JP2004364402A

JP2004364402A - コア、コア製造方法、ステータ、ステータ製造方法、ブラシレスモータ

Info

Publication number: JP2004364402A
Application number: JP2003159173A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Toyama; 靖浩外山; Seiya Yokoyama; 誠也横山
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】絶縁膜を剥離しにくくすることができるコア、ステータ、コア製造方法、ステータ製造方法、及びブラシレスモータを提供する。
【解決手段】絶縁膜２４は、ステータコア１４との境界部において、絶縁膜２４の一部である樹脂粒子２７が、隣接する磁性粉体２６同士で囲まれた隙間に入り込むように形成されている。絶縁膜２４は、絶縁粉体としての微細な樹脂粒子２７からなり、この樹脂粒子２７は、磁性粉体２６よりも小さい粒子径を有している。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コア、ステータ、コア製造方法、ステータ製造方法及びブラシレスモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、モータは、コアとコアに巻装されたコイルとを備えている。通常、コアは電磁鋼板を積層して形成され、コイルは、表面がエナメル等で絶縁被覆された巻線を巻回して形成される。このコアとコイルとを絶縁する方法としては、絶縁紙やボビン等のインシュレータをコアとコイルとの間に介在させる方法や、電着塗装によりコアの表面に絶縁膜を形成する方法等が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２２３５４８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、既存の技術を用いて、コアの表面に絶縁膜を形成したとしても、図８に示すように、巻線８０をコア８１に巻き付ける際、それらが互いに擦れ合うことで、コア８１の表面から絶縁膜が剥離することがあった。このため、絶縁膜の剥離した部分では、コイル８２とコア８１とを絶縁することができず、電流・電圧の存在下においては、短絡（ショート）等が生じる要因となっていた。従って、高信頼性の絶縁膜が得られないことから、モータの信頼性低下を招くという問題が生じていた。
【０００５】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、絶縁膜が剥離しにくいコア、ステータ、コア製造方法、ステータ製造方法、及びブラシレスモータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、コイルが装着され、絶縁皮膜された磁性粉体を圧縮成形してなるコアにおいて、前記コイルが装着される装着面に絶縁粉体からなる絶縁膜を有し、前記絶縁膜は、前記絶縁粉体が前記磁性粉体間の隙間に入り込むように形成されていることを要旨とする。
【０００７】
この構成にすれば、絶縁膜は、絶縁粉体が磁性粉体間の隙間に入り込むように形成されるため、アンカー効果によるコアとの密着強度を高めることができる。このため、コアから絶縁膜を剥離しにくくすることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記絶縁粉体の粒子径は、前記磁性粉体の粒子径よりも小さいことを要旨とする。
この構成にすれば、絶縁粉体は、粒子径が磁性粉体よりも小さいため、磁性粉体間の隙間に入り込み易くなっている。このため、絶縁粉体が、磁性粉体間の隙間の内奥にまで入り込むことができる。よって、絶縁膜は、アンカー効果によるコアとの密着強度をより一層高めることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、前記装着面は滑らかな曲面となっていることを要旨とする。
この構成にすれば、装着面は滑らかな曲面であることから、例えば、電着塗装により絶縁膜を形成する場合、絶縁膜が形成される面に電荷を均一に分布させることができ、均一な厚みを有する絶縁膜を形成することができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載のコア製造方法の発明において、電着塗装により前記絶縁膜を形成したことを要旨とする。
【００１１】
この構成にすれば、電着塗装を利用することで、磁性粉体間の隙間や装着面等に絶縁膜を析出させることができるとともに、均一な厚みを有する絶縁膜を容易に形成することができる。このため、絶縁膜は、アンカー効果によるコアとの密着強度を更に高めることができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載のコアと、前記コアに装着されるコイルとを備えたステータにおいて、前記コアは、前記コイルが巻装される複数のティースを有し、前記ティースには、巻線を巻回することで略筒状に形成された前記コイルが挿入されていることを要旨とする。
【００１３】
