(57)【要約】【課題】安価で高出力のモータを提供する。【解決手段】本モータ１のステータ７は、ロータ６に対向して配置されるステータコア９と、このステータコア９に組み付けられたインシュレータ１０と、このインシュレータ１０に巻回されたコイル１１とを有する。インシュレータ１０は、コイル１１を保護するために樹脂材により形成された樹脂部１７と、磁性材を有する磁性部１８Ａ，１８Ｂとを有する。インシュレータ１０は、電磁鋼板からなる磁性部１８Ａ，１８Ｂを芯として樹脂部１７により一体にインサートモールドされてなる。磁性部１８Ａ，１８Ｂは、ロータ６に対向する対向部１６および内周部１４を形成する。樹脂部１７は、コイル１１の内周１１ａに接する筒状のインシュレータ１０の溝１５を形成している。インシュレータ１０の内周部１４の全部の表面が、磁性部１８Ａ，１８Ｂにより形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータに対向して配置されるステータコアと、
このステータコアに組み付けられたインシュレータと、
このインシュレータに巻回されたコイルと、
を備え、
上記インシュレータは、上記コイルを保護するために樹脂材により形成された樹脂部と、磁性材を有する磁性部とを含むことを特徴とするモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のモータにおいて、
上記磁性部は、ロータに対向して配置され、
上記コイルの内周に接する筒状のインシュレータの外周部が、上記樹脂部により形成されていることを特徴とするモータ。
【請求項３】
請求項２に記載のモータにおいて、
上記インシュレータの内周部の一部または内周部の全部が、上記磁性部により形成されていることを特徴とするモータ。
【請求項４】
請求項１に記載のモータにおいて、
上記インシュレータは、磁性部を芯としてその周囲に樹脂部を一体に成形した成形体からなることを特徴とするモータ。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載のモータにおいて、
上記磁性材は、磁性粉を含むことを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータのステータは、例えば、表面に絶縁処理を施した多数の薄い鋼板が積層されてなる積層鋼板と、絶縁処理された銅線を巻いたコイルと、コイルおよび積層鋼板の間に介在するインシュレータとを有している。このインシュレータは、コイルの絶縁皮膜が積層鋼板の角で傷つくことがないようにするために必要な樹脂製の保護具である（例えば、特許文献１，２，３参照。）。
【特許文献１】特公平７−４０７７９号公報
【特許文献２】特開平７−４６７８９号公報
【特許文献３】特開平５−２５２７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、インシュレータは、樹脂製であるので、磁束を飽和させやすく、モータの出力の向上には寄与しない。その一方で、コイルの保護に必要なインシュレータを廃止したり、小型化したりできない。従って、モータの限られた内部スペースにおいて、積層鋼板やコイルのためのスペースを大きくすることができず、その結果、モータの出力を向上させることが困難になっていた。
【０００４】
また、モータの出力を向上させるために、例えば積層鋼板に代えて磁束を通しやすい素材を用いることも考えられるが、この場合、モータが高価になってしまう。
そこで、本発明の目的は、安価で高出力のモータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ロータに対向して配置されるステータコアと、このステータコアに組み付けられたインシュレータと、このインシュレータに巻回されたコイルと、を備え、上記インシュレータは、上記コイルを保護するために樹脂材により形成された樹脂部と、磁性材を有する磁性部とを含むことを特徴とする。この発明によれば、ステータコアおよびインシュレータの磁性部を通して、磁束を通すことができるので、ステータ全体として磁束を通し易くできる結果、モータの出力を向上することができる。しかも、出力の向上のための磁性部が、もともと必要なインシュレータに含まれているので、部品点数の増加を防止できる結果、組立コストの増加を、ひいては製造コストの増加を抑制できる。従って、安価で高出力のモータを実現することができる。
