JP4711877B2 - Method for manufacturing sintered core connection structure and sintered core connection structure - Google Patents
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Description
本発明は、理想的な絶縁手法を会得し、工程上必要な巻き線を行うことにより、同時に接着剤等を使用せずに焼結コアと上下部インシュレータとを固定して簡易且つ迅速に組立ができると共に製造費を格安にでき、さらに直列形状を円筒形状に丸めるだけでモータに取り付けることができるブラシレスDCモータ用の焼結コア連結構造の製造法及びその焼結コア連結構造に関する。 The present invention provides an ideal insulation method, and by performing winding necessary in the process, the sintered core and the upper and lower insulators can be fixed easily and quickly without using an adhesive or the like at the same time. The present invention relates to a method for manufacturing a sintered core connection structure for a brushless DC motor, which can be assembled, can be manufactured at a low cost, and can be attached to a motor simply by rounding a serial shape into a cylindrical shape, and the sintered core connection structure.
従来より、モータは、内周又は外周の片側に電磁石、それと対向する側に永久磁石を配置したものである。電気の流れる方向を交互に入れ替えることで、電磁石のN極とS極を交互に入れ替え、電磁石と永久磁石の反発力と吸引力で回転させ得る。本件の発明においても外周に電磁石、内周に永久磁石を配置したものである。N極とS極の数を極数というが、磁石は必ずN極とS極が対になるため、極数は必ず偶数となる。内周側の円筒状の永久磁石は例を挙げれば本発明では6極であるが、別に磁石が6個ある訳ではなく、1つの鉄芯の固まりを円周上に均等角度でN極とS極を着磁し、磁極を生成したものである。 Conventionally, a motor has an electromagnet on one side of the inner periphery or outer periphery and a permanent magnet on the opposite side. By alternately switching the direction in which electricity flows, the N pole and S pole of the electromagnet can be alternately switched and rotated by the repulsive force and attractive force of the electromagnet and permanent magnet. Also in the present invention, an electromagnet is disposed on the outer periphery and a permanent magnet is disposed on the inner periphery. The number of N poles and S poles is referred to as the number of poles. However, since the magnets always have a pair of N poles and S poles, the number of poles is always an even number. For example, in the present invention, the cylindrical permanent magnet on the inner peripheral side has six poles, but there are not six magnets separately, but a single iron core mass is arranged on the circumference with N poles at equal angles. The S pole is magnetized to generate a magnetic pole.
内周側の永久磁石に対向して置かれている外周側の電磁石は、電気の流れる方向により永久磁石と対向する内周側がN極、対向しない外周側がS極となることもあれば、その反対になることもある。電流を交互に入れ替えることで、N極とN極との反発力、N極とS極との吸引力を利用して順次回転させていく。N極とS極を交互に反転させるため、電気の流れる方向を交互に入れ替える必要があるが、機械的手段(ブラシ)によって切り替えるものをブラシモーター、電気回路の制御により切り替えるものをブラシレスモータと呼ぶ。 The outer peripheral electromagnet placed opposite to the inner peripheral permanent magnet may have an N pole on the inner peripheral side facing the permanent magnet and an S pole on the outer peripheral side that does not face the permanent magnet. It may be the opposite. By alternately switching the current, the repulsive force between the N pole and the N pole and the attractive force between the N pole and the S pole are used to sequentially rotate the current. In order to alternately invert the N and S poles, it is necessary to alternately change the direction of electricity flow. However, a motor that is switched by mechanical means (brush) is called a brush motor, and a motor that is switched by controlling an electric circuit is called a brushless motor. .
