WO2015050024A1 - モータおよびモータの製造方法 - Google Patents

モータおよびモータの製造方法 Download PDF

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WO2015050024A1
WO2015050024A1 PCT/JP2014/075388 JP2014075388W WO2015050024A1 WO 2015050024 A1 WO2015050024 A1 WO 2015050024A1 JP 2014075388 W JP2014075388 W JP 2014075388W WO 2015050024 A1 WO2015050024 A1 WO 2015050024A1
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WO
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coil
teeth
tooth
insulating
coils
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/075388
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
牧野祐輔
河合良樹
Original Assignee
日本電産株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電産株式会社 filed Critical 日本電産株式会社
Priority to CN201480046588.2A priority Critical patent/CN105474516B/zh
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/325—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation for windings on salient poles, such as claw-shaped poles

Definitions

  • the present invention relates to a motor and a method for manufacturing the motor.
  • a conductive wire is wound around a tooth of a stator to form a coil.
  • An electromagnetic force is generated by passing an electric current through the coil, and the rotor rotates.
  • various methods of using an insulating sheet to insulate between a motor coil and a tooth or between coils have been proposed.
  • Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-341747 describes a method of using insulating paper to insulate between coils.
  • the coils are insulated by being arranged through an insulating sheet (FIG. 2).
  • the motor of the publication needs to use two insulating sheets in one slot, and at least two or more insulating sheets are interposed between the coils. Therefore, it takes time to arrange the insulating sheet, and the ratio of the two insulating sheets in the slot space is increased, and the space for arranging the coil is reduced. For this reason, the number of turns of the coil is reduced, and there is a possibility that the motor cannot produce a sufficient torque. Further, when the diameter of the stator core is increased in order to secure a space for arranging the coil, the physique of the motor increases.
  • the objective of this invention is providing the motor which can aim at the insulation of coils, and the manufacturing method of the said motor, ensuring the space which arrange
  • a rotating portion that rotates about a central axis; and a stationary portion, wherein the stationary portion is annularly disposed so as to surround the rotating portion, and a plurality of teeth extending from the core back toward the rotating portion.
  • a plurality of coils mounted for each of the plurality of teeth, and a plurality of insulating sheets disposed between the plurality of coils and the stator core and between the plurality of coils.
  • a plurality of slots for arranging the plurality of coils are formed between the plurality of teeth, the insulating sheet in each slot, a part of the first coil adjacent in the circumferential direction, and the second coil.
  • a portion of the teeth is disposed, the teeth to which the first coil is attached are the first teeth, and the teeth to which the second coil is attached are the second teeth.
  • the coil includes a coil insulating portion disposed between the first coil and the second coil, a connecting portion that covers a radially inner end surface of the first coil, and the first coil and the first tooth. Between the first teeth insulating part disposed between the first coil and the second coil and the core back, between the second coil and the second tooth.
  • a concentrated winding motor comprising a second tooth insulating part disposed on the sheet and each part being connected in the above order.
  • the insulation between the coil and the teeth, or the insulation between the coils adjacent to each other can be achieved by one insulating sheet in each slot. Further, only one insulating sheet is interposed between adjacent coils. Therefore, it is possible to insulate the coils while securing a space for arranging the coils.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a motor according to a first embodiment exemplified in the present invention.
  • FIG. 2 is a top view of the stator of the motor according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 3 is a development view of an insulating sheet used in the stator of the motor according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 4 is a partial perspective view of the stator of the motor according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 5 is a top view showing a mounting method of an insulating sheet and a coil in the stator of the motor according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 6 is a top view showing a mounting method of an insulating sheet and a coil in the stator of the motor according to the second exemplary embodiment.
  • FIG. 7 is a top view of the stator of the motor according to the third exemplary embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a method of forming an umbrella in the stator of the motor according to the first to third exemplary embodiments
  • the direction parallel to the central axis of the motor is the “axial direction”
  • the direction orthogonal to the central axis of the motor is the “radial direction”
  • the direction along the arc centered on the central axis of the motor is the “circumferential direction”.
  • the shape and positional relationship of each part will be described with the axial direction being the vertical direction and the housing flat plate portion side being up with respect to the stator.
  • the definition of the vertical direction is not intended to limit the orientation of the motor according to the present invention during manufacture and use.
  • the “parallel direction” includes a substantially parallel direction.
  • the “perpendicular direction” includes a substantially orthogonal direction.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a motor according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • the motor according to the present embodiment is a so-called inner rotor type motor in which the rotor 20 is disposed on the radially inner side of the stator 10. As shown in FIG. 1, the motor has a stationary part 1, a rotating part 2, and a bearing mechanism 3.
  • the stationary part 1 includes a stator 10, a housing 17, a cover 18, and a resin part 19.
  • the housing 17 is a metal member having a housing cylindrical portion 171 and a housing flat plate portion 172.
  • the housing cylindrical portion 171 has a substantially cylindrical shape that is positioned radially outward from the stator 10 and extends in the axial direction.
  • the housing flat plate portion 172 is located above the stator 10 and extends radially inward from the housing cylindrical portion 171. The lower opening of the housing 17 and the cover 18 are closed. Details of the stator 10 will be described later.
  • the rotating unit 2 includes a shaft 21 and a rotor 20.
  • the shaft 21 extends along a central axis J1 that extends vertically.
  • the rotor 20 has a rotor core 22 and a magnet 23, is disposed around the shaft 21, and is fixed to the shaft 21.
  • the bearing mechanism 3 supports the rotating part 2 so as to be rotatable about the central axis J1 with respect to the stationary part 1.
  • the bearing mechanism 3 of the present embodiment includes an upper bearing mechanism 31 and a lower bearing mechanism 32.
  • the upper bearing mechanism 31 is supported by the housing flat plate portion.
  • the lower bearing mechanism 32 is supported by the cover 18.
  • the shaft 21 is rotatably supported by the upper bearing mechanism 31 and the lower bearing mechanism 32.
  • FIG. 2 is a top view of the stator 10 in the motor according to the first exemplary embodiment of the present invention.
  • the stator 10 includes a stator core 11, a coil 12, and an insulating sheet 13.
  • the stator core 11 has a so-called round core structure in which a plurality of substantially annular electromagnetic steel plates are stacked in the substantially axial direction.
  • the stator core 11 includes a core back 14 that is disposed so as to surround a rotating portion (not shown), and a plurality of teeth 15 that extend radially inward from the core back 14. Between each tooth
  • the coil 12 is attached to each of the twelve teeth 15 and is formed by a so-called concentrated winding method. Therefore, the number of coils 12 is twelve, which is the same as the number of teeth 15.
  • the coil 12 of this embodiment is mounted on the tooth 15 after being formed in advance using a jig.
  • the nozzle of the winding machine that guides the conductive wire needs to enter the slot 16. At that time, it is necessary to reduce the number of turns of the coil so that the nozzle does not contact the coil 12 arranged in the adjacent tooth. For this reason, the space factor of the coil 12 in the slot 16 is lowered.
  • the coil 12 is formed using a jig in advance and then attached to the tooth 15, there is no need to worry about contact between the nozzle and the coil 12 disposed on the tooth 15.
  • the space factor of the coil 12 in the slot 16 can be increased.
  • variety of the teeth 15 is made substantially constant in any location of the teeth 15 extended to radial direction. Thereby, the coil 12 can be easily attached to the teeth 15.
  • the insulating sheet 13 is disposed between the coil 12 and the stator core 11 and between the coils 12 adjacent to each other. By doing so, insulation between the coil 12 and the stator core 11 and insulation between the coils 12 can be achieved.
  • One insulating sheet 13 is disposed in each slot 16. A part of the insulating sheet disposed between the adjacent coils 12 is connected to a part of the insulating sheet disposed between the coil 12 and the stator core 11.
  • the insulating sheet 13 is formed of a foldable material.
  • paper having a multilayer structure excellent in insulation, heat resistance, and mechanical strength is used.
  • a bendable resin material or the like may be used as the material of the insulating sheet.
