JP2008278636A - コイル装置、ステータおよびモータ - Google Patents

Abstract

【課題】コイル線材の端末を絡げるピンを絶縁性を充分に確保しつつ設ける。
【解決手段】ピン２５、２５がインサート成形された支持板２７をコイルボビン２０の基部側鍔部２３上端にヒンジ部２６を介して屈曲可能に連結する。支持板２７の左右端辺に第一スリット２９と第二スリット３０と第三スリット３１とを設ける。支持板２７のヒンジ部２６と反対側端辺に固定凸部３２を突設し、頭部側鍔部２４の端辺に固定凹部３３を没設する。巻き始め端末４１をピン２５に巻き付け、端末４１を第一スリット２９を挿通して胴部２２側に引き出し、コイル線材４０を胴部２２に捲線する。捲線終了後、支持板２７をヒンジ部２６を中心に頭部側鍔部２４方向に回動させ、固定凸部３２を固定凹部３３に嵌合させる。巻き終わり端末４２を第三スリット３１を挿通して残りのピン２５に巻き付ける。ピンをコア上から離間できるので、ピンとコアとの絶縁を確保できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、コイル装置、ステータおよびモータに関し、特に、コイル線材の端末処理構造に係り、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。

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。
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集中捲きされたコイルボビンと、を備えているものがある。

従来のこの種のコイル装置において、コイル線材が集中捲きされるコイルボビンには、コイル線材の端末を絡げて保持するためのピンが、コイル線材の捲線時に干渉しない位置である磁気回路上の位置に配置されている。例えば、特許文献１参照。
特開平７−２４１０５２号公報

しかしながら、ピンが磁気回路上に配置されたコイル装置においては、小型化や捲線スペースを確保する場合に、ピンとコアとの絶縁を確保するためのスペースを充分に取ることができないという問題点がある。
そこで、ピンをコイルボビンから廃止することが考えられるが、ピンを廃止した場合には次のような問題点がある。
（１）捲線後のコイル線材の端末処理に注意が必要になり、後工程で工数が発生する。
（２）小径のコイル線材を用いたコイル装置においては、ピンに絡げずにプリント配線基板に直接的に接続する場合に、接続部の断線が懸念される。
（３）自己融着線においては、最終状態でないと、コイル線材を硬化させることができないために、結線してからコイル線材を硬化させる必要がある。

本発明の目的は、コイル線材の端末を絡げるためのピンを絶縁性を充分に確保しつつ設け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。

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、絶縁性を有する樹脂によって一体成形されて前記コアに被せられたコイルボビンとを備えており、前記コイルボビンはコイル線材が捲線された胴部と、該胴部の両端に形成された一対の鍔部とを備えているコイル装置において、
前記一対の鍔部の一端辺間にはピンを支持した支持板が開閉可能に架設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（１）のコイル装置が複数個円形リング形状に配列されたステータの中心線上に、回転子が配列されていることを特徴とするモータ。

前記した手段によれば、コイル線材の端末を絡げるためのピンを絶縁性を充分に確保しつつ設けることができる。

以下、図面に即して本発明の一実施の形態を説明する。

本実施の形態において、本発明に係るコイル装置は、図１〜図４に示されているコイルボビン２０を備えている。
コイルボビン２０はボビン部２１を備えており、ボビン部２１は絶縁性を有する樹脂が用いられて、図１および図２に示されているように、ボビン（糸巻）形状にモールド成形されている。
ボビン部２１はコイル線材が捲線される胴部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３５（図３および図４参照）の磁極部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はコアの基部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はコアの磁極部の頭部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。

基部側鍔部２３の上端にはピン２５を支持した支持板２７がヒンジ部２６を介して一体的に成形されて設けられており、支持板２７はヒンジ部２６によって基部側鍔部２３に屈曲可能に連結している。ヒンジ部２６は一対のＶ溝２６ａ、２６ａによって形成されており、一対のＶ溝２６ａ、２６ａは基部側鍔部２３の上端辺の両面に互い対向して上端辺と平行方向（以下、左右方向とする。）に延在するようにそれぞれ敷設されている。

支持板２７は長辺が基部側鍔部２３と等しく短辺が胴部２２の長さと等しい略長方形の平板形状に形成されている。支持板２７の一方の主面（以下、上面とする。）における中央部には、細長い直方体形状の植込み部２８が長辺と平行に延在するように突設されており、植込み部２８の左端部および右端部には、２本のピン２５、２５がそれぞれ配置されて植え込まれている（インサート形成されている。）。

支持板２７の左右両端辺における基部側鍔部２３寄り位置には、いずれも挿通部としての第一スリット２９と第二スリット３０とがそれぞれ支持板２７の長辺の長さの３分の１程度まで切り込まれている。また、支持板２７の一方の端辺である右端辺にも挿通部としての第三スリット３１が第二スリット３０と等しい長さに切り込まれている。

