JP2019149848A - ステータおよび回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル間を繋ぐ渡り線間の距離を確保可能なステータを提供する。【解決手段】ステータのコアのティース部に巻回されたコイル間が渡り線により接続されるステータにおいて、ティース部に装着される絶縁性のボビンは、コアの軸方向一端側においてティース絶縁部から径方向外側に延出する延出部を有し、延出部は、コアの径方向外側の外周面よりも径方向外側となる箇所を有し、該箇所において渡り線の少なくとも一部を案内する渡り部が形成されるステータ。【選択図】図８

Description

本願は、回転電機に用いられるステータ及び、かかるステータを組み込んだ回転電機に関するものである。

回転電機の電機子において、コイルは、コアを覆っている絶縁用ボビンを介してコアの各ティース部に巻回される。各コイルの巻始め線、巻終わり線は、他のコイルの巻始め線、巻終わり線と結線され、この結線においてコイル間を繋ぐ渡り線が絶縁用ボビン上に配置される。絶縁用ボビンを介してコイルが巻回された電動機では、特に電位差の大きい渡り線同士の接触を避ける必要がある。そのために、各渡り線における軸方向および周方向の配置を固定するため、絶縁用ボビン上に渡り線を固定する溝や突起を設けた、以下のようなステータが開示されている。
即ち、第３ヨーク被膜部には、分割コアの分割環状部に沿って延びる内壁が軸方向一側方向に延出形成されている。第３ヨーク被膜部の内壁の径方向の外側面にはそれぞれ、軸方向に並ぶ３つの案内溝が周方向に沿って形成されている。この３つの渡り線案内溝について、軸方向において第３ヨーク被膜部から最も離れた順に第１渡り線案内溝、第２渡り線案内溝、第３渡り線案内溝とする（例えば、先行文献１を参照）。

特開２０１５−１３３８０８号公報 （段落［００５０］〜［００５２］、図３）

上記のような従来のステータでは、コアの形状に沿って絶縁用ボビンである被膜部が形成されている。そのため、昨今、小型化、軽量化が要求される回転電機において、コアの外径寸法を小さく構成すると、それに応じて絶縁用ボビンの外径が小さくなる。
絶縁用ボビンは、成形工程上、また、その構造の耐久上、細い溝の壁を設けるのが困難である。また渡り線が複数本、絶縁用ボビン上に配置される場合、渡り線間の十分な距離を確保する必要がある。よって、絶縁用ボビンは、所定の大きさを確保する必要があるため、従来のステータではコアの小型化、軽量化が困難であるという問題点があった。

本願は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、コイル間を繋ぐ渡り線間における十分な距離を確保できるステータと、当該ステータを組み込んだ回転電機の提供を目的とする。

本願に開示されるステータは、
バックヨーク部と該バックヨーク部から周方向に所定の間隔を隔てて径方向内側に突出する複数のティース部とを有するコアと、前記ティース部を覆うティース絶縁部を有して、前記コアに装着された絶縁性のボビンと、前記ボビンの前記ティース絶縁部を介して前記コアの各前記ティース部にそれぞれ巻回され、前記ティース部間に形成されたスロットに収納されるコイルと、を備え、
前記ティース部に巻回された前記コイル間の少なくとも一つは、渡り線により接続されるステータにおいて、
前記ボビンは、前記コアの軸方向一端側において、前記ティース絶縁部ごとに前記ティース絶縁部から径方向外側に延出する延出部を有し、
少なくとも一つの前記延出部は、
前記コアの径方向外側の外周面よりも径方向外側となる箇所を有し、該箇所において前記渡り線の少なくとも一部を案内する渡り部が形成される、
ようにしたものである。
また、本願に開示される回転電機は、
上記のように構成されたステータと、
前記ステータの径方向内側に、該ステータの内周面と所定の間隔を設けて、かつ同心円状に配設されたロータとを備える、
ようにしたものである。

本願に開示されるステータおよび回転電機によれば、小型化及び軽量化のためにコアの外径寸法を小さく構成した場合でも、各コイルを繋ぐ渡り線間における十分な距離を確保できる。

実施の形態１による回転電機の断面を、軸方向一端側から見た図である。 実施の形態１による回転電機の断面を、軸方向他端側から見た図である。 実施の形態１による回転電機において、コアと絶縁用ボビンとの寸法関係を示す図である。 実施の形態１による回転電機の断面図である。 実施の形態１によるステータのコイルの接続関係を示す図である。 比較例のステータにおけるコイルの渡り線の配置位置を示す模式図である。 実施の形態１によるステータにおけるコイルの渡り線の配置位置を示す模式図である。 実施の形態１による回転電機の断面を、軸方向一端側から見た図である。 実施の形態１による回転電機の斜視図である。 実施の形態１による回転電機の断面図である。 絶縁用ボビンと渡り線との配置関係を示す模式図である。 実施の形態１による回転電機において、周方向に隣接する延出部間における空間領域を明示した図である。 比較例による回転電機において、周方向に隣接する延出部間における空間領域を明示した模式図である。 実施の形態１による回転電機の全体構成を示す斜視図である。 実施の形態１による回転電機の全体構成を示す断面図である。 実施の形態１による回転電機の他の構成を示す断面図である。

実施の形態１．
以下、本願の実施の形態１によるステータ１０および回転電機１００について図を用いて説明する。
図１は、実施の形態１による回転電機１００の断面を、図４の軸方向一端側Ｇ１から見た図である。
図２は、実施の形態１による回転電機１００の断面を、図４の軸方向他端側Ｇ２から見た図である。
図３は、図１に示した回転電機１００において、コアと絶縁用ボビンの寸法関係を示した図である。
図４は、図１に示した回転電機における軸方向に並行な断面図である。
なお、上記図１〜図４においてコイル間を繋ぐ渡り線の図示は便宜上省略している。また、図４においてはコイルの図示も省略している。

