CN109586428B - 马达以及定子 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种马达以及定子，所述马达具备：转子，其能够绕中心轴线旋转；环状铁芯，其沿包围中心轴线的周向配置；以及外壳，其包围所述转子以及所述环状铁芯。所述转子的至少一端在中心轴线延伸的轴向上从所述外壳突出。所述环状铁芯具备：多个铁芯段；以及在周向上连结所述多个铁芯段的多个连结部。所述多个铁芯段具备：具有第1相的第1线圈；具有第2相的第2线圈；以及具有第3相的第3线圈。所述第1线圈、第2线圈以及第3线圈分别卷绕在沿与中心轴线垂直的径向延伸的齿部上。所述第1线圈以及第3线圈的卷绕方向均为第1卷绕方向。所述第2线圈的卷绕方向为与所述第1卷绕方向不同的第2卷绕方向。

Description

马达以及定子

技术领域

本发明涉及马达以及定子。

背景技术

无刷DC(BLDC)马达等马达例如通过使多个槽间的空间即齿槽狭窄，能够实现小型化及低成本化。此处，所谓齿槽是指卷绕有导线的2个齿部之间的空间。

但是，当齿槽变窄时，则在齿部上卷绕导线的绕线工序的高速化及高品质化成为课题。这是因为，在这样的情况下，越使绕线机的绕线嘴的动作高速化，绕线嘴的动作的抖动越会增大，绕线嘴可能与定子铁芯接触。

直铁芯对于解决该课题是有效的。直铁芯具有铁芯背部和齿部，齿部相对于呈直线状的延伸的铁芯背部而沿垂直方向延伸。齿部等间隔地排列。直铁芯在绕线工序后被向着齿部朝向中心轴线的方向弯曲(卷曲处理)，形成环形铁芯。直铁芯的绕线工序在进行卷曲处理前的状态下进行。绕线工序(卷曲处理前)中的齿槽由于比卷曲处理后的齿槽宽，因此直铁芯适合于绕线工序的高速化。

此处，马达中使用的环形铁芯具有对直铁芯进行了卷曲处理而得的卷曲类型和层叠冲压成圆状的电磁钢板而成的圆铁芯类型。

另一方面，绕线嘴与定子铁芯接触的问题在将导线卷绕至终端部的外部端子时也会发生。此处，所谓终端部是马达的设置有外部端子的部分。所谓马达的外部端子是指从马达的外部(例如控制装置)输入驱动马达的驱动信号、例如U相、V相、或 W相的交流信号的输入端子。

在绕线工序中，导线在卷绕至齿部之前或之后被卷绕于终端部的外部端子。此时，当齿部的突出方向与终端部的外部端子的延伸方向垂直时，在绕线工序中，绕线机必须使绕线嘴的方向改变90°。因此，如上所述，使绕线机的绕线嘴的动作高速化时，绕线嘴的动作的抖动会增大，可能发生绕线嘴与定子铁芯的接触。

由于这个原因，以往难以使绕线嘴的动作高速化。其结果是绕线工序的生产节拍时间变长，马达的量产性不能提高，不能充分实现马达的低成本化。

日本公开公报特开2006-87278号公报公开了这样的技术：在相对于直铁芯的绕线工序中，通过将导线串联卷到多个齿部上，来形成U相线圈、V相线圈以及W相线圈中的一个。

在日本公开公报特开2006-87278号公报所公开的技术中，在形成U相线圈、V 相线圈以及W相线圈中的一个的情况下，导线在串联卷绕至多个齿部后，直接被切断。即，各相的线圈的形成是独立的。在该情况下，绕线嘴为了形成1个相的线圈，必须从直铁芯的一侧移动至另一侧。因此，为了形成3个相的线圈，绕线嘴必须在直铁芯上最低往复3次。

这样，日本公开公报特开2006－87278号公报所公开的技术中，绕线嘴的动作增大，结果为，绕线时的节拍时间变长，马达的量产性无法提高，无法充分实现低成本化。

发明内容

本发明提出了一种技术，绕线嘴的动作小、节拍时间短、能够提高马达的量产性、并且能够实现低成本化。

本发明的例示的实施方式为一种马达，其具备：转子，其能够绕中心轴线旋转；环状铁芯，其沿包围中心轴线的周向配置；以及外壳，其包围所述转子以及所述环状铁芯。所述转子的至少一端在中心轴线延伸的轴向上从所述外壳突出。所述环状铁芯具备：多个铁芯段；以及在周向上连结所述多个铁芯段的多个连结部。所述多个铁芯段具备：具有第1相的第1线圈；具有第2相的第2线圈；以及具有第3相的第3 线圈。所述第1线圈、第2线圈以及第3线圈分别卷绕在沿与中心轴线垂直的径向延伸的齿部上。所述第1线圈以及第3线圈的卷绕方向均为第1卷绕方向，所述第2 线圈的卷绕方向为与所述第1卷绕方向不同的第2卷绕方向。

本发明的例示的实施方式为马达的定子，所述定子具备沿包围中心轴线的周向配置的环状铁芯。所述环状铁芯具备：多个铁芯段；以及在周向上连结所述多个铁芯段的多个连结部。所述多个铁芯段具备：具有第1相的第1线圈；具有第2相的第2 线圈；以及具有第3相的第3线圈。所述第1线圈、第2线圈以及第3线圈分别卷绕在沿与中心轴线垂直的径向延伸的齿部上。所述第1线圈以及第3线圈的卷绕方向均为第1卷绕方向。所述第2线圈的卷绕方向为与所述第1卷绕方向不同的第2卷绕方向。

本发明的例示的实施方式是马达的定子，所述定子具备在第1方向上延伸的直铁芯。所述直铁芯具备：多个铁芯段；以及在第1方向上连结所述多个铁芯段的多个连结部。所述多个铁芯段具备：具有第1相的第1线圈；具有第2相的第2线圈；以及具有第3相的第3线圈。所述第1线圈、第2线圈以及第3线圈分别卷绕在沿与中心轴线垂直的径向延伸的齿部上。所述第1线圈以及第3线圈的卷绕方向均为第1卷绕方向。所述第2线圈的卷绕方向为与所述第1卷绕方向不同的第2卷绕方向。

