JP3927319B2

JP3927319B2 - モータ

Info

Publication number: JP3927319B2
Application number: JP17142998A
Authority: JP
Inventors: 仁井上; 央片岡; 親利中山
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 1998-06-18
Filing date: 1998-06-18
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2018-06-18
Also published as: JP2000014069A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータケース内のシャフトに取り付けられ周面に複数の磁極を有する回転子と、電機子鉄心及びこの電機子鉄心に巻装された多相の電機子コイルとから成りモータケース内に回転子に対向して配設された電機子とを備えたモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＤＣブラシレスモータは、例えば図１１に示すように構成されている。図１１において、１はブラケット、２はボルト等によりブラケット１に取り付けられる有底円筒状のモータケース、３はモータケース２内に嵌挿された電機子であり、複数の磁性薄板が積層されて成る電機子鉄心４と、この電機子鉄心４に装着された多相の電機子コイル５とにより構成されている。
【０００３】
更に図１１において、７はシャフトであり、シャフト７のほぼ中央部が上軸受８ａを介してブラケット１の挿通孔９に支持され、シャフト７の下端部が下軸受８ｂを介してモータケース２の底部の支持凹部１０に支持され、上部がモータケース２の外部に突出した状態でモータケース２内にシャフト７が配設されている。
【０００４】
また図１１において、１１は回転子であり、モータケース２内におけるシャフト７の中央から下部にわたる部分に取り付けられた回転子本体１２と、この回転子本体１２の周面に配設されたマグネット１３とにより構成され、このような回転子１１が電機子３の内側に所定のギャップを介して配設されている。尚、１４は電機子コイル５と図示しない外部のインバータ回路とを接続するための外部引出ターミナルである。
【０００５】
ところで、上記した電機子鉄心４には複数個の歯が形成され、これらの歯に、予め所定巻数だけコイルが巻回されたボビン１６が嵌め込まれて電機子コイル５が形成されている。通常のＤＣブラシレスモータでは、電機子コイル５は多相、例えばＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相である場合が多く、電機子鉄心４の各歯のボビンごと嵌め込まれた各相の電機子コイル５の下端の共通端子側端部が、一括して半田付されることでコモンターミナルが形成される。
【０００６】
一方、電機子鉄心４の各歯のボビン１６ごと嵌め込まれた各相の電機子コイル５の上端の外部引出端子側端部が、各相毎に外部引出用ターミナル１４に接続されている。このとき、各相間における電気的絶縁が確保された状態で、各相の電機子コイル５の外部引出端子側端部が外部引出ターミナル１４に接続される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような各電機子コイル５の結線の場合、共通端子体を形成するのに、各電機子コイル５の下端の共通端子側端部を１カ所にまとめるために引き回す必要があり、特にモータの容量に応じて線径が太くなると、非常に扱いにくくなって引き回しや半田付の作業に手間がかかると共に、モータケース２内に各電機子コイル５の引き回しのために大きなスペースが必要になってモータの大型化を招くという問題が生じる。
【０００８】