【０００６】
また、本発明において、上記磁性部は、ロータに対向して配置され、上記コイルの内周に接する筒状のインシュレータの外周部が、上記樹脂部により形成されている場合がある。この場合、磁性部を通して、ステータコアとロータとの間に磁束を通し易くでき、モータの出力を向上させることができる。コイルに接するのが樹脂部なので、コイルを確実に絶縁することができる。
【０００７】
また、本発明において、上記インシュレータの内周部の一部または内周部の全部が、上記磁性部により形成されている場合がある。この場合、磁性部がステータコアに近接するので、ステータ全体として磁束が通り易くなる結果、モータの出力を効果的に向上させることができる。
また、本発明において、上記インシュレータは、磁性部を芯としてその周囲に樹脂部を一体に成形した成形体からなる場合がある。この場合、磁性部と樹脂部とを含むインシュレータを容易に製造できる。
【０００８】
また、本発明において、上記磁性材は磁性粉を含む場合がある。この場合、例えば磁性粉を含む焼結体や、磁性粉を含む樹脂部材を磁性部に利用することができる。また、磁性粉を利用することにより、複雑な形状のインシュレータを形成することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態のモータの概略構成を示す断面図である。図１を参照して、モータ１は、円筒状のハウジング２と、このハウジング２に軸受３を介して回動自在に支持される出力軸４と、この出力軸４に一体回転可能に設けられる永久磁石５を含むロータ６と、このロータ６に対向してハウジング２に固定されるステータ７とを有している。
【００１０】
本実施形態では、ステータ７は、環状をなし、ハウジング２に固定されている。ステータ７の内周は、ロータ６の外周に隙間を介して近接している。モータ１は、ロータ６がステータ７の径方向内方に配置されるインナーロータタイプの電動モータである。
なお、以下では、モータ１が、インナーロータタイプの電動モータである場合に則して説明するが、後述するようにロータ６がステータ７の径方向外方に配置されるアウターロータタイプの電動モータであってもよい。
【００１１】
ステータ７は、環状のヨーク８と、このヨーク８に連結されロータ６に対向して配置される複数のステータコア９と、このステータコア９に組み付けられた複数のインシュレータ１０と、このインシュレータ１０に巻回された複数のコイル１１とを有している。
ステータコア９は、ヨーク８の内周からヨーク８の径方向（ステータ７の径方向に相当する。）に沿って径方向内方へ延びている。ステータコア９の基端９ｂ（図２参照）がヨーク８の内周に固定されている。ステータコア９の先端９ｃ（図２参照）は、ステータ７の周方向に所定長さで延設された薄肉の延設部９ａ（図２参照）を有している。ステータコア９は、多数の電磁鋼板としてのケイ素鋼板が積層されてなる積層鋼板からなる。積層鋼板の積層方向は、ステータ７の径方向に直交し、且つステータ７の周方向に直交している。
【００１２】
コイル１１は、絶縁被覆された電線を含み、この電線がインシュレータ１０を介してステータコア９に巻かれてなる。
図２は、図１のインシュレータ１０とステータコア９との要部の斜視図である。
インシュレータ１０は、筒形状をなしている（図２には、筒形状の一部のみ図示した。）。この筒形状の軸線１０ａは、ステータコア９が延びる方向に平行に配置されている。インシュレータ１０は、ステータコア９を取り囲む断面四角形の角筒形状の筒部１２と、この筒部１２の両端に設けられ互いに対向する一対のフランジ１３とを有している。筒部１２および一対のフランジ１３は、一体に形成されている。フランジ１３は、ステータコア９の基端９ｂおよび先端９ｃに対応するインシュレータ１０の両端に配置されている。フランジ１３は、所定長さで、上述の筒形状の軸線１０ａに直交する方向に、この軸線１０ａから遠ざかるように延設されている。
【００１３】
また、インシュレータ１０は、内周部１４を有している。この内周部１４が挿通孔を区画している。この挿通孔は、上述の筒形状の軸線１０ａに沿って当該インシュレータ１０を貫通している。内周部１４が、挿通孔を挿通するステータコア９を取り囲んだ状態で、ステータコア９に接している。
