WO2007052385A1 - モータとそのモータに使用されるステータの製造方法 - Google Patents

モータとそのモータに使用されるステータの製造方法 Download PDF

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winding
phase
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motor
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Mitsuru Yamane
Manabu Takeuchi
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
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    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49009—Dynamoelectric machine

Definitions

  • the present invention relates to a motor and a method for manufacturing a stator used in the motor. More particularly, the present invention relates to a motor composed of a rotor magnetized with 10 poles, a stator having 12 salient poles and a winding wound around each salient pole, and a method of manufacturing the stator used in the motor.
  • the stator improves the slot space factor of the winding by performing concentrated winding on a split core that is easy to perform the winding operation.
  • the rotor is made of a rare earth magnet to achieve miniaturization.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-125495 discloses a technique of using a multilayer printed wiring board for the process of winding a concentrated winding.
  • the problem to be solved is that the force in the winding direction of the three-phase winding repeats the combination of the same-phase winding in opposite directions, and the adjacent different-phase windings are arranged to have the same polarity. Therefore, the shoreline work becomes very complicated and is difficult to automate. For this reason, conventional stator manufacturing equipment cannot be shared, and new capital investment or modification of the shoreline equipment is required, which is problematic in terms of cost.
  • the motor of the present invention has a rotor magnetized at 10 poles at equal intervals and 12 core pieces, all of the core pieces have windings concentrated and wound in the same winding direction and are arranged in an annular shape And a stator that is disposed opposite to the rotor, and a wiring board that connects the three-phase wiring of the U-phase, V-phase, and W-phase. Adjacent in-phase wires are connected through a wiring board so that the current direction is opposite and adjacent different-phase wires are in the same direction.
  • the stator manufacturing method of the present invention includes a step of arranging twelve core pieces side by side and continuously winding the winding wire in the same winding direction on all the core pieces, and the winding wire is applied. Along with the step of circularly arranging the 12 core pieces, the step of cutting the connecting wire connected between the core pieces, and the cutting of the connecting wire. At each wire end, adjacent in-phase wires are in the opposite direction of current and adjacent out-of-phase wires are It includes a step of three-phase connection through the wiring board so that the current directions are the same.
  • FIG. 1 is an explanatory view of a main part of a motor in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a connection diagram of three-phase wires in the stator of the motor shown in FIG.
  • Fig. 3 is a pattern diagram of the neutral point (fourth layer) in the multilayer printed wiring board of the motor shown in Fig. 1.
  • FIG. 4 is a pattern diagram of the first layer in the multilayer printed wiring board of the motor shown in FIG.
  • FIG. 5 is a pattern diagram of the second layer in the multilayer printed wiring board of the motor shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a pattern diagram of the third layer in the multilayer printed wiring board of the motor shown in FIG.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of the main part of the motor according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a connection diagram of a three-phase wire in the stator of the motor shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a multilayer printed wiring board of the motor shown in FIG.
  • Fig. 4 is a pattern diagram of the neutral point (fourth layer)
  • Fig. 4 is a pattern diagram of the first layer of the multilayer printed wiring board of the motor shown in Fig. 1
  • Fig. 5 is a second layer of the multilayer printed wiring board of the motor shown in Fig. 1.
  • FIG. 6 is a pattern diagram of the third layer in the multilayer printed wiring board of the motor shown in FIG.
  • the motor of the present embodiment includes a rotor 1, a stator 4, and multilayer printed wiring boards 91, 92, 93, and 94 force.
  • the rotor 1 is magnetized at equal intervals of 10 poles (a pair of N poles and S poles, 5 pairs).
  • the stator 4 has twelve core pieces 6 , and all of the core pieces 6 have a concentrated winding 5 that is concentratedly wound in the same winding direction and are arranged in an annular shape.
  • the stator 4 is disposed so as to face the rotor 1 through a gap.
  • Concentrated wires 5 wound around 12 core pieces 6 are connected through multilayer printed wiring boards 91, 92, 93, and 94 in a three-phase connection with U-phase, V-phase, and W-phase forces.
  • adjacent in-phase wires are connected through multilayer printed wiring boards 91, 92, 93, and 94 so that current directions are opposite and adjacent different-phase wires are in the same direction.
