JP3464451B2 - 電動機特にブラシレス直流電動機用固定子 - Google Patents

電動機特にブラシレス直流電動機用固定子

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JP3464451B2 JP2000512277A JP2000512277A JP3464451B2 JP 3464451 B2 JP3464451 B2 JP 3464451B2 JP 2000512277 A JP2000512277 A JP 2000512277A JP 2000512277 A JP2000512277 A JP 2000512277A JP 3464451 B2 JP3464451 B2 JP 3464451B2
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ペーター，コルネリウス
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は独立請求項１の上位概念の特徴を
有する電動機特にブラシレス（ブラシなし）直流電動機
用固定子（ステータ）に関するものである。
【０００２】特に自動車技術において、できるだけ容易
に操作可能であり且つできるだけ安価に製作可能な、し
たがってコスト的に有利な、パワー・ステアリング（か
じ取り倍力装置）用電気操作式油圧ポンプの電気駆動装
置を提供することが要求されている。上記の使用例に対
しては、効率が良好であり及びメンテナンスがしやすい
ことの理由から、特にブラシレス直流電動機、特に４相
直流電動機が適している。
【０００３】このような電動機の既知の固定子は、一般
に、磁化可能な材料からなる基本本体を有している。基
本本体はしばしば積層薄板から製作され、積層薄板は押
抜き積層により相互に結合されている。薄板は固定子の
縦軸に垂直な面内に伸長している。
【０００４】このように製作された基本本体は既に固定
子歯を有し、固定子歯上に必要本数の巻線が巻き付けら
れる。しかしながら、固定子歯に巻線を巻き付ける前
に、固定子に巻線を巻き付けるとき又はその他の時点に
おいて巻線を形成する導体の絶縁が損傷されるのを防止
する手段がとられている。この損傷の危険性は、特に固
定子薄板のシャープ・エッジにより与えられている。
【０００５】したがって、既知の固定子においては、少
なくとも巻線の導体が接触するおそれがある固定子歯の
内面領域が粉末塗膜で被覆される。この層は、一方で基
本本体乃至固定子薄板のシャープ・エッジを被覆し、他
方で１本以上の巻線の絶縁が損傷したときにそれ自身が
基本本体と電気接触を形成することを防止する。しかし
ながら、基本本体のこのような粉末塗膜においては、こ
の方法は比較的時間及びコストがかかることが欠点であ
る。
【０００６】さらに、既知の電動機の固定子巻線は、一
般に電動機のハウジング内に設けられた端子接点と結合
される。さらに、ハウジング内に制御回路もまた設けら
れ、この場合、固定子巻線は、一般に制御回路上に設け
られた端子接点と、例えばはんだ付け、締付等により結
合される。しかしながら、これはさらに別の作業ステッ
プを必要とし、これによりこのような電動機の製造費が
高価となる。
【０００７】したがって、従来技術から出発して、容易
に且つコスト的に有利に製造可能であり、特に固定子巻
線の容易な接点形成を可能にする電動機特にブラシレス
直流電動機を提供することが本発明の課題である。
【０００８】本発明はこの課題を請求項１の特徴により
解決する。本発明は、従来行われてきた固定子歯の粉末
塗膜を、固定子歯のプラスチックによる射出成形による
被覆により置換え可能であるという知見から出発し、こ
の場合、同時に、即ち製造ステップにおいて、固定子巻
線の接点形成のための端子接点の支持部分を形成可能で
ある。これにより、固定子乃至対応電動機の製造におい
て本質的に合理化できるという利点が得られる。
【０００９】本発明の好ましい実施態様において、支持
部分即ち支持要素が、固定子本体の正面側に設けられ
た、固定子の縦軸と同軸のリングとして形成されてい
る。リングは端子接点のための切欠部を有するように射
出成形することができ、次にこの切欠部内に端子接点の
脚部が容易に挿入され、例えば圧入される。
【００１０】リングが、半径方向外側に位置する、例え
ば固定子の縦軸に対し直角に伸長する肩部を有している