また、インシュレータ１０は、外周部として溝１５を有している。この溝１５は、筒部１２の周方向に無端状に延びている。溝１５は、筒部１２および一対のフランジ１３により区画され、上述の筒形状の軸線１０ａから遠ざかる向きに開放されている。溝１５は、互いに対向する一対の側面と、底面とを有している。溝１５内にコイル１１が巻かれていて、コイル１１の電線が溝１５に沿って延びていて、コイル１１の内周１１ａが溝１５の底面に接している。
【００１４】
また、インシュレータ１０は、ロータ６の永久磁石５に対向する対向部１６を有している。この対向部１６は、インシュレータ１０のなかでも永久磁石５に最も接近する部分であり、ステータコア９の延設部９ａに近い側にある一方のフランジ１３の端面に設けられている。
図３Ａは、図２のステータ７の要部をＡ方向から見たときの断面の模式的な断面図である。図３Ｂは、図２のステータ７の要部をＢ方向から見たときの断面の模式的な断面図である。
【００１５】
本実施形態でのインシュレータ１０は、コイル１１を保護するために樹脂材により形成された絶縁性を有する樹脂部１７と、磁性を有する複数の磁性部１８Ａ，１８Ｂとを有している。具体的には、インシュレータ１０は、磁性材としての電磁鋼板を芯としてその周囲に樹脂材を一体にインサート成形されてなる成形体からなる。電磁鋼板は、２つが設けられ、磁性部１８Ａ，１８Ｂを構成している。
【００１６】
磁性部１８Ａは、環状の電磁鋼板からなり、フランジ１３に配置されている。磁性部１８Ａは、対向部１６の表面と、対向部１６に隣接する内周部１４の表面とを形成している。磁性部１８Ｂは、電磁鋼板が筒状に巻かれてなり、内周部１４に配置され、内周部１４の表面の大部分を形成している。また、磁性部１８Ａ，１８Ｂは、互いに接している。磁性部１８Ａ，１８Ｂが、内周部１４の表面の全体を形成している。
【００１７】
樹脂部１７は、絶縁体からなり、具体的には、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等により形成されている。樹脂部１７は、磁性部１８Ａ，１８Ｂにより形成された部分以外のインシュレータ１０の部分、具体的には、溝１５の内部の表面を形成している。
このように本実施形態のステータ７は、ロータ６に対向して配置されるステータコア９と、このステータコア９に組み付けられたインシュレータ１０と、このインシュレータ１０に巻回されたコイル１１とを備えている。インシュレータ１０は、コイル１１を保護するために樹脂材により形成された樹脂部１７と、磁性材としての電磁鋼板を有する磁性部１８Ａ，１８Ｂとを含むようにしている。
【００１８】
本実施形態によれば、コイル１１に通電したときに、ステータコア９およびインシュレータ１０の磁性部１８Ａ，１８Ｂを通して、磁束を通すことができるので、ステータ７全体として磁束を通し易くできる結果、モータ１の出力を向上することができる。しかも、出力の向上のための磁性部１８Ａ，１８Ｂが、もともと必要なインシュレータ１０に含まれているので、部品点数の増加を防止できる結果、組立コストの増加を、ひいては製造コストの増加を抑制できる。従って、安価で高出力のモータ１を実現することができる。
【００１９】
また、磁性部１８Ａは、ロータ６に対向して配置されている。これにより、磁性部１８Ａを通して、ステータコア９とロータ６との間に磁束を通し易くでき、モータ１の出力を向上させることができる。また、磁性部１８Ａは、対向部１６の表面を形成することにより、ステータコア９とロータ６との間に磁束をより一層通し易くできる。
また、コイル１１の内周１１ａに接する筒状のインシュレータ１０の外周部としての溝１５が、樹脂部１７により形成されている。コイル１１に接するのが樹脂部１７なので、コイル１１を確実に絶縁状態で保護することができる。
【００２０】
また、本実施形態では、インシュレータ１０の内周部１４の全部が、磁性部１８Ａ，１８Ｂにより形成されている。より好ましくは、磁性部１８Ａ，１８Ｂが内周部１４の表面を形成している。これにより、磁性部１８Ａ，１８Ｂがステータコア９に近接するので、ステータ７全体として磁束が通り易くなる結果、モータ１の出力を効果的に向上させることができる。
【００２１】
