JP4104973B2 - ブラシレスモータのステータ及びブラシレスモータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシレスモータのステータ及びブラシレスモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内周側にロータが配置されるいわゆるインナーロータ式のブラシレスモータのステータには、特許文献１に記載の如く、各ティースごとに個別に集中巻きで巻線（コイル部）を形成し、各巻線の巻き始め及び巻き終りをそれぞれ同一相間で繋げるバスバーに結線させたものが知られている。こうしたバスバーを利用した結線では、その作業が非常に煩雑になるとともにバスバー自体の高額化に伴うコストの増大を余儀なくされる。又、バスバーを固定するために設計の自由度に制約を受けることにもなっている。
【０００３】
こうしたことを鑑みて、特許文献２に記載されたブラシレスモータのステータも知られている。このステータでは、各ティースごとの集中巻きを渡り線を介して連続的に行い、バスバーを不要としている。又、渡り線の位置を各相ごとに径方向に異ならしめ、各相の渡り線の干渉防止、ひいては絶縁性向上が図られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２４８１８７号公報
【特許文献２】
特開２００２−３４１９０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献２の形態では、渡り線がステータの内周側（ロータ側）や外周側に飛び出すおそれがある。又、渡り線がステータの線軸方向に突出するおそれもある。従って、このような渡り線の飛び出し等により他部品との干渉が生じたり、徒にステータの軸軸方向の長さを大きくさせたりすることになる。あるいは、渡り線自体に著しい振動が発生することがある。
【０００６】
本発明の目的は、渡り線の飛び出しを防止することができるブラシレスモータのステータ及びブラシレスモータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ステータコアの複数のティースに絶縁樹脂製のボビンを介して集中巻きにて巻回された同一相の複数のコイル部が渡り線にて接続されたブラシレスモータのステータにおいて、前記ステータコアの軸線方向に立設された大径となる第１周壁及び小径となる第２周壁と、これら第１周壁及び第２周壁を連結する蓋壁とが一体に形成され、該ステータコアと一体的に固定されて該第１周壁、該第２周壁及び該蓋壁にて前記渡り線を覆う絶縁部材を備え、前記絶縁部材は、前記ボビンを覆うように前記ステータコアと一体的に固定されて、前記渡り線が径方向及び軸線方向へ飛び出すのを規制するとともに、前記絶縁部材は、その蓋壁に、隣接する前記ティースの中央部において前記ステータコアの径方向に伸び軸線方向に突出する突起が形成され、前記ボビンを覆うように前記ステータコアと一体的に固定された状態において前記突起が前記渡り線を前記ステータコア側に押すよう配置されたことを要旨とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のブラシレスモータのステータにおいて、前記絶縁部材は、軸線方向に沿って前記ステータコア側に移動させることで該ステータコアと一体的に固定されることを要旨とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のブラシレスモータのステータにおいて、前記絶縁部材は樹脂製であって、前記第１周壁には第１係合部が設けられ、前記コイル部は、前記ステータコアの軸線方向に伸びる該ボビンの外周側のフランジ部には前記第１係合部と係合する第２係合部が形成され、前記絶縁部材は、前記第１係合部及び前記第２係合部が係合して前記ステータコアと一体的に固定されることを要旨とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のブラシレスモータのステータを備えたブラシレスモータであることを要旨とする。
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、ステータコアと一体的に固定されて第１周壁、第２周壁及び蓋壁にて前記渡り線を覆う絶縁部材を備える。従って、上記渡り線の飛び出しが防止される。
【００１２】
