JP5991011B2 - モータの固定子構造及びその製作方法 - Google Patents

Description

この発明は、モールドモータの固定子構造及びその製作方法に関する。

従来のモールドモータの固定子は、コイル（電線）が巻回された分割鉄心を個別にモールドして分割ステータとし、この分割ステータを複数個用いて円筒状に組み合わせ、結線側と反結線側を外周から円環状部材で固定した構造を備えている。各分割ステータは、周方向に分割されたヨーク部と、各ヨーク部から円筒中心軸方向に向かって延在するティース部と、各ティース部に巻回された電線とを有する。各分割ステータの軸方向端部には段部が形成されており、この段部を組み合わすことで、各段部が円環状に連なって、各ヨーク部の外周に形成される円筒部の外径と比較して小径の小径部が分割ステータの各軸端に形成される。そして、この小径部に円環状部材を嵌合することで円筒状の固定子が構成される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１４３３２５号公報（第７頁、第１図）

従来のモールドモータの固定子構造は、以上のように構成されているので、個別にモールドした分割ステータの外周部（コアバック部）には樹脂が存在せず、鉄心が露出している。このため、最終工程で鉄心をモールドする際には、各分割ステータを円筒状に組み合わせた後に、フレームへの焼嵌め工程、あるいは、モールドフレームを成形するための２度目のモールド工程が必要となり、生産工程追加に伴いモータの生産性が悪化するという問題点がある。

１度目のモールド工程でコアバック部まで樹脂でモールド成形しない理由は、組み合わされた状態での円筒状固定子の真円度向上を第一目的としているためである。１度目のモールド工程でコアバック部まで樹脂でモールドすると、モールド後の成形収縮や成形肉厚のばらつきが要因となり、組み合わされた状態での円筒状固定子の真円度が確保できない。従来では、隣接する分割ステータ同士を嵌合する際、各分割ステータに設けられた鍵手状突起部を用いて、この鍵手状突起部を隣接する分割ステータに嵌め合う構造となっているが、真円度向上を維持したまま、かつ１度目のモールド工程でコアバック部側まで樹脂でモールド成形した状態では、高精度で隣接する分割ステータに鍵手状突起部を嵌め合わせることが困難であるという問題点がある。

この発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、その目的は、１度目のモールド工程で分割ステータ（励磁コイル）単体をモールド成形しても、円筒状固定子の真円度を確保することができ、かつ電線間の樹脂充填性を向上させ、絶縁信頼性及び、放熱性を向上させるものである。

この発明に係るモータの固定子構造においては、鉄心にインシュレータ及び絶縁シートを介して電線が巻回され、回転子対向面以外の領域が樹脂で覆われた励磁コイルを、複数個組み合わせられた固定子を有し、励磁コイルは、外面に沿って凹凸を有する段差部を備え、固定子は各励磁コイルの各段差部が組み合わせられている。

この発明は、円筒状固定子の真円度を確保しつつ、励磁コイルである分割コイルを単体でモールド成形しているため、固定子を構成する際、隣接する分割コイル間への絶縁相間紙の設置や、鉄心の溶接が不要となる。

この発明の実施の形態１を示すモールド前の分割コイルを示す展開図である。 この発明の実施の形態１を示す鉄心を構成する積層板１断片の形状を示す図である。 この発明の実施の形態１を示す鉄心を示す図である。 この発明の実施の形態１を示すモールド後の分割モールドコイルを示す展開図である。 この発明の実施の形態１を示すモールド後の分割モールドコイルを示す斜視図である。 この発明の実施の形態１を示す固定子構造を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１を示す固定子構造を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１を示す分割モールドコイル同士の接着を示す図である。 この発明の実施の形態１を示す分割モールドコイル同士の結線板固定構造を示す断面図と斜視図である。 この発明の実施の形態２を示す分割モールドコイルを示す斜視図である。 この発明の実施の形態２を示す分割モールドコイルのリニアモータへの適用図である。 この発明の実施の形態２を示す分割モールドコイルのリニアモータへの適用図である。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１におけるモールド前の励磁コイルである分割コイルを示す展開図である。図１において、１は鉄心、２は鉄心１に巻回す電線、３ａと３ｂはインシュレータ、５は絶縁シート、８は端子である。図２はこの発明を実施するための実施の形態１における鉄心を構成する積層板１断片の形状を示す図、図３はこの発明を実施するための実施の形態１における鉄心を示す図である。図２において、１００は鉄心１を構成する積層板の１断片である。

