JP2002058181A

JP2002058181A - 分割コアユニット、ステータ、及びモータ

Info

Publication number: JP2002058181A
Application number: JP2000244128A
Authority: JP
Inventors: Hironori Masaki; 宏則正木
Original assignee: ICHINOMIYA DENKI KK; Ichinomiya Denki Co Ltd
Current assignee: ICHINOMIYA DENKI KK; Ichinomiya Denki Co Ltd
Priority date: 2000-08-11
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2002-02-22

Abstract

(57)【要約】【課題】組立の工数を減らして製造コストが低減でき
る分割コアユニット、ステータ、及びモータを提供す
る。【解決手段】本分割コアユニット１００は、ステータ
を歯極単位に分割してなる分割コア１０１ａ、１０１
ｂ、１０１ｃ、１０１ｄと、各分割コア１０１ａ、１０
１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄの歯極を絶縁被覆するボビン
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄと、絶縁被覆
された各歯極に連続的に巻回される巻線１０３とからな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分割コアの歯極に
巻回された巻線を結線する回数を減らして、モータの組
立工程を簡易なものとすることができる分割コアユニッ
ト、ステータ、及びモータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のインナーロータ型のブラシレスモ
ータでは、図８に示すステータコア８００の各歯極８０
１に巻線がコイル状に巻かれたものが用いられていた
が、該ステータコア８００においては、歯極８０１への
巻線作業が煩雑であり、巻線作業の自動化が困難であっ
た。また、モータの性能を向上するためには、ステータ
コア８００の各歯極８０１に巻回される巻線の占積率を
高めることが望ましいが、従来のステータコア８００で
は、隣接する歯極８０１間の幅が、歯極８０１の基端側
より先端側の方が狭くなっているので、歯極８０１の基
端側にまで巻線を密に巻きつけることが困難であった。
これらの問題を解決すべく、ステータコアを各歯極毎に
分割して巻線を施した分割コアを組み合わせてなる分割
コア型のステータが考案されている。

【０００３】前記分割コア型のステータによれば、組み
合わせる前の分割コアの歯極に巻線を巻回することがで
きるので、巻線作業が容易となり、さらに、該歯極に巻
線を整列させて巻回することができるので、コイル状に
巻きつけた巻線の占積率を向上することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、分割コアを組
み立ててステータとする際には、分割コアに巻回された
巻線同士を結線する必要がある。図９は、分割コアを組
み合わせたステータの概略平面図であって、該ステータ
９００はインナーロータ型のブラシレスモータに用いら
れるものである。図に示すように、ステータ９００は、
１２個の分割コア９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃ、９０
１ｄ、９０１ｅ、９０１ｆ、９０１ｇ、９０１ｈ、９０
１ｉ、９０１ｊ、９０１ｋ、９０１ｌが各々の歯極を内
側にして環状に連結されてなるものである。

【０００５】各分割コアの歯極に巻回された巻線９０２
ａ、９０２ｂ、９０２ｃ、９０２ｄ、９０２ｅ、９０２
ｆ、９０２ｇ、９０２ｈ、９０２ｉ、９０２ｊ、９０２
ｋ、９０２ｌは、図に示すように、９ヶ所において結線
されている。詳細には、巻線９０２ａの一端と巻線９０
２ｄの一端とが結線され、巻線９０２ｄの他端と巻線９
０２ｇの一端とが結線され、巻線９０２ｇの他端と巻線
９０２ｊの一端とが結線され、これにより、分割コア９
０１ａ、分割コア９０１ｄ、分割コア９０１ｇ、及び分
割コア９０１ｊが同極（Ｕ極）の電流による磁極を構成
する。同様に、巻線９０２ｂと巻線９０２ｅと巻線９０
２ｈと巻線９０２ｋとが各々結線されて、分割コア９０
１ｂ、分割コア９０１ｅ、分割コア９０１ｈ、及び分割
コア９０１ｋがＶ極のの電流による磁極を構成し、巻線
９０２ｃと巻線９０２ｆと巻線９０２ｉと巻線９０２ｌ
とが各々結線されて、分割コア９０１ｃ、分割コア９０
１ｆ、分割コア９０１ｉ、及び分割コア９０１ｌがＷ極
の電流による磁極を構成する。このように構成されたス
テータ９００に、Ｕ極、Ｖ極、Ｗ極の三極の電流が通電
されることにより回転磁界が形成される。

【０００６】巻線を結線する方法は、結線すべき個所を
パターンにしたプリント基板を用いる方法や、巻線同士
をはんだ付けする方法等があるが、巻線の径が太いもの
であったり、高出力のモータとする必要がある場合に
は、はんだ付けにより巻線が結線される。