  • the motor of the embodiment shown in FIG. 1 has a winding group for one phase formed by connecting in parallel two circuits in which adjacent in-phase windings are connected in series. Y-connected for 3 phases.
  • the method of manufacturing the stator 4 includes the following steps.
  • twelve core pieces 6 are arranged side by side, and a step of continuously winding the winding wire in the same winding direction on all of the core pieces 6 and twelve core pieces 6 with the winding wires applied thereto.
  • the step of arranging the loops, the step of cutting the connecting wires connected between the core pieces in accordance with the continuous winding of the winding wires, and the end portions of the winding wires generated by the cutting of the connecting wires Steps for three-phase wiring through multilayer printed wiring boards 91, 92, 93 and 94 so that adjacent common-mode wires have opposite current directions and adjacent different-phase wires have the same current direction Including.
  • FIG. 1 Odor
  • the rotor 1 is composed of a rotor core 2 and a magnet 3.
  • Magnet 3 is fixed to the outer wall of rotor core 2 with an adhesive.
  • Magnet 3 is magnetized with 10 poles alternately in the radial direction.
  • the stator 4 is formed by annularly arranging twelve core pieces 6 having concentrated windings 5 and then three-phase Y-connecting with a multilayer printed wiring board described later.
  • the rotor 1 is disposed inside the stator 4 via a gap, and the motor according to the embodiment of the present invention is configured.
  • the core piece 6 will be described in a little more detail.
  • the core piece 6 is laminated with a predetermined number of iron cores divided into units of teeth, and after insulating both ends of the lamination with the insulating plate 7, the winding start and end of the concentrated winding 5 concentrated and wound in the same direction are performed.
  • Solder to terminal pin 8. For example, start winding (indicated by symbol S in FIG. 1) on one terminal pin and connect the end of winding (indicated by symbol E in FIG. 1) to the other terminal pin.
  • Both terminal pins 8 may be provided on the side of the insulating plate 7 to be connected. Twelve core pieces 6 in which the concentrated wires 5 are concentrated and wound in the same direction are arranged in an annular shape, and the divided surfaces of the core pieces 6 are joined and fixed.
  • the core piece 6 having the concentrated winding 5 shown in FIG. 1 is in a state in which the concentrated winding 5 concentrated and wound in the same direction is simply connected to the terminal pin 8, that is, before three-phase connection.
  • the 12 phase arrangements and current directions are undecided.
  • V4F and V9F are excited to have the same polarity, and V3R and V10R are excited to have different polarity with respect to V4F and V9F.
  • W5F and W12F are excited to have the same polarity, and W6R and Wl 1R are excited to be different from W5F and W 12F.
  • the first U phase is designated as U1F
  • the adjacent second U phase is designated as U2R
  • the third V phase is V3R and the fourth V phase is counterclockwise.
  • V4F 5th W phase W5F
  • 6th W phase W6R 7th U phase U7R
  • 8th U phase U8F 9th V phase V9F
  • 10th V phase V10R The 11th W phase is W11R
  • the 12th W phase is W12F.
  • a single-phase wire group consisting of two circuits connected in series with the same in-phase wire connected in parallel is Y-connected for three phases.
  • the entire U-phase wire is configured by connecting the series circuit of adjacent U-phase wires U1F and U2R and the series circuit of adjacent U-phase wires U7R and U8F in parallel.
  • the entire V-phase wiring is configured by connecting the series circuit of adjacent V-phase wiring V3R and V4F and the series circuit of adjacent V-phase wiring V9F and V10R in parallel.
  • the entire W-phase wire is configured by connecting in parallel the series circuit of adjacent W-phase wires W5F and W6R and the series circuit of adjacent W-phase wires W11R and W12F.
  • Such a connection is suitable for winding a wire having a small diameter to obtain a high output.
  • the target wires that connect adjacent in-phase wires in series are 6 circuits of U1F and U2R, V3R and V4F, W5F and W6R, U7R and U8F, V9F and V10R, W11R and W12F It is.
  • Fig. 2 shows a state in which the above-mentioned in-phase series circuits are connected in parallel among the six circuits. Each winding is marked with "S” at the beginning and "E” at the end. In addition, “N” is attached to the neutral point of the 3-phase Y connection.
  • FIG. 3 shows an example of a neutral point pattern layout (fourth layer).
  • a neutral point pattern (hatched portion) is formed on the printed circuit board 94.
