JP2013009459A - ステータおよびモータ - Google Patents

Abstract

【課題】駆動用コイルに高い電圧が印加されても、ステータコアの突極の先端部と駆動用コイルとを絶縁することが可能なステータを提供する。
【解決手段】ステータ３は、モータの円周方向に略一定の間隔で配置されモータの径方向へ突出する複数の突極１３ａを有するステータコア１３と、複数の突極１３ａのそれぞれに巻回される駆動用コイル１４と、突極１３ａの、駆動用コイル１４が巻回される部分の表面を少なくとも覆う絶縁部材１６とを備えている。絶縁部材１６には、突極１３ａの先端側への駆動用コイル１４の巻崩れを防止するための巻崩れ防止部１６ａが形成され、巻崩れ防止部１６は、突極１３ａの先端部よりも突極１３ａの基端側に配置されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、モータに使用されるステータに関する。また、本発明は、かかるステータを備えるモータに関する。

従来、永久磁石を有するロータと、ロータの外周側に配置されるステータとを備える永久磁石型のモータが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のモータでは、ステータは、複数の突極を有するステータコアと、突極の表面を覆う絶縁部材と、絶縁部材を介して突極に巻回される駆動用コイルとを備えている。ステータコアは、突極ごとに分割可能な複数の分割コアによって構成されている。分割コアは、ステータコアの外周側部分を構成する円弧部を備え、突極は、この円弧部からモータの径方向の内側へ突出している。また、突極の先端部は、円周方向へ広がる略円弧状に形成されている。駆動用コイルは、径方向において、突極の先端部と円弧部との間の全域に巻回されている。なお、径方向で永久磁石に対向する突極の先端面は、絶縁部材で覆われていない。

特開２００８−３０１６３３号公報

高い出力が要求されるモータでは、駆動用コイルに、高い電圧を印加する必要がある。しかしながら、特許文献１に記載のモータのように、突極の先端面が絶縁部材で覆われていない場合に、駆動用コイルに高い電圧が印加されると、駆動用コイルと突極の先端部とを絶縁できなくなるおそれがある。

そこで、本発明の課題は、駆動用コイルに高い電圧が印加されても、ステータコアの突極の先端部と駆動用コイルとを絶縁することが可能なステータを提供することにある。また、本発明の課題は、かかるステータを備えるモータを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明のステータは、モータに使用されるステータにおいて、モータの円周方向に略一定の間隔で配置されモータの径方向へ突出する複数の突極を有するステータコアと、複数の突極のそれぞれに巻回される駆動用コイルと、突極の、駆動用コイルが巻回される部分の表面を少なくとも覆う絶縁部材とを備え、絶縁部材には、突極の先端側への駆動用コイルの巻崩れを防止するための巻崩れ防止部が形成され、巻崩れ防止部は、突極の先端部よりも突極の基端側に配置されていることを特徴とする。

本発明のステータでは、絶縁部材に、突極の先端側への駆動用コイルの巻崩れを防止するための巻崩れ防止部が形成され、巻崩れ防止部は、突極の先端部よりも突極の基端側に配置されている。そのため、ステータコアの突極に巻回される駆動用コイルの、突極の先端側への巻崩れを防止して、駆動用コイルと突極の先端部との空間距離を確保することが可能になる。したがって、本発明では、駆動用コイルに高い電圧が印加されても、突極の先端部と駆動用コイルとを絶縁することが可能になる。また、本発明では、駆動用コイルの巻崩れを防止することが可能になるため、円周方向で隣り合う駆動用コイル同士との干渉を防止することが可能になる。

本発明において、巻崩れ防止部は、突極の先端部から突極の基端側へ離れた位置に配置されていることが好ましい。このように構成すると、駆動用コイルと突極の先端部との空間距離を効果的に確保することが可能になる。

本発明において、巻崩れ防止部は、モータの軸方向および円周方向へ広がる鍔状に形成されていることが好ましい。このように構成すると、駆動用コイルの、突極の先端側への巻崩れを効果的に防止することが可能になり、駆動用コイルと突極の先端部との空間距離を効果的に確保することが可能になる。また、このように構成すると、巻崩れ防止部を利用して、駆動用コイルと突極の先端部との沿面距離を確保することが可能になる。したがって、突極の先端部と駆動用コイルとをより確実に絶縁することが可能になる。

