(57)【要約】【課題】コイルの熱を効率良く排熱できるモータを提供すること。【解決手段】実施形態のモータは、複数のティースと、複数のコイルと、複数の樹脂部材とを備える。前記複数のティースは、周方向に沿って配置される。前記複数のコイルは、前記複数のティースそれぞれを囲む。前記複数の樹脂部材は、隣り合う２つの前記コイルの間に形成される空隙それぞれに設けられる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に沿って配置された複数のティースと、
前記複数のティースそれぞれを囲む複数のコイルと、
隣り合う２つの前記コイルの間に形成される空隙それぞれに設けられる複数の樹脂部材と、を備える、モータ。
【請求項２】
前記樹脂部材は、
隣り合う２つの前記ティースと接触する第１樹脂部材と、
前記第１樹脂部材と前記コイルとの間の空隙を埋める第２樹脂部材とを含む、請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記第２樹脂部材は、
前記コイルを形成する導線間の空隙を埋める、請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
前記第１樹脂部材は、ベースと、突出部と、を備え、
前記ベースは、軸方向において、前記ティースの端部に対向して配置され、
前記突出部は、軸方向において、前記ベースから突出している、請求項２または３に記載のモータ。
【請求項５】
筒状の金属部材および当該金属部材の周方向に沿って配置される前記複数のティースを有するステータと、
軸方向における前記複数のティースの端面それぞれに設けられる複数の絶縁部材と、
周方向における前記複数のティースの側面それぞれに設けられる複数の絶縁膜と、を備える、請求項２〜４のいずれか１つに記載のモータ。
【請求項６】
前記第１樹脂部材は、
前記絶縁部材によって支持される、請求項５に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータは、筒状の金属部材と金属部材の周方向に沿って配置される複数のティースとを有するとともに、複数のティースそれぞれがコイルで囲まれている。また、ティースとコイルとの間に絶縁部材を介在させることで両者を絶縁する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２９１１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、コイルで発生した熱を外部へ排熱する場合、隣り合うコイルの間に形成される空隙の空気や上記の絶縁部材に熱を伝達させて排熱するため、効率よく排熱されているとは言えなかった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コイルの熱を効率良く排熱できるモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るモータは、複数のティースと、複数のコイルと、複数の樹脂部材とを備える。前記複数のティースは、周方向に沿って配置される。前記複数のコイルは、前記複数のティースそれぞれを囲む。前記複数の樹脂部材は、隣り合う２つの前記コイルの間に形成される空隙それぞれに設けられる。
【０００７】
本発明の一態様によれば、熱によって性能が低下することを防止できるモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係るモータの斜視図である。
【図２】図２は、実施形態に係るモータの斜視図である。
【図３】図３は、実施形態に係るモータの上面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施形態に係る第１樹脂部材の斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施形態に係るモータの底面図である。
【図５】図５は、実施形態に係るモータの断面図である。
【図６】図６は、実施形態に係るモータの断面図である。
