JPS61116960A - ブラシレスモータ用ステータの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ステップモータ、誘導モータ、ヒステリシス
モーフ等のブラシレスモータ用のステータ及びその製造
方法に関するものである。

（従来技術） ブラシレスモータは、ステップモータ等のように制御用
小型モータとして広く実用化されている。

第２図は従来のブラシレスモータの構成を示す軸方向か
ら見た平面図である。回転軸ｌとその外周に固着されて
いる永久磁石２とから成るロータ３の外周にステータ４
が配設されている。このステータ４は、打ち抜き成形さ
れたケイ素鋼板を積層したコア５と３個のコイル６８〜
６ｃとから構成され、コア５はロータ３と対向するよう
に突出した３個の磁極部７ａ〜７ｃと磁路を形成するヨ
ーク部８を有し、各コイル６ａ〜６ｃはロータ１方向に
磁束を供給するように各磁極部に巻回されている。

各コイル６８〜６Ｃに順次励磁電流を流すと、ヨーク８
を介して各磁極間にロータ１方向に向く回転磁界が順次
形成され、ロータ１が回転する。

このブラシレスモータは、大型モータから小型モータま
で各種のモータが実用化されているが、構成が簡単で保
守が容易であることにより制御用小型モータとして活用
されており、特に小型制御機器の開発に伴い、小型でし
かもトルクの大きいブラシレスモータの開発が要請され
ている。

（発明が解決しようとする問題点） ブラシレスモータのステータの組立は、打ち抜き形成し
たケイ素鋼板を束ねコアを組立た後、コアの各磁極間に
形成したスロット内にコイルを装着している。しかし、
コイルが装着されるスロット及びその周囲の空間は周囲
のヨーク部及び磁極部により規制され極めて狭いため、
コイルの装着ゐ １１　　　　　　　に多くの労力と熟練した技術が必要
であり、そ−夕の組立作業上多くの困難があった。

特にモータが小形になると、コイル自動巻回機械を使用
することができなくなってしまう。この結果、組立て作
業上の要請よりモータの極数や、コアの径方向及び軸方
向の長さが制限されてしまう不都合も生じていた。従っ
て、簡単な作業で、コイルを容易に装着でき、モータの
多極化や体積効率を向上できるブラシレスモータ用ステ
ータの開発が強く要請されている。

（問題点を解決するための手段） 本発明によるブラシレスモータのステータは、各々多数
の磁極板を積層連結して構成され、ロータに磁束を供給
する複数の各別の磁極部及びこれら磁極部を前記ロータ
の中心軸線の回りに対称的に支持する非磁性材料から成
るブラケットを有するコア本体と、前記複数の磁極部の
各々に巻回されたコイルと、前記磁極部と磁気的に接続
されるようにコア本体の外周に装着されたヨーク部とを
具えることを特徴とするものである。

更に本発明によるステータの製造方法は、ブラシレスモ
ータ用ステータを製造するに当り、多数の磁極板を積層
連結してロータに磁束を供給する複数の磁極部を格別に
構成し、非磁性材料のブラケットに、これら磁極部をロ
ータの中心軸線の回りに対称的に装着してコア本体を組
立て、前記複数の磁極部の各々にコイルを装着した後、
磁性材料より成るシートを前記コア本体の外周に巻装し
てヨーク部を形成することを特徴とするものである。

（作　用） 本発明では、コアを構成する磁極部とヨーク部とをそれ
ぞれ別体構造とし、磁極形成に打ち抜き成形したケイ素
鋼板を束ねて磁極数に応じた数の磁極部を組立て、これ
らをブラケット及び位置決め治具を用いて装着すべきヨ
ークの中心軸線を基準にして正確に位置決め固定する。

次にヨーク部のない状態で各磁極部にコイルを装着し、
コイル装着後に磁極部の外端を各磁極部間に磁路が形成
されるように薄いケイ素鋼板で巻回してヨーク部を形成
する。その結果、コイル装着時に各磁極部の周囲にはヨ
ーク部により規制されない広い空間を確保でき、簡単な
作業で容易にコイルを装着することができ、コイル自動
巻回機械を使用することができる。