この構成にすれば、巻線を巻回して略筒状のコイルを形成し、このコイルをティースに挿入するため、従来の巻線をコアに巻き付ける方法と比べ、ティースの表面に加えられる力を小さく抑えることができる。このため、コイルをコアに装着する際、絶縁膜がコアから剥離しにくくなる。
【００１４】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載のステータを製造するステータ製造方法であって、圧縮成形により前記コアを形成し、電着塗装により前記絶縁膜を前記コアの表面に形成し、前記巻線を略筒状に巻回することにより前記コイルを形成し、前記コイルを前記コアに装着する際、前記コイルを前記ティースに対し挿入するようにしたことを要旨とする。
【００１５】
この構成にすれば、電着塗装によって、圧縮成形して得られたコアの表面に、密着強度の高い絶縁膜を形成することができる。また、巻線を巻回して得られる略筒状のコイルをティースに挿入するため、従来の巻線をコアに巻き付ける方法と比べ、ティースの表面に加えられる力を小さく抑えることができる。これらの相互作用によって、コイルをコアに装着する際、絶縁膜がコアからより一層剥離しにくくなる。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載のコアと、前記コアに装着されるコイルと、前記コアで発生する回転磁界により回転するロータとを備えたブラシレスモータであることをその要旨とする。
【００１７】
この構成にすれば、絶縁膜は、アンカー効果によるコアとの密着強度を高めることができ、同コアから剥離しにくくなる。このため、電流・電圧の存在下においても、コアとコイルとを絶縁することができ、短絡等の不具合を防止することができる。よって、ブラシレスモータの信頼性を向上させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、ブラシレスモータ１０は、回転軸１１に軸着されたロータ１２と、このロータ１２の周囲に配置されるステータ１３とを備えている。ロータ１２は、回転軸１１により回転可能に支持されている。ステータ１３は、コアとしてのステータコア１４と、ステータコア１４に装着されたコイル１５とからなる。ステータコア１４は、環状のアウタコア１６と、同アウタコア１６の内側に配置されたインナコア１７とを組み付けてなる。
【００１９】
インナコア１７は、放射状に配置された複数のティース２０と、これらティース２０の径方向内端部を連結する環状の基部２１とからなる。ティース２０の径方向外端部には係合突起２２が突設され、アウタコア１６の内周面には、この係合突起２２が係合可能な係合凹部２３が形成されている。係合突起２２を係合凹部２３に圧入させることで、インナコア１７とアウタコア１６とが一体的に組み付けられ、ステータコア１４が形成されている。
【００２０】
コイル１５は、表面がエナメル等で絶縁被覆された巻線を巻回することで略筒状に形成されている。コイル１５は、その中空部分にティース２０が挿入された状態で、インナコア１７に装着されている。
【００２１】
図２に示すように、ステータ１３の径方向と垂直なティース２０の断面形状は、角部を有しない略楕円形状となっている。つまり、コイル１５が装着される装着面としてのティース２０の表面２０ａは、滑らかな曲面形状となっている。本実施形態において、ステータコア１４の表面全体には、ほぼ均一な厚みを有する絶縁膜２４が形成されている。この絶縁膜２４は、ステータコア１４とコイル１５とを絶縁するためのものでる。
【００２２】
図２の拡大図に示すように、絶縁膜２４は、表面が酸化皮膜２５により覆われた磁性粉体２６からなるステータコア１４の表面に形成されている。絶縁膜２４は、絶縁粉体としての微細な樹脂粒子２７からなり、この樹脂粒子２７は、磁性粉体２６よりも小さい粒子径を有している。このため、絶縁膜２４は、ステータコア１４との境界部において、絶縁膜２４の一部である樹脂粒子２７が、隣接する磁性粉体２６同士で囲まれた隙間に入り込むように形成されている。また、絶縁膜２４は、電着塗装により薄膜として析出され、ステータコア１４を形成する磁性粉体２６の粒子径とほぼ同じの厚みを有している。尚、電着塗装とは、低濃度の水溶性塗料の溶液中に被塗装物を入れ、塗料と被塗装物との間に直流電圧を印加することにより、被塗装物の表面に、塗料による薄膜を析出させる方法のことをいう。
【００２３】
次に、ステータ１３の製造方法について説明する。
まず、表面が酸化被膜された磁性粉体と、磁性粉体同士を結合させるバインダーとを混合し、これらを圧縮成形することによって、アウタコア１６とインナコア１７とを形成する。
【００２４】
次に、電着塗装により、アウタコア１６及びインナコア１７の表面に絶縁膜２４を形成する。このとき、ステータコア１４の磁気抵抗を小さくすることを目的として、アウタコア１６の内周面１６ａとインナコア１７のティース２０の径方向外端部の端面２０ｂとをマスキング処理した後、アウタコア１６及びインナコア１７を、樹脂粒子２７を含む水溶性塗料の溶液中に浸漬させる。そして、水溶性塗料の溶液中に直流電圧を印加し、アウタコア１６及びインナコア１７の表面に薄膜を析出させる。すると、アウタコア１６及びインナコア１７の表面に、樹脂粒子２７からなる絶縁膜２４がほぼ均一な厚みで形成される。
【００２５】