なお、以下の説明において、ステータ１０における各方向を、回転電機１００の周方向Ｓ、軸方向Ｇ、軸方向一端側Ｇ１、軸方向他端側Ｇ２、径方向内側Ｋ１、径方向外側Ｋ２としてそれぞれを示す。

図１〜図３に示すように、回転電機１００は、ステータ１０と、このステータ１０の径方向内側Ｋ１において回転軸としてのシャフト１１により回転可能に支持されたロータ１３とを備える。ロータ１３は、シャフト１１に支持された４極の永久磁石１２を有する。
回転電機１００は、４極の永久磁石１２に対し、スロット５の数が４つの単相ブラシレスモータである。

ステータ１０は、電磁鋼板を積層して形成されたコア１と、このコア１に装着された絶縁性を有するボビンとしての絶縁用ボビン２（２Ｘ、２Ｙ）と、この絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙを介してコア１に集中巻にて巻回されたコイル３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）とを備える。
コア１は、環状のバックヨーク部１ａと、このバックヨーク部１ａから周方向Ｓに所定の間隔を隔てて径方向内側Ｋ１に突出する複数のティース部１ｂと、このティース部１ｂの径方向内側Ｋ１の端部から、周方向Ｓの両側に突出する先端突出部１ｃとを有する。

コア１は、少なくとも一つのティース部１ｂを有するように、バックヨーク部１ａにおいて周方向Ｓに４分割された４つの分割コア１Ｘにより構成される。
各分割コア１Ｘのバックヨーク部１ａの周方向Ｓの端部には、凹凸形状の切り込み（図示せず）が設けられており、この切り込みにより各分割コア１Ｘを互いに精度良く接続させることができる。なお、本実施の形態では、この切り込みの形状については限定はしない。

コア１の各ティース部１ｂ間に形成されたスロット５には、ティース部１ｂに絶縁用ボビン２を介して巻回された一対の電磁的に励磁可能なコイル３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）が収納されている。コイル３ａとコイル３ｂ間、コイル３ｃとコイル３ｄ間は、渡り線３０により接続される。この渡り線３０による各コイル３の結線関係の詳細については後述する。
なお、各コイル３の巻部の総数は、ステータ１０の電磁気要件によって決まる。また、各コイル３は生産性を良くするため、全て同じ巻線方向を有する。

また、コア１の周方向に隣接する先端突出部１ｃ間においては、ロータ１３の位置を検出するための、センサとしてのホールセンサ１５が配設される。

絶縁用ボビン２は、コア１とコイル３との絶縁距離を確保する役目を果たすものであり、それぞれ形状が異なる２種類の絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙがある。端子２０ａ、２０ｃが設けられている絶縁用ボビン２を絶縁用ボビン２Ｘとし、端子２０ｂ、２０ｄが設けられている絶縁用ボビン２を絶縁用ボビン２Ｙとしている。
図に示すように、絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙは、コア１の外周面よりも径方向外側Ｋ２に突出していることがわかる。
なお、以降の説明において、絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙを区別する必要がない場合は、単に絶縁用ボビン２と称す。

絶縁用ボビン２は、それぞれ、コア１のティース部１ｂを覆うティース絶縁部２ｂと、このティース絶縁部２ｂから径方向外側Ｋ２に延出する延出部２ａと、コア１の先端突出部１ｃを覆うようにティース絶縁部２ｂから周方向Ｓの両側に突出する先端絶縁部２ｃとを有する。

この絶縁用ボビン２の先端絶縁部２ｃは、コア１の先端突出部１ｃを所定の寸法分大きく覆うものであるが、この所定の寸法分大きく形成された箇所は、コア１の先端突出部１ｃ間に配設されたホールセンサ１５に干渉しないように、その一部が切り欠かれた構造を有する。よって、図１に示すように絶縁用ボビン２の先端絶縁部２ｃは、ホールセンサ１５から所定の距離を確保するように形成されている。

図４に示すように、絶縁用ボビン２の延出部２ａは、コア１の軸方向Ｇの一端側に設けられる。また、図２に示すように、軸方向他端側Ｇ２における絶縁用ボビンは、その外周面がコア１の外周面よりも径方向内側Ｋ１に形成され、ティース絶縁部２ｂごとに同じ形状を有している。
また、絶縁用ボビン２の延出部２ａは、ティース絶縁部２ｂごとに設けられるものである。また、周方向Ｓに隣接する延出部２ａは、この隣接する延出部２ａ間において延出部２ａが形成されない空隙としての空間領域を持つように、その形状が形成される。
また、分割コア１Ｘのバックヨーク部１ａの周方向Ｓの端部は、この延出部２ａが形成されていない空間領域がある位置において互いに接続される。

図３に示すように、コア１の径方向の中心点Ｃから絶縁用ボビン２の外周面までの寸法Ｌ１と、中心点Ｃからコア１の外周面までの寸法Ｌ２とは、寸法関係Ｌ１＞Ｌ２が成り立つ。即ち、絶縁用ボビン２の延出部２ａは、コア１の径方向外側の外周面よりも径方向外側Ｋ２となるように形成された箇所を有する。そして延出部２ａの、コア１の外周面よりも径方向外側Ｋ２となるこの箇所において、渡り線３０を案内する渡り部２ｅ（図８、図９参照）が形成されている。

また、絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙの延出部２ａの軸方向一端側Ｇ１の上端面には、後述する制御基板４０とコア１とを接続するための、軸方向一端側Ｇ１に延びる突出部としてのボス部２１（２１ａ、２１ｂ）がそれぞれ形成される。
なお、絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙの更なる詳細構造は、後述する渡り線３０の結線手順において説明する。

