JPH0785631B2 - 三相ブラシレスモータの固定子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は三相ブラシレスモータに係わり、特に複数の歯
部を有する固定子鉄心に絶縁を施し、前記歯部に直接電
線を巻き付けて三相コイルを巻装する三相ブラシレスモ
ータの固定子の製造方法に係わるものであり、樹脂モー
ルドによってハウジングを形成して使用するファンモー
タ、汎用モータ等に最適な製造方法を提供するものであ
る。

＜従来技術＞ 第７図は従来の三相ブラシレスモータの固定子の模式的
説明図であり、１は固定子鉄心、２及び３は歯部を示
す。この固定子鉄心１とコイル及びコイル間の渡り線と
の接触箇所には電気的な絶縁材が介在してあり、一般に
は樹脂成形による端面絶縁板によって固定子鉄心の軸方
向両端面及びスロット内を被覆して構成する。

一方コイルの巻装は、巻始端４より出発して歯部２に所
定巻数巻回した後、向かい合う歯部３へ渡り、同じく所
定回数巻回して巻終端５に至るように構成されており、
巻始端６より巻終端７に至るコイル及び巻始端８より巻
終端９に至るコイルも同様に構成される。即ち各相がそ
れぞれ独立して巻装されるわけである。しかる後、4,6,
8の各巻始端を口出部に、5,7,9の各巻終端を接続して中
性点となしている。もちろん前記各巻終端を口出部、各
巻始端を中性点としてもよい。

第８図はコイル口出部とリード線、及びコイル相互間の
結線方法を示すものであり、図中10は予めリード線12a,
12b,12cを接続して構成された印刷配線基板を示す。こ
の基板10を端面絶縁板に設けた位置決め用の部品等を用
いてコイル端部に固定した後、各相コイルの口出部（例
えば巻始端）を４′,6′,8′の各印刷パターン部にそれ
ぞれ半田付けし、一方各相コイルの他端（例えば巻終
端）を印刷による中性点パターン部11に半田付けして接
続が完成していた。即ち、リード線とコイルとは基板10
を中継して接続されていた。

第９図は上記の印刷配線基板10を用いない結線方式を示
すものであり、リード線12にコイルの口出部30を巻き付
けて半田付けをし、また図示しないが、中性点を接続す
る場合は、各相コイルの巻終端または巻始端３本をよじ
った後に半田付けして形成していた。

第10図は第７図に示したコイルの巻装状態を展開図で表
わしたものである。歯部に巻回されるコイルはすべて同
一方向に所定巻数巻回され、巻始端4,6,8より各相の一
方のコイルが巻回された後、それぞれ渡り線13,14,15を
経由して各相の他方のコイルが巻回され、それぞれ巻終
端5,7,9へ至り、三相のコイルが構成される。これら３
組のコイルは同時に巻装されるため、合計６本のコイル
端末が存在する。

＜発明が解決しようとする問題点＞ かくして従来の製造方法では６本のコイル端末が存在す
るため、巻回後にコイルが緩んで歯部より外れたりして
取り扱いが繁雑となってしまう欠点があった。また各相
の渡り線が互いに必ず交差するため、渡り線相互の絶縁
が充分でなく、高電圧で使用するものにあっては品質上
の問題が生じ得た。さらに印刷配線基板を用いた結線方
式は、従来、前記基板がホール素子等の回転子位置検出
センサの位置決めまたは固定に利用できるため、使用上
有益であったが、近年発展した誘起電圧を用いて回転子
位置を検出するいわゆるセンサレス型の三相ブラシレス
モータにおいては、センサを搭載する必要がないため、
リード線とコイルとの中継用としてのみこのような基板
を用いることはコストアップとなり、また近年特に要望
されるモータの小型化の支障にもなっていた。さらに印
刷配線基板を用いない結線方式にしても、リード線への
コイル口出部の巻き付け、中性点を形成する３本のコイ
ル端末の接続、接続部の絶縁及び固定等の手作業に多大
の時間を要し、作業能率の悪いものであった。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明の目的とするところは、巻回したコイルが緩んだ
り歯部から外れたりすることなく、渡り線相互の絶縁が
容易且つ完全になされ、さらにリード線とコイルとの接
続及び中性点を形成するコイル端末相互の接続及びそれ
らの固定が容易に達成される点にあり、特にモールドに
よりハウジングを形成するセンサレス型の三相ブラシレ
スモータに最適な製造技術を供与するものである。

