JPH1042497A

JPH1042497A - 電気モータの固定子

Info

Publication number: JPH1042497A
Application number: JP8206450A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Takano; 正高野
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1996-07-18
Filing date: 1996-07-18
Publication date: 1998-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】回転子を囲むヨークに一体に形成された周方
向に並ぶ複数のティースに、それぞれ界磁巻線を巻いた
電気モータの固定子において、界磁巻線の巻付け作業性
が良く、小径の小型モータ用のものであっても容易に巻
線密度を上げスロット３０内のデッドスペースを小さく
して熱損失を減少させることができ、効率の向上を図る
ことを可能にする。【解決手段】全てのティースの内端が連造され各ティ
ースの外端に周方向に突出する舌部が一体に形成された
内部材と、各ティースに前記内部材の外周側からそれぞ
れ巻装された界磁巻線と、隣接する前記舌部の間隔を埋
める外部材とを備える。外部材は略円筒形とし、この内
周面にティースおよび舌部の外周面を密着させる構造と
することができる。外部材は、各ティースの舌部の間隙
を別々に埋めるようにセグメントに分割されている構造
であってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、回転子の外周を
囲むヨークに一体に形成された周方向に並ぶ複数のヨー
クに、それぞれ界磁巻線を巻いた電気モータの固定子に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ブラシレスモータなどのＤＣモータや、
ＡＣモータなど種々のモータにおいて、界磁巻線を施し
た固定子（ステータ）が用いられる。この固定子には、
回転子の外周を囲み、多数の磁極を回転子側に向って突
出させたインナーロータ型のものが広く用いられてい
る。

【０００３】ここに固定子のヨークは、通常多数枚の電
磁継鉄の板を回転子の回転軸線方向に積層したものであ
り、このヨークに一体に形成される多数のティース
（歯）は内周側が分離し、外周側が環状に連結されてい
る。そして各ティースの内周側の間隙を利用して、各テ
ィースに界磁巻線を施し、磁極としている。

【０００４】図７はブラシレスＤＣモータの側断面図、
図８はその固定子のヨーク形状を示す断面図（Ａ）とこ
のティース部分の拡大図（Ｂ）である。図７において符
号１０は永久磁石型回転子（マグネットロータ）であ
り、回転軸１２と、外周に固定された永久磁石１４とを
持つ。

【０００５】永久磁石１４は、回転子１０の周方向に一
定間隔でＮ・Ｓ極性が反転するように着磁されている。
１６は固定子（ステータ）であり、図８（Ａ）に示す形
状の電磁継鉄のヨーク１８と、界磁巻線２０（図７、図
８（Ｂ））とを持つ。ヨーク１８は、電磁鋼板を打ち抜
いて、多数の同一形状のもの（コアシートという）を積
層して固着したものである。

【０００６】このヨーク１８は外周が円筒形であり、そ
の内周側には多数のティース（歯）２２が周方向に等間
隔に突設されている。各ティース２２の内端には周方向
にのびる舌部２４が一体に形成され、隣接するティース
２２の舌部２４の先端間には間隙２６ができている。

【０００７】界磁巻線２０はこの間隙２６を利用して各
ティース２２に巻付けられる。この結果ティース２２と
巻線２０とで磁極２８が形成される。ここに巻線２０
は、一連もしくは単独の巻枠（例えばボビン、スプール
など）にコイルを形成し、これを巻枠ごとまたは形成し
たコイルだけを間隙２６からティース２２の間の空隙
（スロット）３０内に挿入する方法により装着すること
ができる。また巻線２０は、特殊な巻線材を用いて直接
巻付ける方法によっても装着できる。

【０００８】このように巻線２０を施した固定子１６
は、一端が開いた略円筒形のケース３２に収納される。
そしてこのケース３２内に回転子１０が挿入され、キャ
ップ３４によってケース３２が塞がれる。回転子１０の
回転軸１２は、ケース３２とこのキャップ３４とに軸受
３６、３８で軸支される。なおケース３２の外周面には
多数の放熱フィンが形成されている。