根据本发明的例示的实施方式，能够实现这样的技术：通过马达的构造，绕线嘴的动作小，节拍时间缩短，马达的量产性能够提高，并且能够实现低成本化。

根据本发明的例示的实施方式，能够实现这样的技术：通过马达的定子的构造，绕线嘴的动作小，节拍时间缩短，马达的量产性能够提高，并且能够实现低成本化。

由以下的本发明优选实施方式的详细说明，参照附图，可以更清楚地理解本发明的上述及其他特征、要素、步骤、特点和优点。

附图说明

图1A是示出马达的外形的例子的图。

图1B是示出图1A的马达的截面的图。

图2是示出第1外壳的外形的例子的图。

图3是示出定子及转子的外形的例子的图。

图4是示出定子的例子的图。

图5是示出环形铁芯的例子的图。

图6是示出绝缘件的例子的图。

图7是示出绝缘部与终端部的关系的图。

图8是示出定子的例子的图。

图9是示出直铁芯的例子的图。

图10是示出绝缘件的例子的图。

图11是示出绕线机的例子的图。

图12是示出绕线工序的例子的图。

图13是示出绕线机的动作的例子的图。

图14为表示各相线圈与卷绕方向的关系的图。

图15为表示各相线圈与卷绕顺序的关系的图。

图16为表示完结工序的例子的图。

图17为表示马达的组装工序的例子的图。

图18为表示马达单元的外形的例子的图。

图19为沿着图18中的XIX－XIX线的剖视图。

图20为从背面观察图18的马达单元的图。

图21为表示控制板的例子的图。

具体实施方式

以下参照附图来说明实施方式。

在实施方式中，为了容易理解该说明，对本发明的主要部分以外的结构或要素简化或省略说明。此外，在附图中，各要素的尺寸、形状、数量等均只是一个例子，并非意图限定于此。

此外，以下的说明中，轴向定义成马达的转子(轴线)的延伸方向、即转子的中心轴线的延伸方向。此外，径向定义成与转子的中心轴线垂直的方向，周向定义成包围转子的中心轴线的方向。周向以转子为中心，1圈为360°。

此外，轴向前侧定义成提取出马达的旋转输出的一侧、例如转子的一端从第1 外壳突出的一侧。与此相对，所谓马达的后侧定义成与前侧相反的一侧、例如配置有检测马达的旋转的传感器的一侧。马达一般多以前侧作为上侧、以后侧作为下侧进行描述。因此，有时前侧称作上侧、后侧称作下侧。但是，在本说明书中，上侧/下侧并非以某部为基准定义上下，而仅仅是上侧意味着前侧，下侧意味着后侧。

此外，在将前侧设为上侧、将后侧设为下侧的情况下，对于左侧/右侧，也并非以某部为基准来定义左右。在使用附图进行说明时，在将前侧设为上侧、后侧设为下侧的情况下，将转子的中心轴线的左侧简称为左侧，将转子的中心轴线的右侧简称为右侧。

并且，所谓径向内侧意思是朝向转子的中心轴线的一侧，所谓径向外侧意思是远离转子的中心轴线的一侧。

此外，在本说明书中，所谓“xx沿～方向延伸”除了xx与～方向平行地延伸、即沿相对于～方向为0°的方向延伸的情况，还包括沿相对于～方向在大于0°且小于45°的范围内倾斜的方向延伸的情况。此外，所谓“xx与～方向垂直”除了xx沿相对于～方向成90°的方向延伸的情况，还包括相对于～方向在大于45°、且小于135°的范围内的方向上延伸的情况。

图1A、图1B、图2、图3、以及图4示出了马达的例子。图1A示出马达的外形的例子。图1B示出了图1A的马达的截面。图2示出了第1外壳的外形的例子。图 3示出了定子及转子的外形的例子。图4从图3中提取出了定子进行表示。

马达具备：转子11，其能够以中心轴线J为中心旋转；环形铁芯12，其沿包围中心轴线J的周向配置；导线13，其卷绕在环形铁芯12上；绝缘件14，其对环形铁芯12与导线13之间进行绝缘；以及第1外壳10，其包围转子11、环形铁芯12、导线13以及绝缘件14。

马达的种类没有特别限定。马达例如能够从无刷马达、伺服马达、步进马达、磁阻扭矩马达等中选择。此外，马达优选例如具备U相、V相、及W相的3个线圈的三相同步马达。

此处，所谓U相线圈是指产生使转子11旋转的磁场的多个线圈中的、被U相输入信号驱动的线圈。此外，所谓V相线圈是指产生使转子11旋转的磁场的多个线圈中的被V相输入信号驱动的线圈。此外，所谓W相线圈是指产生使转子11旋转的磁场的多个线圈中的被W相输入信号驱动的线圈。

马达既可以是控制转子11的旋转的控制装置被配置在第1外壳10内的机电一体式的马达，或者也可以是控制转子11的旋转的控制装置被配置在第1外壳10外的马达。此外，马达可以是内转子型马达，或者可以是外转子型马达。

下文中以内转子型的无刷马达为例进行说明。

第1外壳10具备例如金属或金属合金。但是，第1外壳10不限于导电体，也可以是绝缘体。

转子11沿与中心轴线J平行的轴向延伸。转子11具备转子铁芯111。转子铁芯 111具备铁芯部111A和磁极部(转子磁铁)111B。该转子11可以是磁极部111B配置在铁芯部111A的径向外侧的表面上的表面磁铁型(Surface Permanent Magnet： SPM)，但也可以是嵌入磁铁型(Interior Permanent Magnet：IPM)。

磁极部111B具备铁氧体磁铁、铝镍钴磁铁、钐钴磁铁、钕磁铁等磁铁。磁传感器SEN检测磁极部111B的轴向的漏磁通。磁传感器SEN包括能够检测该漏磁通的元件、例如霍尔元件、磁阻元件等。

转子11由轴承(轴承件)112支承。轴承112的种类没有特别限定。例如，轴承112可以采用滚动轴承、滑动轴承等。止推垫圈TW作为承受沿转子11的轴向作用的力(推力)的轴承发挥功能。

转子11的前侧的一端在轴向上从第1外壳10突出。转子11的后侧的另一端在中心轴线J延伸的轴向上存在于第1外壳10内。但是，转子11的后侧的另一端也可以从第1外壳10突出。

环形铁芯12具备多个铁芯段SEG和在周向上连结多个铁芯段SEG的多个连结部COM。环形铁芯12具有例如在轴向上重叠多个电磁钢板而成的结构。这些多个电磁钢板通过压紧(caulking)等彼此连结。