ここで、絶縁用ボビン２とコア１とが上記寸法関係Ｌ１＞Ｌ２を満たした本実施の形態１のステータ１０における、各コイル３の接続関係と接続手順について図５〜図１１を用いて説明する。
図５は、実施の形態１によるステータ１０の各コイル３の接続関係を示す結線図である。
図６は、比較例のステータにおけるコイル３の渡り線３０の配置位置を示す模式図である。
図７は、実施の形態１によるステータ１０におけるコイル３の渡り線３０の配置位置を示す模式図である。
図８は、実施の形態１による回転電機１００の断面を、軸方向一端側Ｇ１から見た図である。
図９は、図８に示した回転電機１００において、一点鎖線７３から図中上半分のみを矢印７２の方向から見た斜視図である。
図１０は、図８に示した回転電機１００を一点鎖線７３において切断した断面図である。
図１１は、絶縁用ボビン２と渡り線３０との配置関係を示す模式図である。

以降の渡り線３０の接続関係、接続手順の説明において、ステータ１０の４つのティース部１ｂにおいて、周方向Ｓに隣接するティース部１ｂの一方を第１ティース部１ｂ１とし、他方を第２ティース部１ｂ２とする。また、第１ティース部１ｂ１と第２ティース部１ｂ２との間のスロット５を第１スロット５ａとし、第１ティース部１ｂ１の第１スロット５ａと反する側のスロット５を第２スロット５ｂとし、第２ティース部１ｂ２の第１スロット５ａと反する側のスロット５を第３スロット５ｃとする。

また、第１ティース部１ｂ１に巻回されたコイル３ａの、第１スロット５ａから延出する渡り線３０を第１渡り線とし、第１ティース部１ｂ１に巻回されたコイル３ａの、第２スロット５ｂから延出する渡り線３０を第２渡り線とし、第２ティース部１ｂ２に巻回されたコイル３ｂの、第１スロット５ａから延出する渡り線３０を第３渡り線とし、第２ティース部１ｂ２に巻回されたコイル３ｂの、第３スロット５ｃから延出する渡り線３０を第４渡り線として説明する。

先ず、コイル３間の接続関係について図５を用いて説明する。
図５に示すように、コイル３ａ（Ｎ１）の上記第１渡り線としての巻始め線３０ａと、コイル３ｂ（Ｓ１）の上記第３渡り線としての巻終わり線３０ｘは、端子２０ｂに接続される。同様に、コイル３ｂ（Ｓ１）の上記第４渡り線としての巻始め線３０ｂとコイル３ａ（Ｎ１）の上記第２渡り線としての巻終わり線３０ｗは、端子２０ａに接続される。

コイル３ｃ（Ｎ２）、コイル３ｄ（Ｓ２）についても同様に、コイル３ｃ（Ｎ２）の上記第１渡り線としての巻始め線３０ｄとコイル３ｄ（Ｓ２）の上記第３渡り線としての巻終わり線３０ｚは端子２０ｄに接続される。同様に、コイル３ｄ（Ｓ２）の上記第４渡り線としての巻始め線３０ｃとコイル３ｃ（Ｎ２）の上記第２渡り線としての巻終わり線３０ｙは端子２０ｃに接続される。
そして、端子２０ａと端子２０ｄ、端子２０ｂと端子２０ｃは後述する制御基板４０において接続される。

以下、上記に示した接続関係のステータ１０上における配置位置について、図６の比較例におけるステータと、図７の本実施の形態のステータ１０とを比較して説明する。
上記図５に示したような結線を行う場合であって、且つ、端子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが、それぞれ絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙに設けられている場合、通常であれば、図６の比較例における渡り線３０の配置位置に示すように、コイル３ｂ（Ｓ１）の巻始め線３０ｂを、絶縁用ボビン２Ｘ上の端子２０ａに向かって真っ直ぐに直接接続することが製造上、作業性がよい。しかしながら、隣り合うティース部１ｂの先端突出部１ｃ間にはホールセンサ１５が挿入されるため、このようにコイル３ｂ（Ｓ１）の巻始め線３０ｂを、真っ直ぐに端子２０ａに接続させると、図６に示すように、巻始め線３０ｂとホールセンサ１５とが干渉する恐れがある。これは、コイル３ｄ（Ｓ２）の巻始め線３０ｃについても同様である。

そこで、図７の本実施の形態の渡り線３０の配置関係に示すように、コイル３ｂ（Ｓ１）の巻始め線３０ｂが、コア１の外周面よりもさらに径方向外側Ｋ２において引き回されるような配置を行うと、巻始め線３０ｂはホールセンサ１５には干渉しない。

以下、上記図７に示したような配置位置を有するように、渡り線３０（巻始め線３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、巻終わり線３０ｗ、３０ｘ、３０ｙ、３０ｚ）を実際の回転電機１００としての単相ブラシレスモータにおいて引き回す手順について、図８〜図１１を用いて順に説明する。
図８では、各コイル３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）から出た巻始め線３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、及び巻終わり線３０ｖ、３０ｗ、３０ｘ、３０ｙを、絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙ上において這わせ、各端子２０ａ、２０ｂ、２０ｄ、２０ｃにそれぞれ接続した状態が示されている。
なお、各コイル３の結線は、一点鎖線７３を境に図中上下で対称であるため、図８の図中上半分のコイル３ａとコイル３ｂとの間の渡り線３０の引き回し手順についてのみ説明する。