ブラシ部分が回転摺動により摩耗してしまうため、長寿命化にはブラシレス化が不可欠であり、コストが高いため一部例外があるものの産業用としてはブラシレスモータが多用されている。外周の電磁石にはいろいろな呼び名があるが、広く使われているコアという呼び方を本明細書中に使用することとする。コア(電磁石)としてはコイルを巻いただけでも磁力は発生するが、鉄芯の周りにコイルを巻くと、磁力が大幅に上昇するため、鉄芯の周りにコイルを巻いたものが殆ど使用されている。
従来、上記鉄芯には薄い鋼板を数多く貼り合わせたいわゆる積層鋼板が使われていたが、形状の自由度が低く、作業性も悪いため積層鋼板の代わりに焼結体を使ったものが特許文献1として開示されている。またコアは複数個連結され、円形となるが、コイルの巻き線部分が内周側に向くため、コイルが非常に巻きにくく、非能率とならざるを得ないという欠点がある。
Conventionally, so-called laminated steel sheets with many thin steel sheets bonded to each other have been used for the iron core. However, because the degree of freedom of shape is low and workability is poor, the one using a sintered body instead of laminated steel sheets is patented. It is disclosed as
その欠点を解消したのが、特許文献2であり、この発明による複数のコアヘのコイル連続巻きは既に述べられている。但し、コアとコアとの連結には専用の連結部材を設けねばならず、扱いも面倒で、重くなり、部品点数も増えてしまう不都合があった。鉄芯自体には絶縁性が無いため、鉄芯を絶縁しなければショート(短絡又は漏電)してしまう欠点があった。そのコアを絶縁する手段としてはコアの周りを塗装する手段や、焼結粉と樹脂粉を混入し加熱し硬化させる(焼結粉の周りが樹脂で包まれる)等の手段がある。
前者の塗装の場合にはピンホールと呼ばれる微小な塗装の穴がどのようにしても出来てしまい、完壁な絶縁は難しいという欠点がある。後者は焼結粉と樹脂粉を混入するため焼結粉の密度が下がり、どうしても磁束密度の低下は免れない。また積層鋼板を数多く貼り合わせたものでは磁気抵抗が大きくかつ磁束バラツキも大きくなってしまう。さらにモータの製造には接着剤を使うことが多いが、接着剤の扱いにはある程度の熟練が必要であり、また乾燥に時間がかかり、どうしても製造のサイクルタイムが伸びてしまう。また接着強度バラツキも大きい。 In the case of the former coating, there is a drawback that a minute hole called a pinhole can be formed in any way, and complete insulation is difficult. In the latter, since the sintered powder and the resin powder are mixed, the density of the sintered powder decreases, and a decrease in the magnetic flux density is inevitable. Moreover, when many laminated steel plates are bonded together, the magnetic resistance increases and the magnetic flux variation also increases. In addition, an adhesive is often used for manufacturing a motor, but handling of the adhesive requires a certain level of skill, and it takes time to dry, which inevitably increases the manufacturing cycle time. Also, the adhesive strength variation is large.
このため、本発明は、ブラシレスDCモータ用コアとコアとの連結方法を改善し、扱いやすく、軽く、部品点数も少なく、絶縁性の良い連結構造としたものであり、本発明が解決しようとする課題(技術的課題又は目的等)は、塗料塗布タイプや、樹脂に鉄粉を混入させるタイプとは異なり、理想的な絶縁手法の取得であり、ブラシレスDCモータ用の焼結コアにすることにより積層鋼板より磁気抵抗は小さくかつ磁束バラツキも小さくすると共に、工程上必要な巻き線を行うことにより、同時に焼結コアと上下部インシュレータとを固定してサイクルタイムを大幅に短縮させ、且つ接着剤等を不要とし、直列形状を円筒形状に丸めるだけで取付可能とし、さらには、全ての焼結コアに同時に巻き線を巻くことも可能とすることを実現することである。 For this reason, the present invention improves the connection method between the cores for brushless DC motors, is easy to handle, is light, has a small number of parts, and has a good insulating connection structure. The problem (technical problem or purpose, etc.) to be obtained is the acquisition of an ideal insulation method, unlike the paint application type or the type in which iron powder is mixed into the resin, and it should be a sintered core for a brushless DC motor As a result, the magnetic resistance is smaller and the magnetic flux variation is smaller than that of laminated steel sheets, and the winding necessary for the process is performed, so that the sintered core and the upper and lower insulators are fixed at the same time, and the cycle time is greatly shortened. This eliminates the need for an agent, enables installation by simply rolling the serial shape into a cylindrical shape, and enables winding all the sintered cores simultaneously. It is.
そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意,研究を重ねた結果、請求項1の発明を、焼結コアと、該焼結コアを被覆可能で上下に分割した合成樹脂製の上部インシュレータ相互及び下部インシュレータ相互が可撓性を有するヒンジ部を介して一体形成されると共に製造後において該ヒンジ部を介して円形状に形成されるインシュレータユニットと、コイルとして形成する巻き線とからなり、前記焼結コアを互いに独立させて直列状に形成すると共に、前記インシュレータユニットの上下部インシュレータにて前記焼結コアを被覆し、その後に前記上下部インシュレータ間に前記巻き線を所定回数巻き込み形成して前記焼結コアと前記上下部インシュレータとを固定してなることを特徴とする焼結コア連結構造の製造法としたことにより、前記課題を解決した。
In view of this, the inventor has intensively studied to solve the above-mentioned problems. As a result, the invention of
請求項2の発明を、前述の構成において、上下部インシュレータは、少なくとも3個以上の複数個としてなることを特徴とする焼結コア連結構造の製造法としたことにより、前記課題を解決した。請求項3の発明を、前述の構成において、前記焼結コアは、外周側片部と内周側片部と連結片部とが平面的に見て略エの字状に一体形成されてなり、前記焼結コアの前記連結片部の軸方向相互を互いに略平行状態に形成してなることを特徴とする焼結コア連結構造の製造法としたことにより、前記課題を解決した。 According to a second aspect of the present invention, the above-described problem is solved by employing a method for manufacturing a sintered core coupling structure, wherein the upper and lower insulators are a plurality of at least three or more. According to a third aspect of the present invention, in the above-described configuration, the sintered core is formed by integrally forming an outer peripheral side piece, an inner peripheral side piece, and a connecting piece in a substantially square shape when seen in a plan view. The above problems have been solved by providing a method for producing a sintered core coupling structure, wherein the coupling pieces of the sintered core are formed so that the axial directions of the coupling pieces are substantially parallel to each other.
