(57)【要約】【課題】本発明の目的は、電機子コアに絶縁用のインシュレータが組付けられた電機子において、インシュレータに割れや欠け等の不具合が生じることを有効に防止することが可能な電機子及びこれを備えた回転電機を提供することにある。【解決手段】嵌合用の凹凸部Ｐ１，Ｐ２が形成されたコアシート１１２が複数枚かしめ固着されて積層された電機子コア１２と、絶縁材料からなるインシュレータ１４と、電機子コア１２のスロットＳに巻回された巻線１３と、を少なくとも有する電機子２に関する。  インシュレータ１４には、凸部として形成される電機子コア嵌合突起１１５ａ又は凹部として形成される電機子コア嵌合凹部１１７ａ、若しくは双方が形成されており、インシュレータ１４は、コアシート１１２に形成された凹凸部Ｐ１，Ｐ２に、電機子コア嵌合突起１１５ａ若しくは電機子コア嵌合凹部１１７ａが嵌合されることにより、電機子コア１２に嵌着される。【選択図】図２
2013247713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
嵌合用の凹凸部が形成されたコアシートが複数枚かしめ固着されて積層された電機子コアと、
該電機子コアの軸方向端面の装着される絶縁材料からなるインシュレータと、
該インシュレータを介して前記電機子コアのスロットに巻回された巻線と、を少なくとも有する電機子であって、
前記インシュレータには、凸部として形成される電機子コア嵌合突起又は凹部として形成される電機子コア嵌合凹部、若しくは双方が形成されており、
前記インシュレータは、前記コアシートに形成された前記凹凸部に、前記電機子コア嵌合突起若しくは前記電機子コア嵌合凹部が嵌合されることにより、前記電機子コアに嵌着されることを特徴とする電機子。
【請求項２】
前記コアシートに形成された前記凹凸部は、前記コアシートの径方向外側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電機子。
【請求項３】
前記コアシートは、中心部分から放射状に延出する複数の放射状延出部と、各々の該放射状延出部の径方向外側端部から周方向に延びる放射状延出部バー部と、を有して構成されており、
前記コアシートの前記凹凸部は、前記放射状延出部バー部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電機子。
【請求項４】
回転軸と、前記請求項１乃至請求項３いずれか１項に記載の電機子と、を少なくとも備えた回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電機子及びこれを備えた回転電機に係り、特に、電機子コアに絶縁用のインシュレータが組付けられた電機子及びこれを備えた回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、回転電機を構成する電機子（アーマチャ）において、電機子コアと巻線との間の絶縁を確保することが必要とされる。
このような状況下、電機子コアと巻線との絶縁を確保するために、絶縁物となるパウダを電機子コアと巻線との間に介在させたり、電機子コアと巻線との間に樹脂成形品を介在させることにより絶縁性を確保することが通常行われている。
このうち、例えば、樹脂成形品として、インシュレータ（絶縁シート）を、電機子コアと巻線との間に介在させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、インシュレータ及びインシュレータを用いたモータ装置が開示されている。
特許文献１に開示されたインシュレータは、回転子コアの回転軸方向端面と、回転子コアの巻線部と、回転軸とを被覆するよう構成された樹脂成形品である。
巻線は、インシュレータを回転子コアに取付けた後、巻回される。
つまり、インシュレータは、回転子コアと巻線との間に介在することとなり、これによりこれらの間は絶縁される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４６９８９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、現在、巻線工程はタクトアップのため、高速巻線を実施しており、特許文献１のように、樹脂インシュレータを使用した場合、大きな衝撃荷重が印加されて、インシュレータが割れる若しくは欠けるという不具合が発生することがあった。
この不具合は、巻線が傷つくことによるレアショートを引き起こしたり、巻線とシャフトが絶縁不可の状態となり、焼損等の不具合を引き起こす可能性がある。
インシュレータが割れる原因は、インシュレータの先端部が電機子コア先端部から浮き上るためである。