（実施例） 本発明では、ステータのコアを構成する磁極部とヨーク
部とを別体構造とし、ロータに磁束を供給する磁極部を
組み立ててコア本体を作り、各磁極部にコイルを装着し
、コイル装着後に磁極部の外周にヨーク部を装着する。

第１図は本発明によるステータのコア本体の一例の構成
を示す斜視図であり、第３図はコア本体からブラケット
を取除いた状態を示す斜視図である。コア本体１０は３
個の磁極部を有し、この３個の磁極部１１をそれぞれ独
立して構成し、２個のブラケット１２を用いて各磁極部
１１がそれぞれロータと対向する面が相互に対向するよ
うに１２０　’の角度だけ離間して放射状に連結する。

磁極部１１はケイ素鋼板より成る２種の磁極板１３及び
１４を両端側には第１の磁極板１３を配置し、中央部に
は第２の磁極板１４を配置してそれぞれ同一方向に積層
して構成し、各磁極板１３及び工４に形成した貫通孔に
高透磁率材料より成るシナツト１５を通して一体的に束
ねた構成とする。また、この状態で必要部分に絶縁処理
を施し、その後に内側面１３ａ及びＬ４ｂを再研削する
ことにより同一円周上に揃えるとよい。

第４図Ａ及びＢは磁極部を構成する磁極板の形状を示す
平面図であり、同図Ａはブラケット１２と接する両端側
に配置した第１の磁極板１３の形状を示し、同図Ｂは中
央部に配置した第２の磁極板１４の形状を示している。

第２の磁極板１４について説明する。装着時にロータと
対向する内側端１４ａ及びヨーク部と接する外側端１４
ｂを円弧形状とすると共にそれぞれ突起部を１４ｃ及び
１４ｄを一体に設け、これら突起１４ｃと１４ｄの間で
コイルを装着すスロットを構成する。また、中央部のや
や外側に離れた位置にシャフト１５を嵌入すべき貫通孔
１４ｅを形成する。尚、第１の磁極板１３は、取り付は
上のため内側端から突起を取り除いているが、その１　
　　　　他の構成は第２の磁極板１４と同一形状である
ため説明を省略する。

第５図はブラケットの一例の構成を示すものであり、同
図Ａは正面図、同図Ｂは第５図ＡのＩ−Ｔ線断面図、同
図Ｃは裏面図である。ブラケット１２は樹脂、セラミッ
ク材料のような耐熱性非磁性材料で構成され、径方向に
突出する３個の脚部１２ａ〜１２ｃを１２００の間隔で
形成し、この脚部１２ａ〜１２ｃの間には３個の突起部
１２ｄ〜１２ｆを形成する。

この突起部１２ｄ〜１２ｆが形成されている面とは反対
側の面にはフランジ部１２ｇを形成する。各脚部１２ａ
〜１２ｃは積層した磁極板１３及び１４から成る磁極部
１１を支持するものであり、その外径は磁極板１３及び
１４の外径より若干大きく形成すると共に、中央部より
少し外側に離れた位置にそれぞれ孔１２ｈ〜１２ｊを形
成し、各孔１２ｈ〜１２ｊには磁性材料より成るスリー
ブを圧入する。そして、このスリーブ内径は、磁極板１
３及び１４を束ねたシャフト１５が遊嵌できる径とする
。また、各突起部１２ｄ〜１２ｆ間の間隔は、第１の磁
極板１３を嵌挿支持するものであり、これにより各磁極
板１３及び１４をモータ本体の軸方向に整列支持する。

　　　　　　　　　　　　　　　４次に本発明によるス
テータの製造方法について説明する。まず、第１及び第
２の磁極板１３及び１４を所定の枚数だけ積層しシャフ
ト１５により整列支持して３個の磁極板列を作り、これ
らの磁極板列の両端にブラケット１２を装着してシャフ
ト１５により一体的に支持しコア本体１０を組み立てる
。