【図７】図７は、実施形態に係るモータの断面図である。
【図８】図８は、変形例に係るモータの断面図である。
【０００９】
以下、実施形態に係るモータについて図面を参照して説明する。なお、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。各図面において、説明を分かりやすくするために、モータ１における軸方向をＺ軸正方向とする３次元の直交座標系を図示する場合がある。
【００１０】
また、以下の実施形態では、モータ１がインナーロータ型のブラシレスモータである場合について説明するが、モータ１が、アウターロータ型のブラシレスモータであってもよい。また、モータ１をブラシ付きモータ等の他のモータに適用しても構わない。
【００１１】
まず、図１を用いて、実施形態に係るモータ１の外観について説明する。図１に示すように、モータ１は、回転軸２と、フレーム３とを備える。なお、図１では、図示を省略したが、モータ１は、複数の外部端子を備え、かかる外部端子を介して回転軸２の駆動源となる３相の交流電流が供給される。
【００１２】
回転軸２は、モータ１における軸方向（Ｚ軸方向）に延在し、後述するフレーム３からＺ軸正方向側へ突出した一端には、例えばギア等の動力伝達機構が回転軸２とともに回転可能に設けられる。なお、以下では、Ｚ軸方向を回転軸方向と記載する場合がある。
【００１３】
フレーム３は、例えば鉄やアルミ等の金属材料を含む金属部材で形成され、ハウジング部３ａと、蓋部３ｂとを備える。ハウジング部３ａは、筒状、詳細には円筒状であり、内部の空間には後述するステータやロータ等が収容される。
【００１４】
蓋部３ｂは、ハウジング部３ａのＺ軸正方向側の一端の開口を覆う蓋である。また、蓋部３ｂには、回転軸２および外部端子４ａ〜４ｃが通過する貫通孔が設けられる。
【００１５】
図示省略の複数の外部端子は、例えば導電性の金属材料によって形成され、Ｚ軸方向である回転軸方向に延在するとともに、フレーム３の蓋部３ｂから突出するように配置される。これにより、図示しない外部電源を外部端子に繋ぐことができるため、外部電源から３相の交流電流をモータ１に供給させることができる。なお、外部端子は、３つ設けられ、それぞれが３相交流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各相に対応する。
【００１６】
次に、図２および図３を用いて、モータ１の内部について説明する。図２は、実施形態に係るモータ１の斜視図である。図３は、モータ１の上面図である。図２および図３では、見易さの観点から、モータ１の構成を一部省略している。
【００１７】
図２および図３に示すように、モータ１は、ステータ６と、インシュレータ（絶縁部材の一例）７ａと、ロータ８と、コイル１０と、第１樹脂部材５１と、第２樹脂部材５２とをさらに備える。なお、図２および図３では、図示を省略したが、モータ１は、複数のコイル１０同士を電気的に接続する端子である内部端子を備えている。
【００１８】
ステータ６は、筒状の磁性部材を有する。磁性部材は、磁性体であり、例えばケイ素鋼板、電磁鋼板等の軟磁性鋼板等の板状の金属部材によって形成される。具体的には、ステータ６は、この板状の金属部材がＺ軸方向である回転軸方向に複数積まれて形成される。
【００１９】
なお、ステータ６は、複数の金属部材が積まれて形成される場合に限定されず、１つの金属部材によって一体的に形成されてもよい。
【００２０】
また、図３に示すように、ステータ６は、筒状の金属部材（以下、コアと記載する）６ａと、筒状のコア６ａの周方向に沿って配置される複数のティース６ｂを有する。図３では、６つのティース６ｂを示したが、ティース６ｂの数は、３相交流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各相に対応するティース６ｂがあればよく、３つや、９つであってもよい。コア６ａは、公知の金属材料で形成される。金属部材としては、鉄などの磁性体などが挙げられる。
【００２１】
また、ステータ６の内周部には、絶縁膜３０（図５参照）が設けられるが、絶縁膜３０の詳細については図５を用いて後述する。