つまり、巻線はシャフト側から巻回されるため、先端部分は反りやすく、浮き上りやすくなり、これがインシュレータ割れの原因となる。
【０００６】
本発明の目的は、上記各問題点を解決することにあり、電機子コアに絶縁用のインシュレータが組付けられた電機子において、インシュレータに割れや欠け等の不具合が生じることを有効に防止することが可能な電機子及びこれを備えた回転電機に関するものである。
また、本発明の他の目的は、電機子コアと巻線の間を絶縁するインシュレータを安定的に所定の位置に配設する構造を安価に提供することが可能な電機子及びこれを備えた回転電機に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、本発明に係る電機子によれば、嵌合用の凹凸部が形成されたコアシートが複数枚かしめ固着されて積層された電機子コアと、該電機子コアの軸方向端面の装着される絶縁材料からなるインシュレータと、該インシュレータを介して前記電機子コアのスロットに巻回された巻線と、を少なくとも有する電機子であって、前記インシュレータには、凸部として形成される電機子コア嵌合突起又は凹部として形成される電機子コア嵌合凹部、若しくは双方が形成されており、前記インシュレータは、前記コアシートに形成された前記凹凸部に、前記電機子コア嵌合突起若しくは前記電機子コア嵌合凹部が嵌合されることにより、前記電機子コアに嵌着されることにより解決される。
【０００８】
このように構成されていることにより、電機子コアに取付けられる絶縁性のインシュレータに形成された電機子コア嵌合突起若しくは電機子コア嵌合凹部を、電機子コア（コアシート）に形成された凹部若しくは凸部に嵌合させることにより、電機子コアにインシュレータが確実に取付けられることとなる。
このため、高速巻線工程において、シャフト側から巻線が巻回されることによりインシュレータの先端部分が反り返り、電機子コア先端部分から浮き上ることを有効に防止することが可能となり、よって、インシュレータに割れや欠け等の不具合が生じることが防止される。
また、積層コアである電機子コアにおいて、そもそもコアシートに形成されている嵌合用の凹凸部を利用することができるため、コスト的にも有利である。
【０００９】
また、このとき、具体的には、前記コアシートに形成された前記凹凸部は、前記コアシートの径方向外側に形成されていると好適である。
このようにコアシートの径方向外側（先端部）に形成されていると、外側（先端部）の反り返りが更に有効に防止される。
【００１０】
更に、このとき、具体的には、前記コアシートは、中心部分から放射状に延出する複数の放射状延出部と、各々の該放射状延出部の径方向外側端部から周方向に延びる放射状延出部バー部と、を有して構成されており、前記コアシートの前記凹凸部は、前記放射状延出部バー部に形成されている。
つまり、所謂ティース部の先端部に凹凸部が備えられるため、有効に外側（先端部）の反り返りが防止されることとなる。
【００１１】
更に、本発明に係る回転電機は、回転軸と、前記請求項１乃至請求項３いずれか１項に記載の電機子と、を少なくとも備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電機子コアに絶縁用のインシュレータが組付けられた電機子において、インシュレータに割れや欠け等の不具合が生じることを有効に防止することができる。
つまり、本発明においては、高速巻線工程において、シャフト側から巻線が巻回されることによりインシュレータの先端部分が反り返り、電機子コア先端部分から浮き上ることを防止することができる。
このため、インシュレータに割れや欠けが生じることが有効に防止される。
また、本発明においては、突部と凹部とで簡易に係合状態を形成することにより、電機子コアと巻線との間を絶縁するインシュレータを安定的に所定の位置に配設する構造を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータの概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電機子を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る電機子コアの構成を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るコアシートを示す平面図及び側面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るインシュレータの断面を示す説明図である。
【図６】図５のＸ部拡大説明図である。
【図７】図５のＹ部拡大説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下に説明する構成は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