次に磁極部の位置決めを行いコイルを装着する。

磁極部１１及び磁極板の位置決めは、コア本体のロータ
を挿入する中心部に位置決め用治具１６を嵌入して行う
。第６図は本発明による位置決め用治具の一例の構成を
示す平面図である。位置決め用治具１６は摩擦係数の小
さい金属材料から成り、円柱形状をした位置決め部１６
ａとその両端に軸部１６ｂとを有し、軸部１６ｂにはネ
ジ部を形成する。位置決め部１６ａの外径は、使用する
ロータの外径にロータとこれと対向する磁極部１１の内
側端との間隔を加えた長さに設定する。そして、ブラケ
ット１２のフランジ１２ｇの内径をこの位置決め部１６
ａの外径にほぼ一致させる。第７図はコア本体の位置決
め時の状態を示す磁極部の中心を通る面で切った断面図
である。コア本体１０内に位置決め用冶具１６を挿入し
、押圧部材１７により各磁極部１０の外周より磁極板１
３及び１４を軸中心に向けて押圧する。各磁極板１３及
び１４の内側端は位置決め用治具１６の外径と等しい円
弧が形成されているから、磁極板１３及び１４の内側端
と位置決め用治具１６の外周面とが係合し各磁極板がモ
ータ本体に対して整列位置決めされると共に各磁極部１
１もモータ本床の中心軸線に対して位置決めされること
になる。また、位置決め用治具１６の軸部１６ｂに座金
１８を介してナツト１９を螺合し、ブラケット１２を軸
方向の両端から押圧し、シャフト１５の両端をブラケッ
ト１６にかしめ、磁極板１３及び１４を固定する。磁極
部を位置決め固定した後、コア本体１０に絶縁処理を施
してから、各磁極部１０の周囲に形成されたスロット内
にコイルを装着する。このコイルの装着は、すでに巻回
されているコイルを装着し、または絶縁処理されている
導線を巻回してコイルを形成する。次に、コイルが装着
されているコア本体にフェス処理を施しコア本体及び各
コアを定着する。尚、このフェス処理はヨーク部の装着
後に行ってもよい。

次に、コア本体にヨーク部を装着する。第８図はヨーク
部２０を装着したステータの中心軸線に垂直に切った断
面図である。コイル２１を磁極部１１に装着した後、例
えば厚さ０．２〜０．５龍以下の薄いケイ素鋼板等の薄
い磁性体シートをコア本体１０の外周部に各磁極部１１
と密着するように巻回し熱収縮チューブ、耐熱性粘着テ
ープ、耐熱性を有する接着剤等で固定してヨーク部２０
を形成する。この場合、ヨーク部２０を構成する磁性体
シートは鉄損７．７５ｗ／ｋｇ以下の磁性体が好適であ
る。磁極部を構成する磁極板１３及び１４の外側端は円
形形状をしており、薄い磁性体シートは可撓性を有して
いるからヨーク部２０と磁極部１１との間で大きな接触
面積が形成され、良好な接触状態を確保できる。この結
果、ヨーク部２０と各磁極部１１との間の磁気抵抗は極
めて小さくでき、ヨーク部２０と磁極部１１とより構成
される磁気回路は良好に作動する。次に、・（イ□＊ｉ
ｍｔ□６□、４．０ヶー２７□。

して完成する。

第９図は本発明によるステータを用いたブラシレスモー
タの一例の構成を示す断面図である。回転軸３０に永久
磁石３１を固着しロータを構成する。

ロータの周囲には所定の間隙を設けてステータ３２を装
着する。このステータ３２の磁極部３３は磁極板３４を
積層連結した構成とし、その両端部にブラケット３５を
装着して整列固定する。そして磁極部周囲のスロット内
にコイル３６を装着し、コア本体の外周を薄いケイ素鋼
シートを巻回してヨーク部３７とする。そして、モータ
ケース３８に固定すると共に、回転軸３０に取り付けた
ベアリング３９をモータケース３８に装着する。

第１０図は本発明によるコア本体の変形例の構成を示す
斜視図である。ブラケット４０のフランジ部４０ａと脚
部４０ｂとの間のスロット部４０ｃに２枚の平板４１及
び４２を中心軸線方向に沿って平行に取り付け、２枚の
平行平板４１及び４２の間に磁極板４３を嵌合装着する
。そして、装着後平行平板４２及び４３上にコイルを装
着する。磁極板４３にはロータと対向する内側端４３ａ
及びヨーク部が当接する外側端４３ｂにそれぞれ円弧状
の鍔部が形成され、これら鍔部の間はコイルを装着する
スロット部４３ｃが形成されているから磁極板４３を容
易に整列支持することができ、磁極板を束ねるために用
いるシャフトが不要になり、更に磁極板を整列させる作
業も省（ことができる。本例のように構成すれば、多極
化したモータの組立に特に有効である。

