JP2007336773A - Electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータの各相の固定子環状コイル接続、及び外部端子との結線をモータ組立てと同時に行う固定子構造である。 The present invention is a stator structure in which the stator annular coil connection of each phase of the electric motor and the connection with the external terminal are performed simultaneously with the motor assembly.
クローポール型モータは安価な構成と駆動回路の簡単さなどからOA分野、自動車分野に使われている。クローポール型モータの形式には単相、2相、3相があり、また強度確保、製造容易化のために固定子を電気絶縁性を有する樹脂で一体成形する事も多い。
固定子コイルに接続されモータ外部の駆動回路と電気的に接続する引出し線は、最も使用されている2相ユニポーラ巻きの場合、一つの相の2本の環状コイルの片端同士を接続させた端末と各コイルの他端末の3本、2相では合計6本の引出し線が必要である。3相スター結線の場合では電気的中性点として各相の片端同士を接続した端末と、各相の他端末の合計4本の引出し線が必要である。
The claw pole type motor is used in the OA field and the automobile field because of its inexpensive configuration and simplicity of the drive circuit. There are single-phase, two-phase, and three-phase types of claw pole type motors, and the stator is often integrally molded with a resin having electrical insulation to ensure strength and facilitate manufacture.
In the case of the most used two-phase unipolar winding, the lead wire connected to the stator coil and electrically connected to the drive circuit outside the motor is a terminal in which one end of two annular coils of one phase is connected to each other. A total of 6 lead wires are required for 3 terminals and 2 phases of other terminals of each coil. In the case of the three-phase star connection, a total of four lead lines are required for the terminals connecting one end of each phase as electrical neutral points and the other terminals of each phase.
従来のクローポール型モータのコイル引出し線は、複数コイル端末を導線の状態で結線し、それらをモータ内部でそれぞれ絶縁した後に引出し線を纏め、モータ外部に引出す構造が多く採用されているが,コイル端末処理が煩雑になってしまうという欠点が有る。3相クローポールモータの結線方法としては特開2005−110465号公報に示されるようにプリント基板を固定子鉄心組に自由に着脱可能に取り付け、結線を行うような構造が有る。また本発明と類似した公報に特開2003−134715号公報が有るが、前公報が固定子とハウジング間の結線構造を提案しているのに対し、本構造では軸方向に積層された相間の結線構造に関する発明である。
前述したように従来のような構造ではコイル端末接続が煩雑であり、それぞれの接続作業での誤配線、相の裏表の誤り、耐久性の問題がある。また、軸方向に幾つかの相を重ねて出力を増大させようとする場合にコイル端末接続工数が倍増してしまう。またプリント基板を使用する方法では基盤を保護するカバーやプリント基盤によりコストの増大や機械的信頼性の低下が懸念される。 As described above, in the conventional structure, the coil terminal connection is complicated, and there are problems of incorrect wiring in each connection work, errors in the front and back of the phase, and durability. Further, when it is attempted to increase the output by overlapping several phases in the axial direction, the coil terminal connection man-hours are doubled. Further, in the method using a printed circuit board, there is a concern that the cost increases and the mechanical reliability decreases due to the cover and the printed circuit board that protect the circuit board.
上記課題を解決するために本発明は、一相の固定子鉄心組と、環状コイル及びその端末をそれぞれ接続した複数の上下に連結自在な導電性のピンを、電気絶縁性の樹脂で一体にモールドして一つの相とする。他相はピンの位置を変更せずに固定子鉄心組角度及びコイル端末を接続するピンの場所のみを変更し作成していく。これらを重ねる事によりピン端子が接続され、任意の結線構成となり、ピン端子を使用し電気的導通を引出し、またピン端子により各相の裏表、回転角位相差が一意に決まるような固定子構造を持つクローポール型モータとする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention integrates a single-phase stator core assembly, and a plurality of vertically connectable conductive pins respectively connecting an annular coil and its terminal, with an electrically insulating resin. Mold into one phase. The other phase is created by changing only the stator core assembly angle and the location of the pin connecting the coil terminal without changing the pin position. By stacking these pins, the pin terminals can be connected to form an arbitrary connection configuration, using the pin terminals to draw out electrical continuity, and the back and front of each phase and the rotation angle phase difference are uniquely determined by the pin terminals. Claw pole type motor with
本発明のクローポール型モータによると、固定子鉄心組と一体にモールドしたピン端子により、溶接や半田づけ等の作業無しに、モータの組立てと共にコイルの結線構成が完了するのでモータを構成した後に煩雑なコイルの端末配線処理を行う必要が無く、また最下相もしくは最上相から出ているピンにより容易に外部へ電気的接続を引出すことが可能となり、モータ内部での銅線どうしの結線・絶縁の必要がなくなり不良率を低減する。またピン端子をはめることにより各相の裏表、回転方向の位置決め、芯出しが可能であり、安定した品質のモータを提供できる。 According to the claw pole type motor of the present invention, the pin terminal molded integrally with the stator core assembly completes the coil connection configuration together with the motor assembly without any work such as welding or soldering. There is no need to perform complicated coil terminal wiring processing, and it is possible to easily pull out electrical connections to the outside with the pins coming out from the bottom or top phase. The need for insulation is eliminated and the defect rate is reduced. Also, by attaching the pin terminal, the front and back of each phase, positioning in the rotational direction, and centering are possible, and a stable quality motor can be provided.
