JP2011200091A - モータのステータ - Google Patents

Abstract

【課題】ステータのティースに巻装するコイルの配線処理を容易に行うと共に、モータ軸長を短くして小型化が可能なモータのステータを提供する。
【解決手段】ステータコアにヨーク９ａから半径方向に突出するティース９ｂを円周方向に所定間隔を保って所定数配設し、前記ティース９ｂにインシュレータＩＬ１〜ＩＬ１２を介してコイル１１を巻装したモータのステータ７であって、前記インシュレータＩＬ１〜ＩＬ１２は、前記ヨーク９ａの端部を覆う端板部１２ｃに前記コイル１１の配線処理部１１ａ，１１ｂを案内する配線案内部１３ｂを有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、所定数のティースを円周方向に所定間隔を保って配置し、各ティースにインシュレータを介してコイルを巻装したモータのステータに関する。

この種のモータのステータとしては、例えば固定子鉄心に樹脂形成されたインシュレータを介して巻線を巻装し、インシュレータの内壁で巻線を保持すると共に、内壁に形成した圧入孔に端子ピンを圧入し、巻線の巻線端末を端子ピンに巻き付けて半田付けした構成を有するブラシレスモータの固定子が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、ステータの軸方向端部に、３相電力が供給される３つのバスバーを収納する円環形状で樹脂製のバスバーハウジングを装着し、このバスバーハウジングに形成された端子にステータコイルを構成する３相のコイルを接続してスター結線したブラシレスモータが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１０−７０８７１号公報 特開２００８−２４１７１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、インシュレータに端子ピンを圧入して固定するので、部品点数が多くなるとともに、インシュレータを構成する工数も多くなり、製作コストが嵩むという未解決の課題がある。
また、上記特許文献２に記載された従来例にあっては、ティースに巻装されたコイルの端末を処理するために別途バスバーハウジングを設ける必要があり、部品点数が増加すると共に、バスバーハウジング自体にモータ軸方向の厚みがあるので、モータを組み立てた際のモータ軸長が長くなり、小型化の要求に応えられないという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、部品点数を少なくすると共に、モータ軸長を短くして小型化が可能なモータのステータを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一の形態に係るモータのステータは、ステータコアにヨークから半径方向に突出するティースを円周方向に所定間隔を保って所定数配設し、前記ティースにインシュレータを介してコイルを巻装したモータのステータであって、前記インシュレータは、前記ヨークの端部を覆う端板部に前記コイルの配線処理部を案内する配線案内部を有することを特徴としている。
この構成によると、インシュレータに絶縁機能に加えて配線案内部によってコイルの配線処理部を案内することができ、配線処理のために別途配線処理部材を設ける必要がない。

また、本発明の他の形態に係るモータのステータは、前記配線案内部が、前記コイルの配線処理部を沿わせて案内する配線案内板部と、該配線案内板部から軸方向に突出して前記配線処理部を引っ掛ける案内棒部とを有することを特徴としている。
この構成によると、例えば中性点接続部のように各相コイルの一端を纏めて接続する場合に、中性点接続部を配線案内板部に沿わせて巻き回すことができ、中性点接続処理を容易に行うことができるとともに、各相コイルの他端を個別にバスバーに接続する場合に、バスバー接続部を案内棒部に引っ掛けながら引き回すことができ、中性点接続部と交錯することなく接続処理を行うことができる。

また、本発明の他の形態に係るモータのステータは、前記配線案内板部が、前記コイルの配線処理部の案内面に、当該配線処理部を案内して円周方向に延長する案内溝が複数平行に形成されていることを特徴としている。
この構成によると、配線案内板部の案内溝内にコイルの配線処理部を収納することにより、配線処理部が軸方向に移動することを阻止して配線処理部を安定して処理することができる。

また、本発明の他の形態に係るモータのステータは、前記配線案内板部が、前記コイルの端末部を当該コイルとは反対側の外側に通過させる横断溝部を有することを特徴としている。
この構成によると、コイルの捲き始め又は捲き終わりの一端側を、インシュレータを越えて反対側に導出する際に、横断溝部を通じて導出することが可能となり、配線を容易に行うことができる。