本発明においては、各相コイルを途中で切断することな
く、１番目の相、２番目の相、３番目の相と順々に巻装
するものである。またこのとき２番目の相は１及び３番
目の相と巻回方向を逆向きにして巻装する。次に上記巻
装を終えた各相コイルの結線方法は、第１の方法とし
て、巻始端を１番目の相の口出部とし、２番目の相の巻
終部と３番目の相の巻始部間を切断してそれぞれ２及び
３番目の相の口出部とし、巻終端を１番目の相の巻終部
と２番目の相の巻始部間に接続して中性点とするもので
あり、第２の方法として、巻終端を３番目の相の口出部
とし、１番目の相の巻終部と２番目の相の巻始部間を切
断してそれぞれ１及び２番目の相の口出部とし、間始端
を２番目の相の巻終部と３番目の相の巻始部間に接続し
て中性点とするものである。上記第１の方法と第２の方
法とでは各相コイルの巻回方向が異なるのみであって、
同様の三相Ｙ結線のコイルが形成される。

また、本発明においては、固定子軸方向の一方の端面に
半田付け工程を要する口出部と中性点を設け、他方の端
面に同相コイル間の渡り線を渡らせる構造として、結線
作業を容易にするとともに、各相の渡り線を互いに交差
することなく渡らせるものである。

＜実施例＞ 本発明を実施例を示す図面に従って詳細に説明する。第
１図は本発明の実施例を示す３組４極のブラシレスモー
タの固定子コイルの構成図であり、各コイルは樹脂成形
によって形成された端面絶縁板によって被覆された固定
子鉄心歯部に直接電線を巻き付けて、１歯部につき１コ
イルの固定子コイルを形成している。コイル巻装工程に
おいては、巻始端16より巻装が始まり、先ず１個の歯部
に所定巻数の巻回を行なって１番目の相17の一方のコイ
ル17aを巻装し、続いて渡り線23−１を経由して別の歯
部にコイル17aと同一巻数且つ同一方向の巻回を行なっ
て１番目の相17の他方のコイル17bを巻装する。次に相
間の渡り線21を経由して別の歯部へ移り、以下１番目の
相17と同様に、２番目の相18のコイル18a及び18b、また
３番目の相19のコイル19a及び19bをそれぞれ巻装して巻
終端20に至る。ここで、コイル17aまたは17bに対して、
コイル18a及び18bは同一巻数ではあるが巻回方向は逆で
あり、またコイル19a及び19bは同一巻数且つ同一巻回方
向となっている。

次に結線方法であるが、第１図（ａ）においては、巻始
端16を１番目の相17の口出部とするとともに、相間の渡
り線22を切断して２番目の相18と３番目の相19の口出部
を形成し、巻終端20を相間の渡り線21に接続して中性点
とすれば三相Ｙ結線のコイルが形成できる。また第１図
（ｂ）においては、巻終端20を３番目の相19の口出部と
するとともに、相間の渡り線21を切断して１番目の相17
と２番目の相18の口出部を形成し、巻始端16を相間の渡
り線22に接続して中性点とすれば三相Ｙ結線のコイルが
形成できる。即ち２番目の相を１及び３番目の相と逆方
向に巻回することにより、各相コイル間を途中で切断す
ることなくすべてのコイルの巻装ができる。

第２図は第１図（ａ）に示した固定子コイルの展開図で
あり、図中の矢印はコイルの巻回方向または渡り線の渡
り方向を示している。第２図のごとく巻装することによ
り、各相の口出部または中性点となる巻始端16、巻終端
20、相間の渡り線21及び22を固定子の軸方向の一方端
に、また同相コイル間の渡り線23−1,23−2,23−３を他
方端に配置することになり、この結果、後工程で結線処
理を要する部分をすべて固定子の一方端に集中させるこ
とができる。さらに同相コイル間の渡り線23−1,23−2,
23−３相互の重なりは、すべての箇所において２本以下
とすることができる。

