(57)【要約】【課題】巻線をティース部に高占積率で巻回することができる電機子を得る。【解決手段】固定子１２は、径方向に延在されたティース部５０を有する固定子コア４２と、導電性の巻線２２がティース部５０の回りに複数層巻回されることによって形成されたコイル２４と、固定子コア４２とコイル２４との間に介装されたインシュレータ２６と、を備えている。インシュレータ２６は、ティース部５０を覆う絶縁部３２と、絶縁部３２から突設され、ティース部５０の径方向の中間部側の面がコイル２４を形成する巻線２２が当接する当接面３４Ａとされていると共に突出方向の先端側の面が周方向一方側から周方向他方側に向かうにつれて傾斜された傾斜面３４Ｂとされた巻線保持突起部３４と、を備えている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向に延在されたティース部を有する電機子コアと、
導電性の巻線が前記ティース部の回りに複数層巻回されることによって形成されたコイルと、
前記電機子コアと前記コイルとの間に介装され、前記ティース部を覆う絶縁部と、前記絶縁部から突設され、前記ティース部の径方向の中間部側の面が前記コイルを形成する前記巻線が当接する当接面とされていると共に突出方向の先端側の面が周方向一方側から周方向他方側に向かうにつれて傾斜された傾斜面とされた巻線保持部と、を有するインシュレータと、
を備えた電機子。
【請求項２】
前記傾斜面の周方向他方側の端の軸方向の位置が、前記絶縁部の軸方向の端面の位置と同位置に設定されている請求項１記載の電機子。
【請求項３】
前記巻線保持部には、前記巻線が係合することによって前記巻線の位置を規制する規制部が形成されている請求項１又は請求項２記載の電機子。
【請求項４】
前記巻線保持部の前記絶縁部に対する軸方向への高さが、前記コイルの前記絶縁部に対する軸方向への高さに比して低く設定されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電機子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電機子に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１〜特許文献５には、電機子及び当該電機子を用いて構成された回転電機が開示されている。また、一般に電機子は、巻線をティース部により多く巻回するために、巻線をティース部においてスロット面積の大きい側に集中的に巻回している。すなわち、インナロータ型の回転電機では、ティース部におけるコアバック側において巻線を集中的に巻回しており、アウタロータ型の回転電機では、ティース部におけるティース先端側において巻線を集中的に巻回している。
【０００３】
ところで、巻線をティース部においてスロット面積の大きい側に集中的に巻回すると、巻線の巻崩れが生じることが考えられる。そこで、上記特許文献１〜特許文献５に記載された電機子では、巻線を係合させることによって巻線の位置ずれを防止するための鍔部をインシュレータ又はボビンに設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１６６８９６号公報
【特許文献２】特開２０１３−２１９０４号公報
【特許文献３】特開２０１４−２７７８１号公報
【特許文献４】特開２０１２−１２４９８４号公報
【特許文献５】特開２０１１−１８８６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記鍔部を設けると、２層目の最後のターンと鍔部とが干渉し、巻線をティース部に高占積率で巻回することが難しくなる。また、１層目における巻線の巻き始めの端から鍔部までにおける巻線の占積率が低下する。
【０００６】
本発明は上記事実を考慮し、巻線をティース部に高占積率で巻回することができる電機子を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の電機子は、径方向に延在されたティース部を有する電機子コアと、導電性の巻線が前記ティース部の回りに複数層巻回されることによって形成されたコイルと、前記電機子コアと前記コイルとの間に介装され、前記ティース部を覆う絶縁部と、前記絶縁部から突設され、前記ティース部の径方向の中間部側の面が前記コイルを形成する前記巻線が当接する当接面とされていると共に突出方向の先端側の面が周方向一方側から周方向他方側に向かうにつれて傾斜された傾斜面とされた巻線保持部と、を有するインシュレータと、を備えている。