本実施形態は、電機子コアに絶縁用のインシュレータが組付けられた電機子において、インシュレータに割れや欠け等の不具合が生じることを有効に防止することが可能な電機子及びこれを備えたモータに関するものである。
【００１５】
図１乃至図７は、本発明の一実施形態を示すものであり、図１はモータの概略構成を示す断面図、図２は電機子を示す説明図、図３は電機子コアの構成を示す説明図、図４はコアシートを示す平面図及び側面図、図５はインシュレータの断面を示す説明図、図６は図５のＸ部拡大説明図、図７は図５のＹ部拡大説明図である。
【００１６】
図１により、本実施形態に係るモータＭ（回転電機）の構成の一例について説明する。
本実施形態に係るモータＭは、後述する電機子２の構成を除いて、公知の直流モータの構成を採用したものである。
【００１７】
はじめに、図１により本実施形態に係る電機子２を備えたモータＭの構成について簡単に説明する。
本実施形態に係るモータＭは、マグネット１と、電機子２と、電機子２の回転中心軸である回転軸３と、回転軸３を軸支する軸受３ａ，３ｂと、電機子２の一端側に配設される整流子４と、図示しないブラシ装置と、を有して構成されており、モータケース５内に収納されている。
また、本実施形態に係る電機子２は、電機子コア１２と、コア１２に巻回された巻線１３と、インシュレータ１４とを有して構成されている。
【００１８】
図２乃至図４により、本実施形態に係る電機子コア１２の構成について説明する。
本実施形態に係る電機子コア１２は、複数のコアシート１１２が軸方向に積層されて形成された積層コアである。
これらのコアシート１１２は、例えば、ケイ素鋼板等の肉薄のシート状板素材から構成され、プレス打ち抜き処理を行うことにより所定形状に加工される。
【００１９】
本実施形態に係るコアシート１１２は、略円環状のインナー部１１２Ａから、放射状に突出した複数の放射状延出部１１２Ｂを備えて構成されており、この放射状延出部１１２Ｂの径方向端部（インナー部１１２Ａと連結されている側と径方向反対側の先端部）には、周方向に沿って形成される放射状延出部バー部１１２Ｃが備えられている。
つまり、放射状延出部１１２Ｂと放射状延出部バー部１１２Ｃとで、略Ｔ字形状の突出片が形成されており、放射状延出部バー部１１２Ｃは、この略Ｔ字形状の頭部となっている。
本実施形態では、放射状延出部１１２Ｂは、同中心角分離隔（約３０°ずつ離隔）して１２個形成されている。
【００２０】
本実施形態に係るインナー部１１２Ａは略円環形状であり、その略中央部に形成された孔の口径は回転軸３の外径とほぼ同一に形成され、回転軸３が圧入可能となっている。
なお、本実施形態では、互いに隣接する放射状延出部１１２Ｂ，１１２Ｂは、約３０°（中心角）離隔しているが、コアシート１１２の形状はこれに限られるものではなく、複数個ずつ形成された放射状延出部１１２Ｂが、他の所定の規則をもって形成されていてもよい。
【００２１】
放射状延出部バー部１１２Ｃの先端（外側）辺は、緩やかに湾曲しており、１２個の放射状延出部バー部１１２Ｃにより、インナー部１１２Ａと同心の略円弧を形成している。
また、放射状延出部バー部１１２Ｃの略中央部には、係合突起ｐ１が突設されており、その裏側は係合凹部ｐ２となっている。
複数のコアシート１１２は、一枚目のコアシート１１２の係合凹部ｐ２に二枚目のコアシートの係合突起ｐ１を嵌合させることにより順に積層されて、電機子コア１２が形成される。
【００２２】
そして、本実施形態においては、電機子コア１２の整流子４側に配設される端面に、積層ｎ枚目（ｎは、２以上の整数）のコアシート１１２に形成された係合凹部ｐ２が露出しており、反対側の端面に、積層１枚目のコアシート１１２に形成された係合突起ｐ１が露出している。
この露出している係合凹部ｐ２を、以下「インシュレータ連結係合凹部Ｐ２」と記し、露出している係合突起ｐ１を、以下「インシュレータ連結係合突起Ｐ１」と記す。
【００２３】
なお、係合凹部ｐ２（インシュレータ連結係合凹部Ｐ２）及び係合突起ｐ１（インシュレータ連結係合突起Ｐ１）の形成位置は、コアシート１１２上において特に限定されるものではないが、本実施形態においては、係合凹部ｐ２（インシュレータ連結係合凹部Ｐ２）及び係合突起ｐ１（インシュレータ連結係合突起Ｐ１）を、放射状延出部バー部１１２Ｃ（つまり、インナー部１１２Ａ配設側と径方向反対側の先端部）に形成した。
これにより、高速巻線工程において、シャフト側から巻線が巻回されることによりインシュレータ１４の先端部分が反り返り、電機子コア１２先端部分から浮き上ることを有効に防止することが可能となり、よって、インシュレータ１４に割れや欠け等の不具合が生じることが有効に防止される。
