JP2013141408A - モータの固定子 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子の軸方向の長さ寸法が大きくならないようにする。
【解決手段】本発明に係るモータの固定子は、円筒状の固定子鉄心の内周面から半径方向内側に突出する複数の磁極Ｐ１〜Ｐ６を備え、多相巻き線を構成する一相分の巻き線３１，３２，３３が固定子鉄心の中心を挟んで対向する位置にある一対の磁極Ｐ１−Ｐ４，Ｐ２−Ｐ５, Ｐ３−Ｐ６に巻装される構成で、一対の磁極Ｐ１−Ｐ４，Ｐ２−Ｐ５, Ｐ３−Ｐ６間にある渡り線３１ｕ，３２ｖ，３３ｗが固定子鉄心の軸方向端面を覆う絶縁体に沿って配線されているモータの固定子であって、三相巻き線を構成する巻き線３１，３２，３３のうち少なくとも一相分の巻き線３２の渡り線３２ｖは、他相の巻き線３１，３３の渡り線３１ｕ，３３ｗに対して逆方向に巻かれている。
【選択図】図４

Description

本発明は、円筒状の固定子鉄心の内周面から半径方向内側に突出する複数の磁極を備え、多相巻き線を構成する各相の巻き線が前記固定子鉄心の中心を挟んで対向する位置にある一対の磁極に巻装される構成で、前記一対の磁極間にある前記巻き線の渡り線が前記固定子鉄心の軸方向端面を覆う絶縁体に支持されて円周方向に配線されているモータの固定子に関する。

これに関連するモータの固定子が特許文献１に形成されている。
前記モータの固定子は、図６（Ａ）に示すように、円筒状の固定子鉄心１０１を備えており、その固定子鉄心１０１の内周面から６極の磁極Ｐ１〜Ｐ６が半径方向内側に突出形成されている。６極の磁極Ｐ１〜Ｐ６には三相巻き線が巻装されている。
例えば、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、Ｕ相の巻き線１０５は、磁極Ｐ１に巻装された後、固定子鉄心１０１の軸方向端面を覆う絶縁体１１０に沿って図中右回りに配線されて磁極Ｐ４に渡り（渡り線１０５ｗ）、その磁極Ｐ４に巻装される。同様にＶ相の巻き線１０６は、磁極Ｐ２に巻装された後、絶縁体１１０に沿って右回りに配線されて磁極Ｐ５に渡り（渡り線１０６ｗ）、その磁極Ｐ５に巻装される。Ｗ相の巻き線１０７は、磁極Ｐ３に巻装された後、絶縁体１１０に沿って右回りに配線されて磁極Ｐ６に渡り（渡り線１０７ｗ）、その磁極Ｐ６に巻装される。

特開平７−４６７８２号公報

しかし、上記した固定子では、各相の巻き線１０５，１０６，１０７の渡り線１０５ｗ，１０６ｗ，１０７ｗが絶縁体１１０に沿って同じ方向（右回り）に巻かれるため、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、渡り線１０５ｗ，１０６ｗ，１０７ｗが軸方向において三本重なる部分Ｔが発生する。渡り線１０５ｗ，１０６ｗ，１０７ｗが軸方向において三本重なると、渡り線１０５ｗ，１０６ｗ，１０７ｗが掛けられるリブ１０９等をそれに応じた高さに形成する必要があるため、固定子の軸方向の長さ寸法が大きくなる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、固定子の軸方向の長さ寸法が大きくならないようにすることである。

上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、円筒状の固定子鉄心の内周面から半径方向内側に突出する複数の磁極を備え、多相巻き線を構成する各相の巻き線が前記固定子鉄心の中心を挟んで対向する位置にある一対の磁極に巻装される構成で、前記一対の磁極間にある前記巻き線の渡り線が前記固定子鉄心の軸方向端面を覆う絶縁体に支持されて円周方向に配線されているモータの固定子であって、多相巻き線を構成する巻き線のうち少なくとも一相の巻き線の渡り線は、他相の巻き線の渡り線に対して逆方向に巻かれていることを特徴とする。

本発明によると、多相巻き線を構成する巻き線のうち少なくとも一相の巻き線の渡り線は、他相の巻き線の渡り線に対して逆方向に巻かれている。このため、各相の巻き線の渡り線が全て順方向に巻かれる場合と比較して、固定子鉄心の軸方向端面における渡り線の重なり数が小さくなる。したがって、それらの渡り線が掛けられる突起（リブ等）の軸方向の突出寸法を小さくでき、固定子の軸方向の長さ寸法が小さくなる。

