JP2008072801A - Coil device, stator, and motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイル装置に関し、特に、インシュレータ(コイルボビン)の改良に係り、例えば、ブラシレスモータ等に使用されるステータ(固定子)に利用して有効なものに関する。 The present invention relates to a coil device, and more particularly to improvement of an insulator (coil bobbin), for example, to an effective one used for a stator (stator) used in a brushless motor or the like.
自動車電装モータやサーボモータ等には、複数個のコイル装置を組み合わせたステータを有するブラシレスモータが使用されることがある。 A brushless motor having a stator in which a plurality of coil devices are combined may be used for an automobile electric motor, a servo motor, or the like.
このようなブラシレスモータのステータに使用されるコイル装置として、棒形状に形成されたコア(鉄心)と、このコアに被せられてコイル線材が巻かれているインシュレータ(コイルボビン)とを備えているものがある。
そして、インシュレータは絶縁性を有する樹脂が用いられてボビン(糸巻)形状に形成されている。
As a coil device used for the stator of such a brushless motor, there is provided a core (iron core) formed in a rod shape and an insulator (coil bobbin) around which the coil wire is wound. There is.
The insulator is formed in a bobbin (pincushion) shape using an insulating resin.
このようなコイル装置においては、断面が四角形のコイル線材を使用してコイル占積率を高めることを、提案することができる。
ところが、インシュレータのボビン部の角部には成形型によって決まる丸み(所謂R面取り)が付いてしまうために、インシュレータに断面四角形のコイル線材を捲線すると、断面四角形の角部が丸みに乗り上げることにより、コイル線材の捲線の整列性が悪くなり、結局、占積率が大きくできないという問題点がある。
In such a coil device, it can be proposed to increase the coil space factor by using a coil wire having a square cross section.
However, since the corner of the bobbin portion of the insulator is rounded (so-called R chamfering) determined by the mold, when the coil wire having a square cross section is wound on the insulator, the corner of the square quadrilateral runs over the roundness. There is a problem that the alignment of the windings of the coil wire is deteriorated and the space factor cannot be increased.
本発明の目的は、コイル占積率を高めることができるコイル装置、ステータおよびモータを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a coil device, a stator, and a motor that can increase the coil space factor.
前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
(1)磁性材料によって形成されたコアと、このコアに被せられてボビン部にコイル線材が巻かれたインシュレータとを備えており、前記インシュレータの前記ボビン部の角部に逃げ部が形成されていることを特徴とするコイル装置。
(2)前記(1)のコイル装置が複数個、円形リング形状に配列されていることを特徴とするステータ。
(3)前記(2)のステータの中心線上に、回転子(アーマチュア)が配置されていることを特徴とするモータ。
Typical means for solving the above-described problems are as follows.
(1) A core formed of a magnetic material and an insulator covered with the core and wound with a coil wire around the bobbin portion, and a relief portion is formed at a corner of the bobbin portion of the insulator. A coil device characterized by comprising:
(2) A stator in which a plurality of the coil devices of (1) are arranged in a circular ring shape.
(3) A motor in which a rotor (armature) is arranged on the center line of the stator of (2).
前記(1)によれば、断面が四角形のコイル線材をボビン部に捲線する場合であっても、逃げ部によって断面四角形の角部を逃げることにより、コイル線材の捲線の整列性を維持することができるので、占積率を大きくすることができる。 According to said (1), even if it is a case where a coil wire with a square cross section is wound on a bobbin part, the alignment of the coil wire of a coil wire is maintained by escaping the corner | angular part of a cross-sectional square with a relief part. Can increase the space factor.
