JP5693709B2 - モータのステータアセンブリ - Google Patents

Description

本発明はモータに関し、より詳しくは、モータに適用される新しい構造のステータアセンブリに関する。

一般的に、モータのロータ(rotor，回転子)がステータ(stator，固定子)の外側に位置する形態のモータをアウターロータ(outer rotor)型モータといい、ロータがステータ内に位置する形態のモータをインナーロータ(inner rotor)型モータという。本発明は、洗濯機などに用いられるアウターロータ型直結式モータ(ＤＤモータ，Direct Driving Motor)またはエアコンなどに用いられるインナーロータ型モータのステータアセンブリに関する。

図１は、従来のステータアセンブリの分解斜視図であり、図２は従来のステータコアアセンブリにホールセンサ部およびパワーリード部が結合している形態を示す斜視図である。

図１に示すように、従来のステータコアアセンブリは、ステータコア１０の上部および下部にインシュレータ１５０が設けられた構造である。ステータコアは、円形のベース１５と、ベース１５の周縁部に放射状に設けられた歯１１と、隣接する歯と歯の間の空間であるスロット１２とからなる。また、インシュレータ１５０は、内部に結合部ブッシング１５１が設けられ、前記歯を囲んでコイルが巻き付けられるための歯絶縁部１５２と、歯の端部が結合する溝１５３とを備える。図１は、アウターロータ型ステータコアアセンブリを示しているが、インナーロータ型ステータコアも歯がベース内の中心部に向かうように設けられており、結合部ブッシングが設けられていないことを除いて、アウターロータ型と類似する。

図２に示すように、従来のステータアセンブリのインシュレータには磁束を感知するためのホールセンサ部１６０および電源を電気的に連結するためのパワーリード部１７０が設けられている。すなわち、ホールセンサ部１６０がインシュレータ１５０に結合するように構成される。

このような従来のステータアセンブリは、ステータコアの歯１１にインシュレータの歯絶縁部１５２が結合し、該歯絶縁部１５２にコイル２００が巻き付けられる。歯絶縁部１５２はインシュレータ１５０と共に一体に射出された樹脂成形材質からなるので、歯絶縁部１５２の厚さが歯の厚さより厚くなり、スロット１５４のサイズがステータコアのスロット１２のサイズより小さくなる。よって、同数の巻きにより得られる磁束の変化などの物理的特性に影響を及ぼす。また、射出する樹脂の成形量が増大する問題がある。また、図２のようにインシュレータ１５０に選択的に結合部ブッシング１５１、ホールセンサ結合部１５５を設ける必要がある場合に、射出する樹脂の成形量が増大して金型が複雑となり、材料費が上がる問題がある。また、ホールセンサ結合部１５５はインシュレータの一箇所のみに設けられるので、ホールセンサ部の結合位置が一箇所に限定される。

よって、本発明の発明者らは、上記の問題を解決するために新しい構造のステータアセンブリを提案した。

本発明は、ステータコアを絶縁コーティング処理し、選択的に絶縁フィルムをステータコアのスロットに挿入することによりスロットの空間を減少せず、歯の絶縁処理が可能なステータアセンブリを提供することを目的とする。

また本発明は、ステータコアのインシュレータ構造を変更することにより、要する樹脂の成形量を顕著に減少できるステータアセンブリを提供することを他の目的とする。

さらに本発明は、ホールセンサ部の位置決定に自由度があるステータアセンブリを提供することを他の目的とする。

本発明の上記目的および明示していないが内在している目的は、以下説明する本発明により容易に達成できる。

本発明によるステータアセンブリは、円形のベース、ベースの外周面にそって放射状に設けられた多数の歯およびベースの内周面にそって設けられた１つ以上の結合部ブッシングを有するステータコア１０と、ステータコアの表面に設けられた絶縁コーティング層２０と、ベースの上部および下部にそれぞれ結合する一対のベースインシュレータ４０と、前記歯と歯の間の空間であるスロットに挿入される絶縁フィルム３０と、前記歯に結合する結合溝を有する２以上のホールＩＣ部がそれぞれ垂直方向に設けられたホールセンサ部と、からなり、前記ホールＩＣ部の水平方向の断面は「コ」状を有し、前記結合溝は、前記ホールＩＣ部の一側面に垂直方向に設けられ、前記結合溝は前記歯に結合する。