【００２２】
インシュレータ７ａは、筒状の絶縁部材であり、例えば、樹脂等の絶縁性を有する材料で形成され、ステータ６に設けられる。具体的には、インシュレータ７ａは、ステータ６のＺ軸正方向側の端面を覆う位置に設けられる。より具体的には、インシュレータ７ａは、コア６ａおよび複数のティース６ｂの端面を覆う位置に設けられる。また、ステータ６のＺ軸負方向側の端面は、後述する絶縁膜３０で覆われる。
【００２３】
なお、インシュレータ７ａとステータ６との間には、図示しない接着剤（例えば、ワニス）が設けられる。これにより、インシュレータ７ａは、ステータ６に固定される。
【００２４】
コイル１０は、導線によって形成され、インシュレータ７ａを挟んでティース６ｂを囲む。また、コイル１０を構成する導線の末端は、外部端子４や内部端子５に電気的に接続される。
【００２５】
図３に示すように、ロータ８は、モータ１における回転体であり、ヨーク８ａと、マグネット８ｂとを備える。また、ロータ８は、ステータ６の内周部に設けられる、いわゆるインナーロータ型である。なお、ロータ８は、インナーロータ型に限定されるものではなく、ステータ６の外周部に沿って設けられる、いわゆるアウターロータ型であってもよい。
【００２６】
ヨーク８ａは、回転軸２が通過する貫通孔を有し、回転軸２と同心となる位置で回転軸２に固定される。マグネット８ｂは、筒状の永久磁石であり、マグネット８ｂの内周面がヨーク８ａの外周面に固定され、マグネット８ｂの外周面がステータ６の内周部に対向する。また、モータ１の径方向において、マグネット８ｂとティース６ｂとの間には磁気ギャップが形成されている。これにより、ロータ８がティース６ｂで発生する磁界によって回転する。
【００２７】
ここで、従来のモータについて説明する。従来のモータは、周方向において、隣り合う２つのコイルの間に空隙があり、かかる空隙の空気やインシュレータに熱を伝達させることでコイルの熱を排熱していた。
【００２８】
しかしながら、例えば、モータが高トルクを必要とし、さらにモータの周辺温度が高温になる環境下（例えば、エンジンルーム内）では、コイルの熱をモータの外部へ効率よく排熱する必要があるが、従来の構成では、効率よく排熱されているとは言えなかった。
【００２９】
そこで、図２および図３に示すように、実施形態に係るモータ１は、隣り合う２つのコイル１０の間に形成される空隙に設けられる複数の樹脂部材（第１樹脂部材５１および第２樹脂部材５２）を備える。
【００３０】
第１樹脂部材５１および第２樹脂部材５２は、例えばナイロン樹脂などの各種樹脂材料を用いることができる。第１樹脂部材５１および第２樹脂部材５２は、互いに同一の樹脂材料であってもよく、互いに異なる樹脂材料であってもよい。
【００３１】
また、第１樹脂部材５１および第２樹脂部材５２それぞれは、１種類の樹脂材料で構成されてもよく、複数の樹脂材料で構成されてもよく、あるいは、樹脂材料に金属材料等の他の材料が含まれる複合材料であってもよい。また、第１樹脂部材５１および第２樹脂部材５２は、熱伝導率が空気よりも高く、さらには、インシュレータ７ａより高いことがより好ましい。
【００３２】
また、図３に示すように、第１樹脂部材５１は、詳細は後述するが、ベース５１ａと、突出部５１ｂとを備え、隣り合う２つのコイル１０の間の略中央に突出部５１ｂが配置される。また、第２樹脂部材５２は、コイル１０と突出部５１ｂとの間に配置される。
【００３３】
より具体的には、第１樹脂部材５１は、製造段階までに予め成型された固体状の部材であり、Ｚ軸負方向からステータ６の内部へ突出部５１ｂを挿入して装着する。そして、第２樹脂部材５２は、製造段階では流動性の部材であり、ステータ６に第１樹脂部材５１を装着した状態で、Ｚ軸正方向側から流動性の部材が流し込まれた後、熱などを加えたり、所定の時間だけ放置して流動性の部材中にある溶媒をとばすなどの公知の手段で硬化させることで形成される。
【００３４】
