JP5873262B2 - アウターロータ型モータ - Google Patents

Description

本発明は、ステータコアに絶縁物を介して電線を集中巻回しすることでコイルを形成したアウターロータ型モータに関する。

電動機や発電機として使用されるモータは、コイルが装着されるティースを備え、電磁鋼板を積層して成るステータコアと、ステータコアが取り付けられるステータケースに回転自在に装着されるロータとを有しているものがある。モータには、ステータコアの内部に形成された円筒形状の空間内にロータが配置されるインナーロータ型と、ステータコアの外側にロータの円筒部が配置されるアウターロータ型とがあり、電線を巻回して形成されるコイルの端末は回転磁界を形成するために接続をする必要がある。こうした技術に関連するものとして特許文献１には、コイル端末接合端子を用いてコイルの端末を接続するようにしたモータが記載されている。また、ステータコアのティース幅は一定であるため、コイルが配置されるスロットの形状は、外径側に近づくにつれ幅が広くなっていることが周知となっており、特許文献２には、スロットの形状に合せコイルを巻線することが記載されている。

また、ステータコアとコイルとを絶縁するための構成としては、特許文献１、特許文献２ではボビンだけで構成しているが、特許文献３では絶縁端板と絶縁シートによって構成されるモータが記載されている。

特開２０００−７８７８９号公報 特開平１０−２９０５４５号公報 特開２００６−１８０６７４号公報

アウターロータ型モータにおいては、ステータコアの外径側にロータが配置されるため、コイル端末の接続をステータコアの外径側で行うことが困難であるが、ステータコアのスロットの形状から、巻終りのコイル端末はスロット内の外径側近傍に配置される。ステータコアの積層方向の寸法を小さくし、モータを小形化するためには、コイル端末をステータコアの内径側に導き、接続を行う必要があり、従来技術においては、手作業によりコイル端末をステータコアの内径側に導き、接続作業を行っていた。また、モータの特性を維持したまま、小形化するためには、より多くの電線を巻回しする必要があり、隣合うコイルの隙間は、可能なかぎり小さくする必要がある。

電線をボビンに巻回しコイルを形成した後、前記ボビンをステータコアに組立てる場合、巻始めのコイル端末は、後から巻回された電線によって固定されることになるが、巻終りのコイル端末は固定されず、不安定なままでは、組立作業性が著しく損なわれてしまうという実情があり、また、ステータコアに絶縁物を配置し電線を直接巻線する場合、巻終りのコイル端末が固定されず位置がばらついていると、隣のコイルを巻線する際に障害となってしまうという問題がある。

本発明の目的は、モータの小形化を図りつつ、ステータ製作の作業性を向上することにあり、また、コイルの巻終りのコイル端末の位置を安定させ、組立作業性を向上させたアウターロータ型モータを提供することにある。

本発明では、樹脂部品たるボビンの外側の突起に２つの壁を設け、その壁に巻終りのコイル端末を沿わせることにより、巻終りのコイル端末の位置決めができ、容易にコイル端末をステータコアの内径側に導くことを可能とする。

