特許 6585917 電気モータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6585917

(24)【登録日】2019年9月13日

(45)【発行日】2019年10月2日

(54)【発明の名称】電気モータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/34 20060101AFI20190919BHJP

【ＦＩ】

   H02K3/34 B

【請求項の数】10

【外国語出願】

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-88447(P2015-88447)

(22)【出願日】2015年4月23日

(65)【公開番号】特開2015-211635(P2015-211635A)

(43)【公開日】2015年11月24日

【審査請求日】2018年2月22日

(31)【優先権主張番号】201410166063.4

(32)【優先日】2014年4月23日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】518263944

【氏名又は名称】ジョンソン エレクトリック インターナショナル アクチェンゲゼルシャフト

(74)【代理人】

【識別番号】100092093

【弁理士】

【氏名又は名称】辻居 幸一

(74)【代理人】

【識別番号】100082005

【弁理士】

【氏名又は名称】熊倉 禎男

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100109335

【弁理士】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(72)【発明者】

【氏名】ジェ チャイ

(72)【発明者】

【氏名】サン ユアン シャオ

【審査官】 三島木 英宏

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０５５０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２７１７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２２４９４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステータと、該ステータに対して回転自在なロータとを有する電気モータであって、前記ステータは、
ヨークと、該ヨークから内向きに延びる複数の歯と、複数の巻線通路とを含むステータコアを備え、前記歯の各々は、基部と、該基部の端部から円周方向逆向きに延びる２つのアーム部分とを含み、前記巻線通路の各々は、隣接する歯の対の間に形成されて、該隣接する歯の２つのアーム部分の間に巻線開口部を有し、前記ステータは、
前記歯の前記基部の周囲に巻き付けられて前記巻線通路内に収容されるステータ巻線と、
前記ステータコアの第１の軸端部上に組み立てられた第１の絶縁フレームと、
前記ステータコアの第２の軸端部上に組み立てられた第２の絶縁フレームと、
前記第１の絶縁フレームと前記第２の絶縁フレームとの間に延び、各々が前記巻線開口部に隣接する前記巻線通路の内面に沿って延びる２つの側部を有し、対応する巻線通路に嵌め込まれて前記ステータ巻線を前記ステータコアから絶縁するように構成された複数の第１の絶縁要素と、
前記第１の絶縁フレームと前記第２の絶縁フレームとの間に延び、各々が対応する前記巻線開口部を横切って延びるとともに、前記第１の絶縁要素と対応する前記歯のそれぞれの前記アーム部分との間に配置された２つの側部を有する複数の第２の絶縁要素と、
をさらに備え、
前記第１の絶縁フレームは、それぞれが前記歯の第１の軸端部を覆う複数の第１の絶縁アームを備え、前記第２の絶縁フレームは、それぞれが前記歯の第２の軸端部を覆う複数の第２の絶縁アームを備え、各第１の絶縁アームは、該第１の絶縁アームの端部から円周方向逆向きに延びる２つの第１のタブを備え、各第１のタブは、前記ステータコアの前記ヨークに面する傾斜面を形成し、該傾斜面は、前記ステータコアの前記ヨークに隣接する端部を含み、前記第１の絶縁要素は、前記傾斜面の前記端部に当接して、前記第１の絶縁要素と前記第１のタブの表面との間に前記第２の絶縁要素を挿入するためのスロットを形成することを特徴とする電気モータ。

【請求項2】

前記傾斜面は、前記ステータコアの前記ヨークに面する前記第１のタブの表面に形成された突起部によって形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ。

【請求項3】

前記突起部の直径は、半径方向内端から半径方向外端に向かう方向に徐々に減少する、ことを特徴とする請求項２に記載のモータ。

【請求項4】

前記突起部は、プリズム、ピラミッド、円錐、円錐台、半球、気泡又はこれらの組み合わせから成る群から選択された形状を有する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のモータ。

【請求項5】

各第１の絶縁アームは、該第１の絶縁アームの端部から円周方向逆向きに延びる２つの第２のタブをさらに備え、該第２のタブは、前記第１のタブよりも前記ステータコアの半径方向外面に近く、前記第２のタブは、前記第１のタブと協働して、前記第２の絶縁要素を挿入するためのスロットを形成する、
ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のモータ。

