JP2018196171A - 電機子及びモータ - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向への小型化を図る。【解決手段】電機子１２は、環状に形成されたコアバック部３２と、コアバック部３２から径方向に延在され、その周りにコイル部が形成されるティース部３４と、を有する電機子コア２２と、電機子コア２２に取付けられ、ティース部３４とコイル部とを絶縁するインシュレータ２６と、コイル部を形成する巻線の一部が接続され、インシュレータ２６に支持されたターミナル２８と、を備えている。コアバック部３２には、軸方向に貫通されたコア側係合孔３６が形成されている。インシュレータ２６には、軸方向一方側へ向けて凸状に形成されコア側係合孔３６に係合される凸状部４４と、軸方向他方側が開放されターミナル２８の一部が係合される凹状部４６と、が形成されている。そして、凸状部４４と凹状部４６とが、周方向及び径方向の同じ位置に設けられている。【選択図】図４

Description

本発明は、電機子及びモータに関する。

下記特許文献１及び特許文献２には、モータの一部を構成する電機子が開示されている。

特許文献１に記載された電機子の軸方向一方側には、複数の端子を支持するバスバーホルダが設けられている。そして、複数の端子がバスバーホルダに支持されている。

また、特許文献２に記載された電機子は、ステータコアとコイルを形成する巻線との間を絶縁するインシュレータを備えている。そして、結線端子がインシュレータに差し込まれることで、結線端子がインシュレータに支持されている。

特開２０１６−１０１０３５号公報 特開２０１４−３３５４７号公報

ところで、近年、モータの薄型化（軸方向への小型化）が求められており、上記特許文献１及び特許文献２に記載された電機子のように、端子が電機子の軸方向に配置される構成では、端子の軸方向への突出高さが、モータの軸方向への寸法に影響を与える。

本発明は上記事実を考慮し、軸方向への小型化を図ることができる電機子及びモータを得ることが目的である。

請求項１記載の電機子は、環状に形成されたコアバック部と、前記コアバック部から径方向に延在され、その周りにコイル部が形成されるティース部と、を有する電機子コアと、前記電機子コアに取付けられ、前記ティース部と前記コイル部とを絶縁するインシュレータと、前記コイル部を形成する巻線の一部が接続され、前記インシュレータに支持されたターミナルと、を備え、前記コアバック部には、軸方向に窪む又は貫通されたコア側係合部が形成されており、前記インシュレータには、軸方向一方側へ向けて凸状に形成され前記コア側係合部に係合される凸状部と、軸方向他方側が開放され前記ターミナルの一部が係合される凹状部と、が形成され、前記凸状部と前記凹状部とが、周方向及び径方向の同じ位置に設けられている。

請求項１記載の電機子によれば、インシュレータの凸状部が、電機子コアのコアバック部に形成されたコア側係合部に係合される。これにより、インシュレータが電機子コアに取付けられる。また、ターミナルの一部が、インシュレータの凹状部に係合される。これにより、ターミナルがインシュレータに取付けられる。ここで、請求項１記載の電機子では、インシュレータにおいて電機子コアのコア側係合部に係合される凸状部とターミナルの一部が係合される凹状部とが、周方向及び径方向の同じ位置に設けられている。これにより、インシュレータにおいて電機子コアのコア側係合部に係合される部分とターミナルの一部が係合される部分とを、周方向及び径方向の異なる位置に設けた場合と比べて、電機子コアの軸方向端面に対するインシュレータ及びターミナルの軸方向への突出高さを低くすることができる。これにより、電機子の軸方向への小型化を図ることができる。

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、前記ターミナルの一部が、前記凹状部に圧入されている。

請求項２記載の電機子によれば、ターミナルの一部を凹状部に圧入することで、ターミナルをインシュレータに容易に取付けることができる。

請求項３記載の電機子は、請求項２記載の電機子において、前記ターミナルの一部には、凹状部からの抜けを抑制する抜け抑制部が設けられている。

請求項３記載の電機子によれば、ターミナル一部に上記抜け抑制部が設けられていることにより、インシュレータに取付けられたターミナルが、当該インシュレータから外れることを抑制することができる。