  • the gaps between the coils 12 are broadly drawn for easy understanding of the place where the insulating sheet 13 is disposed. However, the gap between the adjacent coils 12 may be narrower than the state shown in FIG. 2, and the insulating sheet 13 may be sandwiched between the adjacent coils 12.
  • the insulating sheet 13 disposed in each slot 16 in FIG. 2 includes a coil insulating part 131 that insulates between adjacent coils 12 and a part of the radially inner end of one coil (first coil 121).
  • the connecting portion 132 to be covered, the first tooth insulating portion 133 that insulates a part between the first coil 121 and the first tooth 151 to which the first coil 121 is attached, the first coil 121 and the other coil (second coil 122).
  • the core back 14 a core back insulating part 134 that insulates a part between the core back 14, and a second tooth insulating part 135 that insulates a part between the second coil 122 and the second tooth 152 to which the second coil 122 is attached.
  • Each insulating part is connected in the order of a coil insulating part 131, a connecting part 132, a first tooth insulating part 133, a core back insulating part 134, a second tooth insulating part 135, and a covering part 136.
  • the “first tooth”, “second tooth”, “first coil”, and “second coil” are for easily explaining the shape of the insulating sheet 13 and are determined by the arrangement of the insulating sheet. .
  • the coil surrounded by the coil insulating part 131, the connecting part 132, and the first tooth insulating part 133 is the first coil
  • the tooth to which the first coil is attached is the first tooth.
  • the number of teeth 15 is an even number, and the two insulating sheets 13 are arranged symmetrically in the slots on both sides in the circumferential direction of each tooth 15. Therefore, the teeth 15 become the first teeth 151 or the second teeth 152 for both of the two slots 16 on both sides in the circumferential direction.
  • the teeth that become the first teeth 151 for both slots 16 on both sides in the circumferential direction are AA teeth 153, and the teeth that become the second teeth 152 for both slots 16 on both sides in the circumferential direction are BB teeth 154. .
  • the tooth 15 that becomes the first tooth 151 with respect to the slot on one side and becomes the second tooth 152 with respect to the slot 16 on the other side is referred to as AB tooth 155.
  • the coils mounted on the AA teeth 153, the BB teeth 154, and the AB teeth 155 are referred to as an AA coil 123, a BB coil 124, and an AB coil 125, respectively.
  • the coil insulating portion 131 is disposed between the outer peripheral surface of the first coil 121 and the outer peripheral surface of the second coil 122. Thereby, the insulation of the 1st coil 121 and the 2nd coil 122 is achieved.
  • the connecting portion 132 covers the radially inner end surface of the first coil 121.
  • the first tooth insulating portion 133 is disposed between the inner peripheral surface of the first coil 121 and the outer peripheral surface of the first tooth 151. Thereby, the insulation between the 1st coil 121 and the 1st teeth 151 is achieved.
  • the core back insulating portion 134 is disposed between the radially outer end surfaces of the first and second coils 121 and 122 and the inner peripheral surface of the core back 14. Thereby, the insulation between the 1st, 2nd coils 121 and 122 and the core back 14 is achieved.
  • Second tooth insulating portion 135 is disposed between the inner peripheral surface of second coil 122 and the outer peripheral surface of second tooth 152. Thereby, insulation with the 1st coil 121 and the 1st teeth 151 is achieved.
  • the covering portion 136 covers the radially inner end surface of the second coil 122.
  • the radial width of the coil insulating portion 131 is drawn shorter than the radial width of the coil.
  • the radial width of the coil insulating portion 131 is preferably substantially the same as or larger than the radial width of the coil 12.
  • the insulating sheet 13 disposed in each slot 16 includes a coil insulating part 131, a connecting part 132, a first tooth insulating part 133, a core back insulating part 134, and a second tooth insulating part. 135 and a covering portion 136 in this order, each of which is connected to form a single sheet. Further, the above-described portions of the insulating sheet 13 are connected via a curved surface 139.
  • the curved surface 139 between each part is formed by making a crease 130 (see FIG. 3) on the insulating sheet 13 before being attached to the slot 16. Since the part of the crease 130 becomes the curved surface 139, damage due to excessive stress when the insulating sheet 13 is bent can be prevented, so that the safety of the motor is improved.
  • a resin is filled between the surface of the coil 12 and the plurality of coils 12 to form a resin portion 19 (see FIG. 1). Since the resin 19 covers the surface of the coil 12, the insulating effect between the coils is enhanced. Therefore, the coils 12 can be reliably insulated from each other by the single insulating sheet 13. Therefore, it is possible to insulate the coils while securing a space for arranging the coils 12. Moreover, the material cost of the insulating sheet 13 can be suppressed.
  • FIG. 3 is a development view of the insulating sheet 13 according to the first exemplary embodiment of the present invention. There is a fold 130 between each part of the insulating sheet 13. The crease 130 is formed before the insulating sheet 13 is put into the slot 16. Thus, when the insulating sheet 13 is inserted into the slot 16, the shape shown in FIG.
  • FIG. 4 is a partial perspective view of the stator of the motor according to the first exemplary embodiment of the present invention. Further, in order to make the positional relationship between the insulating sheet 13 and the stator core 11 easy to understand, the coil 12 is shown by a broken line in FIG. As described above, in FIG. 4, the right tooth is the first tooth 151, and the left tooth is the second tooth 152. The names of the respective parts of the insulating paper 13 are as described in FIG.
  • the first tooth insulating portion 133 of the insulating sheet 13 illustrated in FIG. 4 is disposed between the circumferential left end surface of the first tooth 151 and the first coil 121.
  • the radial dimension of the first tooth insulating portion 133 is substantially the same as the radial dimension of the left end surface in the circumferential direction of the first tooth 151.
  • the axial dimension of the first tooth insulating portion 133 is larger than the axial dimension of the left end surface in the circumferential direction of the first tooth 151, that is, the axial dimension of the stator core 11.
  • the second tooth insulating portion 135 is disposed between the right end surface in the circumferential direction of the second tooth 152 and the second coil 122.
  • the radial dimension of the second tooth insulating portion 135 is substantially the same as the radial dimension of the circumferential right side end surface of the second tooth 152.
  • the axial dimension of the second tooth insulating portion 135 is larger than the axial dimension of the circumferential right end surface of the second tooth 152, that is, the axial dimension of the stator core 11. In this way, insulation between the upper and lower ends of the second coil 122 and the right end surface in the circumferential direction of the second tooth 152 can be reliably achieved.
  • the core back insulating portion 134 is disposed between the radially outer end surfaces of the first coil 121 and the second coil 122 and the core back 14.
  • the circumferential dimension of the core back insulating part 134 is substantially the same as the circumferential dimension of the radially outer end face of the slot 16.
  • the axial dimension of the core back insulating part 134 is larger than the axial dimension of the core back 14.
  • the insulating sheet 13 has cuff portions 141 for determining the axial position of the insulating sheet at the upper and lower ends in the axial direction of the first tooth insulating portion 133, the second tooth insulating portion 135, and the core back insulating portion 134.
  • the cuff part 141 may be formed in at least one of the first tooth insulating part 133, the second tooth insulating part 135, and the core back insulating part 134.
  • the cuff part located at the upper end of the insulating sheet 13 is an upper cuff part 142, and the cuff part located at the lower end of the insulating sheet 13 is a lower cuff part 143.
  • the upper cuff portion 142 is formed by bending the upper end in the axial direction of the insulating sheet 13 downward, and the lower cuff portion 143 is formed by bending the lower end in the axial direction of the insulating sheet 13 upward.
  • the upper cuff part 142 and the lower cuff part 143 are each formed substantially parallel to the axial direction.
  • the axial dimension between the lower end of the upper cuff part 142 and the upper end of the lower cuff part 143 is substantially the same as the axial dimension of the core back 14. That is, the axial dimension of the first teeth insulating part 133, the second tooth insulating part 135, and the core back insulating part 134 is set larger than the axial dimension of the stator core 11. By doing so, the lower end of the upper cuff portion 142 and the upper end of the lower cuff portion 143 come into contact with the upper surface and the lower surface of the stator core 11, respectively, and restrict the axial movement of the insulating sheet 13.