このように、コイル１０の間に形成される空隙が第１樹脂部材５１（突出部５１ｂ）および第２樹脂部材５２によって埋められるため、コイル１０の熱がかかる樹脂部材を伝達して排熱される。つまり、コイル１０間の空隙を空気に代えて樹脂部材（空気よりも熱伝導率が高い）にすることでコイル１０から空隙への熱伝導率を向上させることができる。換言すれば、インシュレータ７ａや空気よりコイル１０の熱が排熱されやすい状態として、さらに、排熱のための第１樹脂部材５１および第２樹脂部材５２を有することで、排熱効率を向上させることができる。
【００３５】
従って、実施形態に係るモータ１によれば、コイル１０の熱を効率よく排熱することができる。さらに、排熱効率を向上させたことで、コイル１０の巻数を増やしてマグネット８ｂのボリュームを減らすことができるため、モータ１の製品コストを下げることができる。以下、第１樹脂部材５１および第２樹脂部材５２について詳細に説明する。
【００３６】
まず、図４Ａ〜図５を用いて第１樹脂部材５１について詳細に説明する。図４Ａは、実施形態に係る第１樹脂部材５１の斜視図である。図４Ｂは、実施形態に係るモータ１の底面図である。図５は、実施形態に係るモータ１の断面図である。図４Ｂでは、ステータ６に第１樹脂部材５１が装着された状態の底面図を示すとともに、見易さの観点からモータ１の構成の一部を省略している。また、図５は、図３のＢ−Ｂ線で切断した断面図を示す。
【００３７】
図４Ａに示すように、第１樹脂部材５１は、環状のベース５１ａと、複数の突出部５１ｂとを備える。例えば、第１樹脂部材５１は、モータ１の製造前において、第１樹脂部材５１をかたどった型部材に流動性のある樹脂部材を流し込んだ後、かかる樹脂部材を硬化させる処理を行うことで予め製造しておくことができる。なお、ベース５１ａと突出部５１ｂとは、一体的に形成されてもよく、別部材を連結することで形成されてもよい。
【００３８】
ベース５１ａは、ティース６ｂ（図３参照）におけるＺ軸負方向側の端部に配置される。具体的には、ベース５１ａは、ステータ６のＺ軸負方向側の端面に接触する。また、図４Ａに示すように、ベース５１ａは、周方向に隣り合う突出部５１ｂによって隔てられることで空間５１ｃが形成される。また、ベース５１ａは、軸方向において、ティース６ｂの端部に対向して配置される。
【００３９】
かかる空間５１ｃには、コイル１０の一部が入り込む。具体的には、コイル１０のうち、ステータ６からＺ軸負方向側へ飛び出した部分が空間５１ｃに入り込む。このように、空間５１ｃを設けることで、コイル１０の飛び出した部分とベース５１ａとが接触することを防止できるため、コイル１０の断線を防止できる。
【００４０】
また、図４Ａに示すように、突出部５１ｂは、ベース５１ａからＺ軸正方向側である軸方向において突出している。また、突出部５１ｂは、隣り合う２つのティース６ｂと接触するが、かかる点については図６で後述する。
【００４１】
また、図４Ａに示すように、突出部５１ｂは、ベース５１ａとは反対側であるＺ軸正方向側の端部に爪部５１ｂａを有する。より具体的には、爪部５１ｂａは、外周側を向いて形成される。かかる爪部５１ｂａについては、図５で後述する。
【００４２】
また、図４Ｂに示すように、ステータ６に第１樹脂部材５１を装着した場合、ステータ６の一部の開口が第１樹脂部材５１によって塞がれている。具体的には、第１樹脂部材５１のベース５１ａは、隣り合う２つのティース６ｂ間の開口を塞ぐ。これにより、製造時において、第２樹脂部材５２が流し込まれても外部へ漏れ出ることを防止できる。なお、第１樹脂部材５１の中央の孔部は、回転軸２やロータ８等が通過する。
【００４３】
また、図４Ｂに示すように、隣り合う２つの突出部５１ｂの間に形成された空間５１ｃは、ティース６ｂおよびコイル１０の位置に対応し、上記したようにコイル１０の一部が配置される。
【００４４】
次に、図５に示すように、第１樹脂部材５１は、ステータ６に装着された場合、インシュレータ７ａによって支持される。具体的には、第１樹脂部材５１は、突出部５１ｂの爪部５１ｂａが、インシュレータ７ａの溝部７ａｂに嵌合することで支持される。
【００４５】