また、前記絶縁部材の蓋壁には、隣接する前記ティースの中央部において前記ステータコアの径方向に伸び軸線方向に突出する突起が形成されている。前記コイル部は前記ティースに集中巻きにて巻回されるものであるため、隣接する前記ティースの中央部にはコイル部を形成する巻線は存在しない、若しくは窪みを形成して存在する。従って、前記突起により渡り線を押さえてこれを保持する場合、同渡り線はコイル部（巻線）と干渉することなく弾力をもって押さえられる。このため、負荷を加えることなく確実に渡り線が押さえられる。
請求項２に記載の発明によれば、前記絶縁部材は、軸線方向に沿って前記ステータコア側に移動させるのみで容易に該ステータコアと一体的に固定される。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、前記絶縁部材は、前記第１係合部及び前記第２係合部が係合して前記ステータコアと一体的に固定されるため、渡り線は絶縁部材の第１周壁とボビンのフランジ部とで確実に囲まれ、その絶縁も確実なものとされる。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、渡り線の飛び出しを防止することができるブラシレスモータとされる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図６に従って説明する。
図２は、本実施形態のブラシレスモータの概略構成を示す。ブラシレスモータ１は、図示しないハウジングに固定されたステータ２とロータ３とを備える。
【００１６】
ステータ２は、ステータコア４と、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル５Ｕ，５Ｖ，５Ｗと、ボビン６とを備える。そして、ステータコア４は、インナコア７と、円環状のアウタコア８とで構成される。
【００１７】
インナコア７は、所定角度（３０°）ごとに放射状に延びる複数（１２本）のティース７ａ〜７ｌを有し、それらティース７ａ〜７ｌの基端側は円環状の円筒部７ｘにて連結されている。ティース７ａ〜７ｌは、図２において時計回り方向に順次配置されている。
【００１８】
各ティース７ａ〜７ｌの外側端部には、それぞれ嵌合凸部７ｙが設けられている。一方、アウタコア８の内周面には、これら嵌合凸部７ｙに対応して所定角度（３０°）ごとに複数（１２個）の嵌合凹部８ｙが設けられている。ステータコア４は、インナコア７の各嵌合凸部７ｙとアウタコア８の各嵌合凹部８ｙとを嵌合させ一体に組み付けることで構成されている。
【００１９】
ボビン６は絶縁樹脂材にて筒状に形成されており、前記ステータコア４の円筒部７ｘ及びアウタコア８に軸方向の移動が規制される態様で前記ティース７ａ〜７ｌにそれぞれ挿入されている。ボビン６は、各ティース７ａ〜７ｌに配置される前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル５Ｕ，５Ｖ，５Ｗを巻くためのものである。従って、各ティース７ａ〜７ｌには、ボビン６を介してＵ相、Ｖ相、Ｗ相コイル５Ｕ，５Ｖ，５Ｗが巻装されるようになっている。
【００２０】
前記Ｕ相コイル５Ｕは、ティース７ａ，７ｂ、中心に対しティース７ｂの反対側に配置されるティース７ｈ及び中心に対しティース７ａの反対側に配置されるティース７ｇにそれぞれボビン６を介して集中巻きにて巻回されたＵ相コイル部５u1，５u2，５u3，５u4を備えている。これらＵ相コイル部５u1〜５u4は後述の態様で連続的に繋がっている。
【００２１】
前記Ｖ相コイル５Ｖは、ティース７ｆ，７ｅ、中心に対しティース７ｅの反対側に配置されるティース７ｋ及び中心に対しティース７ｆの反対側に配置されるティース７ｌにそれぞれボビン６を介して集中巻きにて巻回されたＶ相コイル部５v1，５v2，５v3，５v4を備えている。これらＶ相コイル部５v1〜５v4は後述の態様で連続的に繋がっている。
【００２２】
前記Ｗ相コイル５Ｗは、ティース７ｄ，７ｃ、中心に対しティース７ｃの反対側に配置されるティース７ｉ及び中心に対しティース７ｄの反対側に配置されるティース７ｊにそれぞれボビン６を介して集中巻きにて巻回されたＷ相コイル部５w1，５w2，５w3，５w4を備えている。これらＷ相コイル部５w1〜５w4は後述の態様で連続的に繋がっている。
【００２３】
ロータ３は、シャフト１１、ロータコア１２及びマグネット１３で構成され、前記インナコア７の内側に回転可能に設けられている。シャフト１１にはロータコア１２が固定され、該ロータコア１２の外周面には所定角度ごとに異なる極性（Ｎ，Ｓ極）に着磁されたマグネット１３が固着されている。
