JP5570837B2

JP5570837B2 - 電動機

Info

Publication number: JP5570837B2
Application number: JP2010025040A
Authority: JP
Inventors: 将見丸山
Original assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Current assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2010-02-08
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2030-02-08
Also published as: CN102158036A; US8492949B2; EP2355308A2; EP2355308A3; US20110193444A1; JP2011166896A

Description

本発明は、電動機に関する。

電動機にはロータとステータが設けられている。ステータには、モータコイルがインシュレータを介してティース部に巻きつけられるステータコアが設けられている。
例えば車両用に用いられる電動機は、低電圧で大電流を流すことが求められていることから、コイル線径が例えばφ０．８ｍｍ以上の太線が用いられる。かかる太線をティース部に巻付ける場合、スロットの奥側（ティース部基端側）よりコイルを巻き始め、重ね巻きを行なってコイルの巻き終わりを次のティース部に向けて渡り配線する巻付け作業が行なわれる。

モータコイルを整列巻きするためには、巻き始め部がティース部先端側より基端側に向けて形成された溝部に収納されて巻付けられ、ティース部先端側で重ね巻きされて巻き終わり部を途中から引き出して次のティース部へ巻付けられる（特許文献１）。

また、コイルボビンの巻線部に最外径側から最内径側に向けて形成されたコイル挿入溝に巻き始め線を配線し、１層面目を最内径側より最外径側へ向けて巻線し、２層目を最外径近傍から内径側に重ね巻きするように巻き付け、渡り線を外径側に配置するようにして配線する巻付けを行なうことも提案されている（特許文献２参照）。

特開２００７−２２１８８２号公報特開２００７−８９３４６号公報

上述した電動機のステータにおいては、図６に示すように各ティース部５１においてモータコイル５２の巻き終わりは、スロット５３の径方向の途中からとなるため、コイルエンドの高さが高くなり易い。また、巻き終わりがスロット５３の途中であり、次のコイルの引き出しにより巻き崩れが発生し易く整列巻が行なえないので占積率も低下する。
また、線径が太いモータコイルを断面矩形状のティース部５１に巻き付ける際に屈曲し難いため巻き付け作業を行ない難く、しかも巻き径が膨らんでボビン５４の巻付け部や巻き付けた層間に隙間が発生し易く、占積率が低下するおそれもある。

本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、巻線作業の作業性を向上させ、整列巻を可能にして占積率を向上させた電動機を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
環状に形成されたステータコアより径方向に突設されるティース部間に形成されるスロットに各ティース部を覆うインシュレータを介してモータコイルが巻き付けられるステータを備えた電動機であって、前記インシュレータには、ティース先端部、ティース中途部及びティース基端部に各々設けられた第１鍔部乃至第３鍔部により仕切られてティース先端部より基端部に向けて連続して形成された第１ボビン及び第２ボビンと、前記インシュレータの出力軸側及び反出力軸側には、第２鍔部及び第３鍔部を連通する切欠き部が形成されており、前記第２鍔部及び第３鍔部に形成された切欠き部を通じて第１ボビンと連続する溝部が出力軸側及び反出力軸側でティース長手方向に前記第２鍔部から第３鍔部にわたって各々形成されており、前記第１ボビンに巻かれた第１コイルの巻始め端及び巻終わり端に接続する接続配線が前記溝部を通過させることにより前記第２ボビンに巻かれた第２コイルと干渉しないように内径側を交差するように引き出されて並列巻きに接続されていることを特徴とする。

また、同相の前記第１コイルは、巻始め端に接続する接続配線が前記溝部を通じて前記第１ボビンに往復して整列巻きされて巻終わり端に接続する接続配線が前記溝部を通じて引き出されて第３鍔部の外周に沿って渡り配線され、同相の前記第２コイルは巻始め端に接続する接続配線が前記第３鍔部に形成された切欠き部を通じて前記第２ボビンに往復して整列巻きされて巻終わり端に接続する接続配線が前記第３鍔部の外周に沿って渡り配線として配線されていることを特徴とする。