すなわち、本発明のアウターロータ型モータによれば、コイルを巻き回す絶縁性部材からなるボビンと、前記ボビンを保持するステータコアとを有するアウターロータ型モータであって、前記ボビンが、前記ステータコアの外径側及び内径側となる両端部に、同一の回転軸方向に所定距離延伸する鍔部を夫々有し、前記外径側の鍔部には、回転軸方向に所定距離延伸する突起を備え、前記内径側の鍔部には、前記コイルの末端を係止するための溝部を備え、前記突起が、前記コイルの巻き回し方向に沿って、内径側から外径側に向かって傾斜する傾斜側面及び外径側から内径側に概略垂直となる垂直側面を有する柱体形状
からなるものであり、前記ボビンに巻き回された前記コイルの巻き終わり末端が、前記突起の傾斜側面から前記垂直側面に沿って懸架され、同一ボビンの前記溝部に係止されたことを特徴とする。さらに、本発明のアウターロータ型モータによれば、前記外径側の鍔部が、前記傾斜側面との間で、前記コイル径よりも大である隙間をもって前記突起と回転軸方向長さが略同一となるように延伸するものであることを特徴とする。さらに、本発明のアウターロータ型モータによれば、前記溝部が複数であり、前記コイルの巻き始め末端を係止する溝部と、前記突起に懸架されたコイル末端を係止する溝部を少なくとも含むものであることを特徴とする。また、本発明のアウターロータ型モータによれば、コイルを巻き回す絶縁性部材からなるボビンと、前記ボビンを保持するステータコアとを有するアウターロータ型モータであって、前記ボビンが、前記ステータコアの外径側及び内径側となる両端部に、同一の回転軸方向に所定距離延伸する鍔部を夫々有し、前記外径側の鍔部には、回転軸方向に所定距離延伸する突起を備え、前記内径側の鍔部には、前記コイルの末端を係止するための溝部を備え、前記突起が、前記コイルの巻き回し方向に沿って、外径側から内径側に向かって傾斜する傾斜側面及び内径側から外径側に概略垂直となる垂直側面を有する柱体形状からなるものであり、前記コイルの巻き始め末端が、前記内径側から、前記垂直側面、前記傾斜側面に沿って懸架され、前記ボビンに巻き回された前記コイルの巻き終わり末端が、前記溝部に係止されたことを特徴とする。さらに、本発明のアウターロータ型モータによれば、前記外径側の鍔部が、前記傾斜側面との間で、前記コイル径よりも大である隙間をもって前記突起と回転軸方向長さが略同一となるように延伸するものであることを特徴とする。さらに、本発明のアウターロータ型モータによれば、前記溝部が複数であり、前記コイルの巻き始め末端を係止する溝部と、前記ボビンに巻き回された巻き終わりコイル末端を係止する溝部を少なくとも含むものであることを特徴とする。ステータコアの外側にロータを設けたアウターロータ型モータにおいて、前記ステータコアと電線とを絶縁する樹脂部品を有し、前記電線を巻回した前記樹脂部品を前記ステータコアに保持し、該ステータコアの外径側に位置する前記樹脂部品の外側に突起を設け、該突起の左右に有する２つの壁に対し前記コイルのコイル端末を沿わせて位置決めしたことを特徴とする。

さらに、前記突起の左右に有する２つの壁のうち、少なくとも１つの壁を斜めに形成したことを特徴とする。

本発明によれば、モータの小形化を図りつつ、スロット内のコイル占積率を高め、コイルの巻終り端末の位置が安定し、組立作業性が向上するという効果がある。

本発明のモータに構成されるボビンを示す斜視図である。 本発明のモータを示す断面図である。 （ａ）はステータコアを示し、（ｂ）はステータコアに対しボビンにコイルを巻線したものを組立てた状態を示す外観図である。 本発明の要部を示す外観図であり、（ａ）は一方の溝に対し他方の溝を斜めに形成したものを示し、（ｂ）は一方の溝１ａの幅を電線の素材径よりも比較的広く形成した変形例を示している。 本発明の他の実施例におけるボビンを示す斜視図である。 本発明の他の実施例における要部を示す外観図である。

次に、本発明の実施例について、図面を参照しつつ説明する。

図２は本発明のモータの断面図を示す。このモータは外転形モータ（アウターロータ型モータ）であり、ステータコア２はハウジング４に組立てられており、その外径側にロータ５が配置される構造となっている。

図３（ａ）はステータコア２を示し、図３（ｂ）はステータコア２に対し、ボビン１に電線を巻回して成るコイル３を組立てた外観図を示しており、図３（ｂ）に示すように、ボビン１に巻回されるコイル３には、巻始めのコイル端末３ａと巻終りのコイル端末３ｂを有している。

コイル３が配置されるステータコア２のスロット６の形状は、ステータコア２の外径方向（図３（ａ）上方）に行くに従い、幅が広くなっている。このため、電線の巻回数を多くすると、コイル３の巻終りのコイル端末３ｂ側は、図３（ｂ）に示すように、ステータコア２の外径側に近いところにも配置されることになる。