尚、本発明は上述した実施例にのみ限定されるものでは
なく幾多の変更や変形が可能である。例えば上述した実
施例では磁極部を構成する磁極板をケイ素鋼板で構成し
たがケイ素鋼板に限定されるものではなく他の透磁等の
高い磁性材料も使用できる。また、上述した実施例では
磁極板を整列支持する磁性体のシャフトとして断面が円
形のシャフトを用いたが、断面が多角形をしたシャフト
を用いれば、１本のシャフトで磁極板を正確に整列支持
でき、磁極板を整列させる段階を省くことができる。更
に、ヨーク部を薄いケイ素鋼シートを巻曲して構成した
が、透磁率の高い磁性線材を巻回して構成することもで
き、また、磁性材料から成る円筒スリーブ内にコア本体
を嵌挿してヨーク部を構成することもできる。後者の場
合には円筒を２個の半円筒部を合体して構成することも
できる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、磁極部とヨーク部
とを別体構造とし、磁極部にコイルを装着してからヨー
ク部を形成する構成としているから、簡単な作業でコイ
ルを装着でき、ステータの組立作業が容易になると共に
コイル自動巻回機械を使用することができ、組立上の制
約を受けることなくモータの多極化及び体積効率を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるステータのコア本体の一例の構成
を示す斜視図、 第２図は従来のブラシレスモータの構成を示す軸方向か
ら見た平面図、 第３図は本発明によるステータのコア本体からブラケッ
トを取り除いた状態を示す斜視図、第４図Ａ及びＢは磁
極板の一例の構成を示す平面図、 第５図Ａはブラケットの一例の構成を示す正面図、 同図Ｂは第５図ＡのＩ−１線断面図、 同図Ｃは裏面図、 第６図は位置決め用治具の一例の構成を示す平面図、 第７図はコア本体を位置決めした時の状態を示す断面図
、 第８図はヨーク部を装着した状態を示す中心軸線に垂直
な面で切った断面図、 第９図は本発明によるステータを用いるブラシレスモー
タの一例の構成を示す中線軸線に平行な面で切った断面
図、 第１０図は本発明によるコア本体の変形例の構成を示す
斜視図である。 １０・・・コア本体　　　　　１１．３３・・・磁極部
＞　　　　　　１２．３５．４０・・・ブラケット　１
３．１４，３４．４３・・・磁極板１５・・・シャフト
１６・・・位置決め用治具１７・・・押圧部材　　　　
　１８・・・座金１９・・・ナツト　　　　　　２０　
、３７・・・ヨーク部２１．３６・・・コイル　　　　
３０・・・回転軸３１・・・永久磁石　　　　　３２・
・・ステータ３８・・・モータケース　　　３９・・・
ベアリング４１．４２・・・平行平板。 第１図 第２図 第６図 第７図 第８図 第９図 Ｊ′／（ヨー’／ｌＰ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、各々多数の磁極板を積層連結して構成され、ロータ
   に磁束を供給する複数の各別の磁極部及びこれら磁極部
   を前記ロータの中心軸線の回りに対称的に支持する非磁
   性材料から成るブラケットを有するコア本体と、前記複
   数の磁極部の各々に巻回されたコイルと、前記磁極部と
   磁気的に接続されるようにコア本体の外周に装着された
   ヨーク部とを具えることを特徴とするブラシレスモータ
   用ステータ。 ２、ブラシレスモータ用ステータを製造するに当り、多
   数の磁極板を積層連結してロータに磁束を供給する複数
   の磁極部を格別に構成し、非磁性材料のブラケットに、
   これら磁極部をロータの中心軸線の回りに対称的に装着
   してコア本体を組立て、前記複数の磁極部の各々にコイ
   ルを装着した後、磁性材料より成るシートを前記コア本
   体の外周に巻装してヨーク部を形成することを特徴とす
   るブラシレスモータ用ステータの製造方法。