  • Each winding number and the winding start S and winding end E of each winding are shown.
  • Winding wire U2R winding start S, winding wire U7R winding start S, winding wire V3R winding start S, winding wire V10R winding start S, winding wire W6R winding start S, winding wire W1 1R winding start S Force Connected to neutral point pattern.
  • the neutral point N of the 3-phase Y connection shown in Fig. 2 is connected.
  • FIG. 4 shows a pattern layout of the first layer in the multilayer printed wiring board.
  • a first-layer wiring pattern (hatched portion) is formed on the printed wiring board 91.
  • Each winding number and the winding start S and winding end E of each winding are shown.
  • the 24 terminal pins 8 shown in Fig. 1 penetrate the vicinity of the outer periphery of the multilayer printed wiring board up to the 4th layer. Yes.
  • the terminal pins 8 and the winding start S or winding end E of each winding are electrically connected through lands, respectively.
  • the winding end E of winding line U7R and the winding end E of winding line U8F are connected by a wiring pattern.
  • Winding end E of winding wire V3R and winding end E of winding wire V4F are connected with a wiring pattern.
  • Winding end W5F winding end E and winding end W6R winding end E are connected by a wiring pattern.
  • the winding start S of the winding U1F and the winding start S of the winding U8F are connected by a wiring pattern.
  • FIG. 5 shows the pattern layout of the second layer in the multilayer printed wiring board.
  • a second-layer wiring pattern (hatched portion) is formed on the printed wiring board 92.
  • Each winding number and the winding start S and winding end E of each winding are shown.
  • End of winding of wire U1F E and end of winding of wire U2R E are connected by wiring pattern!
  • Winding end E of winding line V3R and winding end E of winding line V4F are connected by the wiring pattern!
  • Winding end W1 1R winding end E and winding W12F winding end E are connected by wiring pattern.
  • the winding start S of the winding V4F and the winding start S of the winding V9F are connected by the wiring pattern.
  • FIG. 6 shows the pattern layout of the third layer in the multilayer printed wiring board.
  • a third-layer wiring pattern (hatched portion) is formed on the printed wiring board 93.
  • Each winding number and the winding start S and winding end E of each winding are shown.
  • Winding end E of winding U7R and winding end E of winding U8F are connected with a wiring pattern!
  • Winding end E of winding wire V9F and winding end E of winding wire V10R are connected with a wiring pattern.
  • the winding start S of the winding W5F and the winding start S of the winding W12F are connected by a wiring pattern.
  • Each of the patterns shown in FIG. 3 to FIG. 6 is connected to the U-phase, V-phase, and W-phase in-phase wires via through-holes, and each circular force of each printed wiring board is provided in each square portion. Derived to the land of phases.
  • terminal pins 8 are solder-connected with the multilayer printed wiring boards 91 to 94 to complete the three-phase Y connection.
  • the printed wiring board is used as the wiring board, but the present invention is not limited to the printed wiring board.
  • twelve core pieces provided with terminal pins are arranged side by side in a horizontal direction, concentrated around the terminal pins in the same winding direction, and a crossover is cut to the adjacent core piece.
  • Wind continuously without interruption, and after completing the 12 windings fix the core piece in an annular shape. After this, even if there is a difference in shape between the 12 core pieces that can be cut off the connecting wire between the core pieces, it becomes easy to restore the ring shape.
  • three core pieces for three phases may be simultaneously wound in the same winding direction, and further three may be skipped to repeat the winding.
  • the 12 salient pole stator combined with the 10 pole rotor is three-phase Y-connected using the wiring board, so that all the windings can be concentrated and wound in the same direction. For this reason, it is possible to perform aligned winding using conventional winding equipment, and to reduce the end of the winding. As a result, a small and high-efficiency motor with a high slot space factor of the shoreline can be obtained.
  • the in-phase core piece force that contributes to torque generation can be arranged in a well-balanced manner at intervals of a mechanical angle of 180 degrees, so that in addition to low cogging torque, low vibration and low noise are possible.
  • the steps before attaching the wiring board for three-phase connection are the same as the conventional ones, and only by combining wiring boards with different wiring patterns, for example, for an 8-pole magnetized rotor
  • the stator can be changed to a 10-pole or 14-pole magnetized rotor.