【００２４】
このように構成されたブラシレスモータ１では、図示しない励磁回路からそれぞれ１２０°位相がずれたＵ相，Ｖ相，Ｗ相励磁電流が各相のコイル５Ｕ，５Ｖ，５Ｗに対して供給される。すると、各相のコイル５Ｕ，５Ｖ，５Ｗがそれぞれ励磁されてステータ２に回転磁界が発生し、その回転磁界に基づいてロータ３が回転するようになっている。
【００２５】
次に、このブラシレスモータ１が備えるステータ２の細部構成について説明する。図１は、上記ステータ２を図示したもので、図１（ａ）はその正面図を表し、図１（ｂ）は図１（ａ）の１Ｂ−１Ｂ線に沿った断面図を表す。同図１から明らかなように、本実施形態のステータ２は、既述の構成に加えてステータコア４の軸線方向一側を覆うための絶縁樹脂材からなるホルダ２１を備えている。
【００２６】
図１（ｂ）に示されるように、ステータコア４には、前記ボビン６が設けられている。詳述すると、図４及び図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に併せ示されるように、ボビン６は前記ティース７ａ〜７ｌの外壁面と同等の内壁面を有して略四角筒状に形成された筒部６ａと、インナコア７の円筒部７ｘ側に形成された第１フランジ６ｂと、アウタコア８側に形成された第２フランジ６ｃとを有している。そして、ボビン６は、筒部６ａにティース７ａ〜７ｌが挿入されることで円筒部７ｘ及びアウタコア８間に支持されている。尚、前記Ｕ相コイル部５u1〜５u4、Ｖ相コイル部５v1〜５v4及びＷ相コイル部５w1〜５w4は、それぞれ上記第１フランジ６ｂ及び第２フランジ６ｃ間に抜け止めされる態様で筒部６ａに巻装されている。
【００２７】
又、第２フランジ６ｃの基端側（中心側）には、筒部６ａの内壁面が凹設された係止溝６ｄが形成されている。図１（ｂ）に示されるように、ステータコア４にボビン６が設けらた状態において、この係止溝６ｄはステータコア４の軸線方向一側（図１（ｂ）の左側）から現出するようになっている。この係止溝６ｄは、ステータコア４側とホルダ２１とを係合するためのものである。
【００２８】
図３に示すように、Ｕ相コイル５Ｕは、その巻き始めである始端ｓ１からＵ相コイル部５u1までを繋ぐための始端側渡り線５us、Ｕ相コイル部５u2から反対側のＵ相コイル部５u3までを繋ぐための渡り線５um及びＵ相コイル部５u4から巻き終りである終端ｅ１までを繋ぐための終端側渡り線５ueを有している。そして、これら始端側渡り線５us、渡り線５um及び終端側渡り線５ueは、ステータコア４からその径方向に突出しないようにボビン６の第１及び第２フランジ６ｂ，６ｃ間に挟まれる態様でステータコア４の軸線方向一側（図１（ｂ）の左側）に配置されている。
【００２９】
同様に、Ｖ相コイル５Ｖは、その巻き始めである始端ｓ２からＶ相コイル部５v1までを繋ぐための始端側渡り線５vs、Ｖ相コイル部５v2から反対側のＶ相コイル部５v3までを繋ぐための渡り線５vm及びＶ相コイル部５v4から巻き終りである終端ｅ２までを繋ぐための終端側渡り線５veを有している。これら始端側渡り線５vs、渡り線５vm及び終端側渡り線５veも、ステータコア４からその径方向に突出しないようにボビン６の第１及び第２フランジ６ｂ，６ｃ間に挟まれる態様でステータコア４の軸線方向一側（図１（ｂ）の左側）に配置されている。
【００３０】
又、Ｗ相コイル５Ｗも、その巻き始めである始端ｓ３からＷ相コイル部５w1までを繋ぐための始端側渡り線５ws、Ｗ相コイル部５w2から反対側のＷ相コイル部５w3までを繋ぐための渡り線５wm及びＷ相コイル部５w4から巻き終りである終端ｅ３までを繋ぐための終端側渡り線５weを有している。これら始端側渡り線５ws、渡り線５wm及び終端側渡り線５weも、ステータコア４からその径方向に突出しないようにボビン６の第１及び第２フランジ６ｂ，６ｃ間に挟まれる態様でステータコア４の軸線方向一側（図１（ｂ）の左側）に配置されている。
【００３１】
上記ホルダ２１は、上述の態様で渡り線が配置されたボビン６を覆う態様でステータコア４の軸線方向一側（図１（ｂ）の左側）に装着されている。詳述すると、ホルダ２１は、ステータコア４の外径及び内径とそれぞれ同等の外径及び内径を有するリング状の蓋壁部２１ａと、蓋壁部２１ａの外周縁部及び内周縁部からそれぞれ一側（図１（ｂ）の右側）に立設された第１周壁部２１ｂ及び第２周壁部２１ｃとを有している。そして、第１周壁部２１ｂには、その軸線方向に延出された複数（３つ）の係止爪２２が形成されている。ホルダ２１は、これら係止爪２２が前記ボビン６の第２フランジ６ｃに形成された係止溝６ｄの内壁面に係止されることでステータコア４と一体的に固定される。