【００２４】
また、以下、コアシート１１２のうちインナー部１１２Ａが積層された部分を「インナー本体部１２Ａ」と記し、コアシート１１２のうち放射状延出部１１２Ｂが積層された部分を「ティース本体部１２Ｂ」と記す。また、放射状延出部バー部１１２Ｃが積層された部分を「ティースバー部１２Ｃ」と記す。
【００２５】
図５に示すように、本実施形態に係るインシュレータ１４は、絶縁性を有する樹脂成形品であり、回転軸３、電機子コア１２の回転軸方向端面、電機子コア１２の巻線部（以下「スロットＳ」と記す）、を被覆するものである。
なお、スロットＳ（巻線部）とは、電機子コア１２の隣接するティース本体部１２Ｂ，１２Ｂ間に形成される溝部である。つまり、インナー本体部１２Ａ、隣接するティース本体部１２Ｂ，１２Ｂ、隣接するティースバー部１２Ｃ，１２Ｃとで囲まれて形成される断面略Ｕ時形状の溝部であり、本実施形態においては１２個形成されている。
【００２６】
インシュレータ１４は、整流子側インシュレータ１４Ａと、他端面側インシュレータ１４Ｂとを有して構成されている。
整流子側インシュレータ１４Ａは、整流子側端面絶縁部１４ａと、スロットＳを絶縁する整流子側放射状絶縁部１４ｂと、を有して構成されている。
【００２７】
本実施形態に係る整流子側端面絶縁部１４ａは、回転軸３を絶縁する整流子側回転軸絶縁部１１４と、電機子コア１２の整流子側端面を絶縁する整流子側電機子コア面絶縁部１１５を有して構成されている。
【００２８】
整流子側電機子コア面絶縁部１１５は、電機子コア１２の回転軸方向の整流子側端面を絶縁するものであり、当該端面外形と整合する外形状（具体的には略円環形状）を有している。
また、整流子側電機子コア面絶縁部１１５には、少なくとも一つの電機子コア嵌合突起１１５ａが形成されている。
これは、整流子側電機子コア面絶縁部１１５を電機子コア１２の整流子側端面に整合させて積層した際に、電機子コア１２の整流子４側端面に露出している少なくとも一つのインシュレータ連結係合凹部Ｐ２に整合する位置に形成されている。
【００２９】
そして、この電機子コア嵌合突起１１５ａは、インシュレータ連結係合凹部Ｐ２の内孔とほぼ同一サイズの外形状に形成されており、つまり、嵌合可能となるように形成されている。
【００３０】
なお、本実施形態においては、インシュレータ連結係合凹部Ｐ２は、各放射状延出部バー部１１２Ｃに形成されており（つまり、１２個形成されており）、電機子コア嵌合突起１１５ａもまた、これら１２個のインシュレータ連結係合凹部Ｐ２各々に整合する位置に（つまり、１２個）形成されている。
ただし、形成個数はこれに限られることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でどのように構成されていてもよい。
【００３１】
また、整流子側回転軸絶縁部１１４は、回転軸３を絶縁するものであり、整流子側電機子コア面絶縁部１１５の中央部分から回転軸３方向に沿って所定長さで筒状に形成されている。
【００３２】
本実施形態に係る整流子側放射状絶縁部１４ｂは、電機子コア１２と巻線１３との絶縁を行うもので、電機子コア１２の各スロットＳ内に装着され、スロットＳ内面を被覆するように構成されている。
本実施形態においては、１２個のスロットＳが備えられているので、１２個の整流子側放射状絶縁部１４ｂが形成されることとなる。
また、この整流子側放射状絶縁部１４ｂは、電機子コア１２の各スロットＳ対応位置において、外側が開口した状態で形成され、巻線１３が巻回されるのを可能にしている。
【００３３】
他端面側インシュレータ１４Ｂは、他端面側端面絶縁部１４ｃと、スロットＳを絶縁する他端面側放射状絶縁部１４ｄと、を有して構成されている。
本実施形態に係る他端面側端面絶縁部１４ｃは、回転軸３を絶縁する他端面側回転軸絶縁部１１６と、電機子コア１２の整流子４が配設される側の他端側端面を絶縁する他端面側電機子コア面絶縁部１１７を有して構成されている。
【００３４】
他端面側電機子コア面絶縁部１１７は、電機子コア１２の回転軸３方向の整流子４側と反対側の端面を絶縁するものであり、当該端面外形と整合する外形状（具体的には略円環形状）を有している。
【００３５】
また、他端面側電機子コア面絶縁部１１７には、少なくとも一つの電機子コア嵌合凹部１１７ａが形成されている。
これは、他端面側電機子コア面絶縁部１１７を電機子コア１２の整流子４側と反対側端面に整合させて積層した際に、電機子コア１２の整流子４配設方向と反対側の端面に露出している少なくとも一つのインシュレータ連結係合突起Ｐ１に整合する位置に形成されている。
【００３６】
そして、この電機子コア嵌合凹部１１７ａは、インシュレータ連結係合突起Ｐ１の内孔とほぼ同一サイズの外形状に形成されており、つまり、嵌合可能となるように形成されている。