  • stator parts and manufacturing equipment can be shared, so low cost can be achieved, and when combined with a 10 pole (or 14 pole) magnetized rotor, cogging torque is low and high output and high efficiency are achieved. A motor is obtained.
  • the motor of the present invention is optimal for servo motors that require high performance, and is also useful for applications that dislike vibration noise.

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Abstract

　等間隔に１０極着磁されたロータと、１２個のコアピースを有し、コアピースの全てが、同一巻き方向に集中巻回された巻線を有するとともに環状配置し、かつロータに対向配設するステータと、巻線を３相結線する配線基板を含むモータである。隣り合う同相巻線は電流の向きが逆向き、隣り合う異相巻線は電流の向きが同じ向きになるように配線基板を介して結線する。

Description

明 細 書
モータとそのモータに使用されるステータの製造方法
技術分野
[0001] 本発明はモータとそのモータに使用されるステータの製造方法に関する。特に、 10 極着磁されたロータと、 12突極とその各突極に卷回される卷線を有するステータとか ら構成されるモータと、そのモータに使用されるステータの製造方法に関する。
背景技術
[0002] 従来、産業機器の高性能化や高機能化達成のため、駆動システムであるサーボシ ステムにおいて、メンテナンスフリー、高速応答化、デジタル化にカ卩え、高精度化、小 型化および省配線化が実現されてきた。
[0003] サーボモータにおいて、ステータは、卷線作業が容易な分割コアに集中卷回を施 すことで卷線のスロット占積率を向上させている。ロータには希土類磁石を採用して 小型化を実現している。そして、集中卷回した卷線の結線処理に、多層プリント配線 基板を用いる技術が、例えば日本特許出願特開 2000— 125495号公報に開示さ れている。
[0004] 近年、更なる機器の小型高性能化、高精度化および低騒音化を実現するため、サ ーボモータには更なる小型高出力化、高回転精度化および低コストィ匕が求められて いる。
[0005] そのような要望に対応して、高出力、低振動および低騒音を実現するため、 10極（ または 14極)着磁のロータに対して、 12個の突極コア力もなるステータを組合せるこ とでコギングトルクを抑制する技術力、例えば日本特許出願特公平 8— 8764号公報 に開示されている。この公報に開示されている技術は、コギングトルクを抑制して、高 出力、低振動および低騒音を実現できるものである。
[0006] し力しながら、集中卷回した 3相卷線を次のように配置する必要がある。すなわち、 機械角 180度の位置に配置される第一卷線と同相の第二卷線とは互いに異極となる ように異方向に卷回して配置し、円周方向に隣接する上記第一卷線と同相の第三卷 線とは互いに異極となるように異方向に卷回して配置する必要がある。さらに、同円 周方向に隣接する異相の卷線は上記第三卷線と同方向に卷回して配置する必要が ある。このように、卷線あるいは結線処理が煩雑となる。
[0007] 解決しょうとする問題点は、 3相卷線の卷回方向力 同相卷線で互いに逆方向とな る組合せの繰り返し、かつ、隣り合う異相卷線は同極となるように配置する必要があり 、卷線作業が非常に煩雑となり自動化が困難な点である。このため、従来のステータ の製造用設備が共用できず、新たな設備投資あるいは卷線設備の改造などが必要 となり、コスト面で問題がある。
[0008] また、同相卷線を直列接続のみで構成する 3相 Y結線においては、同相卷線を切 断することなく渡り線を介在させながら連続して集中卷回させると、結線処理作業が 容易になる。し力しながら、高出力を得るための卷線作業に課題が発生する。すなわ ち、線径の太い卷線を採用しなければならず、巻き方向を変更しながら集中卷回す るのが困難であり、その結果、卷線のスロット占積率が低下して効率も低下する。
