JP2006340542A - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルボビンの接続部に塑性変形を起こさずにコイルボビン先端の隙間を広げることができて巻線機の巻線ノズルの取回し自由度が確保され、かつ、組立作業が煩雑でない電動機を得ること。
【解決手段】一方の側部に軸を片持ちする軸腕を有し、他方の側部に軸孔を設けた軸受腕を有し、矩形平板状に形成された基部フランジと、前記基部フランジの中央部に配設された巻胴部と、前記巻胴部の先端に配設された先端フランジと、をそれぞれ備えた複数個のコイルボビンを有し、前記複数個のコイルボビンを、前記軸腕に片持ちされた各軸を隣接するコイルボビンの軸受腕に設けられた各軸孔に嵌合させることによって互いに回動可能に連結し、前記巻胴部にコイルを巻装した後に、前記先端フランジを内周側にしてリング状に連結したコイルリングと、前記軸腕及び軸受腕が嵌合される溝が形成され、前記コイルリングを嵌合保持する固定鉄心と、を備える。
【選択図】 図１−１

Description

本発明は、交流サーボモータ等の同期型電動機に関するものである。

従来の回転電動機として、ステータコアの磁極ティースにコイルボビンを嵌合し該コイルボビンにコイルを集中巻きしてなるステータと、該ステータの内径側に配されたロータとを備えた回転電動機において、前記ステータコアをリング状のアウタヨークと、その内径側に固着される複数の前記磁極ティースとに分割し、これら磁極ティースにそれぞれ嵌合する前記コイルボビンを、前記磁極ティースの外径側にて屈曲自在な薄肉部により非環状に連結したものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、他の従来の電動機の固定子として、コイルと、このコイルが巻装され接続部を有するコイルボビンからなり前記接続部により他のコイルボビンと回動自在に連結可能にされたコイルボビン体と、前記コイルボビンに装着固定される磁極ティースと、前記磁極ティースが装着固定されたコイルボビン体の複数個を前記接続部により環状に形成したものを嵌合保持する固定鉄心を有し、前記接続部が、凹状部と凸状部を回動可能に嵌め込む構造に形成されているものや、前記接続部が、挿入ピンと挿入穴で形成されているものがある（例えば、特許文献２参照）。

特開平０７−２４５８９５号公報 特開平１１−０８９１２８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の回転電動機は、磁極ティースにそれぞれ嵌合するコイルボビンを、磁極ティースの外径側にて屈曲自在な薄肉部により非環状に連結している。コイルボビンにコイルを巻線するときに、それぞれのコイルボビンを連結する薄肉部を折り曲げてコイルボビン先端の隙間を広げ、巻線機の巻線ノズルが隣接するコイルボビンに干渉するのを防いで巻線ノズルの取回し自由度を確保しているのであるが、巻線後に薄肉部を逆方向に曲げてリング状のコイルボビン体を形成するので、それぞれのコイルボビンの間隔が、曲げによる薄肉部の塑性変形で伸張して大きくなる。そのため、コイルボビン体を形成したときに、固定子の内径が磁極ティース毎にばらつきがちで、真円度を高めることが困難であり、回転電動機のトルクリップルや、コギングトルクに影響を与えるという問題があった。

上記特許文献２に記載されたコイルボビンの接続部が凹状部と凸状部を回動可能に嵌め込む構造に形成されているものでは、凸状部全体を凹状部で覆うようにしないと両者の接続を確実にすることができず、そのようにすると、コイルボビンの回動角度が小さくなって、巻線機の巻線ノズルの取回し自由度が確保できないという問題があった。

また、コイルボビンの接続部が、挿入ピンと挿入穴で形成されているものでは、挿入ピンの分だけ部品点数が増え、特に小形の電動機では、挿入ピンを挿入穴に挿入する組立作業が煩雑であるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コイルボビンの接続部に塑性変形を起こさずにコイルボビン先端の隙間を広げることができて巻線機の巻線ノズルの取回し自由度が確保され、かつ、組立作業が煩雑でない電動機を得ることを目的とする。また、固定子鉄芯にコイルボビンを正確に位置決め固定することができる電動機を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の電動機は、一方の側部に軸を片持ちする軸腕を有し、他方の側部に軸孔を設けた軸受腕を有し、矩形平板状に形成された基部フランジと、前記基部フランジの中央部に配設された巻胴部と、前記巻胴部の先端に配設された先端フランジと、をそれぞれ備えた複数個のコイルボビンを有し、前記複数個のコイルボビンを、前記軸腕に片持ちされた各軸を隣接するコイルボビンの軸受腕に設けられた各軸孔に嵌合させることによって互いに回動可能に連結し、前記巻胴部にコイルを巻装した後に、前記先端フランジを内周側にしてリング状に連結したコイルリングと、前記軸腕及び軸受腕が嵌合される溝が形成され、前記コイルリングを嵌合保持する固定鉄心と、前記コイルリング内に回転自在に支持される回転子と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、巻線機の巻線ノズルの取回し自由度が確保され、組立作業が煩雑でなく、かつ、固定子鉄芯にコイルボビンが正確に位置決め固定された電動機が得られる。