在本例中多个铁芯段SEG的数量为9个。即，马达为9槽型。例如，在与转子 11一体化的转子铁芯111的磁极数为8个的情况下，马达是8极9槽型马达。但是，马达的磁极数及槽数仅为一例，并不限于此。在三相同步马达的情况下，多个铁芯段 SEG的数量一般为3×n(n是1以上的自然数)。

此外，例如为了使马达的旋转顺畅，优选马达的磁极数及槽数较多。但是，在这样的情况下，随着马达的小型化发展，齿槽变窄，绕线嘴可能与定子铁芯接触。因此，本例对于槽数比较多的马达、例如槽数在9个以上的马达特别有效。

多个铁芯段SEG的每一个具备：铁芯背部15；齿部16，其从铁芯背部15向与中心轴线J垂直的径向内侧突出，在该齿部16上卷绕有导线13；以及伞部UMB，其配置在齿部16的径向末端，从齿部16的末端沿周向延伸。例如，图5示出了图4 的环形铁芯12的详情。

从图5可以明确，铁芯背部15具备：第1面部S1，其是朝向径向内侧的面；第 2面部S2，其是朝向径向外侧的面；以及第1连结部F1，其配置于第2面部S2。第 1连结部F1为向径向内侧凹陷的凹形，沿轴向延伸。

此外，伞部UMB的周向宽度比齿部16的周向宽度宽。伞部UMB具有抑制齿部 16中的磁饱和的效果。即，即使增大线圈中流通的电流磁通密度也不会增加的磁饱和是因为齿部16内的磁通密度过密。为了解决磁通密度的过密，伞部UMB充分抑制了齿部16中的磁饱和。

伞部UMB的朝向径向内侧的表面例如具有以中心轴线为中心的曲面。在这样的情况下，从伞部UMB作用于转子11的场磁通(magnetic flux)大概均一。因此，该曲面具有使马达的旋转平顺的效果。

多个连结部COM的每一个具备：沿轴向延伸的裂缝部G；以及沿着裂缝部G的边缘的2个凸部T。2个凸部T分别为例如向径向内侧逐渐变尖的锥形。此外，2个凸部T彼此接触。这些裂缝部G及凸部T在环形铁芯12为卷曲型的情况下是有效的要素。

这些裂缝部G及凸部T具有使卷曲处理容易进行的效果。裂缝部G发生塑性变形、2个凸部T彼此接触的结构容易使环形铁芯12为圆形、例如正圆形。

另外，连结部COM’是相当于直铁芯的两端的部分。当直铁芯通过卷曲处理变形为环形铁芯12时，连结部COM弯曲，连结部COM’的两端彼此连结。连结部COM’的两端例如利用激光焊接、铆接等接合技术而被固定。连结部COM’的形状可以与连结部COM相同，或者也可以不同。

绝缘件14具备：绝缘部ISR，其配置在环形铁芯12与导线13之间；以及终端部TER1，其与绝缘部ISR连结。例如，图6及图7示出图4的绝缘件14的细节。

从图6及图7可以明确，绝缘部ISR例如具备：侧面部E1，其覆盖齿部16的朝向周向的2个面；以及上下面部E2，其覆盖齿部16的朝向轴向的2个面。此外，绝缘部ISR覆盖铁芯背部15的朝向径向内侧的面即第1面部S1以及朝向径向外侧的面即第2面部S2。由此，齿部16与导线13之间实现了绝缘。

另外，绝缘部ISR例如可以由覆盖齿部16的下半部分的下侧绝缘件17和覆盖齿部16的上半部分的上侧绝缘件18构成。

绝缘部ISR还具备与铁芯背部15的第1连结部F1连结的第2连结部F2。在这样的情况下，绝缘件14从径向外侧的面与径向内侧的面这两面(第1及第2面部S1、 S2)夹持铁芯背部15，并且第2连结部F2与第1连结部F1连结，由此绝缘件14被固定于环形铁芯12上。

第1连结部F1例如为凹形，第2连结部F2例如为凸形。在这样的情况下，绝缘件14通过使第2连结部F2与第1连结部F1嵌合，绝缘件14被容易地固定于环形铁芯12。此外，如果第1连结部F1沿轴向延伸，第2连结部F2能够沿着轴向插入第1 连结部F1中，则在马达的组装工序中，绝缘件14能更容易地固定于环形铁芯12。

终端部TER1在轴向上与对应于多个铁芯段SEG中的1个铁芯段SEG的绝缘部 ISR连结。终端部TER1保持端子。在本例中，端子是3个外部端子U、V、W。但是，终端部TER1保持的外部端子的数量不限于此。终端部TER1保持的外部端子的数量可以是1个，也可以是2个，或者可以是4个以上。

本例由于假定了三相同步马达，因此终端部TER1保持的多个外部端子是输入U 相输入信号的外部端子U、输入V相输入信号的外部端子V、以及输入W相输入信号的外部端子W。即，利用三相输入信号控制转子的旋转，端子是输入三相输入信号的3个外部端子。此外，在U相线圈、V相线圈、及W相线圈为所谓的星形连接的情况下，终端部TER1可以在这些多个外部端子U、V、W的基础上，或者代替这些多个外部端子U、V、W，保持公共端子。

终端部TER1具有第1端面部Q1。第1端面部Q1是终端部TER1的轴向上的2 个端面中的位于轴向上侧的端面。多个铁芯段SEG具有第2端面部Q2。第2端面部 Q2是多个铁芯段SEG的轴向上的2个端面中的位于轴向下侧的端面。此外，在轴向上，第1端面部Q1位于比第2端面部Q2靠轴向下侧的位置。这意味着终端部TER1 在轴向上从多个铁芯段SEG分离地配置。

在这种情况下，终端部TER1位于定子铁芯的轴向下侧(后侧)。当终端部TER1 位于轴向下侧时，马达的外部端子U、V、W位于转子的与前侧相反的一侧。

终端部TER1具备从第1外壳10的径向内侧向第1外壳10的径向外侧突出的第 1突出部PJ1。此外，第1外壳10具备供第1突出部PJ1插入的第1缝隙SLT1。第1 缝隙SLT1是沿径向贯通第1外壳10的侧面的贯通孔。第1突出部PJ1从第1外壳 10的径向内侧经由第1缝隙SLT1向第1外壳10的径向外侧突出。

