JP4245176B2

JP4245176B2 - 電動モータ

Info

Publication number: JP4245176B2
Application number: JP2006168705A
Authority: JP
Inventors: 茂明寺下; 裕治榎本; 昭二大岩
Original assignee: Nidec Servo Corp
Current assignee: Nidec Servo Corp
Priority date: 2006-06-19
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2009-03-25
Anticipated expiration: 2026-06-19
Also published as: JP2007336773A

Description

本発明は、電動モータの各相の固定子環状コイル接続、及び外部端子との結線をモータ組立てと同時に行う固定子構造である。

クローポール型モータは安価な構成と駆動回路の簡単さなどからＯＡ分野、自動車分野に使われている。クローポール型モータの形式には単相、２相、３相があり、また強度確保、製造容易化のために固定子を電気絶縁性を有する樹脂で一体成形する事も多い。
固定子コイルに接続されモータ外部の駆動回路と電気的に接続する引出し線は、最も使用されている２相ユニポーラ巻きの場合、一つの相の２本の環状コイルの片端同士を接続させた端末と各コイルの他端末の３本、２相では合計６本の引出し線が必要である。３相スター結線の場合では電気的中性点として各相の片端同士を接続した端末と、各相の他端末の合計４本の引出し線が必要である。

従来のクローポール型モータのコイル引出し線は、複数コイル端末を導線の状態で結線し、それらをモータ内部でそれぞれ絶縁した後に引出し線を纏め、モータ外部に引出す構造が多く採用されているが，コイル端末処理が煩雑になってしまうという欠点が有る。３相クローポールモータの結線方法としては特開２００５−１１０４６５号公報に示されるようにプリント基板を固定子鉄心組に自由に着脱可能に取り付け、結線を行うような構造が有る。また本発明と類似した公報に特開２００３−１３４７１５号公報が有るが、前公報が固定子とハウジング間の結線構造を提案しているのに対し、本構造では軸方向に積層された相間の結線構造に関する発明である。
特開２００５−１１０４６５号公報特開２００３−１３４７１５号公報

前述したように従来のような構造ではコイル端末接続が煩雑であり、それぞれの接続作業での誤配線、相の裏表の誤り、耐久性の問題がある。また、軸方向に幾つかの相を重ねて出力を増大させようとする場合にコイル端末接続工数が倍増してしまう。またプリント基板を使用する方法では基盤を保護するカバーやプリント基盤によりコストの増大や機械的信頼性の低下が懸念される。

上記課題を解決するために本発明は、一相の固定子鉄心組と、環状コイル及びその端末をそれぞれ接続した複数の上下に連結自在な導電性のピンを、電気絶縁性の樹脂で一体にモールドして一つの相とする。他相はピンの位置を変更せずに固定子鉄心組角度及びコイル端末を接続するピンの場所のみを変更し作成していく。これらを重ねる事によりピン端子が接続され、任意の結線構成となり、ピン端子を使用し電気的導通を引出し、またピン端子により各相の裏表、回転角位相差が一意に決まるような固定子構造を持つクローポール型モータとする。

本発明のクローポール型モータによると、固定子鉄心組と一体にモールドしたピン端子により、溶接や半田づけ等の作業無しに、モータの組立てと共にコイルの結線構成が完了するのでモータを構成した後に煩雑なコイルの端末配線処理を行う必要が無く、また最下相もしくは最上相から出ているピンにより容易に外部へ電気的接続を引出すことが可能となり、モータ内部での銅線どうしの結線・絶縁の必要がなくなり不良率を低減する。またピン端子をはめることにより各相の裏表、回転方向の位置決め、芯出しが可能であり、安定した品質のモータを提供できる。

クローポール型モータの一相の固定子組と、環状コイル及びその端末をそれぞれ接続した複数の上下に連結自在な導電性のピン端子を、電気絶縁性を有する樹脂で一体にモールドし、同形状で環状コイルを接続するピン端子が異なる他相と重ねる事によりピン端子が電気的に接続され、任意の結線構成とし，ピン端子により各相の裏表、回転角位相差が一意に決まるように多相モータを構成する。
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

