(57)【要約】【課題】スキュー角を有するティース部であっても、巻線の巻き崩れを防止することができ、且つ安価に製造できるインシュレータ及び電動機を提供する。【解決手段】ティース部と巻線とを絶縁するティース絶縁部４２と、ティース絶縁部４２の径方向両端から立ち上がるように形成された一対の側壁４３，４４とで巻線を収容可能な凹部４５を形成し、ティース絶縁部４２の巻装面８１は、一対の側壁４３，４４間の中央部（肉厚部８０）の方が両側壁４３，４４側よりも高く設定されている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の固定子を構成する固定子鉄心の径方向に延びるティース部に装着され、前記ティース部に巻線を巻装するために用いられるインシュレータにおいて、
前記ティース部の前記電動機の軸方向両端側に装着され、前記ティース部と前記巻線とを絶縁するティース絶縁部と、前記ティース絶縁部の径方向両端から立ち上がるように形成された一対の側壁とで前記巻線を収容可能な凹部を形成し、前記ティース絶縁部の巻装面は、前記一対の側壁間の中央部の方が前記両側壁側よりも高く設定されていることを特徴とするインシュレータ。
【請求項２】
前記ティース絶縁部の前記巻装面が円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインシュレータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のインシュレータをスキューさせたティース部に装着して前記巻線を巻装した固定子と、前記固定子に対して回転自在に設けられた回転子とを有することを特徴とする電動機。
【請求項４】
前記巻線は、断面矩形の平角線であることを特徴とする請求項３に記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、固定子と回転子とを有する電動機、電動機の固定子鉄心のティース部と巻線との間に装着されるインシュレータに関するものである。  
【背景技術】
【０００２】
一般に、電動機は、マグネットが設けられている回転子と、巻線が巻装されている固定子鉄心とで構成されている。この固定子鉄心のティース部には、ティース部と巻線との絶縁を確実にするために絶縁材からなるインシュレータが装着され、このインシュレータに巻線が巻回されている場合がある。
ところで電動機には、回転ムラに起因する振動を抑制するために、回転子側のマグネット又は固定子鉄心のティース部を傾斜（スキュー；ｓｋｅｗ）して配置させたものがある。このような固定子鉄心には、プレス加工によって略環状に打ち抜いた電磁鋼板を周方向に少しずつずらしながら積層したものが用いられる。このようにすることで軸方向に対して傾斜するティース部が一体的に製造される。
【０００３】
この種の一体型のステータでは、ティース部に巻線を巻回しやすくするために、図８に示すように、ティース部７１を含む積層鉄心片７０を軸線に沿って周方向に分割したものがある。この積層鉄心片７０は、積層鉄心片７０の軸方向一端側（図８における下側）に配置された電磁鋼板７２ａの周方向の中心と電動機の中心とを結ぶ中心線Ｌｂと、積層鉄心片７０の軸方向他端側（図８における上側）に配置された電磁鋼板７２ｂの周方向の中心と電動機の中心とを結ぶ中心線Ｌｔとの間で所定のスキュー角θが設けられている。
このような電動機では、分割された積層鉄心片７０ごとに巻線を巻回してから固定子鉄心を組立てることができるので、固定子鉄心に形成される空間に対する巻線の占積率を高めることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、巻線には断面円形のいわゆる丸線からなる巻線と、断面略長方形のいわゆる平角線からなる巻線とがあるが、巻線の占積率をさらに高めるために平角線を用いる場合がある。しかしながら、この平角線は、その形状の特性からティース部に装着されたインシュレータに巻回するときに巻き崩れを生じやすい。そこで、平角線の巻き崩れを防止するための樹脂製のインシュレータが提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００６−３３９８９号公報
【特許文献２】特開２００４−３５０４４９号公報