因此，绝缘件14固定于环形铁芯12，并且终端部TER1的第1突出部PJ1与第 1外壳10的第1缝隙SLT1接触，由此环形铁芯12及多个铁芯段SEG在周向上能正确地进行对准。

多个外部端子U、V、W为金属制成的棒体(metal bar)。多个外部端子U、V、 W具有第1端部EP1及第2端部EP2。第1端部EP1是多个外部端子U、V、W的从终端部TER1向径向内侧延伸的末端部分。这意味着，齿部16的突出方向与多个外部端子U、V、W的第1端部EP1的延伸方向相同，即为朝向径向内侧的方向。此外，导线 13直接卷绕于多个外部端子U、V、W的第1端部EP1上。

在这样的情况下，在绕线工序中，卷绕于齿部16上的导线13的卷绕面与卷绕于多个外部端子U、V、W的第1端部EP1上的导线13的卷绕面平行。

此处，所谓导线13的卷绕面是指，导线13在齿部16或第1端部EP1上卷绕1 圈的情况下包含这1圈的环状的导线13的平面。在该定义下，卷绕于齿部16或第1 端部EP1上的导线13的卷绕面存在多个，但这些多个卷绕面均实质上平行。如后面所述，绕线工序例如在图8所示的直铁芯的状态下进行。在图8中，在将第1、第2、及第3方向分别设为X轴方向、Y轴方向、及Z轴方向的情况下，卷绕于齿部16上的导线13的卷绕面SF1和卷绕于多个外部端子U、V、W的第1端部EP1上的导线 13的卷绕面SF2均与X-Z平面平行。另外，关于第1、第2、及第3方向，在图8 的直铁芯的说明中详述。

因此，在绕线工序中，例如绕线机不必改变绕线嘴的方向。这意味着通过使绕线嘴的动作高速化来缩短制造节拍时间。此外，导线13直接卷绕于多个外部端子U、 V、W的第1端部EP1上。因此，马达内部的布线结构得以简化。

这样，外部端子U、V、W的第1端部EP1从终端部TER1朝向径向内侧延伸意味着同时实现了马达的小型化及低成本化。

另外，关键点在于，卷绕于齿部16上的导线13的卷绕面与卷绕于多个外部端子 U、V、W的第1端部EP1上的导线13的卷绕面平行。因此，例如在齿部从铁芯背部向径向外侧突出的外转子型的情况下，外部端子U、V、W的第1端部EP1也按照这一点优选从终端部TER1向径向外侧延伸。

此外，卷绕于齿部16上的导线13的卷绕方向与卷绕于外部端子U、V、W的第 1端部EP1上的导线13的卷绕方向可以相同，或者也可以不同。但是，卷绕于齿部 16上的导线13的卷绕方向与卷绕于外部端子U、V、W的第1端部EP1上的导线13 的卷绕方向如果相同，则进一步实现了绕线工序的简化。

此处，所谓卷绕方向是指，当从齿部16的末端侧观察齿部16时，或者从外部端子U、V、W的末端侧观察外部端子U、V、W时，导线13卷绕至齿部16或外部端子U、V、W上的方向。

此外，所谓齿部16的末端是指齿部16的与根部即齿部16和铁芯背部16结合的部分相反一侧的末端。此外，所谓外部端子U、V、W的末端是指外部端子U、V、 W的与根部即外部端子U、V、W从终端部TER1突出的部分相反一侧的末端。卷绕方向具有右旋(CW：clockwise，顺时针方向)和左旋(CCW：counter-clockwise，逆时针方向)。

并且，导线13在外部端子U、V、W的第1端部EP1上优选从径向外侧向径向内侧卷绕。这是因为，通过该结构，不易对外部端子U、V、W施加力矩载荷。其结果是，相对于外部端子U、V、W卷绕导线13时，能够抑制外部端子U、V、W变形。

外部端子U、V、W的第2端部EP2是外部端子U、V、W的从终端部TER1的第1 突出部PJ1沿轴向延伸的部分。当第2端部EP2从第1突出部PJ1沿轴向延伸时，外部端子U、V、W的第1端部EP1的方向与外部端子U、V、W的第2端部EP2的方向不同。即，外部端子U、V、W在终端部TER1内具有弯曲的形状。

结果是，外部端子U、V、W的第2端部EP2与铁芯背部15在径向上具有间隙地对置。

在这样的情况下，本例的马达例如对于控制马达的控制板被配置在与中心轴线J垂直的面内的系统(马达单元)很是有效。这是因为，在这样的系统中，马达与控制板的电连接变得容易。另外，在马达单元的项目中对此进行详述。

优选多个外部端子U、V、W在周向上排列配置在规定宽度内。将周向上的多个外部端子U、V、W的宽度设为规定宽度H1，将周向上的从1个连结部COM至与其相邻的连结部COM为止的宽度设为铁芯背宽H2的情况下，规定宽度H1优选比铁芯背宽H2小。这考虑到了终端部TER1与绝缘部ISR的连结难易程度、以及导线 13在外部端子U、V、W的第1端部EP1上的卷绕难易程度。

另外，在本例中，终端部TER1的数量为1个，但不限于此。终端部TER1的数量可以在2个以上。在这样的情况下，多个终端部的每一个例如能够从图6及图7 假设的那样，与对应于1个铁芯段SEG的绝缘部ISR分别连结。但是，多个终端部优选与对应于彼此分离的铁芯段SEG的绝缘部ISR分别连结，以避免多个终端部彼此干涉。

多个外部端子U、V、W的第1端部EP1的延伸方向为径向，例如彼此平行地延伸。但是，这些多个外部端子U、V、W的第1端部EP1也可以并非严格意义上的平行延伸。例如可以是，多个外部端子U、V、W中的1个、例如中央的外部端子V 沿径向延伸，剩余的外部端子U、W以与外部端子V大致平行的方式延伸。

磁传感器SEN安装在电路板CB上。此外，电路板CB具有传感器端子Tsen。传感器端子Tsen输出由磁传感器SEN检测到的旋转角。电路板CB具备从第1外壳 10的径向内侧向第1外壳10的径向外侧突出的第2突出部PJ2。此外，第1外壳10 具备供第2突出部PJ2插入的第2缝隙SLT2。

