JPS62296731A - インナ−ロ−タモ−タの有鉄心型電機子の製造方法 - 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】 ２　発明の詳細な説明 （発明の産業上の利用分野） 本発明は、インナーロータモータのＤＣブラシレスモー
タ（ＡＣサーボモータともいう）やステップピングモー
タの有鉄心型電機子の製造方法に関し、本発明によれば
インナーロータモータの有鉄心型電機子を極めて容易且
つ安価に形成でき、またほとんどコギングのないコギン
グレスモータ上置ることができる。

（従来技術とその問題点） 有鉄心型のモータは、コアレスモータに比較シて大きな
トルクが得られる反面、大きなコギングが生ずる欠点が
ある。

かかる大きなコギングを発生するモータは、滑らかなサ
ーボを行なうことができないばかりかｌ々の不都合を伴
う。

このために従来の有鉄心型モータでは、巻線用突極（コ
ア）をスキニーして形成し几シ、例えばＤＣブラシレス
モータでは界磁マグネットの磁極ｔスキ為−着砥する等
やっかいな方法を採用ちと共に、制御回路全複雑且つ高
価な構成にして電気的手段で対拠するようにしていた。

それでも有鉄心型モータにおいて、コギングを十分にな
くすことができないはかシか、当該有鉄心をモータを安
価且つ容易に量産できないものであつ九。

このような欠点は、当該有鉄心型モータがアウターロー
タタイプ及びインナーロータタイプのいずれの形式のモ
ータでも伴うものである。

ま友有鉄心型モータの種類としては、ＤＣブラシレスモ
ータ（ＡＣサーボモータ）、ステッピングモータ等、巻
線用突極を有し、該巻線用突極に電機子巻線を巻装する
形式のいずれのモータも含むものである。

このような有鉄心型モータにおいては、上記のようにア
ウターロータタイプのものとインナーロータタイプのも
のとがあるが、低慣性で応答性のよいサーボモーフを得
るには、アウターロータタイプのモータよシもインナー
ロータタイプのモータの方が望ましい。

しかるにインナーロータタイプの有鉄心型電機子では、
円環（筒）状のステータヨークの内周部に、内周方向に
伸ひる巻線用突極を形成し、この巻線用突極に当該突極
間のスロットに電、哉子巻緋を巻装する必要がある。

例えば、インナーロータタイプのＬ）Ｃブラシレスモー
タ１としては、第１図に示すものがある。

このＤＣブラシレスモータ１において、２は円環状に形
成されたステータ電機子で、このステータ’ｉｌｆ！　
＋氏子２の内周空間部乙に回転子とじでのマグネットロ
ータ４が回動自在に支持されている。上記ステータ′ぼ
−＋２は、固定子を形成するモータケーシング５に固定
゛されている。上記ステータ電機子２は、円環状のステ
ータヨーク乙の内周部に内周方向に伸ひる′ｒ字型の巻
、詠用突ｆ！ｉ７ケ轟１偵ステータヨーク６の内周部に
周方向に沿って多ｖ、ル成し、核巻嶽用突隠１間に巻線
挿入用スロット８を形成している。

このスロット８は、巻線の入口が狭く、その内部が広く
なっているものとなっている。これは大きなトルクを得
ること、できるだけ滑らかに当該モータ１の回転子（マ
グネットロータ４）を回転させるためでちる。ま之スロ
ット８間に巻装される電機予巻ｌ＆９は、２以上の巻勝
用突極７にまたがって巻装されている。従って第１図の
ＤＣブラシレスモータ１では、電機子巻線９が互いに周
方向においてｉｌＷ＆つたものとなっている。

もしも、更に滑らかなりＣブラシレスモータを得るため
には、電機予巻、嵌９が１つのスロット８に２以上重ね
て巻線することもある。このようなステータ電機子２は
、カップ型のモータケ−シンク５の内面に同定されてい
る。

このモータケーシング５の内面ｉ都には、プリント配電
パターンを有するプリント配電基板１０が固設石れてい
る。ル之フ“リント自己電基板１０には、エツチング手
段等によシブリント配電ノくターン１１が形ｇ嘔れてい
る。プリント配電基板１０には、ホール素子やホールＩ
Ｃ等の位置検知素子１２が配設され、上記配電パターン
１１に半田付けされ、電気的結線がなされている。リー
ド線１６は、プリント配瞭基板１０の上記プリント配電
パターン１１に半田付は接続され、電気的に結線されて
いる。