【特許文献３】特開２００６−３５０４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献２、特許文献３に開示された技術では、スキュー角を有しないティース部においては平角線の巻き崩れ防止の有効な手段となり得るが、スキュー角を有するティース部には有効な手段とはなり得ない。つまり、図８に示すように、スキュー角θを有するティース部７１は軸線に対して捩れた形状になるため、ティース部７１の軸方向一端側（図８における下側）から他端側（図８における上側）に向かって平角線７３を巻回していくと、その他端側において平角線７３にティース部７１の中央部へ変位しようとする（矢印Ｆ方向）。そのため、平角線７３がティース部７１上で横ずれ（巻き崩れ）してしまうという課題がある。また、巻き崩れによって平角線７３を損傷してしまう虞があるという課題がある。
さらに、上述の特許文献２、特許文献３に開示された技術のように、ティース部の周方向両端に軸方向に沿って装着されるインシュレータでは、スキュー角を有するティース部に対応した形状にしようとすると複雑な形状の金型が必要になり、インシュレータのコストが高くなるという課題がある。
【０００６】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、スキュー角を有するティース部であっても、巻線の巻き崩れを防止することができ、且つ安価に製造できるインシュレータ及び電動機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、電動機の固定子を構成する固定子鉄心の径方向に延びるティース部に装着され、前記ティース部に巻線を巻装するために用いられるインシュレータにおいて、前記ティース部の前記電動機の軸方向両端側に装着され、前記ティース部と前記巻線とを絶縁するティース絶縁部と、前記ティース絶縁部の径方向両端から立ち上がるように形成された一対の側壁とで前記巻線を収容可能な凹部を形成し、前記ティース絶縁部の巻装面は、前記一対の側壁間の中央部の方が前記両側壁側よりも高く設定されていることを特徴とする。
この場合、請求項２に記載した発明のように、前記ティース絶縁部の前記巻装面が円弧状に形成されていてもよい。
このように構成することで、ティース絶縁部の巻装面上で巻線が側壁間の中央部へ変位しようとしても巻装面の中央部よりも高さが低い両側壁側に案内される。このため、巻線がティース絶縁部の中央部へ乗り上がるのを阻止することができる。
【０００８】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は請求項２に記載のインシュレータをスキューさせた前記ティース部に装着して前記巻線を巻装した固定子と、前記固定子に対して回転自在に設けられた回転子とを有することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載した発明は、前記巻線は、断面矩形の平角線であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ティース絶縁部の巻装面上で巻線が側壁間の中央部へ変位しようとしても巻装面の中央部よりも高さが低い両側壁側に案内される。このため、巻線がティース絶縁部の中央部へ乗り上がるのを阻止することができる。よって、巻線の巻き崩れを防止することができると共に、巻き崩れによる巻線の損傷を防止することができる。
また、ティース部の軸方向両端に装着されるインシュレータで、巻線の巻き崩れを防止することができるため、インシュレータを複雑な形状にする必要がなく、製造コストを低減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、電動機１は、ハウジング２に圧入された固定子３と、固定子３に対して回転自在に設けられた回転子４とを有するブラシレスタイプの電動機であって、例えば、電動パワーステアリング（ＥＰＳ；Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）に用いられるものである。
ハウジング２は、有底筒形状を有し、筒状部分の内周に固定子３が圧入されている。ハウジング２のエンド部（底部）２Ａは、中央部に軸受け５を圧入してある。この軸受け５には、回転子４の回転軸６が回転自在に支持されている。ハウジング２の開口部は、ブラケット７で閉鎖されている。
固定子３は、略円筒状の固定子鉄心１０を有し、固定子鉄心１０に絶縁部材１１を装着してから巻線１２を巻装してある。この巻線１２は断面略矩形に形成された、いわゆる平角線である。
回転子４は、回転軸６に磁石１３と、位置検出用のレゾルバ１４のレゾルバ回転子１４Ａとを順番に配置してある。磁石１３は、周方向に磁極が順番に変わるように着磁されている。
【００１２】