  • the distance between the axial direction of the lower end of the upper cuff part 142 and the upper end of the lower cuff part 143 and the axial length of the stator core 11 are within tolerance as long as the desired regulation effect can be obtained. It may be different within the range.
  • the insulating sheet 13 does not move in the axial direction. , It becomes easier to install the coil.
  • the single insulating sheet 13 can play both roles of insulation and position regulation, it is possible to insulate the coils while ensuring the maximum space for arranging the coils 12.
  • the material cost of the insulating sheet 13 can be minimized.
  • coated part 136, the connection part 132, and the coil insulating part 131 is also substantially the same as the axial direction dimension of the stator core 11 (refer FIG. 3).
  • the coils 12 can be reliably insulated.
  • the shape of the insulating sheet 13 is simplified, and the manufacturing of the insulating sheet 13 is facilitated.
  • FIG. 5 is a top view illustrating a method of mounting the insulating sheet 13 and the coil 12 on the stator 10 of the motor according to the first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A to FIG. 5D schematically show the steps of mounting the insulating sheet 13, mounting the AA coil 123, mounting the BB coil 124, and forming the covering portion 136.
  • FIGS. 5 (a) to 5 (d) the above steps will be described in detail with reference to FIGS. 5 (a) to 5 (d).
  • FIG. 5A shows a process of attaching the insulating sheet 13 to the stator core 11.
  • Each insulating sheet 13 is inserted into each slot 16 from the radially inner side.
  • Each insulating sheet 13 has a short side 137 at one end in the circumferential direction.
  • Each insulating sheet 13 has a long side 138 that extends longer inward in the radial direction than the short side 137 at the end on the opposite side of the short side 137 in the circumferential direction.
  • the short sides 137 and the long sides 138 of the pair of insulating sheets 13 located on both sides in the circumferential direction are arranged symmetrically in the circumferential direction with respect to each tooth 15.
  • the tooth 15 on the side where the long side 138 is located is the first tooth 151
  • the tooth on the side where the short side 137 is located is the second tooth 152.
  • the teeth 15 sandwiched between the long sides 138 of the insulating sheet 13 become the first teeth 151 (AA teeth 153) for both of the slots 16 on both sides in the circumferential direction, and are sandwiched between the short sides 137 of the insulating sheet 13.
  • the teeth 15 become the second teeth 152 (BB teeth 154) for both of the slots 16 on both sides in the circumferential direction.
  • 5 (b) and 5 (c) show a process of attaching the AA coil 123 to the AA teeth 153 and a process of attaching the BB coil 124 to the BB teeth 154. Since the short side 137 and the long side 138 of the insulating sheet 13 extend from the radially inner end of the tooth 15 to the radially inner side, when the coil 12 is attached to the tooth 15, The vicinity of the edge hardly damages the coil 12. Thereby, peeling of the film of the coil 12 is prevented, and the safety of the motor is improved.
  • the AA coil 123 is attached to the AA tooth 153, and then the BB coil 124 is attached to the BB tooth 154.
  • the BB coil 124 is attached to the BB tooth 154, the radially inner end of the long side 138 of the insulating sheet 13 is pressed by the radially outer surface of the BB coil 124 (state shown in FIG. 5C). Compresses radially outward.
  • the BB coil 124 can be attached to the BB tooth 154 while part of the long side 138 of the insulating sheet 13 is wound between the AA coil 123 and the BB coil 124. That is, by doing so, it is possible to simultaneously mount the BB coil and form the coil insulating portion 131.
  • the step of forming the coil insulating portion 131 by inserting an insulating sheet for insulating the coil 12 on both sides in the circumferential direction between the coils 12 can be omitted. Workability is improved.
  • a part of the long side 138 of the insulating sheet 13 wound between the coils 12 serves as a coil insulating part 131 and insulates the AA coil 123 and the BB coil 124 from each other. Further, the portion of the insulating sheet between the first tooth insulating portion 133 and the coil insulating portion 131 covers the radially inner end portion of the AA tooth 153 and becomes the connecting portion 132.
  • the number of teeth 15 in this embodiment is twelve, the number of AA coils 123 and BB coils 124 is six, and the respective AA coils 123 and BB coils 124 are alternately arranged. By doing so, if the AA coils 123 are attached to all the AA teeth 153, the radial directions of the long sides 138 of the two insulating sheets are always required when attaching all the BB coils 124 to the respective BB teeth 154. The inner end can be wound between the coils 12.
  • the number of teeth is an even number and the pair of insulating sheets 13 positioned on both sides in the circumferential direction are arranged symmetrically in the circumferential direction with respect to each tooth. The case where the number of teeth is an odd number will be described in detail later.
  • FIG. 5D shows a process of forming the covering portion 136 by bending the short side 137 of the insulating sheet 13 so as to cover the radially inner end face of the BB coil 124.
  • FIG. 6 is a top view of the motor stator 10A according to the second exemplary embodiment of the present invention, and shows a method of mounting the insulating sheet 13A and the coil 12A.
  • 6A to 6E schematically illustrate the respective steps of mounting the insulating sheet 13A, mounting the AA coil 123A, mounting the AB coil 125A, mounting the BB coil 124A, and forming the covering portion 136A. It shows.
  • FIG. 6A shows a process of attaching the insulating sheet 13A to the stator core 11A.
  • the number of slots 16A of the stator core 11A is an odd number of nine, all of the insulating sheets 13A adjacent in the circumferential direction cannot be symmetrical with respect to the teeth 15A in the circumferential direction.
  • one of the teeth 15A has a pair of insulating sheets 13A that are asymmetric in the circumferential direction on both sides in the circumferential direction. That is, the tooth 15A becomes the second tooth 152A with respect to the slot 16A on the left side in the circumferential direction, and becomes the first tooth 151A with respect to the slot 16A on the right side in the circumferential direction. That is, this tooth 15A becomes AB tooth 155A.
  • the stator core 11A of the present embodiment has an odd number of teeth 15A, and the pair of insulating sheets 13A located on both sides in the circumferential direction are not symmetrically arranged with respect to all the teeth 15A.
  • the BB tooth 154A is attached to the BB tooth 154A.
  • the stator 10A can be assembled efficiently. Further, even if there are not a plurality of BB teeth 154A as in the present embodiment, if at least one BB tooth 154A is present, when the BB coil 124A is attached thereto, the insulating sheets 13A on both sides in the circumferential direction thereof are mounted. The long side 138A of the inner side in the radial direction can be wound between the coils 12A. Therefore, the stator 10A can be assembled efficiently.
  • FIG. 6 (e) shows a step of forming the covering portion 136A by bending the short side 137A of the insulating sheet 13A so as to cover the radially inner end surface of the BB tooth 154A.
  • the radially inner end surface of the tooth 15A at the short side 137A of the insulating sheet 13A may be cut off, and the insulating sheet may not be provided in the first place.
  • FIG. 7 is a top view of a stator 10B of a motor according to a third exemplary embodiment of the present invention.
  • the directions in the circumferential direction of the insulating sheet 13B disposed in each slot 16B are the same. Accordingly, the pair of insulating sheets 13B located on both sides in the circumferential direction with respect to all the teeth 15B are not symmetrical in the circumferential direction, and all the teeth 15B are AB teeth 155B.
  • each insulating paper is arranged so that the first tooth 153 is positioned in the counterclockwise direction of the second tooth 154 with respect to each slot 16.
  • the coil 12B is attached to an arbitrary tooth 15B, and then the coil 12B is sequentially attached to the tooth 15B in a clockwise direction.
  • the radially inner end portion of the long side 138B of the counterclockwise insulating sheet 13B is attached.
  • the coil 12B is pushed by the outer surface in the radial direction and is wound between the coils 12B.
  • the radially inner end of the long side 138B of the insulating sheet 13B extending from the tooth 15B to which the coil 12B is finally attached toward the radially inner side is first attached.
  • the coil 12B is inserted between the coil 12B and the last mounted coil 12B and inserted into the slot 16B.
  • the assembly process of the present embodiment eliminates the need to manage the order in which the coils 12B are attached to the teeth 15B, so that production is facilitated.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a method of forming an umbrella in the stator 10 of the motor according to the first to third exemplary embodiments of the present invention.