本発明において、ステータは、円周方向で隣接する突極に巻回される駆動用コイル間に配置される第２の絶縁部材を備え、ステータコアは、突極の基端同士を繋ぐ略円筒状の円筒部を備え、絶縁部材には、第２の絶縁部材を配置するための配置用凹部が形成され、配置用凹部は、突極の基端側に配置されるとともに、径方向に窪むように形成されていることが好ましい。このように構成すると、第２の絶縁部材によって、ステータコアの円筒部と駆動用コイルとの空間距離および沿面距離を確保することが可能になる。したがって、ステータコアの円筒部と駆動用コイルとを絶縁することが可能になる。また、このように構成すると、第２の絶縁部材によって、円周方向で隣接する突極に巻回される駆動用コイル同士を絶縁することが可能になる。

本発明において、ステータコアは、たとえば、円周方向に分割可能な複数の分割コアによって構成されている。この場合には、突極は、径方向の内側へ突出するように形成され、突極の先端部は、円周方向に広がるように形成され、巻崩れ防止部は、モータの軸方向および円周方向へ広がる鍔状に形成されるとともに突極の先端部から突極の基端側へ離れた位置に配置され、複数の分割コアは、略円筒状に形成されるとともに径方向における分割コアの外側に配置される筒状部材によって一体化され、突極の、巻崩れ防止部よりも先端側部分は、複数の分割コアを一体化する際に分割コアを保持する保持部となっていることが好ましい。このように構成すると、分割コアを一体化する際に、保持部を利用して分割コアを保持することができるため、分割コアの一体化作業を容易に行うことが可能になる。また、このように構成すると、分割コアを一体化する際に分割コアを保持するための構成を別途、設ける必要がないため、ステータの構成を簡素化することが可能になる。

本発明のステータは、ロータを備えるモータに用いることができる。このモータでは、駆動用コイルに高い電圧が印加されても、突極の先端部と駆動用コイルとを絶縁することが可能になる。

以上のように、本発明のステータおよびモータでは、駆動用コイルに高い電圧が印加されても、ステータコアの突極の先端部と駆動用コイルとを絶縁することが可能になる。

本発明の実施の形態にかかるモータの断面図である。 図１のＥ−Ｅ方向からモータを示す図である。 図２に示すステータコアの平面図である。 図３に示す分割コアの平面図である。 図２のＦ部の拡大図である。 図５に示す絶縁部材付きの分割コアの平面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（モータの全体構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかるモータ１の断面図である。図２は、図１のＥ−Ｅ方向からモータ１を示す図である。

本形態のモータ１は、インナーロータ型のモータであり、図１に示すように、ロータ２と、ロータ２の外周側に配置されるステータ３と、モータケース４とを備えている。なお、以下の説明では、モータ１の径方向（すなわち、ロータ２の径方向およびステータ３の径方向）を「径方向」、モータ１の円周方向（すなわち、ロータ２の円周方向およびステータ３の円周方向）を「円周方向」、モータ１の軸方向（すなわち、ロータ２の軸方向およびステータ３の軸方向）を「軸方向」とする。

ロータ２は、回転軸６と、回転軸６の外周面に固定される積層コア７と、積層コア７の外周面に固定される複数の永久磁石８とを備えている。本形態のロータ２は、１６個の永久磁石８を備えている。回転軸６は、モータケース４に固定される軸受９、１０によって回転可能に支持されている。積層コア７は、複数の磁性板が積層されて形成されており、回転軸６の外周面に、たとえば、焼き嵌めによって固定されている。

永久磁石８は、たとえば、ネオジム磁石等の磁束密度が高く、非常に強い磁力を持つ磁石である。この永久磁石８は、円周方向で隣接するように、かつ、円周方向に略一定の間隔で積層コア７の外周面に固定されている。また、永久磁石８は、接着によって、積層コア７の外周面に固定されている。