[0009] これに対して、線径の細い卷線を採用して、同相卷線を直列接続のみならず並列 接続も含む 3相 Y結線すれば、スロット占積率の低下は防止できるものの、結線処理 作業が煩雑になる。
発明の開示
[0010] 本発明のモータは、等間隔に 10極着磁されたロータと、 12個のコアピースを有し、 コアピースの全てが、同一巻き方向に集中卷回された卷線を有するとともに環状配置 し、かつロータに対向配設するステータと、卷線を U相、 V相、 W相カゝらなる 3相結線 する配線基板を含む。隣り合う同相卷線は電流の向きが逆向きに、隣り合う異相卷線 は電流の向きが同じになるように、配線基板を介して結線する。
[0011] この構成により、卷線のスロット占積率が高ぐ高出力、高効率で、コギングトルクの 小さなモータが得られる。
[0012] また、本発明のステータの製造方法は、 12個のコアピースを横に並べ、コアピース の全てに対して卷線を連続的に同一巻き方向に集中卷回するステップと、卷線が施 された 12個のコアピースを環状配置するステップと、卷線を連続的に卷回することに 伴 、各コアピース間で繋がった渡り線を切断するステップと、渡り線の切断に伴 、生 じた各卷線端部を、隣り合う同相卷線は電流の向きが逆向きに、隣り合う異相卷線は 電流の向きが同じになるように、配線基板を介して 3相結線するステップを含む。
[0013] この方法によって製造したステータを 10極着磁したロータと組合せることにより、卷 線のスロット占積率が高ぐ高出力、高効率で、コギングトルクの小さなモータが得ら れる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]図 1は本発明の実施の形態におけるモータの要部説明図である。
[図 2]図 2は図 1に示すモータのステータにおける 3相卷線の結線図である。
[図 3]図 3は図 1に示すモータの多層プリント配線基板における中性点 (4層目）のパ ターン図である。
[図 4]図 4は図 1に示すモータの多層プリント配線基板における 1層目のパターン図で ある。
[図 5]図 5は図 1に示すモータの多層プリント配線基板における 2層目のパターン図で ある。
[図 6]図 6は図 1に示すモータの多層プリント配線基板における 3層目のパターン図で ある。
符号の説明
[0015] 1 ロータ
2 ロータ鉄心
3 磁石
4 ステータ
5 集中卷線
6 コアピース
7 絶縁板
8 端子ピン
91 多層プリント配線基板（1層目）
92 多層プリント配線基板 (2層目）
93 多層プリント配線基板 (3層目）
94 多層プリント配線基板 (4層目） 発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図 1は本発明の実施 の形態におけるモータの要部説明図、図 2は図 1に示すモータのステータにおける 3 相卷線の結線図、図 3は図 1に示すモータの多層プリント配線基板における中性点（ 4層目）のパターン図、図 4は図 1に示すモータの多層プリント配線基板における 1層 目のパターン図、図 5は図 1に示すモータの多層プリント配線基板における 2層目の パターン図であり、図 6は図 1に示すモータの多層プリント配線基板における 3層目の パターン図である。
[0017] 図 1から図 6において、本実施の形態のモータは、ロータ 1と、ステータ 4と、多層プリ ント配線基板 91、 92、 93および 94力らなる。ロータ 1は、等間隔に 10極 (N極と S極 で一対であり、 5対)着磁されている。ステータ 4は、 12個のコアピース 6を有し、コア ピース 6の全てが、同一巻き方向に集中卷回された集中卷線 5を有するとともに環状 配置する。ステータ 4は、空隙を介してロータ 1に対向配設する。多層プリント配線基 板 91、 92、 93および 94を介して、 12個のコアピース 6に卷回した集中卷線 5を U相 、 V相および W相力 なる 3相結線する。ここで、隣り合う同相卷線は電流の向きが逆 向き、隣り合う異相卷線は電流の向きが同じになるように、多層プリント配線基板 91、 92、 93および 94を介して結線する。
[0018] 図 1に示す実施の形態のモータは、図 2に示すように、隣り合う同相卷線を直列接 続した回路を 2回路並列接続して構成した 1相分の卷線群を、 3相分 Y結線したもの である。