尚、符号１４は、電伽子巻緻９の端子で、１５は回転軸
である。

このように、従来のインナーロータタイプのＤＣＣブラ
シレスモーフでは、ステータヨーク（電機子鉄心）乙の
内周部に伸びる巻線用突極７を複数形成することで巻麿
挿入用スロット８ｔ−形成し該スロット８に電機予巻−
９ｔ−憲畳して巻機するＣとでステータ電愼子２を形成
している。

かかるスロット形の有鉄心型ＤＣブラシレスモータ１に
は、巻線用突極７があることから、上記したように大き
なコギングが発生ずる欠点があるほか、第１図に示すよ
うなインナーロータタイプの有鉄心をＤｃブラシレスモ
ータ１では、ステータヨーク６の内周方向からスロット
８に電機子巻線９七巻線する必要があるが、この巻線方
法が非常にやっかいで量産性に優れない欠点がある。し
かも、かかるインナーロータタイプの有鉄心型ＤＣブラ
シレスモータ１が更に経が短かいものであつ２ｔシ、を
文は軸方向に長さの長いものであったりした場合には、
更にスロット８に電機子巻線９七巻線するのがやっかい
で量産性に優れないものとなる欠点がある。

−りの半径外側方向に伸びる巻線用突極を複数形成する
ことで巻線挿入用スロツ）を形成したアウターロータタ
イプのＭ鉄心型ＤＣプラシンスモータが採用されている
。

しかし、大きなトルクが得られ、低慣性で応答性の良い
有鉄心型ＤＣブラシレスモータを得るには、巻＋ｆｊＡ
がやっかいで量産性に優れないインナーロータタイプの
有鉄心型ＤＣＣブラシレスモーフ採用せざるを得ない。

以上のことｔ簡単に説明すると、従来のインナロータモ
ータの有鉄心微電機子によると、スロットと回転子（例
えばマグネットロータ）は径方向の空［−介して対向し
ておシ、回転することで互いの吸引力の影響が明確に表
われる。つまシ、これがコギングでらシ、モータを低速
で回転させようとする場合、大きな問題となる。

この問題点を解決する方法としては、従来においては、
スロットまたはマグネットロータの磁極をスキニーさせ
、吸引を柔らげる方法が採用されている。

しかしながら、上記の方法は、加工及び組付は時に手間
がかかる他、コギング力はスキ為−角に依存し、完全に
コギングを取ることかできないはかシか、トルク低下の
原因につながるものである。

ｉたステータヨークの内周にスロットがある形式のイン
ナーロータモータにおいては、スロットに巻ｉｔＭｔ巻
くのがやっかいで量産に適さないものＣあった。

（本発明の課題） 本発明は、はとんどコギングがなく、電機子壱巌の巻線
伸入用スロットへの巻源ｔ−填めて容易巻線でき、イン
ナーロータタイプの有鉄心型電機子巻線上安価に量産で
さるようにしたインナーロータモータの有鉄心型′￥を
磯子の製造方法を得ること全課題にな？れたものである
。

（本発明の課題達成手段） かかる本発明の課題は、磁性体からなる円筒体の外周に
半径外側方向に突出する巻線用突極を複数個一体形成す
ることで、上記巻線用突極間に巻線挿入用スロットを形
成し九電磯子鉄心を形成し、該電機子鉄心の上記巻線用
突極によって形成てれた巻線挿入用スロットに電磯子巻
腺を巻装し、上記電機子鉄心の外周に該電機子鉄心の外
径と略々一致する内径を有する電捌子円筒磁性体全固定
することで達成される。