以下、図面に即して本発明の一実施の形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施の形態において、本発明に係るコイル装置10は、図1に示されているように、磁性材料によって形成されたコア11と、コア11に被せられたインシュレータ20と、インシュレータ20に捲線されたコイル線材30とを備えている。
コイル線材30は銅等の導体が使用されて、断面が正方形の四角形の線形に形成されている。図示しないが、コイル線材30の表面はエナメル等の絶縁膜によって被覆されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
The
図2に示されているように、コア11は多数枚のコア材12が積層されて形成されている。コア材12は磁性材料が使用されて大略H字形状の薄板に形成されている。したがって、コア11は大略H型鋼形状に形成されている。
コア11のH型鋼の一方の平行部は基部13を構成しており、他方の平行部は頭部14を構成している。基部13の頭部14と反対側の面は外側に出る円弧面に形成されており、頭部14の基部13と反対側の面は内側に凹む円弧面に形成されている。基部13の円弧と頭部14の円弧とは同心円になるように設定されている。
コア11の基部13と頭部14とを連結する部分は磁極部15を構成している。磁極部15は直方体形状になっている。
As shown in FIG. 2, the core 11 is formed by laminating a large number of
One parallel part of the H-shaped steel of the core 11 constitutes a
A portion connecting the
インシュレータ20は絶縁性を有する樹脂が用いられてボビン(糸巻)形状にモールド成形されており、図1に示されているように、インシュレータ20のボビン部21はコア11に磁極部15を覆うように被せられている。
ボビン部21はコイル線材30が捲線される胴部22と、胴部22の両端に形成された基部側鍔部23および頭部側鍔部24とを備えている。胴部22はコア11の磁極部15を被覆する四角形筒形状に形成されている。基部側鍔部23はコア11の基部13の内側平面を被覆する長方形枠板形状に形成されている。頭部側鍔部24はコア11の頭部14の外側平面を被覆する長方形枠板形状に形成されている。
The
The
ボビン部21の角部すなわち胴部22の両端部には、逃げ部としての逃げ溝25、25が環状にそれぞれ形成されている。両逃げ溝25、25の溝幅はコイル線材30の外径よりも小さく設定されている。
図2に示されているように、インシュレータ20は上下で一対の分割体26、26から構成されており、両分割体26、26は絶縁性を有する樹脂が用いられて射出成形によって成形されている。両分割体26、26はインシュレータ20を厚さ方向に二分割されて互いに略上下対称形状に形成されている。
両分割体26、26をコア11に上下方向から嵌合させて最中合わせにすることにより、両側に基部13および頭部14を有するコア11であっても、インシュレータ20を被せることができる。
両分割体26、26の基部側鍔部23の上端および下端には端面部27、27が、それぞれ外側方向直角に突設されている。
一方の端面部27には一対の端子片28、28が植え込まれている。図1に示されているように、両端子片28、28にはコイル線材30の巻き始め端部31と、巻き終わり端部32とがそれぞれ接続されている。
As shown in FIG. 2, the
By fitting both the
A pair of
次に、コイル装置10の製造方法を説明する。
Next, the manufacturing method of the
複数枚のコア材12が積層されると、コア11が組み立てられた状態になる。
次いで、コア11の上部側には一方の分割体26が装着され、コア11の下部側には他方の分割体26が装着される。
これにより、コア11の上部側が一方の分割体26によって覆われ、コア11の下部側が他方の分割体26によって覆われた状態になるとともに、上下の分割体26、26によって各コア材12が上下から挟み込まれた状態になるため、コア11が一体化された状態になる。
When a plurality of
Next, one divided
As a result, the upper side of the core 11 is covered with the one divided
次に、インシュレータ20のボビン部21に断面正方形のコイル線材30が指定の巻き数で順次巻き付けられて、コア11の磁極部15にコイルがそれぞれ巻装される。
そして、ボビン部21にコイル線材30が巻き付けられると、コイル線材30の巻き付け力によって各コア材12が上下の分割体26、26の間で緊縛された状態になるため、確実に一体化された状態になる。
Next, the
When the
ところで、モールド成形されたインシュレータのボビン部21の角部には、図3(a)に示されているように、丸み29が付いてしまうのが、一般的である。
この丸み29の半径は0.2mm程度であるので、図3(a)に示されているように、断面が円形のコイル線材30’がボビン部に捲線される場合においては、整列性を確保することができ、その結果、コイル線材30’の占積率の低下は起きない。
すなわち、断面円形のコイル線材30’の半径は0.2mmよりも遥かに大きいので、半径0.2mmの丸み29を充分に吸収することができる。
By the way, as shown in FIG. 3A, it is common that the corner of the
Since the radius of the
