JP2000014057A - 回転機の電機子構造及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】材料の無駄を削減し、且つ回転機の小型化を図
れるようにする。 【解決手段】内周側に歯片３１ｂを有する円弧状の素板
３１を外周側縁部の連結部３１ａにて所要数連結して成
る磁性薄板３０を複数積層して積層体２１を形成し、コ
イル２４が巻回されたボビン２５を、各歯片３１ｂの積
層により形成される複数個の歯２２それぞれに対して装
着し、各コイル２４を結線して電機子コイルを形成す
る。そして、各磁性薄板３０の両端を溶接して積層体２
１を円筒状に形成し、電機子鉄心を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電機子鉄心及び
この電機子鉄心に巻装された電機子コイルから成り、内
側に回転子が配設される回転機の電機子構造及びその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、回転機であるＤＣブラシレスモー
タは、例えば図６に示すように構成されている。図６に
おいて、１はブラケット、２はボルト等によりブラケッ
ト１に取り付けられる有底円筒状のモータケース、３は
モータケース２内に嵌挿された電機子であり、後で詳述
するように、複数の磁性薄板が積層されて成る電機子鉄
心４と、この電機子鉄心４に装着された電機子コイル５
とにより構成されている。

【０００３】更に図６において、７はシャフトであり、
シャフト７のほぼ中央部が上軸受８ａを介してブラケッ
ト１の挿通孔９に支持され、シャフト７の下端部が下軸
受８ｂを介してモータケース２の底部の支持凹部１０に
支持され、上部がモータケース２の外部に突出した状態
でモータケース２内にシャフト７が収容されている。

【０００４】また図６において、１１は回転子であり、
モータケース２内におけるシャフト７の中央から下部に
わたる部分に取り付けられた回転子本体１２と、この回
転子本体１２の周面に配設されたマグネット１３とによ
り構成され、このような回転子１１が電機子３の内側に
所定のギャップを介して配設されている。尚、１４は電
機子コイル５と図示しない外部電源とを接続するための
ターミナルである。

【０００５】ところで、上記した電機子３は、例えば図
７に示すような構造を有し、磁性材から成る薄い板材が
プレス加工により円形に打ち抜かれてラミネーションと
も称される磁性薄板が形成される。この磁性薄板は、輪
状部の内周に一定間隔でＴ字状を成す歯片（図７では６
個）が形成されて構成されている。このような磁性薄板
が複数積層されて電機子鉄心４が形成され、このとき各
磁性薄板の積層により各歯片が積層されて電機子鉄心４
に複数個の歯４ａが形成されている。これら各歯４ａ
は、その先端の歯頭部分だけが幅広に形成されている。

【０００６】そして、各歯４ａの間には電機子コイルを
収容するためのスロット４ｂが形成され、各歯４ａに所
定巻数のコイル５ａ（図８参照）が巻回されて電機子コ
イル５が形成される。ここで、コイル５ａは絶縁紙５ｂ
を介在した状態で各歯４ａに巻回されている。

【０００７】ところで従来、コイル５ａを各歯４ａに巻
回する際、ニードルを使って作業を行っているため、電
機子鉄心４の内側にニードルを出し入れするためのスペ
ースを確保する必要があった。そのために、図７、図８
に示す従来の電機子構造の場合、電機子３全体が大きく
なってモータの小型化が妨げられるという不都合があっ
た。

【０００８】そこで、このようなニードルを用いずに電
機子コイル５を形成する手法として、図９に示すような
電機子構造が提案されている。即ち、電機子鉄心４の各
歯４ａを、図９に示すように歯頭部分も含めて一定幅に
形成し、図１０に示すようなボビン１６にコイル５ａを
予め所定巻数だけ巻回しておき、コイル５ａが巻回され
たボビン１６を各歯４ａに嵌め込んで所定の結線を行
い、電機子コイル５を形成するというものである。