また、各相電機子コイル５の上端の外部引出端子側端部を外部引出ターミナル１４に接続する場合にも同様の問題が生じ、特にモータの容量に応じて線径が太くなると、非常に扱いにくくなって引き回しや半田付の作業に手間がかかり、モータケース２の上部に大きなスペースを必要とし、モータの大型化を招くことになる。
【０００９】
この発明が解決しようとする課題は、電機子コイルの結線作業を容易に行え、モータケース内における不要スペースを削減してモータの大型化を防止できるようにすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明は、前記各相の電機子コイルの共通端子側端部を一括して相互に電気的に接続する導電性の共通端子体を備えていることを特徴としている。
【００１１】
このような構成によれば、共通端子体により各相の電機子コイルの共通端子側端部を一括して電気的に接続するため、各相の電機子コイルの共通端子側端部を１カ所にまとめるという従来のようにコイルを引き回す必要がない。
【００１２】
従って、コイルの線径が太くなってもその取り扱いが簡単で電機子コイルの結線作業を容易に行うことが可能になる。また、モータケース内における不要なスペースを削減することができるため、モータの大型化を防止することが可能になる。
【００１３】
また、本発明は、前記共通端子体が、前記各相の電機子コイルの共通端子側端部が挿通される複数個の透孔が透設された導電性の接続部材により構成されていることを特徴としている。
【００１４】
こうすると、接続部材の各透孔に各相の電機子コイルの共通端子側端部を挿通して半田付等をすることにより、各相の電機子コイルの共通端子側端部を簡単に一括して接続することができ、しかも共通端子体を配設するスペースを確保するだけでよく、コイルの引き回しのためのスペースが不要となる。この接続部材は、例えばリング状の部材に等間隔で複数の透孔を透設したものにより形成できる。
【００１５】
更に、本発明は、前記各電機子コイルの外部引出端子側端部を各相毎に電気的に接続する導電性の外部引出端子体を備えていることを特徴としている。
【００１６】
このようにすれば、外部引出端子体を介して各電機子コイルを外部の電源回路等に接続することができるため、各電機子コイルを引き回すことなく外部回路に接続することが可能になる。
【００１７】
そのため、コイルの線径が太くなってもその取り扱いが簡単で電機子コイルの結線作業を容易に行うことが可能になり、しかもモータケース内における不要なスペースを削減することができることから、モータの大型化を防止することが可能になる。
【００１８】
また、本発明は、前記外部引出端子体が、各相毎に設けられ同一相の前記電機子コイルの外部引出端子側端部が接続される複数個の接続片が形成された導電性の引出部材により構成され、各相用の前記引出部材が電気的に絶縁された状態で積層されて前記モータケース内に配設されていることを特徴としている。
【００１９】
こうすることで、外部引出端子体を構成する各相用の引出部材の接続片に、該当する相の電機子コイルの外部引出端子側端部をそれぞれ接続し、これら引出部材を外部の電源回路等に接続すれば、各相の引出部材を介して各相の電機子コイルを外部回路に簡単に接続できる。また、このように電機子コイルを接続した各引出部材を相互に絶縁した状態で積層するため、モータケース内における不要スペースの削減を図ることが可能になる。
【００２０】
これら各相の引出部材はいずれもリング状の部材により構成することができ、各引出部材のほぼ同じような位置から外部への引出しを行うことで、不要なスペースを取ることなく各電機子コイルの外部への引出しが可能になる。
【００２１】
更に、本発明は、前記各相用の引出部材がリング形状を有し、前記各接続片が、前記各引出部材を積層したときに周方向にずれるように前記各引出部材それぞれの内側に形成されていることを特徴としている。
【００２２】
