおけるステータ１１の断面図である。ステータ１１は、筒状の外側筒状鉄心としての外側電機子鉄心１２と、同外側電機子鉄心１２の中心部に同心状に配置された筒状の内側筒状鉄心としての内側電機子鉄心１３とから構成されている。内側電機子鉄心１３には９個の突極１４が等間隔に、且つ放射状に延びるように突設されているとともに、各突極１４間にはスロット１５が形成されている。前記突極１４の先端には突極１４の接合面としての先端面１６を有しており、同先端面１６が外側電機子鉄心１２の内周面１７に対して接合することで、両電機子鉄心１２，１３が一体とされている。
【００１３】
図２に示すように、前記外側電機子鉄心１２の内周面１７の突極１４の先端面１６と接する面を除いた部分には、凹部１８が外側電機子鉄心１２の長さ方向に向かって形成されている。そして内側電機子鉄心１３の突極１４間のスロット１５に面する表面と、前記凹部１８には絶縁膜１９が形成されている。絶縁膜１９が形成されたそれぞれの突極１４にはコイル２０が巻装されている。尚、図１〜５に示す絶縁膜１９の厚さは理解を容易にするために誇張して表現している。
【００１４】
ステータ１１には図示しない磁石を備えたロータが回動可能に前記内側電機子鉄心１３に挿入され、モータは構成される。
次に以上のように構成されたモータのステータ製造方法について説明する。
【００１５】
まず、外側電機子鉄心１２の内周面１７の周方向に沿って、凹部１８及び突極１４の先端面１６と接する突部である接合面としての突面１７ａが交互に形成された内周面１７全体に絶縁性粉体を電気的な力（例えば、公知の静電流動浸漬法や静電スプレー法等）により付着する。
【００１６】
次に図示しないブラシにより外側電機子鉄心１２の内周面１７に付着された絶縁性粉体を擦り取る。すると凹部１８に入り込んでいる絶縁性粉体を除いて突面１７ａに付着されていた絶縁性粉体は容易に且つ確実に除去される。その後、凹部１８に残った絶縁性粉体を加熱処理（例えば、公知の高周波加熱、赤外線加熱、通電加熱等）することにより、図３に示すように、絶縁膜１９が形成される。
【００１７】
一方、内側電機子鉄心１３に対しては、外側電機子鉄心１２と同様な方法で絶縁性粉体を内側電機子鉄心１３の表面全体に付着する。そして、各突極１４の先端面１６に付着した絶縁性粉体をブラシにより除去し、外側電機子鉄心１２に対して施した加熱処理と同様の加熱処理をして突極１４間のスロット１５に面する表面に対して図４に示すように絶縁膜１９を形成する。その後、図５に示すように、内側電機子鉄心１３の各突極１４に、図示しないコイル巻装装置のノズルにより直接コイル２０を巻回する。
【００１８】
次に、外側電機子鉄心１２の突面１７ａと内側電機子鉄心１３の突極１４の先端面１６が接合するように内側電機子鉄心１３を外側電機子鉄心１２に圧入する。そして、両電機子鉄心１２，１３は一体にされ、コイル２０を囲む周囲の面は絶縁処理された状態となる。
【００１９】
上記実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）上記実施形態によれば、絶縁性粉体は外側電機子鉄心１２の突面１７ａ及び突極１４の先端面１６に付着されていたとしても容易に取り除かれるため、絶縁膜１９を容易にコイル２０を囲む周囲の面に形成することができる。
【００２０】
（２）上記実施形態によれば、コイル２０は突極１４に直接巻回して形成されているため、従来と異なり、ボビンを用いてステータ１１を製造するのに比べて安価にステータ１１を製造することができる。
【００２１】
（３）上記実施形態によれば、外側電機子鉄心１２の突面１７ａ及び突極１４の先端面１６に付着した絶縁性粉体は簡単に、且つ確実に除去できるため、外側電機子鉄心１２と内側電機子鉄心１３の間の磁気抵抗は大きくならない。
【００２２】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
（１）上記実施形態では、絶縁処理として絶縁性粉体を外側電機子鉄心１２の内周面１７に付着させたが、外側電機子鉄心１２を液体エポキシ樹脂にディッピングして、その後、突極１４の先端面１６と接する突面１７ａの液体エポキシ樹脂を拭ってもよい。このようにしても上記実施形態の効果と同様の効果が得られる。
【００２３】
（２）上記実施形態では、コイル２０は絶縁処理がされた内側電機子鉄心１３の突極１４に直接巻回されたが、コイル２０を予め他の治具で所定形状に巻回し、突極１４に装着してもよい。このようにしても上記実施形態の（１）及び（３）の効果と同様の効果が得られる。
【００２４】