【０００７】しかし、はんだ付けによる巻線の結線は手
作業で行われるため、従来の分割コアを用いてステータ
やモータを組み立てる場合には、工数（人×時間）が多
くなり、その結果、製造コストも高くなってしまうとい
う問題があった。

【０００８】本発明は、前記の問題に鑑みてなされたも
のであり、組立の工数を減らして製造コストが低減でき
る分割コアユニット、ステータ、及びモータを提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
になされた本発明の請求項１に係る分割コアユニット
は、ステータコアを歯極単位で分割してなる少なくとも
２以上の分割コアと、各分割コアの歯極を被覆して絶縁
するボビンと、該ボビンにより絶縁された各分割コアの
歯極に巻回される長さ部分と、各分割コア間に対応する
所要長さの巻回されない長さ部分とを有する１本の巻線
とを具備してなるものである。

【００１０】また、本発明の請求項２に係るステータコ
アは、請求項１記載の分割コアユニットを少なくとも２
組以上具備してなるステータであって、各分割コアユニ
ットのいずれか一の分割コアが一定の順序で連結され、
かつ、各分割コアユニットのその他の分割コアも、前記
一定の順序で繰り返して連結されることにより、全体が
環状に連結されてなるものである。

【００１１】また、本発明の請求項３に係るモータは、
請求項２記載のステータと、該ステータにより回転され
るロータとを具備してなるものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき具体的に説明する。図１は、本発明の実施の形
態に係る分割コアユニットの構成を説明するための概略
斜視図であり、本分割コアユニット１００は、ステータ
を歯極単位に分割してなる分割コア１０１ａ、１０１
ｂ、１０１ｃ、１０１ｄと、各分割コア１０１ａ、１０
１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄの各歯極を絶縁被覆するボビ
ン１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄと、絶縁被
覆された各歯極に連続的に巻回される巻線１０３とから
なる。

【００１３】つぎに、分割コア１０１ａを例として、各
分割コア１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄの構
造について説明する。分割コア１０１ａは、図２及び図
３に示すように、巻線１０３が巻回されて磁極となる歯
極１０ａと、一側縁には凸部が、他側縁には凹部が形成
された連結部１１ａとからなる金属薄板１２ａを、所要
の枚数だけ積層してなるものである。さらに、各金属薄
板１２ａには、適当な位置にかしめによる凸部１３ａが
形成されており、該凸部１３ａが、その上下に積層され
る金属薄板１２ａの凸部１３ａと嵌合して、各金属薄板
１２ａ同士の位置決めがなされている。積層された各金
属薄板１２ａ同士は、適当な接着剤又は溶接等により固
着されている。また、前記連結部１１ａの両側縁に形成
された凸部及び凹部は、分割コア同士を連結する際に隣
接する分割コアの凸部又は凹部と嵌合する。なお、前記
連結部１１ａの中央には丸穴が形成されており、該丸穴
は、分割コアを連結してステータとした場合に、該ステ
ータの位置決め等に用いられるものであるが、必ずしも
設ける必要はない。

【００１４】つぎに、ボビン１０２ａを例として、各ボ
ビン１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄについて
説明する。ボビン１０２ａは、図４に示すように、分割
コア１０１ａの歯極１０ａの周側面を被覆して絶縁する
ものであって、該歯極１０ａの側面に沿って曲折された
板状部材からなる側面被覆部２０ａと、歯極１０ａの上
面又は下面を覆う部材、及び該部材から突出し、かつ対
向する２枚の板状部材から構成される上下面被覆部２１
ａとを組み合わせてなるものである。これにより、分割
コア１０１ａの歯極１０ａの両側面及び上下面を絶縁被
覆するとともに、上下面被覆部２１ａの２枚の板状部材
が、前記歯極１０ａに巻回される巻線１０３を挟持し
て、コイル状に巻回された巻線１０３の巻崩れを防止す
る。また、各ボビン１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１
０２ｄは、絶縁紙、又は、ポリアミドやポリイミド等の
絶縁性合成樹脂からなるものである。なお、ボビン１０
２ａは、分割コア１０１ａの歯極１０ａの周側面を絶縁
被覆できるものであれば前記形状に限定されるものでは
ない。

【００１５】巻線１０３は、導電性を有する金属材料か
らなる線材で、外周面が、例えばエナメル被覆等により
絶縁被覆されたものである。該巻線１０３は、分割コア
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄの各歯極すべ
てに連続的に巻回されるものであり、各分割コア１０１
ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄの各歯極に巻回され
る長さ部分と、各分割コア間において巻回されない長さ
部分とを有する１本の線材である。詳細には、図１に示
すように、分割コア１０１ａの歯極に巻回された後、そ
の巻き終わり部分から所要長さの巻回されない長さ部分
をおいて、分割コア１０１ｂの歯極に巻回され、同様に
その巻き終わり部分から所要長さの巻回されない部分を
おいて、分割コア１０１ｃの歯極に巻回され、同様にそ
の巻き終わり部分から所要長さの巻回されない部分をお
いて、分割コア１０１ｄの歯極に巻回される。なお、巻
線１０３において、前記巻回されない長さ部文の所要長
さは、各分割コア１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０
１ｄを環状に連結してステータとする場合の各分割コア
の配置を考慮して設定される。