また、前記第１コイル及び第２コイルの巻始め端及び巻終わり端に接続する接続配線が前記インシュレータの反出力軸側で引き出され、同相のコイルどうしを接続する渡り配線が出力軸側に設けられた第３鍔部の外周に沿って配線されていることを特徴とする。

また、前記同相のコイルどうしを接続する渡り配線は、前記インシュレータの反出力軸側と出力軸側とに設けられた第３鍔部の外周に沿って交互に配線されていることを特徴とする。

また、前記第１ボビン及び第２ボビンに巻き付けられた第１コイル及び第２コイルは、直線部と曲線部を交互に組み合わせて巻き付けられており、曲線部より直線部が長くなるように巻かれていることを特徴とする。

上述した電動機を用いれば、第１ボビンに巻かれる第１コイルの巻始め端及び巻終わり端に接続する接続配線が第２鍔部及び第３鍔部に形成された切欠き部を通じて第１ボビンと連続する溝部を通過させることにより、第２ボビンに巻かれる第２コイルと干渉しないように内径側を交差するように引き出されて並列巻きに接続されている。よって、モータコイルを比較的大きな巻き径で第１ボビンと第２ボビンに分けて巻き付けることができるので、ティース部にコイルを重ね巻きする場合に比べてコイル長が稼げるうえに巻き径を揃えて整列巻きすることが可能であり、占積率を向上させることができる。また、第１ボビンと第２ボビンとで分けてコイルを巻くことで作業性を向上させることも可能になる。また、第１ボビンに巻かれる第１コイルの巻始め端及び巻終わり端に接続する接続配線を第２コイルの内径側のデッドスペースである溝部を利用して配線することで、配線長も短く効率よく引き回すことができる。

また、同相の第１コイルは、巻始め端に接続する接続配線が溝部を通じて第１ボビンに往復して整列巻きされて巻終わり端に接続する接続配線が溝部を通じて引き出されて第３鍔部の外周に沿って渡り配線され、同相の第２コイルの巻始め端に接続する接続配線が第３鍔部に形成された切欠き部を通じて第２ボビンに往復して整列巻きされて巻終わり端に接続する接続配線が第３鍔部の外周に沿って渡り配線されている。
よって、インシュレータの溝部及び第３鍔部の切欠き部を第１コイル及び第２コイルの共通の配線引き出しスペースに使用し、かつ第３鍔部の外周面を共通の渡り配線のガイドとして利用することで、配線長を短くすることができかつ配線作業もやり易くなる。

また、第１コイル及び第２コイルの巻始め端及び巻終わり端に接続する接続配線がインシュレータの反出力軸側で引き出され、同相のコイルどうしを接続する渡り配線が出力軸側に設けられた第３鍔部の外周に沿って配線されていると、第１コイル及び第２コイルの巻始め端及び巻終わり端の配線接続作業が広いスペースを利用して容易に行える。

また、同相のコイルどうしを接続する渡り配線は、インシュレータの反出力軸側と出力軸側とに設けられた第３鍔部の外周に沿って交互に配線されると、第３鍔部の切欠き部を通過する第１コイル及び第２コイルの巻始め端と巻終わり端に接続する接続配線が軸方向で反対側の溝部から引き回されるので、配線スペースに余裕が生まれるため、配線作業がやり易くなる。

第１ボビン及び第２ボビンに周回して各々巻き付けられた第１コイル及び第２コイルは、直線部と曲線部を交互に組み合わせて巻き付けられており、曲線部より直線部が長くなるように巻かれているので、コイル線径がφ０．８ｍｍ以上の比較的太線を巻く場合に、曲線部を可能な限り少なくすることにより巻き歪を少なく一定の巻き径で整列巻きし易くなる。