  • FIG. 8A shows a process of forming an umbrella on the radially inner side of the tooth 15 by using an umbrella part 27 which is a separate part from the stator 10.
  • the umbrella portion 21 is a frame-shaped component having a hole portion 28, and the radially inner end portion of the tooth 15 is fitted into the hole portion 28.
  • an umbrella having a circumferential width larger than the circumferential width of the tooth 15 is formed at the radially inner end of the tooth 15, and the coil 12 can be restricted from moving radially inward. Therefore, rubbing between the coil 12 and the rotor can be prevented.
  • the radial dimension of the teeth is made longer than the radial dimension of 133 by the radial width of the umbrella.
  • FIG. 8B shows a process of forming an umbrella at the radially inner end of the tooth 15 using the protruding portion 29 provided on the radially inner side of the tooth 15 of the stator 10.
  • the tooth 15 has two projecting portions 29 extending radially inward from both circumferential ends on the radially inner surface of the tooth 15.
  • the protrusion 29 is formed when the stator core 11 is manufactured, and is formed by a member connected to the stator core 11.
  • the umbrella is formed at the radially inner end of the tooth 15 by bending the two protrusions 29 in the direction of the slots 16 close to each other. By doing so, the projecting portion 29 becomes an umbrella of the tooth 15 and the coil 12 can be restricted from moving radially inward. Thereby, rubbing between the stator 10 and the rotor of the motor can be prevented.
  • the present invention can be used for a motor and a method for manufacturing the motor.

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Abstract

このモータは、ステータとロータを有する集中巻モータである。ステータの各スロットに絶縁シートは配置されている。絶縁シートは、第一コイルと第一ティースの間に配置される第一ティース絶縁部と、二つのコイルとコアバックの間に配置されるコアバック絶縁部と、第二コイルと第二ティースの間に配置される第二ティース絶縁部と、第二コイルの表面を覆う連結部と、第一コイルと第二コイルの間に配置されるコイル絶縁部とを有する。各絶縁部と連結部は、スロット毎で一枚の絶縁シートで形成されている。

Description

モータおよびモータの製造方法
本発明は、モータおよびモータの製造方法に関する。
一般にモータを駆動させるために、ステータのティースに導線を巻き、コイルを形成している。コイルに電流を流すことで電磁力が発生し、ロータが回転する。従来、モータのコイルとティースとの間、またはコイル同士の間を絶縁するために絶縁シートを使用する方法が種々提案されている。
例えば、日本国公開公報平１１－３４１７４７号公報では、コイル同士の間を絶縁するために絶縁紙を使用する方法が、記載されている。日本国公開公報平１１－３４１７４７号公報のモータでは、コイル同士は、絶縁シートを介して配置されることで絶縁が図られている（図２）。
日本国公開公報平１１－３４１７４７号公報 日本国公開公報平１１―３４１７４７号公報
特開平１１－３４１７４７号公報のモータでは、極歯部への集中巻線の絶縁を図るため、二種類の絶縁シートが使われている。折曲加工された二種類の絶縁シートの組合せにより、巻線スペースを広くすることができる（段落００１８）。
しかしながら、当該公報のモータは、一つのスロットに二枚の絶縁シートを使用する必要があり、コイル同士の間に少なくとも二枚以上の絶縁シートが介在することになる。そのため、絶縁シートを配置する手間がかかる上、スロットの空間における二枚の絶縁シートが占める割合が大きくなり、コイルを配置するスペースが狭くなる。そのため、コイルの巻数が減ってしまい、モータが十分なトルクを出せない虞がある。また、コイルを配置する空間を確保するためステータコアの径を大きくすると、モータの体格が大きくなる。
本発明の目的は、コイルを配置するスペースを確保しつつ、コイル同士の絶縁を図ることができるモータおよび当該モータの製造方法を提供することである。
中心軸を中心として回転する回転部と静止部を有し、前記静止部は前記回転部を囲むように環状に配置されるコアバックと、前記コアバックから前記回転部に向かって延びる複数のティースとを有するステータコアと、前記複数のティース毎に装着された複数のコイルと、前記複数のコイルと前記ステータコアとの間、及び前記複数のコイル同士の間に配置された複数の絶縁シートとを有し、前記複数のティース同士の間に前記複数のコイルを配置するための複数のスロットが形成され、各スロットに前記絶縁シートと、周方向に隣り合う第一コイルの一部と第二コイルの一部が配置され、前記第一コイルが装着されるティースが第一ティース、前記第二コイルが装着されるティースが第二ティースとし、前記各スロットに配置された絶縁シートは、前記第一コイルと前記第二コイルとの間に配置されるコイル絶縁部と、前記第一コイルの径方向内側端面を覆う連結部と、前記第一コイルと前記第一ティースとの間に配置される第一ティース絶縁部と、前記第一コイルおよび前記第二コイルと前記コアバックとの間に配置されるコアバック絶縁部と、前記第二コイルと前記第二ティースとの間に配置される第二ティース絶縁部とを有し、各部分は上記順番で繋がった一枚のシートからなる集中巻きモータ。
本願の例示的な第１発明によれば、コイルとティースの間の絶縁、または互いに隣り合うコイルの間の絶縁は、各スロットで一枚の絶縁シートで図ることができる。また、互いに隣り合うコイルの間には一層の絶縁シートしか介在しない。そのため、コイルを配置する空間を確保しつつ、コイル同士の絶縁を図ることができる。
図１は、本発明に例示的な第１実施形態に係るモータの縦断面図である。 図２は、例示的な第１実施形態に係るモータのステータの上面図である。 図３は、例示的な第１実施形態に係るモータのステータに使用される絶縁シートの展開図である。 図４は、例示的な第１実施形態に係るモータのステータの部分斜視図である。 図５は、例示的な第１実施形態に係るモータのステータにおいて、絶縁シートとコイルの装着方法を示す上面図である。 図６は、例示的な第２実施形態に係るモータのステータにおいて、絶縁シートとコイルの装着方法を示す上面図である。 図７は、例示的な第３実施形態に係るモータのステータの上面図である。 図８は、例示的な第１～第３実施形態に係るモータのステータにおいて、アンブレラの形成方法を示す図である。