【０００９】またケース３２にはキャップ３４の取付面
とは反対側の面にエンコーダ収容室４０が形成されてい
る。このエンコーダ収容室４０には回転軸１２が延出
し、回転子１０の回転角度を検出するエンコーダ（図示
せず）が収容される。

【００１０】

【従来技術の問題点】巻枠に形成したコイルを間隙２６
を通してスロット３０に装填する方法には、熱損失が増
え、また巻線２０の巻線密度を上げるのが困難でもある
という問題点があった。

【００１１】すなわちこの方法ではコイルをスロット３
０に入れてから、ヨーク１８の両端に突出したコイルの
両端（コイルエンド）を両側へ引いて各ティース２２に
密着させるので、巻線２０の長さが長くなって電気抵抗
が増え、またコイルをティース２２に十分に密着させる
のが困難であるため、スロット３０内に大きな空隙がで
き、ここがデッドスペース３０Ａ（図８（Ｂ）参照）と
なるからである。

【００１２】また特殊巻線機を用いて間隙２６から直接
巻付ける巻線２０の形成方法は、比較的小容量の電気機
器や回転子直径の小さいものでは巻付け作業が困難にな
る。このため作業能率が低下するだけでなく、工具や治
具に高い精度が要求され、巻線密度を上げるにも限界が
あった。

【００１３】このような巻付け作業上の制御により、電
気機器の小形軽量化を進めることが困難になり、熱損失
が増え、効率低下を招くという問題があった。

【００１４】

【発明の目的】本発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、界磁巻線の巻付け作業性が良く、小径の小
型モータ用のものであっても容易に巻線密度を上げスロ
ット３０内のデッドスペースを小さくして熱損失を減少
させることができ、効率の向上を図ることを可能にする
電気モータの固定子を提供することを目的とする。

【００１５】

【発明の構成】本発明によればこの目的は、回転子を囲
むヨークに一体に形成された周方向に並ぶ複数のティー
スに、それぞれ界磁巻線を巻いた電気モータの固定子に
おいて、全ての前記ティースの内端が連造され各ティー
スの外端に周方向に突出する舌部が一体に形成された内
部材と、各ティースに前記内部材の外周側からそれぞれ
巻装された界磁巻線と、隣接する前記舌部の間隔を埋め
る外部材とを備えることを特徴とする電気モータの固定
子により達成される。

【００１６】ここに外部材は略円筒形とし、この内周面
にティースおよび舌部の外周面を密着させる構造とする
ことができる。外部材は、各ティースの舌部の間隙を別
々に埋めるようにセグメントに分割されている構造であ
ってもよい。また各ティースの内端を互いに連結する部
分の中央付近を内周側へ波形に折曲しておき、固定子の
組立後に内周側からこの波形の部分を削り取ることによ
り、各ティースの内端を分離させるようにしてもよい。

【００１７】

【実施態様】図１は本発明の一実施態様を巻線を省いて
示す組立状態図（Ａ）と内部材および外周材を示す図
（Ｂ、Ｃ）である。図２は内部材と外部材の分離状態を
示す斜視図、図３は固定子の一部拡大図である。

【００１８】これらの図で５０は内部材であり、図１
（Ａ）に示す形状に電気鋼板を打ち抜いたコアシートを
積層したものである。この内部材５０は、円筒状の薄肉
の内周部５２と、この円周部５２から外径方向へ等間隔
に突出する複数のティース５４と、このティース５４の
外端から周方向へ突出する舌部５６とを有する。このた
めティース５４と舌部５６とで略Ｔ字形を形成する。

【００１９】この内部材５０のティース５４には、隣接
するティース５４の舌部５６の間に形成される間隙５８
を通して界磁巻線６０が巻き付けられる。ここに間隙５
８は内部材５０の外周に向って開いているから、容易に
巻き付けることができ、作業性がよい。またティース５
４の外端には舌部５４が形成されているので、隣接する
ティース５４の間の溝（スロット）６２から巻線６０が
抜け落ちない。

【００２０】このためボビン無しで直巻にできると共
に、コイルを整列させて積み重ねて巻くことができる
（整列巻き）。図３において６２Ａはこのスロット６２
内にコイルを巻いた後にできる空隙すなわちデッドスペ
ースを示す。このようにデッドスペース６２Ａは前記図
８（Ｂ）で説明した従来構造のもののデッドスペース３
０Ａに比べて著しく小さくすることができる。