電動機の断面図である。電動機内部の出力側から見た平面図である。電動機内部の反出力側から見た平面図である。インシュレータの形状を示す部分平面図及びコイルを巻き付けた状態の部分平面図である。図４（ｂ）の矢印Ａ−Ａ、図５（ａ）の矢印Ｂ−Ｂ、図５（ｂ）の矢印Ｃ−Ｃ断面図、図５（ｂ）の矢印Ｄ−Ｄ断面図である。従来のモータコイルの重ね巻きを示す断面説明図である。

以下、本発明に係る電動機の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。本実施形態では、車載用のインナーロータ型ＤＣブラシレスモータを用いて説明する。

図１乃至図３を参照して、電動機の概略構成について説明する。
ロータ１は、シャフト２にロータマグネット３が一体に組み付けられて回転可能に軸支されている。ロータマグネット３はシャフト２の中途部に一体に組み付けられ、両側を軸受部（ボールベアリング）４ａ、４ｂにより回転可能に支持されている。

筒状の電動機ケース５の出力側端部には軸受保持部材６がねじ止めされて組み付けられており、反対側端部には軸受保持部材７がねじ止めされて組み付けられている。軸受部４ａは軸受保持部材６に予圧ばね４ｃを介して圧入、焼嵌め、接着などにより組み付けられており、軸受部４ｂは軸受保持部材７に予圧ばね４ｄを介して圧入、焼嵌め、接着などにより組み付けられている。

図１において、環状に形成されたステータコア８は、電動機ケース５の内壁面に組み付けられており、径方向中心に向けてティース部（磁極部）９が各々突設されている。ステータコア８はインシュレータ１０に覆われており、後述するティース部９間に形成されるスロット１１（図２参照）には第１コイル１２ａと第２コイル１２ｂ（モータコイル）が各々巻き付けられている。

図２及び図３は、３相の１０極９スロットのステータコア８を例示している。ティース部９を覆うインシュレータ１０は、ティース先端部に第１鍔部１０ａ、ティース中途部に第２鍔部１０ｂ、ティース基端部に第３鍔部１０ｃが各々設けられている。

図４（ａ）に示すように、第１鍔部１０ａと第２鍔部１０ｂとで仕切られて第１ボビン１３が形成され、第２鍔部１０ｂと第３鍔部１０ｃとで仕切られて第２ボビン１４が連続して形成されている。

図４（ａ）において、インシュレータ１０の出力軸側及び反出力軸側には、第２鍔部１０ｂ及び第３鍔部１０ｃを連通する切欠き部１０ｄ，１０ｅが形成されている。第２鍔部１０ｂ及び第３鍔部１０ｃに形成された切欠き部１０ｄ，１０ｅを通じて第１ボビン１３と連続する溝部１５が出力軸側及び反出力軸側でティース長手方向に第２鍔部１０ｂから第３鍔部１０ｃにわたって各々形成されている。

図４（ｂ）に示すように、第１ボビン１３に巻かれた第１コイル１２ａの巻始め端Ｓ及び巻終わり端Ｅに接続する接続配線１２ｃ，１２ｄが溝部１５を通過させることにより第２ボビン１４に巻かれた第２コイル１２ｂと干渉しないように交差して引き出され、並列巻きに接続されている。

よって、モータコイルを比較的大きな巻き径で第１ボビン１３と第２ボビン１４に分けて巻き付けることができるので、ティース部に重ね巻きする場合に比べて巻き径を揃えて整列巻きすることが可能であり、占積率を向上させることができる。また、第１ボビン１３と第２ボビン１４とで分けてコイルを巻くことで作業性を向上させることも可能になる。
また、第１ボビン１３に巻かれる第１コイル１２ａの巻始め端Ｓ及び巻終わり端Ｅ（図３参照）に接続する接続配線１２ｃ，１２ｄを第２コイル１２ｂの内径側のデッドスペースである溝部１５を利用して配線することで、配線長も短く効率よく引き回すことができる。