この場合、各相毎の電機子コイルを各引出部材に接続する際に、各電機子コイルを引き回すことなく、しかも相互に干渉することもなく接続することができる。例えば、３相の電機子コイルの各相がそれぞれ３個ずつから構成されている場合、１相あたりの３つの各電機子コイルは中心角が１２０゜ずつずれた状態で電機子鉄心に装着されるため、１相あたりの引出部材において中心角が１２０゜ずれた位置に３つの接続片を形成すればよい。そして、全体として９個（３相×３個）の各電機子コイルは中心角が４０゜ずつずれて配置されるため、各引出部材を積層する際に各接続片が４０゜ずつずれるように積層すればよい。
【００２３】
また、本発明は、前記各相の電機子コイルの共通端子側端部を一括して相互に電気的に接続する導電性の共通端子体と、前記各電機子コイルの外部引出端子側端部を各相毎に電気的に接続する導電性の外部引出端子体とを備えていることを特徴としている。
【００２４】
このような構成によれば、共通端子体により各相の電機子コイルの共通端子側端部が一括して接続され、外部引出端子体を介して各電機子コイルが外部の電源回路等に接続される。そのため、コイルの線径が太くなった場合であっても、電機子コイルの取り扱いが容易で、電機子コイルの結線作業が極めて簡単になる。しかも、各電機子コイルを引き回す必要がなく、モータケース内における不要スペースを削減してモータの大型化を防止できる。
【００２５】
更に、本発明は、前記共通端子体が、前記各相の電機子コイルの共通端子側端部が挿通される複数個の透孔が透設された導電性の接続部材により構成され、前記外部引出端子体が、各相毎に設けられ同一相の前記電機子コイルの外部引出端子側端部が接続される複数個の接続片が形成された導電性の引出部材により構成され、各相用の前記引出部材が電気的に絶縁された状態で積層されて前記モータケース内に配設されていることを特徴としている。
【００２６】
こうすると、接続部材の各透孔に各相の電機子コイルの共通端子側端部を挿通して半田付等をすれば、各相の電機子コイルの共通端子側端部を簡単に一括して接続でき、外部引出端子体を構成する各相用の引出部材の接続片に、該当する相の電機子コイルの外部引出端子側端部を接続し、これら引出部材を外部の電源回路等に接続すれば、各相の引出部材を介して各相の電機子コイルを外部回路に簡単に接続できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
この発明をＤＣブラシレスモータに適用した場合の一実施形態について図１ないし図１０を参照して説明する。但し、図１は電機子の正面図、図２は図１の一部の平面図、図３は図１の他の一部の平面図、図４ないし図６はそれぞれ図３の異なる一部の平面図、図７は電機子の製造工程の説明図、図８は回転子の正面図、図９及び図１０は回転子の製造工程の説明図である。なお、本実施形態におけるＤＣブラシレスモータの基本的な構成は、図１１に示すものとほぼ同じであるため、以下の説明では図１１も参照することとする。
【００２８】
図１に示すように、各相（ここでは３相）の電機子コイル５の下端の共通端子側端部を一括して相互に電気的に接続する導電性の共通端子体２０、及び各電機子コイル５の上端の外部引出端子側端部を各相毎に電気的に接続する導電性の外部引出端子体３０が設けられている。
【００２９】
この共通端子体２０は、図２に示すように、各相の電機子コイル５の下端の共通端子側端部が挿通される複数個（ここでは９個）の透孔２１が透設された導電材から成るリング状の接続部材２２により構成されている。このとき、接続部材２２の表面には、各透孔２１の周りを除いて絶縁のためにコーティング層２３（図２中のハッチング部分）が形成されている。
【００３０】
そして、ボビン１６に巻回された各電機子コイル５の下端の共通端子側端部はボビン１６の下方に突出するように導出されており、導出された各電機子コイル５のの共通端子側端部と接続部材２２の各透孔２１の位置が合致するように、位置合わせがなされた上で各透孔２１が形成されている。そのため、接続部材２２の各透孔２１に各電機子コイル５の下端の共通端子側端部を簡単に挿通することができる。
【００３１】