ことが好ましい。この肩部内に、ほぼ軸方向に伸長する
端子接点が設けられている。
【００１１】端子接点を固定子それ自身に直接設けるこ
とにより、巻線の巻付け工程のために、予め端子接点が
導体端部の機械的固定を可能にするという利点が得られ
る。したがって、既知の固定子乃至電動機において、特
に巻線端部が制御回路上の接点端子と直接結合されると
きに発生するような、巻付けと導体端部の接点形成との
間における巻線の最終巻線の取外しが回避される。
【００１２】本発明の好ましい実施態様において、リン
グが、肩部から半径方向内側領域内で固定子の縦軸方向
に外方に伸長する壁部を有し、壁部が、固定子と結合可
能又は結合された制御回路を保持及び固定するように働
く。このために、制御回路内に対応切欠部又は貫通孔が
設けられ、この切欠部又は貫通孔内に壁部が挿入され
る。
【００１３】同時に、端子接点の少なくとも軸方向外方
領域が、制御回路の押抜き格子又はプリント回路板内の
対応する接点形成切欠部又は接点形成貫通孔内に挿入さ
れ、及び制御回路の対応導体と、例えばはんだ付け、締
付け、溶接等により電気的及び機械的に結合されること
が好ましい。これにより、巻線の接点形成が極めて容易
であるという利点、並びに端子接点が同時に電気接点形
成及び制御回路の機械的保持のための要素として働くと
いう利点が得られる。
【００１４】好ましい実施態様において、制御回路の下
側、特に押抜き格子又はプリント回路板の下側がリング
の肩部上に支持されている。これにより、制御回路の保
持の追加安定性が達成される。
【００１５】本発明の他の実施態様が従属請求項から明
らかである。固定子本体に設けられた端子接点による巻
線端部の接点形成が、上記及び下記のすべての特徴と組
み合わされて、プラスチック層により固定子歯を射出成
形による被覆とは独立に利用可能であることが当然であ
ることを注記しておく。
【００１６】以下に本発明を図面に示す実施態様により
詳細に説明する。図１は固定子巻線Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３及
びＷ４がその上に設けられた固定子１を有する４相直流
電動機の略回路図を示す。巻線Ｗ１乃至Ｗ４は固定子１
の歯又は極３に巻き付けられている。反対相Ｉ及びＩＩ
Ｉ乃至対応巻線Ｗ１及びＷ３並びに相ＩＩ及びＩＶ乃至
対応巻線Ｗ２及びＷ４の図示の電磁結合は、巻線Ｗ１及
びＷ３乃至巻線Ｗ２及びＷ４が同じ固定子歯上に巻き付
けられていることにより達成される。
【００１７】巻線Ｗ１及びＷ３乃至Ｗ２及びＷ４の巻付
け乃至接点形成は、図示されていない回転子（ロータ）
の歯又は極に対面する固定子極３の前方の領域において
それぞれ反対磁界が発生されるように行われる。これが
図１において巻線Ｗ１乃至Ｗ４の点により表わされてい
る。
【００１８】各巻線の一方の端部乃至接続端は直流電源
５と接続されている。各巻線のそれぞれ他方の端部乃至
それぞれ他方の接続端は制御可能な電子スイッチＳ１、
Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４と結合され、電子スイッチＳ１、Ｓ
２、Ｓ３、Ｓ４は、例えばパワー半導体（例えばパワー
ＦＥＴ）として形成されていてもよい。スイッチＳ１乃
至Ｓ４の各々の制御入力は電動機制御ユニット７と接続
され、電動機制御ユニット７は、それ自身既知のよう
に、スイッチＳ１乃至Ｓ４の対応操作により、希望の時
間区間の間、巻線Ｗ１乃至Ｗ４を直流電源と接続する。
【００１９】制御可能な各スイッチＳ１乃至Ｓ４に並列
にダイオードＤ１乃至Ｄ４が挿入され、この場合、ダイ
オードの導通方向は、対応スイッチが閉じているときに
付属ダイオードが遮断するように選択されている。
【００２０】それぞれの反対相Ｉ及びＩＩＩ乃至ＩＩ及
びＩＶの結合及びダイオードＤ３及びＤ１乃至Ｄ４及び
Ｄ２の結合により、対応相を開いたときに蓄積磁気エネ
ルギーの流出が行われ、これにより、電動機の効率の改
善が保証される。
【００２１】図２は対応固定子１の構造を斜視図で示し
ている。図示の固定子は１２個の固定子極３を有してい
る。固定子本体９は、通常、積層された固定子薄板から
なる基本本体を含み、固定子薄板は固定子の縦軸に対し
直角方向に伸長している。固定子薄板の積層は通常押抜
き積層により製作されてもよく、この場合、それぞれ２
枚以上の薄板は点状の圧力を与えることにより結合され
る。