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、モータの中心軸と平行な方向を「軸方向」、モータの中心軸に直交する方向を「径方向」、モータの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、軸方向を上下方向とし、ステータに対してハウジング平板部側を上として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、本発明に係るモータの製造時および使用時の向きを限定する意図はない。
また、本願において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本願において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。
＜１．モータの全体構成＞
図１は、本発明例示的な第１実施形態に係るモータの縦断面図である。本実施形態のモータは、ステータ１０の径方向内側にロータ２０が配置された、いわゆるインナーロータ型のモータである。図１に示すように、モータは、静止部１と、回転部２と、軸受機構３とを有する。
静止部１は、ステータ１０、ハウジング１７、カバー１８、および樹脂部１９を有する。ハウジング１７は、ハウジング円筒部１７１およびハウジング平板部１７２を有する金属製の部材である。ハウジング円筒部１７１は、ステータ１０より径方向外側に位置し、軸方向に延びる略円筒状である。ハウジング平板部１７２は、ステータ１０より上側に位置し、ハウジング円筒部１７１から径方向内側へ広がる。ハウジング１７の下部の開口、カバー１８により閉じられる。また、ステータ１０の詳細は後述する。
回転部２は、シャフト２１およびロータ２０を有する。シャフト２１は、上下に延びる中心軸J１に沿って延びる。ロータ２０は、ロータコア２２とマグネット２３を有し、シャフト２１の周囲に配置され、シャフト２１に固定される。
軸受機構３は、静止部１に対して回転部２を、中心軸Ｊ１を中心として回転可能に支持する。本実施形態の軸受機構３は、上軸受機構３１および下軸受機構３２からなる。上軸受機構３１は、ハウジング平板部に支持される。下軸受機構３２は、カバー１８に支持される。また、シャフト２１は、上軸受機構３１および下軸受機構３２により、回転可能に支持される。
＜２．第１実施形態＞
図２は、本発明の例示的な第１実施形態に係るモータにおけるステータ１０の上面図である。図２に示すように、ステータ１０は、ステータコア１１、コイル１２、絶縁シート１３を有する。
ステータコア１１は、略円環状の電磁鋼板が複数枚略軸方向に重ねられて形成される、いわゆる丸コア構造となっている。ステータコア１１は、回転部（未図示）を囲むように配置されるコアバック１４と、コアバック１４から径方向内側に向かって延びる複数のティース１５とを有する。各ティース１５の間には、コイル１２を配置するためのスロット１６が形成される。
コイル１２は、十二個のティース１５のそれぞれに装着され、いわゆる集中巻方式で形成される。そのためコイル１２の数はティース１５の数と同じ十二個である。本実施形態のコイル１２は、あらかじめ冶具を用いて形成された後、ティース１５に装着される。丸コア構造であるステータ１０のティース１５に、直接導線を巻いてコイル１２を形成する場合、導線を導く巻線機のノズルがスロット１６に入る必要がある。その際に、隣のティースに配置されたコイル１２に、ノズルが接触しないようにコイルの巻数を減らす必要がある。そのため、スロット１６におけるコイル１２の占積率が低下してしまう。しかし、本実施形態のように、コイル１２を、あらかじめ冶具を用いて形成し、その後ティース１５に装着すると、ノズルとティース１５に配置されたコイル１２との接触を気にする必要がなくなるため、スロット１６におけるコイル１２の占積率を高めることができる。また、径方向に伸びるティース１５のいずれの箇所においても、ティース１５の周方向幅を略一定にしている。これにより、ティース１５にコイル１２を容易に装着することができる。
絶縁シート１３は、コイル１２とステータコア１１との間、及び互いに隣り合うコイル１２の間に配置される。そうすることで、コイル１２とステータコア１１との間の絶縁と、コイル１２同士の絶縁を図ることができる。それぞれのスロット１６に配置された絶縁シート１３は一枚である。互いに隣り合うコイル１２の間に配置された絶縁シートの一部は、コイル１２とステータコア１１との間に配置された絶縁シートの一部と繋がっている。
絶縁シート１３は、折り曲げ可能な材料で形成される。本実施形態の絶縁シート１３では、絶縁性・耐熱性・機械強度に優れた多層構造を有する紙を使用している。また、絶縁シートの材料として折り曲げ可能な樹脂材等を使用してもよい。図２では、絶縁シート１３を配置する場所を分かり易く示すため、各コイル１２の間の空隙を広く描いている。しかし、互いに隣り合うコイル１２の間の隙間は図２に示した状態より狭く、絶縁シート１３は隣り合うコイル１２同士に挟まれる状態であってもよい。
図２のそれぞれのスロット１６に配置された絶縁シート１３は、隣り合うコイル１２の間を絶縁するコイル絶縁部１３１と、片側のコイル（第一コイル１２１）の径方向内側端部の一部を覆う連結部１３２と、第一コイル１２１とそれが装着される第一ティース１５１の間の一部を絶縁する第一ティース絶縁部１３３と、第一コイル１２１および他方側のコイル（第二コイル１２２）とコアバック１４との間の一部を絶縁するコアバック絶縁部１３４と、第二コイル１２２とそれが装着される第二ティース１５２の間の一部を絶縁する第二ティース絶縁部１３５と、第二コイル１２１の径方向内側端面を覆う被覆部１３６を有する。それぞれの絶縁部はコイル絶縁部１３１と、連結部１３２と、第一ティース絶縁部１３３と、コアバック絶縁部１３４と、第二ティース絶縁部１３５と、被覆部１３６の順で各部分が繋がっている。上述の通り、「第一ティース」、「第二ティース」、「第一コイル」、「第二コイル」は絶縁シート１３の形状を説明しやすくするためのもので、絶縁シートの配置により決められる。換言すれば、コイル絶縁部１３１と、連結部１３２と、第一ティース絶縁部１３３とで囲まれるコイルが第一コイルであり、第一コイルが装着されるティースが第一ティースである。
本発明の第１実施形態では、ティース１５の数は偶数個であり、各ティース１５の周方向両側のスロットにおいて２枚の絶縁シート１３は互いに対称をなして配置される。そのため、ティース１５は、その周方向両側の２つのスロット１６のいずれに対しても、第一ティース１５１、またはいずれに対しても第二ティース１５２となる。周方向両側のどちらのスロット１６に対しても第一ティース１５１となるティースをＡＡティース１５３とし、周方向両側のどちらのスロット１６に対しても第二ティース１５２となるティースをＢＢティース１５４とする。また、本実施形態では存在しないが、片側のスロットに対して第一ティース１５１となり、他方側のスロット１６に対して第二ティース１５２となるティース１５を、ＡＢティース１５５とする。なお、ＡＡティース１５３、ＢＢティース１５４とＡＢティース１５５に装着されたコイルをそれぞれ、ＡＡコイル１２３、ＢＢコイル１２４とＡＢコイル１２５とする。
続いて、絶縁シート１３の詳細な形状を説明する。コイル絶縁部１３１は、第一コイル１２１の外周面と第二コイル１２２の外周面との間に配置される。これにより、第一コイル１２１と第二コイル１２２の絶縁が図られる。連結部１３２は、第一コイル１２１の径方向内側端面を覆う。第一ティース絶縁部１３３は、第一コイル１２１の内周面と第一ティース１５１の外周面との間に配置される。これにより、第一コイル１２１と第一ティース１５１との間の絶縁が図られる。コアバック絶縁部１３４は、第一、第二コイル１２１、１２２の径方向外側端面とコアバック１４の内周面との間に配置される。これにより、第一、第二コイル１２１、１２２とコアバック１４との間の絶縁が図られる。第二ティース絶縁部１３５は、第二コイル１２２の内周面と、第二ティース１５２の外周面との間に配置される。これにより、第一コイル１２１と第一ティース１５１との絶縁が図られる。被覆部１３６は、第二コイル１２２の径方向内側端面を覆う。