ブラケット７は、円盤形状を有し、中央部に孔２０が形成されている。孔２０内には、軸受け２１が圧入固定されており、軸受け２１で回転軸６を回転自在に支持している。さらに、レゾルバ１４を構成するレゾルバ固定子１４Ｂがレゾルバ回転子１４Ａの位置に合わせて固定されており、回転軸６と一体に回転するレゾルバ回転子１４Ａの回転位置を検出可能になっている。また、ブラケット７のハウジング２側には、ターミナル２２が複数配設されている。ターミナル２２は、固定子３側の巻線１２の固定子巻線と、ブラケット７の外周から引き込まれたリード線２３とを電気的に繋ぐ役割を有し、リード線２３を介して接続される外部の電源から巻線１２に電流供給が可能になっている。この他にブラケット７の外周部には、電動機１を固定するときに使用されるボルト孔２４が突設されている。
【００１３】
ここで、固定子鉄心１０は、周方向に分割可能な分割コア方式が用いられている。図２及び図３に示すように、固定子鉄心１０から分割された積層鉄心片３０は、周方向に延びるコア本体３１を有する。コア本体３１は、固定子鉄心１０の環状の磁路を形成する部分であり、且つハウジング２の内周面に圧入される部分である。コア本体３１は、固定子鉄心１０の長さ方向（電動機の軸線）に対して捩れつつ傾斜するように所定のスキュー角を有している。コア本体３１の周方向の両端部は、他の積層鉄心片３０に圧入によって連結される連結部３２Ａ，３２Ｂになっている。
【００１４】
一方の連結部３２Ａは凸形状を有し、他方の連結部３２Ｂは連結部３２Ａを受け入れ可能な凹形状を有している。コア本体３１の内周側で周方向の略中央部からは突極であるティース部３３が径方向で回転中心に向かって一体に延設されている。このティース部３３もコア本体３１と同様にスキューしている。ティース部３３の内周側の端部は、周方向に延びる内周部３４になっている。内周部３４の内周面には、２条の凹部３５がティース部３３と同じスキュー角度で形成されており、２条の凹部３５によって１つの積層鉄心片３０に対して３つのティースが形成されている。
【００１５】
図２及び図４に示すように、絶縁部材１１は、ティース部３３を囲むように積層鉄心片３０に装着されている。絶縁部材１１は、ティース部３３を積層鉄心片３０の長さ方向（軸方向）の両端部３０Ａから挟み込むように１つずつ装着される一対の樹脂製のインシュレータ４０と、ティース部３３とコア本体３１が形成する凹部に挿入され、可撓性を有する一対の紙状の絶縁紙４１とからなり、全体として略四角形状になっている。  
【００１６】
図４〜図７に示すように、インシュレータ４０は、ティース部３３の端部（積層鉄心片３０の端部３０Ａの一部）に沿って延びるティース絶縁部４２を有している。ティース絶縁部４２は、巻線１２とティース部３３とを絶縁するためのものである。このティース絶縁部４２の径方向両端（ティース絶縁部４２の内周側縁と外周側縁）には、ティース絶縁部４２から立ち上がるように（軸方向にティース部３３から離れる方向に）側壁４３，４４が一体形成されている。側壁４３及び側壁４４は、ティース絶縁部４２を中心にして、ティース絶縁部４２の周方向の縁部を越えて円弧状に延びている。そして、ティース絶縁部４２及び側壁４３，４４によって、巻線１２を収容可能な凹部４５を形成している。
【００１７】
図６に示すように、ティース絶縁部４２の巻装面８１は、両側壁４３，４４間の中央部が側壁４３，４４の付け根部分よりも高くなるように円弧状に形成されている。すなわち、両側壁４３，４４間の中央部に向かって肉厚になるように肉厚部８０を有している。この肉厚部８０は、ティース絶縁部４２の周方向全体に渡って形成されている。また、ティース絶縁部４２の巻装面８１と両側壁４３，４４との連結部４３Ａ，４４Ａも断面略円弧状に形成されている。
【００１８】
図５、図７に示すように、ティース絶縁部４２の周方向の両方の縁部のそれぞれは、側壁４３，４４の延出方向と略逆の方向に延出して係合縁部５０が形成されている。係合縁部５０は、側壁４４においてティース絶縁部４２から周方向の延びる部分の内縁から側壁４３においてティース絶縁部４２から周方向の延びる部分の外縁までに至る略コ字形状の縁部に一体に形成されている。係合縁部５０でティース絶縁部４２の縁部に連なる部分５０Ａには、係止爪５１がさらに１つずつ延設されている。各係止爪５１は、係合縁部５０の部分５０Ａを起点として、先端が開くように僅かに傾斜している。図５に示す係合縁部５０の部分５０Ａの外面から、凹部４５に至るティース絶縁部４２の肩部４２Ａは、滑らかな曲面になっている。
【００１９】