図３において、例えば３相（Ｕ１相〜Ｕ３相，Ｖ１相〜Ｖ３相，Ｗ１相〜Ｗ３相）のうち同相の第１コイル１２ａは、巻始め端Ｓに接続する接続配線１２ｃが溝部１５を通じて第１ボビン１３に往復して整列巻きされ、図２に示すように巻終わり端Ｅに接続する接続配線１２ｄが溝部１５を通じて引き出されて第３鍔部１０ｃの外周に沿って渡り配線１２ｅとして配線されている。

また、図３において、３相（Ｕ１相〜Ｕ３相，Ｖ１相〜Ｖ３相，Ｗ１相〜Ｗ３相）のうち同相の第２コイル１２ｂは巻始め端Ｓに接続する接続配線１２ｃが第３鍔部１０ｃに形成された切欠き部１０ｅを通じて第２ボビン１４に往復して整列巻きされ、図２に示すように第２の巻終わり端Ｅに接続する接続配線１２ｄが第３鍔部１０ｃの外周に沿って渡り配線１２ｅとして配線されている。図２及び図３では第１ボビン１３に接続する接続配線１２ｃ，１２ｄのみを図示してあるが、第２ボビン１４に接続する接続配線（図示せず）も高さ位置が異なるだけで、第１ボビン１３と同様に配線される。

本実施例では、図３に示すように、第１コイル１２ａ及び第２コイル１２ｂの巻始め端Ｓ及び巻終わり端Ｅに接続する接続配線１２ｃ，１２ｄがインシュレータ１０の反出力軸側で引き出され、図３に示すように同相のコイルどうしを接続する渡り配線１２ｅが出力軸側に設けられた第３鍔部１０ｃの外周に沿って配線されている。これにより、第１コイル１２ａ及び第２コイル１２ｂの巻始め端Ｓ及び巻終わり端Ｅに対する配線接続作業が広いスペースを利用して容易に行える。

あるいは、同相のコイルどうしを接続する渡り配線１２ｅは、インシュレータ１０の反出力軸側と出力軸側とに設けられた第３鍔部１０ｃの外周に沿って交互に配線されていてもよい。この場合には、第３鍔部１０ｃの切欠き部１０ｅを通過する第１コイル１２ａ及び第２コイル１２ｂの巻始め端Ｓと巻終わり端Ｅに接続する接続配線１２ｃ，１２ｄが軸方向で反対側の溝部１５から引き回されるので、配線スペースに余裕が生まれるため、配線作業がやり易くなる（図５（ｃ）参照）。

また、図５（ａ）に示すように、第１ボビン１３の第１巻き付け部１３ａより第２ボビン１４の第２巻き付け部１４ａの巻き径が大きくなるように形成されている。

図５（ｂ）において、第１ボビン１３には、巻始め端Ｓに接続する接続配線１２ｃが溝部１５及び第２鍔部１０ｂの切欠き部１０ｄを通じて配線され、第２鍔部１０ｂの近傍から第１鍔部１０ａに向かって１層目を巻き付け、２層目を第１鍔部１０ａより第２鍔部１０ｂに向かって巻き付け、当該第２鍔部１０ｂガイドとして切欠き部１０ｄから溝部１５を通じて配線され巻終わり端Ｅに接続する接続配線１２ｄを第３鍔部１０ｃの切欠き部１０ｅから引き出される。巻終わり端Ｅに接続する渡り配線１２ｅは、図３に示すように、第３鍔部１０ｃをガイドとしてその外周面に沿って配線される。

また、第２ボビン１４には、巻始め端Ｓに接続する接続配線１２ｃが第３鍔部１０ｃの切欠き部１０ｅを通じて配線され、第３鍔部１０ｃの近傍から第２鍔部１０ｂに向かって１層目を巻き付け、２層目を第２鍔部１０ｂより第３鍔部１０ｃに向かって巻き付け、３層目を第３鍔部１０ｃの近傍から第２鍔部１０ｂに向かって巻き付け、巻終わり端Ｅに接続する接続配線１２ｄが溝部１５を通じて配線され、第３鍔部１０ｃの切欠き部１０ｅから引き出される。巻終わり端Ｅに接続する渡り配線１２ｅが、図３に示すように、第３鍔部１０ｃをガイドとしてその外周面に沿って配線される。