さらに、磁性部１８Ａ，１８Ｂは、内周部１４と対向部１６とを磁性材により連続して形成しているので、ステータ７全体として磁束がより一層通り易くなる。
また、本実施形態では、インシュレータ１０は、磁性材としての電磁鋼板を芯としてその周囲に樹脂部１７を一体に成形した成形体からなっている。この場合、磁性部１８Ａ，１８Ｂと樹脂部１７とを含むインシュレータ１０を容易に製造できる。従って、モータ１の製造コストを安価にできる。また、インシュレータ１０を補強できる。
【００２２】
インシュレータ１０とステータコア９とは、互いに別体に形成されて互いに組み立てられているので、例えば、電磁鋼板製の安価なステータコア９に、磁性部１８Ａ，１８Ｂを経済的に付設することができる。
また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【００２３】
図４Ａ〜図７Ａおよび図４Ｂ〜図７Ｂの各図は、本発明の第２〜第５の各実施形態のステータ７の要部の模式的な断面図であり、図４Ａ〜図７Ａの各図には、図２のＡ方向から見た断面を示し、図４Ｂ〜図７Ｂの各図には、図２のＢ方向から見た断面を示す。
図４Ａおよび図４Ｂを参照して、第２の実施形態では、インシュレータ１０の磁性部１８Ｂが、第１の実施形態のインシュレータ１０の磁性部１８Ｂに比べて、上述の筒形状の軸線１０ａが延びる方向に短く形成されている。これにより、磁性部１８Ａ，１８Ｂは、内周部１４においては、ロータ６に近い側にある一部の表面を形成している。また、内周部１４の表面の残りの部分は樹脂部１７により形成されている。磁性部１８Ａ，１８Ｂが、内周部１４の一部を形成し、ステータコア９に近接するので、ステータ７全体として磁束が通り易くなる結果、モータ１の出力を効果的に向上させることができる。また、磁性部１８Ａ，１８Ｂが内周部１４の一部を形成する場合には、内周部１４の表面を形成するのが、また、ロータ６に近い側の一部を形成するのが、出力向上に好ましい。
【００２４】
なお、第１および第２の各実施形態において、磁性部１８Ａ，１８Ｂを一体に形成してもよい。また、この一体化した磁性部を適宜分割してもよい。
図５Ａおよび図５Ｂを参照して、第３の実施形態では、インシュレータ１０は、磁性部１８Ａを有し、第１および第２の実施形態の磁性部１８Ｂは廃止されている。磁性部１８Ａは、内周部１４の一端の表面を形成している。
【００２５】
なお、上述の第１、第２および第３の各実施形態において、磁性部１８Ａ，１８Ｂの磁性材として、電磁鋼板に代えて、磁性を有する他の金属製の板材を用いてもよい。
図６Ａおよび図６Ｂを参照して、第４の実施形態では、インシュレータ１０は、樹脂部１７と、磁性部１８Ｃとを有している。樹脂部１７は、上述の実施形態と同様に、磁性部１８Ｃと一体に形成されている。磁性部１８Ｃは、磁性を有する合成樹脂材料を用いている。この合成樹脂材料は、磁性材としての磁性粉と、ベースレジンとしての樹脂材料とを含んでいる。磁性部１８Ｃは、対向部１６の表面の全体と、内周部１４の表面の全体とを形成している。
【００２６】
樹脂部１７は、インシュレータ１０における磁性部１８Ｃ以外の部分を形成していて、例えば、溝１５を形成している。
図７Ａおよび図７Ｂを参照して、第５の実施形態では、インシュレータ１０は、樹脂部１７と、磁性部１８Ｄとを有している。樹脂部１７は、上述の各実施形態と同様に、磁性部１８Ｄと一体に形成されている。磁性部１８Ｄは、第４の実施形態の磁性部１８Ｃに用いられたのと同じ合成樹脂材料により形成され、磁性部１８Ｃよりも、上述の筒形状の軸線１０ａが延びる方向について短く形成されている。磁性部１８Ｄは、ロータ６に近い側にある内周部１４の一部の表面を形成している。また、磁性部１８Ｄは、傾斜面１９を有している。この傾斜面１９は、磁性部１８Ｄと樹脂部１７との境界面であり且つ接合面を形成し、上述の軸線１０ａと斜めに交差するようにして、ステータコア９に近づくほどにロータ６から遠ざかるように形成されている。この傾斜面１９により、筒形状の軸線１０ａに沿ってロータ６に近づくほどに磁性部１８Ｄの断面積が徐々に大きくなるので、小型の磁性部１８Ｄを用いて経済的に磁束を通し易くできる。
【００２７】
また、第５の実施形態において、上述の境界面を、傾斜面１９に代えて階段形状に形成することも考えられる。