【００２１】６４は略円筒形の外部材であり、その内周
面にはティース５４および舌部５６の外周面が嵌合する
溝部６６が中心方向に長く形成されている。巻線６０を
巻いた内部材５０は、ティース５４および舌部５６の外
周面を外部材６４の溝６６に位置合せして軸方向に押し
込むことによって組立てられる（図２参照）。

【００２２】この組立の際には、溝６６の内面とティー
ス５４および舌部５６の外周面とを密着させることが望
ましく、両面間に接着剤を塗布するのが良い。なおここ
に用いる接着剤は透磁率が高く磁束の通過の妨げになら
ないものとし、磁気抵抗を小さくするのがよい。すなわ
ちここに間隙（エアギャップ）があると磁気抵抗が増え
て損失が増大するからである。

【００２３】従ってティース５４および舌部５６の外周
面と溝６６との加工精度は十分高くして、両者の間にエ
アギャプからできないようにできるだけ密着させる必要
がある。また舌部５６を十分に長くして溝６６との密着
面積を十分増大させておく。この結果巻線６０が形成す
る磁束Φは、図３に破線で示すように、ティース５４
と、舌部５６と、内周部５２の内側の空間と、外部材６
４とを結ぶ環状の磁路を通る。

【００２４】このようにして内部材５０と外部材６４と
を組合わせた後、スロット６２内には樹脂を充填する。
ここに用いる樹脂は、巻線６０の熱を速やかに外へ逃が
すために熱伝導が良く絶縁性がよいものがよい。

【００２５】

【他の実施態様】図４旗の実施態様を巻線を省いて示す
組立状態図（Ａ）と内部材および外部材を示す図（Ｂ、
Ｃ）である。この実施態様は外部材１６４を内外周面が
円形の円筒状とし、内部材１５０のティース１５４およ
び舌部１５６の外周面を外部材１６４の内周面に沿う円
弧状としたものである。

【００２６】この実施態様によれば、外部材１６４およ
び内部材１５０の加工が容易で生産性向上に適する。ま
た前記図１〜３に示したものとほぼ同様な効果が得られ
る。

【００２７】

【他の実施態様】図５は他の実施態様を巻線を省いて示
す組立状態図（Ａ）と、内部材および外部材を示す図
（Ｂ、Ｃ）である。この実施態様は外部材２６４をセグ
メント２６４Ａに分割した。そして各セグメント２６４
Ａが、内部材２５０のティース２５４に形成した舌部２
５６の間隙２５８に嵌合するようにした。

【００２８】この実施態様によれば舌部２５６とセグメ
ント２６４Ａとの密着を確実にかつ容易に確保できる。
前記図１〜４の実施態様では外部材６４、１６４が筒状
であるため、その内側に嵌合される内部材５０、１５０
との間隙（エアギャップ）を十分に小さくするために加
工精度を十分に高めることが必要で、精度の管理に困難
性がある。これに対しこの図５に示した実施態様によれ
ば、セグメント２６４Ａは半径方向に僅かに位置を調整
しながら組合せることによって容易にエアギャップを減
らすことができるからである。

【００２９】

【他の実施態様】図６はさらに他の実施態様を巻線を省
いて示す図であり、（Ａ）は内部材を、（Ｂ）は組立状
態を、（Ｃ）は波形部分の切削加工後の状態を示すもの
である。

【００３０】ここで用いる内部材３５０には、各ティー
ス３５６の内端をつなぐ内周部３５２に、内周側へ波形
に突出する部分（波形部分）３５２Ａを形成した。この
波形部分３５２Ａは、隣接する２つのティース３５６の
内端の中央付近に位置する。

【００３１】この内部材３５０を用いて外部材３６４と
組合せ、充填して図６（Ｂ）の組立体を作った後、内部
材３５０の内周面を切削する。この切削により波形部分
３５２Ａを除去すれば、図６（Ｃ）に示す断面構造の固
定子が得られる。