図２では、絶縁シート１３を分かり易く示すため、コイル絶縁部１３１の径方向幅をコイルの径方向幅より短く描いている。しかし、コイル絶縁部１３１の径方向幅は、コイル１２の径方向幅と略同じか、もしくは大きい方が好ましい。こうすることで、絶縁シートの周方向両側に配置されたコイル同士の絶縁を確実に図ることができ、モータの安全性が向上する。
図２で示したとおり、各スロット１６に配置される絶縁シート１３は、コイル絶縁部１３１と、連結部１３２と、第一ティース絶縁部１３３と、コアバック絶縁部１３４と、第二ティース絶縁部１３５と、被覆部１３６の順で各部分が繋がった一枚のシートからなる。また、絶縁シート１３の上記各部は、曲面１３９を介して繋がっている。各部の間の曲面１３９は、スロット１６に装着される前に絶縁シート１３に折り目１３０（図３参照）をつけることで形成される。折り目１３０の部分が曲面１３９になることで、絶縁シート１３の曲げる際の過剰な応力による破損を防ぐことができるため、モータの安全性が高まる。
コイル１２の表面及び複数のコイル１２の間には、樹脂が充填され、樹脂部１９が形成される（図１参照）。樹脂１９がコイル１２の表面を覆うことで、コイル同士の絶縁効果が強化される。そのため、コイル１２同士を一枚の絶縁シート１３で確実に絶縁することができる。従ってコイル１２を配置する空間を確保しつつ、コイル同士の絶縁を図ることができる。また、絶縁シート１３の材料費を抑えることができる。
図３は、本発明の例示的な第１実施形態に係る絶縁シート１３の展開図である。絶縁シート１３の各部の間に折り目１３０がある。折り目１３０は、絶縁シート１３をスロット１６に入れる前につけられる。これにより、絶縁シート１３をスロット１６に入れるとき、簡単に図４に示した形状となる。
図４は、本発明の例示的な第１実施形態に係るモータのステータの部分斜視図である。また、絶縁シート１３とステータコア１１の位置関係を分かり易くするため、図４ではコイル１２は破線で示されている。前述したとおり、図４においては、右側のティースは第一ティース１５１、左側のティースは第二ティース１５２である。また、絶縁紙１３の各部の名称は、図２で説明した通りである。
図４で示した絶縁シート１３の第一ティース絶縁部１３３は、第一ティース１５１の周方向左側端面と第一コイル１２１との間に配置される。第一ティース絶縁部１３３の径方向寸法は、第一ティース１５１の周方向左側端面の径方向寸法と略同じである。また、第一ティース絶縁部１３３の軸方向寸法は、第一ティース１５１の周方向左側端面の軸方向寸法、つまりステータコア１１の軸方向寸法より大きい。こうすることで、第一コイル１２１と第一ティース１５１の周方向左側端面の上下端部との間の絶縁も確実に図ることができる。
同じく、第二ティース絶縁部１３５は、第二ティース１５２の周方向右側端面と第二コイル１２２との間に配置される。第二ティース絶縁部１３５の径方向寸法は、第二ティース１５２の周方向右側端面の径方向寸法と略同じである。また、第二ティース絶縁部１３５の軸方向寸法は、第二ティース１５２の周方向右側端面の軸方向寸法、つまりステータコア１１の軸方向寸法より大きい。こうすることで、第二コイル１２２と第二ティース１５２の周方向右側端面の上下端部との間の絶縁も確実に図ることができる。
コアバック絶縁部１３４は、第一コイル１２１および第二コイル１２２の径方向外側端面とコアバック１４の間に配置される。コアバック絶縁部１３４の周方向寸法は、スロット１６の径方向外側端面の周方向寸法と略同じである。また、コアバック絶縁部１３４の軸方向寸法は、コアバック１４の軸方向寸法より大きい。こうすることで、第一コイル１２１および第二コイル１２２とコアバック１４上下端部との間の絶縁も確実に図ることができる。
絶縁シート１３は第一ティース絶縁部１３３、第二ティース絶縁部１３５、およびコアバック絶縁部１３４のそれぞれの軸方向上端と下端に、絶縁シートの軸方向位置を決めるためのカフス部１４１を有する。カフス部１４１は、第一ティース絶縁部１３３、第二ティース絶縁部１３５、およびコアバック絶縁部１３４のすべてでなく、少なくとも一つに形成されればよい。絶縁シート１３の上端に位置するカフス部は上カフス部１４２とし、絶縁シート１３の下端に位置するカフス部は下カフス部１４３とする。上カフス部１４２は、絶縁シート１３の軸方向上端を下方に折り曲げて形成され、下カフス部１４３は、絶縁シート１３の軸方向下端を上方に折り曲げて形成される。図４に示すとおり、上カフス部１４２と、下カフス部１４３は、それぞれ軸方向と略平行に形成される。
上カフス部１４２の下端と、下カフス部１４３の上端の間の軸方向寸法は、コアバック１４の軸方向寸法と略同じである。つまり、第一ティース絶縁部１３３、第二ティース絶縁部１３５、およびコアバック絶縁部１３４の軸方向寸法は、ステータコア１１の軸方向寸法より大きく設定される。こうすることで、上カフス部１４２の下端および下カフス部１４３の上端はそれぞれステータコア１１の上面及び下面に接触し、絶縁シート１３の軸方向の移動を規制する。絶縁シート１３の軸方向の移動に関し、所期の規制効果を得ることさえできれば、上カフス部１４２の下端と下カフス部１４３の上端の軸方向間の距離とステータコア１１の軸方向長さとは公差の範囲内で異なってもよい。これにより、絶縁シート１３がスロット１６に入った状態で第一コイル１２１を第一ティース１５１に、または第二コイル１２２を第二ティース１５２に装着する際、絶縁シート１３は軸方向において移動しないため、コイルが装着されやすくなる。また、一枚の絶縁シート１３で絶縁と位置規制の両方の役割を果たせるため、コイル１２を配置する空間を最大限に確保しつつ、コイル同士の絶縁を図ることができる。また、絶縁シート１３の材料費を最小限に抑えることができる。
また、絶縁シート１３の他の部分、すなわち、被覆部１３６と、連結部１３２と、コイル絶縁部１３１の軸方向寸法も、ステータコア１１の軸方向寸法と略同一である（図３参照）。こうすることで、コイル１２間を確実に絶縁することができる。また、絶縁シート１３の形状が単純になり、絶縁シート１３の製造が容易になる。
図５は、本発明の例示的な第１実施形態に係るモータのステータ１０に絶縁シート１３とコイル１２とを装着する方法を示した上面図である。図５(a)から図５(d)の順で、絶縁シート１３の装着、ＡＡコイル１２３の装着、ＢＢコイル１２４の装着、被覆部１３６の形成の各工程を模式的に示している。以下、図５(a)から図５(d)を参照しながら、上記各工程を詳しく説明する。
図５(a)に、絶縁シート１３をステータコア１１に装着する工程を示した。それぞれの絶縁シート１３は、径方向内側から各スロット１６に挿入される。各絶縁シート１３は周方向における一方の端部に、短辺１３７を有する。また各絶縁シート１３は、短辺１３７と周方向反対側における端部に、短辺１３７よりも径方向内側へ長く伸びている長辺１３８を有する。本実施形態では、各ティース１５に対して、その周方向両側に位置する一対の絶縁シート１３の短辺１３７と長辺１３８が、周方向左右対称に配置される。ここで、長辺１３８が位置する側のティース１５は第一ティース１５１であり、短辺１３７が位置する側のティースは第二ティース１５２である。絶縁シート１３の長辺１３８同士に挟まれるティース１５は、その周方向両側のスロット１６のどちらに対しても第一ティース１５１（ＡＡティース１５３）となり、絶縁シート１３の短辺１３７同士に挟まれるティース１５は、その周方向両側のスロット１６のどちらに対しても第二ティース１５２（ＢＢティース１５４）となる。この配置の効果は、後ほど詳しく説明する。
図５(b)及び図５(c)に、ＡＡコイル１２３をＡＡティース１５３に装着する工程と、ＢＢコイル１２４をＢＢティース１５４に装着する工程を示した。絶縁シート１３の短辺１３７及び長辺１３８はティース１５の径方向内側端部より径方向内側まで延びているため、コイル１２をティース１５に装着する際に、ティース１５の径方向内側端部の縁付近がコイル１２を傷つけにくい。これにより、コイル１２の皮膜の剥落が防止され、モータの安全性が向上する。