先ず、コイル３ａの巻終わり線３０ｗを、絶縁用ボビン２Ｘの端子２０ａへ接続する。
次に、コイル３ａの巻始め線３０ａを、絶縁用ボビン２Ｙの端子２０ｂへ接続する。

次に、コイル３ｂの巻終わり線３０ｘを、ボス部２１ｂの外周面に沿って案内されるようにボス部２１ｂを経由させた後に絶縁用ボビン２Ｙの端子２０ｂへ接続する。
このように、巻終わり線３０ｘがボス部２１ｂを経由させる理由としては、第１スロット５ａから延出した巻終わり線３０ｘを、直接、端子２０ｂへ接続させると、コイル３ａの巻始め線３０ａとの距離が近くなる。この場合、ステータ１０が搭載されるモータによる振動、作業バラつき等により、巻終わり線３０ｘと巻始め線３０ａとが接触する可能性があるため、このように巻終わり線３０ｘをボス部２１ｂを経由する構成としている。

次に、残るコイル３ｂの巻始め線３０ｂを、絶縁用ボビン２Ｘの端子２０ａに接続する流れを説明していく。また、この説明において、絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙの詳細な構成についても説明する。
図９、図１０に示すように、絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙの径方向外側Ｋ２の外周面に形成された渡り部２ｅにはそれぞれ、径方向内側Ｋ１に窪んで、周方向Ｓに延存する凹設部２ｅ１が形成されている。この凹設部２ｅ１は、絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙの軸方向一端側Ｇ１の上端面の軸方向位置よりも、第２寸法Ｘ２分、軸方向他端側Ｇ２に形成されている。

そして、第３スロット５ｃから延出するコイル３ｂの巻始め線３０ｂは、絶縁用ボビン２Ｙの凹設部２ｅ１の内壁に沿うように周方向Ｓに案内されて、絶縁用ボビン２Ｘに向かって引き出し位置Ｐから引き出される。この時、第１スロット５ｃから延出した巻始め線３０ｂは、図１０に示すように、第２寸法Ｘ２分軸、方向他端側Ｇ２に形成された凹設部２ｅ１に向かって引き出された状態となる。このように引き出された巻始め線３０ｂは、凹設部２ｅ１の軸方向一端側Ｇ１の内壁によって軸方向一端側Ｇ１から支持された状態となるため、ステータ１０に振動が生じた場合でも、軸方向一端側Ｇ１にずれ上がることがなく、その軸方向位置は固定された状態となる。

このように、周方向Ｓに隣り合う絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙ間における空間上を渡る渡り線３０の、軸方向Ｇの位置を決めるものとして、凹設部２ｅ１が設けられている。
なお、凹設部２ｅ１の軸方向Ｇの寸法は、巻始め線３０ｂをしっかりと保持できるように巻始め線３０ｂの線径より大きいものとする。

また、図１０に示すように、コイル３ｂの巻終わり線３０ｘは、絶縁用ボビン２Ｙの軸方向一端側Ｇ１の上端面上において引き回される。これにより、コイル３ｂの巻終わり線３０ｘとコイル３ｂの巻始め線３０ｂとが、軸方向Ｇにおいて第２寸法Ｘ２分の距離を確保するように配置された構成となる。

更に、図９に示すように、絶縁用ボビン２Ｙの延出部２ａは、周方向Ｓに隣り合う絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙ間における空間上において引き回された巻始め線３０ｂを、軸方向他端側Ｇ２から支持する支持部としての突起２２を備える。突起２２の径方向の位置はステータ１０のコア１の外周面よりも径方向外側Ｋ２に位置している必要がある。また突起２２の軸方向Ｇの位置は、凹設部２ｅ１と同じ軸方向Ｇの位置にはない。即ち、突起２２の軸方向一端側Ｇ１の上端面と、凹設部２ｅ１の軸方向一端側Ｇ１の内壁との間の距離が、渡り線３０の径寸法以下の寸法となるように形成されている。これにより、図９に示すように、巻始め線３０ｂを突起２２と凹設部２ｅ１の内壁とで上下で挟みこんだ構成となる。

なお、図１１においては、渡り線３０は、突起２２の軸方向一端側Ｇ１の端面と、凹設部２ｅ１の軸方向一端側Ｇ１の内壁との間に隙間があるように図示されているが、これは便宜上、図面を明確にするためであり、実物においてこのような隙間は生じていない。

このように、凹設部２ｅ１と突起２２とを設けたことで、周方向Ｓに隣り合う絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙ間における空間上において引き回された渡り線３０が軸方向Ｇに動くことを防ぐことができる。また、図８に示すように、コア１の外周面よりも径方向外側Ｋ２に設けられた渡り部２ｅを渡り線３０が経由することで、延出部２ａ間において引き回された渡り線３０は、径方向の位置がコア１の外周面よりも第１寸法分Ｘ１、径方向外側Ｋ２の位置に配置される構成となる。

こうして、引き回された巻始め線３０ｂは、これら凹設部２ｅ１、突起２２を経由した後に、絶縁用ボビン２Ｙの軸方向一端側Ｇ１の上端面に引き上げられて端子２０ａへ接続される。

また、図８に示すように、絶縁用ボビン２Ｙから、絶縁用ボビン２Ｘに向かって渡り線３０が引き出される引き出し位置Ｐにおいて、渡り部２ｅが形成されている。即ち、渡り線３０を絶縁用ボビン２Ｙから引き出す際の径方向Ｋの位置は、コア１の外周面よりも径方向外側Ｋ２となる。よって、隣接する延出部２ａ間における渡り線３０を確実にコア１の径方向外側Ｋ２に配置できる。
また、絶縁用ボビン２Ｘに形成された渡り部２ｅの周方向Ｓの長さは、絶縁用ボビン２Ｙに形成された渡り部２ｅの周方向Ｓの長さより短く構成されている。このような構成とすることで、コイル３ｂを最短距離で端子２０ａに接続できる。

