JP6616362B2 - ブラシレスモータ及び固定子の巻線方法 - Google Patents

Description

本開示は、例えばＨＶＡＣ（暖房、換気及び空調：Heating, Ventilation, and Air Conditioning）機器などに用いられるブラシレスモータ及び固定子の巻線方法に関する。

例えば、アウターロータ型の３相ＤＣブラシレスモータの固定子及び回転子の構成について図１０を参照して説明する。固定子１の構造について説明する。固定子コア４は、電磁鋼板が積層された積層コアが用いられる。環状のコア本体より径方向外側に向かって複数の極歯４ａが突設されている。各極歯４ａには図示しないコイルが巻かれる。固定子コア４は図示しない軸受ハウジングの外周に圧入接着されて組み付けられる。軸受ハウジング内には軸受が嵌め込まれる。

回転子８は、回転子軸の一方端に固定された回転子ハブにカップ状に形成された回転子ヨーク１２がかしめられて一体に組み付けられている。この回転子ヨーク１２の内周面には、周方向に多極着磁されたリング状の回転子マグネット１３が組み付けられている。固定子１を組立てた後、回転子８を回転子軸が軸受ハウジングの軸受を挿通して嵌め込まれる。このとき、固定子コア４の極歯４ａと回転子マグネット１３が対向するように組み付けられる。

モータを励磁していない状態で回転子を一定の位置に保持する場合、保持トルク（コギングトルク）を向上させることが行われる。この場合、固定子コアの極歯と回転子マグネットの磁極とを１対１で対向させる必要がある。但し、固定子コアと回転子マグネットを対向配置させただけでは必ずしも磁気回路が形成されないため、固定子コアとは別にコアを用意して極歯を回転子マグネットの磁極と１対１で対向させて保持トルクを向上させることが提案されている（特許文献１：特開２０１５−８９３２７号公報参照）。

特開２０１５−８９３２７号公報

これに対して、固定子の部品点数を増やさず、固定子コアの極歯の歯先に形成される隙間を変えて、回転子マグネットの磁極と対向させる極歯を増やして、固定子コアの極歯を径方向の軸線に対して非対称形状としてコギングトルクを向上することも考えられる。例えばフライヤ駆動式の巻線機により固定子コアの極歯にマグネットワイヤを巻き付ける場合、極歯の径方向に移動可能なメインフォーマと隣接する極歯をカバーするサイドフォーマを配置して、ノズルを保持するフライヤを回転させてマグネットワイヤを極歯の周囲に周回させて巻き付け、ワイヤが周回する度にメインフォーマを径方向に移動させることで極歯の元端部（環状のコアバック部）から先端に向かって順次巻き付けてオープンスロットにコイルを形成する。

しかしながら、電磁鋼板を環状に打ち抜かれて形成される積層コアにおいて、極歯の歯先の形状が径方向の軸線に対して非対称であるため、各極歯の周囲に形成されるオープンスロットへマグネットワイヤを誘導する間隔が不均一となる。具体的には、マグネットワイヤを極歯の周囲に巻き付ける場合、歯先とサイドプレートとの間に隙間が発生し、巻線機のフライヤの回転に伴ってセンターフォーマががたついて安定しないため、極歯の周囲にマグネットワイヤを均一に巻き付けることができなくなるおそれがあるうえに、マグネットワイヤのテンションが強まってワイヤが切れるなどの不具合が発生するおそれがある。このため、巻線機による巻線速度を落として生産する必要があり生産性が低下し、製品の不良率が高くなるおそれがあった。

以下に述べるいくつかの実施形態は、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、環状部の周方向で径方向に複数突設された極歯どうしの歯先の間隔が異なる固定子コアであっても低コストでコイル巻線を均一に巻くことが可能なブラシレスモータ及び固定子の巻線方法を改良することで生産性を向上させ、不良率を低減させた固定子の巻線方法を提供することにある。

以下に述べるいくつかの実施形態に関する開示は、少なくとも次の構成を備える。
固定子極歯にコイルが巻き付けられた固定子コアを有する固定子と、前記固定子極歯に対向する回転子マグネットが設けられた回転子ヨークの中心部に設けられた回転子軸が軸受を介して回転可能に軸支された回転子と、を備えたブラシレスモータであって、
前記固定子コアは、環状部から周方向で複数の第一極歯、第二極歯、第三極歯が径方向に向かって突設されており、径方向の軸線に対して歯先が対称形に形成された前記第一極歯と、前記第一極歯と周方向で隣り合う前記第二極歯及び前記第三極歯の形状を、径方向の軸線に対して歯先が非対称形状でかつ前記第一極歯との歯先どうしの隙間より前記第二極歯と前記第三極歯の歯先どうしの隙間が狭く形成されており、隣り合う歯先の周方向の間隔が一様でない前記固定子コアの所要の極歯の歯先に補助歯先部が一体形成され、前記固定子コアのすべての極歯の歯先どうしの隙間が一様に形成されていることを特徴とする。
これにより、第一極歯との歯先どうしの隙間より第二極歯と第三極歯の歯先どうしの隙間が狭く形成された固定子を用いても、第一極歯の周方向両側の歯先とこれと周方向で対向する第二極歯又は第三極歯の歯先に補助歯先部を備えていることにより各極歯に対して均一にコイルを巻くことができる。