ステータ３は、複数の突極１３ａを有するステータコア１３と、複数の突極１３ａのそれぞれに巻回される駆動用コイル１４とを備えている。以下、ステータ３の詳細な構成について説明する。

（ステータの構成）
図３は、図２に示すステータコア１３の平面図である。図４は、図３に示す分割コア１５の平面図である。図５は、図２のＦ部の拡大図である。図６は、図５に示す絶縁部材１６付きの分割コア１５の平面図である。

ステータコア１３は、複数の突極１３ａに加え、図３に示すように、ステータコア１３の外周側部分を構成する外周部１３ｂを備えている。外周部１３ｂは、略円筒状に形成されており、複数の突極１３ａは、外周部１３ｂから径方向の内側へ突出するように形成されている。また、複数の突極１３ａは、円周方向に略一定の間隔で配置されている。本形態のステータコア１３は、１８個の突極１３ａを備えている。また、本形態の外周部１３ｂは、突極１３ａの基端同士を繋ぐ円筒部である。

突極１３ａは、その基端（径方向外側端）が外周部１３ｂに繋がる本体部１３ｃと、本体部１３ｃの先端（径方向内側端）に繋がる先端部１３ｄとから構成されている。軸方向から見たときの本体部１３ｃの幅（突極１３ａの突出方向に直交する方向の幅）は、略一定になっている。先端部１３ｄは、軸方向から見たときに、本体部１３ｃよりも円周方向の両側へ広がる略円弧状に形成されている。突極１３ａの先端面（すなわち、先端部１３ｄの先端面）１３ｅは、軸方向から見たときの形状が円弧状となる曲面状に形成されている。先端面１３ｅは、径方向における永久磁石８の外側面に対向配置されている。

また、ステータコア１３は、円周方向において、１個の突極１３ａごとに分割可能な複数の分割コア１５によって構成されている。すなわち、ステータコア１３は、円周方向に組み合わされて一体化される複数の分割コア１５によって構成されている。分割コア１５は、複数の磁性板が積層されて形成された積層コアである。この分割コア１５は、図４に示すように、突極１３ａと、外周部１３ｂの一部を構成する円弧部１５ａとを備えている。円弧部１５ａは、軸方向から見たときの形状が略円弧状となるように形成されている。軸方向から見たときの円弧部１５ａの幅は、突極１３ａの本体部１３ｃの幅よりも広くなっている。円周方向における円弧部１５ａの一方の端面１５ｂには、円周方向の一方側で隣り合う分割コア１５との位置決めを行うための凸部１５ｃが形成され、円周方向における円弧部１５ａの他方の端面１５ｄには、円周方向の他方側で隣り合う分割コア１５との位置決めを行うための凹部１５ｅが形成されている。凸部１５ｃは、円周方向の一方側で隣り合う他の分割コア１５の凹部１５ｅと係合しており、凹部１５ｅは、円周方向の他方側で隣り合う他の分割コア１５の凸部１５ｃと係合している。

図６に示すように、分割コア１５の表面は、その一部分を除いて、絶縁部材１６で覆われている。絶縁部材１６は、絶縁性を有する樹脂によって形成されている。本形態では、インサートモールドによって、分割コア１５の表面に絶縁部材１６が形成されている。絶縁部材１６は、図６に示すように、円弧部１５ａの端面１５ｂ、１５ｄとその近傍部分、および、径方向における円弧部１５ａの外側面１５ｆとその近傍部分を除く分割コア１５の表面を覆っている。

また、上述のように、本形態の絶縁部材１６はインサートモールドによって形成されており、円周方向における分割コア１５の先端部１３ｄの両方の端面１３ｆは、先端部１３ｄの精度によって、絶縁部材１６に覆われることもあれば、覆われないこともある。先端部１３ｄの端面１３ｆと駆動用コイル１４とを絶縁するためには、端面１３ｆは、絶縁部材１６に覆われていることが好ましい。一方、円周方向で隣接する端面１３ｆ同士の距離が近い場合には、円周方向で隣接する端面１３ｆ同士の干渉を防止するために、端面１３ｆは、絶縁部材１６で覆われていないことが好ましい。

