JP5228386B2

JP5228386B2 - ブラシレスｄｃモータの固定子鉄芯およびそれを用いた電気機器

Info

Publication number: JP5228386B2
Application number: JP2007179548A
Authority: JP
Inventors: 勘治井崎
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-07-09
Filing date: 2007-07-09
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2027-07-09
Also published as: JP2009017746A

Description

本発明は、分割構造の固定子コアを、モータ外被を形成するモールド樹脂にて一体的に
成形した、ファンモータ等の駆動に使用されるブラシレスＤＣモータに関する。

従来、この種の固定子が分割コア構造であるモータは、ボビン等の電気絶縁処理を施してから、銅線を巻いたそれぞれの分割コアを、あらかじめ一体的に組み合わせて、その接合部を溶接や接着剤を利用して結合した後、成形金型にセットしてモータ外被を構成するモールド樹脂にて一体的に成形されるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、分割コアの結合の為に、溶接や接着剤等を利用せず、コア外周部に設けた突起を利用して一体的に組合せるとともに、コア外径より外側に延出させた絶縁樹脂の突起を、成形金型の内径部に当接させてセットし、モータ外被を構成するモールド樹脂にて一体的に成形していた（例えば、特許文献２参照）。

以下、分割コアの結合の為に、溶接や接着剤等を利用せず、コア外周部に設けた突起を利用して一体的に組合せたこの種のモータの構成について、図７および図８を参照しながら説明する。

図に示すように、２分割された固定子コア１０１に絶縁樹脂１０３を介して銅線１０２を巻装した後、絶縁樹脂１０３に設けられた結合用突起１０４にて一体的に結合する。その結合された状態で、成形金型１０６の芯金部１０７に、結合された固定子コア１０１の内径部を当接させるとともに、固定子コア１０１の外径より外側に延出させた絶縁樹脂１０３の突起１０５を成形金型１０６の内径に当接させてしてセットし、モータ外被を構成するモールド樹脂１０８にて一体的に成形していた。

又、特許文献１に記載されているものは、２分割された固定子コア１０１をあらかじめ溶接にて結合して一体化した後、成形金型１０６の芯金部１０７に固定子コア１０１の内径部を当接させてセットしている。

特開平９−１８２３２７号公報特開平８−１７２７５６号公報

このような従来の構成では、あらかじめ分割コアを接合する為に、溶接や接着することが必要であり、手間がかかるとともに、その為の設備も必要になり、高コストになるという課題があった。

また、溶接や接着を必要とせずに結合できるものにおいても、その為に、コアの外径側に突起を設ける必要があり、コアが固定子スロット数と同数に分割されているインナーロータタイプのブラシレスＤＣモータには、適用できないという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するもので、成形金型内にて分割コアを結合することにより、溶接や接着をせずに一体的に成形可能としたもので、これにより、結合部に磁気的ロスの発生しにくい、高品質のモータを実現するとともに、結合の為の特別な設備を必要としない低価格のモータを実現することを目的としている。

本発明のブラシレスＤＣモータの固定子鉄芯は、上記目的を達成するために、積層鉄板
にて構成され、絶縁物を介して巻線を施した複数の分割コアを、モールド樹脂の成形金型に挿入した後、前記複数の固定子分割コアの各コアの外径部を、前記成形金型内に組み込まれた前記固定子分割コアと同数の押し当てピンにて内径側に押圧して、前記複数の固定子分割コアの内径側が接する前記成形金型の芯金に押し当てた状態で、モールド樹脂を充填してモータ外被をモールド樹脂で一体的に成形したものである。

この手段により、コアの結合の為に、接着や溶接の必要がなく、また絶縁樹脂に金型に当接させるための突起を設ける必要もないので、接着膜による磁気抵抗の増加やあるいは溶接による磁気歪の影響のない高品質のブラシレスDCモータの固定子鉄芯を、低価格で実現することができる。

また、他の手段は、前記成形金型に充填したモールド樹脂が金型内で硬化する前に、前記押し当てピンを前記成形金型内に収納し、押し当てピン部にもモールド樹脂が充填されるようにしたものである。

この手段により、押し当てピン部にも樹脂が充填されるので、固定子コア表面が外部に露出することのない、防水性能の高い高品質のブラシレスＤＣモータの固定子鉄芯が得られる。