環状部の周方向で複数の極歯が径方向に向かって突設されかつ、隣り合う歯先の周方向の間隔が一様でない固定子コアには極歯の歯先の間隔が相対的に広い部分と狭い部分が生じている。しかしながら、隣り合う歯先の周方向の間隔が一様でない固定子コアの所要の極歯の歯先に補助歯先部が一体形成され、固定子コアのすべての極歯の歯先どうしの隙間が一様となるように形成されている。補助歯先部は、樹脂材、金属材、ゴム等多様な部材を用いて形成することができる。
よって、巻線機のサイドプレートにより固定子コアの歯先を固定することで、各極歯にコイルを均一に巻くことができ、巻線作業が効率良く行えるので生産性が向上し、不良率も低減することができる。巻線機のサイドプレートにより固定子コアの歯先を固定する際に所要の極歯の歯先に補助歯先部が一体形成されていることにより極歯の強度が低下することもない。

前記補助歯先部は、前記固定子コアの所要の極歯の歯先にインサート成形され若しくは所要の極歯の歯先に塗装（電着塗装、樹脂塗装、焼付塗装、金属塗装等）されて、前記固定子コアのすべての極歯の歯先どうしの隙間が一様となるように形成されていてもよい。
これにより、固定子コアを成形型にセットして所要の極歯の歯先にインサート成形を行うか、所要の極歯の歯先に塗装（吹き付け）することで、固定子コアのすべての極歯の歯先どうしの隙間を一様とすることができる。

前記固定子コアのモータ軸線方向両側に一対のインシュレータが装着されて前記インシュレータの一部に前記補助歯先部が一体に形成され、すべての極歯の歯先どうしの隙間が一様となるように形成されていてもよい。
これにより、固定子コアにインシュレータを装着するだけで、固定子コアのすべての極歯の歯先どうしの隙間が一様とすることができる。

前記補助歯先部は、前記固定子コアの所要の極歯の歯先に接着され若しくは溶着されて前記固定子コアのすべての歯先どうしの隙間が一様となるように形成されていてもよい。
これにより、固定子コアの所要の極歯の歯先に補助歯先部を接着するか或いは溶着することで、固定子コアのすべての極歯の歯先どうしの隙間を一様とすることができる。

固定子の巻線方法においては、環状部の周方向で複数の極歯が径方向に向かって突設されており、径方向の軸線に対して歯先が対称形の極歯と非対称形の極歯が混在して隣り合う歯先の周方向の間隔が一様でない固定子コアを用意する第１の工程と、前記固定子コアの所要の極歯の歯先に補助歯先部を一体形成し、前記固定子コアのすべての極歯の歯先どうしの隙間が一様となった前記固定子コアを製造する第２の工程と、前記固定子コアを回転可能な支持台に固定し、巻線機のセンターフォーマでコイルを形成する極歯を位置決めする際に、前記極歯の歯先の周方向両側を挟み込むと共に当該極歯を径方向所定位置で積層方向両端を挟み込み、両側に隣接する極歯をサイドフォーマで覆う第３の工程と、回転筒体に設けられたノズルにマグネットワイヤを保持したまま当該回転筒体を回転させて当該マグネットワイヤを前記センターフォーマと前記サイドフォーマ間に形成された隙間からオープンスロットに進入させて前記極歯に前記マグネットワイヤを周回して巻き付ける第４の工程と、前記センターフォーマを前記極歯の径方向に１ピッチ移動させると共に前記回転筒体を更に回転させて前記極歯の周囲に前記マグネットワイヤを巻き付ける動作を繰り返し、前記極歯の周囲にコイルを形成する第５の工程と、前記センターフォーマを前記極歯から離間させるとともに前記支持台を所定角度回転させて前記固定子コアの次の極歯に対して前記第３の工程から第５の工程を繰り返して、すべての前記極歯に対してコイルを各々形成する第６の工程と、を含むことを特徴とする。

巻線機のセンターフォーマでコイルを形成する極歯を位置決めする際に、各極歯の歯先の周方向両側を挟み込むと共に極歯を径方向所定位置でモータ軸線方向両端を挟み込み、両側に隣接する極歯をサイドフォーマで覆う。
これにより、固定子コアの所要の極歯の歯先に補助歯先部を一体形成し、固定子コアのすべての極歯の歯先どうしの隙間が一様となっているので、極歯の歯先どうしの隙間に広狭がある固定子コアであっても、巻線作業時に巻線機のセンターフォーマが巻線動作で連れ動くのを防止し、コイルを一様に形成することができる。また、マグネットワイヤが各極歯のオープンスロットに進入する間隔が一定となり、各極歯にコイルを均一に巻くことができる。よって、非対称コアに対する巻線作業の生産性が向上し、不良率も低減することができる。

