(57)【要約】【課題】回転機の製造コストを低減することである。【解決手段】ステータコアに設けられる巻線ティース１７は所定の形状に打ち抜いて成る多数のステータ抜板２１を積層して形成される。これらの巻線ティース１７とこの巻線ティース１７に巻装されるコイルとの間にはインシュレータ３１が介装される。インシュレータ３１は端壁部３２ａ，３３ａと端壁部３２ａ，３３ａに垂直に連なる一対の側壁部３２ｂ，３３ｂを備えた一対のインシュレータ片３２，３３を有しており、これらのインシュレータ片３２，３３は側壁部３２ｂと側壁部３３ｂとを連結する一対の弾性部３４ａ，３４ｂにより互いに連結されている。そして、このインシュレータ３１が巻線ティース１７に装着されたときには、端壁部３２ａ，３３ａが端面２３ａ，２３ｂに弾圧的に接した状態となって、端壁部３２ａ，３３ａと端面２３ａ，２３ｂとの間に隙間が生じない。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のステータ抜板が積層されて成るステータコアと前記ステータコアに対して回転自在のロータとを備え、前記ステータコアと前記ロータの間で電気エネルギと機械エネルギの相互変換を行う回転機であって、
前記ロータに設けられ、周方向に並ぶ複数の磁極を備えた永久磁石と、
前記ステータコアに設けられ、前記ロータに向けて突出するとともにそれぞれコイルが巻装される複数の巻線ティースと、
それぞれ前記巻線ティースの積層方向の一方もしくは他方の端面に接する端壁部と前記端壁部に連なる一対の側壁部とを備えた一対のインシュレータ片と、それぞれ側壁部において前記インシュレータ片を互いに連結するとともに前記端壁部の間隔を狭める方向に弾性変形する弾性部とを備え、前記巻線ティースと前記コイルとの間に介装される複数のインシュレータとを有することを特徴とする回転機。
【請求項２】
請求項１記載の回転機において、前記ステータコアを前記巻線ティースと円筒状に形成されるヨーク部とに分割可能に形成し、前記インシュレータを前記巻線ティースの根本部から装着することを特徴とする回転機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転機に関し、特に、ステータコアの巻線ティースとコイルとの間に介装されるインシュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転機には、機械動力を受けて直流電力を発生し、あるいは直流電力を受けて機械動力を発生する直流機や、機械動力を受けてこれを３相または単相の交流電力に変換し、あるいは交流電力を機械動力に変換する同期機、もしくは１つの巻線から他の巻線に電磁誘導作用によってエネルギを伝える誘導機などがあり、スロットル駆動用モータやオルタネータなどの自動車用部品から、ＯＡ、ＡＶ機器などの民生機器に至るまで幅広く用いられている。
【０００３】
このような回転機としては、例えば、モータハウジングに固定されるステータコアとステータコアの内側に回転自在に収容されるロータとを備えた直流ブラシレスモータが知られている。
【０００４】
直流ブラシレスモータのステータコアは円環状に形成されたヨーク部とヨーク部からロータに向けて突出する複数の巻線ティースとを備えており、これらの巻線ティースにはそれぞれ複数の相に分けられたコイルが装着されている。一方、ロータには周方向に並んで多数の磁極が形成された永久磁石が固定されており、ロータが回転すると各巻線ティースに対向する磁極の位置が変化するようになっている。そして、ロータの回転位置に応じて各相のコイルに対する通電状態を順次切り換えることにより、各相のコイルに生じる電磁力の反力によりロータに回転力が発生するようになっている。
【０００５】
このような直流ブラシレスモータでは、ステータコアを、例えば珪素鋼板等を所定の形状に打ち抜いたステータ抜板を軸方向に多数積層して形成された所謂積層コアとした場合には、コイルを保護するとともに絶縁を維持するために、巻線ティースとコイルとの間にインシュレータを介装するようにしている。
【０００６】
このインシュレータはガラス繊維が混入された樹脂により巻線ティースに嵌合される矩形の嵌合孔とコイルが巻装されるコイル収容部とを有する円環状に形成されており、その形状からボビン等とも呼ばれている。
【０００７】
しかし、積層コアは多数の抜板が積層されて形成されるので、各抜板の微小な反りや板厚のばらつき等により、同数の抜板を積層した場合であってもその積層方向の寸法はばらつきを生じることになる。そのため、場合によっては、巻線ティースの積層方向の端部と嵌合孔との間に隙間が生じて、インシュレータと巻線ティースとの嵌合強度が低下していた。この場合、巻線時にインシュレータが脱落したり、ブラシレスモータの作動時には、その振動等によりインシュレータがずれてコイルの断線や基板接続部の断線を生じたり、コイルが脱落する等の恐れがある。