【請求項6】

前記第２のタブは、前記第１のタブから前記ステータコアの軸方向及び半径方向にオフセットされる、
ことを特徴とする請求項５に記載のモータ。

【請求項7】

各第２の絶縁アームは、該第２の絶縁アームの端部から円周方向逆向きに延びる２つの第３のタブを備え、各第３のタブは、前記第２の絶縁要素の半径方向面に当接する、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項8】

各第３のタブは、該第３のタブの端部から半径方向に延びて対応する前記第２の絶縁要素の軸端部を支持する制限要素を含む、
ことを特徴とする請求項７に記載のモータ。

【請求項9】

エンドキャップによって閉じられた閉鎖端及び開放端を有するハウジングをさらに備え、前記ステータコアは前記ハウジングに適合し、前記ロータは、前記エンドキャップと前記ハウジングの前記閉鎖端とに装着されたベアリングによって前記ハウジングに取り付けられたシャフトを有する、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項10】

前記ステータ巻線は、各々が前記ステータコアの対応する単一の歯の周囲に巻き付けられた複数のコイルを含む、
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気モータに関し、具体的には、電気モータのためのステータアセンブリに関する。

【背景技術】

【0002】

典型的なブラシレスモータは、ステータコア、ステータ巻線、ロータなどを有する。ステータコアは、リングヨーク、及びこのリングヨークから内向きに延びる複数の歯を含む。隣接する歯間には、巻線通路が形成される。ステータ巻線は、歯の周囲に巻かれて巻線通路内に配置される。

【0003】

ステータ巻線をステータコアから絶縁するために、ステータは２つの絶縁フレームをさらに含む。この２つの絶縁フレームは、ステータコア上に組み立てられてステータコアの軸端部を覆い、これによってステータコアの２つの軸端部を絶縁する。さらに、巻線通路の内面をステータ巻線から絶縁するために、巻線通路の内面を覆うように複数の絶縁紙が備えられる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、この従来の構造では、重要な絶縁安全手段であるステータ巻線とステータコアとの間の沿面距離が増加せず、従ってステータ巻線とステータコアの間の絶縁性は改善されていない。

【0005】

従って、改善された沿面距離を有するステータアセンブリを備えた電気モータに対する要望が存在する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

従って、本発明は、その１つの態様において、ステータと、このステータに対して回転自在なロータとを有する電気モータであって、ステータが、ヨークと、このヨークから内向きに延びる複数の歯と、複数の巻線通路とを含むステータコアを備え、歯の各々は、基部と、この基部の端部から円周方向逆向きに延びる２つのアーム部分とを含み、巻線通路の各々は、隣接する歯の対の間に形成されて、これらの隣接する歯の２つのアーム部分の間に巻線開口部を有し、上記ステータが、歯の基部の周囲に巻き付けられて巻線通路内に収容されるステータ巻線と、ステータコアの第１の軸端部上に組み立てられた第１の絶縁フレームと、ステータコアの第２の軸端部上に組み立てられた第２の絶縁フレームと、第１の絶縁フレームと第２の絶縁フレームとの間に延び、各々が巻線開口部に隣接する巻線通路の内面に沿って延びる２つの側部を有し、対応する巻線通路に嵌め込まれてステータ巻線をステータコアから絶縁するように構成された複数の第１の絶縁要素と、第１の絶縁フレームと第２の絶縁フレームとの間に延び、各々が対応する巻線開口部を横切って延びるとともに、第１の絶縁要素と対応する歯のそれぞれのアーム部分との間に配置された２つの側部を有する複数の第２の絶縁要素と、をさらに備える電気モータを提供する。

【0007】

第１の絶縁フレームは、それぞれが歯の第１の軸端部を覆う複数の第１の絶縁アームを備え、第２の絶縁フレームは、それぞれが歯の第２の軸端部を覆う複数の第２の絶縁アームを備え、各第１の絶縁アームは、その端部から円周方向逆向きに延びる２つの第１のタブを備え、各第１のタブは、ステータコアのヨークに面する傾斜面を形成し、この傾斜面は、ステータコアのヨークに隣接する端部を含み、第１の絶縁要素は、傾斜面の端部に当接して、第１の絶縁要素と第１のタブの表面との間に第２の絶縁要素を挿入するためのスロットを形成することが好ましい。