本発明の課題全達成するための、その他の課題達成手段
については、以下の説明で明らかになるであろう。

ｅ未発間の効果） 本発明によると、（１）回転子、例えばマグネットロー
タに対する有鉄心型′ｉｌｆ機子面がスロットレス構造
となる丸め、低速時において問題となる大きなコギング
が生じない、すなわちスロットレス構造となるので、性
能のよいインナーロータモータを得ることができる。（
２）肩鉄心型電儂子の形成過程において、′ｇ電機子鉄
心巻線挿入用スロットが外側開放形となる几め、当該ス
ロットに電機子巻線を容易に巻線できるので当該有鉄心
型！磯子全容易且つ安価に量産できるものとなる。（３
）電機子鉄心の内周部の円筒磁性体の内面を内径方向に
研削等加工をすることができるので、回転子と有鉄心ｒ
ｉ電機子（ステータ電機子２）間の径方向の空隙長全極
小にできるので、大きなトルク？得ることができる。（
４）良性円筒体の外周に半径外側方向に突出する巻線用
突極間を複数個一体形成して上記巻線用突極間に巻線挿
入用スロツ）ｋ形成した電機子鉄心を形状し、寛栽子巻
線を巻線し九電機子鉄心の外周に円筒磁性体を固定する
ようにしているので、紋型振子外周の円筒磁性体を、も
しもモータケーシング自体とする場合には、上記スロ巻
線保愕部材が不要となるばかシか、当該電機子鉄心の巻
線用突極の形状も簡単化できλその巻線用突極の加工も
容易になるので、箔該インナーロータモータの有鉄心を
電機子ｔも安価且り容易に量産できるものとなる。（５
）電機子鉄心を磁性体と樹脂との混合体、例えば鉄粉入
シ側脂のモールドによシ一体形成し几場合には、ヒステ
リシス損、渦流損も小さく、また上記のようにコギング
レスとなることから、性能のよいインナーロータモータ
の有鉄心型電機子を得ることができる。（６）また上記
のように鉄粉入９樹脂で′Ｒｔ磯子鉄子鉄心成する場合
には、この内側の円筒磁性体の加工も極めて容易に加工
できるので、上記（３）の効果をよシ一層高めることが
できる。（７）上記電機子鉄心の巻腺用突ｔＭｋ径方向
に配向形成し、上記電機子鉄心の外周の円筒磁性体上周
方向に配向形成°ｒることで、磁束を望ましく通す友め
の磁気回路構成となるので、大きなトルクを得ることが
できる。（８）また有鉄心製電機子の外側の円筒磁性体
と内側の円筒磁性体間のスロット空隙と回転子を挿入す
るための円筒磁性体内の内周空間部が上記内側の円筒磁
性体とが分離てれているので、上記スロット空隙のみｔ
冷却することができる。この冷却は、モータ立つもので
ある。（９）上記（１）〜（８）の効果により、有鉄心
製電機子七有するインナーロータモータを。

高′Ｐ／１度で、安価且つ容易に量産できる効果を得る
ことができるものとなる。

（発明の実施例） 尚、以下に示す実施例では、図面作成上、巻線用突極（
巻總挿入用スロット）の数が少ない例を示すが、実際に
はスロットの数か多いほど本発明は有効に機能する。

また以下に示す実施例では、１つの巻線用突極に１つの
１を磯子巻臓に巻線しているか、複数■スロットにま九
がって電機子巻線を巻線してもよいことはいうまでもな
い。

以下、第２図以下を参照して本発明の一実施グｊとして
のインナーロータモータの有鉄心型電機子の製造方法に
ついて説明する。

まず本発明では、第２図に示すような磁性体からなる電
機子鉄心１６を一体形成する。

この電機子鉄心１６は内周部に円筒母性体１７ｔＶし、
この円筒磁性体１７の外周に径方向に伸びる磁性体でで
！！７’Ｃ巻級用突極１８が複数、第２図では４個を上
記円筒磁性体１７と共に一体形成したものとなっている
。この電機子鉄心１６は、り１ 内周部の円筒磁性体１７ｐ、、それぞれの巻線用突極１
８間と接続されている友め、後記するようにコギングレ
スの電機子鉄心１６となるが、性能をものとなるように
極力薄く形成しなければならない。その九めには、上記
円甫占性体１７の径万同の厚みを非常に薄くする必要が
ある。このため円筒磁性体１７は、径方向の厚みをｌ　
ｍ　（尚、１ｍとじｔのは許容できる範囲で、実際には
１箇以下でも厚いくらいであるが、この場合には、加工
して最適なものにできるものである。まｔ厚みを薄く形
成丁べき部分は、メイン巻森用突極間位置であるので実
際には、円筒磁性体の厚みは１霞以下とするのが望まし
いとしても、１■以上であってもよい）以下に形成して
いる。

ま九電機子鉄心１６は、特に巻線用突極１８は磁路が望
ましい方向に通るようにするために、径方向配向するこ
とが望ましい。この場合、電機子鉄心１６の円筒伝性体
１７０巻線用突極１８部を構成する以外の部分は、径方
向配向にする必要はないが、この部分は非常に厚みが薄
い丸め、電機子鉄心１６を径方向配向に形成しても差し
支えない。

電機子鉄心１６は、積層鋼板によって形成する場合、上
記円筒磁性体１７と巻線用突極１８全一体形成するに当
っては、径方向に伸びる積層鋼板を軸方向に多数積層し
て固定することで容易に形成で゛きる。