[0019] ここで、本発明の実施の形態のステータ 4の製造方法は次のステップを含む。すな わち、 12個のコアピース 6を横に並べ、コアピース 6の全てに対して卷線を連続的に 同一巻き方向に集中卷回するステップと、卷線が施された 12個のコアピース 6を環状 配置するステップと、卷線を連続的に卷回することに伴い、各コアピース間で繋がつ た渡り線を切断するステップと、渡り線の切断に伴い生じた各卷線端部を、隣り合う同 相卷線は電流の向きが逆向き、隣り合う異相卷線は電流の向きが同じになるように、 多層プリント配線基板 91、 92、 93および 94を介して 3相結線するステップを含む。
[0020] 本発明の実施の形態におけるモータについて、さらに詳細に説明する。図 1におい て、ロータ 1は、ロータ鉄心 2と磁石 3で構成される。ロータ鉄心 2の外壁に磁石 3が接 着剤で固着されている。磁石 3はラジアル方向に N極と S極を交互に 10極着磁を施 している。ステータ 4は、集中卷線 5を備えた 12個のコアピース 6を環状に配置した後 、後述する多層プリント配線基板で 3相 Y結線する。ロータ 1が空隙を介してステータ 4の内側に配設され、本発明の実施の形態に係るモータが構成されている。
[0021] ここで、コアピース 6について、もう少し詳しく説明する。まず、コアピース 6はティー ス単位に分割した鉄心を所定数積層し、積層両端部を絶縁板 7にて絶縁処理した後 、同一方向に集中卷回した集中卷線 5の巻き始めと巻き終りを端子ピン 8にハンダ付 けする。例えば、一方の端子ピンに巻き始め（図 1に符号 Sにて示す)、他方の端子ピ ンには巻き終り（図 1に符号 Eにて示す)を接続する。両方の端子ピン 8は、絶縁板 7 の結線処理する側に設ければよい。集中卷線 5を同じ方向に集中卷回した 12個のコ ァピース 6を環状に配置して、そのコアピース 6の互 、の分割面を接合固定する。
[0022] 図 1に示した集中卷線 5を有するコアピース 6は、同じ方向に集中卷回された集中 卷線 5を端子ピン 8に接続しただけの状態、すなわち 3相結線前の状態であり、 12個 の相配列も電流の向きも未決定である。
[0023] ここでは、後述する回路結線図および多層プリント配線基板との位置関係が明確に なるように、 12個のコアピース 6のそれぞれに対して、 U相、 V相または W相の区別と 、反時計回り方向に 1番から 12番までの連番で卷線番号を付記する。さらに、相電流 の向きの違いを卷線番号の後に符号" F"または" R"を付記して区別する。例えば、 U 1Fと U8Fは同極、 U2Rと U7Rは U1Fと U8Fに対して異極となるよう励磁されること を表わしている。 V4Fと V9Fは同極、 V3Rと V10Rは V4Fと V9Fに対して異極となる よう励磁されることを表わしている。 W5Fと W12Fは同極、 W6Rと Wl 1Rは W5Fと W 12Fに対して異極となるよう励磁されることを表わしている。
[0024] 図 1では、 1番目の U相を U1Fとし、隣の 2番目の U相を U2Rと表示し、以降、反時 計回りに 3番目の V相を V3R、 4番目の V相を V4F、 5番目の W相を W5F、 6番目の W相を W6R、 7番目の U相を U7R、 8番目の U相を U8F、 9番目の V相を V9F、 10 番目の V相を V10R、 11番目の W相を W11R、 12番目の W相を W12Fと配置する。 これにより、隣り合う同相卷線は電流の向きが逆、かつ、隣り合う異相卷線は電流の 向きを同じにする。
[0025] 次に、図 2を用いて 3相 Y結線について説明する。図 2に示すように、隣り合う同相 卷線を直列接続した回路を 2回路並列接続して構成した 1相分の卷線群を、 3相分 Y 結線している。すなわち、隣り合う U相卷線 U1Fと U2Rの直列回路と、隣り合う U相 卷線 U7Rと U8Fの直列回路とを並列に接続することにより、 U相卷線全体を構成し ている。また、隣り合う V相卷線 V3Rと V4Fの直列回路と、隣り合う V相卷線 V9Fと V 10Rの直列回路とを並列に接続することにより、 V相卷線全体を構成している。また、 隣り合う W相卷線 W5Fと W6Rの直列回路と、隣り合う W相卷線 W11Rと W12Fの直 列回路とを並列に接続することにより、 W相卷線全体を構成している。
[0026] そして、 U相卷線全体、 V相卷線全体および W相卷線全体を 3相 Y結線して ヽる。