传感器端子Tsen与外部端子U、V、W同样是金属制成的棒体。传感器端子例如从第2突出部PJ2沿轴向延伸。

例如，在马达的旋转角及旋转速度由马达外部的控制装置控制的情况下，马达必须将表示转子11的旋转角的信号输出到控制装置。因此，在这样的情况下，马达优选例如具备输出由霍尔元件、磁阻效应元件等磁传感器SEN检测到的旋转角的传感器端子Tsen。

另外，与外部端子U、V、W的第2端部EP2同样，传感器端子Tsen也优选沿轴向延伸。

如以上说明的那样，根据本例，能够充分实现马达的小型化及低成本化。

图8示出定子的例子。图9是从图8提取示出直铁芯的图。图10是从图8提取示出绝缘件的图。

本例的定子例如使用于图1至图7的马达。该定子为直铁芯型。如上所述，这种类型的定子在通过卷曲处理变形为环形铁芯后，作为马达的定子使用。

在以下的说明中，所谓第1方向是多个铁芯段连结的方向，当直铁芯作为马达的定子使用时，第1方向与环形铁芯的周向对应。所谓第2方向是齿部的延伸方向，当直铁芯作为马达的定子使用时，第2方向与环形铁芯的径向对应。所谓第2方向内侧意思是第2方向上的齿部的末端侧，所谓第2方向外侧意思是第2方向上的齿部的根部侧。所谓齿部的根部是指齿部与铁芯背部结合的部分，所谓齿部的末端是指齿部的与根部相反一侧的末端。所谓第3方向是与第1方向及第2方向垂直的方向，当直铁芯作为马达的定子使用时，第3方向与环形铁芯的轴向对应。所谓第3方向下侧意思是第3方向上的终端部侧，所谓第3方向上侧意思是第3方向上的与终端部侧相反的一侧。但是，此处的内/外及下/上仅仅是用于简化说明，并非始终必须是内/外及下/ 上。

此外，以下说明直铁芯中的特征性要素，对于除此以外的要素，标注与图1至图 7的马达中标注的标号相同的标号，并省略其详细的说明。

直铁芯12’具备多个铁芯段SEG和在第1方向上连结多个铁芯段SEG的多个连结部COM。直铁芯12’具有例如在轴向上重叠多个电磁钢板而成的结构。这些多个电磁钢板通过铆接等彼此连结。

多个铁芯段SEG的每一个具备：铁芯背部15；齿部16，其从铁芯背部15沿与第 1方向垂直的第2方向突出，在该齿部16上卷绕有导线13；以及伞部UMB，其配置在齿部16的第2方向末端。多个铁芯段SEG具备：具有第1相的第1线圈；具有第 2相的第2线圈；以及具有第3相的第3线圈。第1线圈、第2线圈以及第3线圈分别卷绕在沿第2方向延伸的齿部上，所述第2方向为与中心轴线垂直的径向。

从图9可以明确，铁芯背部15具备：第1面部S1，其是朝向第2方向内侧的面；第2面部S2，其是朝向第2方向外侧的面；以及第1连结部F1，其配置于第2面部 S2。第1连结部F1为向第2方向内侧凹陷的凹形，沿第3方向延伸。

多个连结部COM的每一个具备：沿第3方向延伸的槽部G’；以及沿着槽部G’的边缘的2个凸部T。2个凸部T分别具有例如向第2方向内侧逐渐变尖的锥形。这些槽部G’及凸部T具有使卷曲处理容易进行的效果。槽部G’发生塑性变形、2个凸部T彼此接触的结构使环形铁芯12容易为圆形、例如正圆形。

绝缘件14具备：绝缘部ISR，其配置在环形铁芯12与导线13之间；以及终端部TER1，其与绝缘部ISR连结。

从图10可以明确，绝缘部ISR例如具备：侧面部E1，其覆盖齿部16的朝向第1 方向的2个面；以及上下面部E2，其覆盖齿部16的朝向第3方向的2个面。此外，绝缘部ISR覆盖铁芯背部15的朝向第2方向内侧的面即第1面部S1以及朝向第2 方向外侧的面即第2面部S2。由此，齿部16与导线13之间实现了绝缘。即，绝缘件14对环状铁芯与导线之间进行绝缘。或者，绝缘件14对环状铁芯与线圈之间进行绝缘。

绝缘部ISR还具备与铁芯背部15的第1连结部F1连结的第2连结部F2。在这样的情况下，绝缘件14对铁芯背部15从第2方向外侧的面与第2方向内侧的面这两面(第1及第2面部S1、S2)进行夹持，并且第2连结部F2与第1连结部F1连结，由此绝缘件14被固定于直铁芯12’。

终端部TER1保持多个外部端子U、V、W。在本例中，终端部TER1保持3个外部端子。此外，终端部TER1具有第1端面部Q1。第1端面部Q1是终端部TER1 的第3方向上的2个端面部中的位于第3方向上侧的端面部。

另一方面，多个铁芯段SEG具有第2端面部Q2。第2端面部Q2是多个铁芯段 SEG的第3方向上的2个端面中的位于第3方向下侧的端面部。此外，在第3方向上，第1端面部Q1位于比第2端面部Q2靠第3方向下侧的位置。

多个外部端子U、V、W的第1端部EP1从终端部TER1向第2方向内侧延伸。因此，齿部16的突出方向与多个外部端子U、V、W的第1端部EP1的延伸方向相同，即为第2方向内侧。此外，导线13直接卷绕于多个外部端子U、V、W的第1 端部EP1上。

因此，在绕线工序中，能够实现节拍时间的缩短。

此外，卷绕于齿部16上的导线13的卷绕方向(CW或CCW)与卷绕于外部端子U、 V、W的第1端部EP1上的导线13的卷绕方向(CW或CCW)可以相同，或者也可以不同。此外，导线13优选以逐渐接近外部端子U、V、W的第1端部EP1的末端的方式，例如如图8的箭头D所示，从第2方向外侧朝向第2方向内侧卷绕于外部端子U、V、 W的第1端部EP1上。

外部端子U、V、W的第2端部EP2从终端部TER1沿第3方向延伸。此外，外部端子U、V、W的第2端部EP2与铁芯背部15在第2方向上具有间隙地对置。并且，多个外部端子U、V、W并列配置在第1方向的规定宽度H1内的情况下，规定宽度H1优选比铁芯背部15的第1方向的铁芯背宽H2小。