【０００８】
請求項１記載の電機子によれば、巻線を巻線保持部に沿ってティース部の径方向一端側から他端側へ巻回して第１層目の巻線の巻回を行う。その後、巻線をティース部の他端側から一端側へ巻回して第２層目の巻線の巻回を行う。そして、ティース部の径方向の中間部において巻線を巻線保持部の当接面に当接させて、第２層目の巻線の巻回を終了する。その後、巻線をティース部の一端側から他端側へ巻回して第３層目以降の巻線の巻回を行う。ここで、本発明では、巻線保持部の突出方向の先端側の面が上記傾斜面とされている。すなわち、巻線保持部の突出方向への高さが、周方向一方側から他方側に向かうにつれて次第に低くなっている。これにより、第２層目の巻線の巻回作業終了時において、第２層目の巻線と巻線保持部の当接面との過干渉が防止される。このため、巻線の高占積化が、当該巻線が巻線保持部の当接面に当接することによって妨げられることを抑制することができる。すなわち、本発明の構成によれば、巻線をティース部に高占積率で巻回することが可能となる。
【０００９】
請求項２記載の電機子は、請求項１記載の電機子において、前記傾斜面の周方向他方側の端の軸方向の位置が、前記絶縁部の軸方向の端面の位置と同位置に設定されている。
【００１０】
請求項２記載の電機子によれば、傾斜面の周方向他方側の端の軸方向の位置が上記のように設定されていることにより、第２層目の巻線の巻回作業終了時における巻線と巻線保持部の当接面との干渉面積をより狭くすることができる。すなわち、第２層目の巻線と巻線保持部の当接面とが過干渉することをより一層抑制することができる。
【００１１】
請求項３記載の電機子は、請求項１又は請求項２記載の電機子において、前記巻線保持部には、前記巻線が係合することによって前記巻線の位置を規制する規制部が形成されている。
【００１２】
請求項３記載の電機子によれば、第１層目の巻線を巻回する際に、当該巻線の配列が崩れることを抑制することができる。これにより、巻線の占積率の低下を抑制することができる。
【００１３】
請求項４記載の電機子は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電機子において、前記巻線保持部の前記絶縁部に対する軸方向への高さが、前記コイルの前記絶縁部に対する軸方向への高さに比して低く設定されている。
【００１４】
請求項４記載の電機子によれば、巻線保持部の絶縁部に対する高さを上記のように設定することにより、電機子が軸方向へ大型化することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態の回転電機を模式的に示す平面図である。
【図２】インシュレータが取付けられた分割コアを示す平面図である。
【図３】固定子コアの内側にカラーが圧入される前後の様子を示す要部拡大平面図である。
【図４】インシュレータが取付けられた分割コアを継鉄構成部側から見た斜視図である。
【図５】インシュレータが取付けられた分割コアをティース先端部側から見た斜視図である。
【図６】第２層目の巻回工程を示す分割コアの斜視図である。
【図７】第２層目の巻回終了時を示す分割コアの斜視図である。
【図８】第３層目の巻回開始時を示す分割コアの斜視図である。
【図９】他の実施形態の回転電機を模式的に示す図１に対応する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１〜図８を用いて本発明の実施形態に係る電機子及び回転電機について説明する。なお、図中に適宜示す矢印Ｚ方向、矢印Ｒ方向及び矢印Ｃ方向は、電機子及び回転電機の軸方向、径方向及び周方向をそれぞれ示すものとする。また以下、単に軸方向、径方向、周方向を示す場合は、特に断りのない限り、電機子及び回転電機の軸方向、径方向、周方向を示すものとする。
【００１７】
図１に示されるように、本実施形態の回転電機１０は、所謂アウタロータ型のブラシレスモータであり、この回転電機１０は、回転磁界を生じさせる電機子としての固定子１２と、固定子１２の回転磁界を受けて回転する回転子１４と、を含んで構成されている。
【００１８】