このような結線によって、線径の細い卷線を卷回して高出力を得るのに適している。
[0027] 繰り返しになるが、隣り合う同相卷線を直列に接続する対象卷線とは、 U1Fと U2R 、 V3Rと V4F、 W5Fと W6R、 U7Rと U8F、 V9Fと V10R、 W11Rと W12Fの 6回路 である。さらに、その 6回路の内、上記の同相の直列回路同士を並列接続した状態が 図 2である。なお、各卷線の巻き始めには" S"を、巻き終わりには" E"を付している。 また、 3相 Y結線の中性点には" N"を付して 、る。
[0028] 次に、図 2の 3相 Y結線を行う多層（4層）プリント配線基板について、図 3から図 6を 用いて説明する。
[0029] 図 3は中性点パターンレイアウト (4層目）の例である。プリント配線基板 94上に中性 点パターン (ハッチング部分）が形成されている。各卷線番号、および各卷線の巻き 始め Sと巻き終わり Eを図示する。卷線 U2Rの巻き始め S、卷線 U7Rの巻き始め S、 卷線 V3Rの巻き始め S、卷線 V10Rの巻き始め S、卷線 W6Rの巻き始め S、卷線 W1 1Rの巻き始め Sのそれぞれ力 中性点パターンに接続されている。こうして、図 2に 示す 3相 Y結線の中性点 Nを結線する。
[0030] 図 4は多層プリント配線基板における 1層目のパターンレイアウトである。プリント配 線基板 91上に 1層目配線パターン (ハッチング部分）が形成されている。各卷線番号 、および各卷線の巻き始め Sと巻き終わり Eを図示する。図 1に示す 24本の端子ピン 8が、多層プリント配線基板の 1層目力も 4層目までのそれぞれの外周近傍を貫いて いる。多層プリント配線基板の 1層目において、それら端子ピン 8と、各卷線の卷き始 め Sまたは巻き終わり Eとが、それぞれランドを介して電気的に接続されている。また、 卷線 U7Rの巻き終わり Eと卷線 U8Fの巻き終わり Eが配線パターンにて接続されて V、る。卷線 V3Rの巻き終わり Eと卷線 V4Fの巻き終わり Eが配線パターンにて接続さ れて 、る。卷線 W5Fの巻き終わり Eと卷線 W6Rの巻き終わり Eが配線パターンにて 接続されている。また、卷線 U1Fの巻き始め Sと卷線 U8Fの巻き始め Sが配線パター ンにて接続されている。
[0031] 図 5は多層プリント配線基板における 2層目のパターンレイアウトである。プリント配 線基板 92上に 2層目配線パターン (ハッチング部分）が形成されている。各卷線番号 、および各卷線の巻き始め Sと巻き終わり Eを図示する。卷線 U1Fの巻き終わり Eと卷 線 U2Rの巻き終わり Eが配線パターンにて接続されて!、る。卷線 V3Rの巻き終わり E と卷線 V4Fの巻き終わり Eが配線パターンにて接続されて!、る。卷線 Wl 1Rの巻き 終わり Eと卷線 W12Fの巻き終わり Eが配線パターンにて接続されている。また、卷線 V4Fの巻き始め Sと卷線 V9Fの巻き始め Sが配線パターンにて接続されている。
[0032] 図 6は多層プリント配線基板における 3層目のパターンレイアウトである。プリント配 線基板 93上に 3層目配線パターン (ハッチング部分）が形成されている。各卷線番号 、および各卷線の巻き始め Sと巻き終わり Eを図示する。卷線 U7Rの巻き終わり Eと卷 線 U8Fの巻き終わり Eが配線パターンにて接続されて!、る。卷線 V9Fの巻き終わり E と卷線 V10Rの巻き終わり Eが配線パターンにて接続されている。また、卷線 W5Fの 巻き始め Sと卷線 W12Fの巻き始め Sが配線パターンにて接続されている。
[0033] 図 3から図 6に示す各パターンは、スルーホールを介して U相、 V相、 W相の各同相 卷線が接続され、各プリント配線基板の円形部力 方形部に設けた各相のランドに 導出される。
[0034] 上述した各端子ピン 8を、この多層プリント配線基板 91から 94にてはんだ接続する ことで 3相 Y結線が完了する。
[0035] なお、本実施の形態では、配線基板としてプリント配線基板を用いて説明したが、 プリント配線基板に限定するものではない。例えば、配線基板として同様の銅板をプ レス抜きして、各層間を絶縁しながら結線してもよぐあるいは、同心円上に配置して 、各円間を絶縁しながら結線処理してもよい。