一方、外部引出端子体３０は、図３に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相毎に設けられた導電材から成るリング状の引出部材３１ｕ、３１ｖ、３１ｗにより構成され、各引出部材３１ｕ、３１ｖ、３１ｗには対応する相の電機子コイル５の上端の外部引出端子側端部が接続される３個の接続片３２がそれぞれ形成され、各接続片３２にはそれぞれ透孔３３が透設されている。これら各相用の引出部材３１ｕ、３１ｖ、３１ｗは電気的に絶縁された状態で積層され、全体が樹脂３４によりモールドされる。
【００３２】
また、ボビン１６に巻回された各電機子コイル５の上端の外部引出端子側端部はボビン１６の上方に突出するように導出され、この突出した各電機子コイル５の外部引出端子側端部が各接続片３２の透孔３３に挿通されて半田付により接続される。また、３相の電機子コイル５の各相がそれぞれ３個ずつから構成され、１相あたり３つの各電機子コイル５は中心角が１２０゜ずつずれた状態で電機子鉄心４に装着される。
【００３３】
そこで、Ｕ相の引出部材３１ｕは、図４に示すように構成されており、Ｕ相の電機子コイル５の配置に合うように、リング状の引出部材３１ｕの内側であって中心角が１２０゜ずれた位置に３つの接続片３２が形成され、外周寄りに側面視Ｌ字状の導出片３５ｕが形成されている。また、この導出片３５ｕには、ボルトの挿通孔３６ｕが形成され、引出部材３１ｕには他の相の引出部材との位置合わせ孔３７が形成されている。
【００３４】
更にＶ相の引出部材３１ｖの内側にも、図５に示すように、中心角が１２０゜ずれた位置に３つの接続片３２が形成され、外周寄りに側面視Ｌ字状の導出片３５ｖが形成され、この導出片３５ｖにはボルトの挿通孔３６ｖが形成されている。この引出部材３１ｖにも複数個の位置合わせ孔３８が形成されている。
【００３５】
またＷ相の引出部材３１ｗの内側にも、図６に示すように、中心角が１２０゜ずれた位置に３つの接続片３２が形成され、外周寄りに側面視Ｌ字状の導出片３５ｗが形成され、この導出片３５ｗにはボルトの挿通孔３６ｗが形成されている。この引出部材３１ｗにも複数個の位置合わせ孔３９が形成されている。
【００３６】
ところで、全体として９個（３相×３個）の各電機子コイル５が中心角で４０゜ずつずれて配置されていることから、各位置合わせ孔３７〜３９を合わせることで各引出部材３１ｕ、３１ｖ、３１ｗの各接続片３２が４０゜ずつずれて各引出部材３１ｕ、３１ｖ、３１ｗが積層される。このとき、各引出部材３１ｕ、３１ｖ、３１ｗ間の絶縁を確保するために、例えば各引出部材３１ｕ、３１ｖ、３１ｗの表面がコーティングされており、積層状態の各引出部材３１ｕ、３１ｖ、３１ｗ全体が上記したように樹脂モールドされている。
【００３７】
そして、図７（ａ）に示すように、下端及び上端がボビン１６からそれぞれ下方及び上方に突出した状態で各電機子コイル５がボビン１６に巻回され、図７（ｂ）に示すように、電機子鉄心４の各歯それぞれにボビン１６が装着されて各電機子コイル５が電機子鉄心４に巻装される。更に、図７（ｃ）に示すように、各電機子コイル５の突出した下端の共通端子側端部が共通端子体２０の各透孔２１に挿通されると共に、各電機子コイル５の突出した上端の外部引出端子側端部が樹脂モールドされた外部引出端子体３０の各接続片３２の透孔３３に挿通される。
【００３８】
その後、これら各透孔２１、３３に挿通された電機子コイル５の端部が半田付され、各電機子コイル５の共通端子側端部が一括して共通端子体２０に接続されると共に、各電機子コイル５の外部引出端子側端部が各相毎の引出部材３１ｕ、３１ｖ、３１ｗに相互に絶縁した状態で接続され、電機子３が形成される。このようにして形成された電機子３はモータケース２内に収容され、回転子１１が電機子３の内側に配設されるのである。
【００３９】
ところで、回転子１１を構成する回転子本体１２の周面には上記したようにマグネット１３が配設されているが、通常は円柱状の回転子本体１２の周面に、その母線方向に長尺のＮ極及びＳ極のマグネット１３を接着剤により交互に貼り付けたり、更にその周囲を数カ所においてバンドで固定したりすることによって、回転子１１が構成されている。
【００４０】