鉄心１は、金型で電磁鋼板をＴ字型に打ち抜き加工した積層板の１断片１００を複数枚積層することで構成され、鉄心１の外周部である扇状のコアバック部と、そこから内径軸方向に伸びるティース部を有する形状である。分割コイルは、鉄心１のティース部に、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂から成る絶縁シート５と上下からインシュレータ３ａ、３ｂを装着し、絶縁皮膜された電線２を巻回すことで構成される。

また、鉄心１に電着塗装等などの絶縁膜を形成することにより、絶縁シート５、インシュレータ３ａ、３ｂを不要にすることも可能である。この場合、電線２の巻回工程等は、前述の絶縁シート５とインシュレータ３ａ、３ｂを用いる場合と同様の工程である。

図４は、この発明を実施するための実施の形態１におけるモールド後の分割モールドコイルを示す展開図、図５は、この発明を実施するための実施の形態１におけるモールド後の分割モールドコイルを示す斜視図である。図４において、４は分割コイルをモールドする樹脂、６は鉄心１のコアバック側に形成されている段差部である樹脂成形つば、７は樹脂突起部である結線板固定突起である。

分割モールドコイルは、図１に示す分割コイルを熱可塑性または、熱硬化性の樹脂４にてモールドすることによって得られ、モールド後は、端子８（始端部と終端部）と回転子と対向する鉄心１のティース部内径面を除いた領域全てが樹脂４で覆われる。分割モールドコイルの外形は、モールド金型の形状によって決定される。分割モールドコイルを円筒状に組み合わせることで、回転型モータの固定子が構成される。固定子形状は実施の形態１に示す形状に限定されることはなく、例えば、１つのコイル内径角度を３６度とすると、円筒状固定子は１０スロットの分割モールドコイルで構成されることになり、３０度とすると１２スロットの分割モールドコイルで構成されることになる。

図６と図７は、この発明を実施するための実施の形態１における固定子構造を示す斜視図である。図６と図７において、９ａと９ｂはブラケット、２００は分割モールドコイルである。

固定子は、図６と図７に示すように分割モールドコイル２００を円筒状に複数個組み合わせた後、円筒状固定子の軸方向両端からブラケット９ａ、９ｂで固定した構造である。図６では、分割モールドコイル２００のスロット数を８スロットとしているが、これに限るものではない。

分割モールドコイル２００は、コイル全体が樹脂４で覆われていることから、組み合わせ後に２度目のモールド工程である電気絶縁処理を施す必要がない。従って、フレームへの焼き嵌めや、モールド成形によるフレーム成形工程が不要となり、モータの生産性を向上させることが可能となる。従来の固定子は、分割モールドコイル２００を円筒状に組み合わせた後にさらにモールド成形（２度目のモールド工程）を行っており、２度目のモールド工程の際、鉄心１に巻回す電線２の間や隣接する分割モールドコイル２００の間（特に絶縁シート５の間）に樹脂４が充填されにくいという問題点がある。これに対し、この発明では、分割コイル単体でモールド成形を行うため、樹脂４の充填性が向上し、モータの高信頼性化や、部品点数削減によるモータ生産性の向上が可能となる。さらに、１度目のモールド工程で分割モールドコイル２００をモールド成形した後でも、円筒状固定子の真円度を確保することができ、かつ鉄心１に巻回す電線２の間の充填された樹脂４の充填性を向上させることができるので、絶縁信頼性や放熱性を向上させることができる。

次に、樹脂成形つば６について説明する。鉄心１のコアバック側、すなわち分割モールドコイル２００のコアバック側には、図６において、周方向では図面左側に凸、図面右側に凹、上下方向では図面上側に凸、図面下側に凹に位置ずれした樹脂成形つば６が存在し、さらに、分割モールドコイル２００の図面上部には結線板固定突起７が樹脂形成されている。樹脂成形つば６は、図面上下の凹凸部は、ブラケット９ａ、９ｂと嵌め合う構造となっており、図面左右の凹凸部は、隣接する分割モールドコイル２００と互いに嵌め合う構造となっている。

次に、隣接する分割モールドコイル２００同士の嵌め合い構造について説明する。樹脂成形つば６は隣接する分割モールドコイル２００と互い嵌め合う構造となっており、左右の凹凸は隣接する分割モールドコイル２００の間で高精度に嵌め合うことが可能な形状である要請から、左側が凸形状ならば右側は凹形状にする必要がる。樹脂成形つば６は、分割モールドコイル２００の図面上部から図面下部まで分割モールドコイル２００の全体にわたって形成されている。従って、この樹脂成形つば６を互いに嵌め合うことで、円筒状固定子の真円度を確保しつつ固定子の剛性を向上させることができ、さらに、固定子を構成する際、隣接する分割モールドコイル２００の間への絶縁相間紙の設置や、鉄心１の溶接が不要となる。

