JP4924158B2

JP4924158B2 - 固定子およびそのギャップワインディングモータ

Info

Publication number: JP4924158B2
Application number: JP2007095444A
Authority: JP
Inventors: 宮本　　剛
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: US20080238226A1; KR100945642B1; JP2008259252A; KR20080089161A; US8030811B2

Description

本発明は、ＦＡ（ＦａｃｔｏｒｙＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ）やＯＡ（ＯｆｆｉｃｅＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ）に使用される平滑電機子巻線形ブラシレスＤＣモータ、いわゆるギャップワインディングモータに関し、特にその固定子に関するものである。

従来のモータは、回転検出器の設置場所として、モータ電磁部より十分に離した位置に設置するようにされていた。例えば、モータの電磁部とは切り離して反負荷側ブラケットに、しかもその電磁部と反対側部分に設置するようなことが行なわれていた。
図４は従来のモータの軸を通る垂直面で切断した縦断面図である。図４において、４１は固定子、４２は回転子、４３はフレーム、４４は検出器プリント基板、４５はフレーム、４６はブラケット、４７は検出器カバーである。
固定子４１は複数の集中巻きコイルを固定子コアに等間隔に配置し、前記固定子コイルの結線部を含んで樹脂にて封入したものである。この固定子４１はフレーム４５内に挿入固定されており、フレーム４５の端面にブラケット４６が固定されている。４４は検出器プリント基板であり、固定子に対して反対側のブラケット面に配置されている。
フレーム４５は、鉄等の導電物質にて形成されており、かつ外部配線を通じて接地されている。フレーム４５とブラケット４６は導通されており、コイル結線部より発生するスイッチングノイズを外部へ漏らさない機能を与えられている。
このように、従来は検出器プリント基板４４を固定子４１の外部に設置してノイズ対策としていた。
また、プリント基板をシールドするという公知例として、特許文献１が挙げられる。
特開２０００−３３３９５公報

しかしながら、特許文献１記載のモータのステータは、ノイズの発生し易い独特なタイプのステータである。すなわち、モータのステータコアの軸方向端面にまず多層プリント基板を配設し、巻き線を用いてステータコアと多層プリント基板とを包み込んでトロイダル状に整列巻回するものであり、当然、プリント基板をシールドすべきものである。
これに対して、本発明が扱うモータは、集中巻コイルを固定子コアの内周面に等間隔に配置して成るものであり、多層プリント基板は集中巻コイルによって巻回されないため、多層プリント基板とコイルは近接配置などされていないので、特許文献１記載のようなプリント基板をシールドすることは元もと必要のないタイプのものである。
ノイズ対策としては上記のように検出器プリント基板４４をノイズから守るために、ブラケットの接地（アース）で十分である。すなわち、従来のモータは、図４で説明したように、検出器プリント基板４４をブラケット面に配置し、フレーム４５とブラケット４６は導通されており、フレーム４５を鉄等の導電物質にて形成してかつ外部配線を通じて接地することで、コイル結線部より発生するスイッチングノイズを外部へ漏らさないようにしていた。
このように、従来は検出器プリント基板４４を固定子４１の外部に設置し、フレーム４５とブラケット４６を接地させてノイズ対策を行なっていた。

以上のように、従来は検出器プリント基板４４を固定子４１の外部に設置していたため、モータを小型化することが難しく、部品点数が増加し、コストアップの要因になっていた。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、固定子コイル結線部の内径側空隙を有効に利用するためにギャップワインィングモータとし、固定子コイル結線部に回転検出器を設置し、固定子コイル結線部の発生するノイズが回転検出器（検出器プリント基板）に影響を与えないようにすることで、モータを小型化することができるとともに安価なギャップワインディングモータを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、請求項１記載の固定子の発明は、固定子コアと該固定子コアの内周面に空芯形状の固定子コイルとを複数個装着してなる固定子であって、前記複数個の固定子コイルを纏めて結線するため環状をした結線用基板が用いられ、かつ前記結線用基板にはその両面に環状のシールドパターンが設けられ、さらに、前記結線用基板の内周面で形成される空間に、回転検出用の検出器プリント基板が配置されたことを特徴としている。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の固定子において、前記コイル結線基板が複数層に積層されているときは、各コイル結線基板毎にその両面にシールドが形成されていることを特徴としている。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の固定子において、前記固定子コアと前記固定子コイルと前記結線用基板とを樹脂封入したことを特徴としている。
請求項４記載の発明は、請求項１記載の固定子において、前記シールドパターンがアースされていることを特徴としている。
請求項５記載の発明は、請求項１記載の固定子において、前記結線用基板が前記固定子コアの回転軸方向のどちらか一方に配設されたことを特徴としている。
請求項６記載のギャップワインディングモータの発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載の固定子と、前記固定子コイルと空隙を介して対向配置された永久磁石を複数個外周面上に取り付けた回転子と、を有することを特徴としている。