先にＡＡコイル１２３をＡＡティース１５３に装着し、次いでＢＢコイル１２４をＢＢティース１５４に装着する。ここで、ＢＢコイル１２４をＢＢティース１５４に装着する際、絶縁シート１３の長辺１３８の径方向内側端部を、ＢＢコイル１２４の径方向外側面で押さえながら（図５(c)の状態）径方向外側に向かって圧迫する。これにより、絶縁シート１３の長辺１３８の一部をＡＡコイル１２３とＢＢコイル１２４との間に巻き込みながらＢＢコイル１２４をＢＢティース１５４に取り付けることができる。つまり、こうすることにより、ＢＢコイルの装着と、コイル絶縁部１３１の形成とを同時に行うことができる。従って、コイル１２をティース１５に装着した後に、その周方向両側のコイル１２と絶縁するための絶縁シートを改めてコイル１２間に挿入してコイル絶縁部１３１を形成する工程を省略することができ、作業性が向上する。コイル１２の間に巻き込まれた絶縁シート１３の長辺１３８の一部は、コイル絶縁部１３１になり、ＡＡコイル１２３とＢＢコイル１２４とを絶縁する。また、第一ティース絶縁部１３３とコイル絶縁部１３１との間の絶縁シートの部分は、ＡＡティース１５３の径方向内側端部を覆い、連結部１３２となる。
本実施形態のティース１５の数は十二個であるため、ＡＡコイル１２３とＢＢコイル１２４とがそれぞれ六個であり、それぞれのＡＡコイル１２３とＢＢコイル１２４が交互に配置される。そうすることで、すべてのＡＡティース１５３にＡＡコイル１２３を装着しておけば、すべてのＢＢコイル１２４をそれぞれのＢＢティース１５４に装着する際に必ず二枚の絶縁シートの長辺１３８の径方向内側端部をコイル１２の間に巻き込むことができる。このように、ティース数が偶数であり、且つ各ティースに対してその周方向両側に位置する一対の絶縁シート１３が周方向左右対称に配置される構造とするのが最も好ましい構造である。なお、ティース数が奇数の場合については、後ほど詳しく説明する。
図５(d)は、絶縁シート１３の短辺１３７をＢＢコイル１２４の径方向内側端面を覆うように折り曲げ、被覆部１３６を形成する工程を示している。被覆部１３６を形成することにより、ＢＢコイル１２４の径方向内側端部が直接回転部と対向することを防ぎ、コイル１２の絶縁性を向上させ、モータの安全性をさらに高めることができる。また、コイル１２の径方向内側端部における絶縁性が十分に確保できている場合は、ＢＢコイル１２４をＢＢティース１５４に装着した後、絶縁シート１３の短辺１３７においてティース１５の径方向内側端面よりさらに径方向内側へ延びている部分を切り取ってもよい。そもそも絶縁シートに被覆部１３６を設けなくてもよい。
＜３．第２実施形態＞
図６は、本発明の例示的な第２実施形態に係るモータのステータ１０Ａの上面図で、絶縁シート１３Ａとコイル１２Ａとを装着する方法を示したものである。図６(a)から図６(e)の順で、絶縁シート１３Ａの装着、ＡＡコイル１２３Ａの装着、ＡＢコイル１２５Ａの装着、ＢＢコイル１２４Ａの装着、被覆部１３６Ａの形成の各工程を模式的に示している。以下、図６(a)から図６(e)を参照しながら、ステータ１０Ａに絶縁シート１３Ａとコイル１２Ａとを装着する上記工程を詳しく説明する。
図６(a)に、絶縁シート１３Ａをステータコア１１Ａに装着する工程を示した。本実施形態では、ステータコア１１Ａのスロット１６Ａの数が九個と奇数であるため、周方向に隣り合う絶縁シート１３Ａのすべてをティース１５Ａに対して周方向左右対称とすることはできない。図６(a)において破線による円で囲んだ箇所に示す通り、本実施形態では、ティース１５Ａのひとつが、その周方向両側に、周方向左右非対称となる一対の絶縁シート１３Ａを有する。すなわち、このティース１５Ａは、周方向左側のスロット１６Ａに対して第二ティース１５２Ａとなり、周方向右側のスロット１６Ａに対して第一ティース１５１Ａとなる。つまり、このティース１５ＡをＡＢティース１５５Ａになる。本実施形態では、ＡＡティース１５３ＡとＢＢティース１５４Ａはそれぞれ４個あり、ＡＢティース１５５Ａは１個である。
図６(b)から図６(d)までに、ＡＡコイル１２３ＡをＡＡティース１５３Ａに装着する工程と、ＡＢコイル１２５ＡをＡＢティース１５５Ａに装着する工程と、ＢＢコイル１２４ＡをＢＢティース１５４Ａに装着する工程を示した。
本実施形態では、ＡＡティース１５３Ａは４個存在するため、まず、図６(b)に示す通り、４個のＡＡコイル１２３ＡをＡＡティース１５３Ａに装着する。その後図６(ｃ)に示す通りＡＢティース１５５ＡにＡＢコイル１２５Ａを装着する。このとき、ＡＢティース１５５Ａの周方向左側に位置する絶縁シート１３Ａの長辺１３８Ａの径方向内側端部を、ＡＢコイル１２５Ａとその周方向左側に位置するＡＡコイル１２３Ａとの間に巻き込むことができる。そうすることで、図６(d)に示すように、４個のＢＢティース１５４ＡにＢＢコイル１２４Ａを装着する際に、残り８個の絶縁シート１３Ａにおける長辺１３８Ａの径方向内側端部をそれぞれのコイル１２Ａの間に巻き込むことができる。
本実施形態のステータコア１１Ａは奇数個のティース１５Ａを有し、全部のティース１５Ａに対して、その周方向両側に位置する一対の絶縁シート１３Ａが周方向左右対称に配置されているわけではない。しかし、ＡＡティース１５３ＡにＡＡコイル１２３Ａを装着する工程とＢＢティース１５４ＡにＢＢコイル１２４Ａを装着する工程との間にＡＢティース１５５ＡにＡＢコイル１２５Ａを装着する工程を入れることで、ＢＢティース１５４ＡにＢＢコイル１２４Ａを装着する際に各絶縁シート１３Ａの長辺１３８Ａの径方向内側端部をコイル１２Ａ間に巻き込むことができる。そのため、ステータ１０Ａを効率よく組み立てることができる。また、本実施形態のようにＢＢティース１５４Ａが複数個存在しなくても、少なくとも一つのＢＢティース１５４Ａが存在すれば、これにＢＢコイル１２４Ａを装着する際に、その周方向両側の絶縁シート１３Ａの長辺１３８Ａの径方向内側端部をコイル１２Ａ間に巻き込むことができる。そのため、ステータ１０Ａを効率よく組み立てることができる。
図６(e)に、絶縁シート１３Ａの短辺１３７ＡをＢＢティース１５４Ａの径方向内側端面を覆うように折り曲げ、被覆部１３６Ａを形成する工程を示している。被覆部１３６Ａを形成することにより、ＢＢティース１５４Ａの径方向内側端部が直接回転部と対向することを防ぎ、コイル１２Ａの絶縁性を向上させ、モータの安全性をさらに高めることができる。また、コイル１２Ａの径方向内側端部における絶縁性が十分に確保できている場合は、ＢＢコイル１２４ＡをＢＢティース１５４Ａに装着した後、絶縁シート１３Ａの短辺１３７Ａにおいてティース１５Ａの径方向内側端面よりもさらに径方向内側へ延びている部分を切り取ってもよく、そもそも絶縁シートに被覆部１３６を設けなくてもよい。
＜４．第３実施形態＞
図７は、本発明の例示的な第３実施形態に係るモータのステータ１０Ｂの上面図である。本実施形態のステータ１０Ｂでは、各スロット１６Ｂに配置された絶縁シート１３Ｂの周方向における向きがすべて同じである。従って、すべてのティース１５Ｂに対してその周方向両側に位置する一対の絶縁シート１３Ｂが周方向左右対称になっておらず、すべてのティース１５ＢはＡＢティース１５５Ｂである。図７の場合、それぞれのスロット１６に対して、第一ティース１５３は第二ティース１５４の反時計周り方向に位置するようそれぞれの絶縁紙が配置される。そのため、ステータ１０Ｂの組み立ては、任意のティース１５Ｂにコイル１２Ｂを装着し、その後時計周りにコイル１２Ｂをティース１５Ｂに順次装着する。このとき、最初にコイル１２Ｂを装着したティース１５Ｂを除き、各ティース１５Ｂにコイル１２Ｂを装着する際に、反時計回り側の絶縁シート１３Ｂの長辺１３８Ｂの径方向内側端部を、その装着するコイル１２Ｂの径方向外側面で押して、コイル１２Ｂ間に巻き込む。そして、最後のティース１５Ｂにコイル１２Ｂを装着した後、最後にコイル１２Ｂを装着したティース１５Ｂから径方向内側に向かって伸びる絶縁シート１３Ｂの長辺１３８Ｂの径方向内側端部を、最初に装着したコイル１２Ｂと最後に装着したコイル１２Ｂとの間に織り込んでスロット１６Ｂ内に挿入する。
各ティース１５Ｂにコイル１２Ｂを装着する際に反時計回り側の絶縁シート１３Ｂの長辺１３８Ｂの径方向内側端部を、その装着するコイル１２Ｂの径方向外側面で押して、コイル１２Ｂ間に巻き込むことができるため、コイル１２Ｂを各ティース１５Ｂに装着した後、別途絶縁シートの一部をコイル１２Ｂ間に挿入してコイル絶縁部１３１Ｂを形成する工程を省略できる。そのため、作業性が向上する。また、本実施形態の組み立て工程は、各ティース１５Ｂにコイル１２Ｂを装着する順番を管理する必要が無くなるため、生産が容易となる。