絶縁部材１６には、突極１３ａの先端側（すなわち、径方向の内側）への駆動用コイル１４の巻崩れを防止するための巻崩れ防止部１６ａが形成されている。巻崩れ防止部１６ａは、突極１３ａの本体部１３ｃの先端側に形成されている。すなわち、巻崩れ防止部１６ａは、突極１３ａの先端部１３ｄよりも径方向の外側（突極１３ａの基端側）に形成されている。また、巻崩れ防止部１６ａは、円周方向（より具体的には、突極１３ａの突出方向に直交する方向）および軸方向へ広がる鍔状に形成されている。具体的には、巻崩れ防止部１６ａは、略長方形の枠状をなす鍔状に形成されている。本形態では、巻崩れ防止部１６ａは、先端部１３ｄから径方向の外側へ離れた位置に配置されており、絶縁部材１６の、先端部１３ｄを覆う部分と巻崩れ防止部１６ａとの間には、環状の凹部１６ｂが形成されている。

駆動用コイル１４は、円弧部１５ａと巻崩れ防止部１６ａとの間で絶縁部材１６を介して、突極１３ａの本体部１３ｃに巻回されている。具体的には、駆動用コイル１４は、駆動用コイル１４を構成する導線が重なるように、径方向で複数回、折り返されて、本体部１３ｃに巻回されている。本形態において、径方向の内側では、巻崩れ防止部１６ａを目印にして、本体部１３ｃに巻回される駆動用コイル１４が折り返されている。

図５に示すように、円周方向で隣接する駆動用コイル１４の間には、第２の絶縁部材としての絶縁紙１７が配置されている。具体的には、２枚の絶縁紙１７が円周方向で隣接する駆動用コイル１４の間に配置されている。絶縁紙１７は、たとえば、アラミドポリマーによって形成されている。

絶縁部材１６には、絶縁紙１７を配置するための配置用凹部１６ｃが形成されている。配置用凹部１６ｃは、絶縁部材１６の、円弧部１５ａの径方向内側面を覆う部分に形成されており、突極１３ａの基端側に配置されている。また、配置用凹部１６ｃは、絶縁部材１６の、円弧部１５ａの径方向内側面を覆う部分の円周方向の両端側に、かつ、径方向の外側に向かって窪むように形成されている。図５に示すように、径方向における絶縁紙１７の外側部分は、配置用凹部１６ｃに接着等によって固定され、径方向における絶縁紙１７の内側端は、巻崩れ防止部１６ａの側方まで伸びている。なお、径方向における絶縁紙１７の外側部分が配置用凹部１６ｃに差し込まれることで、円周方向で隣接する駆動用コイル１４の間に絶縁紙１７が配置されても良い。

絶縁部材１６によってその表面が覆われた複数の分割コア１５は、駆動用コイル１４が巻回された後に、円周方向に組み合わされた状態で、略円筒状に形成される筒状部材２１の内周側に焼き嵌めされて一体化されている（図２参照）。すなわち、複数の分割コア１５は、径方向における分割コア１５の外周側に配置される筒状部材２１の内周側に焼き嵌めされて一体化されている。本形態では、複数の分割コア１５を一体化する際に、突極１３ａの、巻崩れ防止部１６ａよりも先端側部分（径方向内側部分）を軸方向の両側から保持して、軸方向における分割コア１５の位置決めを行っている。すなわち、突極１３ａの、巻崩れ防止部１６ａよりも先端側部分は、複数の分割コア１５を一体化する際に分割コア１５を保持する保持部１８となっている。なお、本形態の筒状部材２１は、ステータ３の一部を構成するとともに、モータケース４の側面も構成している。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、絶縁部材１６に、突極１３ａの先端側への駆動用コイル１４の巻崩れを防止するための巻崩れ防止部１６ａが形成され、巻崩れ防止部１６ａは、突極１３ａの先端部１３ｄよりも突極１３ａの基端側に配置されている。そのため、突極１３ａに巻回される駆動用コイル１４の、突極１３ａの先端側への巻崩れを防止して、分割コア１５の先端部１３ｄの端面１３ｆと駆動用コイル１４との空間距離を確保することが可能になる。したがって、本形態では、先端部１３ｄの端面１３ｆが絶縁部材１６に覆われていない場合に、駆動用コイル１４に高い電圧が印加されても、先端部１３ｄの端面１３ｆと駆動用コイル１４とを絶縁することが可能になる。

