(57)【要約】【課題】固定子鉄心に装着されるインシュレータを簡単に、かつ安価に製造できるようにする。【解決手段】インシュレータ１１は、固定子鉄心のティース部の両端部のそれぞれに１つずつ嵌合されるエンドホルダ４０を有し、ティース部の側面に装着されるサイド部４１がエンドホルダ４０とは別体に設けられている。エンドホルダ４０及びサイド部４１は、それぞれコイル収容部４５，５７が凹設されている。サイド部４１の両端部は、エンドホルダ４０から延設される係止爪５１〜５３によって挟み込まれている。【選択図】図５
2007252030.tif 000002
【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、前記ティース部にコイルを巻装するために用いられるインシュレータであって、
前記固定子鉄心の軸線方向の両端部にそれぞれ当接し、コイルを収容可能な凹部を有し、前記ティース部の角部に係合する縁部を有する一対のエンドホルダと、
前記固定子鉄心の軸線方向の両端部を繋ぐ側面に沿って延び、コイルを収容可能な凹部を有し、前記一対のエンドホルダに挟み込まれる可撓性のサイド部と、を有することを特徴とするインシュレータ。
【請求項２】
前記エンドホルダの前記縁部は、前記ティース部の角部を覆うように延びており、前記縁部の一部から前記サイド部の端部を前記ティース部との間で挟み込む爪部がさらに延設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】
前記サイド部は、紙材料から製造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４】
請求項１から請求項３のいずれか一項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た後に前記コイル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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子と回転子とを有する電動機、電動機の固定子鉄心とコイルとの間に装着されるインシュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機の固定子は、磁性材料からなる固定子鉄心のティース部に、通電用の固定子巻線からなるコイルを巻装しているが、固定子巻線と固定子鉄心との電気的な絶縁をより確実にするために、ティース部にインシュレータを装着してから、固定子巻線を巻き回すことが知られている。この種のインシュレータは、樹脂成形品が用いられることが多く、その製造を容易にするために、コ字形の２つの絶縁ピース片に分割して製造されている（例えば、特許文献１参照）。このインシュレータは、絶縁ピース片を固定子鉄心の軸線方向の両端から向き合わせるように挿入し、ティース部を挟み込むことでティース部に装着される。
【特許文献１】特開２０００−４７７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、固定子鉄心を電動機の軸線方向に対してスキューさせてある場合には、ティース部は軸線に対して捩れた形状になるが、そのような捩れた形状に合わせて絶縁ピースを形成するためには複雑な形状の金型が必要であった。このため、絶縁ピースの製造が難しく、コストが高かった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、固定子鉄心に装着されるインシュレータを簡単に、かつ安価に製造できるようにすることを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、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、前記ティース部にコイルを巻装するために用いられるインシュレータであって、前記固定子鉄心の軸線方向の両端部にそれぞれ当接し、コイルを収容可能な凹部を有し、前記ティース部の角部に係合する縁部を有する一対のエンドホルダと、前記固定子鉄心の軸線方向の両端部を繋ぐ側面に沿って延び、コイルを収容可能な凹部を有し、前記一対のエンドホルダに挟み込まれる可撓性のサイド部と、を有することを特徴とするインシュレータとした。
このインシュレータは、複数のピースに分割された構成を有し、固定子鉄心のティース部の沿うようにサイド部を配置した後に、エンドホルダをティース部に装着して一対のエンドホルダでサイド部を挟み込む。
【０００５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のインシュレータにおいて、前記エンドホルダの前記縁部は、前記ティース部の角部を覆うように延びており、前記縁部の一部から前記サイド部の端部を前記ティース部との間で挟み込む爪部がさらに延設されていることを特徴とする。
このインシュレータでは、エンドホルダの縁部でティース部の角部を覆うと共に、縁部から延びる爪部でサイド部をティース部に押さえ付ける。
【０００６】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載のインシュレータにおいて、前記サイド部は、紙材料から製造されていることを特徴とする。
このインシュレータは、サイド部が紙材料から製造されており、成形が容易である。また、樹脂成形品に比べて肉薄にできるので、線積率を向上できる。
【０００７】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項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た後に前記コイル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とした。