本発明においては、歯と歯の間の空間であるスロットに挿入される絶縁フィルム３０を含むことにより絶縁性能を向上させることができる。

本発明においては、ホールセンサ部は、側面に結合溝を有する２以上のホールＩＣ部がそれぞれ垂直方向に設けられ、結合溝はステータコアの歯に結合し、前記結合溝は前記ホールＩＣ部の一側面に垂直方向に設けられ、前記結合溝は前記歯に結合し、前記ホールＩＣ部の水平方向の断面は「コ」状を有する。

本発明の他の形態によるステータアセンブリは、円形のベース、およびベースの外周面にそって放射状に設けられた多数の歯を有するステータコア１０と、ステータコアの表面に設けられた絶縁コーティング層２０と、ベースの上部および下部にそれぞれ結合し、内周面にそって設けられた１つ以上の結合部ブッシングを有する一対のベースインシュレータ４０と、前記歯と歯の間の空間であるスロットに挿入される絶縁フィルム３０と、前記歯に結合する結合溝を有する２以上のホールＩＣ部がそれぞれ垂直方向に設けられたホールセンサー部とからなり、前記ホールＩＣ部の水平方向の断面は「コ」状を有し、前記結合溝は前記ホールＩＣ部の一側面に垂直方向に設けられ、前記結合溝は前記歯に結合する。

本発明のさらに他の形態によるステータアセンブリは、円形のベース、およびベースの内周面にそって放射状に設けられた多数の歯を有するステータコア１０と、ステータコアの表面に設けられた絶縁コーティング層２０と、ベースの上部および下部にそれぞれ結合する一対のベースインシュレータ４０と、前記歯と歯の間の空間であるスロットに挿入される絶縁フィルム３０と、前記歯に結合する結合溝を有する２以上のホールＩＣ部がそれぞれ垂直方向に設けられたホールセンサー部とからなり、前記ホールＩＣ部の水平方向の断面は「コ」状を有し、前記結合溝は前記ホールＩＣ部の一側面に垂直方向に設けられ、前記結合溝は前記歯に結合する。

本発明は、スロットの空間を減少せず歯の絶縁処理が可能であり、要する樹脂の成形量を顕著に減少でき、またホールセンサ部の位置決定に自由度を持たせることができるステータアセンブリおよびその製造方法を提供する。

従来のモータのステータアセンブリを示す分解斜視図。 従来のモータのステータアセンブリを示す斜視図。 本発明によるステータアセンブリに用いられるステータコアを示す平面図。 本発明によるステータアセンブリに用いられるステータコアの絶縁コーティング層を示す概念図であって、図３のＡ部分を拡大した部分平面図。 本発明によるステータアセンブリに用いられるステータコアのスロットに絶縁フィルムを挿入した状態を示す概略平面図。 本発明によるステータアセンブリを示す分解斜視図。 本発明によるステータアセンブリのホールセンサ部が結合することを示す部分斜視図。 本発明によるステータアセンブリを示す斜視図。 本発明によるステータアセンブリの製造方法を示すフローチャート。

以下、上記目的を具体的に実現できる本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図３は本発明によるステータアセンブリに用いられるステータコアを示す平面図である。

図３に示すように、本発明によるステータアセンブリのステータコア１０は、薄型の強板（フイルムタイプの鋼板）を積層して作製したものであり、図３は上から見た平面図である。ステータコア１０は、円形のベース１５と、ベースの外周部に放射状に設けられた多数（複数）の歯１１とからなり、隣接する歯と歯の間の空間であるスロット１２が設けられている。ベース１５の内周面にはステータを固定するための６つの結合部ブッシング１３が設けられている。もちろん、結合部ブッシングの数は６個に限定されない。この明細書ではアウターロータ型ステータアセンブリを開示しているが、本発明はアウターロータ型ステータアセンブリに限定されず、インナーロータ型ステータアセンブリにも同様に適用できる。

ステータコア１０は、好ましくはベース１５と歯１１が共に電気強板（エレクトロリティックスチールシート.electrolytic steel sheet）から打ち抜かれたものを積層して設けられる。本発明のステータコア１０は、電気強板を打ち抜いてらせん状に巻き付けるか、分割コア方式で一定部分積層された強板からなる分割コアを結合する方式を使用することができる。すなわち、本発明においては、ステータコア１０は図３に示す形状であれば良く、製造方法などによって限定されない。

ステータコア１０の結合部ブッシング１３はベース１５とは別の部材であり、溶接によって結合されてもよい。または、電気強板を打ち抜くとき、結合部ブッシング１３の形状を共に打ち抜き、積層して分割コア方式で作製してもよい。または、結合部ブッシングが電気強板ではなく、ベースインシュレータ４０内にプラスチック成形で形成されてもよい。