また、上述の第４および第５の実施形態の磁性部１８Ｃ，１８Ｄは、磁性を有する合成樹脂材料に代えて、磁性粉を含む焼結体、すなわち、絶縁体からなる磁性材料である焼結ソフトフェライトを用いて形成されてもよい。この焼結体を芯として樹脂部１７を一体にインサートモールドした成形体により、インシュレータ１０を形成してもよい。
【００２８】
上述の第４および第５の実施形態のように、磁性材が磁性粉を含んでいる場合には、例えば磁性粉を含む樹脂材料や、磁性粉を含む焼結体を、磁性部１８Ｃ，１８Ｄに利用することができる。また、磁性粉を利用することにより、インシュレータ１０の磁性部を複雑な形状に形成することも可能となる。
また、上述の各実施形態において、磁性部１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄの全体が、インシュレータ１０の内部に樹脂部１７により埋設されて、インシュレータ１０の全表面が樹脂部１７により形成される場合も考えられる。また、各実施形態の磁性部は、筒形状の軸線１０ａの回りにステータコア９を取り囲む方向について、全周を連続して形成されていたが、一部のみでもよい。
【００２９】
本実施形態を、図８の断面図に示すアウターロータタイプの電動モータ１００に適用してもよい。電動モータ１００では、ステータ７は環状をなし、ステータ７の内周が筒状のホルダ１０１を介してハウジング２に固定され、ステータ７の外周がロータ６の内周に近接して隙間を介して対向している。ロータ６は、有底円筒形状のホルダ１０２を介して出力軸４に固定されている。また、ステータコア９は、環状のヨーク８の外周から径方向外方に向けて延びていて、インシュレータ１０を介してコイル１１を取り付けられている。また、ステータコア９としては、積層鋼板に限らず、磁性材を含めばよい。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態のモータの概略構成を示す模式的な断面図である。
【図２】図１のステータの要部の斜視図である。
【図３】図３Ａは、図２のＡ方向から見たステータの要部の模式的な断面図であり、図３Ｂは、図２のＢ方向から見たときのステータの要部の模式的な断面図である。
【図４】図４Ａは、本発明の第２の実施形態のステータの要部の模式的な断面図であり、図２のＡ方向から見た断面に相当する断面を示し、図４Ｂは、本発明の第２の実施形態のステータの要部の模式的な断面図であり、図２のＢ方向から見た断面に相当する断面を示す。
【図５】図５Ａは、本発明の第３の実施形態のステータの要部の模式的な断面図であり、図２のＡ方向から見た断面に相当する断面を示し、図５Ｂは、本発明の第３の実施形態のステータの要部の模式的な断面図であり、図２のＢ方向から見た断面に相当する断面を示す。
【図６】図６Ａは、本発明の第４の実施形態のステータの要部の模式的な断面図であり、図２のＡ方向から見た断面に相当する断面を示し、図６Ｂは、本発明の第４の実施形態のステータの要部の模式的な断面図であり、図２のＢ方向から見た断面に相当する断面を示す。
【図７】図７Ａは、本発明の第５の実施形態のステータの要部の模式的な断面図であり、図２のＡ方向から見た断面に相当する断面を示し、図７Ｂは、本発明の第５の実施形態のステータの要部の模式的な断面図であり、図２のＢ方向から見た断面に相当する断面を示す。
【図８】本発明の変形例のモータの概略構成を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１，１００…モータ、６…ロータ、９…ステータコア、１０…インシュレータ（成形体）、１１…コイル、１１ａ…（コイルの）内周、１４…内周部、１５…溝（外周部）、１７…樹脂部、１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ…磁性部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2007181369.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007181369.tif 000007
【図６】
2007181369.tif 000008
【図７】
2007181369.tif 000009
【図８】
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