【０００８】
そこで、従来のブラシレスモータでは、インシュレータをそれぞれ断面コの字形状に形成された２つのインシュレータ片からなる２分割構造として、それぞれのインシュレータ片を積層方向の一方側と他方側において巻線ティースに装着して巻線ティースの積層方向の寸法誤差を吸収するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平０９−１８２３４２号公報（第２頁、第２図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように２分割されたインシュレータでは、コイルが巻かれる前の各インシュレータ片は巻線ティースに固定されていないので、コイルを巻き始める際にインシュレータ片が巻線ティースから脱落する恐れがあり、コイルの巻装を困難なものとしていた。そのため、巻線のための工数が増加し、また、これに対してインシュレータ片の脱落を防止する専用の治具が必要となるなど、このブラシレスモータの製造コストは高くなっていた。
【００１１】
本発明の目的は、回転機の製造コストを低減することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の回転機は、多数のステータ抜板が積層されて成るステータコアと前記ステータコアに対して回転自在のロータとを備え、前記ステータコアと前記ロータの間で電気エネルギと機械エネルギの相互変換を行う回転機であって、前記ロータに設けられ、周方向に並ぶ複数の磁極を備えた永久磁石と、前記ステータコアに設けられ、前記ロータに向けて突出するとともにそれぞれコイルが巻装される複数の巻線ティースと、それぞれ前記巻線ティースの積層方向の一方もしくは他方の端面に接する端壁部と前記端壁部に連なる一対の側壁部とを備えた一対のインシュレータ片と、それぞれ側壁部において前記インシュレータ片を互いに連結するとともに前記端壁部の間隔を狭める方向に弾性変形する弾性部とを備え、前記巻線ティースと前記コイルとの間に介装される複数のインシュレータとを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の回転機は、前記ステータコアを前記巻線ティースと円筒状に形成されるヨーク部とに分割可能に形成し、前記インシュレータを前記巻線ティースの根本部から装着することを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては、コイルの巻き始めにおけるインシュレータの脱落を防止することができるので、巻線が容易になり、この回転機の製造コストを低下させることができる。
【００１５】
また、本発明にあっては、インシュレータを巻線ティースに強固に嵌合させることができるので、コイルの断線や脱落を防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施の形態である直流ブラシレスモータの概略を示す断面図であり、図２は図１に示すインシュレータの装着状態を示す正面図である。また、図３は図１に示すインシュレータの詳細を示す斜視図である。
【００１８】
図１に示すように、回転機としての直流ブラシレスモータ１１はステータコア１２とロータ１３とを有しており、ロータ１３はシャフト１４が図示しないモータハウジングに支持されることによりステータコア１２に対して回転自在となっている。
【００１９】
ロータ１３の外周面には円筒形状に形成された永久磁石１５が固定されている。この永久磁石１５は多極着磁磁石となっており、その外周面には異なる極性を隣り合わせて周方向に並ぶ８つの磁極Ｐが設けられている。そして、ロータ１３が回転すると、それに伴い各磁極Ｐが周方向に移動するようになっている。
【００２０】
一方、ステータコア１２は、珪素鋼板を所定の形状に打ち抜いて成る多数のステータ抜板を積層して円筒状に形成されたヨーク部１６を有しており、このヨーク部１６の内周面にはそれぞれロータ１３に向けて突出する３つの巻線ティース１７と６つの補助ティース１８とが設けられている。
【００２１】
図２に示すように、巻線ティース１７はそれぞれ珪素鋼板を所定の形状に打ち抜いて成る多数のステータ抜板２１を積層し、これらをろう止めすることにより形成されており、ロータ１３と対向する先端部２２と先端部２２と連なるコイル装着部２３および根本部２４とを有している。根本部２４には断面Ｔ字形状に形成されてシャフト１４の軸方向に沿って延びる係合部２５が形成されており、この係合部２５がヨーク部１６に形成されたＴスロット１６ａに係合することにより、巻線ティース１７はヨーク部１６に着脱自在に装着されている。