支持板２７のヒンジ部２６と反対側の端辺の中央部には、細長い直方体形状に形成された固定凸部３２が外向きに突設されており、固定凸部３２の左端および右端には一対の雄係合部３２ａ、３２ａがそれぞれ形成されている。
頭部側鍔部２４の上端辺の中央部には、固定凹部３３が固定凸部３２に対応する形状に没設されており、固定凹部３３の左端および右端には一対の雌係合部３３ａ、３３ａがそれぞれ形成されている。
左右で一対の雄係合部３２ａ、３２ａと雌係合部３３ａ、３３ａは互いに係合するように構成されており、この係合により、固定凸部３２と固定凹部３３とは固定される。

次に、コイル線材４０のコイルボビン２０への捲線方法を説明する。

まず、図１に示されているように、コイル線材４０の巻き始め端末４１が予め指定された一方のピン２５に巻き付けられて仮止めされる。
続いて、巻き始め端末４１は第一スリット２９を挿通されて、図２に示されているように、基部側鍔部２３の外側から内側である胴部２２側に引き出される。
なお、巻き始め端末４１は一方のピン２５に仮止めするに限らず、治具等の別の場所に仮止めしてもよい。
次いで、コイルボビン２０とコイル線材４０とが相対的に回転されることにより、コイル線材４０が胴部２２に指定の巻き数だけ捲線される。

コイル線材４０の捲線の終了後に、図３に示されているように、支持板２７がヒンジ部２６を中心にして頭部側鍔部２４の方向に回動され、固定凸部３２が固定凹部３３に嵌合されることにより、支持板２７が基板側鍔部２３と頭部側鍔部２４との間に架設された状態で固定される。

次いで、図４に示されているように、コイル線材４０の巻き終わり端末４２が第三スリット３１または第二スリット３０のうち巻き終り端末４２に近い方に挿通された後に、残りのピン２５に巻き付けられて仮止めされる。
その後、コイル線材４０の巻き始め端末４１および巻き終わり端末４２は、ピン２５、２５にヒュージングや半田付け等の手段によって機械的かつ電気的に接続される。

以上のようにして、捲線されたコイルボビン２０は、図３および図４に示されているように、コアの磁極部（図示せず）に被せ付けられる。この際、磁極部は胴部２２に頭部側鍔部２４側の開口から挿入される。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

（１）コイル線材のコイルボビンへの捲線に際して、支持板を開いておくことにより、コイル線材の端末を絡げて保持するためのピンをコイル線材の捲線に干渉しない位置に配置することができるので、捲線作業を能率的に実施することができる。

（２）捲線後に、支持板を閉じることにより、ピンを導電体であるコアの上から離間させることができるので、ピンとコアとの絶縁を充分に確保することができる。

（３）ピンとコアとの絶縁を確保するためのスペースを充分に取ることができるので、コイル装置の小型化を図ることでき、同一の大きさの場合には捲線スペースを充分に確保することができる。

（４）捲線時にコイル線材の両端末をピンに仮止めすることにより、捲線後のコイル線材の端末処理に関する注意を緩和することができるので、端末への接続部における断線等の発生を未然に防止することができ、後工程での工数の発生を回避することができる。

（５）コイル線材が自己融着線である場合には、捲線後にコイル線材を硬化させることができるので、結線する前にコイル線材を硬化させることができる。

（６）支持板をヒンジ部によってコイルボビンに連結しておくことにより、部品点数や組付工数を低減することができるので、加工工数や組付工数を低減して生産性をより一層向上させることができる。

図５は本発明の他の実施の形態を示している。

本実施の形態が前記実施の形態と異なる点は、支持板２７Ａがコイルボビン２０のボビン部２１と別部品として形成されており、支持板２７Ａの両長辺に突設された一対の固定凸部３２、３２を基部側鍔部２３および頭部側鍔部２４に没設された固定凹部３３、３３に嵌合することにより、支持板２７Ａを基板側鍔部２３と頭部側鍔部２４との間に架設するように構成されている点である。

支持板２７Ａをコイルボビン２０のボビン部２１と別部品として構成することにより、支持板２７Ａとボビン部２１との成形性を向上させることができる。

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。

例えば、コイルボビンのボビン部は上下に分割してもよい。
この場合には、分割体をコアの磁極部に上下方向からそれぞれ被せ付けることができるので、基部および頭部の外径が胴部の外径よりも大きい磁極部であっても、ボビン部を被せ付けることができる。