【０００９】この場合のボビン１６は、図１０に示され
ているように、断面長方形の角筒状の基部１６ａとこの
基部１６ａの両端部に一体的に形成された鍔部１６ｂ、
１６ｃとにより構成されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図９に示す電
機子構造の場合、ボビン１６を各歯４ａに嵌め込む際
に、電機子鉄心４の中心軸付近にボビン１６を配置し、
ボビン１６の基部１６ａの空間に歯４ａが嵌挿するよう
に、電機子鉄心４の径方向を外方に向かってボビン１６
を押し込まなければならない。

【００１１】そのため、ボビン１６の両鍔部１６ｂ、１
６ｃのうち、特に電機子鉄心４への装着時に外周側に位
置する鍔部１６ｂの幅は、隣接する歯４ａの歯頭間の間
隔によって制限され、また電機子鉄心４はボビン１６の
装着作業を行い得るだけの大きさ（径）にしなければな
らず、電機子鉄心４をある程度以上に小型化することは
できず、図７、図８に示す構造と同様、結果として電機
子３全体が大きくなってモータの小型化を図ることがで
きないという問題があった。

【００１２】また、図７、図９のいずれの場合にも、電
機子鉄心４を構成する各磁性薄板は、上記したように磁
性材から成る薄い板材をプレス加工により円形に打ち抜
いて形成するため、打ち抜いた後の板材の不要部分が非
常に多くなり、材料の無駄が多く板材の有効利用を図る
ことができないという問題もあった。

【００１３】この発明が解決しようとする課題は、材料
の無駄を削減し、且つ回転機の小型化を図れるようにす
ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明における回転機の電機子構造は、前記電
機子鉄心が、内周側に歯片を有する円弧状の素板を外周
側縁部の連結部にて所要数連結して成る磁性薄板が複数
積層されて形成された積層体から成り、前記各磁性薄板
の両端に位置する前記素板が接合されて円筒状に形成さ
れ、前記電機子コイルが、ボビンとこのボビンに巻回さ
れたコイルとから成り、前記各磁性薄板の前記各歯片の
積層により形成される複数個の歯に前記ボビンがそれぞ
れ装着されて形成されていることを特徴としている。

【００１５】このような構成によれば、積層体を構成す
る各磁性薄板の両端を接合して円筒状にする前に、各歯
にボビンを装着することが可能になるため、従来のよう
にボビン装着時のスペース確保のために電機子鉄心が大
型化することもなく、回転機の小型化が図れる。

【００１６】また、積層体を構成する磁性薄板が従来の
磁性薄板のように円形ではなくほぼ直線的な形状を有す
ることから、磁性材から成る薄い板材をプレス加工によ
り打ち抜いて各磁性薄板を形成する場合に、打ち抜いた
後の板材の不要部分が従来に比べて少なくなり、材料の
無駄を削減することが可能になる。

【００１７】更に、積層体が円筒を展開した形状を有す
るため、ボビンの形状として鍔部を有する場合であって
も、従来のように、ボビンの各歯への装着時のスペース
が原因でその鍔部の幅が制限されることがなく、より効
率的なコイルの巻回を実現できる形状のボビンを形成す
ることが可能になる。

【００１８】また、本発明における回転機の電機子構造
は、前記歯が、前記積層体を構成する前記各磁性薄板の
隣接する前記連結部の中間に位置していることを特徴と
している。

【００１９】こうすれば、素板が対称形状になるため、
磁性薄板も対称な形状を有することになる。従って、薄
い板材をプレス加工により打ち抜いて各磁性薄板を形成
する場合に、不要部分がより一層少ない状態に打ち抜き
の寸法取りを行うことが可能になる。

【００２０】更に、本発明における回転機の電機子構造
は、前記各歯が、円筒状の前記電機子鉄心の径方向にほ
ぼ一定の幅を有し、前記各ボビンが、前記歯が嵌挿する
筒状の基部と、前記基部の両端にそれぞれ形成された鍔
部とによりそれぞれ構成され、前記各ボビンにおける前
記両鍔部の幅が異なっていることを特徴としている。

【００２１】このようにすることで、ボビンの両鍔部の
うち、電機子鉄心の歯に装着されたときの外周側に位置
する方の鍔部の幅を大きくして、コイルの巻数を外周側
で多くすることができる。そのため、占積を大きくする
ことができ、モータの効率を上げ、小型化することが可
能になる。