【００１６】また、図５は、図１に示した分割コア１０
１ａのＡ−Ａ断面を示す断面図であるが、図に示すよう
に、巻線１０３は、分割コア１０１ａの歯極１０ａの周
側面に、整列かつ重層されて巻回される。これにより、
巻線１０３が巻回されることにより、歯極１０ａの周囲
に形成されるコイルの占積率を高くすることができる。
なお、各分割コア１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０
１ｄの歯極に巻線１０３を巻回する作業は、手作業のほ
か、自動巻線装置を用いて行われる。

【００１７】このように、分割コアユニット１００は、
一の電流により磁極を形成する分割コア１０１ａ、１０
１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄを、１本の巻線１０３により
一体として構成されたものであり、これにより、該分割
コアユニット１００を用いてステータを組み立てる場合
に、各分割コア１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１
ｄの歯極に巻回された巻線同士を結線する作業が不要と
なる。なお、本分割コアユニット１００は、１２スロッ
トのステータを用いた３極のブラシレスモータ用のもの
であるが、９スロットのステータに用いる場合には３個
の分割コアを、６スロットのステータを用いる場合には
２個の分割コアを一組として分割コアユニットを構成す
ればよい。

【００１８】つぎに、３組の分割コアユニット１００、
２００、３００により構成される１２スロットのステー
タを用いたインナーロータ型のブラシレスモータについ
て説明する。ここで、分割コアユニット２００及び分割
コアユニット３００は、前記分割コアユニット１００と
同様の構成のものである。詳細には、分割コアユニット
２００は、歯極単位に分割してなる分割コア２０１ａ、
２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄの各歯極がボビンにより
絶縁被覆され、該絶縁被覆された各歯極に１本の巻線２
０３が連続的に巻回されたもので、分割コアユニット３
００は、歯極単位に分割してなる分割コア３０１ａ、３
０１ｂ、３０１ｃ、３０１ｄの各歯極がボビンにより絶
縁被覆され、該絶縁被覆された各歯極に１本の巻線３０
３が連続的に巻回されたものである。

【００１９】図６は、３組の分割コアユニット１００、
２００、３００を組み合わせてなる１２スロットのステ
ータ４００の構成を説明するための平面図である。該ス
テータ４００は、各分割コアユニット１００、２００、
３００のいずれか一の分割コアが一定の順序で連結さ
れ、各分割コアユニット１００、２００、３００のその
他の分割コアも前記一定の順序で繰り返し連結されるこ
とにより、全体が環状に連結されてなるものである。

【００２０】詳細には、図に示すように、ステータ４０
０は、３組の分割コアユニット１００、２００、３００
を、時計方向に向かって、分割コア１０１ａ、分割コア
２０１ａ、分割コア３０１ａと連結した後、つぎに、分
割コア１０１ｂ、分割コア２０１ｂ、分割コア３０１ｂ
を連結し、さらに、分割コア１０１ｃ、分割コア２０１
ｃ、分割コア３０１ｃを連結し、最後に、分割コア１０
１ｄ、分割コア２０１ｄ、分割コア３０１ｄを連結し
て、全体を環状にしたものである。各分割コア同士は、
各々の連結部１１ａ等の側縁に形成された凸部又は凹部
が、隣接する分割コアと嵌合して位置決めがなされ、さ
らに、各分割コア１０１ａ等の外周側面において溶接等
が施されることにより固着されている。

【００２１】各分割コアユニット１００、２００、３０
０の巻線１０３、２０３、３０３の一端は各々Ｕ極、Ｖ
極、Ｗ極の電源に接続すべく独立したものとなってお
り、他端は一つに結線されている。なお、巻線１０３、
２０３、３０３の他端側は必ずしも結線することを要し
ない。これにより、各分割コアの歯極に巻回された巻線
同士を結線する作業をすることなく、Ｕ極、Ｖ極、Ｗ極
の三極のうち、同極の電流により磁極を形成する分割コ
アが９０度毎に４個配置された１２スロットのステータ
が構成され、Ｕ極、Ｖ極、Ｗ極の三極の電流が各々の巻
線１０３、２０３、３０３に通電されることにより、ス
テータ４００に回転磁界が形成される。