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、前記凹状部に係合された前記ターミナルの一部が、前記コア側係合部内に配置されている。

請求項４記載の電機子によれば、インシュレータの凹状部に係合されたターミナルの一部が、電機子コアのコア側係合部内に配置される構成とすることにより、電機子コアの軸方向端面に対するインシュレータ及びターミナルの軸方向への突出高さをより一層低くすることができる。これにより、電機子の軸方向へのより一層の小型化を図ることができる。

請求項５記載の電機子は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電機子において、前記電機子コアは、コア構成板が軸方向に積層されて一体化されることによって形成された積層コアとされており、前記コア側係合部は軸方向に貫通されている。

請求項５記載の電機子によれば、電機子コアを構成する全てのコア構成板にコア側係合部を形成するための孔が形成される。これにより、コア側係合部を形成するための孔を有するコア構成板とコア側係合部を形成するための孔を有しないコア構成板とを作り分ける必要が無くなる。

請求項６記載の電機子は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の電機子において、前記コア側係合部は、前記コアバック部において前記ティース部が接続された部分に形成されている。

請求項６記載の電機子によれば、コア側係合部がコアバック部においてティース部が接続された部分に形成されていることにより、コアバック部の磁路が狭まることを抑制することができる。

請求項７記載の電機子は、請求項６記載の電機子において、前記コア側係合部は、前記コアバック部において前記ティース部が接続された側とは反対側に形成されている。

請求項７記載の電機子によれば、コア側係合部は、コアバック部においてティース部が接続された側とは反対側に形成されていることにより、コアバック部の磁路が狭まることをより一層抑制することができる。

請求項８記載の電機子は、請求項６又は請求項７記載の電機子において、前記電機子コアは、周方向に間隔をあけて配置された複数の前記ティース部を備えており、前記ティース部の数と同じ数の前記コア側係合部が、前記コアバック部において前記ティース部が接続された部分にそれぞれ形成されている。

請求項８記載の電機子によれば、ティース部の数と同じ数のコア側係合部が、コアバック部に形成されていると共に、これらのコア側係合部は、コアバック部においてティース部が接続された部分にそれぞれ形成されている。これにより、電機子コアにおける周方向の磁気回路（磁束の通り易さ）のアンバランスを抑制することができる。

請求項９記載のモータは、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の電機子と、前記電機子が磁界を発生させることで回転する回転軸と、を備えている。

請求項９記載のモータによれば、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の電機子を含んで構成されていることにより、モータの軸方向への小型化を図ることができる。

本実施形態のモータを模式的に示す平面図である。 本実施形態の電機子を構成する電機子コア、インシュレータ及びターミナルを示す斜視図である。 図２に示された電機子コア、インシュレータ及びターミナルを分解して示す分解斜視図である。 図２に示された４−４線に沿って切断した電機子コア、インシュレータ及びターミナルを示す断面図である。 電機子コアの磁路を模式的に示す斜視図である。

図１〜図４を用いて本発明の実施形態に係るモータについて説明する。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、モータの回転軸（ロータ）の回転軸方向、回転径方向及び回転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、回転軸（ロータ）の回転軸方向、回転径方向、回転周方向を示すものとする。

図１に示されるように、本実施形態のモータ１０は、インナロータタイプのブラシレスモータであり、このモータ１０は、回転磁界を発生させる電機子１２と、電機子１２の回転磁界を受けて回転するロータ１４と、を備えている。

電機子１２は、電機子コア２２（図２参照）と、電機子コア２２の所定の部位の回りに巻線が巻回されることによって形成された複数のコイル部と、を含んで構成されている。そして、コイル部を形成する巻線への通電が切替えられることで、回転磁界が電機子１２の回りに生じるようになっている。

ロータ１４は、電機子１２の径方向内側に配置されている。このロータ１４は、棒状に形成された回転軸１６と、回転軸１６に固定されたロータコア１８と、ロータコア１８の外周面に固定されたリングマグネット２０と、を備えている。