【００２２】続いて、固定子薄板の積層がプラスチック
本体と共に射出成形により被覆され、この場合、少なく
とも巻線Ｗ１乃至Ｗ４の導体と接触する固定子歯の内部
領域においてプラスチック被膜が形成される。これによ
り、特に巻線の巻付け工程の間における巻線ワイヤの絶
縁層の損傷を回避するために、従来のように、固定子歯
のこの領域に粉末塗膜を設けることはもはや必要ではな
い。
【００２３】同時に、固定子歯３の正面側に巻付け補助
部材１１が一体に射出成形され、巻付け補助部材１１
は、巻線Ｗ１乃至Ｗ４の巻付けの間にワイヤのガイドと
して働き、且つ同時に固定子歯３の正面側からはみ出そ
うとする巻線部分を所定の位置に固定させる。
【００２４】固定子本体９は、その頂部側に、肩部１３
ａを設けた一体成形リング１３を有している。この正面
側の肩部１３ａ内に端子接点１５が圧入されている。こ
のために、リング１３に端子接点のための対応切欠部が
射出成形され、次に、この切欠部内に、例えば押抜き及
び曲げにより薄板から形成された端子接点１５の脚部が
圧入される。
【００２５】リング１３の肩部１３ａの上側で上方に伸
長するリング１３の壁部１７は、図４からわかるよう
に、制御回路１８を固定保持する働きをする。このため
に、制御回路１８はプラスチックで射出成形された押抜
き格子１９を有し、押抜き格子１９に対応する空間２１
が設けられ、空間２１内にリング１３の壁部１７が挿入
される。この場合、押抜き格子１９の下側がリング１３
の肩部１３ａと当接してもよい。
【００２６】端子接点１５はその上部領域を押抜き格子
１９の導体部材１９ａの接点形成貫通孔２３内に挿入さ
せ、はんだ付け等により導体部材１９ａと結合すること
ができる。
【００２７】１回の作業工程において固定子薄板の積層
をプラスチックで射出成形により被覆することにより、
極めてコスト的に有利な固定子１の製造が行われ、この
場合、固定子歯３の内部領域が押出被覆され、且つ同時
に、リング１３及び巻付け補助部材１１が一体射出成形
される。端子接点１５を固定子１に直接設けることは、
巻線を形成する導体の端部と制御回路１８との接点形成
を容易にする。
【００２８】以下に、図３により固定子１の巻線の巻付
け方法を説明する。まず最初に、図示の実施態様におい
ては、巻線Ｗ１乃至Ｗ４の各々が合計６個の固定子歯３
の周りに伸長し、固定子歯３はそれ自身既知のように半
径方向に相互に対面する、それぞれ３つの隣接固定子歯
の２つのグループに分割されていることを注記してお
く。前記のように、これらの６個の固定子歯はそれぞ
れ、結合された２つの巻線、即ち巻線Ｗ１及びＷ３、又
はＷ２及びＷ４を支持している。２つのこれらのグルー
プが図３に示され、この場合、以下においてはこれらの
巻線は単にＷ１及びＷ３と呼ぶことにする。巻線Ｗ２及
びＷ４に対する残りの６個の固定子歯３も同様に巻き付
けられている。これに関しては、以下に記載の方法が同
様に使用される。
【００２９】必要とされる電流強度が高いために、巻線
Ｗ１及びＷ３の各々は、並列に配置された個々のワイヤ
の複数の部分巻線から構成されている。本発明により、
それぞれ２本又は２ｎ本のワイヤ（即ち偶数本のワイ
ヤ）、図示の実施態様においては両方のワイヤ２５、２
７が同時に対応固定子歯３上に巻き付けられる。
【００３０】このために、まず２本のワイヤ２５、２７
の始端部がそれぞれ端子接点１５の第１の端子接点１５
I及び第２の端子接点１５ＩＩと接続される。このため
に、端子接点は固定溝１５ａを有し、固定溝１５ａ内に
（絶縁が剥離された）ワイヤ端部が挿入され、且つ固定
溝１５ａの壁部を共に曲げることにより乃至輪の曲げに
より仮固定される。接点形成は例えば別の溶接装置によ
り行ってもよく、この場合、ワイヤの絶縁体は接点形成
工程と同時に破断乃至除去されることが好ましい。
【００３１】ワイヤ端部を固定したのち、３つのワイヤ
・グループからなる第１の固定子歯３に巻線が巻き付け
られる。図３に示す実施態様においては、巻付けは反時
計方向に行われる。希望本数の巻線を巻き付けたのち、
隣接する固定子歯に移行され、希望本数の巻線が反対方
向に巻き付けられる（図３の左側グループの中央の巻線
歯３）。最後に、第１の３つのグループの最後の固定子
歯上に移行され、且つこの固定子歯に希望本数の巻線が
巻き付けられる。これは再び第１の固定子歯の巻付け方
向に行われる。
【００３２】それに続いて、対角方向に対面する３つの