より具体的には、第１樹脂部材５１をステータ６に装着する際、突出部５１ｂをステータ６の内周面に擦らせながらＺ軸負方向からＺ軸正方向へ移動させ、爪部５１ｂａを溝部７ａｂの高さ位置に合わせることで嵌合される。これにより、第１樹脂部材５１がＺ軸負方向側へずれ落ちてステータ６から外れることを防止できるため、第２樹脂部材５２が漏れ出ることを確実に防ぐことができる。
【００４６】
また、インシュレータ７ａの溝部７ａｂは、ステータ６の内周面に沿うように突出する突起部７ａａに形成される。これにより、突出部５１ｂがステータ６からＺ軸正方向側へ飛び出すことを防止できるため、蓋部３ｂ等の高さ位置が制限されることを防止できる。さらに、突起部７ａａを有することで、インシュレータ７ａの位置がずれることを防止できる。また、図５に示すように、絶縁膜３０は、ステータ６の側面に設けられる。
【００４７】
次に、図６および図７を用いて、第２樹脂部材５２について詳細に説明する。図６および図７は、実施形態に係るモータ１の断面図を示す。図６では、図１におけるＡ−Ａ線で切断した断面の一部を示し、図７では、図６のコイル１０の周辺を拡大した図を示す。
【００４８】
ここで、図６に示すように、ステータ６の側面には、例えば、絶縁性の樹脂部材等を紛体塗装することによって形成される絶縁膜３０が設けられる。具体的には、絶縁膜３０は、ステータ６の内周面のうち、ロータ８と対向する面以外の面、すなわち、コア６ａの内周面と、ティース６ｂの側面のうち、コイル１０と対向する側面とに設けられる。つまり、複数の絶縁膜３０それぞれは、周方向における複数のティース６ｂの側面それぞれに設けられる。このように、膜状の絶縁膜３０で絶縁を行うことで、第１樹脂部材５１および第２樹脂部材５２を配置する体積を比較的多く確保することができる。
【００４９】
そして、図６に示すように、第２樹脂部材５２は、第１樹脂部材５１とコイル１０との間の空隙を埋めるように設けられる。具体的には、第１樹脂部材５１の突出部５１ｂが、隣り合う２つのティース６ｂ双方と接触することで、ロータ８へ第２樹脂部材５２が流れ込まないように蓋の役割を担っている。
【００５０】
より具体的には、突出部５１ｂは、径方向内側の一端５１ｂｂが隣り合う２つのティース６ｂのロータ８に近い先端部で接触する。これにより、第２樹脂部材５２がロータ８側へ漏れ出ることを防止できるとともに、第２樹脂部材５２の流し込む量を比較的多くできる。
【００５１】
また、図６に示すように、突出部５１ｂは、径方向外側の一端５１ｂｃがコア６ａの内周面に設けられた絶縁膜３０の一部と接触する。これにより、隣り合う２つのティース６ｂの間に形成される空隙が、２つの空隙１００ａ，１００ｂに分断される。
【００５２】
そして、分断された各空隙１００ａ，１００ｂに、第２樹脂部材５２を流し込んで硬化することで、空隙１００ａ，１００ｂが埋められる。なお、第２樹脂部材５２は、空隙１００ａ，１００ｂに隙間なく埋められることが好ましいが、多少の隙間が残ってもよい。
【００５３】
また、第２樹脂部材５２を硬化させて空隙１００ａ，１００ｂを埋めたが、例えば、予め固体状の第２樹脂部材５２を製造しておき、空隙１００ａ，１００ｂに挿入してもよい。
【００５４】
また、突出部５１ｂの一端５１ｂｃは、コア６ａの内周面に設けられた絶縁膜３０に接触したが、一端５１ｂｃは、絶縁膜３０と必ずしも接触する必要はない。つまり、２つの空隙１００ａ，１００ｂに分断する必要はなく、もう一方の一端５１ｂｂがティース６ｂと接触して蓋がされていればよい。
【００５５】
また、図７の拡大図では、コイル１０を形成する導線１０ａを示している。図７に示すように、導線１０ａを１本ずつ見た場合、各導線１０ａ間には空隙１００ｃが存在する。そこで、流動性の第２樹脂部材５２を用いて、空隙１００ｃにも第２樹脂部材５２を設ける。
【００５６】
つまり、第２樹脂部材５２は、コイル１０を形成する導線１０ａ間の空隙１００ｃを埋めるように設けられる。これにより、コイル１０が第２樹脂部材５２と接する表面積を増大できるため、排熱効率をより向上させることができる。
【００５７】