特に本形態では、巻崩れ防止部１６ａが先端部１３ｄから径方向の外側へ離れた位置に配置されているため、先端部１３ｄの端面１３ｆと駆動用コイル１４との空間距離を効果的に確保することが可能になる。また、本形態では、巻崩れ防止部１６ａが鍔状に形成されているため、先端部１３ｄの端面１３ｆと駆動用コイル１４との空間距離を効果的に確保することが可能になる。さらに、本形態では、巻崩れ防止部１６ａが鍔状に形成されているため、巻崩れ防止部１６ａを利用して、先端部１３ｄの端面１３ｆと駆動用コイル１４との沿面距離を確保することが可能になる。したがって、本形態では、先端部１３ｄの端面１３ｆが絶縁部材１６に覆われていない場合に、駆動用コイル１４に高い電圧が印加されても、先端部１３ｄの端面１３ｆと駆動用コイル１４とをより確実に絶縁することが可能になる。

また、本形態では、駆動用コイル１４の巻崩れを防止することが可能になるため、円周方向で隣り合う駆動用コイル１４同士との干渉を防止することが可能になる。

本形態では、円周方向で隣接する駆動用コイル１４の間に絶縁紙１７が配置されている。そのため、絶縁部材１６で覆われていない分割コア１５の円弧部１５ａの端面１５ｂ、１５ｄの近傍部分と駆動用コイル１４との空間距離および沿面距離を確保することが可能になる。したがって、本形態では、駆動用コイル１４に高い電圧が印加されても、円弧部１５ａの端面１５ｂ、１５ｄの近傍部分と駆動用コイル１４とを絶縁することが可能になる。また、絶縁紙１７によって、円周方向で隣接する駆動用コイル１４同士を絶縁することが可能になる。

本形態では、突極１３ａの、巻崩れ防止部１６ａよりも先端側部分は、複数の分割コア１５を一体化する際に分割コア１５を保持する保持部１８となっている。そのため、本形態では、分割コア１５を一体化する際に、保持部１８を利用して分割コア１５を保持することができ、分割コア１５の一体化作業を容易に行うことが可能になる。また、本形態では、分割コア１５を一体化する際に分割コア１５を保持するための構成を別途、設ける必要がないため、ステータ３の構成を簡素化することが可能になる。

（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。

上述した形態では、巻崩れ防止部１６ａは、円周方向および軸方向へ広がる鍔状に形成されている。この他にもたとえば、巻崩れ防止部１６ａは、円周方向の両側または片側へ広がる薄板状に形成されても良いし、軸方向の両側または片側へ広がる薄板状に形成されても良い。また、巻崩れ防止部１６ａは、円周方向の両側または片側へ突出する突起状に形成されても良いし、軸方向の両側または片側へ突出する突起状に形成されても良い。この場合であっても、突極１３ａに巻回される駆動用コイル１４の、突極１３ａの先端側への巻崩れを防止することが可能になる。

上述した形態では、巻崩れ防止部１６ａは、突極１３ａの先端部１３ｄから径方向の外側へ離れた位置に配置されている。この他にもたとえば、巻崩れ防止部１６ａは、先端部１３ｄの径方向の外側に接触するように形成されても良い。より具体的には、巻崩れ防止部１６ａは、絶縁部材１６の、先端部１３ｄを覆う部分の径方向の外側に接触するように形成されても良い。

上述した形態では、ステータコア１３は、１個の突極１３ａごとに分割可能な複数の分割コア１５によって構成されている。この他にもたとえば、ステータコア１３は、２個以上の突極１３ａごとに分割可能な複数の分割コアによって構成されても良い。また、ステータコア１３は、一体で形成されても良い。