請求項１記載の発明によると、結線用基板の両面に環状のシールドパターンを設けているので、そこからのノイズは外部に対して遮断されるため、検出器を結線用基板側に近接配置でき、モータを軸方向に小型化することができる。さらに、結線用基板の内周面で形成される空間に、回転検出用の検出器プリント基板が配置されたので、ここに回転検出器を設置できるため、ノイズの対策のとられたしかも小型化されたギャップワインディングモータを得ることが可能となる。
請求項２記載の発明によると、各コイル結線基板毎にその両面にシールドが形成されているので、シールドパターン内部で発生した電荷が他のコイルに放電するようなことが生じなくなるので、コイルの劣化や損傷が生じ難くなる。
請求項３記載の発明によると、固定子コアと固定子コイルと結線用基板とを樹脂封入したので、シールドパターンがずれることが無くなり、取り扱いも１つの部品として扱えるので、組み立て作業が捗り、生産性向上となる。
請求項４記載の発明によると、シールドパターンがアースされているので、シールドパターン内部での電荷の蓄積がおこらなくなり、したがって放電等もなくなるので、部品の劣化や損傷が生じ難くなる。
請求項５記載の発明によると、結線用基板が従来デッドスペースであった固定子コアの回転軸方向に配設されるので、モータの小型化に寄与する。
請求項６記載の発明によると、ノイズが外部に漏れないギャップワインディングモータが得られる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態を示すギャップワインディングモータの軸を通る垂直面で切った縦断面図である。
図１において、本発明のギャップワインディングモータの固定子と固定子内部のコイル結線基板、検出器プリント基板の位置関係図であり、固定子１と固定子の内径側に軸受けを介して回転自在に保持された回転子２で構成されており、回転子２は、円筒状の永久磁石配置面を持ったヨーク８とヨーク８の表面に界磁コイル１１と磁気空隙部を介して対向するように等間隔に配置された永久磁石７とで構成されている。
そして、検出器プリント基板６が、固定子１のコイル結線基板３の内径側空間部に隣接して配置されている。

図２は図１のコイル結線基板部を中心とした拡大断面図である。
図２において、固定子１は円筒形状のコア１０の内周面に複数個の集中巻コイル１１を等間隔に配置し、回転磁界を形成する様にコイル間を結線したコイル結線基板３を封入樹脂９にて一体化して構成されている。
検出器プリント基板６は固定子１におけるコイル結線基板３近辺の封入樹脂９と隣接して配置されており、結線基板３の両面にシールド４がパターンによって形成されている。また、シールド４は配線４ａ（図３）によって接地されている。

図３はコイル結線基板の単体構成を分解して示した分解斜視図である。
図３から判るように、コイル配線パターンを持ったコイル結線基板３の両面にシールド４が形成されており、シールド４は接地用配線４ａによって接地されており、コイル内に発生した電荷（チャージ）を常時アースへ放電している。
以上はコイル結線基板の単体構成であり、これが多層に積層されているときは、多層積層構成の全体をシールド４でシールドするよりも、個々のコイル結線基板の単体毎にその両面にシールドを行なった方が、シールドパターン内部で発生した電荷が他のコイルに放電するようなことが生じなくなり、したがってコイルの劣化や損傷が生じ難くなるので好ましい。

その動作は、固定子１のコイル結線基板３より放射されたＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）ノイズは、コイル結線基板上に形成されたシールドによって遮断されるので、検出器プリント基板へは影響しなくなり、したがって検出器プリント基板をコイル結線基板に近づけて配置できるため、モータが小型化できることとなる。

本発明を示すギャップワインディングモータの軸を通る垂直面で切った縦断面図である。図１のコイル結線基板部を中心とした拡大側断面図本発明のコイル結線基板の単体構成を分解して示した分解斜視図である。従来のギャップワインディングモータの軸を通る垂直面で切った縦断面図である。

符号の説明

１固定子
２回転子
３コイル結線基板
４シールドパターン
４ａ接地用配線
５フレーム
６検出器プリント基板
７永久磁石
８回転子ヨーク
９封入樹脂
１０固定子コア
１１集中巻きコイル
１２ブラケット１
１３ブラケット２
１４検出器カバ

Claims

固定子コアと該固定子コアの内周面に空芯形状の固定子コイルとを複数個装着してなる固定子であって、前記複数個の固定子コイルを纏めて結線するため環状をした結線用基板が用いられ、かつ前記結線用基板にはその両面に環状のシールドパターンが設けられ、さらに、前記結線用基板の内周面で形成される空間に、回転検出用の検出器プリント基板が配置されたことを特徴とする固定子。
前記コイル結線基板が複数層に積層されているときは、各コイル結線基板毎にその両面にシールドが形成されていることを特徴とする請求項１記載の固定子。
前記固定子コアと前記固定子コイルと前記結線用基板とを樹脂封入したことを特徴とする請求項１記載の固定子。
前記シールドパターンがアースされていることを特徴とする請求項１記載の固定子。
前記結線用基板が前記固定子コアの回転軸方向のどちらか一方に配設されたことを特徴とする請求項１記載の固定子。
請求項１〜５のいずれか１項記載の固定子と、前記固定子コイルと空隙を介して対向配置された永久磁石を複数個外周面上に取り付けた回転子と、を有することを特徴とするギャップワインディングモータ。