【００３７】
なお、本実施形態においては、インシュレータ連結係合突起Ｐ１は、各放射状延出部バー部１１２Ｃに形成されており（つまり、１２個形成されており）、電機子コア嵌合凹部１１７ａもまた、これら１２個のインシュレータ連結係合突起Ｐ１各々に整合する位置に（つまり、１２個）形成されている。
ただし、形成個数はこれに限られることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でどのように構成されていてもよい。
【００３８】
また、他端面側回転軸絶縁部１１６は、回転軸３を絶縁するものであり、他端面側電機子コア面絶縁部１１７の中央部分から回転軸３方向に沿って所定長さで筒状に形成されている。
【００３９】
本実施形態に係る他端面側放射状絶縁部１４ｄは、電機子コア１２と巻線１３との絶縁を行うもので、電機子コア１２の各スロットＳ内に装着され、スロットＳ内面を被覆するように構成されている。
本実施形態においては、１２個のスロットＳが備えられているので、１２個の他端面側放射状絶縁部１４ｄが形成されることとなる。
また、この他端面側放射状絶縁部１４ｄは、電機子コア１２の各スロットＳ対応位置において、外側が開口した状態で形成され、巻線１３が巻回されるのを可能にしている。
【００４０】
このように、上記構成からなるインシュレータ１４は、図５で示すように、電機子コア１２の軸方向の両側から挿入される。
つまり、図６に示すように、整流子側インシュレータ１４Ａは、電機子コア１２の整流子４配設側から、各整流子側放射状絶縁部１４ｂを各スロットＳに挿入して、電機子コア嵌合突起１１５ａをインシュレータ連結係合凹部Ｐ２に各々嵌合させて固定することにより、電機子コア１２に取付けられる。
また、図７に示すように、他端面側インシュレータ１４Ｂは、電機子コア１２の整流子４が配設される側と逆側から、各他端面側放射状絶縁部１４ｄを各スロットＳに挿入して、電機子コア嵌合凹部１１７ａをインシュレータ連結係合突起Ｐ１に各々嵌合させて固定することにより、電機子コア１２に取付けられる。
【００４１】
そして、インシュレータ１４を電機子コア１２へ装着後に、インシュレータ１４を介して巻線１３を巻回する。
本実施形態においては、このように形成された電機子コア１２に巻線１３が巻き付けられて電機子２が形成される。
【００４２】
巻線１３は、ティース本体部１２Ｂ,１２Ｂ間においては、インナー本体部１２Ａ上面に掛け渡されながら、１２個のティース本体部１２Ｂに巻き付けられる。
また、巻線１３の巻端は、整流子４に形成された整流子片４ａに接続される。
【００４３】
このように、電機子コア嵌合突起１１５ａをインシュレータ連結係合凹部Ｐ２に各々嵌合させて固定するとともに、電機子コア嵌合凹部１１７ａをインシュレータ連結係合突起Ｐ１に各々嵌合させて固定することにより、整流子側電機子コア面絶縁部１１５の外周部（先端部）及び他端面側電機子コア面絶縁部１１７の外周部（先端部）が、電機子コア１２の整流子４側端面及びその反対側端面から浮き上ることがない（つまり、反り返らない）。
よって、高速巻線の衝突荷重は電機子コア１２に伝達され、割れが発生することが有効に防止される。
【符号の説明】
【００４４】
１・・マグネット、
２・・電機子、
３・・回転軸、３ａ,３ｂ・・軸受、
４・・整流子、４ａ・・整流子片、
５・・モータケース、
１２・・電機子コア、
１２Ａ・・インナー本体部、１２Ｂ・・ティース本体部、
１２Ｃ・・ティースバー部、
１１２・・コアシート、
１１２Ａ・・インナー部、１１２Ｂ・・放射状延出部、１１２Ｃ・・放射状延出部バー部、
１３・・巻線、
１４・・インシュレータ、
１４Ａ・・整流子側インシュレータ、
１４ａ・・整流子側端面絶縁部、１４ｂ・・整流子側放射状絶縁部、
１１４・・整流子側回転軸絶縁部、１１５・・整流子側電機子コア面絶縁部、
１１５ａ・・電機子コア嵌合突起、
１４Ｂ・・他端面側インシュレータ、
１４ｃ・・他端面側端面絶縁部、１４ｄ・・他端面側放射状絶縁部、
１１６・・他端面側回転軸絶縁部、１１７・・他端面側電機子コア面絶縁部、
１１７ａ・・電機子コア嵌合凹部、
Ｍ・・モータ、
Ｐ１・・インシュレータ連結係合突起、Ｐ２・・インシュレータ連結係合凹部、
ｐ１・・係合突起、ｐ２・・係合凹部、
Ｓ・・スロット
【図１】
2013247713.tif 000003
【図２】
2013247713.tif 000004
【図３】
2013247713.tif 000005
【図４】
2013247713.tif 000006
【図５】
2013247713.tif 000007
【図６】
2013247713.tif 000008
【図７】
2013247713.tif 000009