JP2021044864A - インナーロータ型モータの固定子 - Google Patents

Abstract

【課題】組み立てが簡易化されたインナーロータ型モータの固定子を提供することを課題とする。【解決手段】第１及び第２コイルがそれぞれ巻回された第１及び第２コイルボビンと、円環状部、前記円環状部の内側から所定方向に突出して前記第１コイルボビンが挿入された第１ティース部、前記円環状部の内側から前記所定方向とは反対方向に突出して前記第１ティース部に対向し前記第２コイルボビンが挿入された第２ティース部、を含むステータコアと、を備え、前記ステータコアは、周方向に分割されておらずに一体に形成されており、前記第１ティース部は、第１先端面を有し、前記第２ティース部は、前記第１先端面に対向した第２先端面を有し、前記所定方向での前記第１先端面と前記第２先端面との間の最短距離をＸ１とし、前記所定方向での前記第１及び第２ティース部のそれぞれの最短長さをＸ２とし、前記円環状部の内径をＤＯとすると、ＤＯ＞Ｘ１≧Ｘ２が成立する、インナーロータ型モータの固定子。【選択図】図３

Description

本発明は、インナーロータ型モータの固定子に関する。

インナーロータ型モータのステータコアには、予め周方向に複数に分割された、所謂分割コアが採用されたものがある（例えば特許文献１参照）。分割コアのティース部には、コイルが巻回されたコイルボビンが取り付けられ、その後に分割コア同士が接合されてステータコアが製造される。

特開２０１７−０２２９７１号公報

これに対して、上記のような分割コアではなく、周方向に分割されておらずに一体に形成されたものが知られている。このような場合には、コイルボビンをティース部に挿入する作業が煩雑となり、組み立て工程が煩雑になる場合がある。

そこで本発明は、組み立てが簡易化されたインナーロータ型モータの固定子を提供することを目的とする。

上記目的は、第１及び第２コイルがそれぞれ巻回された第１及び第２コイルボビンと、円環状部、前記円環状部の内側から所定方向に突出して前記第１コイルボビンが挿入された第１ティース部、前記円環状部の内側から前記所定方向とは反対方向に突出して前記第１ティース部に対向し前記第２コイルボビンが挿入された第２ティース部、を含むステータコアと、を備え、前記ステータコアは、周方向に分割されておらずに一体に形成されており、前記第１ティース部は、第１先端面を有し、前記第２ティース部は、前記第１先端面に対向した第２先端面を有し、前記所定方向での前記第１先端面と前記第２先端面との間の最短距離をＸ１とし、前記所定方向での前記第１及び第２ティース部のそれぞれの最短長さをＸ２とし、前記円環状部の内径をＤＯとすると、ＤＯ＞Ｘ１≧Ｘ２が成立する、インナーロータ型モータの固定子によって達成できる。

組み立てが簡易化されたインナーロータ型モータの固定子を提供できる。

図１は、本実施例の固定子の外観斜視図である。 図２は、本実施例の固定子の分解斜視図である。 図３は、Ｚ方向から見たステータコアの外観図である。

図１は、本実施例の固定子１の外観斜視図であり、図２は、本実施例の固定子１の分解斜視図である。固定子１は、インナーロータ型モータに採用される。固定子１は、ステータコア１０、２つのコイルボビン２０、２つのホルダ３０、及び２つのコイルＣを含む。ステータコア１０内には、周方向で異なる極性に着磁された不図示のロータが回転可能に配置される。２つのコイルＣが通電制御されることにより、ステータコア１０とロータとの間に磁気的吸引力及び磁気的反発力が生じ、これによりロータが回転する。尚、図１及び図２には、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向を示している。２つのコイルボビン２０はＸ方向に並んで配置され、２つのホルダ３０はＹ方向に並んで配置されている。また、ステータコア１０の中心軸心は、Ｚ方向に平行である。このステータコア１０の中心軸心は、不図示のロータの回転軸心と一致する。

ステータコア１０は、金属製であり、図２に示すように円環状部１２、及び２つのティース部１４を含む。２つのティース部１４は、円環状部１２の内側から円環状部１２の中心に向けて突出しており、Ｘ方向に並んでいる。ティース部１４のＹＺ平面の断面は、略矩形状である。ティース部１４の先端面は、ステータコア１０の中心を中心とした円弧状に湾曲している。不図示のロータに対向する。ステータコア１０は、周方向に分割されたいわゆる分割ステータコアから構成されたものではなく、周方向に一体的に成形されたものである。具体的にはステータコア１０は、ケイ素鋼板、電磁鋼板等といった軟磁性鋼板等の板状の金属部材が、Ｚ方向に複数積層されて形成されている。また、軟磁性粉体等の金属部材により一体成型されたものでもよい。