（３）上記実施形態では、外側電機子鉄心１２の凹部１８と内側電機子鉄心１３のスロット１５に面する表面には絶縁性粉体が付着され、加熱処理することにより、絶縁処理が施されたが、絶縁性粉体を用いての絶縁処理の代わりに、金型を用いて、前記凹部１８及びスロット１５に面する表面に、絶縁樹脂を一体形成することにより、絶縁処理をしてもよい。
【００２５】
この場合、外側電機子鉄心１２においては、同外側電機子鉄心１２に内嵌して突面１７ａに接するように形成された円柱状の第１の金型を用いる。そして、前記第１の金型を外側電機子鉄心１２に嵌合し、第１の金型と外側電機子鉄心１２との間のキャビティに加熱溶融した絶縁樹脂を注入する。前記絶縁樹脂が硬化した後、第１の金型を外すことにより、外側電機子鉄心１２の凹部１８に、絶縁樹脂が絶縁膜として一体形成される。
【００２６】
一方、内側電機子鉄心１３においては、同内側電機子鉄心１３に外嵌して突極１４の先端面１６に接するような径の孔が形成された第２の金型を用いる。前記第２の金型の孔の内周面には複数の突部が軸芯に向かって延びるように形成されており、内側電機子鉄心１３のスロット１５に対応するようになっている。また、前記突部はスロット１５に面する表面とわずかなキャビティができるような形状に形成されている。そして、前記第２の金型に内側電機子鉄心１３を嵌合し、第２の金型と内側電機子鉄心１３との間のキャビティに加熱溶融した絶縁樹脂を注入する。前記絶縁樹脂が硬化した後、第２の金型を外すことにより内側電機子鉄心１３の突極１４の表面に絶縁樹脂が絶縁膜として一体形成される。
【００２７】
このようにしても凹部１８とスロット１５に面する表面に容易に絶縁処理ができ、上記実施形態の効果と同様の効果が得られる。
（４）上記実施形態では、外側電機子鉄心１２に対して絶縁性粉体を用いての絶縁処理を行ったが、これに代えて、外側電機子鉄心１２の凹部１８に板状の絶縁材を装着することにより、絶縁処理をしてもよい。絶縁材としては、アラミド紙のような絶縁紙、絶縁性の合成樹脂シートなどが想定される。
【００２８】
このようにしても、凹部１８とスロット１５に面する表面に容易に絶縁処理ができ、上記実施形態の効果と同様の効果が得られる。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる請求項に記載した発明以外の技術的思想について、それらの効果とともに以下に記載する。
【００２９】
（１）  前記コイルは予め所定形状に巻回されたものを突極に装着したものである請求項１又は請求項２に記載のモータの絶縁構造。このようにすれば、スロット内にコイル巻装装置のノズルを入れる必要がないため、銅線を簡単に、且つきれいに整列させて巻回でき、スペースファクタ（スロット断面積に対するコイル断面積の割合）を大きくすることができる。
【００３０】
（２）  前記コイルは、突極に対して直接巻回して形成したものである請求項１又は請求項２に記載のモータの絶縁構造。このようにすれば、予め他の治具で所定形状にコイルを巻回した後に、突極に装着するのに比べて、又従来と異なり、ボビンを用いてステータを製造するのに比べて治具、ボビンが不必要となり、安価にステータを製造することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明によれば、外側筒状鉄心の凹部及び内側筒状鉄心の突極の接合面以外の部分に絶縁処理が施され、突極の接合面及び前記突極の接合面に接する外側筒状鉄心の面は絶縁処理を施す際に絶縁材が付着しても容易に取り除くことができるため、絶縁膜を容易にコイルを囲む周囲の面に形成することができる。
【００３２】
請求項２の発明によれば、絶縁性粉体は外側筒状鉄心の凹部以外の部分及び内側筒状鉄心の突極の接合面に付着されていたとしても容易に取り除かれるため、請求項１の効果をより容易に実現できる。
【００３３】
請求項３の発明によれば、請求項１及び請求項２の効果を得るステータを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のステータの断面図。
【図２】同じく要部拡大断面図。
【図３】組立前の外側電機子鉄心の断面図。
【図４】同じくの内側電機子鉄心断面図。
【図５】同じくコイルが巻装された内側筒状鉄心の要部拡大断面図。
【図６】従来のステータの断面図。
【符号の説明】
１２…外側電機子鉄心（外側筒状鉄心）、１３…内側電機子鉄心（内側筒状鉄心）、１４…突極、１５…スロット、１６…先端面（突極の接合面）、１７…内周面、１７ａ…突面（突部である接合面）、１８…凹部、１９…絶縁膜、２０…コイル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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