【００３２】この実施態様によれば、各ティース３５４
の内端は波形部分３５２Ａを除去することによって互い
に分離することになる。このため内部材３５０の内周部
３５２から回転子の中を通る磁束Φが増え、効率が向上
する。すなわち前記図１〜５に示した実施態様では、各
ティース５４、１５４、２５４は薄肉の内周部５２、１
５２、２５２で連結されているから、磁束の一部はこの
内周部５２、１５２、２５２内を通ることが避けられな
い。このため効率が低下するのに対し、この図６の実施
態様によれば各ティース３５４の内端が分離しているの
で、このような不都合がなくなるからである。

【００３３】

【発明の効果】請求項１の発明は以上のように、固定子
を内部材と外部材とに分け、内部材は各ティースの内端
を連結し外端に周方向へ突出する舌部を形成し、外部材
で舌部の間隙を埋めるようにしたものである。従って内
部材の各ティースには外周側から界磁巻線を巻き付ける
ことができ、作業性が良い。

【００３４】このため容易に密着巻きができ、スロット
内のデッドスペースを小さくすることが可能になる。こ
の結果熱損失を減らし効率の向上が図れる。なお熱損失
が減ることにより、放熱のための冷却フィンを小さくで
き、熱伝導の熱量も少なくなるからケースの厚さを薄く
できる。このため小型化と軽量化を図ることが可能にな
る。

【００３５】ここにティースの外端には周方向に舌部が
形成され、外部材との密着面積の増大が図られているの
で、磁束が通る磁路の抵抗（磁気抵抗）の増加が少なく
なる。このため効率の低下も防ぐことができる。

【００３６】外部材は略円筒形とし、この内周面に全て
のティースおよび舌部の外周面を密着させることがで
き、この場合には外部材と内部材の接合部面積が十分に
広く確保でき、効率向上に一層適する（請求項２）。外
部材は隣接する舌部の間隙ごとに別々に嵌合するセグメ
ントに分割してもよい（請求項３）この場合にはセグメ
ントと舌部との良好な密着性を確保し易くなる。

【００３７】さらに内部材には各ティースの内端連結部
に内周側へ波形に折曲する部分（波形部分）を形成して
おき、固定子の組立後に内周側からこの波形部分を切削
除去できるようにすることも可能である（請求項４）こ
の場合には効率をさらに一層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様を示す図

【図２】その分解斜視図

【図３】固定子の一部拡大図

【図４】他の実施態様を示す図

【図５】他の実施態様を示す図

【図６】他の実施態様を示す図

【符号の説明】

５０、１５０、２５０、３５０内部材５４、１５４、２５４、３５４ティース５６、１５６、２５６、３５６舌部５８、１５８、２５８、３５８間隙６０巻線６２スロット６４、１６４、２６４、３６４外部材２６４Ａセグメント３５２Ａ波形部分

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【手続補正書】

【提出日】平成８年９月２日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図７

【補正方法】追加

【補正内容】

【図７】従来のブランレスＤＣモータの側断面図

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図８

【補正方法】追加

【補正内容】

【図８】その固定子のヨーク形状を示す図

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転子を囲むヨークに一体に形成された
周方向に並ぶ複数のティースに、それぞれ界磁巻線を巻
いた電気モータの固定子において、全ての前記ティース
の内端が連造され各ティースの外端に周方向に突出する
舌部が一体に形成された内部材と、各ティースに前記内
部材の外周側からそれぞれ巻装された界磁巻線と、隣接
する前記舌部の間隔を埋める外部材とを備えることを特
徴とする電気モータの固定子。
【請求項２】外部材は略円筒形であり、この外部材の
内周面に全ての前記ティースおよび舌部の外周面が密着
している請求項１の電気モータの固定子。
【請求項３】外部材は、隣接する舌部の間隙ごとに別
々に嵌合するセグメントに分割されている請求項１の電
気モータの固定子。
【請求項４】ティースの内端を連結する部分の中央付
近が内周側へ波形に折曲され、組立後にこの波形部分を
内周側から削り取ることにより隣接するティースの内端
を分離可能とした請求項１〜３のいずれかの電気モータ
の固定子。