ブラシレスモータにおいては、環状部の周方向で径方向に複数突設された極歯どうしの歯先の間隔が異なる固定子コアであってもコイル巻線を均一に巻くことができ、モータ特性が低下することは無くなる。
また、固定子の巻線方法においては、固定子コアの極歯の歯先の間隔が同一であっても異なっていてもコイル巻線を一様に巻くことで生産性を向上させ、不良率を低減させることができる。

アウターロータ型ＤＣブラシレスモータの軸方向断面説明図である。 図１の固定子コアと回転子との配置構成を示す説明図である。 固定子コアの平面図及び斜視図である。 固定子コアの所要の極歯の歯先に補助歯先部がインサート成形された固定子コアの水平断面図及び斜視図である。 固定子コアの軸方向に装着される一対のインシュレータを示す分解斜視図である。 固定子コアの所要の極歯の歯先のみに補助歯先部が一体形成された固定子コアの平面図及び斜視図である。 ガイドコアを設けた固定子コアに、巻線機を用いてマグネットワイヤを巻き付ける作業を示す模式図である。 巻線機による巻線動作に伴うセンターフォーマの状態説明図である。 形状の異なる極歯に巻き付けられたコイルのガイドコアの有無に応じた巻き状態を示す対比説明図である。 歯先が対称形状の固定子コアと回転子の配置構成を示す説明図である。

以下、本開示に係るブラシレスモータの実施形態について固定子の巻線方法と共に添付図面を参照しながら説明する。本実施形態では、一例としてアウターロータ型３相ＤＣブラシレスモータを用いて説明する。尚、モータは固定子コアを備え極歯の周囲にコイルを巻き付けるものであればいずれでもよく、インナーロータ型モータであってもよい。

図１を参照して、アウターロータ型３相ＤＣブラシレスモータの概略構成について説明する。固定子１の構造について説明する。筒状に形成されたハウジング２の軸孔２ａには、焼結金属よりなる筒状のメタル含油軸受３が同軸状に組み付けられている。このハウジング２の一端側端部２ｂ及び外周部に沿って固定子コア４が段付部２ｃに当接させて接着固定されている。固定子コア４は、積層コアであり、平面視で外周側に向かって放射状に突設された極歯４ａ１，４ａ２，４ａ３（図２参照）の周囲に各々コイル５が巻かれている。

また、ハウジング２の他端側外周には大径の段付部２ｄが形成されており、該段付部２ｄには取付板６が圧入され若しくはかしめられて組み付けられる。この取付板６にはモータ基板７が固定されている、モータ基板７には、ホール素子等を搭載したセンサ基板（図示せず）が設けられる。モータ基板７には、給電用の配線７ａが接続されている。

次に図１において回転子８の構造について説明する。回転子軸９の一方側には、黄銅などを切削加工して形成された回転子ハブ１０が圧入固定されている。この回転子ハブ１０にカップ状に形成された回転子ヨーク１２がかしめられて一体に組み付けられている。回転子８の回転運動は、回転子軸９が挿通するハウジング２の筒孔に挿入されたメタル含油軸受３によって支持されている。回転子８の垂直荷重は、回転子ハブ１０とメタル含油軸受３との間に設けられるワッシャ１１によって支持されている。

回転子ヨーク１２は磁性体が用いられる。この回転子ヨーク１２の内周面には、周方向にＮ極Ｓ極が交互に多極着磁されたリング状の回転子マグネット１３が組み付けられている。回転子マグネット１３の軸方向の長さは固定子コア４の極歯４ａの軸方向の長さより大きなサイズのものが用いられる。固定子１を組立てた後、回転子８を回転子軸９がメタル含油軸受３を挿通して嵌め込まれる。このとき、固定子コア４の極歯４ａと回転子マグネット１３が対向するように組み付けられる。回転子８は、回転子マグネット１３が対向する固定子極歯４ａと磁気吸引されて組み付けられ、回転子軸９がハウジング２にメタル含油軸受３を介して回転可能に軸支されている。

次に図２乃至図６を参照して固定子１の形態について詳述する。
図２において、回転子８の回転子マグネット１３は周方向にＮ極とＳ極に交互に着磁されており、磁極総数は１２極である。また、固定子コア４の極歯総数（ポール数）は９極（９スロット）である。

固定子コア４に総数で９極（９スロット）設けられた極歯４ａは以下の形状を有している。図２に示すように、第一極歯４ａ１は、回転子マグネット１３のいずれか一方の磁極（例えばＮ極）と重なり合うように対向し、径方向の軸線に対して対称形に形成されている。また、第一極歯４ａ１に周方向に隣り合う第二極歯４ａ２及び第三極歯４ａ３は、径方向の軸線に対して非対称形に形成されて、かつ第一極歯４ａ１との隙間ｔ１より第二極歯４ａ２と第三極歯４ａ３との隙間ｔ２を狭くなるように形成されている（ｔ１＞ｔ２；図３A参照）。

