JP5580159B2 - インナーロータ型モータ - Google Patents

Description

本発明は、突極巻線の引き回しを行うための係止部に特徴のあるインナーロータ型モータに関する。

インナーロータ型モータにおいて、ステータの内周側に形成された突極にコイルを巻回する際、コイル間の渡り線を、巻線機の巻線ノズルが通過する空間外に配置する必要がある。これは、巻線ノズルにより渡り線を損傷・切断してしまうことを防止するためである。コイル間の渡り線を、巻線機の巻線ノズルが通過する空間外に配置するため、ステータに渡り線係止部を設ける方法として、例えば、特許文献１および２に記載された技術がある。特許文献１では、インナーロータ型ブラシレスモータのステータを薄型化するために、ステータの環状部の外周面に周方向に延びる凹部が形成されると共に、凹部につながる切欠きが環状部の外周縁に形成され、ステータコイルの渡り部を切欠きと凹部とを通して渡り線係止部を構成している。また、特許文献２には、ステータに設けた輪状絶縁キャップの一方にステータの磁極の外周側に渡り線案内用壁を形成し、ステータコイルが渡り線案内用壁を介して案内されて引き出される構成が記載されている。また、特許文献２では、ステータに設けた輪状絶縁キャップの一方に設けた一対の渡り線案内用壁の間にコイル用壁を形成し、ステータコイルの後部をコイル用壁に当てて位置決めして整列巻きを行なう構成が記載されている。

特開２０００−２０１４４３号公報 特開２００５−２１８１６５号公報

しかしながら、特許文献１のステータは、渡り線係止部となる凹部をステータ外周面に設けている分だけ、ステータの径が大きくなってしまうという問題がある。また、特許文献２のステータ構造は、ステータに設けた輪状絶縁キャップの一方に設けた一対の渡り線案内用壁の間にコイル用壁を形成し、ステータコイルの後部をコイル用壁に当てて位置決めして整列巻きを行なう構成であるが、モータの薄型化を可能とするステータ構造に関しては開示していない。このような背景において、本発明は、渡り線がコイルの巻線作業を妨げることがなく、モータの小径化および薄型化を可能とする構造を備えたインナーロータ型モータを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、軸に固着されたスリーブと、該スリーブの外周に固着されたロータ磁石とを備えてなるロータと、前記ロータの外側に配置され、前記ロータに対向する極歯を有する複数の突極を備えたステータヨークと、前記複数の突極に巻回されたステータコイルと、前記ステータヨークと結合したスペーサと、前記スペーサから軸方向に突出し、前記ステータコイルへの渡り線を係止する渡り線係止部とを備えてなるステータと、前記ロータの軸を受ける軸受を支える軸受プレートとを備え、前記渡り線係止部は、前記軸受プレートが備えた係合用凸部と係合する係合用凹部を備えることを特徴とするインナーロータ型モータである。

請求項１に記載の発明によれば、渡り線係止部が渡り線の引き回しと、軸受プレートのスペーサへの固定を行う機能を兼ね備えるので、渡り線係止部の渡り線がコイルの巻線作業を妨げないようにする機能を得つつ、更に軸受プレートを受ける部分を別に設ける必要がないので、モータの小径化および薄型化を図ることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記係合用凹部を備えた前記渡り線係止部は、前記複数の突極の中の隣接する突極の間に配置されていることを特徴とする。請求項２に記載の発明によれば、隣接する突極の間の部分に渡り線係止部が配置されるので、渡り線がコイルの巻線作業を妨げないようにする構造がより有効に得られ、且つ、隣接する突極の間で軸受プレートをスペーサに係合させることができ、より薄型化を図れる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記軸受プレートは、隣接する前記突極の間から前記係合用凹部に向かって延在する延在部を有し、前記延在部の先端に前記係合用凸部が配置されていることを特徴とする。請求項３に記載の発明によれば、突極に巻かれるステータコイルを避けて延在部を位置させることができ、ステータコイルと軸受プレートとが干渉しない構造とできる。このため、軸方向において軸受プレートをステータヨークに近付けることができ、より薄型化を図ることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、軸に垂直な方向から見て、前記ステータコイルと前記軸受プレートとが重なり、前記軸受プレートが、前記ステータコイルよりも軸方向に突出していないことを特徴とする。請求項４に記載の発明によれば、軸方向の寸法において、軸受プレートの寸法が占める部分がないので、より薄型化を図れる。