請求項4の発明を、前述の構成において、前記上下部インシュレータ間のそれぞれに略同時に前記巻き線を所定回数巻き込み形成してなることを特徴とする焼結コア連結構造の製造法としたことにより、前記課題を解決した。また、請求項5の発明を、前述の製造法から製造されてなることを特徴とする焼結コア連結構造としたことにより、前記課題を解決したものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a sintered core coupling structure, wherein the winding is wound a predetermined number of times substantially simultaneously between the upper and lower insulators in the configuration described above. The problem has been solved. Moreover, the said subject is solved by making invention of
請求項1の発明においては、ブラシレスDCモータ用の焼結コアを合成樹脂製のインシュレータユニットにて覆うという製造方法は絶縁上の問題は発生せず、理想的な絶縁手法であり、塗料塗布タイプや、樹脂に鉄粉を混入させるタイプのコアよりも絶縁性を確保できる。特に、本発明の製造法の発明は、工程上必要な巻き線を行うことにより、同時に接着剤等を使用せずに焼結コアと上下部インシュレータとを固定できるため、サイクルタイムが大幅に短縮できると共に製造費を格安にできる。さらに直列形状を円筒形状に丸めるだけでモータに取り付けられるため、誰でも作業が可能になる。 In the first aspect of the invention, the manufacturing method of covering the sintered core for the brushless DC motor with the insulator unit made of synthetic resin does not cause an insulation problem and is an ideal insulation method. Insulation can be ensured more than the type of core in which iron powder is mixed into the resin. In particular, the invention of the manufacturing method of the present invention can significantly reduce the cycle time by performing winding necessary in the process, and at the same time, the sintered core and the upper and lower insulators can be fixed without using an adhesive or the like. In addition, the manufacturing cost can be reduced. Furthermore, since it can be attached to the motor simply by rounding the serial shape into a cylindrical shape, anyone can work.
また、請求項2及び3においては、請求項1と同様の効果を奏する。請求項4の発明では、全ての焼結コアに同時に巻き線を巻くことが可能なため、巻き線時間が大幅に短縮できる利点がある。請求項5の発明では、絶縁性を確保しつつ、製造を簡易且つ迅速にできるため製造費を格安にできる。取り扱いも簡易且つ迅速にできる利点がある。
In
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明すると、図1は、本発明の完成状態を示すものである。焼結コア1と、合成樹脂製の上下部インシュレータ2,3を複数備えてヒンジ部4を介して連結したインシュレータユニットAと、巻き線5とから構成されている。前記焼結コア1は、外周側片部11と内周側片部12と連結片部13とが一体形成されて平面的に見て、略エの字状を成している。側面から見て上下方向を肉厚とし、前記外周側片部11と内周側片部12とが同一又は略同一に形成され、前記連結片部13は前記巻き線5を巻く個所でもあり、首状に細く形成されている。この明細書において、前記上下部インシュレータ2,3とは、上部インシュレータ2と下部インシュレータ3の総称的名称ではあるが、あくまでも、上部インシュレータ2と下部インシュレータ3とが個別的な名称として存在しており、繰り返しを避けるために使用している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a completed state of the present invention. It comprises a sintered
本発明の実施形態では、前記焼結コア1が6個で、その外周及び内周が円形となるように形成されており、その外周側片部11の外周面11aも、内周側片部12の内周面12aも円形の一部での弧状をなしている。また、その6個の前記焼結コア1は、それぞれが独立し、且つ離間しているが、また、焼結コア1が6個で、その外周及び内周が円形となるように構成されたときには、外周側片部11それぞれの一方側側面11bと他方側側面11cとがある圧力を有しつつ接触するように構成されている。このときでも、内周側片部12相互間は離間している。
In the embodiment of the present invention, the number of the