この電動機では、スキューさせた固定子鉄心の形状に合わせてインシュレータを装着することができる。その結果、線積率を大きくできる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、固定子鉄心の形状に合わせたインシュレータを簡単に製造することができる。複雑な金型が不要になるので、製造コストを低減できると共に、製造に要する時間を短縮できる。また、インシュレータと固定子鉄心との間に隙間が生じないので、固定子巻線の線積率を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の各実施の形態において同じ構成要素には同一の符号を付してある。また、重複する説明は省略する。
【００１０】
（第１の実施の形態）
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、中央部分に軸受け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にインシュレータ１１を装着してからコイル１２を巻装してある。
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。
【００１１】
ブラケット７は、円盤形状を有し、中央に孔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側のコイル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コイル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。
【００１２】
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、かつハウジング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。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。
【００１３】
図２及び図４に示すように、インシュレータ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。インシュレータ１１は、ティース部３３を積層鉄心片３０の長さ方向（軸線方向）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エンドホルダ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サイド部４１とからなり、全体として略四角形状になっている。
【００１４】
エンドホルダ４０は、ティース部３３の端部（積層鉄心片３０の端部３０Ａの一部）に沿って延びるホルダ本体４２を有し、ホルダ本体４２の内周側の縁部は、軸線方向にティース部３３から離れる方向に膨出して内壁部４３を形成している。同様に、ホルダ本体４２の外周側の縁部は、軸線方向にティース部３３から離れる方向に膨出して外壁部４４とを形成している。内壁部４３及び外壁部４４は、ホルダ本体４２を中心にして、ホルダ本体４２の周方向の縁部を越えて円弧状に延びている。ホルダ本体４２及び各壁部４３，４４によって、コイル１２を収容する凹部であるコイル収容部４５が形成されている。
【００１５】
図５及び図６に示すように、ホルダ本体４２の周方向の両方の縁部のそれぞれは、壁部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、外壁部４４においてホルダ本体４２から周方向の延びる部分の内縁から内壁部４３においてホルダ本体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でホルダ本体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、コイル収容部４５に至るホルダ本体４２の肩部４２Ａは、滑らかな曲面になっている。
【００１６】
同様に、係合縁部５０で内壁部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で外壁部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、エンドホルダ４０の内壁部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。
なお、このようなエンドホルダ４０は、樹脂成形によって製造されている。
【００１７】
サイド部４１は、ティース部３３に沿って配置されるサイド本体４１Ａと、サイド部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。このようなサイド部４１は、図７に示すようにカットされた紙材料を折り曲げることで製造されており、容易に変形させることができる。
【００１８】
インシュレータ１１を積層鉄心片３０に装着するときには、積層鉄心片３０のティース部３３の側面及びコア本体３１の内周面に沿ってサイド部４１を１つずつ押し付ける。その後に、２つのエンドホルダ４０を積層鉄心片３０の端部３０Ａに嵌入させ、一対のエンドホルダ４０でサイド部４１を挟み込む。
エンドホルダ４０の係合縁部５０は、図３に示す積層鉄心片３０の軸線方向の端面部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、エンドホルダ４０の内壁部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がサイド部４１の端部を受け入れて、各係止爪５１〜５３とティース部３３の側面との間にサイド部４１が挟み込んだ状態で固定される。
【００１９】
コイル１２は、エンドホルダ４０のコイル収容部４５と、サイド部４１のコイル収容部５７とを順番に通るように固定子巻線を巻き回すことで、積層鉄心片３０に巻装される。各積層鉄心片３０にコイル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。