即ち、図２に示すように、第一極歯４ａ１の磁束作用面となる歯先４ｆ１は、径方向の軸線に対して対称形であり、かつ、回転子マグネット１３のＮ極と重なるように対向配置されて吸引力が作用するようになっている。また、第二極歯４ａ２の磁束作用面となる歯先４ｆ２及び第三極歯４ａ３の磁束作用面となる歯先４ｆ３は、径方向の軸線に対して非対称形となっている。この第二極歯４ａ２及び第三極歯４ａ３の歯先４ｆ２及び歯先４ｆ３を単一の極歯４ａと同等の擬似第二極歯４ａ４とみなして磁束作用面が重なり合う対向する複数の回転子磁極（例えばＳ極、Ｎ極及びＳ極）との間で吸引力が作用するようになっている。

図２において、回転子マグネット１３の磁極数をｍ（ｍは２以上の整数：図４Ａではｍ＝１２）、固定子コア４の極歯数をＰ（Ｐは３以上の整数：図２ではＰ＝９）とすると、Ｐ／ｍの比は、Ｐ／ｍ＝９／１２＝３／４である。

しかしながら、上述した第二極歯４ａ２と第三極歯４ａ３を擬似第二極歯４ａ４とみなすと、第一極歯４ａ１（３か所）と擬似第二極歯４ａ４（３か所）とを合わせた極歯総数Ｐ´は６となるため、Ｐ´／ｍ＝６／１２＝１／２となる。これにより、コギングトルク（保持トルク）を向上させることができる。

また、固定子コア４の所要の極歯４ａの歯先に絶縁樹脂製の補助歯先部４ｃが一体形成され、固定子コア４のすべての極歯４ａの歯先４ｆどうしの隙間ｔが一様となるように形成されている。
具体的には、図４Ａ，Ｂに示すように補助歯先部４ｃは、絶縁樹脂材を用いて固定子コア４の各極歯４ａを覆ってインサート成形されている。補助歯先部４ｃは、インサート成形に代えて所要の極歯４ａの歯先に樹脂材、ゴム材、金属材等が塗装されていてもよい。絶縁樹脂材としては、例えばＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタレート樹脂）、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンスルファイド樹脂）、ＰＡ樹脂（ポリアミド樹脂）等が用いられる。

図４Ｂに示すように、絶縁樹脂材を用いてインサート成形若しくは塗装（電着塗装、樹脂塗装、焼付塗装、金属塗装等）により固定子コア４の環状部４ｂの外周側面、第一極歯４ａ１，第二極歯４ａ２及び第三極歯４ａ３の磁束作用面４ｄを除く外周面が一体成形されている。補助歯先部４ｃは、歯先４ｆ１の周方向両側、第一極歯４ａ１の歯先４ｆ１と周方向に隣接する第二極歯４ａ２の歯先４ｆ２、第一極歯４ａ１の歯先４ｆ１と周方向に隣接する第三極歯４ａ３の歯先４ｆ３に各々設けられている。
このため、図４Ａに示すように、隣り合う第一極歯４ａ１，第二極歯４ａ２及び第三極歯４ａ３の歯先４ｆ１，４ｆ２，４ｆ３の隙間ｔ（オープンスロット１９）の大きさが、隙間ｔと一様となるように形成されている。
尚、固定子コア４は、電磁鋼板が積層プレスされた積層コアを用いて説明したが、金属板を放電加工或いはレーザーカットされた一体型コア、金属粉末を焼成した焼結金属によるコア等他の固定子コアであってもよい。

このように、非対称形状の極歯４ａを有する固定子コア４であっても、補助歯先部４ｃを設けることで全ての極歯４ａ（第一極歯４ａ１〜第三極歯４ａ３）の歯先４ｆ（４ｆ１〜４ｆ３）に形成される隙間ｔ（オープンスロット１９）の大きさが均一となる。よって、後述する巻線機１５のフォーマによりマグネットワイヤ１８をオープンスロット１９に誘導する場合に、歯先とのガタが生じ難くなり、各極歯４ａにコイルを均一に巻くことができる。

