JP6592395B2 - ステータ構造およびモータ - Google Patents

Description

本発明は、ステータコイルを保持する構造に特徴があるモータのステータ構造に関する。

モータのステータのティースにストレート形状のティースを採用することがある。ストレート形状のティースは、ティースの基端部から先端部にわたって直線状に形成されており、ティースの先端部において周方向に突出する形状を有していない。

ストレート形状のティースに空芯コイルを装着した場合、コイルの脱落を防止する構造が必要となる。この構造として、コイルと接する突出部を絶縁部材に設け、突出部によってコイルに張力を付与し、コイルの脱落、位置ずれ及びねじれを抑制する構成が公知である（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２５９３６７号公報

特許文献１の構造はコイルと接する突出部を絶縁部材に設け、突出部によってコイルに張力を付与することによってコイルの脱落、位置ずれ及びねじれを抑制する構造であるが、突出部は単にコイルに張力を付与するだけのため、場合によってはコイルが抜ける虞がある。本発明は、上述の問題に鑑み、ストレート形のティースに空芯コイルを装着するモータにおいて、簡易な構成でコイルの脱落防止の向上を図ったモータのステータ構造を提供することを目的とする。

本発明は、複数のストレート形状のティースを有するステータコアにインシュレータが装着され、該インシュレータを介して前記ティースにコイルを装着したステータ構造であって、前記インシュレータの腕部が前記ティースを覆い、前記腕部には前記ティースの延在方向と略直交する方向に延在する凸部が、前記ティースの延在方向に沿って複数列、形成されており、前記凸部の前記ティースの延在方向に沿って切断した断面の形状は、前記ティースの先端の側が相対的になだらかで、前記ティースの前記先端と反対の側が相対的に急峻であるステータ構造である。

本発明において、前記複数列配置された前記凸部の間隔は、前記コイルを構成する線材の幅に対応した値に設定されている構造は好ましい。またこの構造において、前記コイルを構成する線材の間に前記凸部が食い込んでいる構造は好ましい。
前記インシュレータは、軸方向両側から前記ステータコアに装着された上側インシュレータと下側インシュレータとを備え、前記凸部は前記上側インシュレータ且つ／又は前記下側インシュレータに設けられている構造は好ましい。また、前記凸部は前記コイルの線材の間に食い込んでいる構造は好ましい。また、前記コイルの線材は丸線又は平角線である構造は好ましい。また、前記複数の凸部は、前記コイルの線材の幅寸法と略同じ寸法のピッチで形成されている構造は好ましい。また、前記コイルは、前記ティースの先端の側に動き難く、当該ティースの先端と反対の側に動き易い構造は好ましい。
本発明に係るモータは、上記本発明のステータ構造と、シャフトと、ロータと、を備えた構成である。

本発明によれば、ストレート形状のティースに空芯コイルを装着するモータにおいて、簡易な構成でコイルの脱落防止の向上を図ったモータのステータ構造が得られる。

実施形態のステータ構造で、ストレート形状のティースを有するモータのステータコアに、軸方向両端側からインシュレータを装着した状態を示した斜視図である。 図１に示す上側インシュレータの斜視図である。 図２に示す上側インシュレータの腕部の断面図である。 ティースに装着するコイルの斜視図である。 その他のステータ構造を示す斜視図である。

図１は、実施形態のステータ構造で、ストレート形状のティースを有するモータのステータコアに、軸方向両端側からインシュレータを装着した状態を示した斜視図である。図２は、図１に示す上側インシュレータの斜視図である。図３は、図２に示す上側インシュレータの腕部の断面図である。図４は、ティースに装着するコイルの斜視図である。

ステータ構造１は、ステータコア２とステータコア２の外側を覆ったインシュレータ３を有している。ステータコア２は、輪状を有し、軟磁性材料（例えば、ケイ素鋼板）からなる輪状の薄板形状のコアを所定枚数、軸方向に積層することで構成されている。ステータコア２は、環状部２ａから径内方（回転中心の方向）に延在する複数（この場合は３個）のティース２ｂを備えている。ステータコア２には、軸方向両端側から上側インシュレータ４、下側インシュレータ５からなる樹脂製のインシュレータ３が装着されている。ここで、ティースの数は、３個に限定されず、４個以上であってもよい。

ティース２ｂの内側（内周）に、図示しないロータがステータ構造１に対して回転自在な状態で配置される。図示しないロータは、通常のインナーロータ型のモータにおけるものと同じである。例えば、図示しないロータは、円筒形状を有し、外周で周方向にＳＮＳＮ・・と交互に磁極が反転する状態で着磁された永久磁石を備え、中心に回転軸となるシャフトが固定された構造を有している。

各ティース２ｂには、図４に示すコイル６がインシュレータ３を介して装着される。上側インシュレータ４を例に説明すると、図２に示すように、上側インシュレータ４は、環状部４ａと、環状部４ａから径内方に延在する３つの腕部４ｂを備えている。腕部４ｂはステータコア２のティース２ｂの上半分を覆う。

上側インシュレータ４の腕部４ｂの上面部４ｃには、複数の凸部４ｄが、ティース２ｂの延在する方向と略直交する方向に延在して、ティース２ｂの延在する方向に複数列（図２では５列）で形成されている。図４に示すように、コイル６は平角線で、予め、巻線機にて所定のターン数で巻回した空芯コイルである。