３相クローポールモータに関して本発明を実施した実施例を示す。図１（ａ）は３相のクローポール型モータの断面図、図１（ｂ）は一相の固定子断面斜視図である。
シャフト２に外周にＮＳ交互に多極着磁された円筒形のリング磁石３が接着等で固定されている。回転子はシャフト２とリング磁石３で構成され，軸方向両端をハウジング１に保持されたベアリング５ａ、５ｂで回転自在に保持されている。また固定子６はハウジング１で保持されており、固定子６の内径側の面がリング磁石３の外径側の面と空隙２２を介して向かい合う。このモータは軸方向に３相巻線を有する固定子がそれぞれ独立して存在する構造であり、軸方向にＡ相、Ｂ相、Ｃ相と配置されている。

図２は固定子構造を示す。図２（ａ）は１相分の固定子構造を斜視で示すものである。固定子６は，その内径側に爪磁極２３を有し，同一形状の固定子鉄心６を上下に対向させることにより、環状継鉄部の内径側の円周上に，等間隔に配置され軸方向に延在する複数の爪磁極２３が入れ子状に噛合い固定子鉄心を形成し、この固定子鉄心の噛合わせた爪磁極の外周側に環状のコイルを保持して固定子を構成している。

図３は，本発明のピン一体モールド型固定子を用い，多相クローポール型モータのモールドを行う場合の樹脂成形用金型構造を示す図面である。１０はモールド上部金型，１１は成形用ゲート，１２はモールド下部金型，１３はセンターコア，１４は樹脂射出シリンダ，１５は樹脂射出プランジャ，１６はピン端子保持部である。固定子とピン端子をモールド用金型にセットし、コイルとピン端子の接続を行い、電気絶縁性を有する樹脂を射出成形、トランスファー成形などの方法を用いて、上下の固定子コア、コイルの隙間及びピン端子周辺に充填する構造とする。

これにより、図１（ｂ）に斜視図によって示すように固定子鉄心組６、環状コイル４、ピン端子７が電気絶縁性を有する樹脂８で隙間無く一体モールドされた１相分の固定子となる。環状コイル４と固定子鉄心６はモールド樹脂により絶縁され、環状コイルの巻き始め、巻き終りの両端はピン端子７に接続されている。ピン端子７は固定子の接線方向に４本並べられ、下向きにオス部２４、上向きにメス部２５となっており、同形状の1相分の固定子と重ねた場合上下のピンが互いに挿入され電気的に接続される構造となっている。

各相の環状コイルとピン端子の接続を説明するためのモールド樹脂部を非表示とした固定子６の分解図を図２（ｂ）に示す。各相のコイルは同方向に巻かれており３つの巻き始めはピン端子７Ｕ４、７Ｖ４、７Ｗ４に接続され、巻き終りの端はコイル４Ｕはピン端子７Ｕ１に、コイル４Ｖはピン端子７Ｖ２に、コイル４Ｗはピン端子７Ｗ３と、各相でずれて接続されている。３相の固定子を重ねることでピン端子が連結し、各コイルの巻き始めは３つのコイル間で接続され、巻き終わりはコイル４Ｕは７Ｗ１、コイル４Ｖは７Ｗ２、コイル４Ｗは７Ｗ３、電気的中性点は７Ｗ４から電気的導通を引出すことが可能である。

次に本発明により固定子組立て時の精度向上が可能であることを説明する。軸方向に配置される固定子コアは、それぞれが電気角で１２０度毎、その回転方向位置が異なるよう配置される。実施例１のような２４極では、電気角１２０度は、機械的な角度で１０度であり、６Ｕ、６Ｖ、６Ｗがそれぞれ１０度ずつずれる形となる。機械角での組付け誤差が敏感に電気角に影響し、たとえば機械角で０．５度ずれた場合、電気角では６度ずれていることとなる。このような回転角度のずれが回転時の低周波の振動や騒音の原因となっている。本発明では回転角度の精度向上策として、ピン端子を各相の回転方向の位置決めとして使用する。