また、本発明の他の形態に係るモータのステータは、前記案内棒部に、前記コイルの配線処理部が係合する凹部が複数並列に形成されていることを特徴としている。
この構成によれば、案内棒部に引っ掛けるコイルの配線処理部を凹部に係合させて軸方向のずれを防止して配線を容易に行うことができる。
また、本発明の他の形態に係るモータのステータは、前記案内棒部に装着する前記各コイルの中性点接続部を電気的に接続する中性点接続金具を備えていることを特徴としている。
この構成によれば、インシュレータの案内棒部に、中性点接続部を電気的に接続する中性点接続金具を装着することにより、この中性点接続金具によって各相コイルの中性点接続を容易に行うことができる。

また、本発明の他の形態に係るモータのステータは、前記ステータコアが円筒を所定数で分割した分割コアで構成されていることを特徴としている。
この構成によれば、ステータコアが分割コアで形成されているので、コイルの巻装を容易に行うことができ、コイルを巻装した状態の分割コアを所定数円周上に連接するだけでステータコアを形成することができる。

本発明によれば、ステータコアのティースとこれに巻装するコイルとの間を絶縁するインシュレータに、コイルの配線処理部を案内する配線案内部を形成したので、コイルの端部の中性点への接続処理やバスバーへの接続処理を、配線案内部を使用して容易に行うことができるという効果が得られる。

本発明のステータを適用したブラシレスモータを示す断面図である。 ステータのコイルの配線処理状態を、中性点接続金具を拡大して示す斜視図である。 ステータを示す正面図である。 分割コア及びインシュレータを示す斜視図である。 分割コア及びインシュレータを示す分解斜視図である。 中性点接続金具の装着状態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明のステータを適用したブラシレスモータを示す断面図である。図中、１は有底筒状のモータフレームであって、このモータフレーム１の開放端面がモータフランジ２によって閉塞されている。
モータフレーム１の底面及びモータフランジ２の中央部には回転軸３が軸受４及び５によって回転自在に支持され、この回転軸３のモータフレーム１内位置にロータ６が固定されている。

また、モータフレーム１の内周面にはロータ６との間に所定の空隙を介して対向するステータ７が配置されている。このステータ７は、図２及び図３に示すように、ステータコア８が円筒体を１２分割した１２個の分割コアＤＣ１〜ＤＣ１２を円周方向に連接させて構成されている。各分割コアＤＣ１〜ＤＣ１２の夫々は、成層鉄心で構成されており、図５に示すように、円筒体を１２等分した円弧状のヨーク９ａと、このヨーク９ａの円周方向の中央部から半径方向に突出して形成されたティース９ｂとから構成されている。ティース９ｂには先端に円周方向に突出し、ロータ６に所定の空隙を介して対向する磁極部９ｃが形成されている。

そして、ヨーク９ａ、ティース９ｂ及び磁極部９ｃの円周方向の両端部で形成される略コ字状のコイル装着面に絶縁材となるインシュレータＩＬ１〜ＩＬ１２を介してコイル１１が巻装される。
インシュレータＩＬ１〜ＩＬ１２の夫々は、絶縁性を有する合成樹脂材で成形され、図４及び図５に示すように、軸方向の中間部で２分割された分割半体１０Ａ及び１０Ｂで構成されている。

分割半体１０Ａは、コイル装着面のモータフレーム１の底面板部１ａ側を覆い、分割半体１０Ｂはコイル装着面のモータフレーム１の開放端面側を覆っている。
分割半体１０Ａは、ヨーク９ａ、ティース９ｂ及び磁極部９ｃのコイル装着面に装着される断面コ字状で軸方向からみてＵ字状の絶縁板部１２ａと、この絶縁板部１２ａのティース９ｂの端面と対向する中央板部１２ｂに一体に形成されたヨーク９ａのモータフレーム１の底板部１ａ側の端面を覆うヨーク９ａの厚みと略等しい厚みの端板部１２ｃと、中央板部１２ｂに一体に形成された磁極部９ｃのモータフレーム１の底板部１ａ側の端面を覆う磁極部９ｃの厚みと略等しい厚みの端板部１２ｄとを備えている。

分割半体１０Ｂは、ヨーク９ａ、ティース９ｂ及び磁極部９ｃのコイル装着面に装着される断面コ字状で軸方向からみてＵ字状の絶縁板部１２ａと、この絶縁板部１２ａのティース９ｂの端面と対向する中央板部１２ｂに一体に形成されたヨーク９ａの端面を覆う端板部１２ｃと、中央板部１２ｂに一体に形成された磁極部９ｃの端面を覆う端板部１２ｄとを備えている。