上述したように、実施形態に係るモータ１は、複数のティース６ｂと、複数のコイル１０と、複数の樹脂部材（第１樹脂部材５１および第２樹脂部材５２）とを備える。複数のティース６ｂは、周方向に沿って配置される。複数のコイル１０は、複数のティース６ｂそれぞれを囲む。複数の樹脂部材（第１樹脂部材５１および第２樹脂部材５２）は、隣り合う２つのコイル１０の間に形成される空隙１００ａ，１００ｂそれぞれに設けられる。これにより、隣り合う２つのコイル１０の間に形成される空隙１００ａ，１００ｂが樹脂部材で埋められるため、コイル１０の熱が樹脂部材を伝達して排熱される。つまり、コイル１０間の空隙１００ａ，１００ｂを空気から樹脂部材に置き換えることでコイル１０から空隙１００ａ，１００ｂへの熱伝導率を向上させることができるため、コイル１０の熱を効率よく排熱することができる。さらに、排熱効率を向上させたことで、コイル１０の巻数を増やしてマグネット８ｂのボリュームを減らすことができるため、モータ１の製品コストを下げることができる。
【００５８】
なお、上述した実施形態では、モータ１がブラシレスモータである場合について説明したが、モータ１は、ブラシ付きモータやステッピングモータなどの公知のモータであってもよい。
【００５９】
また、上述した実施形態では、隣り合う２つのコイル１０の間に形成されたすべての箇所の空隙（図３では、６箇所）に第１樹脂部材５１および第２樹脂部材５２を設けたが、少なくとも一箇所に設ければよい。
【００６０】
また、上述した実施形態では、ステータ６の側面に絶縁膜３０を設けたが、これに限定されず、例えば、ステータ６の側面にインシュレータ７ａを設けてもよい。かかる点について、図８を用いて説明する。
【００６１】
図８は、変形例に係るモータ１の断面図である。図８に示すように、変形例に係るモータ１において、インシュレータ７ａは、ステータ６の側面にも設けられる。つまり、上述の絶縁膜３０に代えてインシュレータ７ａを配置する。
【００６２】
具体的には、インシュレータ７ａの突起部７ａａ（図５参照）が、ステータ６のＺ軸正方向側の端部からＺ軸負方向側の端部まで延在して設けられる。より具体的には、突起部７ａａは、ステータ６におけるコア６ａの内周面と、ティース６ｂの側面のうち、コイル１０と対向する側面とに設けられる。なお、ステータ６のＺ軸負方向側の端面は、インシュレータ７ａが設けられてもよく、絶縁膜３０が設けられてもよい。
【００６３】
そして、図８に示すように、突出部５１ｂは、径方向外側の一端５１ｂｃがインシュレータ７ａと接触する。これにより、隣り合う２つのティース６ｂの間に形成される空隙が、２つの空隙１００ａ，１００ｂに分断される。そして、分断された各空隙１００ａ，１００ｂに、第２樹脂部材５２を流し込んで硬化することで、空隙１００ａ，１００ｂが埋められる。
【００６４】
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１  モータ  ２  回転軸  ３  フレーム  ４  外部端子  ５  内部端子  ６  ステータ  ６ａ  金属部材（コア）  ６ｂ  ティース  ７ａ  インシュレータ  ８  ロータ  ８ａ  ヨーク  ８ｂ  マグネット  １０  コイル  １０ａ  導線  ３０  絶縁膜  ５１  第１樹脂部材  ５１ａ  ベース  ５１ｂ  突出部  ５１ｂａ  爪部  ５２  第２樹脂部材
【図１】
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【図２】
2019088082.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
2019088082.tif 000006
【図４Ｂ】
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【図５】
2019088082.tif 000008
【図６】
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【図７】
2019088082.tif 000010
【図８】
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