請求項２の発明によると、渡り線の巻き方向は巻き線の相順に従って順方向、逆方向、順方向と互い違いになるように設定されていることを特徴とする。
このため、円周方向おいて渡り線が均等に重なるようになり、重なり数が円周方向において偏ることで、重なり数の大きな部位が生じるような不具合が生じない。

請求項３の発明によると、固定子鉄心の軸方向端面を覆う絶縁体には、軸方向に突出する突起が形成されて、各々の突起に各々の渡り線が掛けられる構成であり、前記逆方向に巻かれる渡り線が掛けられる逆方向用の突起はその渡り線に対応する磁極に対して円周方向にずれた位置にあり、順方向に巻かれる渡り線が掛けられる順方向用の突起はその渡り線に対応する磁極と円周方向において同位置にあることを特徴とする。
請求項４の発明によると、順方向用の突起と逆方向用の突起とが一体に形成されていることを特徴とする。

本発明によると、固定子鉄心の軸方向端面における渡り線の重なり数が小さくなるため、それらの渡り線が掛けられる突起（リブ等）の軸方向の突出寸法を小さくできる。この結果、固定子の軸方向の長さ寸法を小さくできる。

本発明の実施形態１に係るモータの固定子の側面図である。 巻き線を巻装する前の固定子の後方正面図である。 巻装後における固定子の模式正面図である。 巻き線の巻装方法を表す模式展開図（Ａ図）、及び巻き線の配線系統図（Ｂ図）である。 変更例に係る固定子の後方正面図である。 従来の固定子の後方斜視図（Ａ図）、及び巻き線方法を表す正面図（Ｂ図）である。

（実施形態１）
以下、図１から図５に基づいて、本発明の実施形態１に係るモータの固定子の説明を行なう。本実施形態に係るモータの固定子は、電動工具に使用されるモータの固定子であり、図１にその固定子の側面図が示されている。図２は巻き線を巻装する前の固定子の後方正面図であり、図３は巻装後における固定子の模式正面図である。図４（Ａ）は巻き線の巻装方法を表す模式展開図であり、図４（Ｂ）は巻き線の配線系統図である。また、図５は変更例に係る固定子の後方正面図である。
なお、図中に記載した前後は、固定子の前後に対応している。

＜固定子１０の概要について＞
固定子１０は、図１、図２に示すように、円筒状の固定子鉄心１２を備えており、その固定子鉄心１２の内周面１２ｅに６個の磁極Ｐ１〜Ｐ６が設けられている。６個の磁極Ｐ１〜Ｐ６は円周方向に等間隔で配置されており、各々の磁極Ｐ１〜Ｐ６が半径方向内側に等しい寸法だけ突出している。固定子鉄心１２及び磁極Ｐ１〜Ｐ６は、所定形状に成形された鉄板１２ｐを軸方向に積層することにより形成される。
固定子鉄心１２の軸方向両端及び内周面と、各々の磁極Ｐ１〜Ｐ６の外周面（先端面を除く部分）は、樹脂製の絶縁体２０によって覆われている。そして、磁極Ｐ１〜Ｐ６の外周面に後記するように巻き線３１，３２，３３が巻装される。

固定子鉄心１２の軸方向後端に位置する絶縁体２０には、図１、図２に示すように、巻き線３１，３２，３３が掛けられる６個の突起２２が軸方向に突出するように形成されている。６個の突起２２のうち４個は、図２に示すように、磁極Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ６と円周方向において同位置に形成されている。また、残りの２個の突起２２は、磁極Ｐ２に対して円周方向にずれた位置（磁極Ｐ１側にずれた位置）と、磁極Ｐ５に対して円周方向にずれた位置（磁極Ｐ６側にずれた位置）とに形成されている。このように、６個の突起２２が円周方向に間隔をおいて形成されているため、後記する渡り線３１ｕ，３２ｖ，３３ｗを、図３に示すように、それらの突起２２に対して外側から巻き付けた状態で円周方向に配線することができる。
なお、図３では、渡り線３１ｕ，３２ｖ，３３ｗが突起２２から半径方向外側に離れているように記載されているが、これは渡り線３１ｕ，３２ｖ，３３ｗを見やすく模式的に表した為であり、実際の渡り線３１ｕ，３２ｖ，３３ｗは突起２２の外周面に密着している。したがって、図３における渡り線３１ｕ，３２ｖ，３３ｗの半径方向の重なり部分は、実際には軸方向の重なり部分となる。