同様に、係合縁部５０で側壁４３の外縁に連なる部分５０Ｂには、係止爪５２が１つずつ延設されている。各係止爪５２は、係合縁部５０の部分５０Ｂを起点して外周側に向けて僅かに傾斜している。また、係合縁部５０で側壁４４の内縁に連なる部分５０Ｃには、係止爪５３が１つずつ延設されている。各係止爪５３は、係合縁部５０の部分５０Ｃを起点にして内周側に向けて僅かに傾斜している。
さらに、インシュレータ４０の側壁４３の内周面側には、２つの突起５６が突設されている。これら突起５６は、積層鉄心片３０の内周部３４に形成されている２条の凹部３５のそれぞれに１つずつ係合可能に配置されている。  
【００２０】
絶縁紙４１は、ティース部３３の側面に沿って配置される絶縁紙本体４１Ａと、絶縁紙４１から折り曲げられた側壁部４１Ｂ，４１Ｃとを有し、断面コ字状の凹部であるコイル収容部５７が形成されると共に、ティース部３３の形状に合わせて長さ方向に捩じりが加えられている。図４に示すように、側壁部４１Ｂは、積層鉄心片３０のコア本体３１の内周面を覆うように付き当てられる。図２に示すように、側壁部４１Ｃは、積層鉄心片３０のティース部３３の内周部３４の外周面を覆うように付き当てられる。側壁部４１Ｃの端部４１Ｄは内周部３４に沿うようにさらに折り曲げられている。  
【００２１】
次に、絶縁部材１１を積層鉄心片３０に装着し、その絶縁部材１１に巻線１２を巻回する手順について説明する。
まず、積層鉄心片３０のティース部３３の側面及びコア本体３１の内周面に沿って絶縁紙４１を１つずつ押し付ける。
次に、２つのインシュレータ４０を積層鉄心片３０の端部３０Ａに嵌入させ、一対のインシュレータ４０で絶縁紙４１を挟み込む。インシュレータ４０の係合縁部５０は、図３に示す積層鉄心片３０の軸方向の端面部３０Ａにおいて、コア本体３１の内周側の角部３１Ａから、ティース部３３の側面との稜線をなす角部３３Ａ、及びティース部３３の内周部３４の外周側の角部３４Ａまでを覆うように積層鉄心片３０に嵌合する。また、インシュレータ４０の側壁４３の突起５６がティース部３３の凹部３５に１つずつ係合する。さらに、係合縁部５０から傾斜して延びる各係止爪５１〜５３が絶縁紙４１の端部を受け入れて、各係止爪５１〜５３とティース部３３の側面との間に絶縁紙４１が挟み込まれた状態で固定される。
【００２２】
巻線１２は、インシュレータ４０の凹部４５と、絶縁紙４１のコイル収容部５７とを順番に通るようにティース部３３の外周側から順に巻回していく（図２参照）。ここで、コア本体３１（ティース部３３）は、固定子鉄心１０の長さ方向（電動機の軸線）に対して捩れつつ傾斜するように所定のスキュー角を有しているため、巻線１２を一方のインシュレータ４０（例えば、図２における下側のインシュレータ４０）から他方のインシュレータ４０（例えば、図２における上側のインシュレータ４０）へと巻回しようとしたときに、他方のインシュレータ４０のティース絶縁部４２の巻装面８１上で巻線１２がティース絶縁部４２の中央部へ変位しようとする（図６における矢印Ｃ）。
【００２３】
しかしながら、ティース絶縁部４２には、ティース絶縁部４２の両側壁４３，４４間の中央部が側壁４３，４４の付け根部分よりも高くなるように肉厚部８０が形成されている。このため、巻線１２には、インシュレータ４０の側壁４４に向かう力（図６における矢印Ｄ）が付与され、巻線１２が側壁４４側に案内される。すなわち、巻線１２がティース絶縁部４２の外周側から中央部に向かって変位しようとしても肉厚部８０が乗り上がりを阻止し、結果的に、巻線１２は側壁４４側へ変位せざるを得なくなるのである。よって、巻線１２をティース絶縁部４２中央部へと移動（横ずれ）させることはなく、図６の二点鎖線に示すように、整列した状態で巻回することができる。尚、ティース部３３の内周側から順に巻線１２を巻回していく場合であっても、前述と同様に今度は巻線１２にインシュレータ４０の側壁４３に向かう力が付与するため、巻線１２はティース絶縁部４２の中央部側に変位することなく、側壁４３側に案内されながら巻回される。
【００２４】
そして、各積層鉄心片３０に巻線１２を巻装したら、積層鉄心片３０同士を連結部３２Ａ，３２Ｂで接合して固定子鉄心１０を形成する。この固定子鉄心１０をハウジング２に圧入し、ハウジング２とブラケット７で回転子４を支持させると電動機１が完成する。そして、固定子巻線の通電制御を実施することで回転子４を回転させることができる。  
【００２５】