本発明によるステータアセンブリでは、ステータコア１０の絶縁処理のために、ステータコア１０の表面に絶縁コーティング層２０を設けている。図４に絶縁コーティング層２０を示す。

図４は、本発明によるステータアセンブリに用いられるステータコア１０の絶縁コーティング層２０を示す概念図であり、図３のＡ部分を拡大して示している。

図４に示すように、本発明のステータコア１０は表面が絶縁処理されている。ステータコア１０の表面に薄い塗装膜をコーティングすることにより絶縁処理をする。本発明では絶縁物質やコーティング方法に特に制限がないが、絶縁性パウダーを静電塗装でステータコアの表面に塗布することが好ましい。図４には結合部ブッシング１３が電気強板として形成されていることを示している。結合部ブッシングをプラスチック成形で形成する場合、図４において結合部ブッシング１３は省略されるべきである。また、図４ではアウターロータ型モータに用いられるステータコアを示しているが、本発明は歯１１がステータコア１０の中心部に向かうようにベース１５内に形成されるインナーロータ型モータにも適用することができる。

図４のように表面が絶縁処理されて絶縁コーティング層２０が設けられたステータコア１０は、コイルが巻き付けられる歯１１の絶縁性能を強化するために、歯と歯の間のスロット１２に必要によってさらに絶縁フィルム３０が挿入される。以下、図５を参照しながら説明する。

図５は、本発明によるステータコア１０のスロット１２に絶縁フィルム３０を挿入した状態を示す部分拡大図である。

図５に示すように、本発明によるステータアセンブリでは、さらにステータコア１０のスロットに薄い絶縁フィルム３０を挿入することにより歯１１の絶縁性能を強化している。すなわち、電磁気的特性の要求によって、絶縁コーティング層２０のみでは絶縁性能が不足する場合、さらに絶縁フィルム３０を挿入することができる。

絶縁フィルム３０は、図５に示すように、ステータコアのスロット１２に折れ曲がって結合される。これにより、コイルが巻き付けられた後にも電気的特性が低下しない。絶縁フィルム３０としては絶縁性樹脂フィルムが使用されるが、本発明では好ましくは柔軟性高分子樹脂(flexible polymer resin)を使用する。柔軟性高分子樹脂としては、たとえば、ＰＥＴ(polyethylene terephthalate)樹脂、ＰＣ(polycarbonate)樹脂などが挙げられる。

図６は本発明によるステータアセンブリを示す分解斜視図である。

図６に示すように、本発明によるステータアセンブリは、ステータコア１０の上部および下部のそれぞれにベースインシュレータ４０が結合されている。

本発明のステータコア１０は、上述したように、表面に絶縁コーティング層２０が設けられ、選択的にスロット１２に絶縁フィルム３０が挿入されている。したがって、従来のステータアセンブリのようにインシュレータでそれぞれの歯を取り囲む形態で絶縁する構造ではなく、絶縁コーティングおよび絶縁フィルムを用いた絶縁構造である。よって、本発明では、歯部を絶縁しない構造のベースインシュレータ４０を使用する。ベースインシュレータ４０は、図６に示すように、ステータコア１０のベース１５に結合される。なお、結合部ブッシング１３がステータコア内に設けられたことが示されているが、その代わりに、ベースインシュレータ４０内にプラスチック樹脂成形で形成することもできる。

図７は本発明によるステータアセンブリにホールセンサ部５０が結合することを示す部分斜視図である。

図７に示すように、本発明によるホールセンサ部５０は、内部に１つ以上のホールＩＣを有する。図７には２つのホールＩＣを有するホールセンサ部を示している。このホールＩＣを有しているホールＩＣ部５１は垂直方向に伸び、ホールＩＣ部５１の側部には歯１１に結合するための結合溝５２が設けられている。このように、結合溝５２によりステータコアのいずれの歯にもホールセンサ部５０を結合することができる。また、従来のようにホールＩＣ部をインシュレータに結合する構造では、インシュレータにホールＩＣ結合部を形成しなければならないので、要する樹脂の成形量が増大する。よって、本発明のホールセンサ部５０の構造を採択すれば、樹脂の成形量を減少でき、またいずれの歯でもホールセンサ部５０を結合することができる。