本発明によれば、渡り線がコイルの巻線作業を妨げることがなく、モータの小径化および薄型化を可能とする構造を備えたインナーロータ型モータが提供される。

実施形態の振動モータの断面図である。 ステータヨークの側面図（Ａ）と軸方向から見た正面図（Ｂ）である。 ロータの側面図（Ａ）と軸方向から見た正面図（Ｂ）である。 ステータヨークとスペーサを結合した状態の側面図（Ａ）と軸方向から見た正面図（Ｂ）である。 スペーサの側面図（Ａ）と軸方向から見た正面図（Ｂ）である。 ステータヨークとスペーサを結合した状態で更に突極にステータコイルを巻いた状態の側面図（Ａ）と、ステータコイルを巻いた上で渡り線の布線を行った状態を軸方向から見た正面図（Ｂ）である。 図６の状態で、軸受プレートを装着した状態の側面図（Ａ）と軸方向から見た正面図（Ｂ）である。 軸受プレートの側面図（Ａ）と軸方向から見た正面図（Ｂ）である。

（構成）
図１には、実施形態の振動モータ１００の断面構造が示されている。振動モータ１００は、インナーロータ型のブラシレスモータである。振動モータ１００の内部構造は、底面が開放された平たい円筒形状のケース１０１内に収められている。ケース１０１の底面は開放され、そこに後述する軸受プレート１０６が装着され、更にこの軸受プレート１０６に回路基板１０２が取り付けられている。回路基板１０２は、後述するステータコイル１０５に流す励磁電流を出力する回路が搭載されている。ケース１０１の内側には、樹脂製のスペーサ１０３と結合された軟磁性材料により構成されるステータヨーク１０４が配置されている。

図２に、ステータヨーク１０４の側面図（Ａ）と軸方向から見た正面図（Ｂ）を示す。図３に、ロータ１０９の側面図（Ａ）と軸方向から見た正面図（Ｂ）を示す。図４に、ステータヨーク１０４にスペーサ１０３を取り付けた状態を示す。ステータヨーク１０４は、打抜いた鋼板を軸方向に複数枚重ねた構造を有し、略円環状のバックヨーク１２３、前記バックヨーク１２３から内方に突出する６個の突極１２２が形成され、各突極１２２の先端には極歯１２１を備えている。極歯１２１は、傘型に開いた構造を有し、後述するロータ磁石１１０に隙間を隔てて対向している。各突極１２２には、図１に示すステータコイル１０５が巻かれている。ロータ１０９は軸１０８と、軸１０８に固着されたスリーブ１１１と、スリーブの外周に配置されたロータ磁石（マグネット）１１０とから構成されている。ステータはロータ１０９の外側に配置され、ロータ１０９に対向する極歯１２１を有する複数の突極１２２を備えたステータヨーク１０４と、複数の突極１２２に巻回されたステータコイル１０５と、前記ステータヨーク１０４と結合したスペーサ１０３と、前記スペーサ１０３から軸方向に突出し、前記ステータコイル１０５への渡り線を係止する渡り線係止部１３３とから構成されている。ステータコイル１０５の巻き方および配線の引き回し方については後述する。

図１に戻り、後述する構造により、ステータヨーク１０４には、スペーサ１０３が結合され、更にスペーサ１０３に軸受プレート１０６が取り付けられている。また、軸受プレート１０６は、軸受１０７を支持している。この構造により、ステータヨーク１０４（ケース１０１）に対して軸受１０７が固定され、軸受１０７によって軸１０８が回転自在な状態で保持されている。図１から明らかなように、スリーブ１１１は、軸回りにおいて非対称な構造によって、質量バランスが偏っている。これにより、偏心ウエイトとして機能するため回転時に振動を発生する。ロータ磁石（マグネット）１１０は、この例では、周方向にＮＳＮＳと極性が反転するように４極の着磁が施されている。

以下、ケース１０１の内側に収められている構造の詳細を説明する。図４には、ステータヨーク１０４にスペーサ１０３を取り付けた状態が示されている。また、図５（Ａ）にはスペーサ１０３の側面図が示され、図５（Ｂ）にはスペーサ１０３の軸方向から見た正面図が示されている。スペーサ１０３は、略円環形状のスペーサ本体１３１、スペーサ本体１３１から軸方向に突出した係合部１３５、スペーサ本体１３１から係合部１３５と逆の軸方向に突出した渡り線係止部１３２、１３３を備えている。