【００２０】
この実施の形態によれば、インシュレータ１１を分割形式にしたので製造が容易になって、組立も容易になる。エンドホルダ４０でサイド部４１を挟み込むように構成したので、組み立て作業が容易である。また、特別な治具や接着剤等が不要になり、製造時のタクトタイムを短縮できる。
エンドホルダ４０に設けた係止爪５１〜５３がサイド部４１を受け入れ可能に傾斜しているので、サイド部４１の挿入が容易である。サイド部４１を紙材料で製造すると、スキューされた固定子鉄心１０の形状に合わせて変形させ易くなり、サイド部４１の挿入がさらに容易になる。
サイド部４１を紙材料から製造したので、樹脂成形品に比べて肉薄に製造できる。したがって、固定子鉄心１０の線積率を向上させることができる。
【００２１】
なお、サイド部４１の材質は、紙に限定されず、例えば可撓性を有する樹脂性のフィルムでも良い。
エンドホルダ４０に係止爪５１〜５３を延設する代わりに、サイド部４１を受け入れ可能な凹部を設けても良い。また、サイド部４１の一部、例えば、サイド部４１と各側壁部４１Ｂ，４１Ｃとの間に切り込みを入れると、積層鉄心片３０のスキュー形状に倣って変形させ易くなる。
【００２２】
（第２の実施の形態）
図８に第２の実施の形態に係るインシュレータのサイド部を示す。インシュレータ７０を構成するサイド部７１は、第１の実施の形態と同様のエンドホルダ４０によって固定子鉄心１０のティース部３３に装着されるもので、樹脂材料の成形品からなる。
サイド部７１は、ティース部３３に合わせてスキューさせてあり、ティース部３３の側面に突き当てられるサイド本体７２を有する。サイド本体７２の端部は、所定角度で折り返されて側壁部７３，７４が形成されている。一方の側壁部７３は、コア本体３０の内周面に突き当て可能に延設される。他方の側壁部７４は、ティース部３３の内周部３４の外周面に突き当て可能に延設されており、側壁部７４の縁部７４Ａは内周部３４の形状に合わせて折り曲げられている。そして、一対の向かい合う側壁部７３，７４とサイド本体７２とで断面凹形状のコイル収容部７５が形成されている。
【００２３】
ここで、サイド本体７２は、長さ方向に離間して形成された３箇所の折り曲げ部８０，８１，８２を残して２つに分けられており、これら折り曲げ部８０〜８２を起点にして折り曲げ可能になっている。折り曲げ部８０〜８２を残して分けられる第１の部分８３と、第２の部分８４とには、互い違いに突出する略台形状の歯８３Ａ，８４Ａが設けられている。折り曲げ部８０〜８２は、サイド本体７２の他の部分に比べて肉薄に成形されているため、図９に示すように断面視で略Ｗ字形にサイド本体７２を屈曲させることができる。
【００２４】
このサイド部７１は、図９のように略Ｗ字形に屈曲した形状でプレス加工又射出成形される。成形用の型は、上下に２分割された金型が用いられる。サイド部７１を金型から取り出したら、第１の部分８３と第２の部分８４が略直線状になるように折り曲げ部８０〜８２を折り曲げ、略コ字形のコイル収容部７５を形成してから積層鉄心片３０に挿入する。積層鉄心片３０の両端部３０Ａをエンドホルダ４０で挟み込むとインシュレータ７０が積層鉄心片３０に装着される。
【００２５】
この実施の形態では、インシュレータ７０のサイド部７１を屈曲可能に構成したので、製造が容易になる。２分割された金型のみで成形が可能になり、従来のように金型にスライド機構などを設ける必要がなくなる。このため、製造コストを低減できる。これに伴って、１組の金型で複数のサイド部７１を成形することが可能になるので、製造コストをさらに低減できる。
サイド部７１を樹脂材料の成形品としたので、曲面以上を保持し易く積層鉄心片３０への追従性が向上する。したがって、絶縁信頼性や組み付け安定性がさらに向上し、コイル１２の線積率も向上できる。サイド部７１に可撓性を持たせると、スキューした形状に沿って装着し易くなる。
【００２６】
ここで、サイド部７１の折り曲げ箇所は、１箇所に限定されずに２ヶ所以上でも良い。積層鉄心片３０に対する形状の追従性がさらに向上して、巻線率を向上できる。
【００２７】
なお、本発明は、前記の各実施の形態限定されずに、本発明の主旨を逸脱しない範囲で広く応用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係るインシュレータ及び電動機の構成を示す断面図である。
【図２】固定子の構成を示す図である。
【図３】積層鉄心片を示す斜視図である。
【図４】積層鉄心片にインシュレータを装着した図である。
【図５】インシュレータを構成するエンドホルダ及びサイド部を示す図である。
【図６】図５を反対側からみた図である。
【図７】インシュレータを構成するサイド部の展開図である。
【図８】他の形態のインシュレータのサイド部を示す図である。
【図９】インシュレータを折り曲げ部で折り曲げた図である。
【符号の説明】
【００２９】
１      電動機
２      ハウジング
３      固定子
４      回転子
１０      固定子鉄心
１１，７０      インシュレータ
１２      コイル
３０      積層鉄心片
３０Ａ      端部
３３      ティース部
３３Ａ      角部
４０      エンドホルダ
４１，７１      サイド部
４５      コイル収容部（凹部）
５０      係合縁部
５１，５２，５３      係止爪（爪部）
５７      コイル収容部（凹部）
【図１】
2007252030.tif 000003
【図２】
2007252030.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007252030.tif 000006
【図５】
2007252030.tif 000007
【図６】
2007252030.tif 000008
【図７】
2007252030.tif 000009
【図８】
2007252030.tif 000010
【図９】
2007252030.tif 000011