図８は本発明によるステータアセンブリを示す斜視図である。

図８に示すように、本発明によるステータアセンブリは、内側に結合部ブッシング１３を有し、表面に絶縁コーティング層２０を有するステータコア１０のそれぞれのスロットに絶縁フィルムが挿入されている状態で上部および下部にベースインシュレータ４０を結合する。たとえば、図８では、結合部ブッシング１３がステータコア内に結合した電気強板と同じ材質からなっているが、ベースインシュレータ内にプラスチック樹脂成形で形成してもよい。この後、コイル２００がそれぞれの歯に巻き付けられた後、ホールセンサ部５０を歯に結合する。図８では電源の連結のためのパワーリード部６０が結合した状態を示している。なお、図８ではアウターロータ型モータのステータアセンブリの構造を示しているが、インナーロータ型モータのステータアセンブリにも適用することができる。

図９は本発明によるステータアセンブリの製造方法を示すフローチャートである。

図９に示すように、最初の段階でステータコア１０を準備する(ステップＳ１０)。このステータコア１０内には多数の結合部ブッシング１３が設けられている。また、結合部ブッシング１３がない場合は、ベースインシュレータ内に多数設けられており、プラステック成形形態の結合部ブッシングが設けられる(ステップＳ１３)。

次に、ステップＳ１０で準備したステータコア１０の表面を絶縁コーティング処理することにより、絶縁コーティング層を設ける(ステップＳ１１)。なお、ステップＳ１２は選択的なステップであり、必要によって絶縁コーティング層２０が設けられたステータコア１０のスロット１２内に絶縁フィルム３０を挿入する。次のステップでステータコアのベース部にベースインシュレータを結合し、その後、コイルが巻き取られた状態でホールセンサ部を結合する（ステップＳ１４）。このような段階に基づいて本発明によるステータアセンブリを製作する。

以上、本発明を好ましい実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更を加えることが可能であることが本発明が属した分野の通常の知識を有する者に明らかであり、そのような変更を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが請求範囲の記載から明らかである。

Claims (4)

1. 円形のベース、前記ベースの外周面にそって放射状に設けられた多数の歯および前記ベースの内周面にそって設けられた１つ以上の結合部ブッシングを有するステータコアと、 前記ステータコアの表面に設けられた絶縁コーティング層と、
   前記ベースの上部および下部にそれぞれ結合する一対のベースインシュレータと、
   前記歯と歯の間の空間であるスロットに挿入される絶縁フィルムと、
   前記歯に結合する結合溝を有する２以上のホールＩＣ部がそれぞれ垂直方向に設けられたホールセンサ部と、
   からなり、前記ホールＩＣ部の水平方向の断面は「コ」状を有し、前記結合溝は、前記ホールＩＣ部の一側面に垂直方向に設けられ、前記結合溝は前記歯に結合することを特徴とするステータアセンブリ。
2. 側面に結合溝を有する２以上のホールＩＣ部がそれぞれ垂直方向に設けられ、前記結合溝はステータコアの歯に結合し、前記結合溝は前記ホールＩＣ部の一側面に垂直方向に設けられ、前記結合溝は前記歯に結合し、前記ホールＩＣ部の水平方向の断面は「コ」状を有することを特徴とするホールセンサ部。
3. 円形のベース、および前記ベースの外周面にそって放射状に設けられた多数の歯を有するステータコアと、
   前記ステータコアの表面に設けられた絶縁コーティング層と、
   前記ベースの上部および下部にそれぞれ結合し、内周面にそって設けられた１つ以上の結合部ブッシングを有する一対のベースインシュレータと、
   前記歯と歯の間の空間であるスロットに挿入される絶縁フィルムと、
   前記歯に結合する結合溝を有する２以上のホールＩＣ部がそれぞれ垂直方向に設けられたホールセンサー部と、
   からなり、前記ホールＩＣ部の水平方向の断面は「コ」状を有し、前記結合溝は前記ホールＩＣ部の一側面に垂直方向に設けられ、前記結合溝は前記歯に結合することを特徴とするステータアセンブリ。
4. 円形のベース、および前記ベースの内周面にそって放射状に設けられた多数の歯を有するステータコアと、
   前記ステータコアの表面に設けられた絶縁コーティング層と、
   前記ベースの上部および下部にそれぞれ結合する一対のベースインシュレータと、
   前記歯と歯の間の空間であるスロットに挿入される絶縁フィルムと、
   前記歯に結合する結合溝を有する２以上のホールＩＣ部がそれぞれ垂直方向に設けられたホールセンサー部と、
   からなり、前記ホールＩＣ部の水平方向の断面は「コ」状を有し、前記結合溝は前記ホールＩＣ部の一側面に垂直方向に設けられ、前記結合溝は前記歯に結合することを特徴とするステータアセンブリ。
   

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