グループの第１の固定子歯に移行され（図３において右
側の３つのグループの右の固定子歯）且つこれに巻き付
けられる。固定子歯のこの第２の３つのグループの巻線
の巻付けは同様に行われる。
【００３３】第２の３つのグループの最後の固定子歯
（図３において右側の３つのグループの左の固定子歯）
の巻付けののち、ワイヤ２５の端部が第３の端子接点１
５ＩＩＩと接続され、及びワイヤ２７の端部が第４の端
子接点１５ＩＶと接続される。ワイヤ端部の端子接点１
５への割当は、この第１の部分巻付け工程において、ま
ず特に問題とすることではない。しかしながら、端子接
点１５のいずれがこれらの巻線Ｗ１及びＷ３と対応する
かを確認しなければならないことは当然である。言い換
えると、のちに巻線を操作するために、両方の巻線のい
ずれが両方の端子接点に対応するかがわかっていなけれ
ばならない。巻線Ｗ１及びＷ３は、それらが同じ巻付け
方向を有しているので、相互に等価である。
【００３４】この第１の部分巻付け工程を終了したの
ち、同様に第２の部分巻付け工程が行われる。唯一の相
違は、第１乃至第４の端子接点の他の固定手段乃至固定
溝１５ａと結合されることになる。これは、既に巻き付
けられたワイヤの端部を取り外すことなくワイヤ端部の
固定を容易にする。
【００３５】しかしながら、この第２の部分巻付け工
程、場合によりそれに続く部分巻付け工程においては、
第１の部分巻付け工程において選択された、一つの巻線
例えば巻線Ｗ１に対する端子接点１５I及び１５ＩＩＩ
の割当、乃至他の巻線例えば巻線Ｗ３に対する端子接点
１５Ｉ及び１５ＩＩＩの割当が保持されることに注意し
なければならない。
【００３６】しかしながら、通常、すべての特定の端子
接点がすべての特定の巻線乃至巻線端部と対応すること
が予め決定される。巻付けの前に、予めワイヤを特定の
端子接点に割り当て、及び部分巻付け工程の間にこの割
当を保持することにより、ワイヤのマーキング又は通路
の測定の実施のような追加手段を行うことなく、部分巻
付け工程ののちに、ワイヤ端部を正しい端子接点に接続
することが容易に可能である。これは、特に、同時に巻
き付けられるワイヤの本数が少ないとき（好ましくは２
本のワイヤ）に適用される。
【００３７】さらに、巻付け工程の直前乃至直後に導体
端部を固定することにより、特に最後の巻線の取外しが
回避されるという利点が得られる。巻線を形成する導体
の端部がモータの取付を妨害することがないので、取付
の間に、巻線が巻き付けられた固定子の取扱いやすさも
また向上される。
【００３８】全部で、巻線Ｗ１、Ｗ３毎に必要な本数の
並列ワイヤが装着されるまで、多数の部分巻付け工程が
実行される。この場合、端子接点における固定手段乃至
固定溝１５ａの数は、特に必要な部分巻付け工程の数に
対応する。
【００３９】接続される他の２つの巻線Ｗ２及びＷ４は
同様に製作され、この場合、巻付け方向が既に形成され
た巻線Ｗ１及びＷ３に対してもまた正しく選択されなけ
ればならないことに注意すべきである。
【００４０】図示の方法は、４相直流モータに対しての
みでなく、任意の（偶数の）相を有する電動機に対して
もまた使用可能であることは当然であり、この場合、２
つの相の巻線はそれぞれ電磁結合されている。 ［図面の簡単な説明］
【図１】付属操作回路を有する４相直流電動機の略回路
図である。
【図２】本発明による固定子の斜視図である。
【図３】本発明による巻線の巻付け方法を説明するため
の、巻線が巻き付けられた図１の固定子の略部分側面図
である。
【図４】制御回路を装着した図１の固定子の斜視図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミュラー，ユルゲン ドイツ連邦共和国デー−78315 ラドル フツェル，アレマンネンシュトラーセ ７ (72)発明者 ペーター，コルネリウス ドイツ連邦共和国デー−77815 ブリュ ール，トラオベンヴェーク ３ (72)発明者 ヴィルケンドルフ，ハルディ ドイツ連邦共和国デー−88696 オヴィ ンゲン，ヒンテルム・フォルストハオス ６ (56)参考文献 特開 平５−316676（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−159573（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−50958（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−17543（ＪＰ，Ｕ) 特表 平10−504180（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 29/00 H02K 21/00 H02K 3/18 H02K 3/34 H02K 3/52