【００２２】
このように、ステータコア１２はヨーク部１６と巻線ティース１７とに分割可能に形成されており、ヨーク部１６と巻線ティース１７のそれぞれがステータ抜板を積層して形成された所謂積層コアとなっている。
【００２３】
巻線ティース１７には、コイル装着部２３において、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するコイル２６が巻装されている。これらのコイル２６は互いに星形結線されるとともにロータ１３の回転位置を検出する図示しないホールＩＣやスイッチング素子等からなる図示しない駆動回路に接続されており、この駆動回路により、ロータ１３の回転位置に応じた電流が供給されるようになっている。そして、各コイル２６に電流が供給されると、各巻線ティース１７の先端部２２にロータ１３の磁極Ｐに対応する磁極が発生して、ロータ１３の磁極Ｐとによる電磁力によりロータ１３が回転するようになっている。つまり、この直流ブラシレスモータ１１は、ステータコア１２とロータ１３との間で、コイル２６に供給される電流つまり電機エネルギを磁気エネルギを介してロータ１３の回転つまり機械エネルギに変換するようになっている。
【００２４】
巻線ティース１７のコイル装着部２３とコイル２６との間には、それぞれコイル２６を保護するとともに巻線ティース１７とコイル２６とを絶縁するためにガラス繊維が混入された樹脂により形成されたインシュレータ３１が介装されている。
【００２５】
これらのインシュレータ３１は、それぞれ一対のインシュレータ片３２，３３を有しており、インシュレータ片３２はコイル装着部２３のステータ抜板２１が積層される方向つまり積層方向の一方の端面２３ａに接する端壁部３２ａとこの端壁部３２ａに垂直に連なる一対の側壁部３２ｂを備えた断面略コの字形状に形成され、インシュレータ片３３はコイル装着部２３のステータ抜板２１が積層される方向つまり積層方向の他方の端面２３ｂに接する端壁部３３ａとこの端壁部３３ａに垂直に連なる一対の側壁部３３ｂを備えた断面略コの字形状に形成されている。また、インシュレータ片３２，３３は、それぞれ側壁部３２ｂと側壁部３３ｂとを連結する一対の弾性部３４ａ，３４ｂにより互いに連結されている。つまり、インシュレータ片３２，３３は側壁部３２ｂ，３３ｂにおいて弾性部３４ａ，３４ｂにより互いに連結されている。これらの弾性部３４ａ，３４ｂはＵ字形状に湾曲して形成されており、側壁部３２ｂ，３３ｂが相対的に接近離反する方向に移動すると、Ｕ字形状部分が弾性変形して積層方向に弾性力を生じるようになっている。これにより、インシュレータ３１は、巻線ティース１７のコイル装着部２３に嵌合される矩形の嵌合孔３５を備えた環状に形成されている。
【００２６】
そして、これらのインシュレータ３１はその嵌合孔３５において巻線ティース１７に根本部２４側から装着され、コイル２６はインシュレータ３１が巻線ティース１７のコイル装着部２３に装着された後に端壁部３２ａ，３３ａと側壁部３２ｂ，３３ｂの外側に巻装されるようになっている。また、各インシュレータ片３２，３３には端壁部３２ａ，３３ａと側壁部３２ｂ，３３ｂとに垂直となる一対のコイル案内壁部３６ａ，３６ｂが設けられており、コイル２６の径方向への移動が規制されるようになっている。そして、巻線ティース１７はインシュレータ３１を介してコイル２６が巻装された後にヨーク部１６に取り付けられる。
【００２７】
図３に示すように、これらのインシュレータ３１は、自然状態つまり巻線ティース１７に装着される前においては、嵌合孔３５の高さつまり各端壁部３２ａ，３３ａの間隔ｔ１が巻線ティース１７の積層方向の両端面２３ａ，２３ｂの間隔ｔ２の寸法公差の最小値より狭く形成されており、ステータ抜板２１の反り等により巻線ティース１７の両端面２３ａ，２３ｂの間隔ｔ２にばらつきが生じた場合であっても、各端壁部３２ａ，３３ａの間隔ｔ１が常に両端面２３ａ，２３ｂの間隔ｔ２より狭くなるようにされている。また、嵌合孔３５の幅つまり一対の側壁部３２ｂ，３３ｂの間隔ｔ３は巻線ティース１７のコイル装着部２３の幅つまりコイル装着部２３の側面２３ｃ，２３ｄの間隔ｔ４と略同一に形成されている。なお、巻線ティース１７における側面２３ｃ，２３ｄの間隔ｔ４は、ステータ抜板２１の積層方向の寸法ではなく、その寸法公差は小さいので、インシュレータ３１の両側壁部３２ｂ，３３ｂと巻線ティース１７の両側面２３ｃ，２３ｄとの間には隙間は生じない。
【００２８】