【００３２】
尚、図１（ｂ）に示されるように、第１周壁部２１ｂは、上記係止爪２２が係止溝６ｄの内壁面に係止された状態においてボビン６の第２フランジ６ｃの外周側を包囲するようにその軸線方向の長さが設定されている。又、第２周壁部２１ｃは、上記係止爪２２が係止溝６ｄの内壁面に係止された状態においてその先端がボビン６の第１フランジ６ｂの先端に略当接するようにその軸線方向の長さが設定されている。従って、上述の態様で第１及び第２フランジ６ｂ，６ｃ間に配置された各相のコイル５Ｕ〜５Ｗの渡り線は、ステータコア４の軸線方向においてホルダ２１により覆われている。そして、これら各相のコイル５Ｕ〜５Ｗの渡り線が径方向（内周側、外周側）に飛び出したり、あるいはステータコア４の軸線方向に飛び出したりすることがホルダ２１の空間内で規制される。
【００３３】
図６に併せ示されるように、上記ホルダ２１の蓋壁部２１ａには、第１周壁部２１ｂ及び第２周壁部２１ｃ間を径方向に連結する態様で径方向に伸び軸線方向に突出する複数（３つ）の突起２３が形成されている。これら突起２３は、ホルダ２１がステータコア４に装着された状態において隣接するボビン６（ティース７ａ〜７ｌ）の中央部に配置されている（図１（ｂ）参照。）。そして、これら突起２３は、上記渡り線５um，５vm，５wmの中央部において同渡り線５um，５vm，５wmをステータコア４側に押えるように配置されている。
【００３４】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、ステータコア４と一体的に固定されて蓋壁部２１ａ、第１及び第２周壁部２１ｂ，２１ｃにて渡り線５um，５vm，５wm、始端側渡り線５us，５vs，５ws、終端側渡り線５ue，５ve，５weを覆うホルダ２１を備える。従って、上記渡り線５um，５vm，５wm等の飛び出しを防止できる。そして、例えば渡り線５um，５vm，５wm等が内周側に飛び出してロータ３と干渉したり、あるいは外周側に飛び出して図示しないハウジングと接触し絶縁不良を起こしたりすることを確実に防止できる。あるいは、渡り線５um，５vm，５wm等が軸線方向にステータコア４の外側に飛び出すことも確実に防止できる。又、これら渡り線５um，５vm，５wm等自体の振動も抑制することができる。
【００３５】
（２）本実施形態では、ホルダ２１は、軸線方向に沿ってステータコア４側に移動させるのみで容易にステータコア４と一体的に固定することができる。
（３）本実施形態では、ホルダ２１の蓋壁部２１ａには、隣接するティース７ａ〜７ｌの中央部においてステータコア４の径方向に伸び軸線方向に突出する突起２３が形成されている。Ｕ相コイル部５u1〜５u4、Ｖ相コイル部５v1〜５v4、Ｗ相コイル部５w1〜５w4はティース７ａ〜７ｌに集中巻きにて巻回されるものであるため、隣接するティース７ａ〜７ｌの中央部には上記コイル部を形成する巻線は存在しない、若しくは窪みを形成して存在する。従って、突起２３により渡り線５um，５vm，５wm等を押さえてこれを保持する場合、同渡り線５um，５vm，５wm等はコイル部（巻線）と干渉することなく弾力をもって押さえられる。このため、負荷を加えることなく確実に渡り線５um，５vm，５wm等を押さえることができる。そして、渡り線５um，５vm，５wm等が径方向にずれないように押さえることができる。
【００３６】
（４）本実施形態では、ホルダ２１は、係止爪２２及びボビン６の係止溝６ｄが係合してステータコア４と一体的に固定されるため、渡り線５um，５vm，５wm等はホルダ２１の第１周壁部２１ｂとボビン６の第２フランジ６ｃとで確実に囲まれ、その絶縁も確実なものにできる。
【００３７】
又、ボビン６は絶縁樹脂製であるため、上記第２フランジ６ｃの係止溝６ｄを容易に成形することができる。さらに、例えばステータコア４に同様の係止溝を形成する場合のように磁気抵抗を発生させることも回避できる。
【００３８】
（５）本実施形態では、同一相であるＵ相コイル部５u1〜５u4、Ｖ相コイル部５v1〜５v4、Ｗ相コイル部５w1〜５w4がそれぞれ渡り線５um，５vm，５wm等にて接続されているのでバスバーが不要となり、コイル部間の接続も不要となる。
【００３９】
尚、本発明の実施の形態は上記実施形態に限定されるものではなく、次のように変更してもよい。