回転子１４は、中心軸１６に回転自在に支持されたハウジング１８と、ハウジング１８に取付けられたマグネット２０と、を含んで構成されている。ハウジング１８は、固定子１２の径方向外側において当該固定子１２に沿って延びる筒状部１８Ａを備えている。また、筒状部１８Ａの径方向内側の面には、Ｎ極のマグネット２０ＮとＳ極のマグネット２０Ｓとが周方向に沿って配列された状態で固定されている。なお、本実施形態では、複数のＮ極のマグネット２０Ｎ及びＳ極のマグネット２０Ｓをハウジング１８に固定することによって回転子１４を構成したが、例えばＮ極とＳ極を周方向に交互に着磁させたリングマグネットをハウジング１８に固定することによって回転子１４を構成してもよい。
【００１９】
固定子１２は、鋼材等の磁性材料を用いて形成された電機子コアとしての固定子コア４２と、固定子コア４２の各々のティース部５０の回りに導電性の巻線２２が巻回されることによって形成されたコイル２４と、固定子コア４２とコイル２４との間に介装されたインシュレータ２６と、を備えている。
【００２０】
図２及び図３に示されるように、固定子コア４２は、この固定子コア４２の周方向に分割された６個の分割コア４８によって構成されている。この複数の分割コア４８は、径方向に延在するティース部５０と、このティース部５０の基端部に形成された継鉄構成部５２と、ティース部５０の先端部に形成されたティース先端部５３と、をそれぞれ有している。複数の分割コア４８が環状に配列された状態において、複数の継鉄構成部５２は、環状の継鉄５４（図１参照）を形成し、複数のティース部５０は、継鉄５４の周囲に放射状に配置される。
【００２１】
この複数の分割コア４８の各々には、凸状の係合部５６と、凹状の被係合部５８がそれぞれ設けられている。係合部５６は、継鉄構成部５２における一方の側部に形成されており、被係合部５８は、継鉄構成部５２における他方の側部に形成されている。そして、この複数の分割コア４８は、隣り合う係合部５６及び被係合部５８が係合されることにより環状に連結される。
【００２２】
また、図３に示されるように、凸状の係合部５６における基端部には、くびれ部６０が形成されており、凹状の被係合部５８における開口部には、くびれ部６０の形状に対応するすぼみ部６２が形成されている。このくびれ部６０を有する係合部５６と、すぼみ部６２を有する被係合部５８は、互いに遊嵌し得る寸法及び形状で形成されている。
【００２３】
そして、上述の如く複数の分割コア４８が環状に連結されることにより固定子コア４２が構成されている状態で、図３の下図に示されるように、固定子コア４２の内側にカラー９０が圧入される。また、固定子コア４２の内側にカラー９０が圧入されると、互いに遊嵌する係合部５６及び被係合部５８が固定子コア４２の周方向に引っ張られ、各々の分割コア４８の周方向への移動が規制されている。
【００２４】
図４及び図５に示されるように、インシュレータ２６は、樹脂材料等の絶縁性の材料を用いて形成されており、このインシュレータ２６は、軸方向に分割された第１インシュレータ構成部２８及び第２インシュレータ構成部３０と、を含んで構成されている。
【００２５】
第１インシュレータ構成部２８は、ティース部５０を覆う絶縁部３２と、絶縁部３２から突設された巻線保持部としての巻線保持突起部３４と、を備えている。
【００２６】
図２、図４及び図５に示されるように、絶縁部３２は、径方向の断面視で略Ｕ字状断面に形成されており、この絶縁部３２は、ティース部５０の軸方向一方側の面に沿って延在する基壁部３２Ａと、ティース部５０の周方向一方側の面及び他方側の面に沿って延在する第１側壁部３２Ｂ及び第２側壁部３２Ｃと、を備えている。また、第１側壁部３２Ｂ及び第２側壁部３２Ｃの基壁部３２Ａ側には、それぞれ径方向に沿って所定の間隔を空けて配列された複数の規制突起部３２Ｄがそれぞれ形成されている。なお、巻線２２の一部が、一対の規制突起部３２Ｄの間に配置されることによって、当該巻線２２の一部の径方向への移動が規制されるようになっている。
【００２７】
巻線保持突起部３４は、絶縁部３２の基壁部３２Ａの径方向内側に設けられており、この巻線保持突起部３４は、基壁部３２Ａに対してティース部５０とは離間する方向に向けて（軸方向一方側に向けて）突出している。また、巻線保持突起部３４の径方向外側の面は、ティース部５０の径方向の中間部に位置しており、この面は、コイル２４を形成する巻線２２が当接する当接面３４Ａとされている。また、巻線保持突起部３４の軸方向一方側の面は、周方向一方側から他方側に向かうにつれて次第に傾斜された傾斜面３４Ｂとされており、これにより、巻線保持突起部３４の基壁部３２Ａに対する軸方向一方側への高さが、周方向一方側から他方側に向かうにつれて次第に低くなっている。また、傾斜面３４Ｂの周方向他方側の端の軸方向の位置が、絶縁部３２の軸方向の端面の位置と同位置に設定されている。さらに、傾斜面３４Ｂには、径方向に沿って配列された規制部としての複数の規制溝部３４Ｃが形成されている。また、図２に示されるように、各々の規制溝部３４Ｃは、軸方向視で周方向一方側から他方側に向かうにつれて径方向外側に傾斜されている。なお、巻線２２の一部が、規制溝部３４Ｃの間に配置されることによって、当該巻線２２の一部の径方向への移動が規制されるようになっている。