このように結線が行われた後に、端子２０ａおよび端子２０ｄ、端子２０ｂおよび端子２０ｃは、それぞれ後述する制御基板４０に接続される。そして、図５においてコイル３の接続関係を示したように、コイル３ａ（Ｎ１）、コイル３ｂ（Ｓ１）は、対となるコイル３ｃ（Ｎ２）、コイル３ｄ（Ｓ２）と制御基板４０上で接続される。
なお各端子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと、各渡り線３０とは、はんだ付けで電気的に接続するが、電気的な接続方法については限定をしない。

以下、分割コア１Ｘのバックヨーク部１ａの周方向Ｓの端部が、隣接する延出部２ａ間における空間領域の位置において互いに接続される構成とし、且つ、延出部２ａ間において引き回しされる渡り線３０が、前記コアの外周面よりも径方向外側Ｋ２の位置に配置される構成とすることの利点について図を用いて説明する。

図１２は、図８において示した回転電機１００において、周方向Ｓに隣接する延出部２ａ間における空間領域２５を示した図である。
図１３は、コア１の中心点Ｃから絶縁用ボビン２の外周面までの寸法Ｌ１と、中心点Ｃからコア１の外周面までの寸法Ｌ２との寸法関係がＬ１＜Ｌ２となる比較例による回転電機において、空間領域２５を示した図である。

図１３の比較例における回転電機における接続関係は、図５に示したものと同様である。このような、寸法関係がＬ１＜Ｌ２、即ち絶縁用ボビン２の延出部２ａがコア１の外周面よりも径方向内側Ｋ１に位置する回転電機において、コイル３ｂの巻始め線３０ｂが、ホールセンサ１５を避けるように、絶縁用ボビン２の外周面を経由するように渡り線を配置した場合、巻始め線３０ｂは、コア１のバックヨーク部１ａ上の空間領域２５に配置される。

複数の分割コア１Ｘを接続してコア１を構成する場合、隣り合う分割コア１Ｘの軸方向Ｇの位置ズレを防止するために、バックヨーク部１ａの周方向Ｓの端部の接続部分を治具等で軸方向Ｇに押下して位置揃えを行う必要がある。よって、この空間領域２５は、分割コア１同士の軸方向高さの位置揃えのための加圧領域として利用できる。この空間領域２５に巻始め線３０ｂが引き回しされていると、加圧する治具等と巻始め線３０ｂが干渉する恐れがある。巻始め線３０ｂとの干渉を防ぐため、コア１の側方から治具等を挿入すると、製造上煩雑になる。

そこで、図１２に示す本実施の形態の回転電機１００のように、周方向Ｓに隣接する延出部２ａが、延出部２ａ間において周方向Ｓに空間領域２５を持つような形状に構成し、分割コア１Ｘのバックヨーク部１ａの周方向Ｓの端部がこの空間領域２５の位置において互いに接続されるように構成し、更に、延出部間において引き回される渡り線３０が、コア１の外周面よりも第１寸法分Ｘ１、径方向外側Ｋ２の位置に配置されるように構成することにより、加圧治具と渡り線との干渉を避けつつ、空間領域２５において分割コア１の軸方向Ｇの位置揃えが可能となる。

以下、回転電機１００の制御を行う制御基板４０を含めた、回転電機１００の全体構成について図を用いて説明する。
図１４は、制御基板４０を含めた回転電機１００の全体構成を示す斜視図である。
図１５は、図１４に示す回転電機１００における縦断面図である。

回転電機１００は、コア１の外周面を径方向外側Ｋ２から支持するフレーム５０を備える。このフレーム５０の軸方向一端側Ｇ１の上端面は、延出部２ａの軸方向他端側Ｇ２の下端面よりも、軸方向他端側Ｇ２の位置になるように構成されている。また、フレーム５０は、シャフト１１を、コア１の軸方向他端側Ｇ２の下端面よりも軸方向他端側Ｇ２においてのみ、軸受け５１を介して回転可能に支持する。フレームとコア１とは、例えば焼きばめにより固定される。

更に回転電機１００は、渡り線３０に接続される配線パターンと、電子部品４１とを有する制御基板４０を備える。この制御基板４０は、絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙに設けられたボス部２１ａ、２１ｂにより軸方向他端側Ｇ２から支持されて、コア１の軸方向一端側Ｇ１に配設される。そして、制御基板４０とコア１とは、ボス部２１ａ、２１ｂにおいてネジ締結される。

絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙに設けられた端子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、このように絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙの直上に配設された制御基板４０に接続される。また、ホールセンサ１５も制御基板４０と接続される。こうして、コイル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、端子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを介して制御基板４０に接続されて電磁的に励磁される。

前述のようにコア１の軸方向一端側Ｇ１においては制御基板４０が設けられるため、シャフト１１は、コア１の軸方向他端側Ｇ２においてのみ支持される片持ち構造となる。このように片持ち構造としたため、フレーム５０は、コア１の軸方向一端側Ｇ１には延出しない。即ち、コア１に装着される絶縁用ボビン２の径方向外側Ｋ２においてはフレーム５０が配設されない。

一般的に、フレームを焼きばめなどでコアに固定する場合、絶縁用ボビンは、フレームによる熱の影響を避けるために、フレーム５０から所定の空隙を有するように形成される。
本実施の形態のステータ１０では、絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙの外径寸法を、フレーム５０の外径寸法に合わせて形成する必要がない。よって、コア１の外径寸法を小さく構成した場合においても、コア１の外周面よりも径方向外側Ｋ２になるように、絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙの延出部２ａを形成して、渡り線３０の十分な配線領域を確保できる。

以下、上記とは異なる構成の回転電機１００ａについて説明する。
図１６は、実施の形態１による回転電機１００ａの断面を、軸方向一端側Ｇ１から見た図である。
回転電機１００ａは、コア１とコイル３と絶縁用ボビン２とを絶縁樹脂にて覆うモールド部４２を有する。絶縁樹脂としては、例えば、ＰＯＭまたはポリオキシメチレンなど、オキシメチレン、またはＰＰＳを用いることが考えられる。これにより渡り線３０、コイル３の固定、冷却が有利である。