如以上说明的那样，如果使用本例的定子(直铁芯)，能够充分实现马达的小型化及低成本化。

图11示出绕线机的例子。

绕线机21具备控制部22、存储部23、驱动部24、绕线嘴25以及导线供给部26。

控制部22对相对于定子(直铁芯)27的绕线工序进行控制。存储部23存储例如执行绕线工序的程序。控制部22基于该程序执行绕线工序。驱动部24接受来自控制部22的控制信号，并实际上驱动绕线嘴25。从导线供给部26供给导线。

图12示出绕线工序的例子。图13示出绕线机的动作的例子。

图13的绕线机的动作(流程图)与图12的绕线工序对应。定子27是图8至图 10的定子(直铁芯)。

绕线工序STw如下执行。

首先，导线13被卷绕于作为W相输入信号的输入端子的外部端子W上(开始卷绕始端)(步骤ST01)。导线13相对于外部端子W的卷绕方向为右旋(CW)。从第3方向观察时，导针P1设置在与3号齿部重合的位置。由此，导线13沿着第3 方向开始卷绕于3号齿部。即，导线13相对于3号齿部的周向侧面平行延伸地进行卷绕。其结果是在本例中，能够不浪费齿槽空间而将导线13卷绕于3号齿部。之后，绕线机形成具有第1相的第1线圈、例如W相线圈。第1线圈具备多个线圈。即，导线13经过导针P1后，依次卷绕于图12所示的左侧起第3个、第6个、及第9个齿部上(步骤ST02)。导线13相对于图12所示的左侧起第3个、第6个、及第9个齿部的卷绕方向也为右旋(CW)。

导线13相对于从图12所示的左起第9个齿部的卷绕结束后，绕线机接下来形成具有第2相的第2线圈、例如V相线圈。第2线圈具备多个线圈。即，导线13卷绕于作为中间端子M的导针P2后，依次卷绕于图12所示的左侧起第8个、第5个、及第2个齿部上(步骤ST03～ST04)。导线13相对于图12所示的左侧起第8个、第 5个、及第2个齿部的卷绕方向例如是左旋(CCW)。

导线13相对于图12所示的左起第2个齿部的卷绕结束后，导线13接下来卷绕于作为V相输入信号的输入端子的外部端子V上(步骤ST05)。导线13相对于外部端子V的卷绕方向例如是左旋(CCW)。从第3方向观察时，外部端子V设置在与2 号齿部重合的位置。由此，导线13能够在不对外部端子V赋予张力产生的载荷的情况下卷绕于外部端子V上。

之后，导线13经过导针P3后，被卷绕至作为U相输入信号的输入端子的外部端子U上(步骤ST06)。导线13相对于外部端子U的卷绕方向例如是右旋(CW)。

接下来，绕线机形成具有第3相的第3线圈、例如U相线圈。第3线圈具备多个线圈。即，导线13经过导针P4后依次卷绕于图12所示的左侧起第1个、第4个、以及第7个齿部上(步骤ST07)。导线13相对于图12所示的左侧起第1个、第4个、及第7个齿部的卷绕方向例如是右旋(CW)。从第3方向观察时，导针P4设置在与 1号齿部重合的位置。即，导线13相对于1号齿部的周向侧面平行延伸地卷绕。其结果是在本例中，能够不浪费线圈端的空间而将导线13卷绕于3号齿部上。

导线13相对于图12所示的左起第7个齿部的卷绕结束后，绕线机最后将导线 13的末端系到导针P2上(步骤ST08)。

之后，导线13被切断，绕线工序结束(步骤ST09)。

卷绕于直铁芯上的导线13中的、从卷绕于一个齿部上的线圈至卷绕于另一个齿部上的线圈的部分称作搭接线(crossover wire)Pcw。绕线机控制绕线嘴的动作，以使搭接线Pcw经过绝缘件14的导线引导部GD的径向内侧。在该情况下，抑制了搭接线的挠曲或者松弛的产生。

另外，在图12中，搭接线仅显示连结第3个齿部、第6个齿部、以及第9个齿部之间的部分。为了便于理解附图，其他部分省略。

另外，导针P1～P4与定子27独立地设置。导针P1～P4可以是设置于绕线机的辅具等。

并且，从图10可以明确，导线引导部GD是绝缘件14的一部分，为从绝缘件 14的绝缘部ISR向第3方向上侧或第3方向下侧延伸的板状。即，绝缘件14具有位于多个铁芯段SEG的第3方向的下侧端部的导线引导部GD。多个线圈经过导丝器 GD的第2方向的内侧彼此串联连接。利用导丝器GD进行搭接线Pcw与外壳10之间的绝缘。

图14表示各相线圈与卷绕方向之间的关系。并且，图15表示各相线圈与卷绕顺序之间的关系。这里说明的卷绕顺序以及卷绕方向对应于图12以及图13中说明的卷绕顺序以及卷绕方向对应。

假定齿部存在1号到9号共9个齿部。并且，马达假定为3相同步马达。U、V 以及W分别表示马达的外部端子(针)或者相。M表示绕线工序时使用的中间端子(针)。中间端子M与图12的导针P2对应。

U相线圈COu串联卷绕于1号、4号、7号齿部上。并且，V相线圈COv串联卷绕于2号、5号、8号齿部上。并且W相线圈COw串联卷绕于3号、6号、9号齿部上。第1线圈、第2线圈、以及第3线圈分别具备多个线圈，多个线圈经由多个铁芯段 SEG的第3方向或者轴向的一侧的端部彼此串联连接。

并且，U相线圈COu的卷绕方向以及W相线圈COw的卷绕方向为第1卷绕方向 (CW)，V相线圈COv的卷绕方向为第2卷绕方向(CCW)。但是，也可以是，第1 卷绕方向为CCW，第2卷绕方向为CW。这里重要点是，3相线圈中2个相(例如，U 相以及W相)的线圈的卷绕方向相同，而且，剩余的1个相(例如，V相)的线圈的卷绕方向为与先前的2个相的线圈的卷绕方向不同。即，第1线圈以及第3线圈的卷绕方向均为第1卷绕方向，第2线圈的卷绕方向为与第1卷绕方向不同的第2卷绕方向。