また、図５に示すように、固定子コア４のモータ軸線方向両側に一対のインシュレータ４ｇを各々重ね合わせて組み付けられ、補助歯先部４ｃは一対のインシュレータ４ｇの歯先装着部４ｅ（４ｅ１〜４ｅ３）の一部として形成されていてもよい。一対のインシュレータ４ｇは、第一〜第三極歯４ａ１，４ａ２，４ａ３の対称・非対称形状に関わらず径方向の軸線に対して歯先装着部４ｅ（４ｅ１〜４ｅ３）が対称形となるように予め前述した絶縁樹脂材により樹脂成形されている。固定子コア４を形成する環状部４ｂ及びこれより径方向に延設された各極歯４ａ（第一極歯４ａ１、第二極歯４ａ２、第三極歯４ａ３）を、モータ軸線方向両側から矢印方向に一対のインシュレータ４ｇを互いに嵌め合わせて組み付けられる。このとき、第一極歯４ａ１の歯先４ｆ１はインシュレータ４ｇの歯先装着部４ｅ１に装着され、第二極歯４ａ２の歯先４ｆ２はインシュレータ４ｇの歯先装着部４ｅ２に装着され、第三極歯４ａ３の歯先４ｆ３はインシュレータ４ｇの歯先装着部４ｅ３に装着される。尚、インシュレータ４ｇは、歯先４ｆ１〜４ｆ３の各磁束作用面は露出させても露出させなくてもいずれでもよい。補助歯先部４ｃは、歯先装着部４ｅ１の周方向両側、歯先装着部４ｅ１と周方向に隣接する歯先装着部４ｅ２、歯先装着部４ｅ１と周方向に隣接する歯先装着部４ｅ３に各々設けられている。
これにより、インシュレータ４ｇの歯先装着部４ｅの一部として補助歯先部４ｃを設けたことで、固定子コア４のすべての極歯４ａの歯先４ｆ（４ｆ１〜４ｆ３）どうしの隙間ｔを一様とすることができる。

また、図６Ａ，Ｂに示すように、補助歯先部４ｃは、固定子コア４の所要の極歯４ａの歯先４ｆに絶縁樹脂製の補助歯先部４ｃが接着され若しくは溶着されていてもよい。
具体的には、図６Ｂに示すように、第一極歯４ａ１の歯先４ｆ１の周方向両側、第一極歯４ａ１の歯先４ｆ１と周方向に隣接する第二極歯４ａ２の歯先４ｆ２、第一極歯４ａ１の歯先４ｆ１と周方向に隣接する第三極歯４ａ３の歯先４ｆ３に絶縁樹脂材により補助歯先部４ｃが接着され若しくは溶着されている。尚、補助歯先部４ｃの接着又は溶着に代えて成形型を用いて絶縁樹脂材によりインサート成形するか或いは絶縁樹脂材を塗装して補助歯先部４ｃが一体に形成されていてもよい。
これにより、図６Ａに示すように固定子コア４のすべての極歯４ａ（第一極歯４ａ１〜第三極歯４ａ３）の歯先４ｆ（４ｆ１〜４ｆ３）に形成される隙間ｔが一様となる。

次に、固定子１の巻線方法について、図７及び図８を参照して説明する。尚、図７、図８では固定子コア４の極歯４ａに設けられる補助歯先部４ｃの図示は省略されており、破線などの仮想線で図示するものとする。
図２に示す周方向に複数の第一極歯４ａ１、第二極歯４ａ２、第三極歯４ａ３が径方向に向かって突設された非対称形状の極歯４ａを有する固定子コア４を用意する。尚、固定子コア４は、電磁鋼板が積層プレスされた積層コアを用いて説明したが、金属板を放電加工或いはレーザーカットして形成された一体型コア、金属粉末を焼成した焼結金属コア等他の固定子コアであってもよい。

図７Ａに示すように、フライヤ駆動式の巻線機１５により固定子コア４の極歯４ａにマグネットワイヤ１８を巻き付ける。固定子コア４は、第一極歯４ａ１，第二極歯４ａ２及び第三極歯４ａ３を含むすべての極歯４ａの歯先の隙間が不均一な状態にあるが、後述するように、所要の極歯４ａに補助歯先部４ｃが形成されて、全ての極歯４ａどうしの隙間はｔで同一となるように形成されている。固定子コア４は一対のコアスタンド（支持台）２１に載置されて環状部（コアバック部）４ｂが上下で挟み込まれて位置決めされる。固定子コア４は、コアスタンド２１によりクランプされたまま回転可能に支持されている。

巻線機１５は、極歯４ａの径方向に移動可能なセンターフォーマ１６ａと隣接する極歯をカバーする一対のサイドフォーマ１６ｂを備えている。センターフォーマ１６ａは、上下フォーマ部１６ａ１，１６ａ２が前方に延設され中央部がくびれた形状をしている（図８Ａ参照）。センターフォーマ１６ａの両側には、一対のサイドプレート１６ｃが各々設けられている。この一対のサイドプレート１６ｃは、ノズル１７を経たマグネットワイヤ１８をサイドフォーマ１６ｂとサイドプレート１６ｃとの隙間を通じてオープンスロット１９へ案内して極歯４ａの周囲へ誘導する。尚、一対のセンターフォーマ１６ａは、円筒状のフライヤ（回転筒体）２０の内部に同心状に配置され、進退動できるように設けられている。フライヤ２０が回転してもセンターフォーマ１６ａは回転することなく、サイドプレート１６ｃより径方向に対して進退移動できる範囲が広くなっている。フライヤ２０の外周にはマグネットワイヤ１８を保持するノズル１７が一体に組み付けられている。フライヤ２０が回転するとマグネットワイヤ１８を保持するノズル１７も回転するようになっている。