ま九電機子鉄心１６ｔ−積層鋼板で一体形成しない場合
には、（１）ｌｉｌａ性体にて径方向配向に遠心鋳造等
の手段で一体形成する方法や、（２）少なくとも磁性体
と樹脂との混合体で一体形成する方法、例えば鉄粉人＃
）樹脂で径方向配向にプラスチックモールド手段を採用
して一体形成する、等の方法を採用して電機子鉄心１６
ｔ−形成すると誠に都合良いものとなる。このように積
層鋼板を用いないで電機子鉄心１６を形成する方法によ
ると、その円筒磁性体１７の加工が極めて容易なので、
この円筒磁性体１７の内周を径方向に研摩等の手段で加
工することが非常に容易になる。この結果、回転子と円
筒磁性体１７間の径方向の空隙長上極小にできるので、
低速時でも大きなトルクに！するインナーロータタイプ
の有鉄心をモータを構成できるものとなる。また′αα
壬子鉄心１６磁性体と樹脂との混合体、例えば鉄粉人少
樹脂のモールドにより一体形成し友場合には、ヒステリ
シス損、渦泥損も小さく、また円筒磁性体１７があるた
めにコギングレスとなることから、性能のよいインナー
ロータモータの有鉄心製電機子を得ることができるもの
となる。

尚、第２図において、符号１９は内周空間部で、この空
間部１９に回転子上回動自在に収納することで、インナ
ーロータモータが形成される。

符号２０は巻腺挿入用スロットで、このスロット２０に
後記する電機子巻線が収納される。

第２図から明らかなように本発明の電機子鉄心１６では
、外周開放型の巻線挿入用スロット２０を形成している
ので、該スロット２０に電機予巻ｉｔ−容易に収納・巻
線できるものとなる。

まず第２図に示す外周開放型の電機子鉄心１６に形成し
た後、次に外周が開放てれたスロット２０’ｉｒ第１ｊ
用して非磁性体からなる筒状の巻枠２２の外周に巻線さ
れた′屯磯子巻懸２１を第３図に示すように巻線用突極
１８に外径方向から挿入して固定している。

尚、巻枠２２を用いたのは屯礪子巻、脈２１と電機子鉄
心１６のシ１−　ト’に防ぐため、丁なわち電気的絶Ｒ
を図る友めである。しかし、予め電機子鉄心１６に絶縁
処理が施こ嘔れている場合には、巻枠２２は不要である
。この場合には、ｉ１機予巻巌２１を筒状に巻房し、上
記のように外径方向から巻線用突極１８に挿入して固定
するか、あるいは適宜な巻線機を用いて、直接、導ｄ’
を巻線用突極１８に巻勝することで電機子巻線２１を巻
線用突極１８に巻線固定するようにするとよい。

上記第３図に示すよりに巻線用突極１８に′ｒｉ磯子巻
朦２１を巻線することで、本発明の製造方法の第２過程
が終了する。第３図のように形成した後、電機子巻線２
１の脱出防止並びに磁気回路を閉じるようにしなければ
ならなし３ので、第４図に示すように巻線用突極１８の
外周に円筒磁性体２６を適宜な手段で固定している。

この円筒ａｔ＝体２６は、モータケーシングを兼ねる場
合には、電機子巻想押え、例えば巻枠等を不要にできる
ものとなる。尚、円筒磁性体２３がモータケーシングを
兼ねる場合、その内周面に絶縁処理しておくことが望ま
しい。

ま九円筒ふ性体２３は、磁束を望ましく通す几めの磁気
回路構成とする几めには、周方向配向とすることが望ま
しい。

このように第３図の電機子巻線２１を備えた電機子鉄心
１６の外周に円筒磁性体２３ｔ−固定することで、ｗＪ
Ａ図に示すように本発明の有鉄心型電機子２４を形成す
ることができる。

以上で、本発明の製造方法の一通シの過程を示した。

しかし、上記円筒磁性体１７が径方向に非常に厚みのあ
る場合には、当該円筒磁性体１７によって突極１８間が
シ冒−トしてしまうので、この場合には円筒磁性体１７
０円周を琳５図に示すように加工して径方向の厚みが薄
くなるようにすることが望ましい。

尚、上記のよって円筒磁性体１７によシスロット２０と
内側空間部１９が遮蔽されているため、上記スロット２
０間に流体′ｔ−流すなどして′Ｉｔ機子予巻＃２１．
円筒磁性体１９．２３及び突１ム１８を冷却することに
よりこの有鉄心型電機子２４を用い友インナーロータモ
ータを定格電圧以上に立上少時に電機子巻線２１に犬１
！泥を流しても当該電機子巻線２１が焼損しない効果が
ある。

尚、従来では、回転子と有鉄心型電機子間の径方向の空
隙部にエアーを流して冷却していたが、このようにする
とこの部分にゴミを含んだエアーが流れ几場合、回転子
と有鉄心型電機子間にゴミが几ま）、このゴミによって
回転子が破損したシ、滑よかな回転ができなくなったり
、大きな回転音を生ずる欠点があつ几。