また、他の手段は、それぞれの分割コアの内径部に凹部を設けるとともに、成形金型の芯金外径部にその凹部に係合する凸部を設け、それぞれの分割コアを成形金型内にセットするときに、分割コアの凹部を芯金外径部の凸部に系合させるようにしたものである。

この手段により、分割コアの成形金型内へのセットが容易になり、生産性の向上が図れる。

また、他の手段は、固定子分割コアを結合させたときに、隣り合ったコアとの間に生じるスロット開口部に対応する成形金型の芯金の外径部に、複数の固定子分割コアと同数の突起を設け、この突起を利用して固定子分割コアを成形金型内にセットするようにしたものである。

また、他の手段は本固定子鉄芯を備えたブラシレスＤＣモータを換気送風装置に搭載したものである。

この手段により、低価格の換気送風装置の実現が可能になる。

また、他の手段は本固定子鉄芯を備えたブラシレスＤＣモータを基地局冷却機用熱交換ファンモータ装置に搭載したものである。

この手段により、低圧駆動に対応した太い銅線径の巻線が可能な固定子鉄芯を備えた安価なブラシレスＤＣモータを搭載できるので、低価格の基地局冷却機用熱交換ファンモータ装置の実現が可能になる。

本発明によれば、分割コアを結合する為に特別な作業をする必要がなく、また特別な設備や装置の必要もないので、低コストのブラシレスＤＣモータの固定子を提供することが可能になる。

また、分割コアの結合部に溶接による熱ストレスが加わることがないので、コアに歪が発生せず、磁気損失の少ない、高性能のブラシレスＤＣモータの固定子を提供することが可能になる。

本発明の参考例１の固定子分割コアを示す概略説明図同各分割コアを組み合わせ、金属リングで保持した状態の正面図同平面図本発明の第１の実施の形態の固定子分割コアを示す概略説明図同各分割コアを成形金型内にセットした状態の説明図同セットした状態の一部の拡大説明図従来の固定子分割コアを示す概略説明図同分割コアを成形金型内にセットした状態の説明図

本発明の請求項１記載の発明は、積層鉄板にて構成され、絶縁物を介して巻線を施した複数の固定子分割コアを、モールド樹脂の成形金型に挿入した後、前記複数の固定子分割コアの各コアの外径部を、前記成形金型に設けた前記固定子分割コアと同数の押し当てピンにて内径側に押圧して、前記複数の固定子分割コアの内径側が接する前記成形金型の芯金に押し当てた状態でモールド樹脂を充填してモータ外被を成形するので、分割コア結合の為に溶接をすることがないので、結合部に熱ストレスによる機械的歪が発生せず、結合による磁気特性の劣化が無い。また結合の為の特別な装置を使用することなく、ブラシレスＤＣモータの固定子鉄芯を製造することが可能になる。さらに、前記成形金型内にコアをセットする前に、あらかじめコアを仮組みしておく必要が無く、生産性が向上するとともに、成形時の樹脂の流動圧等によって、コア位置がずれることがなく、高精度の固定子の製造が可能になる。

また、押し当てピンを、前記成形金型に充填したモールド樹脂が成形金型内で硬化する前に、前記成形金型内に収納し、前記押し当てピン部にも前記モールド樹脂が充填されるようにしたので、前記固定子コアの表面が露出することがなく、耐湿性能や防水性能にすぐれた、高品質の固定子の製造が可能になる。

また、複数の固定子分割コアの各コアすべての内径部に凹部を設けるとともに、その凹部と係合する凸部を成形金型の芯金外径部に設け、この係合を利用して前記複数の固定子分割コアを前記成形金型内にセットするので、あらかじめコアを仮組みしておかなくても、成形金型内へのセットが容易になり、生産性が向上する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（参考例１）
図１は、本発明の参考例のブラシレスＤＣモータの固定子分割コア単体に銅線を巻装した概略説明図、図２は各分割コアを組み合わせ、金属リングで保持した状態の正面図、図３は同平面図である。