上記のように構成された本実施の形態のステータ、およびこのステータを組み込んだ回転電機によると、絶縁用ボビンの延出部は、コアの径方向外側の外周面よりも径方向外側となる箇所を有し、この箇所においてコイル間を繋ぐ渡り線を案内する渡り部が形成されている。これにより、コアの径方向外側の領域を渡り線の配線領域として使用できる。そのため、小型化及び軽量化の目的でコアの外径寸法を小さく構成した場合でも、各コイルを繋ぐ渡り線間における十分な距離を確保できる。こうして、渡り線同士の接触を回避することができ、絶縁被膜の損傷を防止できる。更に、渡り線の結線作業における十分な作業スペースが確保できるため、作業性が向上すると共に、配線ミス等を防止して信頼性を向上できる。

また、絶縁用ボビン自体が所定の大きさを確保できるため、絶縁用ボビンに細い溝等の複雑な加工を行う必要がなく、絶縁用ボビンの構造の簡略化を図ることができる。そのため、絶縁用ボビンの生産性が向上し製造コストの抑制が可能となる。つまり、コアとこのコアを用いた回転電機の品質を保ちながら、重量のあるステータコアの小型化及び軽量化が可能となり、モータの小型化及び軽量化、そして製造コストの抑制を実現できる。
こうして、複雑な形状の絶縁用ボビンを形成する必要がないため、成形金型にスライドコアを入れる必要等がなくなり、製造コストを下げることができる。

さらに、周方向に隣接するティース部の先端突出部間にセンサなどの電子部品等を配設する構成とした場合でも、電子部品と渡り線との干渉を防止することができる。

また、周方向Ｓに隣接するティース部に装着される延出部間において、渡り線は、一方の延出部の渡り部を引き出し位置として、延出部間に引き回される。このように、絶縁用ボビンから渡り線を引き出す引き出し位置は、コア１の外周面よりも径方向外側Ｋ２となる。よって、隣接する延出部間において引き回される渡り線を確実にコアの外周面よりも径方向外側に配置できる。

また、絶縁用ボビンの渡り部は、コアの外周面よりも渡り線の径寸法以上分、径方向外側に形成してもよい。これにより、例えば径の大きい渡り線を用いる場合においても、更に確実にコアの外周面よりも径方向外側に渡り線を配置することができ、渡り線間の十分な距離を確実に確保できる。

また、周方向に隣接する延出部間において引き回しされる渡り線を、コアの外周面よりも所定の第１寸法分、径方向外側の位置に配置する構成としてもよい。この場合、この第１寸法に、結線作業における誤差等を含む寸法を設定することで、製造工程のばらつきによらず確実に渡り線間の距離を確保することができる。

また、コアは、複数の分割コアから構成されるものでもよい。分割されたコアの形状はコア金型の製作コストを抑制ができる利点がある。
また、このように分割コアを用いる場合において、周方向に隣接する延出部同士を、絶縁ボビンで覆われていない空間領域が延出部間において形成されるような形状にする。そして、分割コアのバックヨーク部の周方向端部を、この空間領域の位置において互いに接続する。このように、空間領域において分割コアの接続位置が配置され、分割コア上に渡り線が配置されない構成とすることで、空間領域を分割コアの軸方向の位置決めの加圧領域として利用できる。こうして簡易的な製造装置で位置決めができ、製造方法の簡易化を図ることができるため、製造上有利である。

また、１つの延出部上において２本の渡り線が引き回される場合においては、一方の渡り線を渡り部の凹設部に引き回し、他方の渡り線を延出部の軸方向一端側Ｇ１の上端面上に引き回す。そして、この凹設部を、延出部の軸方向一端側Ｇ１の上端面よりも、第２寸法分Ｘ２、軸方向他端側Ｇ２に形成することで、軸方向Ｇにおいて２本の渡り線間の十分な距離を確保できる。

また、周方向に隣接する延出部の少なくとも一方が、隣接する延出部間において引き回された渡り線を軸方向他端側Ｇ２から支持する支持部を備える。これにより、モータの振動などにより渡り線が軸方向他端部側に動くことを抑止でき、信頼性の向上が可能となる。
また、全てのティース絶縁部に装着された絶縁用ボビンの延出部が、渡り部を備える構成とすることで、より確実に、渡り線をコアの外周面よりも径方向外側に配置できる。
また、支持部の軸方向一端側の端面と、凹設部の軸方向一端側の内壁との間の距離を、渡り線の径以下に構成することで、渡り線を挟みこんで、軸方向に動くことを防ぐことができる。

また、コアの外周面を支持するフレームの軸方向一端側Ｇ１の上端面を、絶縁用ボビンの延出部の軸方向他端側Ｇ２の下端面よりも、軸方向他端側Ｇ２の位置となるように構成することで、隣接する延出部間においてフレームの上端面が渡り線と干渉することを防止できる。これにより、更に信頼性を向上させることが可能となる。

また、ボビンの延出部の軸方向一端側Ｇ１の上端面において、軸方向一端側Ｇ１に延びる突出部を形成し、この突出部上に制御基板を配置することで、各コイル３と制御基板との配線距離を短くすることができる。これにより、意図しない電圧降下等を抑止して、回転電機の運転性能を向上できる。