しかし、本発明の有鉄心型電機子によれば、冷面、エア
ーによる冷却を考Ｉばしない場合、電機子巻線２１を善
ｔ１用突極１８に堅固に保持するには、第３図のように
電機子巻線２１を保持し九電機子鉄心１゛６のスロット
２０に、あるいは第４図の有鉄心型電機子２４のスロッ
ト２０に、樹脂２５まｔは鉄粉入シ樹脂２６をモールド
しておくと更に望ましいものが得られる。

特に後者の鉄粉入り樹脂２６をスロット２０にモールド
すると、更に山路を合理的に閉じることができて望まし
いものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のインナーロータタイプの有鉄心型電機子
七ＭするＤＣブラシレスモータの説明図。 第２図乃至第６図は本発明の＆遣方法の説明図で、第２
図は電機子鉄心の説明図、第３南は第２図の電機子鉄心
の巻線用突隠に′２機予巻′ＩＪを装着する場合の説明
図、第４図は本発明の有鉄心型電機子の製造方法の説明
図、第５図は第４図の有鉄心型電機子を更に加工する場
合の説明図、第６図は同有鉄心型遡磯子の巻嫁用スロッ
トに樹脂ｉたは鉄粉入シ樹脂を入れる方法の説明図であ
る。 （符号の説明） １・・・ＤＣブラシレスモータ、　２・・・ステータ電
機子、　　６・・・円周空間部、　４・・・マグネット
ロータ、　５・・・モータケーシング、　６・・・ステ
ータヨーク、　　７・・・＠−用突砿、　　８・・・巻
、嵌挿入用スロット、　　９・・・心磯子巻、尿、　　
１０・・・プリント配電パターン、　　１２−・位置検
知素子、　　１３・・・リード線、　　１４・・・端子
、　　１５・・・回転軸、　　１６・・・電機子鉄心、
　　１７・・・円筒磁性体、　１８・・・巻線用突極、
　　１９・・・内周空間部、　　２０・・・巻腺挿入用
スロット、　２１・・・電機子巻緋、　２２・・・巻枠
、２３・・・円筒磁性体、　２４・・・有鉄心型電機子
、２５・・・樹脂、　２６・・・鉄粉入シ樹脂。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性体からなる円筒体の外周に半径外側方向に突
   出する巻線用突極を複数個一体形成することで上記巻線
   突極間に巻線挿入用スロットを形成した電機子鉄心を形
   成し、該電機子鉄心の上記巻線用突極によつて形成され
   た巻線挿入用スロットに電機子巻線を巻装し、上記電機
   子鉄心の外周に該電機子鉄心の外周と略々一致する内径
   を有する電機子円筒磁性体を固定してなる、インナーロ
   ータモータの有鉄心型電機子の製造方法。
2. （２）上記円筒体とこの外周に一体形成した巻線用突極
   は、径方向に伸びる積層鋼板を軸方向に多数積層してな
   る、特許請求の範囲第（１）項記載のインナーロータモ
   ータの有鉄心型電機子の製造方法。
3. （３）上記円筒体とこの外周に一体形成した巻線用突極
   は、磁性体にて径方向配向に遠心鋳造等の手段によつて
   一体形成してなる、特許請求の範囲第（１）項記載のイ
   ンナーロータモータの有鉄心型電機子の製造方法。
4. （４）上記電機子鉄心は、少なくとも磁性体と樹脂との
   混合体で一体形成してなる、特許請求の範囲第（１）項
   記載のインナーロータモータの有鉄心型電機子の製造方
   法。
5. （５）上記電機子巻線は、上記巻線用突極の２以上にま
   たがつて当該突極に巻装されてなる、特許請求の範囲第
   （１）項乃至第（４）項いずれかに記載のインナーロー
   タモータの有鉄心型電機子の製造方法。
6. （６）上記外周に巻線用突極を有する内周部の円筒体は
   、その内径を径方向における厚みを１ｍｍ以下に形成し
   てなる、特許請求の範囲第（１）項乃至第（５）項いず
   れかに記載のインナーロータモータの有鉄心型電機子の
   製造方法。
7. （７）上記有鉄心型電機子は、外周に巻線用突極を有す
   る内周部の円筒体は、その内周部を加工することで、そ
   の内径力径方向における厚みを１ｍｍ以下に形成してな
   る、特許請求の範囲第（６）項記載のインナーロータモ
   ータの有鉄心型電機子の製造方法。