【００２８】
第２インシュレータ構成部３０は、巻線保持突起部３４を有していないことを除いては上記第１インシュレータ構成部２８の構成と同様の構成である。なお、第２インシュレータ構成部３０において第１インシュレータ構成部２８と対応する部分には、第１インシュレータ構成部２８の各部と同一の符号を付している。
【００２９】
次に、インシュレータ２６（第１インシュレータ構成部２８及び第２インシュレータ構成部３０）が取付けられた固定子コア４２のティース部５０の回りにコイル２４を形成する工程について説明する。
【００３０】
図２に示されるように、巻線２２は、ティース部５０の径方向内側かつ周方向一方側から巻回される。なお、符号Ｓで示された位置が巻線２２の巻き初め位置である。この巻き初め位置から、絶縁部３２の第１側壁部３２Ｂ、巻線保持突起部３４、及び第２側壁部３２Ｃに沿って巻線２２をティース部５０の径方向内側から外側に順次巻回してゆく。そして、巻線２２が、ティース先端部５３に到達した時点で第１層目の巻回作業が終了する。また、本実施形態では、第１層目の巻線２２は、軸方向視で周方向一方側から他方側に向かうにつれて径方向外側に傾斜されるように巻回されている。
【００３１】
図６に示されるように、ティース先端部５３に到達した巻線２２は、折返されて径方向外側から内側に順次巻回される。すなわち、第２層目の巻回作業が行われる。そして、図７に示されるように、巻線２２が、巻線保持突起部３４の当接面３４Ａに当接した時点で第２層目の巻線２２の巻回作業が終了する。また、本実施形態では、第２層目の巻線２２は、軸方向視で周方向一方側から他方側に向かうにつれて径方向内側に傾斜されるように巻回されている。
【００３２】
ここで、本実施形態では、巻線保持突起部３４の基壁部３２Ａに対する軸方向一方側への高さが、周方向一方側から他方側に向かうにつれて次第に低くなっている。これにより、第２層目の巻線２２の巻回作業終了時において、第２層目の巻線２２と巻線保持突起部３４の当接面３４Ａとの過干渉が防止される、すなわち、第２層目の巻線２２と巻線保持突起部３４の当接面３４Ａとの接触面積が小さくなっている。
【００３３】
巻線保持突起部３４の当接面３４Ａに到達した巻線２２は、図８に示されるように、折返されて径方向内側から外側に順次巻回される。すなわち、第３層目の巻回作業が行われる。そして、巻線２２が、ティース先端部５３に到達した時点で第３層目の巻回作業が終了する。また、本実施形態では、第３層目の巻線２２は、軸方向視で周方向一方側から他方側に向かうにつれて径方向外側に傾斜されるように巻回されている。
【００３４】
以上説明した工程を経て、図１に示されるように、ティース部５０におけるティース先端部５３側において巻線２２が集中的に巻回されたコイル２４が各々のティース部５０の回りに形成されている。また、本実施形態では、巻線保持突起部３４の絶縁部３２に対する軸方向への高さが、ティース先端部５３側におけるコイル２４の絶縁部３２に対する軸方向への高さに比して低く設定されている。
【００３５】
（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００３６】
図１に示されるように、本実施形態の回転電機１０によれば、図示しない制御装置によって巻線２２（コイル２４）への通電が制御されると、回転磁界が固定子１２に生じる。そして、当該回転磁界を受けて、回転子１４が回転する。
【００３７】
ところで、図６〜図８に示されるように、本実施形態では、巻線２２を巻線保持突起部３４に沿ってティース部５０の径方向内側から外側へ巻回して第１層目の巻線２２の巻回を行う。その後、巻線２２をティース部５０の径方向外側から内側へ巻回して第２層目の巻線２２の巻回を行う。そして、ティース部５０の径方向の中間部において巻線２２を巻線保持突起部３４の当接面３４Ａに当接させて、第２層目の巻線の巻回を終了する。その後、巻線２２をティース部５０の径方向内側から外側へ巻回して第３層目以降の巻線２２の巻回を行う。ここで、本実施形態では、巻線保持突起部３４の突出方向の先端側の面が上記傾斜面３４Ｂとされている。すなわち、巻線保持突起部３４の突出方向への高さが、周方向一方側から他方側に向かうにつれて次第に低くなっている。これにより、第２層目の巻線２２の巻回作業終了時において、第２層目の巻線２２と巻線保持突起部３４の当接面３４Ａとの過干渉が防止される。このため、巻線２２の高占積化が、当該巻線２２が巻線保持突起部３４の当接面３４Ａに当接することによって妨げられることを抑制することができる。すなわち、本実施形態の構成によれば、巻線２２をティース部５０に高占積率で巻回することが可能となる。