端板部１２ｃは、図４及び図５に示すように、前述した分割半体１０Ａの端板部１２ｃの外周側を切り欠いた形状を有し、ヨーク９ａの端面を覆う扇状板部１３ａと、この扇状板部１３ａの内周側端部から軸方向に突出して形成された配線案内部１３ｂとを備えている。このため、配線案内部１３ｂの外側の扇状板部１３ａ上にコイル１１の配線処理部を収納可能な収納空間が形成されている。

そして、配線案内部１３ｂは、扇状板部１３ａから軸方向に突出する配線案内板部１３ｃと、この配線案内板部１３ｃの軸方向端部から軸方向に突出する円周方向に所定間隔を保つ２本の案内棒部１３ｄとを有する。配線案内板部１３ｃは、コイル装着側とは反対側の外周面にコイル１１の巻き始め又は巻き終わりの配線処理部を沿わせて案内するもので、外周面に３本の円周方向に延長する案内溝１３ｅが軸方向に平行に形成されている。また、配線案内板部１３ｃの案内棒部１３ｄより円周方向の端部側に、コイル１１の巻き始め又は巻き終わりの配線処理部をコイル１１とは反対側の外側に通過させる横断溝１３ｆが形成されている。さらに、案内棒部１３ｄには外周側にコイル１１の配線処理部１１ｂが係合する３つの凹部１３ｇが形成されている。

また、図２に示すように、ステータコア８の１２個の分割コアＤＣ１〜ＤＣ１２中の１つの分割コア例えばＤＣ２における配線案内部１３ｂの案内棒部１３ｄに、導電性金属で形成された中性点接続金具１５が装着されている。この中性点接続金具１５は、図２及び図６に示すように、案内棒部１３ｄが挿通される貫通孔１６ａを形成した配線案内板部１３ｃの厚みと等しい幅を有する扇状基部１６ｂと、この扇状基部１６ｂの外周面側に半径方向外方に突出して形成されて扇状基部１６ｂの厚みより高い軸方向高さを有する突出板部１６ｃによって形成される円周方向に３つ連接する配線収納部１６ｄとを備えている。

上記構成を有するブラシレスモータを組み立てるには、先ず、ステータコア８を構成する分割コアＤＣ１〜ＤＣ１２のヨーク９ａ、ティース９ｂ及び磁極部９ｃの円周方向の側面を含むコイル装着面に、モータフレーム１の底板部１ａに対向する側からインシュレータＩＬ１〜ＩＬ１２の分割半体１０Ａを装着するとともに、モータフレーム１の開放端面に対向する側からインシュレータＩＬ１〜ＩＬ１２の分割半体１０Ｂを挿通する。これにより、分割半体１０Ａ及び１０ＢのＵ字状の絶縁板部１２ａによってヨーク９ａ、ティース９ｂ及び磁極部９ｃのコイル装着面が覆われる。

この状態で、捲線機によって、図４に示すように、インシュレータＩＬ１〜ＩＬ１２の分割半体１０Ａ及び１０Ｂの外周側にコイル１１を巻装し、コイル１１の巻き始め及び巻き終わりの然るべき何れか一方の配線処理部１１ａをヨーク９ａ側に導出させ、分割半体１０Ｂの配線案内板部１３ｃの横断溝１３ｆを通じて配線案内板部１３ｃの案内溝１３ｅに沿わせる。また、コイル１１の他方の配線処理部１１ｂを磁極部９ｃ側から導出させる。

このようにしてコイル１１を巻装した１２個の分割コアＤＣ１〜ＤＣ１２を、図２及び図３に示すように、モータフレーム１の内周面にヨーク９ａの円周方向端面が互いに接触するように挿入して溶接等の固定手段で固定してステータコア８を形成する。
その後、１２個の分割コアＤＣ１〜ＤＣ１２のうちの１つの分割コアＤＣ２の案内棒部１３ｄに、図２に示すように、中性点接続金具１５を、その扇状基部１６ｂの貫通孔１６ａ内に案内棒部１３ｄを挿通して装着する。