【００２２】また、本発明における回転機の電機子構造
は、前記各ボビンの前記基部及び前記各歯に、互いに係
合する凹凸が形成されていることを特徴としている。

【００２３】このようにすれば、ボビンの基部に電機子
鉄心の歯を嵌め込んだときに、この凹凸の係合により、
極めて簡単にボビンの歯に対する装着状態を強固に保持
することが可能になる。このとき、ボビンの基部及び歯
のいずれに凹凸を形成するかは適宜選択すればよい。

【００２４】更に、本発明における回転機の電機子の製
造方法は、内周側に歯片を有する円弧状の素板が外周側
縁部の連結部にて所要数連結されて成る磁性薄板を複数
積層して積層体を形成する工程と、前記各磁性薄板の前
記各歯片の積層により形成される複数個の歯に、コイル
が巻回されたボビンをそれぞれ装着して前記電機子コイ
ルを形成する工程と、前記積層体の前記各磁性薄板の両
端に位置する前記素板を接合することにより円筒状に加
工して前記電機子鉄心を形成する工程とを備えているこ
とを特徴としている。

【００２５】こうすれば、材料の無駄を削減でき、且つ
小型の電機子構造を簡単に得ることができ、モータなど
の回転機の小型化を図ることが可能になる。

【００２６】

【発明の実施の形態】この発明をＤＣブラシレスモータ
に適用した場合の一実施形態について、図１ないし図５
を参照して説明する。但し、図１は電機子の展開状態に
おける平面図、図２は図１における一部の平面図、図３
は製造時の途中の工程を示す説明図、図４は電機子の組
立後における平面図、図５はボビンの斜視図である。な
お、本実施形態におけるＤＣブラシレスモータの基本的
な構成は、図６に示すものとほぼ同じであるため、以下
の説明では図６も参照することとする。

【００２７】図１に示すように、円弧状の素板が所要数
だけ連結されて成る磁性薄板が、複数積層されて積層体
２１が構成され、この積層体２１の各歯２２に、コイル
２４が巻回されたボビン２５が装着されて電機子コイル
２６が形成されている。

【００２８】このように、ボビン２５が装着された状態
において、積層体２１を構成する各磁性薄板の両端に位
置する素板の端部である接合部２１ａが溶接されて積層
体２１が円弧状に加工され、図４に示すような電機子鉄
心２７が形成される。また、これら電機子鉄心２７及び
電機子コイル２６により、図６における電機子４と同等
の電機子２８が構成され、この電機子２８の内側に回転
子１１（図６参照）が配設されることになる。

【００２９】そして、図２に示すように、積層体２１を
構成する各磁性薄板３０は、円弧状の素板３１が、外周
側縁部の連結部３１ａにて所要数（図１では６個）連結
されて構成されている。これら各素板３１は中心角６０
゜の円弧状を有し、内周側中央部に均一幅の歯片３１ｂ
が一体的に形成されている。従って、このような素板３
１から成る磁性薄板３０を複数積層して積層体２１を形
成し、その両端を接合して円筒状に加工すると、各磁性
薄板３０の隣接する連結部３１ｂの丁度中間に歯２２が
位置することになる（図４参照）。

【００３０】また、各素板３１の連結部３１ａはＶ字状
の切欠部３１ｃを設けることによって形成され、この切
欠部３１ｃのＶ字の角度は、積層体２１の両端を接合し
て円筒状に加工した状態でゼロとなるような値に設定さ
れている。そのため図４に示すように、積層体２１を円
筒状に加工して形成された電機子鉄心２７では、各切欠
部３１ｃは直線として現れることになる。

【００３１】更に、図２に示すように、各素板３１の歯
片３１ｂの両側先端付近には半円形の窪み部３１ｄが形
成されており、磁性薄板３０が複数積層されて積層体２
１が形成されたときには、これらの窪み部３１ｄが連な
ることにより、図１、図４に示すように、凹状の溝３３
が各歯２２の両側先端付近に形成され、この溝３３に後
述するボビン２５の突条が嵌挿して係合するようになっ
ている。