・前記実施形態においては、インナコア７（ティース）に嵌合凸部７ｙ、アウタコア８に嵌合凹部８ｙを設けたが、インナコア７（ティース）に嵌合凹部、アウタコア８に嵌合凸部を設けてもよい。又、嵌合凸部７ｙ及び嵌合凹部８ｙは、図２に示す形状に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。
【００４０】
・前記実施形態においては、ステータ２（インナコア７）は、ティースを１２個有するとしたが、ティースの数は適宜変更してもよい。又、これらティースは等間隔で配置されなくてもよい。
【００４１】
・前記実施形態において、ホルダ２１の係止爪２２の個数は３つ以外であってもよい。又、全てのボビン６の第２フランジ６ｃに係止溝６ｄを設ける必要はなく、係止爪の配置に対応する第２フランジ６ｃにのみ係止溝６ｄを設けるようにしてもよい。
【００４２】
・前記実施形態においては、ホルダ２１とボビン６との係合態様は一例であって、例えばホルダ２１とボビン６とを嵌合させてもよい。要は、ホルダ２１がステータコア４と一体的に固定されればよい。
【００４３】
・前記実施形態において、ホルダ２１の突起２３の個数は３つ以外であってもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述したように、各請求項に記載の発明によれば、渡り線の飛び出しを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示し、（ａ）は正面図であり（ｂ）は（ａ）の１Ｂ−１Ｂ線に沿った断面図。
【図２】同実施形態の概略構成図。
【図３】同実施形態を分解した正面図。
【図４】同実施形態の一部を拡大した拡大図。
【図５】ボビンを示し、（ａ）は内周側から見た図であり、（ｂ）は外周側から見た図であり、（ｃ）は（ａ）の５Ｃ−５Ｃ線に沿った断面図。
【図６】ホルダを示す背面図。
【符号の説明】
１…ブラシレスモータ、２…ステータ、４…ステータコア、５u1〜５u4…Ｕ相コイル部、５v1〜５v4…Ｖ相コイル部、５w1〜５w4…Ｗ相コイル部、５um，５vm，５wm…渡り線、７ａ〜７ｌ…ティース、６…ボビン、６ｃ…フランジ部としての第２フランジ、６ｄ…第２係合部としての係止溝、２１…絶縁部材としてのホルダ、蓋壁部２１ａ…蓋壁としての蓋壁部、第１周壁部２１ｂ…第１周壁としての第１周壁部、第２周壁部２１ｃ…第２周壁としての第２周壁部、２２…第１係合部としての係止爪、２３…突起。

Claims (4)

1. ステータコアの複数のティースに絶縁樹脂製のボビンを介して集中巻きにて巻回された同一相の複数のコイル部が渡り線にて接続されたブラシレスモータのステータにおいて、
   前記ステータコアの軸線方向に立設された大径となる第１周壁及び小径となる第２周壁と、これら第１周壁及び第２周壁を連結する蓋壁とが一体に形成され、該ステータコアと一体的に固定されて該第１周壁、該第２周壁及び該蓋壁にて前記渡り線を覆う絶縁部材を備え、
   前記絶縁部材は、前記ボビンを覆うように前記ステータコアと一体的に固定されて、前記渡り線が径方向及び軸線方向へ飛び出すのを規制するとともに、
   前記絶縁部材は、その蓋壁に、隣接する前記ティースの中央部において前記ステータコアの径方向に伸び軸線方向に突出する突起が形成され、前記ボビンを覆うように前記ステータコアと一体的に固定された状態において前記突起が前記渡り線を前記ステータコア側に押すよう配置されたことを特徴とするブラシレスモータのステータ。
2. 請求項１に記載のブラシレスモータのステータにおいて、
   前記絶縁部材は、軸線方向に沿って前記ステータコア側に移動させることで該ステータコアと一体的に固定されることを特徴とするブラシレスモータのステータ。
3. 請求項１又は２に記載のブラシレスモータのステータにおいて、
   前記絶縁部材は樹脂製であって、前記第１周壁には第１係合部が設けられ、
   前記コイル部は、前記ステータコアの軸線方向に伸びる該ボビンの外周側のフランジ部には前記第１係合部と係合する第２係合部が形成され、
   前記絶縁部材は、前記第１係合部及び前記第２係合部が係合して前記ステータコアと一体的に固定されることを特徴とするブラシレスモータのステータ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のブラシレスモータのステータを備えたことを特徴とするブラシレスモータ。

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