図８は、この発明を実施するための実施の形態１における分割モールドコイル同士の接着を示す図である。図８において、１０は接着部材である。

隣接する分割モールドコイル２００同士の結合に用いる接着部材１０としては、液状接着剤や固形接着シートがある。液状接着剤には、二液常温硬化型接着剤や熱硬化型接着剤があり、二液常温硬化型接着剤は主剤と硬化剤を混合することで硬化反応が開始する接着剤である。また、二液常温硬化型接着剤にはアクリル系とエポキシ系が存在するが、アクリル系は５分以内で硬化するのに対し、エポキシ系では１時間以上の放置が必要である。熱硬化型接着剤は加熱工程が必要となるが、二液常温硬化型接着剤と異なり接着前の混合工程が不要である。どちらの接着手法においても、固定子の剛性を向上させることができる。

一方、固形接着シートは、常温粘着型や熱硬化型がある。常温粘着型の接着シートは、フィルム基材にアクリル系やシリコーン系の粘着剤を両面塗工したものであり、分割モールドコイル２００の間にこの接着シートを貼付け、分割モールドコイル２００同士を付き合わせることで感圧接着を行う。熱硬化型の接着シートは、エポキシ系やシリコーン系が存在し、これを分割モールドコイル２００の間に設置し、加熱することにより接着固定を行う。図８では、接着を行う部分として、分割モールドコイル２００間の側面の場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば、樹脂成形つば６に対しても同様に接着処理することで、さらに結合を強固にすることができる。

また、隣接する分割モールドコイル２００同士の結合方法として、樹脂４に熱可塑性樹脂を用いる方法もある。この場合は、分割モールドコイル２００同士を組み合わせた後に、突き合わせ面を部分加熱することで、熱可塑性樹脂が部分的に再度融解し、分割モールドコイル２００同士が結合する。

図９は、この発明を実施するための実施の形態１における分割モールドコイル同士の結線板固定構造を示す断面図と斜視図である。図９において、１１は端子８同士を接続する配線を施した結線板である。結線板１１に結線板固定突起７が嵌り、結線板１１を位置決め可能な構造および工法を提供する。

結線板固定突起７は、各分割モールドコイル２００の上部にそれぞれ樹脂形成されており、結線板１１には、結線板固定突起７と嵌め合う箇所に貫通孔が設けられている。また、結線板１１には、端子８と嵌め合う箇所に端子孔が設けられており、端子孔の内壁には導電膜が形成されている。そして、結線板１１の端子孔には、端子８が挿入される。一方、端子８は、例えば、一部が太い形状を有する圧入型絡げピンであり、端子径が部分的に太い部分は、結線板１１の端子孔の直径よりも大きく、端子板１１を挿入した時に、太い部分が塑性変形することで、電気的な接続が可能となる。このため、従来必要とされていた結線板１１と端子８のろう付け工程が不要となる。端子８である圧入型絡げピンの根元は、樹脂４で覆われた構造になっているので、ピンの倒れ変形を抑制できる。

結線板固定突起７は、樹脂４にて形成された絶縁体であるので、結線板１１の配線と干渉し短絡する等の問題も発生しない。また、結線板固定突起７は樹脂性であるので、分割モールドコイル２００の形状と同様に、金型形状の変更によってその形状を自在に変更することが可能である。さらに、結線板固定突起７を延長してブラケット９a、９ｂと嵌め合うことにより、固定子の剛性をさらに向上させることも可能である。

図１〜図９に示す固定子は、鉄心１にインシュレータ３ａ、３ｂと絶縁シート５を設置し、電線２を巻回す励磁コイルである分割コイルの製造工程と、分割コイルを互いに導通させるための端子８を分割コイルに設ける端子製造工程と、分割コイルの回転子対向面と端子８以外は樹脂４成形する樹脂封止工程と、樹脂封止工程と合わせて、樹脂４から成る分割コイルの外周面に沿って凹凸を有する段差部である樹脂成形つば６を一体形成すると共に、樹脂４から成る結線板１１を位置決めする樹脂突起部である結線板固定突起７を端子８側に一体形成する樹脂部形成工程と、分割コイルを周方向に複数個組み合わせて円筒状の固定子を構成する固定子製造工程と、端子８を結線板１１によって結線することで分割コイルを互いに導通させる導通工程と、固定子の軸方向両端面をブラケット９ａ、９ｂで固定する固定子固定工程を経て製作される。