ステータコア２に回転磁界を発生させるためには、巻始めのコイル端末３ａと巻終りのコイル端末３ｂを接続する必要があり、これらがステータコア２の外径側に配置されるロータ５との接触を防ぐため、コイル端末３ａ、コイル端末３ｂの接続は、ステータコア２の内径側で行う。

ステータコア２に対し、ボビン１に電線を巻回して成るコイル３を組立する際に、巻始めのコイル端末３ａは、ステータコア２の内径側に位置するボビン１の内側の鍔部９に設けられた溝１ｃを通してあり、後から巻回された電線によって固定されているが、巻終りのコイル端末３ｂは巻回された電線では固定されていない。

図１に示すように、本発明のボビン１には、外側と内側に鍔部８，９を有しており、ステータコア２の外径側に位置するボビン１の外側の鍔部８には２つの溝１ａ，１ｂが形成されており、これら２つの溝１ａ，１ｂの間には突起７が設けられ、突起７の左右には壁７ａ，７ｂを有している。そして、図３（ｂ）に示すように、コイル３の巻終り側のコイル端末３ｂを溝１ａと溝１ｂに通し、突起７の左右の壁７ａ，７ｂに沿わせることにより固定することで、コイル３とコイル端末３ｂは互いに隣り合っているが、スロット６内でコイル端末３ｂがコイル３に対し干渉することなく、モータの組立作業を行う事ができる。

また、２つの溝１ａと溝１ｂは、図４に示すように、溝を通る巻終りのコイル端末３ｂが折れ曲った頂点とステータコア２の突起部中心が一致する位置に配置することが望ましい。さらに、使用する電線の素材径により最小折れ曲がり径が決まるため、２つの溝１ａと溝１ｂの間隔は、最小折れ曲がり径に適した間隔であることが望ましい。

また、溝１ａ及び壁７ａは、図４（ａ）に示すように、スロット６から巻終りのコイル端末３ｂが出てくる方向を向くよう、それに対応させ斜めに形成し、巻終りのコイル端末３ｂを溝１ａに通し易くしているが、図４（ｂ）に示すように、一方の溝１ａの幅を電線の素材径よりも比較的広くすることで、巻終りのコイル端末３ｂを溝１ａに通し易くすることもできる。

次に、図５により他の実施例について説明する。同図に示すように、図５のボビン１は、外側の鍔部８に溝１ａ，１ｂは設けられていないが、左右に壁７ａ，７ｂを有する突起７が設けられている。そして、突起７の壁７ａ，７ｂに巻終りのコイル端末３ｂを沿わせ、このコイル端末３ｂを、内側の鍔部９に設けた溝１ｃに通すことでも、図１〜図４により説明したボビン１と同じようにコイル端末３ｂを固定することができるので作業性を向上する事ができる。なお、図５の変形例としては、図示はしないが、内側の鍔部９に設ける溝を２つにし、この２つの溝のうち、一方の溝を巻始めのコイル端末３ａを通す溝とし、他方の溝については、巻終りのコイル端末３ｂを通す溝として、内側の溝の用途を分けることで、接続作業時の端末の取間違いを防止することができる。これは、図１に示したボビン１において、その外側の鍔部８に溝１ａ、溝１ｂを設けた場合においても同様である。

以上、本実施例について説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。本実施例では、ステータコア２と、電線を巻回して成るコイル３との絶縁、および、巻回された電線を保持する樹脂部品を、外側と内側に鍔部８，９を有しこれらが一体成形されたボビン１を適用しているが、これの代わりに、例えば絶縁端板に同様な溝（１ａ，１ｂ，１ｃ）を設け、このような溝に巻終りのコイル端末３ｂを通し、固定するようにしてもよい。また、ボビン１の材質については、絶縁機能を有するのであれば、樹脂製以外の材質であってもよい。