続いて、コイル１５の装着を行なう。図３に示すように、予め、コイル１５は、所定の長さに切断された巻線３０を巻回することで略筒状に形成される。こうして得られた略筒状のコイル１５を、インナコア１７の放射状に配置されたティース２０に差し込む。このとき、コイル１５の中空部分にティース２０が挿入されるとともに、該ティース２０の径方向外端部がコイル１５から突出される。そして、インナコア１７をアウタコア１６の内側に挿入することで、インナコア１７とアウタコア１６とが組み付けられ、ステータ１３が形成される。
【００２６】
上記実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）ステータコア１４との境界部において、絶縁膜２４は、絶縁膜２４の一部である樹脂粒子２７が、隣接する磁性粉体２６同士で囲まれた隙間に入り込むように形成されている。このため、絶縁膜２４は、アンカー効果によるステータコア１４との密着強度を高めることができる。よって、ステータコア１４から絶縁膜２４を剥離しにくくすることができる。
【００２７】
（２）絶縁膜２４を形成する樹脂粒子２７は、磁性粉体２６よりも小さい粒子径を有しているため、隣接する磁性粉体２６同士で囲まれた隙間に入り込み易くなっている。このため、ステータコア１４との境界部において、隣接する磁性粉体２６同士で囲まれた隙間に樹脂粒子２７が密に充填され、絶縁膜２４は、アンカー効果によるステータコア１４との密着強度をより一層高めることができる。よって、ステータコア１４から絶縁膜２４をより一層剥離しにくくすることができる。
【００２８】
（３）電着塗装によって、磁性粉体２６間の隙間及びステータコア１４の表面に、樹脂粒子２７からなる絶縁膜２４を容易に析出させることができる。また、コイル１５が装着されるティース２０の表面２０ａは滑らかな曲面であり、電荷の集中が生じやすい角部を有していない。このため、電着塗装を行なう際、ティース２０の表面２０ａに電荷を均一に分布させることができ、その結果、均一な厚みを有する絶縁膜２４を形成することが可能となる。よって、高信頼性の絶縁膜２４が形成されるとともに、ステータコア１４から絶縁膜２４を更に剥離しにくくすることができる。
【００２９】
（４）コイル１５を装着する際、予め、所定の長さに切断された巻線を巻回することで略筒状のコイル１５を形成し、このコイル１５を、放射状に突出されたインナコア１７のティース２０に差し込むようにしている。このようにすれば、コイル１５の中空部分にティース２０を挿入すればよいため、図８に示す巻線を巻き付ける方法と比べ、ティース２０に加えられる力を小さく抑えることができる。このため、コイル１５を装着する際、絶縁膜２４が剥離しにくくなり、高信頼性のブラシレスモータ１０を得ることができる。また、ティース２０を薄く形成することができるため、コイル１５の巻き線数を同じにすれば、ステータコア１４の寸法を小さくすることができ、ステータコア１４の寸法を従来と同じにすれば、コイル１５の巻き線数を増やして、磁束密度を向上させることができる。従って、ブラシレスモータ１０の小型化及び高出力化を達成することができる。
【００３０】
（５）絶縁膜２４は、磁性粉体２６の粒子径とほぼ同じの厚みを有しているため、膜強度を十分に確保することができ、内部応力の発生を小さく抑えることもできる。このため、外部からの衝撃や熱歪み等によって、絶縁膜２４に割れやクラック等が生じるのを抑制することができる。よって、絶縁膜２４の信頼性が向上するため、ブラシレスモータ１０の信頼性を高めることができる。
【００３１】
（６）本実施形態においては、電着塗装により析出された薄膜を絶縁膜２４とし、同絶縁膜２４によって、コイル１５とステータコア１４とを絶縁している。このため、絶縁紙やボビン等のインシュレータを用いる場合と比べ、ステータコア１４において、コイル１５の収容スペースを広く確保することができる。このため、ステータコア１４の寸法を小さくすることができ、また、コイル１５の巻き線数を増やして、磁束密度を向上させることもできる。従って、ブラシレスモータ１０の更なる小型化及び高出力化を達成することができる。
【００３２】
なお、前記実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態において、ステータコア１４は、インナコア１７とアウタコア１６とを組み付けてなる２分割コアであったが、これ以外の構成でもよく、図４に示すように、インナコア１７を複数の分割コア４０としてもよい。この場合、分割コア４０は、コイル１５が巻装されるティース４１と、ティース４１の径方向外端部に延出された基部４２と、径方向内端部に延出された基部４３とを有し、基部４３には係合突起４４が突設されている。分割コア４０の表面は、アウタコア４５との接合面４０ａを除く部分が、電着塗装により形成された絶縁膜４７により被覆されている。続いて、複数の分割コア４０とアウタコア４５とを組み付けてなるステータコア４８の製造方法を説明する。アウタコア４５と分割コア４０とを磁性粉体を圧縮成形して形成した後、電着塗装により、アウタコア４５及び分割コア４０の表面に絶縁膜４７を形成する。次に、図５（ａ）に示すように、ティース４１に巻線４９を巻き付けて、分割コア４０にコイル５０を巻装する。その後、図５（ｂ）に示すように、プレス５１等を用いて、コイル５０の外面からティース４１に対し加圧を行なう。すると、巻線４９同士が密着するとともに、ティース４１の表面４１ａに巻線４９が押し付けられ、コイル５０の占積率を高めることができる。そして、図５（ｃ）に示すように、分割コア４０の係合突起４４をアウタコア４５の内周面に形成された係合凹部５２に係合させることで、分割コア４０とアウタコア４５とが組み付けられ、ステータコア４８が形成される。