コイルボビン２０は、絶縁性を有した合成樹脂製であり、図２に示すように筒部２２、外側フランジ部２４、及び内側フランジ部２６を含む。筒部２２はＸ方向に延びており、筒部２２の一端に外側フランジ部２４が形成され、他端に内側フランジ部２６が形成されている。コイルＣは、外側フランジ部２４及び内側フランジ部２６の間で筒部２２の外周部に巻回されている。内側フランジ部２６は、外側フランジ部２４よりも大きく形成されているが、これに限定されず、同じ大きさであってもよい。

筒部２２は、ステータコア１０のティース部１４が挿入される孔２３を画定する。コイルボビン２０は、内側フランジ部２６が外側フランジ部２４よりもステータコア１０の中心側に位置するようにして、孔２３にステータコア１０のティース部１４が挿入されて、ステータコア１０に組み付けられる。従って、図１に示すように、２つのコイルボビン２０のそれぞれの内側フランジ部２６が対向するようにしてステータコア１０に組み付けられている。ここで、孔２３の内径とティース部１４の外径とは略同じ大きさ及び形状であり、孔２３にティース部１４を圧入する必要がなく容易に挿入できる。このため、ステータコア１０にコイルボビン２０を容易に組み付けることができ、組み付け工程が簡略化されている。尚、「圧入する必要がない」とは、孔２３にティース部１４を挿入した際に、孔２３が拡張するように弾性変形することはないことを意味する。

ここで、２つのコイルボビン２０の一方のティース部１４への挿入方向は＋Ｘ方向であり、他方のティース部１４への挿入方向は−Ｘ方向である。従って、２つのコイルボビン２０の一方のティース部１４からの抜去方向は−Ｘ方向であり、他方のティース部１４からの抜去方向は＋Ｘ方向である。換言すれば、これらの抜去方向は、ティース部１４が延びた方向でもあり、ステータコア１０の中心に向かう方向でもある。

ホルダ３０は、絶縁性を有した合成樹脂製であり、図２に示すように被覆部３２、鍔部３４、及び規制突部３６を含む。被覆部３２は、Ｚ方向でステータコア１０の高さと略同じ高さを有して、ステータコア１０の円環状部１２の内側面と略同じ曲率で円弧状に湾曲している。規制突部３６は、被覆部３２と略同じＺ方向の高さを有して被覆部３２の内側から突出している。ホルダ３０は、ステータコア１０の２つのティース部１４によって区画される円環状部１２の一方側（＋Ｙ方向側）と、他方側（−Ｙ方向側）とにそれぞれ組み付けられる。具体的にはホルダ３０は、被覆部３２が２つのティース部１４との間での円環状部１２の内側に位置し、鍔部３４がステータコア１０の円環状部１２の上面に接触し、規制突部３６がステータコア１０の中心側に突出するようにして、ステータコア１０に組み付けられている。鍔部３４が円環状部１２の上面に接触することにより、ステータコア１０に対するホルダ３０のＺ方向での位置が規定される。尚、予めコイルＣが巻回された２つのコイルボビン２０をステータコア１０に組み付けた後に、２つのホルダ３０がステータコア１０に組み付けられる。

図１に示すように、規制突部３６は、２つのティース部１４にそれぞれ挿入された２つのコイルボビン２０の、内側フランジ部２６にそれぞれ接触している。即ち、ホルダ３０の規制突部３６は、２つのコイルボビン２０の間に突出しており、２つのコイルボビン２０の上述した抜去方向での移動を規制している。これにより、コイルボビン２０がティース部１４から脱落することが防止される。

また、被覆部３２は、ステータコア１０の円環状部１２の内側を覆っている。このため、コイルＣがステータコア１０の円環状部１２の内側に接触することが防止され、ステータコア１０とコイルＣとの絶縁性が確保されている。また、コイルＣは被覆部３２に接触しており、コイルＣは線径の大きいものが採用されており、これによりロータのトルクが確保されている。尚、コイルＣが線径の小さいものであっても、被覆部３２に接触するほどに多くの巻き数を確保することにより、アンペアターンを確保して、ロータのトルクを確保することもできる。

また、ホルダ３０が２つのコイルボビン２０のそれぞれの抜去方向の移動を規制することにより、ホルダ３０のステータコア１０の円環状部１２に対する周方向の移動が規制される。これにより、ホルダ３０のがたつきなども防止される。

また、２つのホルダ３０が２つのコイルボビン２０を互いに引き離すようにしてステータコア１０に組み付けられているため、２つのコイルボビン２０と２つのホルダ３０とが安定してステータコア１０に組み付けられており、これらの部材のがたつきが防止されている。

本実施例では２つのホルダ３０により２つのコイルボビン２０の脱落を防止することに限定されず、例えば一つのホルダ３０のみによっても２つのコイルボビン２０の脱落を防止できるが、２つのコイルボビン２０のがたつきの防止や、２つのコイルＣのステータコア１０への接触を回避する観点からは、２つのホルダ３０を用いることが好ましい。また、２つのホルダ３０が予め一体に形成されていてもよい。例えば、２つのホルダ３０の鍔部３４同士が、ステータコア１０の上面上で周回するように連続して形成されていてもよい。