しかし、このようにマグネット１３を接着剤により貼り付けると、モータの回転時にマグネット１３が剥がれて飛散したり、接着剤の塗布量のばらつきが原因でマグネット１３が部分的に浮き上がった状態となって電機子４に接触したりし、バンドによる固定も固定作業が繁雑になる等の不都合が生じる。
【００４１】
そこでこのような不都合を防止するために、本実施形態では、図８に示すように、回転子本体１２の周面にＮ極及びＳ極のマグネット１３を交互に接着剤により仮接着した後、薄い非磁性材から成る円筒状の固定部材４０を仮接着した各マグネット１３に外嵌して各マグネット１３を固定している。このとき、図９に示すように治具４２を用いて固定部材４０の端部の口径を広げた後、固定部材４０を回転子１１のマグネット１３に外嵌したり、或いは他の方法として、図１０に示すように、固定部材４０を加熱して膨張させてからマグネット１３に外嵌する、いわゆる焼きばめ等が採用される。
【００４２】
従って、上記した実施形態によれば、共通端子体２０により各相の電機子コイル５の共通端子側端部を一括して電気的に接続すると共に、外部引出端子体３０により各電機子コイル５の外部引出端子側端部を各相毎に絶縁した状態で接続するため、従来のようにコイルを引き回す必要がなく、コイルの線径が太くなった場合であってもその取り扱いが容易で、しかもコイル端部を挿通するための透孔２１、３３の径を大きくすることで簡単に対応でき、電機子コイル５の結線作業を極めて簡単に行うことが可能になる。
【００４３】
また、コイルの引き回しのためのスペースを確保する必要がなくなるため、モータケース２内における不要スペースを削減することができ、モータの大型化を防止することが可能になる。
【００４４】
更に、回転子１１のマグネット１３を円筒状の固定部材４０により固定することで、モータの回転中にマグネット１３が剥がれたり、マグネット１３が浮いた状態となって電機子３に接触したりすることを簡単且つ確実に防止することができる。
【００４５】
なお、上記した実施形態は、本発明をＤＣブラシレスモータに適用した場合について説明したが、本発明はＤＣブラシレスモータに限らず、その他のモータにも適用できるのは勿論である。
【００４６】
更に、本発明は、上記した３相モータ以外の多相モータにも適用することができるのは勿論であり、そのときの電機子コイル５の数も上記した９個に限られるものでないのはいうまでもない。
【００４７】
また、上記した実施形態では、リング状の接続部材２２により共通端子体２０を構成した場合について説明したが、接続部材２２はリング状に限るものではなく、少なくとも一括して各電機子コイル５の共通端子側端部を接続し得る形状であればよい。
【００４８】
更に、上記した実施形態では、リング状の引出部材３１ｕ、３１ｖ、３１ｗにより外部引出端子体３０を構成した場合について説明したが、各引出部材もこのようなリング状のものに限定されるものではなく、少なくとも各相の電機子コイル５の外部引出端子側端部をそれぞれ接続でき、しかも各相の引出部材が相互に絶縁された状態で積層可能な形状であればよい。
【００４９】
また、この発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、コイルを引き回す必要がないため、コイルの線径が太くなってもその取り扱いが簡単で電機子コイルの結線作業を容易に行うことが可能になり、またモータケース内における不要なスペースを削減することができるため、モータの大型化を防止することが可能になる。
【００５１】
請求項２に記載の発明によれば、接続部材の各透孔に各相の電機子コイルの共通端子側端部を挿通して半田付等をすることによって、各相の電機子コイルの共通端子側端部を簡単に一括して接続することができ、しかもコイルの引き回しのための不要なスペースを削減できる。
【００５２】
請求項３に記載の発明によれば、各電機子コイルを引き回すことなく外部引出端子体を介して各電機子コイルを外部の電源回路等に接続することができるため、コイルの線径が太くなってもその取り扱いが簡単で電機子コイルの結線作業を容易に行うことが可能になり、しかもモータケース内の不要スペースを削減でき、モータの大型化を防止することが可能になる。