【００３２】ところで、磁性薄板３０は、従来と同様
に、磁性材から成る薄い板材がプレス加工により所定形
状に打ち抜かれて形成されるが、本実施形態の場合にお
ける打ち抜きパターンは例えば図３に示すようになる。
つまり、一対の磁性薄板３０が対向し、そのときに互い
の歯片３１ｂが交互に並ぶように両磁性薄板３０が配列
されたパターンが１枚の板材に複数形成され、各磁性薄
板３０の打ち抜きが行われるのである。この場合の磁性
薄板３０のパターンが、従来の円形とは異なってほぼ直
線状になるため、打ち抜いた後の板材の不要部分が従来
に比べて非常に少なくなる。

【００３３】また、ボビン２５は、図５に示すように、
歯２２が嵌挿する断面長方形の角筒状の基部２５ａと、
基部２５ａの両端にそれぞれ一体的に形成された鍔部２
５ｂ、２５ｃとにより構成され、可撓性を有する樹脂等
により形成されている。そして、ボビン２５の両鍔部２
５ｂ、２５ｃのうち、特に電機子鉄心２７への装着時に
外周側に位置する鍔部２５ｂは、内周側に位置する鍔部
２５ｃよりも幅が大きく形成されている。

【００３４】こうすることで、ボビン２５に巻回するコ
イル２４の巻数を外周側において多くすることができる
ため、占積を大きくすることができ、モータの効率を上
げ、小型化することが可能になる。

【００３５】このとき、ボビン２５の両鍔部２５ｂ、２
５ｃの幅は、図４に示すように、積層体２１の両端を接
合して円筒状に加工した状態において、ボビン２５の両
鍔部２５ｂ、２５ｃの端を結ぶ直線と隣接するボビン２
５の同様の直線との間隔が均一な所定値になるような寸
法に設定されている。この間隔の値は、ボビン２５の製
作精度等を考慮して適宜設定すればよい。

【００３６】更に、図５に示すように、ボビン２５の基
部２５ａにおける長尺の側面の内周側には突条３５が形
成され、これら突条３５が各歯２２の溝３３に嵌挿して
係合し、これによりボビン２５の歯２２への装着状態が
強固に保持されるようになっている。

【００３７】このとき、上記したようにボビン２５が可
撓性を有する樹脂等から成るため、ボビン２５の両鍔部
２５ｂ、２５ｃのうち、少なくとも電機子鉄心２７への
装着時に外周側に位置する鍔部２５ｂは、電機子鉄心２
７の内周面に沿うように湾曲状に変形する（図４参
照）。

【００３８】ここで、電機子２８の製造手順について簡
単に説明する。まず、上記したように円弧状の素板３１
が所要数（ここでは６個）連結されて成る磁性薄板３０
が複数積層されて積層体２１が形成され、積層体２１の
各歯２２に、コイル２４が巻回されたボビン２５がそれ
ぞれ装着されて電機子コイル２６が形成される。このと
き、ボビン２５が歯２２に装着された際に、ボビン２５
の突条３５が歯２２の溝３３に嵌挿して係合し、ボビン
２５の歯２２への装着状態が強固に保持される。

【００３９】続いて、積層体２１が円筒状に曲げられて
各磁性薄板３０の両端に位置する素板３１の端部である
接合部２１ａが溶接され、積層体２１が円筒状に加工さ
れて電機子鉄心２７が形成される。そして、電機子コイ
ル２６の所定の結線が行われ、その後モータケース２
（図６参照）内に電機子２８が収容され、電機子２８の
内側に回転子１１（図６参照）が配設される。

【００４０】従って、上記した実施形態によれば、積層
体２１を構成する各磁性薄板３０の両端を接合して円筒
状にする前に、各歯２２にボビン２５を装着することが
可能になるため、従来のようにボビン装着時のスペース
確保のために電機子鉄心２７を大型にする必要もなく、
電機子鉄心２７を小型にしてモータ全体の小型化を図る
ことができる。