【００２２】なお、各分割コアユニット１００、２０
０、３００の各分割コアが環状に連結される順序は、本
実施の形態に係るステータ４００で示したものに限定さ
れるものではなく、組み合わせる分割コアユニットの組
数や、使用する電源の種類、例えば三極直流や三相交流
等に応じて、様々な順序で連結することができ、複数の
分割コアユニットを組み合わせてなるステータに回転磁
界が形成されるような順序であれば任意に設定すること
ができる。

【００２３】図７は、前記ステータ４００を具備してな
るモータ５００の構成を示す断面図であり、図に示すよ
うに、ステータ４００の中空部分に、ステータ４００か
ら一定の距離をおいて棒状のロータ４０１が挿通され、
該ロータ４０１にはシャフト４０２がロータ４０１と同
心となるように固定されている。ステータ４００及びロ
ータ４０１はモータボックス４０３の内部に収納されて
おり、前記シャフト４０２はモータボックス４０３によ
り回転自在に軸支され、その一端がモータボックス４０
３から突出している。これにより、モータ５００に通電
されてステータ４００に回転磁界が形成され、それに応
じてロータ４０１とともにシャフト４０３が回転する。

【００２４】なお、本実施の形態に係るモータ５００は
Ｕ極、Ｖ極、Ｗ極の三極のものであるが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、その他のモータにおいても
本発明と同様の効果が得られることは当然である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る分割
コアユニットによれば、ステータコアを歯極単位で分割
してなる少なくとも２以上の分割コアと、各分割コアの
歯極を被覆して絶縁するボビンと、該ボビンにより絶縁
された各分割コアの歯極に巻回される長さ部分と、各分
割コア間に対応する所要長さの巻回されない長さ部分と
を有する１本の巻線とを具備するので、各分割コアに巻
回された巻線同士を結線する必要がない。これにより、
当該分割コアユニットを用いたステータ又はモータの組
立工数を減らして、製造コストを低減することができ
る。

【００２６】また、本発明に係るステータによれば、前
記分割コアユニットを少なくとも２組以上具備してなる
ステータであって、各分割コアユニットのいずれか一の
分割コアが一定の順序で連結され、かつ、各分割コアユ
ニットのその他の分割コアも、前記一定の順序で繰り返
して連結されることにより、全体が環状に連結されてな
るものであるので、ステータの組立工程において、各分
割コアに巻回された巻線同士を結線する工程を必要とし
ない。これにより、ステータの製造コストを低減するこ
とができる。

【００２７】また、本発明に係るモータによれば、前記
ステータと、該ステータにより回転されるロータとを具
備するので、モータの組立工程において、分割コアに巻
回された巻線を結線する工程を必要としない。これによ
り、モータの製造コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る分割コアユニット１
００の構成を示す概略斜視図である。

【図２】金属薄板１２ａの構成を示す平面図である。

【図３】分割コア１０１ａの構成を示す斜視図である。

【図４】ボビン１０２ａの構成を示す斜視図である。

【図５】分割コア１０１ａのＡ−Ａ断面を示す断面図で
ある。

【図６】ステータ４００の構成を示す平面図である。

【図７】モータ５００の構成を示す断面図である。

【図８】ステータコア８００の構成を示す概略斜視図で
ある。

【図９】従来のステータ９００の構成を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１００分割コアユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、２０１ａ、
２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄ、３０１ａ、３０１ｂ、
３０１ｃ、３０１ｄ分割コア１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄボビン１０３、２０３、３０３巻線１０ａ歯極４００ステータ４０１ロータ５００モータ

フロントページの続きＦターム(参考） 5H002 AA03 AA07 AB03 AB05 AB06 AC03 AC06 AE06 AE08 5H604 AA08 BB01 CC01 CC05 CC14 CC16 DA19 DA21 DB01 DB18 QB17 5H615 AA01 BB01 BB16 PP01 PP07 PP19 PP28 QQ08 QQ19 RR02 SS11 SS19 SS20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステータコアを歯極単位で分割してなる
少なくとも２以上の分割コアと、各分割コアの歯極を被覆して絶縁するボビンと、該ボビンにより絶縁された各分割コアの歯極に巻回され
る長さ部分と、各分割コア間に対応する所要長さの巻回
されない長さ部分とを有する１本の巻線とを具備してな
るものであることを特徴とする分割コアユニット。
【請求項２】請求項１記載の分割コアユニットを少な
くとも２組以上具備してなるステータであって、各分割
コアユニットのいずれか一の分割コアが一定の順序で連
結され、かつ、各分割コアユニットのその他の分割コア
も、前記一定の順序で繰り返して連結されることによ
り、全体が環状に連結されてなるものであることを特徴
とするステータ。
【請求項３】請求項２記載のステータと、該ステータ
により回転されるロータとを具備してなるものであるこ
とを特徴とするモータ。