【0008】

傾斜面は、ステータコアのヨークに面する第１のタブの表面に形成された突起部によって形成されることが好ましい。

【0009】

突起部の直径は、半径方向内端から半径方向外端に向かう方向に徐々に減少することが好ましい。

【0010】

突起部は、プリズム、ピラミッド、円錐、円錐台、半球、気泡又はこれらの組み合わせから成る群から選択された形状を有することが好ましい。

【0011】

第１の絶縁アームは、その端部から円周方向逆向きに延びる２つの第２のタブをさらに備え、この第２のタブは、第１のタブよりもステータコアの半径方向外面に近く、第２のタブは、第１のタブと協働して、第２の絶縁要素を挿入するためのスロットを形成することが好ましい。

【0012】

第２のタブは、第１のタブからステータコアの軸方向及び半径方向にオフセットされることが好ましい。

【0013】

各第２の絶縁アームは、その端部から円周方向逆向きに延びる２つの第３のタブを備え、各第３のタブは、第２の絶縁要素の半径方向面に当接することが好ましい。

【0014】

各第３のタブは、その端部から半径方向に延びて対応する第２の絶縁要素の軸端部を支持する制限要素を含むことが好ましい。

【0015】

このモータは、エンドキャップによって閉じられた閉鎖端及び開放端を有するハウジングをさらに備え、ステータコアはハウジングに適合し、ロータは、エンドキャップとハウジングの閉鎖端とに装着されたベアリングによってハウジングに取り付けられたシャフトを有することが好ましい。

【0016】

ステータ巻線は、各々がステータコアの対応する単一の歯の周囲に巻き付けられた複数のコイルを含むことが好ましい。

【0017】

以下、添付図面の図を参照しながら、本発明の好ましい実施形態をほんの一例として説明する。図では、複数の図に出現する同一の構造、要素又は部品には、一般にこれらが出現する全ての図において同じ参照番号を付している。一般に、図に示す構成要素及び特徴部の寸法は、表現の便宜上明瞭にするために選択したものであり、必ずしも縮尺通りではない。以下、各図を列挙する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の好ましい実施形態によるステータアセンブリを示す図である。

【図2】図１のステータアセンブリの上面図である。

【図3】図２のステータアセンブリの２つの絶縁フレームを取り除いた上面図である。

【図4】図１のステータアセンブリの第１の絶縁フレームを上方から見た図である。

【図5】第１の絶縁フレームを下方から見た図である。

【図6】図１のステータアセンブリの第２の絶縁フレームを上方から見た図である。

【図7】第２の絶縁フレームを下方から見た図である。

【図8】図１のステータアセンブリを組み込んだ電気モータを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１〜図３に示すステータアセンブリ２０は、ステータコア３１と、ステータ巻線３７を形成する複数のコイルと、ステータコア３１の対向する軸端部にそれぞれ取り付けられた第１の絶縁フレーム４１及び第２の絶縁フレーム５１とを有する。２つの軸端部は、第１の軸端部及び第２の軸端部を含む。

【0020】

ステータコア３１は、リングヨーク３２と、このヨーク３２から内向きに延びる複数の歯３３とを含む。各歯３３は、基部と、この基部から逆方向に延びる２つのアーム部分とを含む。各隣接する歯３３の対の間には、巻線通路３３０が形成される。各巻線通路は、２つの隣接する歯３３の隣接するアーム部分の対向する両端間に定められた巻線開口部３３１を有する。

【0021】

第１の絶縁フレーム４１は、ステータコア３１の第１の軸端部に取り付けられて、（図４に示す）第１の絶縁ヨーク４２と、この第１の絶縁ヨーク４２から内向きに延びる複数の第１の絶縁アーム４３とを含む。この実施形態では、第１の絶縁ヨーク４２がリング形状である。第１の絶縁ヨーク４２は、ステータコア３１のヨーク３２の第１の軸端部を覆い、第１の絶縁アーム４３は、歯３３の対応する第１の軸端部をそれぞれ覆い、これによって歯３３の第１の軸端部をステータ巻線３７から絶縁する。