＜固定子１０の巻き線方法について＞
６個の磁極Ｐ１〜Ｐ６には、三相巻き線３１，３２，３３が巻装される。三相巻き線３１，３２，３３は、図４（Ｂ）に示すように、Ｕ相の巻き線３１、Ｖ相の巻き線３２及びＷ相の巻き線３３から構成されており、各相の巻き線３１，３２，３３がＹ字形に接続されている。
Ｕ相の巻き線３１は、図３に示すように、磁極Ｐ１と、固定子鉄心１２の中心を挟んでその磁極Ｐ１と対向する位置にある磁極Ｐ４とに巻装され、磁極Ｐ１と磁極Ｐ４との間が渡り線３１ｕになっている。即ち、Ｕ相の巻き線３１は、図４（Ａ）に示すように、先ず、磁極Ｐ１に巻装される。これにより、磁極Ｐ１の位置にはコイルＵ１が形成される。次に、コイルＵ１から出た巻き線３１が磁極Ｐ１に対応する位置の突起２２に掛けられた後、円周方向右側に曲げられ、他の突起２２に対して外側から巻き付けられる。即ち、渡り線３１ｕは、絶縁体２０の外周に沿って右方向（順方向）に巻かれる。そして、磁極Ｐ４の位置まで約180°順方向に巻かれた巻き線３１（渡り線３１ｕ）が磁極Ｐ４に対応する位置の突起２２に掛けた後、磁極Ｐ４に巻装される。これにより、磁極Ｐ４の位置にコイルＵ２が形成される。

Ｖ相の巻き線３２は、磁極Ｐ２と、その磁極Ｐ２と対向する位置にある磁極Ｐ５とに巻装され、磁極Ｐ２と磁極Ｐ５との間が渡り線３２ｖになっている。即ち、Ｖ相の巻き線３２は、先ず、磁極Ｐ２に巻装される。これにより、磁極Ｐ２の位置にはコイルＶ１が形成される。次に、コイルＶ１から出た巻き線３２が磁極Ｐ２に対応する位置（円周方向にずれた位置）にある突起２２に掛けられた後、円周方向左側に曲げられ、他の突起２２に対して外側から巻き付けられる。即ち、渡り線３２ｖは、絶縁体２０の外周に沿って左方向（逆方向）に巻かれる。渡り線３２ｖは、図４、図４（Ａ）に示すように、磁極Ｐ１の突起２２と磁極Ｐ２の突起２２間でＵ相の渡り線３１ｕと軸方向に重ねられる。
そして、磁極Ｐ２の位置から磁極Ｐ５の位置まで約180°逆方向に巻かれた巻き線３２（渡り線３２ｖ）が磁極Ｐ５に対応する位置にある突起２２に掛けられた後、磁極Ｐ５に巻装される。これにより、磁極Ｐ５の位置にコイルＶ２が形成される。

Ｗ相の巻き線３３は、磁極Ｐ３と、その磁極Ｐ３と対向する位置にある磁極Ｐ６とに巻装され、磁極Ｐ３と磁極Ｐ６との間が渡り線３３ｗになっている。即ち、Ｗ相の巻き線３３は、先ず、磁極Ｐ３に巻装される。これにより、磁極Ｐ３の位置にはコイルＷ１が形成される。次に、コイルＷ１から出た巻き線３３が磁極Ｐ３に対応する位置の突起２２に掛けられた後、円周方向右側に曲げられ、他の突起２２に対して外側から巻き付けられる。即ち、渡り線３３ｗは、絶縁体２０の外周に沿って右方向（順方向）に巻かれる。渡り線３３ｗは、図１、図３等に示すように、磁極Ｐ３の突起２２と磁極Ｐ４の突起２２間でＵ相の渡り線３１ｕと軸方向に重ねられ、磁極Ｐ５の突起２２と磁極Ｐ５の突起２２間でＶ相の渡り線３２ｖと軸方向に重ねられる。
そして、磁極Ｐ３の位置から磁極Ｐ６の位置まで約180°順方向に巻かれた巻き線３３（渡り線３３ｗ）が磁極Ｐ６に対応する位置の突起２２に掛けられた後、磁極Ｐ６に巻装される。これにより、磁極Ｐ６の位置にコイルＷ２が形成される。
なお、Ｕ相のコイルＵ２から出た巻き線３１と、Ｖ相のコイルＶ２から出た巻き線３２と、Ｗ相のコイルＷ２から出た巻き線３３とは、図４（Ｂ）に示すように、相互に接続される。