また、本実施例では、巻終りのコイル端末３ｂを、ボビン１の外側に設けた溝に通しているが、図６に示すように、電線の素材径よりも溝１ｂの幅を比較的広くすることで、巻始めのコイル端末３ａもボビン１の外側に設けた溝１ａ，１ｂに通すことも可能であり、ボビンの電線が巻回される部位の幅、コイルの電線径や巻回数によっては、電線をステータコア２の外側から巻回を始めることにより、コイルの電線の収まりを改善し、多くの電線を巻回する事が可能となり、モータを小形化することができる。

１ ボビン（樹脂部品）
１ａ 溝
１ｂ 溝
１ｃ 溝
２ ステータコア
３ コイル
３ａ 巻始めのコイル端末
３ｂ 巻終りのコイル端末
４ ハウジング
５ ロータ
６ スロット
７ 突起
７ａ 壁
７ｂ 壁
８ 外側の鍔部
９ 内側の鍔部

Claims (6)

1. コイルを巻き回す絶縁性部材からなるボビンと、前記ボビンを保持するステータコアとを有するアウターロータ型モータであって、
   前記ボビンが、
   前記ステータコアの外径側及び内径側となる両端部に、同一の回転軸方向に所定距離延伸する鍔部を夫々有し、前記外径側の鍔部には、回転軸方向に所定距離延伸する突起を備え、前記内径側の鍔部には、前記コイルの末端を係止するための溝部を備え、
   前記突起が、
   前記コイルの巻き回し方向に沿って、内径側から外径側に向かって傾斜する傾斜側面及び外径側から内径側に概略垂直となる垂直側面を有する柱体形状からなるものであり、
   前記ボビンに巻き回された前記コイルの巻き終わり末端が、前記突起の傾斜側面から前記垂直側面に沿って懸架され、同一ボビンの前記溝部に係止されたことを特徴とするアウターロータ型モータ。
2. 請求項１に記載のアウターロータ型モータであって、
   前記外径側の鍔部が、前記傾斜側面との間で、前記コイル径よりも大である隙間をもって前記突起と回転軸方向長さが略同一となるように延伸するものであることを特徴とするアウターロータ型モータ。
3. 請求項１又は２に記載のアウターロータ型モータであって、
   前記溝部が複数であり、前記コイルの巻き始め末端を係止する溝部と、前記突起に懸架されたコイル末端を係止する溝部を少なくとも含むものであることを特徴とするアウターロータ型モータ。
4. コイルを巻き回す絶縁性部材からなるボビンと、前記ボビンを保持するステータコアとを有するアウターロータ型モータであって、
   前記ボビンが、
   前記ステータコアの外径側及び内径側となる両端部に、同一の回転軸方向に所定距離延伸する鍔部を夫々有し、前記外径側の鍔部には、回転軸方向に所定距離延伸する突起を備え、前記内径側の鍔部には、前記コイルの末端を係止するための溝部を備え、
   前記突起が、
   前記コイルの巻き回し方向に沿って、外径側から内径側に向かって傾斜する傾斜側面及び内径側から外径側に概略垂直となる垂直側面を有する柱体形状からなるものであり、
   前記コイルの巻き始め末端が、前記内径側から、前記垂直側面、前記傾斜側面に沿って懸架され、前記ボビンに巻き回された前記コイルの巻き終わり末端が、前記溝部に係止されたことを特徴とするアウターロータ型モータ。
5. 請求項４に記載のアウターロータ型モータであって、
   前記外径側の鍔部が、前記傾斜側面との間で、前記コイル径よりも大である隙間をもって前記突起と回転軸方向長さが略同一となるように延伸するものであることを特徴とするアウターロータ型モータ。
6. 請求項４又は５に記載のアウターロータ型モータであって、
   前記溝部が複数であり、前記コイルの巻き始め末端を係止する溝部と、前記ボビンに巻き回された巻き終わりコイル末端を係止する溝部を少なくとも含むものであることを特徴とするアウターロータ型モータ。
   

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