図３には、上側インシュレータ４の腕部４ｂの断面が示されている。図３には、腕部４ｂの上面部４ｃに形成した複数の凸部４ｄの断面形状が示されている。凸部４ｄは、コイル６の線材である平角線の幅寸法と略同じ寸法のピッチＰ１〜Ｐ４で形成されている。凸部４ｄの高さ寸法は特に限定するものではないが、後述するように、凸部４ｄがコイル６の線材の間に食い込み、コイル６の抜けが防止される状況で決定される。なお、凸部４ｄは上側シンシュレータ４の腕部４ｂの上面部４ｃに形成されているが、下側インシュレータ５の腕部に形成してもよく、上側インシュレータ４及び下側インシュレータ５の腕部の両方に形成してもよい。

インシュレータ３を装着したステータコア２のティース２ｂに図に示すコイル６をティース２ｂの先端より装着する。コイル６をティース２ｂに装着した際、コイル６の線材同士は当接しているのみであるため、コイル６の線材間が少し広がって上側インシュレータ４に形成した凸部４ｄがコイル６の線材間に食い込む。この構造では、コイル６の線材間に上側インシュレータ４に形成した凸部４ｄが食い込むため、コイル６の脱落が防止される。

図３に示すように、凸部４ｄの断面形状は、左右対称でなく、径内方側（モータの回転中心側）が相対的になだらかな形状で、径外方側（モータの回転中心から離れる方向）が相対的に急峻な形状となっている。すなわち、凸部４ｄをティース２ｂの延在方向に沿って切断した断面の形状は、ティース２ｂの先端の側が相対的になだらかで、ティース２ｂの先端と反対の側（ティース２ｂの根元の側）が相対的に急峻な構造に加工されている。この凸部４ｂの構造により、コイル６をティース２ｂに装着した状態において、コイル６が径外方の方向に動き易く、且つ、径内方の方向に動き難くなる。このため、コイル６がティース２ｂに装着し易く、またコイル６がティース２ｂから抜け落ち難い構造が得られる。

以上述べたように、ステータ構造１は、複数のストレート形状のティース２ｂを有するステータコア２にインシュレータ３が装着され、該インシュレータ３を介してティース２ｂにコイル６を装着した構造を有し、インシュレータ３の腕部４ｂがティース２ｂを覆い、腕部４ｂにはティース２ｂの延在方向と略直交する方向に延在する凸部４ｄが、ティース２ｂの延在方向に沿って複数列、形成されている。

＜その他＞
（１）コイル６の線材の寸法が異なる場合、コイル６の線材寸法に合わせて凸部４ｄを形成する。
（２）コイル６は平角線で巻回しているが、線材は丸線であっても勿論よい。
（３）インシュレータ３は、上側インシュレータ４、下側インシュレータ５、それぞれが別体で形成されているが、図５に示すように、コアを積層してなるステータコア２をインサートモールドしてインシュレータ３を一体成形してもよい。この際、凸部４ｄも同時に一体成形される。
（４）コイル６にはコイル６の巻き崩れを防止するために絶縁性の樹脂からなるテープ７を装着する場合がある。このテープ７を凸部４ｄと対向する位置に配置して凸部４ｄをテープ７に食い込ませてコイル６の脱落防止を図ることもできる。この場合、凸部４ｄのピッチはコイル６の線材寸法に合わせて形成する必要がなく、複数列の凸部４ｄが形成されていればよいため、汎用性が高くなる。
（５）凸部４ｄをティース２ｂの側面に設けることも可能である。

１…ステータ構造、２…ステータコア、２ａ…環状部、２ｂ…ティース、３…インシュレータ、４…上側インシュレータ、４ａ…環状部、４ｂ…腕部、４ｃ…腕部の上面部、４ｄ…凸部、５…下側インシュレータ、６…コイル、７…テープ。

Claims (9)

1. 複数のストレート形状のティースを有するステータコアにインシュレータが装着され、該インシュレータを介して前記ティースにコイルを装着したステータ構造であって、
   前記インシュレータの腕部が前記ティースを覆い、前記腕部には前記ティースの延在方向と略直交する方向に延在する凸部が、前記ティースの延在方向に沿って複数列、形成されており、
   前記凸部の前記ティースの延在方向に沿って切断した断面の形状は、前記ティースの先端の側が相対的になだらかで、前記ティースの前記先端と反対の側が相対的に急峻であるステータ構造。
2. 前記複数列配置された前記凸部の間隔は、前記コイルを構成する線材の幅に対応した値に設定されている請求項１のステータ構造。
3. 前記コイルを構成する線材の間に前記凸部が食い込んでいる請求項２に記載のステータ構造。
4. 前記インシュレータは、軸方向両側から前記ステータコアに装着された上側インシュレータと下側インシュレータとを備え、
   前記凸部は前記上側インシュレータ且つ／又は前記下側インシュレータに設けられている請求項１〜３のいずれかに記載のステータ構造。
5. 前記凸部は前記コイルの線材の間に食い込んでいる請求項１〜４のいずれかに記載のステータ構造。
6. 前記コイルの線材は丸線又は平角線である請求項１〜５のいずれかに記載のステータ構造。
7. 前記複数の凸部は、前記コイルの線材の幅寸法と略同じ寸法のピッチで形成されている請求項１〜６のいずれかに記載のステータ構造。
8. 前記コイルは、前記ティースの先端の側に動き難く、当該ティースの先端と反対の側に動き易い請求項１〜７のいずれかに記載のステータ構造。
9. 請求項１〜８のいずれかのステータ構造と、
   シャフトと、
   ロータと、を備えるモータ。

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