ここで、巻線機１５による非対称コアの巻線方法の一例について図３乃至図９を参照して説明する。
図３Ａ，Ｂに示すように環状部４ｂの周方向で複数の極歯４ａが径方向に向かって突設されており、径方向の軸線に対して歯先４ｆが対称形の極歯と非対称形の極歯が混在して隣り合う歯先の周方向の間隔が一様でない固定子コア４を用意する（第１の工程）。固定子コア４は、電磁鋼板が積層プレスされた積層コアであってもよいし、金属板を放電加工或いはレーザーカットして形成された一体型コア、或いは金属粉末を焼成した焼結金属コア等、他の固定子コアであってもよい。

固定子コア４の所要の極歯４ａ（第一極歯４ａ１，第二極歯４ａ２，第三極歯４ａ３）の歯先４ｆ（４ｆ１，４ｆ２，４ｆ３）に補助歯先部４ｃを一体形成する。補助歯先部４ｃの形成方法は、図４Ａ，Ｂに示すように成形型のキャビティに固定子コア４をセットして溶融した絶縁樹脂材を充填して一体成形してもよいし、溶融した絶縁樹脂材を吹き付け等により塗装して固めてもよい。或いは、図６Ａ，Ｂに示すように補助歯先部４ｃは、固定子コア４の所要の極歯４ａの歯先に例えば絶縁樹脂製の補助歯先部４ｃが接着され若しくは溶着されていてもよい。
更には、図５に示すように、固定子コア４のモータ軸線方向両側に一対のインシュレータ４ｇが装着され、一対のインシュレータ４ｇに設けられた所要の歯先装着部４ｅ（４ｅ１〜４ｅ３）の一部で補助歯先部４ｃを形成してもよい。

これにより、第一極歯４ａ１の歯先４ｆ１の周方向両側、第一極歯４ａ１の歯先４ｆ１と周方向に隣接する第二極歯４ａ２の歯先４ｆ２、第一極歯４ａ１の歯先４ｆ１と周方向に隣接する第三極歯４ａ３の歯先４ｆ３に絶縁樹脂材により補助歯先部４ｃが一体に形成される。
この結果、固定子コア４のすべての極歯４ａの歯先４ｆ（４ｆ１〜４ｆ３）どうしの隙間ｔが一様となった固定子コア４が製造される（第２の工程）。

図７Ａに示すように当該固定子４の環状部４ｂを上下一対のコアスタンド２１に挟み込んで固定する（第３の工程）。具体的には、図７Ａに示すように巻線機１５に備えたセンターフォーマ１６ａの上下フォーマ部１６ａ１，１６ａ２が、固定子４の例えば第一極歯４ａ１の歯先４ｆ１を超えて径方向所定位置まで進入させて当該第一極歯４ａ１を積層方向に挟み込み、サイドプレート１６ｃは、センターフォーマ１６ａと共に前進して第一極歯４ａ１の歯先４ｆ１の周方向両端部を挟み込む（図８Ｂ参照）。また、コイル５を形成する極歯４ａ１の両側に隣接する第二、第三極歯４ａ２，４ａ３の歯先４ｆ２，４ｆ３は、コアスタンド２１と共に設けられたサイドフォーマ１６ｂで各々覆われる（図７Ａ，Ｂ参照）。

図７Ａに示す円筒状のフライヤ２０に設けられたノズル１７を経てマグネットワイヤ１８の先端をコアスタンド２１に係止させる。フライヤ２０の回転が進行するにしたがって、マグネットワイヤ１８がサイドプレート１６ｃ（センターフォーマ１６ａ）とサイドフォーマ１６ｂ間に形成されたオープンスロット１９に進入してセンターフォーマ１６ａにガイドされながら第一極歯４ａ１にマグネットワイヤ１８が周回して巻き付けられる（第４の工程）。このとき、補助歯先部４ｃがないと、図７Ｂに示すように第一極歯４ａ１の歯先４ｆ１に周方向両側で隙間ｄが生じ、センターフォーマ１６ａやサイドプレート１６ｃの挙動が安定せず、フライヤ２０の回転によりガタついてしまい、サイドプレート１６ｃとサイドフォーマ１６ｂとの隙間ｔｃの幅が変動してコイル５が均一に巻けず切れてしまうおそれがある。これに対して、隣り合う歯先４ｆとの隙間ｔが一様に形成された補助歯先部４ｃを有する固定子コア４（図４〜図６参照）を用いることで、サイドプレート１６ｃが極歯４ａの補助歯先部４ｃの周方向両側をしっかりと挟み込むことで、フライヤ２０が回転してもセンターフォーマ１６ａが安定してがたつくことがないので、サイドプレート１６ｃとサイドフォーマ１６ｂとの間の均一な隙間ｔｃを通じてマグネットワイヤ１８はオープンスロット１９内に誘導されて極歯４ａに対して一定の巻径で巻き付けることができる（図７Ｂ参照）。