クローポール型モータの一相の固定子組と、環状コイル及びその端末をそれぞれ接続した複数の上下に連結自在な導電性のピン端子を、電気絶縁性を有する樹脂で一体にモールドし、同形状で環状コイルを接続するピン端子が異なる他相と重ねる事によりピン端子が電気的に接続され、任意の結線構成とし,ピン端子により各相の裏表、回転角位相差が一意に決まるように多相モータを構成する。
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
A single-phase stator set of a claw-pole motor and a plurality of conductive pin terminals that can be connected to the top and bottom of the ring coil and its terminal are molded together with an electrically insulating resin, and the same shape. In this case, the pin terminals that connect the annular coil are overlapped with different phases, so that the pin terminals are electrically connected and have an arbitrary connection configuration. Configure the phase motor.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
3相クローポールモータに関して本発明を実施した実施例を示す。図1(a)は3相のクローポール型モータの断面図、図1(b)は一相の固定子断面斜視図である。
シャフト2に外周にNS交互に多極着磁された円筒形のリング磁石3が接着等で固定されている。回転子はシャフト2とリング磁石3で構成され,軸方向両端をハウジング1に保持されたベアリング5a、5bで回転自在に保持されている。また固定子6はハウジング1で保持されており、固定子6の内径側の面がリング磁石3の外径側の面と空隙22を介して向かい合う。このモータは軸方向に3相巻線を有する固定子がそれぞれ独立して存在する構造であり、軸方向にA相、B相、C相と配置されている。
The Example which implemented this invention regarding the three-phase claw pole motor is shown. 1A is a cross-sectional view of a three-phase claw pole type motor, and FIG. 1B is a cross-sectional perspective view of a single-phase stator.
図2は固定子構造を示す。図2(a)は1相分の固定子構造を斜視で示すものである。固定子6は,その内径側に爪磁極23を有し,同一形状の固定子鉄心6を上下に対向させることにより、環状継鉄部の内径側の円周上に,等間隔に配置され軸方向に延在する複数の爪磁極23が入れ子状に噛合い固定子鉄心を形成し、この固定子鉄心の噛合わせた爪磁極の外周側に環状のコイルを保持して固定子を構成している。
FIG. 2 shows the stator structure. FIG. 2A shows the stator structure for one phase in perspective. The
図3は,本発明のピン一体モールド型固定子を用い,多相クローポール型モータのモールドを行う場合の樹脂成形用金型構造を示す図面である。10はモールド上部金型,11は成形用ゲート,12はモールド下部金型,13はセンターコア,14は樹脂射出シリンダ,15は樹脂射出プランジャ,16はピン端子保持部である。固定子とピン端子をモールド用金型にセットし、コイルとピン端子の接続を行い、電気絶縁性を有する樹脂を射出成形、トランスファー成形などの方法を用いて、上下の固定子コア、コイルの隙間及びピン端子周辺に充填する構造とする。 FIG. 3 is a drawing showing a resin molding mold structure when a multiphase claw pole type motor is molded using the pin-integrated mold type stator of the present invention. 10 is a mold upper mold, 11 is a molding gate, 12 is a mold lower mold, 13 is a center core, 14 is a resin injection cylinder, 15 is a resin injection plunger, and 16 is a pin terminal holding part. The stator and pin terminals are set in a mold, the coil and pin terminals are connected, and an electrically insulating resin is molded by injection molding, transfer molding, etc. The gap and the periphery of the pin terminal are filled.
これにより、図1(b)に斜視図によって示すように固定子鉄心組6、環状コイル4、ピン端子7が電気絶縁性を有する樹脂8で隙間無く一体モールドされた1相分の固定子となる。環状コイル4と固定子鉄心6はモールド樹脂により絶縁され、環状コイルの巻き始め、巻き終りの両端はピン端子7に接続されている。ピン端子7は固定子の接線方向に4本並べられ、下向きにオス部24、上向きにメス部25となっており、同形状の1相分の固定子と重ねた場合上下のピンが互いに挿入され電気的に接続される構造となっている。
Accordingly, as shown in a perspective view in FIG. 1B, the
各相の環状コイルとピン端子の接続を説明するためのモールド樹脂部を非表示とした固定子6の分解図を図2(b)に示す。各相のコイルは同方向に巻かれており3つの巻き始めはピン端子7U4、7V4、7W4に接続され、巻き終りの端はコイル4Uはピン端子7U1に、コイル4Vはピン端子7V2に、コイル4Wはピン端子7W3と、各相でずれて接続されている。3相の固定子を重ねることでピン端子が連結し、各コイルの巻き始めは3つのコイル間で接続され、巻き終わりはコイル4Uは7W1、コイル4Vは7W2、コイル4Wは7W3、電気的中性点は7W4から電気的導通を引出すことが可能である。
FIG. 2B shows an exploded view of the
次に本発明により固定子組立て時の精度向上が可能であることを説明する。軸方向に配置される固定子コアは、それぞれが電気角で120度毎、その回転方向位置が異なるよう配置される。実施例1のような24極では、電気角120度は、機械的な角度で10度であり、6U、6V、6Wがそれぞれ10度ずつずれる形となる。機械角での組付け誤差が敏感に電気角に影響し、たとえば機械角で0.5度ずれた場合、電気角では6度ずれていることとなる。このような回転角度のずれが回転時の低周波の振動や騒音の原因となっている。本発明では回転角度の精度向上策として、ピン端子を各相の回転方向の位置決めとして使用する。 Next, it will be explained that the present invention can improve the accuracy when the stator is assembled. The stator cores arranged in the axial direction are arranged so that the rotational direction positions thereof are different every 120 degrees in electrical angle. With 24 poles as in Example 1, the electrical angle of 120 degrees is a mechanical angle of 10 degrees, and 6U, 6V, and 6W are each shifted by 10 degrees. The assembly error at the mechanical angle sensitively affects the electrical angle. For example, when the mechanical angle is shifted by 0.5 degrees, the electrical angle is shifted by 6 degrees. Such a shift in the rotation angle causes low-frequency vibration and noise during rotation. In the present invention, as a measure for improving the accuracy of the rotation angle, the pin terminal is used for positioning in the rotation direction of each phase.