在该情况下，在绕线工序中，能够不切断导线地将所有的相的线圈以一根线形成。其结果是，没有绕线机的绕线嘴的多余的动作，节拍时间得以缩短。

例如，U相线圈COu以及W相线圈Cow各自在直铁芯上能够通过使绕线嘴向右方向移动的过程而形成。并且，V相线圈COv在直铁芯上能够通过使绕线嘴向左方向移动的过程而形成。这意味着3相线圈全部能够通过使绕线嘴进行1.5次往返(右方向→左方向→右方向)而形成。

因此，本例的绕线技术与例如为了形成1个相的线圈而必须使绕线嘴在直铁芯上往返1次，即，为了形成3相线圈而必须使绕线嘴在直铁芯上往返3次的以往的绕线技术相比，能够大幅度减少绕线嘴的动作。结果为，实现了的这样绕线技术：节拍时间缩短，马达的量产性能够提高，并且能够实现低成本化。

并且，根据本例的绕线技术，各相的线圈能够仅通过使绕线嘴向一个方向(右方向或者左方向)移动而形成。这意味着在各相上搭接线的长度得以均一化。因此，在各相中，驱动电流或者驱动电压的大小不会产生偏差。

另外，导线相对于外部端子U、V、W的卷绕方向可以与各相的线圈的卷绕方向相同，或者也可以不同。

例如，导线相对于外部端子W的卷绕方向能够与W相线圈COw的卷绕方向相同(例如，CW)。并且，导线相对于外部端子V的卷绕方向能够与V相线圈COv的卷绕方向相同(例如，CCW)。并且导线相对于外部端子U的卷绕方向能够与U相线圈COu的卷绕方向相同(例如，CW)。

导线例如依次串联卷绕在外部端子W，3号、6号、9号(W相)齿部，中间端子M，8号、5号、2号(V相)齿部，外部端子V，外部端子U，1号、4号、7号 (U相)齿部以及中间端子M上。其结果是，消除了绕线机的无用动作。

导线卷绕在外部端子W上后，卷绕于3号齿部。因此，导线构成W相线圈COw 中的1个线圈。即，W相线圈COw的一端W2卷绕于外部端子W上。因此，第1线圈的一端以第1卷绕方向卷绕于所述第1外部端子。并且，导线卷绕在2号齿部上后，卷绕于外部端子V上。因此，导线构成V相线圈COv中的1个线圈。即，V相线圈COv 的一端V1卷绕于外部端子V上。因此，第2线圈的一端以第2卷绕方向卷绕于所述第2外部端子。接着，导线在卷绕在外部端子V上后，卷绕于外部端子U上。然后，导线卷绕在外部端子U上后，卷绕于1号齿部。即，U相线圈COu的一端U2卷绕于外部端子U。因此，第3线圈的一端以第1卷绕方向卷绕于第3外部端子上。

这里，为了作为3相同步马达发挥功能，例如，U相线圈COu、V相线圈COv以及W相线圈Cow需要进行所谓的星型接线。

因此，进行图14以及图15示出的绕线工序后，导线在外部端子U与外部端子V 之间被切断。其结果是，如图16所示，形成外部端子U的卷绕始端U1与外部端子V 的卷绕终端V2。外部端子U的卷绕始端U1与外部端子V的卷绕终端V2在第1方向上具有间隙地对置。即，卷绕于第2外部端子上的第2线圈的一端与卷绕于第3外部端子上的第3线圈的一端彼此之具有间隙地对置。另外，将外部端子W作为第1外部端子，将外部端子V作为第2外部端子，将外部端子U作为第3外部端子时，绝缘件具备：卷绕有第1线圈的一端的第1外部端子；卷绕有第2线圈的一端的第2外部端子；以及卷绕有第3线圈的一端的第3外部端子。

外部端子U的卷绕始端U1位于外部端子U的径向内侧的末端。外部端子V的卷绕终端V2位于外部端子V的径向内侧的末端。即，第2外部端子的卷绕始端位于第 2外部端子上的径向内侧处，第3外部端子的卷绕终端位于所述第3外部端子上的径向内侧处。由此，作用于外部端子的力矩载荷被减低，能够抑制将导线卷绕于外部端子时外部端子的变形。

从图15可以明确，形成了被星型接线的马达的定子(直铁芯)。并且，如后所述，U相线圈COu、V相线圈COv以及W相线圈Cow在中间端子M的部分处彼此电连接。

图16表示完结工序的示例。

相对于定子(直铁芯)的绕线工序STw完成后，执行完结工序STf。

公共端子C在U相线圈、V相线圈以及W相线圈进行所谓的星型接线的情况下，表示公共端子(公共节点)。图16的公共端子C对应于图8的公共端子C以及图13 至图15的中间端子(针)M的部分。

此外，在绕线工序STw完成的时刻，导线13仅仅是卷绕于外部端子U、V、W，而未可靠地固定于外部端子U、V、W。此外，导线13具有漆包线、聚氨酯线、涤纶丝等利用绝缘膜包覆导体的结构。

因此，卷绕于外部端子U、V、W上的导线13例如在完结工序STf中，通过焊接等作业，固定于外部端子U、V、W。此外，包覆导线13的表面的绝缘膜会因焊接时的热而剥离，因此，确保了导线13与外部端子U、V、W之间的电连接。同样地，对于公共端子C，包覆导线13的绝缘膜通过焊接等作业被剥离。

图17示出马达的组装工序的例子。

首先，组装直铁芯与绝缘件。直铁芯例如是图9的直铁芯12’。此外，绝缘件例如是图10的绝缘件14。直铁芯12’与绝缘件14组装后，进行绕线工序STw及完结工序STf。

当绕线工序STw及完结工序STf结束时，例如完成图8的定子(直铁芯)。

接下来，进行卷曲工序STc。卷曲工序STc由卷曲装置执行。结束了卷曲工序 STc的定子例如与图4的定子相同。最后，通过组装工序STa组合转子、卷曲处理后的定子、以及第1外壳等，从而完成马达。

以下，说明实施方式的马达的输出经由减速齿轮等齿轮从轴(输出轴)输出的系统(马达单元)的例子。

图18是示出马达单元的外形的例子。图19是沿着图18中的XVII-XVII线的剖视图。图20是从背面B观察图18中的马达单元的图。图21示出控制板的例子。

马达30例如是图1至图7的马达。控制板31配置在与中心轴线J垂直的面内。控制板31具有沿轴向贯通的贯通孔、即孔部H。马达30的外部端子U、V、W的第 2端部EP2贯通控制电路31。