図１において、１は固定子分割コアの単体を示したものであり、絶縁ボビン２を装着した後に、銅線３を巻装している。また、分割コアの両端には、隣りあったコアとの係合用に、凹部４と凸部５が設けられている。固定子分割コア１はそれぞれの係合用の凸部５、及び凹部４を隣合ったコアの凹部４および凸部５を合わせながら、一体の固定子コア組６に組み上げられる。この状態であらかじめ加熱して膨張させた図２および図３に示す金属リング７を、固定子コア組６の外径部に当接するようにはめた後、空冷し、収縮させるこ
とにより、固定子コア組６を強固に保持することが可能になる。この状態で、各固定子分割コア１の銅線を、プリント基板８を利用して結線した後、成形金型にセットし、モールド樹脂にて成形することにより、固定子コア組６が一体化するとともに、モールド樹脂外被が同時に形成される。

これにより、固定子コア組６の各固定子分割コア１どおしの各接合部を溶接や接着などをすることなく、各固定子分割コア１の結合が可能になり、低価格のブラシレスＤＣモータの分割コアの固定子が得られる。また、各固定子分割コア１の接合部に、溶接による熱が加わらないので、接合部に機械的な歪による磁気損失が発生せず、効率低下の少ない、高品質のブラシレスＤＣモータの分割コアの固定子が得られる。

尚、本参考例では、金属リング７にて固定子コア組６を保持したが、特に金属製のリングとする必要はなく、ゴムやエラストマー等の樹脂でもよく、要は組み合わせた固定子コア組６を外径側から締め付けて保持する強度があればよい。

（実施の形態１）
図４は、本発明の第１の実施の形態におけるブラシレスＤＣモータの固定子分割コア単体に銅線を巻装した概略説明図、図５は各分割コアを成形金型内にセットした状態の説明図、図６は同一部の拡大説明図である。

図４、図５および図６において、９は固定子分割コアの単体を示したものであり、絶縁ボビン２を装着した後に、銅線３を巻装している。固定子分割コア９の両端は、参考例１における固定子分割コア１とは違い、隣りあったコアとの係合用の凹凸部は無く、平面状の端部で形成されている。また、固定子分割コア９の内径部には、成形金型１３の芯金１１の外形部に設けられた位置きめ用の突起１４に係合する位置に、位置きめ用の切欠き１０が設けられている。成形金型１３には、固定子分割コア９と同数の押し当てピン１２が組み込まれており、押し当てピン１２は成形金型１３内に固定子分割コア９をセットするときは、金型内に収納されており、固定子分割コア９のすべてのセットが終了し、成形金型１３が閉じられると同時に金型から飛び出し、固定子分割コア９の外径に押し当てられて、固定子分割コア９を成形金型１３の芯金１１に押し付ける。又、押し当てピン１２はモールド樹脂が成形金型１３内に充填され、熱硬化が始まる前に、再び成形金型１３の内部に収納される。

このような構成において、まず固定子分割コア９それぞれ単体を、その内径の切欠き１０を、成形金型１３の芯金１１の外径部に設けられた突起１４に係合するようにセットする。この状態のときには、押し当てピン１２は成形金型１３の内部に収納されている。次に、全部の固定子分割コア９のセットが終了し、成形金型の上型と下型が閉じる工程に移るときに、押し当てピン１２は成形金型１３内に組み込まれたスライド機構などを利用して、図６の矢印で示すように、成形金型１３から芯金１１の方向に飛び出し、固定子分割コア９の外径部に押し当てられ停止する。このとき、固定子分割コア９は押し当てピン１２によって芯金１１の方向に押されることによって、その両端の平面部が隣り合ったコアの同じく端部の平面部と強固に接合されることになる。そして、この状態で完全に成形金型が閉じられてから、モールド樹脂が金型内に充填される。押し当てピン１２は、モールド樹脂が成形金型１３内にほぼ完全に充填される直前に、再び成形金型１３の内部に収納され、収納されると同時にこの部分にもモールド樹脂が充填される。押し当てピン１２が収納されるとき、その他の部分には十分樹脂が充填されているので、固定子分割コア９は移動することなく、隣り合ったコアとの接合も強固な状態で保持されている。最後に成形金型１３内でモールド樹脂が熱硬化し、モータ外被が形成される。