図4は,本発明のピン一体モールド型固定子を用い,相回転方向位置決め機能を有し,多相クローポール型モータのモールドを行う場合の樹脂成形用金型構造を説明する図面である。機械角で10度ずつ変位したピン端子を設置できるモールド用金型21により、固定子の角度は一つに決定される構造で、各相で1ピンずつずらしてモールドを行う。たとえばA相はピン20a、20b、20c、20dを使用しB相はピン20b、20c、20d、20eを使用、C相は20c、20d、20e、20fを使用する。この3相の4つのピンがはまるように組立てることで各相間で一意に相対角度が決まると共に同軸度を向上させることができ組立て後の位置関係の精度が確保される。
FIG. 4 is a view for explaining a resin molding die structure when a pin-integrated mold type stator of the present invention is used, which has a phase rotation direction positioning function, and molds a multiphase claw pole type motor. The mold is designed so that the angle of the stator is determined to be one by the
また固定子を構成する材料として磁性材料に絶縁処理した軟磁性粉末と樹脂の複合材からなる圧紛磁心材を使用し、圧縮成型で高精度に形成することも考えられる。圧紛磁心材の透磁率は珪素鋼板には劣るが、一般的な軟磁性の鋼板を折り曲げて使用する場合に比べると遥かに優れている。また、圧紛磁心材内の鉄の粒子同士は樹脂コーティングにより電気的に絶縁されていて、渦電流の発生も無く、鉄損が低く抑えられるという特徴がある。固定子とコイル間の絶縁、強度の確保のためにもモールドを行うことは有効である It is also conceivable to use a compression magnetic core material made of a composite material of a soft magnetic powder and a resin that is insulated on a magnetic material as a material constituting the stator, and to form the stator with high accuracy by compression molding. Although the magnetic permeability of the powder magnetic core material is inferior to that of a silicon steel plate, it is far superior to the case where a general soft magnetic steel plate is used after being bent. In addition, the iron particles in the powder magnetic core material are electrically insulated from each other by a resin coating, so that eddy currents are not generated and iron loss is suppressed to a low level. It is effective to mold to secure insulation and strength between the stator and coil.
上記のように本発明のモータによれば、溶接や半田づけ等の作業無しに,モータの組立てと共にコイルの結線構成が完了する。また最下相もしくは最上相から出ているピンにより容易に外部へ電気的に接続する引出すことが可能となる。またピン端子をはめることにより各相の裏表、回転方向の位置決め、芯出しが可能であり、配線の不良率を低減し,安定した品質のモータを提供できる。また,圧粉磁心材磁心の特性向上やモールド技術は既に完成されているため,本発明のモータに容易に適用可能である。 As described above, according to the motor of the present invention, the coil connection configuration is completed together with the assembly of the motor without any work such as welding or soldering. In addition, it is possible to easily pull out the electrical connection to the outside by using the pins coming out from the lowermost phase or the uppermost phase. Also, by attaching the pin terminal, the front and back of each phase, positioning in the rotation direction, and centering are possible, reducing the defect rate of wiring and providing a motor with stable quality. Moreover, since the improvement of the characteristics of the magnetic core material and the molding technology have already been completed, it can be easily applied to the motor of the present invention.
1 エンドブラケット
2 シャフト
3 回転子磁石
4 コイル
5 ベアリング
6 固定子鉄心
7 ピン端子
8 モールド樹脂部
10 モールド上部金型
11 ゲート
12 モールド下部金型
13 センターコア
14 樹脂射出シリンダ
15 樹脂射出プランジャ
16 ピン端子保持部
20 ピン端子保持部
21 モールド下部金型
22 空隙
23 爪磁極
24 オス部
25 メス部
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- 2006-06-19 JP JP2006168705A patent/JP4245176B2/en not_active Expired - Fee Related
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