次に、本実施形態の要部である電機子１２の詳細な構成について説明する。

図２及び図３に示されるように、本実施形態の電機子１２は、磁性金属を用いて形成された電機子コア２２と、電機子コア２２のティース部３４の回りに導電性の巻線が巻回されることによって形成された図示しないコイル部と、を備えている。また、電機子１２は、コイル部（コイル部を形成する巻線）と電機子コア２２との間を絶縁するインシュレータ２６と、コイルを形成する巻線の一部が接続されるターミナル２８と、を備えている。

図３及び図４に示されるように、電機子コア２２は、所定の形状に打抜かれたコア構成板３０（図４参照）が軸方向に積層されてかしめ等により一体化されることによって形成された積層コアである。なお、図４においては、コア構成板３０の厚みを誇張して表現しているため、実際のコア構成板３０の枚数よりも少なくなっている。

電機子コア２２は、筒状（環状）に形成されたコアバック部３２と、コアバック部３２から径方向内側に延在され、周方向に沿って等間隔に配置された複数のティース部３４と、を備えている。それぞれのティース部３４の回りには、後述するインシュレータ２６が介在した状態で導電性の巻線が巻回されることによりコイル部が形成されるようになっている。

コアバック部３２には、ティース部３４の数に対応する数のコア側係合部としてのコア側係合孔３６が形成されている。このコア側係合孔３６は、コアバック部３２を軸方向に貫通していると共に軸方向視で矩形状に形成されている。なお、本実施形態の電機子コア２２は積層コアである。そのため、図４に示されるように、電機子コア２２を構成する各々のコア構成板３０には、コア側係合孔３６を形成するための孔３８が形成されている。

図３及び図４に示されるように、複数のコア側係合孔３６は、コアバック部３２において各々のティース部３４が接続された部分にそれぞれ形成されている。詳述すると、軸方向視で、コア側係合孔３６の中心Ｇ（図心）は、ティース部３４の周方向の中心を通ると共に径方向に伸びる線Ｌ上に位置している。

さらに、コア側係合孔３６は、コアバック部３２においてティース部３４が接続された側とは反対側に形成されている。詳述すると、軸方向視で、コア側係合孔３６の中心Ｇは、コアバック部３２の径方向の中心に対して径方向外側にオフセットしている。

インシュレータ２６は、樹脂材料等の絶縁性の高い材料を用いて形成されている。このインシュレータは、コアバック部３２の軸方向一方側の端面を覆う環状に形成されたコアバック被覆部４０と、コアバック被覆部４０から径方向内側に向けて延びると共に各々のティース部３４の軸方向一方側の部分を覆うティース被覆部４２と、を備えている。そして一対のインシュレータ２６が、電機子コア２２に軸方向一方側及び軸方向他方側から取付けられることで、コイルを形成する巻線と電機子コア２２との絶縁性が確保されるようになっている。なお、各図においては軸方向他方側に取付けられるインシュレータ２６の図示を省略している。

また、インシュレータ２６のコアバック被覆部４０には、電機子コア２２側へ向けて凸状に形成されていると共に電機子コア２２のコアバック部３２に形成されたコア側係合孔３６に挿入（圧入）される凸状部４４が形成されている。なお、凸状部４４は、電機子コア２２のコアバック部３２に形成された複数のコア側係合孔３６の数に対応する数だけ形成してもよいし、２個や３個等でもよい。そして、凸状部４４が電機子コア２２のコアバック部３２に形成されたコア側係合孔３６に挿入（圧入）されることで、インシュレータ２６が電機子コア２２に取付けられ（固定され）ている。

また、インシュレータ２６のコアバック被覆部４０において凸状部４４が形成された側とは反対側には、電機子コア２２とは反対側が開放された凹状部４６が形成されている。この凹状部４６は、凸状部４４の内部を肉抜きするような構成（深さ寸法）となっている。