また、図５（ｃ）に示すように、第２ボビン１４に巻き付けられた第２コイル１２ｂは、直線部１２ｆを長くしたトラック形状に巻かれており、直線部１２ｆの両端側に曲線部（Ｒ部）１２ｇが形成されている。また、図５（ｄ）に示すように、第１ボビン１３に巻き付けられた第１コイル１２ａは、角部を除いてほぼ直線部１２ｆにより巻かれている。これにより、コイル線径がφ０．８ｍｍ以上の比較的太線を巻く場合に、曲線部１２ｇを可能な限り少なくすることで巻き歪を少なくし一定の巻き径で整列巻きし易くなる。

上記実施例はインナーロータ型のＤＣブラシレスモータについて説明したが、アウターロータ型のＤＣブラシレスモータについても適用することができる。

１ロータ
２シャフト
３ロータマグネット
４ａ，４ｂ軸受部
４ｃ，４ｄ予圧ばね
５電動機ケース
６，７軸受保持部材
８ステータコア
９ティース部
１０インシュレータ
１０ａ第１鍔部
１０ｂ第２鍔部
１０ｃ第３鍔部
１０ｄ，１０ｅ切欠き部
１１スロット
１２ａ第１コイル
１２ｂ第２コイル
１２ｃ，１２ｄ接続配線
１２ｅ渡り配線
１２ｆ直線部
１２ｇ曲線部
Ｓ巻始め端
Ｅ巻終わり端

Claims

環状に形成されたステータコアより径方向に突設されるティース部間に形成されるスロットに各ティース部を覆うインシュレータを介してモータコイルが巻き付けられるステータを備えた電動機であって、
前記インシュレータには、ティース先端部、ティース中途部及びティース基端部に各々設けられた第１鍔部乃至第３鍔部により仕切られてティース先端部より基端部に向けて連続して形成された第１ボビン及び第２ボビンと、前記インシュレータの出力軸側及び反出力軸側には、第２鍔部及び第３鍔部を連通する切欠き部が形成されており、前記第２鍔部及び第３鍔部に形成された切欠き部を通じて第１ボビンと連続する溝部が出力軸側及び反出力軸側でティース長手方向に前記第２鍔部から第３鍔部にわたって各々形成されており、
前記第１ボビンに巻かれた第１コイルの巻始め端及び巻終わり端に接続する接続配線が前記溝部を通過させることにより前記第２ボビンに巻かれた第２コイルと干渉しないように内径側を交差するように引き出されて並列巻きに接続されていることを特徴とする電動機。
同相の前記第１コイルは、巻始め端に接続する接続配線が前記溝部を通じて前記第１ボビンに往復して整列巻きされて巻終わり端に接続する接続配線が前記溝部を通じて引き出されて第３鍔部の外周に沿って渡り配線され、同相の前記第２コイルは巻始め端に接続する接続配線が前記第３鍔部に形成された切欠き部を通じて前記第２ボビンに往復して整列巻きされて巻終わり端に接続する接続配線が前記第３鍔部の外周に沿って渡り配線として配線されている請求項１記載の電動機。
前記第１コイル及び第２コイルの巻始め端及び巻終わり端に接続する接続配線が前記インシュレータの反出力軸側で引き出され、同相のコイルどうしを接続する渡り配線が出力軸側に設けられた第３鍔部の外周に沿って配線されている請求項１又は２記載の電動機。
前記同相のコイルどうしを接続する渡り配線は、前記インシュレータの反出力軸側と出力軸側とに設けられた第３鍔部の外周に沿って交互に配線されている請求項１乃至３のいずれか１項記載の電動機。
前記第１ボビン及び第２ボビンに周回して各々巻き付けられた第１コイル及び第２コイルは、直線部と曲線部を交互に組み合わせて巻き付けられており、曲線部より直線部が長くなるように巻かれている請求項１乃至４のいずれか１項記載の電動機。