[0036] また、 12個に分割したティース単位のコアピースにそれぞれ個別に集中卷回して 説明したが、これに限定するものではなぐティース単位のコアピースが横に連接され たものでも各コアピースに対して同一の巻き方向で集中卷回して図 1の状態を確保 すれば同様に実施することができる。
[0037] 例えば、本実施の形態と同様に端子ピンを設けた 12個のコアピースを横方向に並 ベ、端子ピンに絡げながら同一巻き方向で集中卷回し、隣のコアピースに渡り線を切 断することなく連続して卷回し、 12個の卷線が完了後、コアピースを環状固定する。 この後、コアピース間の渡り線を切断してもよぐ 12個のコアピース間に形状差があつ ても環状に復元するのが容易になる。また、 12個のコアピースを横に展開した状態 で、 3相分の 3つのコアピースに対して同時に同じ巻き方向に集中卷回、さらに、 3つ 飛ばして同様に卷線を繰り返してもよい。
[0038] このように、 10極ロータと組み合わせる 12突極用ステータを、配線基板を用いて 3 相 Y結線するため、全ての卷線を同一方向に集中卷回できる。このため、従来の卷 線設備を用いた整列卷線が可能となり卷線終端を低くできる。これにより、卷線のスロ ット占積率が高ぐ小型で高効率のモータが得られる。
[0039] また、トルク発生に寄与する同相のコアピース力 機械角 180度の間隔でバランス よく配置できるため、低コギングトルク化に加えて、低振動、低騒音化が可能となる。
[0040] なお、上記実施の形態のモータでは 10極着磁の表面磁石型（SPM)ロータで説明 したが、 10極着磁の磁石埋設型 (IPM)ロータであっても同様に実施できる。
[0041] 上記から明らかなように、本発明のモータによれば、配線基板によって 3相 Y結線す るため、 12個のコアピースに対して同一方向に集中卷回することができ、整列卷線 が容易なためコイルエンドを低くできる。また、従来と同じステータの部品および製造 設備が利用でき、安価なモータが得られる。
[0042] 上記に加えて、隣り合う同相卷線を直列に接続した回路を 2回路並列に接続した 3 相 Y結線とすることで、高出力化に対応できる。
[0043] さらに、 3相結線するための配線基板を取り付ける前までのステップは従来と同じで よぐ配線パターンの異なる配線基板を組合せるだけで、例えば 8極着磁ロータ用の ステータを 10極または 14極着磁ロータ用のステータに変更できる。
[0044] このように、ステータの部品および製造設備を共用できるため低コストィ匕が図れ、 10 極 (または 14極)着磁したロータと組合せることで、コギングトルクが小さぐ高出力高 効率のモータが得られる。
産業上の利用可能性
[0045] 本発明のモータは、高性能が要望されるサーボモータに最適であり、振動騒音を 嫌う用途などにも有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 等間隔に 10極着磁されたロータと、
12個のコアピースを有し、前記コアピースの全てが、同一巻き方向に集中卷回され た卷線を有するとともに環状配置し、かつ前記ロータに対向配設するステータと、 前記卷線を 3相結線するための配線基板を含み、
隣り合う同相卷線は電流の向きが逆向きに、隣り合う異相卷線は電流の向きが同じ 向きになるように、前記配線基板を介して結線したモータ。
[2] 前記隣り合う同相卷線を直列に接続した回路を 2回路並列に接続するとともに、前記
3相結線は Y結線とした請求項 1記載のモータ。
[3] 前記配線基板は多層プリント配線基板であり、
前記多層プリント配線基板にぉ ヽて多層に形成された配線パターンを介して結線し た請求項 1記載のモータ。
[4] 前記配線基板は多層プリント配線基板であり、
前記多層プリント配線基板にぉ 、て多層に形成された配線パターンを介して前記 Y 結線した請求項 2記載のモータ。
[5] 12個のコアピースを横に並べ、前記コアピースの全てに対して卷線を連続的に同一 巻き方向に集中卷回するステップと、
前記卷線が施された前記 12個のコアピースを環状配置するステップと、
前記卷線を連続的に卷回することに伴い前記各コアピース間で繋がった渡り線を切 断するステップと、
前記渡り線の切断に伴い生じた各卷線端部を、隣り合う同相卷線は電流の向きが逆 向きに、隣り合う異相卷線は電流の向きが同じ向きになるように、配線基板を介して 3 相結線するステップを含むステータの製造方法。
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