＜５．アンブレラについて＞
図８は、本発明の例示的な第１～第３実施形態に係るモータのステータ１０におけるアンブレラの形成方法の例を示す図である。第１～第３実施形態のステータ１０に絶縁シート１３およびコイル１２を装着した後に、各ティース１５の径方向内側端部において周方向に広がるアンブレラを形成する。こうすることで、ティース１５へのコイル１２の装着に障害を来たすことなく、ティース１５に形成されたアンブレラによるコイルの径方向内側への移動の規制を確保することができる。図８には、アンブレラを形成する二つの方法を示している。
図８(a)では、ステータ１０と別部品のアンブレラ部２７を用いてティース１５の径方向内側にアンブレラを形成する工程を示している。アンブレラ部２１は穴部２８を有する枠状の部品であり、穴部２８にティース１５の径方向内側端部が嵌め込まれる。こうすることで、ティース１５の径方向内側端部に、ティース１５の周方向幅より大きい周方向幅を有するアンブレラが形成され、コイル１２が径方向内側へ移動するのを規制できる。そのため、コイル１２とロータとの擦れを防止することができる。この場合は、ティースの径方向寸法を１３３の径方向寸法より、アンブレラの径方向幅分長くする。
図８(b)には、ステータ１０のティース１５の径方向内側に設けた突出部２９を用いてティース１５の径方向内側端部にアンブレラを形成する工程を示している。ティース１５は、ティース１５の径方向内側の面において、周方向両端部から径方向内側に向けて伸びる二つの突出部２９を有する。この突出部２９はステータコア１１の製造時に形成され、ステータコア１１とは一繋がりの部材で形成される。二つの突出部２９をそれぞれと近いスロット１６の方向へ折り曲げることで、ティース１５の径方向内側端部にアンブレラが形成される。こうすることで、突出部２９がティース１５のアンブレラになり、コイル１２が径方向内側へ移動するのを規制できる。これにより、モータのステータ１０とロータとの擦れを防止することができる。
＜６．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態はインナーロータ型のモータに関するものだが、アウターロータ型に適用してもよい。
本発明は、モータおよびモータの製造方法に利用できる。
１ 静止部
１０，１０Ａ ステータ
Ｊ１ 中心軸
１１，１１Ａ ステータコア
１２，１２Ａ コイル
１３，１３Ａ 絶縁シート
１４，１４Ａ コアバック
１５，１５Ａ ティース
１６，１６Ａ スロット
１２１，１２１Ａ 第一コイル
１２２，１２２Ａ 第二コイル
１２３，１２３Ａ ＡＡコイル
１２４，１２４Ａ ＢＢコイル
１２５，１２５Ａ ＡＢコイル
１３１，１３１Ａ コイル絶縁部
１３２，１３２Ａ 連結部
１３３，１３３Ａ 第一ティース絶縁部
１３４，１３４Ａ コアバック絶縁部
１３５，１３５Ａ 第二ティース絶縁部
１３６，１３６Ａ 被覆部
１４１ カフス部
１５１，１５１Ａ 第一ティース
１５２，１５２Ａ 第二ティース
１５３，１５３Ａ ＡＡティース
１５４，１５４Ａ ＢＢティース
１５５，１５５Ａ ＡＢティース
１７ ハウジング
１８ カバー
１９ 樹脂部
２ 回転部
２０ ロータ
２１ シャフト
３ 軸受機構

Claims (14)

  1. 中心軸を中心として回転する回転部と、
    静止部を有し、
    前記静止部は、
    前記回転部を囲むように環状に配置されるコアバックと、前記コアバックから前記
    回転部に向かって延びる複数のティースとを有するステータコアと、
    前記複数のティース毎に装着された複数のコイルと、
    前記複数のコイルと前記ステータコアとの間、及び前記複数のコイル同士の間に配
    置された複数の絶縁シートと、
    を有し、
    前記複数のティース同士の間に前記複数のコイルを配置するための複数のスロットが形成され、各スロットに前記絶縁シートと、周方向に隣り合う第一コイルの一部と第二コイルの一部が配置され、
    前記第一コイルが装着されるティースが第一ティース、
    前記第二コイルが装着されるティースが第二ティースとし、
    前記各スロットに配置された絶縁シートは、
    前記第一コイルと前記第二コイルとの間に配置されるコイル絶縁部と、
    前記第一コイルの径方向内側端面を覆う連結部と、
    前記第一コイルと前記第一ティースとの間に配置される第一ティース絶縁部と、
    前記第一コイルおよび前記第二コイルと前記コアバックとの間に配置されるコア
    バック絶縁部と、
    前記第二コイルと前記第二ティースとの間に配置される第二ティース絶縁部と、
    を有し、
    前記各部分は上記の順番で繋がった一枚のシートからなる集中巻きモータ。
  2. 請求項１に記載の集中巻モータにおいて、
    前記ステータコアは、略円環状の電磁鋼板が複数枚軸方向に重ねられて形成される。
  3. 請求項１または請求項２に記載の集中巻モータにおいて、
    前記第一ティース絶縁部、前記第二ティース絶縁部および前記コアバック絶縁部の軸方向寸法は、前記ステータコアの軸方向寸法より大きい。
  4. 請求項１から請求項３までのいずれかに記載の集中巻モータにおいて、
    前記一枚の絶縁シートは、前記第二ティース絶縁部の径方向内側端面を覆う被覆部をさらに有する。
  5. 請求項１から請求項４までのいずれかに記載の集中巻モータにおいて、
    前記第一ティース絶縁部、前記第二ティース絶縁部、および前記コアバック絶縁部の少
    なくとも一つの軸方向上端と下端には、絶縁シートの軸方向位置を決めるためのカフス部が設けられる。
  6. 請求項１から請求項５までのいずれかに記載の集中巻モータにおいて、
    前記絶縁シートの各部分の間は、曲面を介して繋がっている。
  7. 請求項１から請求項６までのいずれかに記載の集中巻モータにおいて、
    径方向における前記ティースの周方向幅が略一定である。
  8. 請求項１から請求項６までのいずれかに記載の集中巻モータにおいて、
    前記複数のティースは、前記コアバックから延びる複数のティース本体部と、前記ティース本体部の径方向内側に位置する複数のアンブレラとを有し、
    前記複数のティース本体部の周方向幅は径方向において略一定であり、前記アンブレラの周方向最大幅は前記ティースの周方向幅より大きい。
  9. 請求項１から請求項８までのいずれかに記載の集中巻モータにおいて、
    前記ステータコアは、前記絶縁シートの第二ティース絶縁部同士に挟まれるティースを少なくとも一つ有する。
  10. 請求項７に記載の集中巻モータにおいて、
    前記複数のスロットの数は偶数個であって、
    前記複数のティースの周方向両側のスロットに配置される絶縁シートは、それぞれのティースに対して対称に配置される。
  11. 請求項１から請求項１０までのいずれかに記載の集中巻モータにおいて、
    前記複数のコイルの表面及びその間には、樹脂が充填される。
  12. 請求項１から請求項１１までのいずれかに記載の集中巻きモータの製造方法であって、前記複数のコイルを前記複数のティースに装着することによって、前記コイル絶縁部をコイル間に形成する工程を有する。
  13. 請求項１０に記載の集中巻きモータの製造方法であって、
    a) 前記複数のコイルを作成する工程と、
    b) それぞれのティースに対して、前記絶縁シートの配置が対称になるよう、前記スロット毎に前記絶縁シートを配置する工程と、
    c) 前記絶縁シートの前記第一ティース絶縁部に挟まれるすべてのティースに、絶縁シートをティースとコイルの間に挟んでコイルを装着する工程と、
    d) 残りのティースにコイルを装着することによって、前記絶縁シートの一部をコイル
    の間に巻き込み、前記コイル絶縁部を第一コイルと第二コイルの間に形成される工程と、を有する。
  14. 請求項８に記載の集中巻きモータの製造方法であって、
    e) 前記複数のコイルを前記複数のティースに装着する工程と、
    f) 前記複数のティースの径方向内側にアンブレラを形成する工程と、
    を有する。
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