以下に、本発明にかかる電動機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
図１−１は、本発明にかかる電動機の実施の形態を示す正面図であり、図１−２は、同下面図であり、図２−１は、コイルボビン単体を示す正面図であり、図２−２は、同下面図であり、図３−１は、一列に連結されたコイルボビンを示す正面図であり、図３−２は、同下面図であり、図４は、コイル巻線時の巻線ノズル及びコイルボビンの屈曲状態を示す正面図である。図５−１は、コイルボビンがリング状に連結されたコイルリングを示す正面図であり、図５−２は、同下面図であり、図６−１は、コイルボビンを固定子鉄心に嵌合した状態を示す正面図であり、図６−２は、同、一部破断下面図である。

図１−１及び図１−２に示すように、実施の形態の電動機１００は、鋼板を積層して筒状に形成された固定鉄心３と、コイル２を巻装したコイルボビン１がリング状に９個連結され固定鉄心３に嵌合されたコイルリング２１と、鋼板を積層して略円筒状に形成された回転子鉄心６、回転子鉄心６の外周側に装着され磁束を発生させる６個の平板状の永久磁石５、及び、回転子鉄心６の中心に嵌合された回転軸７を有し、コイルリング２１内に回転自在に設置された略円柱状の回転子８と、を備えている。永久磁石５は、回転子鉄心６の外周面に固着されていてもよい。

図２−１及び図２−２に示すように、単体のコイルボビン１は、矩形平板状に形成された基部フランジ１ａと、基部フランジ１ａの中央部に配設された角柱状の巻胴部１ｂと、巻胴部１ｂの先端に配設された矩形板状の先端フランジ１ｃとを有して成型されている。

基部フランジ１ａの左側部の角部から突出して基部フランジ１ａに平行な一対の円柱状の軸腕１ｄが成型され、軸腕１ｄには、基部フランジ１ａに平行な軸１ｅが片持ちされて一体成型されている。基部フランジ１ａの右側部の角部から突出して、基部フランジ１ａに平行な軸孔１ｇを有する一対の円板状の軸受腕１ｆが成型されている。軸腕１ｄの外径と軸受腕１ｆの外径は同一に形成されている。先端フランジ１ｃの内周面は、電動機１００の軸心を中心とする円弧状に形成されている。

図１−１及び図１−２に示すように、固定鉄心３は、外周部が円形に形成され、内周部は、後述のコイルリング２１を嵌合する正９角形（一般的には、正３ｎ角形：ｎは整数）に形成されている。正９角形の角部には、基部フランジ１ａの軸腕１ｄ及び軸受腕１ｆの外周部を嵌合する９条の半円形溝３ａが形成されている。

次に、図３−１〜図５−２を参照してコイルリング２１の組立方法を説明する。図３−１及び図３−２に示すように、基部フランジ１ａの軸１ｅを隣接するコイルボビン１の軸孔１ｇに嵌合（軸受腕１ｆを外側に撓ませて嵌合させる）させ、９個（一般的には、３ｎ個：ｎは整数）のコイルボビン１を、互いに回動可能に１列に連結してボビン列２０を組立てる。軸１ｅが軸腕１ｄに一体成型されているので、別体の軸を軸受腕１ｆに嵌合させるような組立作業の煩雑さはない。

次に、図４に示すように、ボビン列２０を、先端フランジ１ｃ、１ｃ間が離隔するように折り曲げ、図示しない巻線機に設置し、巻線機のノズル３０を駆動して、巻胴部１ｂにコイル２を巻装する。隣接する先端フランジ１ｃ、１ｃ間が離隔し、巻線機のノズル３０との間の隙間を大きくしているので、ノズル３０と先端フランジ１ｃとの干渉は発生せず、ノズル３０の取回し自由度が確保されている。

図３−２に示すように、隣接するコイルボビン１１〜１３にはＵ相線２ａが巻装され、隣接するコイルボビン１４〜１６にはＶ相線２ｂが巻装され、隣接するコイルボビン１７〜１９にはＷ相線２ｃが巻装される。Ｕ相線２ａ、Ｖ相線２ｂ及びＷ相線２ｃの一端は中点２ｄで互いに接続され、Ｕ相線２ａ、Ｖ相線２ｂ及びＷ相線２ｃの他端は図示しない３相交流電源に接続される。