上記同相コイル間の渡り線は、固定子の端面絶縁板を用
いて互いに交差することなく渡らせるものであり、この
様子を第３図に示す。図中31は本発明に使用する端面絶
縁板であり、固定子鉄心１の軸方向端面及びスロット内
を覆うべく所定形状に樹脂成形によって形成され、鉄心
１の両端面から装着されている。この端面絶縁板31には
固定子内周側と外周側にコイル巻装時のコイル案内用の
壁部が立設されており、外周側の壁24には２段の段部を
設けて同相コイル間の渡り線の案内を兼用させるもので
ある。この渡り線案内壁24は固定子端面に略円環状に立
設しており、第２図の実施例に示したコイル19bと17aの
近辺において、下段と上段とを結んで連絡するテーパー
部を１ヶ所有している。第２図の実施例に示した同相コ
イル間を結ぶ各渡り線は、各コイルから渡り線案内壁の
背部へ引き出され、渡り線23−１は下段を渡る渡り線23
aとなり、また渡り線23−３は上段を渡る渡り線23bとな
る。一方渡り線23−２は、コイル18aより出てコイル19b
の背部まで下段を渡った後、第４図に示すテーパー部25
を通ってコイル17aの背部では上段に移り、以降コイル1
8bに入るまで上段を渡る。渡り線案内壁24の背部への各
渡り線の出し入れは、渡り線案内壁24の上端部から軸方
向下方に延びる溝を設けることにより、コイル巻回装置
のニードルもしくは固定子のいずれか一方を軸と垂直な
方向に移動させることにより容易に行なうことができ
る。このとき、上記溝の深さを渡り線案内壁の上段面あ
るいは下段面のいずれかに設定することにより、渡り線
はそれぞれの段に載置される。従って、本発明では巻装
の順序に従って、巻装の前半の工程では下段へ、また巻
装の後半の工程では上段へとそれぞれ渡り線を振り分け
るため、渡り線相互が交差することはない。

また各相の口出部及び中性点の結線を行なう固定子のも
う一方の端面においては、第５図及び第６図に示す端面
絶縁板を用いてそれぞれの結線を行なうものである。第
５図において、26−1,26−2,26−3,26−４は渡り線案内
壁24と一体に設けた側壁であり、また27は端面絶縁板31
と一体に形成されたリード線保持部である。第２図の実
施例に示した巻始端16は側壁26−４の外方を経由して側
壁26−３と26−４との中間位置に案内され、また相間の
渡り線22はコイル18bの巻終部から渡り線案内壁24の背
部へ引き出された後、側壁26−２及び26−１の外方を経
由してコイル19aへ渡らせてある。クランプ片29によっ
てリード線保持部27にクランプされたリード線12−1,12
−2,12−３は、リード線12−１の芯線部が巻始端16と、
リード線12−２及び12−３の芯線部が側壁26−１を介し
て離れた位置で相間の渡り線22とそれぞれ略接触状態に
位置決めされ、しかる後それぞれの接触部が半田付けさ
れる。コイルを構成する電線をポリウレタン等の半田に
溶融する絶縁皮膜のものを用いれば、上記の結線は非常
に容易である。上記半田付け後、相間の渡り線22はリー
ド線12−２及び12−３それぞれの結線部の中間で所定長
さカットされ、この結果３つの相の口出部が完成する。
尚図示したように、側壁の外方に段部33を形成しておく
ことにより、リード線と電線との高さの位置決めが容易
となる。

一方第６図は中性点の結線を説明する図であり、図中28
は渡り線案内壁24に設けた切欠部である。第２図の実施
例に示した相間の渡り線21は、コイル17bの巻終部から
渡り線案内壁24の背部へ引き出された後、切欠部28を経
由してコイル18aへ渡らせてある。また巻終端20は、コ
イル19bから渡り線案内壁24の背部へ引き出された後、
切欠部28へ案内される。しかる後、結線工程において巻
終端20は相間の渡り線21と切欠部28にて半田付けされて
中性点が完成する。この場合も半田に溶融する絶縁皮膜
の電線であれば、結線は非常に容易である。

第５図及び第６図に示した固定子の口出線側に用いる端
面絶縁板と、第３図及び第４図に示したその反対側に用
いる端面絶縁板とは同一型によって形成されるものであ
り、従って、第３図乃至第６図に示したすべての機能を
併せ持って形成される。第５図に示した側壁26−１乃至
26−４と第６図に示した切欠部28は、固定子鉄心の６個
のスロットのうちの１個のスロット背部に設ける構造が
望ましく、こうすることにより、歯部に巻装されたコイ
ルに邪魔されることなく結線作業ができる。また反口出
部側で用いる端面絶縁板のリード線保持部27は切り取ら
れ、口出線側で用いるクランプ片29として用いればよ
い。また反口出部側において、側壁26−１乃至26−４の
設けられた部分を渡る同相コイル間の渡り線は、側壁に
設けた段部33に沿って上段の渡り線を渡すことにより、
渡り線相互の交差を避けることができる。