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ａ）固定子巻線（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ
    ４）を受け入れるための所定数の固定子歯（３）を備え
    た固定子本体（９）を有し、 ｂ）この場合、固定子本体（９）が磁化可能な材料から
    なる基本本体（１０）を含み、 ｃ）固定子巻線（９）をその中に受入可能であり、又は
    固定子巻線（９）がその中に受け入れられている少なく
    とも固定子歯（３）の領域内に絶縁層を有する、 電動機特にブラシレス（ブラシなし）直流電動機用固定
    子において、 ｄ）絶縁層が基本本体に射出成形により被覆されたプラ
    スチック層であることと、 ｅ）絶縁層と一体に、端子接点（１５）のための、固定
    子本体（９）の支持要素が射出成形され、この場合、巻
    線の端部が付属端子接点（１５）と接続可能であり、又
    は接続されていることと、 ｆ）支持要素が、固定子本体（９）の正面側に設けられ
    た、固定子（１）の縦軸と同軸のリング（１３）として
    形成されていることと、 ｇ）リング（１３）に端子接点（１５）のための切欠部
    が設けられ、切欠部内に端子接点（１５）を受入可能で
    あり、又は切欠部内に端子接点（１５）が受け入れら
    れ、好ましくは圧入されていることと、及び ｈ）端子接点（１５）が、同時に、特に押抜き格子（１
    ９）又はプリント回路板を有する制御回路（１８）の電
    気接点形成及び機械的保持をなすように形成されている
    ことと、ｉ）制御回路（１８）がリング（１３）の壁部（１７）
    によって支持されていることと、 を特徴とする電動機特にブラシレス直流電動機用固定
    子。
  2. 【請求項２】 リング（１３）が、半径方向外側に位置
    する、好ましくは固定子（１）の縦軸に対し直角に伸長
    する肩部（１３ａ）を有し、肩部（１３ａ）内に端子接
    点（１５）が設けられていることを特徴とする請求項１
    の固定子。
  3. 【請求項３】 リング（１３）が、肩部から半径方向内
    側領域内で固定子（１）の縦軸方向に外方に伸長する壁
    部（１７）を有し、壁部（１７）が、固定子と結合可能
    又は結合された制御回路（１８）を保持及び固定するよ
    うに働くことを特徴とする請求項２の固定子。
  4. 【請求項４】 制御回路（１８）の下側、特に押抜き格
    子（１９）又はプリント回路板の下側がリング（１３）
    の肩部（１３ａ）上に支持されていることを特徴とする
    請求項２及び３のいずれかの固定子。
  5. 【請求項５】 押出被覆層と一体に巻付け補助部材が射
    出成形され、巻付け補助部材が固定子歯（３）の正面側
    で固定子歯（３）の半径方向外方領域内に設けられ、且
    つほぼ軸方向に伸長していることを特徴とする請求項１
    乃至４のいずれかの固定子。
  6. 【請求項６】 回転子と、請求項１乃至５の固定子
    （１）と、及び固定子（１）に結合された制御回路（１
    ８）とを有する電動機特にブラシレス直流電動機。
JP2000512277A 1997-09-17 1998-09-15 電動機特にブラシレス直流電動機用固定子 Expired - Fee Related JP3464451B2 (ja)

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PCT/DE1998/002738 WO1999014841A2 (de) 1997-09-17 1998-09-15 Stator für einen elektromotor, insbesondere bürstenlosen gleichstrommotor

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