マグネットワイヤ１８が周回すると、図８Ｃに示すように、センターフォーマ１６ａを極歯の径方向外側に１ピッチ径方向外側（矢印左側）に移動させると共にフライヤ２０を更に回転させて第一極歯４ａ１（インシュレータ４ｅを設けた場合にはインシュレータ４ｅ）の周囲にマグネットワイヤ１８を巻き付ける。ノズル１７を保持するフライヤ２０を回転させてマグネットワイヤ１８を極歯４ａの周囲に周回させて巻き付け、マグネットワイヤ１８が周回する度にメインフォーマ１６ａを径方向外側に１ピッチ移動させることで第一極歯４ａ１の元端部（環状部４ｂ）から歯先４ｆ１に向かって順次巻き付けてオープンスロット１９にコイル５を形成する（第５の工程）。

次にセンターフォーマ１６ａを巻線が終了した第一極歯４ａ１（例えばＵ相極歯）から離間させるとともに上下一対のコアスタンド２１に固定子コア４をクランプしたまま所定角度（例えば１２０°）回転させて、次の第一極歯４ａ１（例えばＵ相極歯）に対して上述した第２の工程から第４の工程を繰り返す。以上の工程をＵ相、Ｖ相、Ｗ相に相当するコイル５をすべての第一極歯４ａ１，第二極歯４ａ２，第三極歯４ａ３に対して各々形成する（第６の工程）。

以上説明した巻線方法によれば、巻線機１５の一対のセンターフォーマ１６ａでコイル５を形成する極歯４ａを挟み込む際に、サイドプレート１６ｃとサイドフォーマ１６ｂとの均一な隙間ｔを介してオープンスロット１９にマグネットワイヤ１８を誘導する動作が安定し、フライヤ２０を回転させてもセンターフォーマ１６ａががたつくことがないので各極歯４ａにコイル５を均一に巻くことができる。よって、非対称コアに対する巻線作業の生産性が向上し、不良率も低減することができる。また、巻線機１５のサイドプレート１６ｃにより固定子コア４の極歯４ａを固定する際に歯先４ｆに補助歯先部４ｃが一体形成されていることにより極歯４ａの強度が低下することもない。

図９Ａは固定子コア４の例えば極歯４ａの歯先４ｆが等間隔で対称形状である場合コイル巻線状態、図９Ｂ，Ｃは固定子コア４の例えば第一極歯４ａ１の歯先４ｆ１が対称形状ではあるが、周方向の長さが短い場合の補助歯先部４ｃの有無に応じたコイル巻線状態、図９Ｄ，Ｅは、固定子コア４の例えば第三極歯４ａ３の歯先４ｆ３が非対称形状である場合の補助歯先部４ｃの有無に応じたコイル線状態を示す。

図９Ａに示すように固定子コア４の極歯４ａの歯先４ｆが等間隔で対称形状である場合には、補助歯先部４ｃは不要でありコイル巻線状態は変わりなく巻き付けることができる。
しかしながら、図９Ｂに示すように、固定子コア４の第一極歯４ａ１の歯先４ｆ１が対称形状ではあるが、周方向の長さが短い場合には、サイドプレート１６ｃで歯先４ｆ１を挟み込むことができない（図７Ｂ参照）ため、フライヤ２０の回転にともなってセンターフォーマ１６ａががたついてコイル５と第一極歯４ａ１の間に隙間が発生してしまい、一定の巻径で巻くことができない。これに対して、図９Ｃに示すように、補助歯先部４ｃが第一極歯４ａ１の歯先４ｆ１の周方向両側に形成されていると、第一極歯４ａ１は径方向の軸線に対して対称形状に一定間隔で形成されているため、サイドプレート１６ｃで歯先４ｆ１（図７Ｂ参照）を挟み込むことができる。このため、フライヤ２０の回転にともなってセンターフォーマ１６ａががたつくことはなく、コイル５を安定して巻くことができる。

また、図９Ｄに示すように非対称な第三極歯４ａ３の幅でセンターフォーマ１６ａを使用すると歯先４ｆ３とサイドプレート１６ｃとの間に隙間ｄ（図７Ｂ参照）が発生して、フライヤ２０の回転にともなってセンターフォーマ１６ａにがたつきが生じてしまう。これにより、センターフォーマ１６ａに案内されて極歯４ａにマグネットワイヤ１８が巻かれるため、コイル５を安定して巻くことができない。
これに対して、図９Ｅに示すように、第三極歯４ａ３に補助歯先部４ｃが形成されていると、第三極歯４ａ３は径方向の軸線に対して対称形状となり隣り合う極歯と一定間隔ｔ（図４Ａ参照）で形成されているため、サイドプレート１６ｃで歯先４ａ３（図７Ｂ参照）を挟み込むことができる。このため、フライヤ２０の回転にともなってセンターフォーマ１６ａががたつくことはなく、コイル５を安定して巻くことができる。

また、上記３相ＤＣブラシレスモータは、ＨＶＡＣ（暖房、換気及び空調）機器等、回転子を所定位置に保持する用途で駆動源として用いられる。
また、補助歯先部は、上述した絶縁樹脂材の他に、他の樹脂材、金属材、ゴム材等多様な部材を用いて形成することができる。
また、補助歯先部をインサート成形或いは塗装等により形成する際に、各極歯の磁束作用面を露出させたが必ずしも露出させなくてもよい。
また、上述した実施例はアウターロータ型のブラシレスモータを例示して説明したが、回転子マグネットと固定子コアの配置を入れ替えれば、インナーロータ型のブラシレスモータにも適用することができる。