前述の結線工程を終えた固定子は、樹脂モールドするこ
とによりハウジングと一体的に固定される。この結果、
前述の結線箇所は樹脂により覆われて絶縁が保たれ、一
方各渡り線もそれぞれの位置を維持して固定される。

＜発明の効果＞ かかる本発明の製造方法では、コイル巻装後に生じる端
末が巻始端と巻終端の２本のみであるので、従来の６本
の端末を有するものと比較してコイルの緩みがなく、コ
イルが歯部より外れたりすることがなく、製作時の取り
扱いが極めて簡単となる。結線工程においては、相間の
渡り線を設けたことにより、この部分で２本のリード線
がそのまま接続でき、さらにこの部分をリード線の引出
部とすることにより簡素で作業性の良い結線が可能とな
る。また相間の渡り線を設けたことにより、２本の電線
を接続するのみで中性点が形成でき、また前記渡り線に
は適切な張力が加わっているため、中性点の結線箇所が
後工程でずれたりすることもない。つまり本発明によれ
ば結線作業が容易となり、モータ組立が簡単となる。

また後工程で結線作業を要する部分を固定子の軸方向の
一方端に集中させ、他方端において同相コイル間の渡り
線を互いに他相のものと交差することなく渡らせたこと
により、前記一方端における結線作業が容易となり、前
記他方端においては渡り線相互の絶縁距離が充分確保さ
れてモータの品質を大幅に向上し得たものである。

さらに従来用いられた印刷配線基板が不要となり、モー
タのコストが低減されるとともに、モータの小型化が達
成されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の実施例を示し、第１図
（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ異なる実施例を示す三相ブ
ラシレスモータの固定子コイルの構成図、第２図は第１
図（ａ）に示した固定子コイルの展開図、第３図は固定
子の反口出部側を示す要部正面断面図、第４図は固定子
の反口出部側における渡り線の案内方法を説明する要部
斜視図、第５図及び第６図は固定子の口出部側における
結線方法を説明する要部斜視図、第７図乃至第10図は従
来の三相ブラシレスモータの固定子を示し、第７図は模
式的説明図、第８図は口出部側より見た一部断面平面
図、第９図は結線方法の別の実施例を示す要部正面図、
第10図は第７図に示した固定子コイルの展開図である。 12−1,12−2,12−３……リード線、16……巻始端、17…
…１番目の相、18……２番目の相、19……３番目の相、
20……巻終端、21,22……相間の渡り線、23−1,23−2,2
3−３……同相コイル間の渡り線、24……渡り線案内
壁、25……テーパー部、26−1,26−2,26−3,26−４……
側壁、28……切欠部、31……端面絶縁板、32……コイ
ル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定子鉄心の複数個の歯部にＹ結線された
   三相コイルを巻装したブラシレスモータにおいて、各相
   コイルを途中で切断することなく、１番目の相、２番目
   の相、３番目の相と順々に巻始端より巻終端まで、２番
   目の相を１及び３番目の相と巻回方向を逆向きにして巻
   装し、前記各相コイルの巻装後、巻始端を１番目の相の
   口出部とするとともに、２番目の相の巻終部と３番目の
   相の巻始部間を切断してそれぞれ２及び３番目の相の口
   出部とし、巻終端を１番目の相の巻終部と２番目の相の
   巻始部間に接続して中性点とするかあるいは、前記各相
   コイルの巻装後、巻終端を３番目の相の口出部とすると
   ともに、１番目の相の巻終部と２番目の相の巻始部間を
   切断してそれぞれ１及び２番目の相の口出部とし、巻始
   端を２番目の相の巻終部と３番目の相の巻始部間に接続
   して中性点とすることを特徴とする三相ブラシレスモー
   タの固定子の製造方法。
2. 【請求項２】固定子の軸方向の一方端に各相コイルの口
   出部と中性点とを設け、他方端に同相のコイル間を結ぶ
   渡り線を互いに他相のものと交差することなく渡らせる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の三相ブラ
   シレスモータの固定子の製造方法。