そして、各端壁部３２ａ，３３ａの間隔ｔ１は、インシュレータ３１が巻線ティース１７に装着されたときには、図２に示すように、弾性部３４ａ，３４ｂの弾性変形により両端面２３ａ，２３ｂの間隔ｔ２と一致するまで広がった状態となる。これにより、インシュレータ３１の各端壁部３２ａ，３３ａは弾性部３４ａ，３４ｂの弾性力により巻線ティース１７の両端面２３ａ，２３ｂに弾性力を加えられた状態で接触することになり、両端面２３ａ，２３ｂとの間に隙間を生じない。また、両端面２３ａ，２３ｂの間隔ｔ２にばらつきが生じた場合であっても、弾性部３４ａ，３４ｂの弾性変形により間隔ｔ２のばらつきに応じて端壁部３２ａ，３３ａの間隔ｔ１が変化することになるので、各端壁部３２ａ，３３ａは、両端面２３ａ，２３ｂの間隔ｔ２のばらつきに拘わらず、常に端面２３ａ，２３ｂに弾性力を加えた状態で接触して両端面２３ａ，２３ｂとの間に隙間を生じない。したがって、巻線ティース１７に装着されたインシュレータ３１は、各端壁部３２ａ，３３ａが端面２３ａ，２３ｂに弾圧的に接することにより巻線ティース１７に対して所定の嵌合強度で固定されることになるので、治具等を用いなくてもコイル２６を巻き始める際に巻線ティース１７から脱落することがなく、このインシュレータ３１に容易にコイル２６を巻くことができる。
【００２９】
このように、この直流ブラシレスモータ１１では、コイル２６の巻き始めにおけるインシュレータ３１の脱落を防止することができるので、巻線を容易にしてその工数を低減させるとともに治具等を不要として、この直流ブラシレスモータ１１の製造コストを低下させることができる。
【００３０】
また、このインシュレータ３１にコイル２６が巻き付けられると、各インシュレータ片３２，３３の端壁部３２ａ，３３ａや側壁部３２ｂ，３３ｂにはコイル２６の張力が加えられることになる。このとき、各端壁部３２ａ，３３ａと巻線ティース１７の端面２３ａ，２３ｂとの間に隙間は生じておらず、また、各インシュレータ片３２，３３は弾性部３４ａ，３４ｂが弾性変形することにより互いに接近する方向に相対移動が可能となっているので、各端壁部３２ａ，３３ａはコイル２６の張力により強く端面２３ａ，２３ｂに接することになる。したがって、コイル２６が巻装されることにより、インシュレータ３１はこのコイル２６の張力により巻線ティース１７に強固に嵌合固定されることになり、振動等により固定位置がずれたり、巻線ティース１７から脱落することがない。
【００３１】
このように、この直流ブラシレスモータ１１では、インシュレータ３１を巻線ティース１７に強固に嵌合させることができるので、インシュレータ３１とともにコイル２６がずれて、コイル２６が断線したり、コイル２６が脱落するのを防止することができる。
【００３２】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、前記実施の形態においては、本発明をコイル２６が装着されたステータコア１２の内側に永久磁石１５が設けられたロータ１３を回転自在に収容したインナーロータ型の直流ブラシレスモータ１１に適用しているが、これに限らず、他の形式の電動モータや発電機等に適用してもよい。
【００３３】
また、前記実施の形態においては、ステータコア１２はヨーク部１６と巻線ティース１７とが分割可能に形成されているが、これに限らず、ヨーク部１６と一体に巻線ティース１７を形成するようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、コイルの巻き始めにおけるインシュレータの脱落を防止することができるので、巻線が容易になり、この回転機の製造コストを低下させることができる。
【００３５】
また、本発明によれば、インシュレータをティースに強固に嵌合させることができるので、コイルの断線や脱落を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である直流ブラシレスモータの概略を示す断面図である。
【図２】図１に示すインシュレータの装着状態を示す正面図である。
【図３】図１に示すインシュレータの詳細を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１  直流ブラシレスモータ
１２  ステータコア
１３  ロータ
１４  シャフト
１５  永久磁石
１６  ヨーク部
１６ａ  Ｔスロット
１７  巻線ティース
１８  補助ティース
２１  ステータ抜板
２２  先端部
２３  コイル装着部
２３ａ，２３ｂ  端面
２４  根本部
２５  係合部
２６  コイル
３１  インシュレータ
３２，３３  インシュレータ片
３２ａ，３３ａ  端壁部
３２ｂ，３３ｂ  側壁部
３４ａ，３４ｂ  弾性部
３５  嵌合孔
３６ａ，３６ｂ  コイル案内壁部
Ｐ  磁極
ｔ１，ｔ２  間隔
【図１】
2004297986.tif 000003
【図２】
2004297986.tif 000004
【図３】
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