That is, since the radius of the
ところが、断面四角形のコイル線材30がボビン部に捲線される場合においては、図3(b)に示されているように、コイル線材30の断面四角形の角(エッジ)が丸み29に乗り上げることによって傾いた状態になるために、整列性が悪くなり、結局、占積率が低下してしまう現象が起こる。
すなわち、傾いた状態のコイル線材30の上に巻かれるコイル線材30がさらに傾いて行くことにより、整列性が相乗的に悪くなって行く。
なお、断面四角形のコイル線材30の角(エッジ)は完全な直角(鋭利な直角)ではないが、その丸みの半径は0.03mm以下であるので、0.2mm程度の丸み29の上に乗り上げる状態になる。
However, when the
That is, as the
In addition, although the corner (edge) of the
しかし、本実施の形態においては、図3(c)に示されているように、ボビン部21の胴部22に逃げ溝25が形成されることにより、丸み29が除去されているので、断面四角形のコイル線材30がボビン部21に捲線される場合において、コイル線材30の断面四角形の角(エッジ)が丸みに乗り上げる現象は必然的に起こり得ない。
したがって、断面四角形のコイル線材30が丸みに乗り上げて傾くことはなく、傾いた状態のコイル線材30の上に巻かれるコイル線材30がさらに傾いて行き、整列性が相乗的に悪くなって行くこともない。
その結果、断面四角形のコイル線材30をボビン部21に捲線する場合においても、適正な整列性を確保することができるので、占積率を高めることができる。
However, in the present embodiment, as shown in FIG. 3C, the
Therefore, the
As a result, even when the
図4は本発明の一実施の形態であるステータを示す平面図である。
本実施の形態に係るステータ40は、前記構成に係るコイル装置10が12個、円形リング形状に配列されて構築されている。
隣り合うコイル装置10、10同士は溶接等によって互いに結合して一体化してもよいが、円形リング形状に配列した12個のコイル装置10群の外周に円筒形状のヨークを嵌合して固定してもよい。
FIG. 4 is a plan view showing a stator according to an embodiment of the present invention.
The
本実施の形態に係るステータ40によれば、各コイル装置10におけるコイル線材30の占積率が高いので、大きな界磁力を得ることができる。
According to the
図5は本発明の一実施の形態であるブラシレスモータを示す平面図である。
本実施の形態に係るブラシレスモータ50は、前記構成に係るコイル装置10が12個、円形リング形状に配列されて構築されたステータ40を備えており、このステータ40の中心線上には、複数個のマグネット(永久磁石)52を有する回転子(アーマチュア)51が配置されて構築されている。
FIG. 5 is a plan view showing a brushless motor according to an embodiment of the present invention.
The
本実施の形態に係るブラシレスモータ50によれば、各コイル装置10におけるコイル線材30の占積率が高いことにより、ステータ40において大きな界磁力を得ることができるので、回転子51において大きな回転トルクを得ることができる。
According to the
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。 Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
例えば、逃げ部はボビン部の胴部の端辺に形成された環状溝25によって構成するに限らず、図6(a)に示されているように、胴部22の端辺の側面に形成された縦溝25Aによって構成してもよい。
For example, the relief portion is not limited to the
また、図6(b)に示されているように、ボビン部21の鍔部23(24)の胴部22の端辺との境界に形成された縦溝25Bによって構成してもよい。
Further, as shown in FIG. 6B, it may be constituted by a
さらに、逃げ部はボビン部の両端辺に配置するに限らず、一端辺に配置してもよい。
なお、逃げ部はボビン部21の角部に丸み29が付かないように成形し、逃げ溝を配置しないものでもよい。
Furthermore, the relief portion is not limited to being disposed at both ends of the bobbin portion, but may be disposed at one end.
The relief portion may be formed such that the
10…コイル装置、11…コア、12…コア材、13…基部、14…頭部、15…磁極部、20…インシュレータ、21…ボビン部、22…胴部、23…基部側鍔部、24…頭部側鍔部、25…環状溝(逃げ部)、25A…胴部側面の縦溝(逃げ部)、25B…鍔部の縦溝(逃げ部)、26…分割体、27…端面部、28…端子片、29…丸み、30…断面四角形のコイル線材、30’…断面円形のコイル線材、31…巻き始め端部、32…巻き終わり端部、40…ステータ、50…ブラシレスモータ、51…回転子(アーマチュア)、52…マグネット(永久磁石)。
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