【0022】

第２の絶縁フレーム５１は、ステータコア３１の第２の軸端部上に組み立てられ、（図６に示す）第２の絶縁ヨーク５２と、この第２の絶縁ヨーク５２から内向きに延びる複数の第２の絶縁アーム５３とを含む。第２の絶縁ヨーク５２は、ステータコア３１のヨーク３２の第２の軸端部を覆い、第２の絶縁アーム５３は、歯３３の対応する第２の軸端部をそれぞれ覆い、これによって歯３３の第２の軸端部をステータ巻線３７から絶縁する。

【0023】

ステータ巻線３７は、歯３３を覆う第１の絶縁アーム４３及び第２の絶縁アーム５３上に巻き付けられて巻線通路３３０内に収容された複数のコイルを含む。ステータアセンブリ２０は、各々が対応する巻線通路３３０内に収容された複数の第１の絶縁要素３５をさらに含む。各第１の絶縁要素３５は、対応する巻線通路３３０の内面をしっかりと覆う。各第１の絶縁要素３５の２つの側部は、対応する巻線開口部３３１に近付くように延びる。第１の絶縁要素３５は、第１の絶縁アーム４３及び第２の絶縁アーム５３と協働してステータコア３１をステータ巻線３７から絶縁する。この実施形態では、第１の絶縁要素３５を絶縁紙とすることができる。この実施形態では、各第１の絶縁要素３５の２つの側部が巻線開口部３３１を超えて延びるべきではなく、さもなければステータ巻線３７の巻回しに影響を与えてしまう。

【0024】

ステータアセンブリ２０は、対応する巻線開口部３３１をそれぞれ閉じる複数の第２の絶縁要素３６をさらに含む。各第２の絶縁要素３６は、巻線通路の内側から巻線開口部３３１を横切って配置される。各第２の絶縁要素３６の２つの側部は、第１の絶縁要素３５の２つの側部と、２つの歯３３の２つの隣接するアーム部との間に配置され、これによって巻線通路３３０内のステータ巻線３７の収容部分が第１の絶縁要素３５及び第２の絶縁要素３６によって取り囲まれ、ステータ巻線３７と歯３３の間の沿面距離が効果的に延びるようになる。第２の絶縁要素３６は、プラスチックシートであることが好ましい。

【0025】

図４及び図５を参照すると、各第１の絶縁アーム４３は、その端部から２つの逆方向に向かって円周方向に延びる２つの第１のタブ４６を含む。各第１のタブ４６は、ヨーク４２に面する表面を含み、ここから突起部４７が突出する。第１の絶縁アーム４３の端部は突起部４７に当接し、第１の絶縁要素４３とヨーク４２に面する第１のタブ４６の表面との間にスロット４６０を形成する。第２の絶縁要素３６は、このスロット４６０に挿入されて巻線開口部３３１を閉じる。第２の絶縁要素３６がスロット４６０に挿入された後、第２の絶縁要素３６の２つの軸端部は、第１の絶縁要素３５と突起部４７の間に挟み付けられる。任意に、別の実施形態では、第２の絶縁要素３６の円周方向幅が巻線通路３３０の両側に位置する２つの突起部４７間の円周方向距離以下であり、第２の絶縁要素３６の半径方向厚が突起部４７の半径方向高さ以下である場合、２つの突起部４７は第１の絶縁要素３５のみに当接する。

【0026】

さらに、各第１の絶縁アーム４３は、その端部から円周方向逆向きに延びる２つの第２のタブ４８をさらに含む。この実施形態では、第２のタブ４８の方が第１のタブ４６よりもステータコアの半径方向外面に近く、これによって第２のタブ４８と第１のタブ４６の間にスロット４６０が形成され、この中に第２の絶縁要素３６が挿入される。

【0027】

さらに、第１のタブ４６と第２のタブ４８は、ステータコア３１の軸方向及び半径方向にずれて配置される。第１のタブ４６と第２のタブ４８をこのように配置する利点は、第１の絶縁フレーム４１を一体成形品として第１のタブ４６及び第２のタブ４８と一体的に形成できる点である。