また、本実施例では、ホルダ３０の被覆部３２のＺ方向の長さは、円環状部１２のＺ方向の長さと略同じであることに限定されず、円環状部１２のＺ方向の長さよりも短くてもよいが、コイルＣとステータコア１０との接触を回避する観点からは、円環状部１２のＺ方向の長さと略同じ又は円環状部１２よりも長いことが好ましい。

図３は、Ｚ方向から見たステータコア１０の外観図である。図３においては、ティース部１４の先端面１６を符号を付しており、またステータコア１０の中心軸心Ａを示している。２つのティース部１４は先端面１６同士が互いに対向している。また、２つの先端面１６のそれぞれは、Ｚ方向から見て中心軸心Ａを中心とした円弧状に形成されている。Ｘ１は、２つのティース部１４の一方が円環状部１２から伸びた＋Ｘ方向で先端面１６同士の最短距離である。Ｘ１は、換言すれば一方の先端面１６の端部から他方の先端面１６の端部との間の最短距離である。Ｘ２は、＋Ｘ方向での２つのティース部１４のそれぞれ最短長さである。Ｘ２は、換言すれば、円環状部１２の内側面に連続したティース部１４の根元部から、円弧状に形成された先端面１６の中心までの最短距離である。ＤＯは、円環状部１２の内径である。ここで、ＤＯ＞Ｘ１≧Ｘ２が成立する。ＤＯ＞Ｘ１は、ティース部１４が円環状部１２の内側から延びていることの条件である。Ｘ１≧Ｘ２は、コイルボビン２０を、先端面１６同士の間から一方のティース部１４へと挿入することが容易となる条件である。

本実施例ではＸ１＝Ｘ２に設定されている。これによりコイルボビン２０のティース部１４への挿入の容易性とともに、ティース部１４に挿入されたコイルボビン２０に巻回されたコイルＣの、円環状部１２の内側での占有スペースが確保されている。コイルＣの占有スペースが確保されているため、コイルＣの巻き数を増大させたり、線径の大きいものを採用することもできる。これにより、コイルボビン２０のステータコア１０への組付の容易性と、ロータの出力の向上との両立を図ることができる。

更に本実施例では、０．１５×ＤＯ≦Ｘ１＝Ｘ２≦０．３×ＤＯが成立する。Ｘ１、Ｘ２がこの範囲を満たす限り、ロータのマグネットの磁束のより多くをステータコア１０に取り込むことができ、且つコイルＣの占有スペースも確保できる。従って、よりロータの出力が向上している。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。

Ｘ１、Ｘ２、及びＤＯの関係は、上述した場合に限られず、０．１５×ＤＯ≦Ｘ２≦Ｘ１≦０．３×ＤＯであってもよい。この場合、コイルボビン２０のティース部１４への挿入が容易となり、且つロータのマグネットの磁束のより多くをステータコア１０に取り込むことができる。

先端面１６は中心軸心Ａを中心とした円弧状であるが、これに限定されない。例えば先端面は、中心軸心Ａ以外の点を中心とした円弧状であってもよいし、楕円弧状であってもよいし、ロータの外周面との距離が位置によって異なっている曲面状であってもよいし、平面状であってもよい。

上記実施例では、ホルダ３０は合成樹脂製であるが、ある程度剛性の高いゴム製であってもよい。また、ホルダ３０は、コイルＣが接触しないのであれば、絶縁性を有していない金属製であってもよい。

１ 固定子
１０ ステータコア
１２ 円環状部
１４ ティース部
２０ コイルボビン
２３ 孔
３０ ホルダ
３２ 被覆部
３４ 鍔部
３６ 規制突部
Ｃ コイル

Claims (3)

1. 第１及び第２コイルがそれぞれ巻回された第１及び第２コイルボビンと、
   円環状部、前記円環状部の内側から所定方向に突出して前記第１コイルボビンが挿入された第１ティース部、前記円環状部の内側から前記所定方向とは反対方向に突出して前記第１ティース部に対向し前記第２コイルボビンが挿入された第２ティース部、を含むステータコアと、を備え、
   前記ステータコアは、周方向に分割されておらずに一体に形成されており、
   前記第１ティース部は、第１先端面を有し、
   前記第２ティース部は、前記第１先端面に対向した第２先端面を有し、
   前記所定方向での前記第１先端面と前記第２先端面との間の最短距離をＸ１とし、
   前記所定方向での前記第１及び第２ティース部のそれぞれの最短長さをＸ２とし、
   前記円環状部の内径をＤＯとすると、
   ＤＯ＞Ｘ１≧Ｘ２が成立する、インナーロータ型モータの固定子。
2. ０．１５×ＤＯ≦Ｘ２≦Ｘ１≦０．３×ＤＯが成立する、請求項１のインナーロータ型モータの固定子。
3. Ｘ１＝Ｘ２が成立する、請求項１又は２のインナーロータ型モータの固定子。

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