したがって、上述の実施形態によれば、コア本体３１（ティース部３３）が固定子鉄心１０の長さ方向（電動機の軸線）に対して捩れつつ傾斜するように所定のスキュー角を有している場合においては、積層鉄心片３０の端部３０Ａに装着されたインシュレータ４０に側壁４３，４４間の中央部が両側壁４３，４４側よりも高くなった肉厚部８０が形成されているため、巻線１２を積層鉄心片３０に巻回するときに巻線１２がインシュレータ４０のティース絶縁部４２上で中央部に変位する（横ずれする）ことがない。このため、巻き崩れを起こすことなく積層鉄心片３０に巻線１２を巻装していくことができると共に、巻き崩れによる巻線１２の損傷を防止することができる。特に、この実施形態のように巻線１２が平角線の場合においては、丸線の場合のように俵巻き（俵を積み重ねていくような安定した巻き方）ができず、巻線１２が横ずれ（巻き崩れ）しやすいため、この実施形態におけるインシュレータ４０の肉厚部８０を採用することが有効である。
また、インシュレータ４０を積層鉄心片３０に装着することにより、容易に巻き崩れを防止することができるため、巻線１２自体に巻き崩れを防止するための過剰な巻線フォーミングが不要となるため、生産コストを低減することができる。
【００２６】
さらに、積層鉄心片３０のティース部３３の側面ではなく、積層鉄心片３０の端部３０Ａに装着されたインシュレータ４０によって巻線１２の巻き崩れを防止している。このため、捩れ部分である積層鉄心片３０のティース部３３の側面の絶縁として、紙状の絶縁紙を使用して巻き崩れを防止することができる。よって、樹脂製であるインシュレータ４０に複雑な金型を必要とせず、安価に製造することが可能になる。
【００２７】
尚、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、インシュレータ４０が樹脂製である場合について説明したが、巻線１２による巻回時にインシュレータ４０自体が変形しない剛性を有し、且つ絶縁性を有する材料であれば、インシュレータ４０は樹脂製に限られるものではない。
【００２８】
さらに、上述の実施形態では、絶縁紙４１が紙状のものである場合について説明したが、絶縁紙４１の材質は紙に限定されず、例えば、可倒性を有する樹脂性のフィルムでもよい。
そして、上述の実施形態では、コア本体３１（ティース部３３）が固定子鉄心１０の長さ方向（電動機の軸線）に対して捩れつつ傾斜するように所定のスキュー角を有している場合について説明したが、コア本体３１（ティース部３３）がスキュー角を有さないものであっても、本実施形態の絶縁部材１１（インシュレータ４０、絶縁紙４１）を適用することができる。
【００２９】
また、上述の実施形態では、巻線１２が平角線である場合について説明したが、巻線１２は平角線に限らず、丸線であってもよい。
さらに、上述の実施形態では、ティース絶縁部４２の巻装面８１は、両側壁４３，４４間の中央部が側壁４３，４４の付け根部分よりも高くなるように肉厚部８０が円弧状に形成されている場合について説明したが、ティース絶縁部４２は肉厚形状の円弧状に限定されるものではなく、巻装面８１が両側壁４３，４４側よりも中央部が高くなっている形状であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態における電動機の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態における固定子の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態における積層鉄心片の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態における積層鉄心片に絶縁部材を装着した状態を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態における絶縁部材の構成を示す斜視図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図７】図５を反対側からみた図である。
【図８】従来の積層鉄心片の斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  電動機        
３  固定子  
４  回転子
１０  固定子鉄心  
１２  巻線
３３  ティース部
４０  インシュレータ
４２  ティース絶縁部  
４３  側壁
４４  側壁
４５  凹部
８０  肉厚部（中央部）
８１  巻装面
【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】
2008061443.tif 000007
【図６】
2008061443.tif 000008
【図７】
2008061443.tif 000009
【図８】
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