【００５３】
請求項４に記載の発明によれば、各相用の引出部材の接続片に、該当する相の電機子コイルの外部引出端子側端部を接続し、これら引出部材を外部の電源回路等に接続することで、各相の引出部材を介して各相の電機子コイルを外部回路に簡単に接続できる。また、各引出部材を相互に絶縁した状態で積層することによって、モータケース内の不要スペースの削減を図ることが可能になる。
【００５４】
請求項５に記載の発明によれば、各相毎の電機子コイルを各引出部材に接続する際に、各電機子コイルを引き回すことなくしかも相互に干渉することもなく接続することができる。
【００５５】
請求項６に記載の発明によれば、共通端子体により各相の電機子コイルの共通端子側端部を一括して接続でき、外部引出端子体を介して各電機子コイルを外部の電源回路等に接続することができるため、コイルの線径が太くなってもその取り扱いが簡単で電機子コイルの結線作業を容易に行うことができ、しかも各電機子コイルを引き回す必要がなく、モータケース内における不要スペースを削減してモータの大型化を防止することが可能になる。
【００５６】
請求項７に記載の発明によれば、接続部材の各透孔に各相の電機子コイルの共通端子側端部を挿通して半田付等をすることにより、各相の電機子コイルの共通端子側端部を簡単に一括して接続することができ、外部引出端子体を構成する各相用の引出部材の接続片に、該当する相の電機子コイルの外部引出端子側端部を接続し、これら引出部材を外部の電源回路等に接続すれば、各相の引出部材を介して各相の電機子コイルを外部回路に簡単に接続できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態における電機子の正面図である。
【図２】一実施形態の一部の平面図である。
【図３】一実施形態の他の一部の平面図である。
【図４】図３の一部の平面図である。
【図５】図３の他の一部の平面図である。
【図６】図３の異なる一部の平面図である。
【図７】一実施形態における電機子の製造工程の説明図である。
【図８】一実施形態における回転子の正面図である。
【図９】回転子の製造工程の説明図である。
【図１０】回転子の他の製造工程の説明図である。
【図１１】この発明の背景となるＤＣブラシレスモータの切断正面図である。
【符号の説明】
２モータケース
３電機子
４電機子鉄心
５電機子コイル
１１回転子
２０共通端子体
２１透孔
２２接続部材
３０外部引出端子体
３１ｕ、３１ｖ、３１ｗ引出部材
３２接続片
３３透孔

Claims

シャフトと、
前記シャフトに取り付けられ周面に複数の磁極を有する回転子と、
該回転子と径方向に対向して配設される環状の電機子鉄心及び該電機子鉄心に巻装された多相の電機子コイルとから成る電機子と、
前記シャフト、前記回転子及び前記電機子を収容するモータケースと、
を備えるモータにおいて、
各相の前記電機子コイルの共通端子側端部及び外部引出端子側端部がそれぞれ前記電機子鉄心の軸方向における一端側及び他端側に配置され、
かつ、前記各相の電機子コイルの共通端子側端部を一括して相互に電気的に接続する導電性の共通端子体と、
前記各電機子コイルの外部引出端子側端部を各相毎に電気的に接続する導電性の外部引出端子体と、
を備え、
前記共通端子体は、前記各相の電機子コイルの共通端子側端部が挿通される複数個の透孔が透設された導電性の接続部材により構成され、
前記外部引出端子体は、各相毎に設けられ同一相の前記電機子コイルの外部引出端子側端部が接続される複数個の接続片が形成された導電性の引出部材により構成され、前記各相用の引出部材はリング形状を有し、前記各接続片は、前記各引出部材それぞれの内側に形成され、各相用の前記引出部材は電気的に絶縁された状態、かつ、前記各接続片が周方向にずれた状態で積層され、前記共通端子体及び前記外部引出端子体は前記モータケース内に配設されていることを特徴とするモータ。