控制装置32及驱动器33被搭载于控制板31上。控制装置32输出例如控制马达 30的旋转的控制信号。控制信号例如是PWM(pulse width modulation，脉宽调制) 信号。驱动器33接收控制信号，输出驱动马达30的驱动信号。驱动信号例如是通过多个电场效应晶体管的接通和断开而生成的驱动电流。

此外，在马达30为三相同步马达的情况下，驱动信号是三相(U相、V相、及 W相)交流信号。

轴34作为马达单元的输出轴AX发挥功能。轴34能够以输出轴AX为中心旋转。齿轮35对马达30的转子11及轴34之间进行机械连接。齿轮35例如是减速齿轮。

第2外壳36包围马达30、控制板31、轴34、及齿轮35。第2外壳36例如具备金属或金属合金。但是，第2外壳36不限于导电体，也可以是绝缘件。第2外壳36 能够从例如铝、铝合金、碳纤维增强塑料(CFRP)等中选择。第2外壳36可以包含镁。

轴34的至少一端从第2外壳36突出。

此外，马达30的外部端子U、V、W的第2端部EP2沿轴向延伸，并且控制板 31配置在与马达30的中心轴线J垂直的面内。在这种情况下，马达30的外部端子U、 V、W的第2端部EP2容易插入到控制板31的孔部H中。因此，马达30与控制板 31的连接变得容易。

(总结)

如以上所说明的那样，根据本发明的实施方式，能够实现绕线嘴的动作小、生产节拍时间短、马达的量产性能够提高且能够实现低成本化的绕线技术。

说明了本发明的一些实施方式，但这些实施方式是作为一例而提出，并非意图限定本发明的范围。这些实施方式可以以上述以外的各种方式实施，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更等。这些实施方式及其变形包含于本发明的范围及主旨，并且对于权利要求书记载的发明及其等同的内容，也包含于本发明的范围及主旨。

Claims (12)

1.一种马达，其具备：

转子，其能够绕中心轴线旋转；

环状铁芯，其沿包围中心轴线的周向配置；以及

外壳，其包围所述转子以及所述环状铁芯，

其特征在于，

所述转子的至少一端在中心轴线延伸的轴向上从所述外壳突出，

所述环状铁芯具备：多个铁芯段；以及在周向上连结所述多个铁芯段的多个连结部，

所述多个铁芯段具备：具有第1相的第1线圈；具有第2相的第2线圈；以及具有第3相的第3线圈，

所述第1线圈、第2线圈以及第3线圈分别具备多个线圈，

所述第1线圈、第2线圈以及第3线圈分别卷绕在沿与中心轴线垂直的径向延伸的齿部上，

多个所述第1线圈以及多个所述第3线圈的卷绕方向均为第1卷绕方向，

多个所述第2线圈的卷绕方向为与所述第1卷绕方向不同的第2卷绕方向。

2.根据权利要求1所述的马达，其特征在于，

所述多个线圈经由所述多个铁芯段的轴向一侧的端部而彼此串联连接。

3.根据权利要求2所述的马达，其特征在于，

所述马达还具备对环状铁芯与所述线圈之间进行绝缘的绝缘件，

绝缘件具有位于所述多个铁芯段的轴向的一侧端部的导线引导部，

所述多个线圈经由所述导线引导部的径向内侧而彼此串联连接。

4.根据权利要求3所述的马达，其特征在于，

所述绝缘件具备：卷绕有所述第1线圈的一端的第1外部端子；卷绕有所述第2线圈的一端的第2外部端子；以及卷绕有所述第3线圈的一端的第3外部端子，

在所述第2外部端子上卷绕的所述第2线圈的一端与在所述第3外部端子上卷绕的所述第3线圈的一端彼此具有间隙地对置。

5.根据权利要求4所述的马达，其特征在于，

所述第1线圈的一端以所述第1卷绕方向卷绕于所述第1外部端子上。

6.根据权利要求4所述的马达，其特征在于，

所述第2线圈的一端以所述第2卷绕方向卷绕于所述第2外部端子上。

7.根据权利要求4所述的马达，其特征在于，

所述第3线圈的一端以所述第1卷绕方向卷绕于所述第3外部端子上。

8.根据权利要求4至7中的任一项所述的马达，其特征在于，

所述第2外部端子的卷绕始端位于所述第2外部端子上的径向内侧处，

所述第3外部端子的卷绕终端位于所述第3外部端子上的径向内侧处。

9.根据权利要求1至7中的任一项所述的马达，其特征在于，

所述第1卷绕方向为右旋方向，所述第2卷绕方向为左旋方向。

10.根据权利要求1至7中的任一项所述的马达，其特征在于，

所述多个铁芯段的数量为3×n，n为1以上的自然数。

11.一种马达的定子，

所述定子具备沿包围中心轴线的周向配置的环状铁芯，

所述环状铁芯具备：多个铁芯段；以及在周向上连结所述多个铁芯段的多个连结部，

其特征在于，

所述多个铁芯段具备：具有第1相的第1线圈；具有第2相的第2线圈；以及具有第3相的第3线圈，

所述第1线圈、第2线圈以及第3线圈分别具备多个线圈，

所述第1线圈、第2线圈以及第3线圈分别卷绕在沿与中心轴线垂直的径向延伸的齿部上，

多个所述第1线圈以及多个所述第3线圈的卷绕方向均为第1卷绕方向，

多个所述第2线圈的卷绕方向为与所述第1卷绕方向不同的第2卷绕方向。

12.一种马达的定子，

所述定子具备在第1方向上延伸的直铁芯，

所述直铁芯具备：多个铁芯段；以及在第1方向上连结所述多个铁芯段的多个连结部，

其特征在于，

所述多个铁芯段具备：具有第1相的第1线圈；具有第2相的第2线圈；以及具有第3相的第3线圈，

所述第1线圈、第2线圈以及第3线圈分别具备多个线圈，

所述第1线圈、第2线圈以及第3线圈分别卷绕在沿与中心轴线垂直的径向延伸的齿部上，

多个所述第1线圈以及多个所述第3线圈的卷绕方向均为第1卷绕方向，

多个所述第2线圈的卷绕方向为与所述第1卷绕方向不同的第2卷绕方向。

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