また、前記焼結コア1は、外周に電磁石、内周に永久磁石を配置したものであり、全体が焼結金属にて構成されている。また、前記焼結コア1は、6個で円形となるようにセットとして構成されているが、複数個として、3個、9個、12個とすることもある。この場合には、当然に前記上下部インシュレータ2,3も対応して同一個数となる。
The
前記インシュレータユニットAは、上部インシュレータ2と,下部インシュレータ3とが複数備えられると共に、それぞれがヒンジ部4で連結されて構成されている。本発明の実施形態では、上部インシュレータ2と,下部インシュレータ3とで前記焼結コア1の厚肉を上下に分割する部位がそれぞれ装填可能に構成されている。つまり、上部インシュレータ2と,下部インシュレータ3とで前記焼結コア1全体を完全に被覆し且つ該焼結コア1を絶縁している。
The insulator unit A includes a plurality of
また、隣接する上部インシュレータ2相互も、隣接する下部インシュレータ3相互も、可撓性に富んだ合成樹脂製のヒンジ部4を介して結合されている。6個の上部インシュレータ2がそれぞれ5個のヒンジ部4とで、また、6個の下部インシュレータ3がそれぞれ5個のヒンジ部4とでそれぞれ構成されている。このような前記インシュレータユニットAは、上部インシュレータ2と,下部インシュレータ3と、ヒンジ部4とが合成樹脂製で一体形成されている。前記ヒンジ部4は、可撓性が良好となるように、薄肉状41[図6(A)及び(B)参照],U字状42[図6(C)参照]又はくびれ状43[図6(D)参照]に適宜形成されている。また、図中6、7は、前記巻き線5の両端に接続する端子であって、前記上部インシュレータ2にそれぞれ設けられている。
Further, the adjacent
次に、本発明の製造法について説明する。まず、合成樹脂製の上下部インシュレータ2,3を複数備えて、それぞれがヒンジ部4で連結されたインシュレータユニットAとして形成されている。特に、上部インシュレータ2と下部インシュレータ3は、それぞれ複数(実施態様では6個)備えられ、その相互間はヒンジ部4による構造であるため、上部インシュレータ2相互又は下部インシュレータ3相互間の連結部材は不要にでき、連結のための工程も不要にできるものである。
Next, the manufacturing method of this invention is demonstrated. First, a plurality of upper and
前記インシュレータユニットAの上下部インシュレータ2,3のそれぞれによってサンドイッチ状にしつつ[図4(A),(B),(C)及び図5(A)等参照]前記焼結コア1の周囲を覆うようにする[図5(B)参照]。このようにして前記焼結コア1を前記インシュレータユニットAの上下部インシュレータ2,3にて被覆して絶縁状態を確保する。このとき前記インシュレータユニットAに装着された前記連結片部13,13の軸方向m,m相互は互いに略平行状態に形成されている。
While sandwiching each of the upper and
次に、上下部インシュレータ2,3にて焼結コア1とをサンドイッチ状に被覆した後に、今度は、上下部インシュレータ2,3間に巻き線5をコイル状に巻くことで、上部インシュレータ2と下部インシュレータ3との接合面に接着剤が無くとも十分な強度を有する固着構造を提供することができる。つまり、上下部インシュレータ2,3相互と焼結コア1との一体化を接着剤不要にて製造できる。すなわち、接着剤等による接着工程を廃止できるものである。
Next, after covering the
また、上下部インシュレータ2,3間に巻き線5をコイル状に巻くときにも、前記インシュレータユニットAに装着された前記連結片部13,13の軸方向m,m相互は互いに略平行状態に形成されているため、実施形態では、焼結コア1を全6個とし、該全6個の焼結コア1に対して同時に巻き線5を巻くことができ、巻き線時間が1つずつ巻くのと比較して略1/6となる利点もある。
Further, when the winding 5 is wound in a coil shape between the upper and
このような工程を経て製造された後は、前記ヒンジ部4を介して上下部インシュレータ2,3相互の外周面が円周状に形成されつつ前記連結片部13,13の軸方向相互は互いに略放射状に形成され且つ前記焼結コア1の外周側片部11,11相互は接続される。具体的には、図1(B)の実線状態から図1(B)の鎖線の状態(円形状)に形成する。
After being manufactured through such a process, the outer peripheral surfaces of the upper and
このように円形状に丸めた状態では、図2(B)及び図3(B)鎖線に示すように、隣接する焼結コア1,1の外周側片部11,11の一方側側面11bと他方側側面11cとがある圧力を有しつつ接触するように構成される。この作用によっても、焼結コア1相互の連結を簡易にできる。このように手等を使って丸める荷重を加えることにより簡単に巻き線時の直列形状からモータケース60にセットする状態の円筒形状に変化させることができ[図1(B)及び図7(A)及び(B)参照]、モータケース60に簡単に収納できる利点がある[図7B)参照]。
In such a rounded state, as shown by chain lines in FIGS. 2 (B) and 3 (B), one side surface 11b of the outer
1…焼結コア、11…外周側片部、12…内周側片部、13…連結片部、
A…インシュレータユニット、2,3…上下部インシュレータ、4…ヒンジ部、
5…巻き線。
DESCRIPTION OF
A ... Insulator unit, 2, 3 ... Top and bottom insulators, 4 ... Hinge part,
5 ... Winding.
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