ターミナル２８は、導電性の板状の材料（一例として銅板）を用いて形成されている。なお、本実施形態のターミナル２８は中性点ターミナルであり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する３つのターミナル２８が設けられている。このターミナル２８は、周方向に延びると共に径方向視で略矩形状に形成されたベース板部４８を備えている。このベース板部４８における電機子コア２２及びインシュレータ２６とは反対側の端部には、コイルを形成する巻線の一部が接続される（係止される）接続溝５０が形成されている。また、ベース板部４８における電機子コア２２及びインシュレータ２６側の端部における周方向の中央部からは、舌片状に形成された係止片部５２が電機子コア２２及びインシュレータ２６側に向けて延出している。そして、この係止片部５２が、インシュレータ２６に形成された凹状部４６に挿入（圧入）されることで、ターミナル２８がインシュレータ２６に取付けられ（固定され）ている。また、係止片部５２の周方向の両側部分には、凹状部４６に圧入された係止片部５２が当該凹状部４６から抜け出すことを抑制する抜け抑制部としての抜止突起部５４が形成されている。

（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。

図１〜図４に示されるように、以上説明した本実施形態では、インシュレータ２６の凸状部４４が、電機子コア２２のコアバック部３２に形成されたコア側係合孔３６に圧入される。これにより、インシュレータ２６が電機子コア２２に取付けられる。また、ターミナル２８の係止片部５２が、インシュレータ２６の凹状部４６に圧入される。これにより、ターミナル２８がインシュレータ２６に取付けられる。

ここで、本実施形態では、インシュレータ２６において電機子コア２２のコア側係合孔３６に圧入される凸状部４４とターミナル２８の係止片部５２が圧入される凹状部４６とが、周方向及び径方向の同じ位置に設けられている。これにより、インシュレータ２６において電機子コア２２のコア側係合孔３６に圧入される部分とターミナル２８の係止片部５２が圧入される部分とを、周方向及び径方向の異なる位置に設けた場合と比べて、電機子コア２２の軸方向端面に対するインシュレータ２６及びターミナル２８の軸方向への突出高さを低くすることができる。これにより、電機子１２の軸方向への小型化を図ることができると共に当該電機子１２を含んで構成されたモータ１０の軸方向への小型化を図ることができる。

また、本実施形態では、ターミナル２８の係止片部５２をインシュレータ２６の凹状部４６に圧入することで、ターミナル２８をインシュレータ２６に容易に取付けることができる。これに加えて、抜止突起部５４が係止片部５２に設けられていることにより、インシュレータ２６の凹状部４６に圧入された係止片部５２が当該凹状部４６から抜け出すことを抑制することができる。すなわち、インシュレータ２６に取付けられたターミナル２８が、当該インシュレータ２６から外れることを抑制することができる。

さらに、本実施形態では、図４に示されるように、インシュレータ２６の凹状部４６に圧入されたターミナル２８の係止片部５２が、電機子コア２２のコア側係合孔３６内に配置される構成とされている。これにより、電機子コア２２の軸方向端面に対するインシュレータ２６及びターミナル２８の軸方向への突出高さをより一層低くすることができる。これにより、電機子１２の軸方向へのより一層の小型化を図ることができると共に当該電機子１２を含んで構成されたモータ１０の軸方向へのより一層の小型化を図ることができる。また、インシュレータ２６の凹状部４６に圧入されたターミナル２８の係止片部５２が、電機子コア２２のコア側係合孔３６内に配置される構成では、ターミナル２８の係止片部５２がインシュレータ２６の凹状部４６に圧入されることで、インシュレータ２６の凸状部４４が拡幅する。これにより、インシュレータ２６の凸状部４４と電機子コア２２のコア側係合孔３６とをより強固に係合させることができる。

また、本実施形態では、電機子コア２２を構成する全てのコア構成板３０にコア側係合孔３６を形成するための孔３８が形成される。これにより、コア側係合孔３６を形成するための孔３８を有するコア構成板とコア側係合孔３６を形成するための孔３８を有しないコア構成板とを作り分ける必要が無くなる。これにより、電機子１２を構成する部品の管理点数が増えることを抑制することができる。