【００４１】また、積層体２１を構成する磁性薄板３０
が従来のように円形ではなく直線的な形状を有するた
め、磁性材から成る薄い板材をプレス加工により打ち抜
いて各磁性薄板３０を形成する場合に、打ち抜いた後の
板材の不要部分を従来に比べて少なくすることが可能に
なり、材料の無駄を削減することができる。

【００４２】更に、積層体２１が円筒を展開した形状で
あることから、従来のようにボビン２５の各歯２２への
装着時のスペースが原因でその鍔部２５ｂ、２５ｃの幅
が制限されることがないため、より効率的にコイル２４
を巻回することが可能な形状のボビン２５を形成するこ
とができる。

【００４３】即ち、各ボビン２５における両鍔部２５
ｂ、２５ｃのうち、電機子鉄心２７の歯２２に装着され
たときの外周側に位置する方の鍔部２５ｂの幅を大きく
することができ、コイル２４の巻数を外周側において多
くすることが可能になる。その結果、占積を大きくする
ことができ、モータの効率を上げ、小型化することが可
能になる。

【００４４】また、歯２２が、積層体２１を構成する各
磁性薄板３０の隣接する連結部３１ａの中間に位置して
いるため、素板３１が対称形状になって磁性薄板３０も
対称な形状を有することになる。従って、薄い板材をプ
レス加工により打ち抜いて各磁性薄板３０を形成する場
合に、打ち抜きのパターンを形成しやすく、しかも不要
部分がより一層少ない状態に打ち抜くことが可能にな
る。

【００４５】更に、ボビン２５の基部２５ａに電機子鉄
心２７の歯２２を嵌め込んだときに、ボビン２５の突条
３５が歯２２の溝３３に嵌挿して係合するため、ボビン
２５の歯２に対する装着状態を極めて簡単に且つ強固に
保持することが可能になる。

【００４６】なお、上記した実施形態では、回転機をＤ
Ｃブラシレスモータとした場合の例について説明した
が、回転機はＤＣブラシレスモータ以外であってもよい
のは勿論であり、少なくとも電機子鉄心の内側に回転子
が配設される構成のものであればよい。

【００４７】また、ボビン２５の形状や材質は、上記し
たものに限定されるものではなく、特に両鍔２５ｂ、２
５ｃの幅は同じ形状のものであってもよい。更に、ボビ
ン２５の両鍔部２５ｂ、２５ｃを電機子鉄心２７の内周
面形状に合わせて最初から湾曲状に形成しておいてもよ
い。

【００４８】また、磁性薄板３０を構成する素板３１の
個数は、上記した６個に限るものではない。

【００４９】また、上記した実施形態では、ボビン２５
の基部２５ａの内周側に突条３５を形成し、歯２２に凹
状の溝３３を形成した場合について説明したが、ボビン
２５の基部２５ａの内周側に凹部、歯２２にこの凹部に
嵌挿して係合し得るような突起を形成してもよいのはい
うまでもなく、ボビン及び歯のいずれに凹凸を形成する
かは適宜選択すればよい。

【００５０】更に、この発明は上記した実施形態に限定
されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおい
て上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であ
る。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、積層体を構成する各磁性薄板の両端を接合して
円筒状にする前に、各歯に対してボビンを装着すること
が可能になるため、従来のようにボビン装着時のスペー
ス確保のために電機子鉄心を大きくする必要がなく、電
機子鉄心を小型化することが可能になって小型の回転機
を提供することができる。

【００５２】また、積層体を構成する磁性薄板が従来の
磁性薄板のように円形ではなくほぼ直線的な形状を有す
るため、磁性材から成る薄い板材をプレス加工により打
ち抜いて各磁性薄板を形成する場合に、打ち抜いた後の
板材の不要部分を少なくして材料の無駄を削減すること
が可能になる。

【００５３】請求項２に記載の発明によれば、素板が対
称形状になって磁性薄板も対称な形状を有することにな
るため、薄い板材をプレス加工により打ち抜いて各磁性
薄板を形成する場合に、打ち抜きパターンを形成しやす
くなり、打ち抜き後の板材の不要部分をより一層少なく
することが可能になる。