更に、周方向に隣接するティース部間において、コイルの巻線方向を同一方向とした上で、一方のコイルの第１渡り線と前記第３渡り線とを接続する。そして、第４渡り線の少なくとも一部を、第２ティース部の延出部の渡り部に沿って案内して第２渡り線に接続する。そして、第１渡り線と前記第３渡り線との接続位置と、第４渡り線と第２渡り線との接続位置に、制御基板に接続される端子を設けることで、電位差が生じる第４渡り線と第１渡り線との間の距離を十分に確保できる。こうして、更なる信頼性の向上が可能である。
また、第１渡り線または第３渡り線の一方が、第２ティース部の延出部の突出部の外周面に沿って案内した構成とすることで、第１渡り線と第３渡り線との距離を確保できる。

また、絶縁用ボビンの先端絶縁部は、ティース部の先端突出部間に配設されたセンサから所定の距離を確保するように形成される。こうして、センサとボビンとが干渉することを抑止できる。
また、周方向に隣接するティース部の延出部間において、一方のティース部の渡り部の周方向の長さと、他方のティース部の渡り部の周方向の長さとを、それぞれ異なるように形成することで、渡り線を最短距離で接続できる。
また、コアとコイルと絶縁用ボビンとを、絶縁樹脂にて覆うモールド部を備える構成とすることで、渡り線、コイルの固定、冷却が有利となる。

なお、上記では、単相の回転電機１００について説明したが、これに限定するものではない。上記構成は、コイル３が、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相構成の回転電機にも同様に適用可能である。
また、ブラシレスモータに限定するものではなく、その他の構成の回転電機においても同様に適用可能である。
また、コア１は、分割コア１Ｘにより構成するものに限定するものではなく、バックヨーク部１ａにおいて分割されていない一体型のコア１を用いるものでもよい。
また、分割コア１Ｘは、それぞれ一つのティース部１ｂを有するものに限定するものではなく、各分割コア１Ｘが複数のティース部１ｂを有するものでもよい。

また、絶縁用ボビン２は、２種類の絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙを用いるものを示したが、例えば、絶縁用ボビン２Ｙのみを用いる構成でもよい。この場合においても同様に、渡り線３０を絶縁用ボビン２Ｙの渡り部２ｅに沿うように案内することで、上記と同様の効果を得ることができる。
また、渡り線３０がコア１の外周面の径方向外側Ｋ２に配置される構成にすることができれば、絶縁用ボビンの延出部２ａの全てが、渡り部２ｅを有する必要はない。

また、周方向Ｓに隣接する絶縁用ボビン２間において、空間領域２５が形成された例を示したが、これに限定するものではない。絶縁用ボビン２の周方向Ｓの端面が、隣り合う絶縁用ボビン２の周方向Ｓの端面と接触するような、空間領域２５を有さない構成でもよく、この場合においても渡り線３０をコア１の径方向外側Ｋ２に配置することができ、渡り線３０間の距離を確保可能である。
また、渡り部２ｅは、延出部２ａの径方向外側Ｋ２の外周面に設けられる構成を示したが、これに限定するものではない。例えば、渡り部２ｅを、延出部２ａの軸方向一端側Ｇ１の上端面に設けてもよい。この場合においても渡り線３０をコア１の径方向外側Ｋ２に配置することができ、渡り線３０間の距離を確保可能である。

また、延出部２ａに設けられる突起２２は、周方向に隣接する絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙにおいて、絶縁用ボビン２Ｙにのみ設けられる構成を示したが、これに限定するものではない。絶縁用ボビン２Ｘにのみ設けてもよいし、あるいは、絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙの両方に設けてもよい。

また、絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙにおいてそれぞれ設けられた渡り部２ｅは、各スロット５から延出された渡り線３０の一部のみを案内する構成を示したが、渡り線３０の全長を案内するような構成でもよい。

また、絶縁用ボビン２Ｘ、２Ｙは、軸方向Ｇにおいて上下に分割された構成のボビンを用いてもよい。この場合、分割されたコア１の軸方向上端側からと軸方向下端側とから絶縁用ボビンを装着する構成となり、それぞれを分割コア１へ装着する作業が煩雑になりやすい。この場合、コア１の軸方向Ｇの両端に装着する絶縁用ボビンをコア１と共に一体的に成形することも考えることができる。それにより作業性の向上が見込める。
また、絶縁用ボビン２のティース絶縁部２ｂとして、絶縁シートを用いてもよい。

また、コア１の先端突出部１ｃ間にホールセンサ１５を配設した例を示したが、設計上、別の電子部品などの部品が配置されることもある。

なお、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ コア、１Ｘ 分割コア、２ 絶縁用ボビン、３ コイル、３０ 渡り線、
２ｅ 渡り部、２２ 突起、１５ センサ、４０ 制御基板、５０ フレーム、
１０ ステータ、１３ ロータ、４２ モールド部、１００，１００ａ 回転電機。

Claims (20)