上述した形態では、インサートモールドによって、分割コア１５の表面に絶縁部材１６が形成されている。この他にもたとえば、上述の特許文献１に記載のモータのように、別体で形成された絶縁部材が分割コア１５に嵌め込まれることで、分割コア１５の表面が絶縁部材によって覆われても良い。また、上述した形態では、絶縁部材１６は、分割コア１５の先端部１３ｄの端面１３ｆ、円弧部１５ａの端面１５ｂ、１５ｄとその近傍部分、および、径方向における円弧部１５ａの外側面１５ｆとその近傍部分を除く分割コア１５の表面を覆っているが、絶縁部材１６は、少なくとも、突極１３ａの、駆動用コイル１４が巻回される部分の表面を覆っていれば良い。

上述した形態では、ステータ３は、インナーロータ型のモータ１に用いられているが、本発明が適用されるステータは、アウターロータ型のモータに用いられても良い。この場合には、ステータコアは、ステータコアの内周側部分を構成する略円筒状の内周部を備え、複数の突極は、内周部から径方向の外側へ突出するように形成されている。この場合の内周部は、突極の基端同士を繋ぐ円筒部である。この場合であっても、上述した形態と同様の効果を得ることができる。

なお、上述した形態において、モータ１の出力を高めたい場合には、突極１３ａの本体部１３ｃの、巻崩れ防止部１６ａよりも先端側部分に駆動用コイル１４を巻回することも可能である。この場合には、同じ分割コア１５を使用しながら、駆動用コイル１４の巻数を増やすことが可能になる。

１ モータ
２ ロータ
３ ステータ
１３ ステータコア
１３ａ 突極
１３ｂ 外周部（円筒部）
１３ｄ 先端部（突極の先端部）
１４ 駆動用コイル
１５ 分割コア
１６ 絶縁部材
１６ａ 巻崩れ防止部
１６ｃ 配置用凹部
１７ 絶縁紙（第２の絶縁部材）
１８ 保持部
２１ 筒状部材

Claims (7)

1. モータに使用されるステータにおいて、
   前記モータの円周方向に略一定の間隔で配置され前記モータの径方向へ突出する複数の突極を有するステータコアと、複数の前記突極のそれぞれに巻回される駆動用コイルと、前記突極の、前記駆動用コイルが巻回される部分の表面を少なくとも覆う絶縁部材とを備え、
   前記絶縁部材には、前記突極の先端側への前記駆動用コイルの巻崩れを防止するための巻崩れ防止部が形成され、
   前記巻崩れ防止部は、前記突極の先端部よりも前記突極の基端側に配置されていることを特徴とするステータ。
2. 前記巻崩れ防止部は、前記突極の前記先端部から前記突極の基端側へ離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載のステータ。
3. 前記巻崩れ防止部は、前記モータの軸方向および前記円周方向へ広がる鍔状に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のステータ。
4. 前記円周方向で隣接する前記突極に巻回される前記駆動用コイル間に配置される第２の絶縁部材を備え、
   前記ステータコアは、前記突極の基端同士を繋ぐ略円筒状の円筒部を備え、
   前記絶縁部材には、前記第２の絶縁部材を配置するための配置用凹部が形成され、
   前記配置用凹部は、前記突極の基端側に配置されるとともに、前記径方向に窪むように形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のステータ。
5. 前記ステータコアは、前記円周方向に分割可能な複数の分割コアによって構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のステータ。
6. 前記突極は、前記径方向の内側へ突出するように形成され、
   前記突極の前記先端部は、前記円周方向に広がるように形成され、
   前記巻崩れ防止部は、前記モータの軸方向および前記円周方向へ広がる鍔状に形成されるとともに前記突極の前記先端部から前記突極の基端側へ離れた位置に配置され、
   複数の前記分割コアは、略円筒状に形成されるとともに前記径方向における前記分割コアの外側に配置される筒状部材によって一体化され、
   前記突極の、前記巻崩れ防止部よりも先端側部分は、複数の前記分割コアを一体化する際に前記分割コアを保持する保持部となっていることを特徴とする請求項５記載のステータ。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のステータと、ロータとを備えることを特徴とするモータ。

Images