ここで、係合部１３５がステータヨーク１０４の外周凹部に係合することで、図４に示すようなスペーサ１０３とステータヨーク１０４との結合が行われる。スペーサ１０３のステータヨーク１０４と結合する側と反対側には、軸方向に突出し、周方向で交互に配置された渡り線係止部１３２、１３３を備えている。ここで、渡り線係止部１３２は、隣接する突極１２２の間の中央の部分において配置され、渡り線係止部１３３は、突極１２２の根本の部分に配置されている。渡り線係止部１３２には、軸受プレート１０６と係合する係合用凹部１３２ａが設けられている。また、渡り線係止部１３２、１３３の外周側には、渡り線を通す空隙１３４が設けられている。

図４に示す状態において、突極１２２（図２参照）にステータコイルを巻いた状態の側面図が図６（Ａ）に、その状態を軸方向から見た正面図が図６（Ｂ）に示されている。図６には、ステータコイル１０５間を渡る渡り線１４１の布線の状態が示されている。図６に示すように、隣接する突極１２２の間に渡り線係止部１３２を配置することで、渡り線１４１を、巻線機の巻線ノズルが通過する空間外に配置する構造が実現されている。

図７には、図６に示す状態において、軸受プレート１０６を装着した状態が示されている。また、図８には、軸受プレート１０６の側面図（Ａ）と、軸方向から見た正面図（Ｂ）が示されている。軸受プレート１０６は、延在部１０６ａを備え、この延在部１０６ａの先端には、係合用凸部１０６ｂが設けられている。図７に示すようにこの係合用凸部１０６ｂを、スペーサ１０３側の渡り線係止部１３２に設けられた係合用凹部１３２ａに嵌め込むことで、軸受プレート１０６のスペーサ１０３を介したステータヨーク１０４への取り付けが行われている。なお図１の回路基板１０２は、軸受プレート１０６に固定されている。

この構造では、ステータヨーク１０４の片面に、渡り線係止の機能と、軸受プレートを係止する機能とを兼ねたスペーサ１０３が取り付けられている。ここで、スペーサ１０３は、ステータヨーク１０４のバックヨーク１２３の軸方向面に設置されている。スペーサ１０３は、内周がステータヨーク１０４の内周と一致し、外周はステータヨーク１０４の外周と一致している。渡り線係止部１３２、１３３は、ステータヨーク１０４の突極１２２の位置と、隣接する突極１２２の間にそれぞれ配置されている。突極１２２の位置に配置された渡り線係止部１３３の円周上の長さは、突極１２２の幅以上とされている。また、隣接する突極１２２の間に配置された渡り線係止部１３２の円周上の長さは、隣接する極歯１２２の間の空間幅以上とされている。こうすることで、渡り線が巻線機のノズルと干渉しない構造とされている。また、渡り線係止部１３２、１３３の径方向の幅は、その外周に渡り線の線径以上の空隙（図４の符号１３４）を残した幅とされている。これにより、径方向の寸法の増大が抑えられている。

また、図６（Ａ）に示すように、渡り線係止部１３２、１３３の高さは、軸方向において、渡り線係止部１３２、１３３より、ステータコイル１０５が突出しない寸法とされている。なお、図６（Ｂ）に示されるように、渡り線１４１は、隣接する突極１２２の間においては、突極間に配置した渡り線係止部１３２の外周に係止する。他方で、突極位置においては、コイル巻回方向が布線方向と同じ場合は、渡り線係止部１３３の外周に係止した後に、突極への巻回を行い、巻終わり線は渡り線係止部１３３の外周に係止した後に、突極間の渡り線係止部１３２へ引き回す。そして、コイル巻回方向が布線方向と逆の場合は、巻回する突極１２２の渡り線係止部１３３には係止せずに突極１２２への巻回を行い、巻終わり線は、突極の渡り線係止部１３３に係止せずに、突極間の渡り線係止部１３２へ引き回す。なお、図６（Ｂ）では布線方向（Ｗ）を反時計回り（CCW）としているが、布線方向（Ｗ）を時計回り（CW）とした場合は、コイル巻回方向（CW，CCW）が逆方向となる。