そして、各分割コアＤＣ１〜ＤＣ１２のヨーク９ａ側の配線処理部１１ａを、配線案内板部１３ｃの横断溝１３ｆを通して外周側に引き出してから各配線処理部１１ａを、円環状に連接されたインシュレータＩＬ１〜ＩＬ１２の配線案内板部１３ｃの案内溝１３ｅに沿わせて中性点接続金具１５まで順次引き回す。このとき、中性点接続金具１５の円周方向両側の配線処理部１１ａの数は夫々６本ずつであるので、中性点接続金具１５に近い３本の配線処理部１１ａを配線案内板部１３ｃの案内溝１３ｅに沿わせる。次いで、案内溝１３ｅに沿わせた３本の配線処理部１１ａの外周側に形成される溝部で残りの３本の配線処理部１１ａを案内することにより、６本の配線処理部１１ａを軸方向にずれることなく確実に中性点接続金具１５まで案内することができる。
そして、中性点接続金具１５に集めた各配線処理部１１ａを、中性点接続金具１５を加締めるか又は半田付けすることによって中性点接続金具１５に電気的に接続する。

一方、インシュレータＩＬ１〜ＩＬ１２の端板部１２ｄ側の配線処理部１１ｂについては、１２個のコイル１１を隣接する３個のコイルで１組を構成する４組に分け、各組の３個のコイルを夫々例えば時計方向に順次３相のＵ相コイルＬｕ１〜Ｌｕ４、Ｖ相コイルＬｖ１〜Ｌｖ４及びＷ相コイルＬｗ１〜Ｌｗ４とする。
そして、コイルＬｕ１及びＬｕ３の配線処理部１１ｂがインシュレータＩＬ３、ＩＬ５の外側巡って、Ｕ相バスバーＢＢｕに接続されている。また、コイルＬｖ１及びＬｖ２の配線処理部１１ｂがインシュレータＩＬ５の外側を巡って、Ｖ相バスバーＢＢｖに接続されている。さらに、コイルＬｗ１及びＬｗ４の配線処理部１１ｂがインシュレータＩＬ１及びＩＬ１１の案内棒部１３ｄの外側を巡って、Ｗ相バスバーＢＢｗに接続されている。

同様に、コイルＬｕ２及びＬｕ４の配線処理部１１ｂがインシュレータＩＬ６の案内棒部１３ｄの外側を巡って、Ｕ相バスバーＢＢｕに接続されている。また、コイルＬｖ３及びＬｖ４の配線処理部１１ｂがインシュレータＩＬ１１の案内棒部１３ｄの外側を巡って、Ｖ相バスバーＢＢｖに接続されている。さらに、コイルＬｗ２及びＬｗ３の配線処理部１１ｂがＷ相バスバーＢＢｗに接続されている。
ここで、Ｕ相バスバーＢＢｕ、Ｖ相バスバーＢＢｖ及びＷ相バスバーＢＢｗは、図３で一点鎖線図示のように、中性点接続金具１５とは対角側に半径方向に並列に配設されている。これらＵ相バスバーＢＢｕ、Ｖ相バスバーＢＢｖ及びＷ相バスバーＢＢｗに夫々Ｕ相駆動電流、Ｖ相駆動電流及びＷ相駆動電流が供給される。

上述したように各相コイルＬｕ１〜Ｌｕ４、Ｌｖ１〜Ｌｖ４及びＬｗ１〜Ｌｗ４を結線することにより、各相コイルを並列に接続したスター結線構成とすることができる。
このように、上記実施形態によると、各相コイルＬｕ１〜Ｌｕ４、Ｌｖ１〜Ｌｖ４及びＬｗ１〜Ｌｗ４の配線処理部１１ａについてはインシュレータＩＬ１〜ＩＬ１２の配線案内部１３ｂの配線案内板部１３ｃの外周面に沿わせて案内されて中性点接続金具１５に集められて電気的に接続されることにより、中性点接続を容易に行うことができる。