1. バックヨーク部と該バックヨーク部から周方向に所定の間隔を隔てて径方向内側に突出する複数のティース部とを有するコアと、前記ティース部を覆うティース絶縁部を有して、前記コアに装着された絶縁性のボビンと、前記ボビンの前記ティース絶縁部を介して前記コアの各前記ティース部にそれぞれ巻回され、前記ティース部間に形成されたスロットに収納されるコイルと、を備え、
   前記ティース部に巻回された前記コイル間の少なくとも一つは、渡り線により接続されるステータにおいて、
   前記ボビンは、前記コアの軸方向一端側において、前記ティース絶縁部ごとに前記ティース絶縁部から径方向外側に延出する延出部を有し、
   少なくとも一つの前記延出部は、
   前記コアの径方向外側の外周面よりも径方向外側となる箇所を有し、該箇所において前記渡り線の少なくとも一部を案内する渡り部が形成される、
   ステータ。
2. 周方向に隣接する前記ティース部の前記延出部間において引き回しされる前記渡り線は、
   一方の前記延出部の前記渡り部を引き出し位置として、他方の前記延出部に向かって、前記延出部間に引き回される、
   請求項１に記載のステータ。
3. 前記渡り部は、
   前記コアの外周面よりも前記渡り線の径寸法以上分、径方向外側に形成される、
   請求項１または請求項２に記載のステータ。
4. 周方向に隣接する前記ティース部の前記延出部間において引き回しされる前記渡り線は、前記コアの外周面よりも第１寸法分、径方向外側の位置に配置された、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のステータ。
5. 前記コアは、少なくとも一つの前記ティース部を有するように、前記バックヨーク部において周方向に分割された複数の分割コアにより構成され、
   周方向に隣接する前記ティース部の前記延出部同士は、該延出部間において周方向に空隙を有して形成され、
   前記分割コアの前記バックヨーク部の周方向端部は、前記延出部間の前記空隙の位置において互いに接続され、
   前記延出部間において引き回しされる前記渡り線は、前記コアの外周面よりも第１寸法分、径方向外側の位置に配置された、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のステータ。
6. 所定の前記延出部上において２本の前記渡り線が引き回される構成において、
   前記所定の延出部の前記渡り部は、前記延出部の径方向外側の外周面に形成され、径方向内側に窪む凹設部を有し、
   一方の前記渡り線は、前記渡り部の前記凹設部に引き回され、他方の前記渡り線は、前記延出部の軸方向一端側の端面上に引き回され、
   前記凹設部は、前記延出部の軸方向一端側の端面の軸方向位置よりも、第２寸法分、軸方向他端側に形成される、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のステータ。
7. 周方向に隣接する前記ティース部の前記延出部の少なくとも一方は、
   隣接する前記延出部間において引き回された前記渡り線を軸方向他端側から支持する支持部を備える、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のステータ。
8. 周方向に隣接する前記ティース部の前記延出部の少なくとも一方は、
   隣接する前記延出部間において引き回された前記渡り線を軸方向他端側から支持する支持部を備え、
   前記支持部の軸方向一端側の端面と、前記凹設部の軸方向一端側の内壁との間の距離は、渡り線の径以下に構成される、
   請求項６に記載のステータ。
9. 全ての前記ティース絶縁部の前記延出部は、前記渡り部を備える、
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のステータ。
10. 前記コアの外周面を径方向外側から支持するフレームを備え、
    前記フレームの軸方向一端側の端面は、前記延出部の軸方向他端側の端面よりも、軸方向他端側の位置に構成された、
    請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のステータ。
11. 前記渡り線に接続される配線パターンを有する制御基板を備え、
    前記ボビンの前記延出部は、軸方向一端側の端面において軸方向一端側に延びる突出部を有し、
    前記制御基板は、前記突出部により軸方向他端側から支持されて前記コアの軸方向一端側に配設される、
    請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のステータ。
12. 周方向に隣接する前記ティース部の一方を第１ティース部とし他方を第２ティース部とし、
    前記第１ティース部と前記第２ティース部との間の前記スロットを第１スロット、
    前記第１ティース部の前記第１スロットと反する側の前記スロットを第２スロット、
    前記第２ティース部の前記第１スロットと反する側の前記スロットを第３スロットとし、
    前記第１ティース部に巻回された前記コイルの、前記第１スロットから延出する前記渡り線を第１渡り線、
    前記第１ティース部に巻回された前記コイルの、前記第２スロットから延出する前記渡り線を第２渡り線、
    前記第２ティース部に巻回された前記コイルの、前記第１スロットから延出する前記渡り線を第３渡り線、
    前記第２ティース部に巻回された前記コイルの、前記第３スロットから延出する前記渡り線を第４渡り線とし、
    前記第１渡り線と前記第３渡り線とが接続され、
    前記第４渡り線の少なくとも一部は、前記第２ティース部の前記延出部の前記渡り部に沿って案内されて前記第２渡り線に接続される、
    請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のステータ。
13. 前記ボビンの前記延出部は、軸方向一端側の端面において軸方向一端側に延びる突出部を有し、
    前記第１渡り線または前記第３渡り線の一方が、前記第２ティース部の前記延出部の前記突出部の外周面に沿って案内されて、前記第１渡り線と前記第３渡り線とが接続される、
    請求項１２に記載のステータ。
14. 前記ティース部は、径方向内側の端部から周方向両側に突出する先端突出部を有し、
    周方向に隣接する前記ティース部の前記先端突出部間に電子部品が配設され、
    前記ボビンは、前記先端突出部を覆うと共に、前記電子部品から所定の距離を確保するように形成された先端絶縁部を有する、
    請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のステータ。
15. 前記電子部品は、前記コアの径方向内側に配置されるロータの位置を検出するセンサである、
    請求項１４に記載のステータ。
16. 周方向に隣接する前記ティース部の前記延出部がそれぞれ前記渡り部を有する構成において、
    一方の前記ティース部の前記渡り部の周方向の長さと、他方の前記ティース部の前記渡り部の周方向の長さとが、それぞれ異なるように形成される、
    請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載のステータ。
17. 前記コアと前記コイルと前記ボビンとを、絶縁樹脂にて覆うモールド部を備えた、
    請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載のステータ。
18. 請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載のステータと、
    前記ステータの径方向内側に、該ステータの内周面と所定の間隔を設けて、かつ同心円状に配設されたロータとを備える、
    回転電機。
19. 前記コアの外周面を径方向外側から支持するフレームを備え、
    前記フレームは、前記コアの径方向内側に配設されるロータを支持する回転軸を、前記コアの軸方向他端側においてのみ回転可能に支持する、
    請求項１８に記載の回転電機。
20. 前記ロータの位置を検出するセンサを備えた、
    単相ブラシレスモータあるいは３相ブラシレスモータである、
    請求項１８または請求項１９に記載の回転電機。

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