図６（Ｂ）に示す渡り線の引き回し構造によれば、渡り線が、隣接する突極の間の隙間空間を引き回されないので、渡り線がコイルの巻線作業を妨げることがない。逆にいうと、ステータヨークの内周側に形成された突極にコイルを巻回する際、ステータコイル間の渡り線を、巻線機の巻線ノズルが通過する空間外に配置することができるので、巻線ノズルによって渡り線が損傷・切断される問題が回避される。

突極間の渡り線係止部１３２は、軸受プレート１０６を取り付けるための軸方向の凹部（係合用凹部１３２ａ）を備える。軸受プレート１０６は、軸に垂直な４方向に延在する延在部１０６ａ備えている。この４方向に延在する延在部１０６ａは、その先端にスペーサ１０３の係合用凹部１３２ａと係合する同じく軸に垂直な方向に突出する係合用凸部１０６ｂを備えている。延在部１０６ａは隣接するステータコイル１０５の間に位置し、係合用凹部１３２ａに向かって延在し、そこで係合用凹部１３２ａに係合用凸部１０６ｂが係合する（嵌り込む）。これにより、軸受プレート１０６がコイルと干渉せずに、スペーサ１０３に取り付けられる構造とされている。また、側面（軸に垂直な方向）から見て、軸受プレート１０６とステータコイル１０５とが重なる位置関係となることが可能となる。このため、図示する構造としない場合に比較して、軸受プレート１０６の厚み分の寸法が節約され、軸方向の寸法を抑えた構造が得られる。

（優位性）
以上述べた図１〜図８に示す構造によれば、ステータヨーク１０４の外径は、磁気回路を構成するための最小径な寸法にすることが出来る。また、コイルの渡り線１４１を、巻線機のノズル動作範囲外に引き回すことが出来るため、巻線時の渡り線の損傷・切断を防止できる。また、軸１０８を回動自在に保持するための軸受１０７を含めた厚さを、コイル厚さと同じにまで薄くできる。特に、軸受プレート１０６をステータヨーク１０４側に固定する構造として、渡り線１４１の引き回しを行うための渡り線係止部１３２の係合用凹部１３２ａに嵌め込んで固定する構造を採用することで、側面（軸に垂直な方向）から見て、軸受プレート１０６とステータコイル１０５とが重なる位置関係とすることが可能となり、薄型化が実現できる。

（その他）
ここでは、振動モータに本発明を適用した例を示したが、モータの種類はそれに限定されない。すなわち、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

本発明は、インナーロータ型モータに利用することができる。

１００…振動モータ、１０２…回路基板、１０３…スペーサ、１０４…ステータヨーク、１０５…ステータコイル、１０６…軸受プレート、１０６ａ…延在部、１０６ｂ…係合用凸部、１０７…軸受、１０８…軸、１０９…ロータ、１１０…ロータ磁石、１１１…スリーブ、１２１…極歯、１２２…突極、１３１…スペーサ本体、１３２、１３３…渡り線係止部、１３２ａ…係合用凹部、１４１…渡り線。

Claims (4)

1. 軸に固着されたスリーブと、該スリーブの外周に固着されたロータ磁石とを備えてなるロータと、
   前記ロータの外側に配置され、前記ロータに対向する極歯を有する複数の突極を供えたステータヨークと、前記複数の突極に巻回されたステータコイルと、前記ステータヨークと結合したスペーサと、前記スペーサから軸方向に突出し、前記ステータコイルへの渡り線を係止する渡り線係止部とを備えてなるステータと、
   前記ロータの軸を受ける軸受を支える軸受プレートと
   を備え、
   前記渡り線係止部は、前記軸受プレートが備えた係合用凸部と係合する係合用凹部を備えることを特徴とするインナーロータ型モータ。
2. 前記係合用凹部を備えた前記渡り線係止部は、前記複数の突極の中の隣接する突極の間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のインナーロータ型モータ。
3. 前記軸受プレートは、隣接する前記突極の間から前記係合用凹部に向かって延在する延在部を有し、
   前記延在部の先端に前記係合用凸部が配置されていることを特徴とする請求項２に記載のインナーロータ型モータ。
4. 軸に垂直な方向から見て、前記ステータコイルと前記軸受プレートとが重なることを特徴とする請求項３に記載のインナーロータ型モータ。

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