これにより、各固定子分割コア１どうしの各接合部を溶接や接着などをすることなく、
各固定子分割コア１の結合が可能になり、低価格のブラシレスDCモータの分割コアの固定子が得られる。また、各固定子分割コア１の接合部に、溶接による熱が加わらないので、接合部に機械的な歪による磁気損失が発生せず、効率低下の少ない、高品質のブラシレスDCモータの分割コアの固定子が得られる。また、固定子分割コア９をあらかじめ組み上げることなく、成形金型１３にセットすることが可能になり、固定子分割コア９の金型内へのセット作業が容易になり、生産性が向上する。又、押し当てピン１２の部分にも樹脂が充填されるので、固定子分割コア９の外径部分が表面に露出することがなく、耐湿および防水性能の高い、高品質のブラシレスＤＣモータの分割コアの固定子が得られる。

尚、本実施の形態においてはコアセットのために、固定子分割コア９の内径に切欠き１０を設け、芯金１１の外径の、その切欠き１０に対応する位置に突起１４を設けたが、突起１４はその位置に設ける以外にも、例えば、固定子分割コア９を組み上げたときに、隣り合ったコアとの間に生じるスロット開口部の位置に設けてもよく、コアのセットの位置決め効果に差異を生じない。又、本実施の形態においては押し当てピン１２をモールド樹脂が金型内に充填し、完全に熱硬化する前に成形金型１３内に収納して、押し当てピン１２部にも樹脂を充填させ、固定子分割コア９の外径部分が表面に露出することがないようにしているが、室内だけで使用される場合など、耐湿や防水性能が要求されないものは、完全にモールド樹脂が熱硬化してから押し当てピン１２を金型内に収納してもよく、その場合も固定子分割コア９の金型内へのセット作業の容易性に変化は無い。

また、本実施の形態によるブラシレスＤＣモータは、分割コアで太い銅線を巻くことができ、樹脂モールド外被によって耐湿、防水性能が高いので、低圧駆動で、屋外設置される基地局冷却機用熱交換装置などの電気機器に適している。

以上のように、本発明によるブラシレスＤＣモータの固定子鉄芯は、分割コアをモールド樹脂成形時に同時に結合できるので、溶接や接着などの結合の為の特別な手段を必要とせず、低価格であるとともに、結合部に磁気的な損失の発生せず、高性能であり、熱交換型冷却機用のファンモータ駆動装置に搭載するブラシレスＤＣモータの固定子鉄芯として最適である。

１固定子分割コア
２絶縁ボビン
３銅線
４凹部
５凸部
６固定子コア組
７金属リング
８プリント基板
９固定子分割コア
１０切欠き
１２押し当てピン
１３成形金型
１４突起

Claims

積層鉄板にて構成され、絶縁物を介して巻線を施した複数の固定子分割コアを、モールド樹脂の成形金型に挿入した後、前記複数の固定子分割コアの各コアの外径部を、前記成形金型に設けた前記固定子分割コアと同数の押し当てピンにて内径側に押圧して、前記複数の固定子分割コアの内径側が接する前記成形金型の芯金に押し当てた状態でモールド樹脂を充填してモータ外被を成形したブラシレスＤＣモータの固定子鉄芯。
前記成形金型に充填したモールド樹脂が前記成形金型内で硬化する前に、前記押し当てピンを前記成形金型内に収納し、前記押し当てピン部にも前記モールド樹脂が充填されるようにした請求項１記載のブラシレスＤＣモータの固定子鉄芯。
前記複数の固定子分割コアの各コアすべての内径部に凹部を設けるとともに、前記成形金型の芯金外径部に、前記凹部に係合する凸部を設けた請求項１または２記載のブラシレスＤＣモータの固定子鉄芯。
前記複数の固定子分割コアを結合させたときに、隣り合ったコアとの間に生じるスロット開口部に対応する前記成形金型の芯金の外径部に、前記複数の固定子分割コアと同数の突起を設け、その突起を利用して、前記固定子分割コアを前記成形金型にセットする請求項１乃至３いずれかに記載のブラシレスＤＣモータの固定子鉄芯。
請求項１乃至４のいずれかに記載の固定子鉄芯を備えたブラシレスＤＣモータを搭載した電気機器。