【００５４】請求項３に記載の発明によれば、ボビンの
両鍔部のうち、電機子鉄心の歯に装着されたときの外周
側に位置する方の鍔部の幅を大きくして、コイルの巻数
を外周側で多くすることができるため、占積を大きくす
ることができ、モータの効率を上げ、小型化することが
可能になる。

【００５５】請求項４に記載の発明によれば、ボビン及
び歯の凹凸の係合により、ボビンの歯に対する装着状態
を極めて簡単に且つ強固に保持することが可能になる。

【００５６】請求項５に記載の発明によれば、材料の無
駄を削減でき、且つ小型の電機子構造を簡単に得ること
ができ、モータなどの回転機の小型化を図ることが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態における電機子の展開状
態の平面図である。

【図２】図１における一部の平面図である。

【図３】一実施形態における製造途中の工程を示す説明
図である。

【図４】一実施形態における電機子の組立後における平
面図である。

【図５】一実施形態におけるボビンの斜視図である。

【図６】この発明の背景となるＤＣブラシレスモータの
切断正面図である。

【図７】従来例の平面図である。

【図８】図７の一部の斜視図である。

【図９】他の従来例の平面図である。

【図１０】図９の一部の斜視図である。

【符号の説明】 １１ 回転子 ２１ 積層体 ２２ 歯 ２４ コイル ２５ ボビン ２６ 電機子コイル ２７ 電機子鉄心 ２８ 電機子 ３０ 磁性薄板 ３１ 素板 ３１ａ 連結部 ３１ｂ 歯片 ３３ 溝 ３５ 突条

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片岡 央 滋賀県愛知郡愛知川町中宿248 日本電産 株式会社滋賀技術開発センター内 Ｆターム(参考） 5H002 AA06 AB06 AE08 5H603 AA09 BB01 CA05 CB25 CC18

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電機子鉄心及びこの電機子鉄心に巻装さ
   れた電機子コイルから成り、内側に回転子が配設される
   回転機の電機子構造において、 前記電機子鉄心が、内周側に歯片を有する円弧状の素板
   を外周側縁部の連結部にて所要数連結して成る磁性薄板
   が複数積層されて形成された積層体から成り、前記各磁
   性薄板の両端に位置する前記素板が接合されて円筒状に
   形成され、 前記電機子コイルが、ボビンとこのボビンに巻回された
   コイルとから成り、前記各磁性薄板の前記各歯片の積層
   により形成される複数個の歯に前記ボビンがそれぞれ装
   着されて形成されていることを特徴とする回転機の電機
   子構造。
2. 【請求項２】 前記歯は、前記積層体を構成する前記各
   磁性薄板の隣接する前記連結部の中間に位置しているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の回転機の電機子構造。
3. 【請求項３】 前記各歯は、円筒状の前記電機子鉄心の
   径方向にほぼ一定の幅を有し、前記各ボビンは、前記歯
   が嵌挿する筒状の基部と、前記基部の両端にそれぞれ形
   成された鍔部とによりそれぞれ構成され、前記各ボビン
   における前記両鍔部の幅が異なっていることを特徴とす
   る請求項１または２に記載の回転機の電機子構造。
4. 【請求項４】 前記各ボビンの前記基部及び前記各歯
   に、互いに係合する凹凸が形成されていることを特徴と
   する請求項１ないし３のいずれかに記載の回転機の電機
   子構造。
5. 【請求項５】 電機子鉄心及びこの電機子鉄心に巻装さ
   れた電機子コイルから成り、内側に回転子が配設される
   回転機の電機子の製造方法において、 内周側に歯片を有する円弧状の素板が外周側縁部の連結
   部にて所要数連結されて成る磁性薄板を複数積層して積
   層体を形成する工程と、 前記各磁性薄板の前記各歯片の積層により形成される複
   数個の歯に、コイルが巻回されたボビンをそれぞれ装着
   して前記電機子コイルを形成する工程と、 前記積層体の前記各磁性薄板の両端に位置する前記素板
   を接合することにより円筒状に加工して前記電機子鉄心
   を形成する工程とを備えていることを特徴とする回転機
   の電機子の製造方法。