捲線作業はボビン部をコアに被せ付けた後に、実施してもよい。

図６は本発明の一実施の形態であるステータを示している。
本実施の形態に係るステータ５０は、前記構成に係るコイル装置１０が６個、円形リング形状に配列されて構築されている。
ステータ５０はアルミダイキャストによって碗形状に成形されたケース５１を備えており、ケース５１の外周面には放熱溝５２が全周にわたって刻設されている。
ケース５１内には複数枚の珪素鋼板が積層されたステータコア５３が収容されている。ステータコア５３には６個の収納凹部５４が周方向に等間隔に配列されて開設されており、各収納凹部５４の外側壁面にはアリ溝５５がそれぞれ没設されている。
コア３５の背面に突設されたアリ３６（図３参照）がアリ溝５５に嵌入された状態で、コイル装置１０は収納凹部５４に収納されており、コイル装置１０は収納凹部５４に塗布された接着剤（図示せず）によって固定されている。

図７は本発明の一実施の形態であるブラシレスモータを示している。
本実施の形態に係るブラシレスモータ６０は、前記構成に係るコイル装置１０が６個、円形リング形状に配列されて構築されたステータ５０を備えており、ステータ５０の両端にはフロントブラケット６１とエンドブラケット６２とが配置されて、３本のセットボルト６３によって一緒に締結されている。
エンドブラケット６２にはリング形状の配線基板６４がコイル装置１０のピン２５と対向するように配設されており、配線基板６４の電気配線（図示せず）はピン２５にそれぞれ電気的に接続されている。
フロントブラケット６１とエンドブラケット６２との間にはシャフト６５が軸架されており、シャフト６５はフロントベアリング６６およびエンドベアリング６７によって回転自在に支持されている。フロントベアリング６６はウエーブワッシャ６８によってエンドブラケット６２の方向に付勢されている。
シャフト６５の外周面には複数個の磁極を形成したマグネット（永久磁石）６９がコイル装置１０のコア３５に対向するように配置されて固定されている。このシャフト６５およびマグネット６９によってアーマチュア（回転子）７０が構成されている。

以上の構成に係るブラシレスモータ６０において、配線基板６４から電力が６個のコイル装置１０に供給されて形成された回転磁界がマグネット６９の磁束を切ることにより、アーマチュア７０が回転する。
この際、ステータ５０の磁界は、コイル装置１０のコア３５→ステータコア５３→コイル装置１０のコア３５によって形成される。

本発明の一実施の形態であるコイル装置のコイルボビンを示しており、基部側鍔部側から見た斜視図である。 同じく頭部側鍔部側から見た斜視図である。 捲線後を示しており、基部側鍔部側から見た斜視図である。 巻き終わり端末の巻き付け後を示しており、頭部側鍔部側から見た斜視図である。 本発明の他の実施の形態であるコイル装置のコイルボビンを示しており、頭部側鍔部側から見た斜視図である。 本発明の一実施の形態であるステータを示しており、（ａ）は一部省略側面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。 本発明の一実施の形態であるブラシレスモータを示しており、（ａ）はエンドブラケットを外した状態の側面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。

符号の説明

１０…コイル装置、
２０…コイルボビン、２１…ボビン部、２２…胴部、２３…基部側鍔部、２４…頭部側鍔部、
２５…ピン、２６…ヒンジ部、２６ａ…Ｖ溝、２７…支持板、２８…植込み部、２９…第一スリット、３０…第二スリット、３１…第三スリット、
３２…固定凸部、３２ａ…雄係合部、３３…固定凹部、３３ａ…雌係合部、
３５…コア、３６…アリ、
２７Ａ…別部品の支持板、
４０…コイル線材、４１…巻き始め端末、４２…巻き終り端末、
５０…ステータ、５１…ケース、５２…放熱溝、５３…ステータコア、５４…収納凹部、５５…アリ溝、
６０…ブラシレスモータ、６１…フロントブラケット、６２…エンドブラケット、６３…セットボルト、６４…配線基板、６５…シャフト、６６…フロントベアリング、６７…エンドベアリング、６８…ウエーブワッシャ、６９…マグネット、７０…アーマチュア（回転子）。

Claims (6)

1. 磁性材料によって形成されたコアと、絶縁性を有する樹脂によって一体成形され前記コアに被せられたコイルボビンとを備えており、前記コイルボビンはコイル線材が捲線された胴部と、該胴部の両端に形成された一対の鍔部とを備えているコイル装置において、
   前記一対の鍔部の一端辺間にはピンを支持した支持板が開閉可能に架設されていることを特徴とするコイル装置。
2. 前記支持板は前記鍔部の一方にヒンジ部を介して屈曲可能に連結されていることを特徴とする請求項１に記載のコイル装置。
3. 前記支持板は前記コイルボビンと別部品として形成され、前記一対の鍔部に固定凸部および固定凹部によって連結されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のコイル装置。
4. 支持板の両端辺には前記コイル線材の端末を挿通する挿通部がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１、２または３に記載のコイル装置。
5. 請求項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。
6. 請求項１のコイル装置が複数個円形リング形状に配列されたステータの中心線上に、回転子が配列されていることを特徴とするモータ。

Images