さらに、本実施形態では、図３に示されるように、コア側係合孔３６が、前述の線Ｌ上に位置していると共に、コアバック部３２の径方向の中心に対して径方向外側にオフセットしている。これにより、図５に示されるように、コアバック部３２の磁路が狭まることを抑制することができる。また、コアバック部３２からティース部３４へ向かう磁束Ｂの磁路が狭まることを抑制することができる。

また、本実施形態では、ティース部３４の数と同じ数のコア側係合孔３６が、コアバック部３２における上記の位置に形成されていることにより、電機子コア２２における周方向の磁気回路（磁束の通り易さ）のアンバランスを抑制することができる。

なお、本実施形態では、ティース部３４の数と同じ数のコア側係合孔３６を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。コア側係合孔３６の数や配置は、電機子に求められる性能（モータに求められる性能）等を考量して適宜設定すればよい。

また、本実施形態では、インシュレータ２６の凸状部４４が圧入されるコア側係合孔３６が、電機子コア２２のコアバック部３２に貫通形成されている例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、軸方向に窪むコア側係合部をコアバック部３２に形成してもよい。また、軸方向に窪むコア側係合部をコアバック部３２の全周にわたって設けてもよい。

さらに、本実施形態では、インシュレータ２６の凹状部４６に圧入されたターミナル２８の係止片部５２が、電機子コア２２のコア側係合孔３６内に配置される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、インシュレータ２６の凹状部４６に圧入されたターミナル２８の係止片部５２が、電機子コア２２のコア側係合孔３６内に配置されない構成（例えば、径方向視で、インシュレータ２６の凹状部４６に圧入されたターミナル２８の係止片部５２の先端が、電機子コア２２の軸方向一方側の面と面一となる構成）としてもよい。

また、本発明の構成は、アウタロータ型のブラシレスモータやブラシを有する直流モータ等の他の形態のモータに適用することもできる。

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。

１０…モータ、１２…電機子、１６…回転軸、２２…電機子コア、２６…インシュレータ、２８…ターミナル、３０…コア構成板、３２…コアバック部、３４…ティース部、３６…コア側係合孔（コア側係合部）、４４…凸状部、４６…凹状部

Claims (9)

1. 環状に形成されたコアバック部と、前記コアバック部から径方向に延在され、その周りにコイル部が形成されるティース部と、を有する電機子コアと、
   前記電機子コアに取付けられ、前記ティース部と前記コイル部とを絶縁するインシュレータと、
   前記コイル部を形成する巻線の一部が接続され、前記インシュレータに支持されたターミナルと、
   を備え、
   前記コアバック部には、軸方向に窪む又は貫通されたコア側係合部が形成されており、
   前記インシュレータには、軸方向一方側へ向けて凸状に形成され前記コア側係合部に係合される凸状部と、軸方向他方側が開放され前記ターミナルの一部が係合される凹状部と、が形成され、
   前記凸状部と前記凹状部とが、周方向及び径方向の同じ位置に設けられている電機子。
2. 前記ターミナルの一部が、前記凹状部に圧入されている請求項１記載の電機子。
3. 前記ターミナルの一部には、凹状部からの抜けを抑制する抜け抑制部が設けられている請求項２記載の電機子。
4. 前記凹状部に係合された前記ターミナルの一部が、前記コア側係合部内に配置されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電機子。
5. 前記電機子コアは、コア構成板が軸方向に積層されて一体化されることによって形成された積層コアとされており、
   前記コア側係合部は軸方向に貫通されている請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電機子。
6. 前記コア側係合部は、前記コアバック部において前記ティース部が接続された部分に形成されている請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の電機子。
7. 前記コア側係合部は、前記コアバック部において前記ティース部が接続された側とは反対側に形成されている請求項６記載の電機子。
8. 前記電機子コアは、周方向に間隔をあけて配置された複数の前記ティース部を備えており、
   前記ティース部の数と同じ数の前記コア側係合部が、前記コアバック部において前記ティース部が接続された部分にそれぞれ形成されている請求項６又は請求項７記載の電機子。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の電機子と、
   前記電機子が磁界を発生させることで回転する回転軸と、
   を備えたモータ。