【0028】

さらに、図１に示すように、２つの第２のタブ４８は、一体成形品として一体に形成されて第１の絶縁アーム４３から軸方向に突出し、これによってステータ巻線３７の軸端部から各歯３３の半径方向内面までの沿面距離が延びる。

【0029】

さらに、突起部４７の目的は、第１の絶縁要素３５と第１のタブ４６の間に第２の絶縁要素３６を挿入するためのスロット４６０を設けることであるため、突起部４７の直径は、ステータコア３１の半径方向に徐々に減少することによって傾斜したガイド面を形成する。例えば、突起部４７の形状は、以下に限定されるわけではないが、プリズム形、ピラミッド形、円錐形、円錐台形、半球形又は気泡形とすることができる。さらに、突起部４７によって形成される傾斜したガイド面の代わりに、第１のタブ４６の半径方向外面を直接傾斜面として形成することもできる。この傾斜面は、ヨークに面する第１の端部を含み、この第１の端部は、第１の絶縁要素３５に当接して第１のタブと第１の絶縁要素の間に分離距離又はスロットを形成し、第２の絶縁要素を第１のタブと第１の絶縁要素の間に容易に挿入できるようにする。

【0030】

さらに、各第１のタブ４６から突出する突起部４７の数は、１又はそれ以上とすることができる。図示の実施形態では、各第１のタブ４６から２つの突起部４７が突出している。

【0031】

図６及び図７を参照すると、各第２の絶縁アーム５３は、その端部から円周方向逆向きに延びる２つの第３のタブ５６を含む。各第３のタブ５６は、その端部から半径方向に突出する、第２の絶縁要素３６の軸端部を支持するための制限要素５７を含む。すなわち、組み立て中に、第２の絶縁要素３６がスロット４６０に挿入されて制限要素５７の抵抗を受けた時に、この第２の絶縁要素３６が正確な位置に取り付けられるようになる。この実施形態では、制限要素５７が、第３のタブ５６から延びるフランジ又は段部である。

【0032】

さらに、再び図６を参照すると、ステータ巻線３７の軸端部から歯３３の半径方向内面までの沿面距離を増やすために、第２の絶縁アーム５３は、その端部から軸方向に延びるフランジ５８を含む。

【0033】

さらに、第２の絶縁フレーム５１は、ステータ巻線３７に電気的に接続された複数の端子５９をさらに含む。或いは、端子５９を第１の絶縁フレーム４１上に設けることもできる。

【0034】

図８に電気モータ１０を示す。電気モータ１０は、ステータ及びロータを含む。ステータは、ハウジング２１と、上述したステータアセンブリ２０とを含む。ステータアセンブリ２０は、好ましくは深絞りされたカップ形のハウジング２１内で組み立てられる。ハウジング２１の底部２３は、ステータのエンドキャップとすることができる。ロータは、シャフト７１と、このシャフト７１に固定されたロータコアとを含む。シャフト７１は、ベアリングによってエンドキャップに回転自在に接続され、これによってロータがステータに対して回転できるようになる。

【0035】

本出願の明細書及び特許請求の範囲では、記述する項目又は特徴の存在を明示する一方でさらなる項目又は特徴の存在を排除しないように、「備える、含む、有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅ、ｉｎｃｌｕｄｅ、ｃｏｎｔａｉｎ及びｈａｖｅ）」という動詞、並びにその派生形の各々を包括的な意味で使用している。

【0036】

明確化のために別個の実施形態の文脈で説明した本発明のいくつかの特徴は、単一の実施形態において組み合わせて提供することもできると理解されたい。これとは逆に、簡潔さを期すために単一の実施形態の文脈で説明した本発明の様々な特徴を別個に、又はいずれかの好適な下位の組み合わせで提供することもできる。

【0037】

上述した実施形態はほんの一例にすぎず、当業者には、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲から逸脱することなく、他の様々な修正が明らかである。

【符号の説明】

【0038】

２０ ステータアセンブリ
３１ ステータコア
３２ ヨーク
３３ 歯
３５ 第１の絶縁要素
３６ 第２の絶縁要素
３７ ステータ巻線
４１ 第１の絶縁フレーム
４３ 第１の絶縁アーム
５１ 第２の絶縁フレーム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】