【００３８】
また、本実施形態では、傾斜面３４Ｂの周方向他方側の端の軸方向の位置が、絶縁部３２の軸方向一方側の端面の位置と同位置に設定されている。これにより、第２層目の巻線２２の巻回作業終了時における巻線２２と巻線保持突起部３４の当接面３４Ａとの干渉面積をより狭くすることができる。すなわち、第２層目の巻線２２と巻線保持突起部３４の当接面とが過干渉することをより一層抑制することができる。
【００３９】
さらに、本実施形態では、巻線２２の一部が、巻線保持突起部３４の傾斜面３４Ｂに形成された規制溝部３４Ｃの間に配置されることによって、当該巻線２２の一部の径方向への移動が規制される。これにより、第１層目の巻線２２を巻回する際に、当該巻線２２の配列が崩れることを抑制することができ、ひいては、巻線２２の占積率の低下を抑制することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、巻線保持突起部３４の絶縁部３２に対する軸方向への高さが、ティース先端部５３側におけるコイル２４の絶縁部３２に対する軸方向への高さに比して低く設定されている。これにより、固定子１２が軸方向へ大型化することを抑制することができ、ひいては、当該固定子１２を含んで構成された回転電機１０が軸方向へ大型化することを抑制することができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、巻線保持突起部３４の絶縁部３２に対する軸方向への高さを、ティース先端部５３側におけるコイル２４の絶縁部３２に対する軸方向への高さに比して低く設定した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。巻線保持突起部３４の絶縁部３２に対する軸方向への高さを、ティース先端部５３側におけるコイル２４の絶縁部３２に対する軸方向への高さに比して低く設定するか否かについては、固定子１２及び回転電機の寸法やコイル２４のターン数等を考慮して適宜設定すればよい。
【００４２】
また、本実施形態では、規制溝部３４Ｃを巻線保持突起部３４の傾斜面３４Ｂに形成した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。規制溝部３４Ｃを巻線保持突起部３４の傾斜面３４Ｂに形成するか否かについては、巻線２２を巻回するフライヤや分割コア４８を保持する冶具の構成等を考慮して適宜設定すればよい。
【００４３】
さらに、本実施形態では、傾斜面３４Ｂの周方向他方側の端の軸方向の位置を、絶縁部３２の軸方向一方側の端面の位置と同位置に設定した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。傾斜面３４Ｂの周方向他方側の端の軸方向の位置を、絶縁部３２の軸方向一方側の端面の位置と同位置に設定するか否かについては、巻線２２と当接面３４Ａとの接触面積等を考慮して適宜設定すればよい。
【００４４】
また、本実施形態では、アウタロータ型のブラシレスモータである回転電機１０に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、図９に示されたインナロータ型のブラシレスモータである回転電機３６に本発明を適用することもできる。
【００４５】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４６】
１２…固定子（電機子），２２…巻線，２４…コイル，２６…インシュレータ，３２…絶縁部，３４…巻線保持突起部，３４Ａ…当接面，３４Ｂ…傾斜面，３４Ｃ…規制溝部（規制部），４２…固定子コア（電機子コア），５０…ティース部
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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