図４は，本発明のピン一体モールド型固定子を用い，相回転方向位置決め機能を有し，多相クローポール型モータのモールドを行う場合の樹脂成形用金型構造を説明する図面である。機械角で１０度ずつ変位したピン端子を設置できるモールド用金型２１により、固定子の角度は一つに決定される構造で、各相で１ピンずつずらしてモールドを行う。たとえばＡ相はピン２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを使用しＢ相はピン２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅを使用、Ｃ相は２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆを使用する。この３相の４つのピンがはまるように組立てることで各相間で一意に相対角度が決まると共に同軸度を向上させることができ組立て後の位置関係の精度が確保される。

また固定子を構成する材料として磁性材料に絶縁処理した軟磁性粉末と樹脂の複合材からなる圧紛磁心材を使用し、圧縮成型で高精度に形成することも考えられる。圧紛磁心材の透磁率は珪素鋼板には劣るが、一般的な軟磁性の鋼板を折り曲げて使用する場合に比べると遥かに優れている。また、圧紛磁心材内の鉄の粒子同士は樹脂コーティングにより電気的に絶縁されていて、渦電流の発生も無く、鉄損が低く抑えられるという特徴がある。固定子とコイル間の絶縁、強度の確保のためにもモールドを行うことは有効である

上記のように本発明のモータによれば、溶接や半田づけ等の作業無しに，モータの組立てと共にコイルの結線構成が完了する。また最下相もしくは最上相から出ているピンにより容易に外部へ電気的に接続する引出すことが可能となる。またピン端子をはめることにより各相の裏表、回転方向の位置決め、芯出しが可能であり、配線の不良率を低減し，安定した品質のモータを提供できる。また，圧粉磁心材磁心の特性向上やモールド技術は既に完成されているため，本発明のモータに容易に適用可能である。

本発明のモータの構造を示す断面図である。本発明のモータの各相の斜視図及び結線方法を説明した図である。本発明に関する樹脂成形用金型構造を説明する図面である。本発明に関する樹脂成形用金型構造を説明する図面である。

符号の説明

１エンドブラケット
２シャフト
３回転子磁石
４コイル
５ベアリング
６固定子鉄心
７ピン端子
８モールド樹脂部
１０モールド上部金型
１１ゲート
１２モールド下部金型
１３センターコア
１４樹脂射出シリンダ
１５樹脂射出プランジャ
１６ピン端子保持部
２０ピン端子保持部
２１モールド下部金型
２２空隙
２３爪磁極
２４オス部
２５メス部

Claims

各相をモータ軸方向に積み重ねて多相電動モータを構成するモータにおいて、環状コイル及びその端末をそれぞれ接続した上下に連結自在な導電性の複数のピン端子を、電気絶縁性を有する樹脂で一体にモールドした１相の固定子組を具備し、同形状で環状コイルを接続する各ピン端子が異なる他相の固定子組とを重ねる事によりピン端子が電気的に接続され、必要とする多相モータの結線構成とする事を特徴とする固定子構造を有する電動モータ。
クローポール型モータにおいて、環状コイル及びその端末をそれぞれ接続した上下に連結自在な導電性の複数のピン端子を、電気絶縁性を有する樹脂で一体にモールドした１相の固定子組を具備し、同形状で環状コイルを接続する各ピン端子が異なる他相の固定子組とを重ねる事によりピン端子が電気的に接続され、必要とする多相モータの結線構成とする事を特徴とする固定子構造を有するクローポール型モータ。
圧粉磁心材から成るクローポール型モータにおいて、環状コイル及びその端末をそれぞれ接続した上下に連結自在な導電性の複数のピン端子を、電気絶縁性を有する樹脂で一体にモールドした１相の固定子組を具備し、同形状で環状コイルを接続する各ピン端子が異なる他相の固定子組とを重ねる事によりピン端子が電気的に接続され、必要とする多相モータの結線構成とする事を特徴とする固定子構造を有するクローポール型モータ。
請求項１〜３のいずれかの請求項に記載のモータの固定子構造。
請求項１〜３のいずれかの請求項に記載のモータにおいてピン端子により各相の裏表、回転角位相差が一意に決まることを特徴とする固定子構造を有する電動モータ。
請求項４に記載の固定子においてピン端子により各相の裏表、回転角位相差が一意に決まることを特徴とするクローポール型モータの固定子構造。