実施の形態２．
図１０は、この発明を実施するための実施の形態２における分割モールドコイルを示す斜視図であり、図１１と図１２は、この発明を実施するための実施の形態２における分割モールドコイルのリニアモータへの適用図である。図１０〜図１２において、６０は樹脂成形つば、７０は結線板固定突起、８０は端子、１１０ 接着部材、１１１ 結線板である。

リニアモータ用の固定子（または可動子）は、従来、電磁鋼板を打ち抜き加工し、積層することで成る鉄心に、インシュレータや絶縁シートを装着し、その後に電線を巻回した分割コイルを直線状に組み合わせ、これを熱可塑、または熱硬化樹脂にてモールドすることで製作される。これに対し、この発明の形態２では、分割コイルをそれぞれ熱可塑または、熱硬化樹脂にてモールド成形し、モールド後の分割モールドコイルに設けられた樹脂成形つば６０を直線状に互いに嵌め合うことで、リニアモータ用の固定子（または可動子）を製作することが可能である。このように、分割モールドコイルは回転型モータ以外への適用も可能であり、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

１ 鉄心、２ 電線、３ａ、３ｂ インシュレータ、４ 樹脂、５ 絶縁シート、６、６０ 樹脂成形つば、７、７０ 結線板固定突起、８、８０ 端子、９ａ、９ｂ ブラケット、１０、１１０ 接着部材、１１、１１１ 結線板、１００ 積層板の１断片、２００ 分割モールドコイル。

Claims (10)

1. 鉄心にインシュレータ及び絶縁シートを介して電線が巻回され、回転子対向面以外の領域が樹脂で覆われた励磁コイルを、複数個組み合わせられた固定子を有するモータの固定子構造において、
   前記励磁コイルは、外面に沿って凹凸を有する段差部を備え、前記固定子は各励磁コイルの各段差部が組み合わせられていることを特徴とするモータの固定子構造。
   
2. 前記励磁コイルを互いに導通させるための端子が前記励磁コイルに設けられていることを特徴とする請求項１に記載のモータの固定子構造。
   
3. 前記端子が結線されてなる結線板により前記励磁コイルを互いに導通させることを特徴とする請求項２に記載のモータの固定子構造。
   
4. 前記励磁コイルの前記端子側に、樹脂で被覆された前記結線板を位置決めする樹脂突起部を有することを特徴とする請求項３に記載のモータの固定子構造。
   
5. 前記固定子は円筒状であり、前記段差部は周方向に組み合わせられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のモータの固定子構造。
   
6. 前記段差部の凹凸は前記励磁コイルの外周面に沿って左右と上下に位置ずれすることで構成されることを特徴とする請求項５に記載のモータの固定子構造。
   
7. 前記樹脂は熱可塑性又は熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のモータの固定子構造。
8. 前記励磁コイル同士は、前記励磁コイルの組み合わせ部に塗布された接着剤を介して結合してなることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のモータの固定子構造。
   
   
9. 前記モータの固定子の製作方法であって、
   鉄心にインシュレータと絶縁シートを設置し、電線を巻回す励磁コイル製造工程と、
   前記励磁コイルを互いに導通させるための端子を前記励磁コイルに設ける端子製造工程と、
   前記励磁コイルの回転子対向面と前記端子以外は樹脂成形する樹脂封止工程と、
   該樹脂封止工程と合わせて、前記樹脂から成る前記励磁コイルの外面に沿って凹凸を有する段差部を一体形成すると共に、前記樹脂から成る前記結線板を位置決めする樹脂突起部を前記端子側に一体形成する樹脂部形成工程と、
   前記励磁コイルを複数個組み合わせて前記固定子を構成する固定子製造工程と、
   前記端子を前記結線板によって結線することで前記励磁コイルを互いに導通させる導通工程と、
   から成る請求項４記載のモータの固定子の製作方法。
   
   
   
   
   
10. 前記モータの固定子の製作方法であって、
    鉄心にインシュレータと絶縁シートを設置し、電線を巻回す励磁コイル製造工程と、
    前記励磁コイルを互いに導通させるための端子を前記励磁コイルに設ける端子製造工程と、
    前記励磁コイルの回転子対向面と前記端子以外は樹脂成形する樹脂封止工程と、
    該樹脂封止工程と合わせて、前記樹脂から成る前記励磁コイルの外周面に沿って凹凸を有する段差部を一体形成すると共に、前記樹脂から成る前記結線板を位置決めする樹脂突起部を前記端子側に一体形成する樹脂部形成工程と、
    前記励磁コイルを周方向に複数個組み合わせて円筒状の前記固定子を構成する固定子製造工程と、
    前記端子を前記結線板によって結線することで前記励磁コイルを互いに導通させる導通工程と、
    から成る請求項４記載のモータの固定子の製作方法。
    

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