１ 固定子 ２ ハウジング ２ａ 軸孔 ２ｂ 一端側端部 ２ｃ，２ｄ 段付き部 ３ メタル含油軸受 ４ 固定子コア ４ａ 極歯 ４ａ１ 第一極歯 ４ａ２ 第二極歯 ４ａ３ 第三極歯 ４ａ４ 擬似第二極歯 ４ｂ 環状部 ４ｃ 補助歯先部 ４ｄ 磁束作用面 ４ｅ ４ｅ１，４ｅ２，４ｅ３ 歯先装着部 ４ｆ，４ｆ１，４ｆ２，４ｆ３ 歯先 ４ｇ インシュレータ ５ コイル ６ 取付板 ７ モータ基板 ７ａ 配線 ８ 回転子 ９ 回転子軸 １０ 回転子ハブ １１ ワッシャ １２ 回転子ヨーク １３ 回転子マグネット １５ 巻線機 １６ａ センターフォーマ １６ａ１ 上フォーマ部 １６ａ２ 下フォーマ部 １６ｂ サイドフォーマ １６ｃ サイドプレート １７ ノズル １８ マグネットワイヤ １９ オープンスロット ２０ フライヤ ２１ コアスタンド

Claims (5)

1. 固定子極歯にコイルが巻き付けられた固定子コアを有する固定子と、前記固定子極歯に対向する回転子マグネットが設けられた回転子ヨークの中心部に設けられた回転子軸が軸受を介して回転可能に軸支された回転子と、を備えたブラシレスモータであって、
   前記固定子コアは、環状部から周方向で複数の第一極歯、第二極歯、第三極歯が径方向に向かって突設されており、径方向の軸線に対して歯先が対称形に形成された前記第一極歯と、前記第一極歯と周方向で隣り合う前記第二極歯及び前記第三極歯の形状を、径方向の軸線に対して歯先が非対称形状でかつ前記第一極歯との歯先どうしの隙間より前記第二極歯と前記第三極歯の歯先どうしの隙間が狭く形成されており、隣り合う歯先の周方向の間隔が一様でない前記固定子コアの所要の極歯の歯先に補助歯先部が一体形成され、前記固定子コアのすべての極歯の歯先どうしの隙間が一様に形成されていることを特徴とするブラシレスモータ。
2. 前記補助歯先部は、前記固定子コアの所要の極歯の歯先にインサート成形され若しくは所要の極歯の歯先に塗装されて、前記固定子コアのすべての極歯の歯先どうしの隙間が一様となるように形成されている請求項１記載のブラシレスモータ。
3. 前記固定子コアのモータ軸線方向両側に一対のインシュレータが装着されて前記インシュレータの一部に前記補助歯先部が一体に形成され、すべての極歯の歯先どうしの隙間が一様となるように形成されている請求項１記載のブラシレスモータ。
4. 前記補助歯先部は、前記固定子コアの所要の極歯の歯先に補助歯先部が接着され若しくは溶着されて前記固定子コアのすべての歯先どうしの隙間が一様となるように形成されている請求項１項記載のブラシレスモータ。
5. 環状部の周方向で複数の極歯が径方向に向かって突設されており、径方向の軸線に対して歯先が対称形の極歯と非対称形の極歯が混在して隣り合う歯先の周方向の間隔が一様でない固定子コアを用意する第１の工程と、
   前記固定子コアの所要の極歯の歯先に補助歯先部を一体形成し、前記固定子コアのすべての極歯の歯先どうしの隙間が一様となった前記固定子コアを製造する第２の工程と、
   前記固定子コアを回転可能な支持台に固定し、巻線機のセンターフォーマでコイルを形成する極歯を位置決めする際に、前記固定子コアの歯先の周方向両側を挟み込むと共に当該極歯を径方向所定位置で積層方向両端を挟み込み、両側に隣接する極歯をサイドフォーマで覆う第３の工程と、
   回転筒体に設けられたノズルにマグネットワイヤを保持したまま当該回転筒体を回転させて当該マグネットワイヤを前記センターフォーマと前記サイドフォーマ間に形成された隙間からオープンスロットに進入させて前記極歯にマグネットワイヤを周回して巻き付ける第４の工程と、
   前記センターフォーマを前記極歯の径方向に１ピッチ移動させると共に前記回転筒体を更に回転させて前記極歯の周囲にマグネットワイヤを巻き付ける動作を繰り返し、前記極歯の周囲にコイルを形成する第５の工程と、
   前記センターフォーマを前記極歯から離間させるとともに前記支持台を所定角度回転させて前記固定子コアの次の極歯に対して前記第３の工程から第５の工程を繰り返して、すべての前記極歯に対してコイルを各々形成する第６の工程と、を含むことを特徴とする固定子の巻線方法。