【００３３】
・また、分割コア４０は、これ以外の構成であってもよく、ティース４１の径方向外端部の基部４３を省略したものであってもよい。この場合、予め、巻線４９を巻回することで略筒状のコイル５５を形成し、このコイル５５をティース４１の径方向外端部から差し込む（図６（ａ））。そして、分割コア５６をアウタコア５７の内周面に装着する（図６（ｂ））ことにより、ステータコア５８が形成される。また、分割コア６０は、図７に示すように、ティース４１の径方向内端部の基部４２を省略したものであってもよい。この場合、略筒状のコイル５５をティース４１の径方向内端部から差し込み（図７（ａ））、分割コア６０をアウタコア５７の内周面に装着させる（図７（ｂ））ことで、ステータコア６８が形成される。
【００３４】
・本実施形態において、ステータコア１４の表面に形成された絶縁膜２４は電着塗装により形成されていたが、これ以外の方法であってもよく、例えば、樹脂粒子２７を含む塗料を、ステータコア１４の表面に刷毛やスプレー等で塗装してもよい。このようにすれば、毛細管現象により、樹脂粒子２７を含む塗料を磁性粉体２６間の隙間に染込ませることができ、絶縁膜２４は、アンカー効果によるステータコア１４の密着強度を高めることができる。
【００３５】
・本実施形態において、ロータ１２は、ステータ１３の内側に配置されていたが、同ステータ１３の外側に配置してもよく、各種形状のブラシレスモータ１０に適用させることができる。
【００３６】
・本実施形態において、ブラシレスモータ１０が備えるステータコア１４に具体化されていたが、これ以外の構成として、直流モータが備えるアーマチャのコアに具体化してもよい。
【００３７】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に記載する。
（１）前記絶縁膜の厚さは、前記磁性粉体の粒子径とほぼ同じに設定されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載のステータコア。
【００３８】
（２）前記ティースの径方向外端部には係合突起が設けられ、前記アウタコアの内周面には、前記係合突起が係合する係合凹部が設けられていることを特徴とする請求項６に記載のステータ。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、絶縁膜を剥離しにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態におけるブラシレスモータの断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】本実施形態におけるステータの分解斜視図。
【図４】別例のブラシレスモータの断面図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は別例のステータ製造方法を説明するための図。
【図６】（ａ），（ｂ）は別例のステータ製造方法を説明するための図。
【図７】（ａ），（ｂ）は別例のステータ製造方法を説明するための図。
【図８】従来のステータ製造方法を説明するための図。
【符号の説明】
１０…ブラシレスモータ、１２…ロータ、１３…ステータ、１４…ステータコア（コア）、１５…コイル、２０…ティース、２０ａ…表面、２４…絶縁膜、２６…磁性粉体、２７…絶縁粉体、３０…巻線。

Claims

コイルが装着され、絶縁皮膜された磁性粉体を圧縮成形してなるコアにおいて、
前記コイルが装着される装着面に絶縁粉体からなる絶縁膜を有し、前記絶縁膜は、前記絶縁粉体が前記磁性粉体間の隙間に入り込むように形成されていることを特徴とするコア。
前記絶縁粉体の粒子径は、前記磁性粉体の粒子径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のコア。
前記装着面は滑らかな曲面となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載のコア。
請求項１〜３のうちいずれか１項に記載のコアを製造するコア製造方法であって、
電着塗装により前記絶縁膜を形成したことを特徴とするコア製造方法。
請求項１〜３のうちいずれか１項に記載のコアと、前記コアに装着されるコイルとを備えたステータにおいて、
前記コアは、前記コイルが巻装される複数のティースを有し、
前記ティースには、巻線を巻回することで略筒状に形成された前記コイルが挿入されていることを特徴とするステータ。
請求項５に記載のステータを製造するステータ製造方法であって、
圧縮成形により前記コアを形成し、
電着塗装により前記絶縁膜を前記コアの表面に形成し、
前記巻線を略筒状に巻回することにより前記コイルを形成し、
前記コイルを前記コアに装着する際、前記コイルを前記ティースに対し挿
入するようにしたことを特徴とするステータ製造方法。
請求項１〜３のうちいずれか１項に記載のコアと、前記コアに装着されるコイルと、前記コアで発生する回転磁界により回転するロータとを備えたブラシレスモータ。