コイルが巻装されたボビン列２０は、巻線機から取外し、図５−１及び図５−２に示すように、先端フランジ１ｃを内周側にし、コイルボビン１１の軸１ｅとコイルボビン１９の軸孔１ｇとを嵌合させて正９角リング状に連結され、コイルリング２１を形成する。

次に、図６−１及び図６−２を参照して、コイルリング２１と固定鉄心３の組立方法を説明する。外形を正９角リング状に形成したコイルリング２１を、基部フランジ１ａの軸腕１ｄ及び軸受腕１ｆの外周部を固定鉄心３の半円形溝３ａに嵌合させつつ、固定鉄心３内に挿入して嵌合させる。嵌合後、樹脂等によりモールド成型し、コイルリング２１を固定鉄心３に固着させる。

基部フランジ１ａの軸１ｅと軸孔１ｇとは、コイルボビン１同士をスムーズに回動させるためにスキマ嵌めとなっていて、コイルリング２１の固定鉄心３への挿入後に、各々のコイルボビン１を外側へ押圧することにより、基部フランジ１ａが前記スキマ分外側へ変位して、固定鉄芯３の内周面３ｂに当接し、コイルボビン１の半径方向位置が位置決めされる。

固定鉄心３の半円形溝３ａは、幅を軸腕１ｄ及び軸受腕１ｆの外径と略同一とし、深さを軸腕１ｄ及び軸受腕１ｆの半径より少し大きく形成する。このようにすることにより、コイルボビン１の円周方向位置を半円形溝３ａにより位置決めし、コイルボビン１の半径方向位置を固定鉄心３の内周面３ｂにより位置決めする。各々のコイルボビン１を固定鉄芯３にの内周面３ｂに押圧した状態で、両者を樹脂等によりモールド成型して、各々のコイルボビン１を固定鉄芯３に位置決め固定する。コイルボビン１は、精密に加工された固定鉄心３の半円形溝３ａ及び内周面３ｂにより、円周方向及び半径方向に精密に位置決めされる。

コイルボビン１に設けた円板状の軸受腕１ｆは、軸腕１ｄの軸１ｅと嵌合させるときに撓み易くするために、その一部を薄くしたり、付け根部を細くしたりしてもよい。また、その軸孔１ｇと外周部との間に軸１ｅ挿入用の切欠きを設けてもよい。

以上のように、本発明にかかる電動機は、生産性に優れ、かつ、高精度の同期型電動機として有用である。

本発明にかかる電動機の実施の形態を示す正面図である。 同下面図である。 コイルボビン単体を示す正面図である。 同下面図である。 一列に連結されたコイルボビンを示す正面図である。 同下面図である。 コイル巻線時の巻線ノズル及びコイルボビンの屈曲状態を示す正面図である。 コイルボビンがリング状に連結されたコイルリングを示す正面図である。 同下面図である。 コイルボビンを固定子鉄心に嵌合した状態を示す正面図である。 同、一部破断下面図である。

符号の説明

１ コイルボビン
１ａ 基部フランジ
１ｂ 巻胴部
１ｃ 先端フランジ
１ｄ 軸腕
１ｅ 軸
１ｆ 軸受腕
１ｇ 軸孔
２ コイル
３ 固定鉄心
３ａ 溝（半円形溝）
３ｂ 内周面
８ 回転子
２１ コイルリング
１００ 電動機

Claims (3)

1. 一方の側部に軸を片持ちする軸腕を有し、他方の側部に軸孔を設けた軸受腕を有し、矩形平板状に形成された基部フランジと、前記基部フランジの中央部に配設された巻胴部と、前記巻胴部の先端に配設された先端フランジと、をそれぞれ備えた複数個のコイルボビンを有し、前記複数個のコイルボビンを、前記軸腕に片持ちされた各軸を隣接するコイルボビンの軸受腕に設けられた各軸孔に嵌合させることによって互いに回動可能に連結し、前記巻胴部にコイルを巻装した後に、前記先端フランジを内周側にしてリング状に連結したコイルリングと、
   前記軸腕及び軸受腕が嵌合される溝が形成され、前記コイルリングを嵌合保持する固定鉄心と、
   前記コイルリング内に回転自在に支持される回転子と、
   を備えることを特徴とする電動機。
2. 前記コイルボビンが、前記固定鉄心内で、前記溝によって円周方向に位置決めされ、前記固定鉄心の内周面によって半径方向に位置決めされることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
3. 前記コイルリングと前記固定鉄心とを樹脂でモールドして一体化したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動機。

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