また、各相コイルＬｕ１〜Ｌｕ４、Ｌｖ１〜Ｌｖ４及びＬｗ１〜Ｌｗ４の配線処理部１１ｂについては、インシュレータＩＬ１〜ＩＬ１２の案内棒部１３ｄを巡って引き回すことにより、各相のバスバーＢＢｕ、ＢＢｖ及びＢＢｗに容易に接続することができる。
したがって、インシュレータＩＬ１〜ＩＬ１２の案内板部１３ｃ及び案内棒部１３ｄを使用して、各相コイルＬｕ１〜Ｌｕ４、Ｌｖ１〜Ｌｖ４及びＬｗ１〜Ｌｗ４の中性点接続と、バスバー接続とを互いに干渉することなく容易に接続することができる。

また、インシュレータＩＬ１〜ＩＬ１２に各相コイルＬｕ１〜Ｌｕ４、Ｌｖ１〜Ｌｖ４及びＬｗ１〜Ｌｗ４の配線処理部１１ａ及び１１ｂを案内する配線案内部１３ｂを形成したので、別途配線処理部を処理するための部材を設ける必要がなく、部品点数を減少させて製作コストを低減することができると共に、モータの軸方向長さを短くすることができるので、車両用電動機などに使用する場合に搭載性を向上させることができる。

なお、上記実施形態においては、ステータコア８を分割コアＤＣ１〜ＤＣ１２で構成した場合について説明したが、分割数は１２に限定されるものではなく、任意の分割数とすることができ、さらには分割コアではなく一体型のステータコアとすることもできる。この場合でも一体に形成された各ティースに個別にインシュレータＩＬ１〜ＩＬ１２の分割半体１０Ａ及び１０Ｂを装着してからコイルＬｕ１〜Ｌｕ４、Ｌｖ１〜Ｌｖ４及びＬｗ１〜Ｌｗ４を巻装し、その巻き始め及び巻き終わりをインシュレータＩＬ１〜ＩＬ１２の配線案内板部１３ｃ及び案内棒部１３ｄを使用して干渉することなく巻き回すようにすれば良い。

１…モータフレーム、２…モータフランジ、３…回転軸、６…ロータ、７…ステータ、８…ステータコア、ＤＣ１〜ＤＣ１２…分割コア、９ａ…ヨーク、９ｂ… ティース、９ｃ…磁極部、ＩＬ１〜ＩＬ１２…インシュレータ、１０Ａ，１０Ｂ…分割半体、１１…コイル、１１ａ，１１ｂ…配線処理部、Ｌｕ１〜Ｌｕ４…Ｕ相コイル、Ｌｖ１〜Ｌｖ４…Ｖ相コイル、Ｌｗ１〜Ｌｗ４…Ｗ相コイル、１２ａ…絶縁板部、１２ｂ…中央板部、１２ｃ，１２ｄ…端板部、１３ａ…扇状板部、１３ｂ… 配線案内部、１３ｃ…配線案内板部、１３ｄ…案内棒部、１３ｅ…案内溝、１３ｆ…横断溝、１３ｇ…凹部、１５…中性点接続金具、１６ａ… 貫通孔、１６ｂ…扇状基部、１６ｃ…突出板部、１６ｄ…配線収納部

Claims (7)

1. ステータコアにヨークから半径方向に突出するティースを円周方向に所定間隔を保って所定数配設し、前記ティースにインシュレータを介してコイルを巻装したモータのステータであって、
   前記インシュレータは、前記ヨークの端部を覆う端板部に前記コイルの配線処理部を案内する配線案内部を有することを特徴とするモータのステータ。
2. 前記配線案内部は、前記コイルの配線処理部を沿わせて案内する配線案内板部と、該配線案内板部から軸方向に突出して前記配線処理部を引っ掛ける案内棒部とを有することを特徴とする請求項１に記載のモータのステータ。
3. 前記配線案内板部は、前記コイルの配線処理部の案内面に、当該配線処理部を案内して円周方向に延長する案内溝が複数平行に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のモータのステータ。
4. 前記配線案内板部は、前記コイルの端末部を当該コイルとは反対側の外側に通過させる横断溝部を有することを特徴とする請求項２又は３に記載のモータのステータ。
5. 前記案内棒部は、前記コイルの配線処理部が係合する凹部が複数並列に形成されていることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載のモータのステータ。
6. 前記案内棒部に装着する前記各コイルの中性点接続部を電気的に接続する中性点接続金具を備えていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のモータのステータ。
7. 前記ステータコアは円筒を所定数で分割した分割コアで構成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のモータのステータ。

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