＜本実施形態に係る固定子１０の長所について＞
本実施形態に係る固定子１０によると、三相巻き線を構成するＶ相の巻き線３２の渡り線３２ｖは、Ｕ相，Ｗ相の巻き線３１，３３の渡り線３１ｕ，３３ｗに対して逆方向に巻かれている。このため、各相の巻き線３１，３２，３３の渡り線３１ｕ，３２ｖ，３３ｗが全て順方向に巻かれる場合と比較して、固定子鉄心１２の軸方向端面における渡り線３１ｕ，３２ｖ，３３ｗの重なり数が小さくなる。即ち、渡り線３１ｕ，３２ｖ，３３ｗが全て順方向に巻かれる場合には軸方向に三段重ねとなる部位が存在するのに対し、一本の渡り線３２ｖが逆方向に巻かれることで、渡り線３１ｕ，３２ｖ，３３ｗの重なり数は二段となる。
したがって、それらの渡り線３１ｕ，３２ｖ，３３ｗが掛けられる突起２２の軸方向の突出寸法を小さくでき、固定子１０の軸方向の長さ寸法が小さくなる。
また、渡り線３１ｕ，３２ｖ，３３ｗの巻き方向は巻き線３１，３２，３３の相順に従って順方向、逆方向、順方向と互い違いになるように設定されているため、渡り線３１ｕ，３２ｖ，３３ｗが固定子鉄心１２の円周方向おいて均等に重なり、重なり数が円周方向において偏ることで、重なり数の大きな部位が生じるような不具合が生じない。

＜変更例＞
ここで、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態では磁極Ｐが６極で、三相巻き線３１，３２，３３を備える固定子１０を例示したが、磁極Ｐの極数や巻き線の相数は適宜変更可能である。
また、Ｕ相、Ｗ相の渡り線３１ｕ，３３ｗを順方向に巻き、Ｖ相の渡り線３２ｖを逆方向に巻く例を示したが、Ｕ相、あるいはＷ相の渡り線３１ｕ，３３ｗを逆方向に巻き、Ｖ相の渡り線３２ｖを順方向に巻くことも可能である。
また、本実施形態では、図２に示すように、固定子１０の磁極の数（６極）と等しい数だけ突起２２を設ける例を示したが、図５に示すように、順方向用（Ｐ１，Ｐ６）の突起と逆方向用（Ｐ２，Ｐ５）の突起とを一体に形成することも可能である。さらに、各相の渡り線３１ｕ，３２ｖ，３３ｗを突起２２に掛ける例を示したが、突起２２の代わりに円筒状部材を形成し、渡り線３１ｕ，３２ｖ，３３ｗを前記円筒状部材の周方向所定位置に形成されたスリット状の切欠きに掛ける構成でも良い。

１０・・・・・固定子
１２・・・・・固定子鉄心
２０・・・・・絶縁体
２２・・・・・突起（順方向用、逆方向用）
３１・・・・・Ｕ相の巻き線
３２・・・・・Ｖ相の巻き線
３３・・・・・Ｗ相の巻き線
３１ｕ・・・・Ｕ相の渡り線
３２ｖ・・・・Ｖ相の渡り線
３３ｗ・・・・Ｗ相の渡り線
Ｐ１〜Ｐ６・・磁極

Claims (4)

1. 円筒状の固定子鉄心の内周面から半径方向内側に突出する複数の磁極を備え、多相巻き線を構成する各相の巻き線が前記固定子鉄心の中心を挟んで対向する位置にある一対の磁極に巻装される構成で、前記一対の磁極間にある前記巻き線の渡り線が前記固定子鉄心の軸方向端面を覆う絶縁体に支持されて円周方向に配線されているモータの固定子であって、
   多相巻き線を構成する巻き線のうち少なくとも一相の巻き線の渡り線は、他相の巻き線の渡り線に対して逆方向に巻かれていることを特徴とするモータの固定子。
2. 請求項１に記載されたモータの固定子であって、
   前記渡り線の巻き方向は、巻き線の相順に従って順方向、逆方向、順方向と互い違いになるように設定されていることを特徴とするモータの固定子。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載されたモータの固定子であって、
   前記固定子鉄心の軸方向端面を覆う絶縁体には、軸方向に突出する突起が形成されて、各々の突起に各々の渡り線が掛けられる構成であり、
   前記逆方向に巻かれる渡り線が掛けられる逆方向用の突起はその渡り線に対応する磁極に対して円周方向にずれた位置にあり、順方向に巻かれる渡り線が掛けられる順方向用の突起はその渡り線に対応する磁極と円周方向において同位置にあることを特徴とするモータの固定子。
4. 請求項３に記載されたモータの固定子であって、
   前記順方向用の突起と逆方向用の突起とが一体に形成されていることを特徴とするモータの固定子。
   

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