JP6755226B2 - ステータ構造およびモータ - Google Patents

Description

本発明は、ステータ構造およびモータに関する。

従来、ファンを回転させるファンモータとして、隣接するティースの間に、コイルを構成する巻線の一端を絡げさせる端子を配置し、かかる端子をインシュレータと一体で形成された端子保持部で保持する構成を有するモータが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特許第３４５９０８３号公報

しかしながら、従来の技術では、隣接するティースの間に設けられる端子保持部の軸方向における長さが短いことから、隣接するティースの間に巻線を渡らせる際に、巻線が樹脂製の端子保持部ではなく金属製の端子と接触して、巻線が傷つく場合がある。そして、この巻線についた傷により、モータの信頼性が低下してしまう恐れがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、隣接するティースの間に巻線を渡らせる際に、巻線と端子との接触を抑制することができるステータ構造およびモータを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るステータ構造は、と、第１インシュレータおよび第２インシュレータと、コイルと、端子と、端子保持部とを備える。前記ステータコアは、環状の本体部と、前記本体部から径方向に延在する複数のティースとを有する。前記第１インシュレータおよび前記第２インシュレータは、軸方向における前記ステータコアの両側を覆う。前記コイルは、前記第１インシュレータおよび前記第２インシュレータを介して前記複数のティースのそれぞれに巻回される。前記端子は、前記コイルを構成する巻線の末端が絡げられる絡げ部と、回路基板に接続される接続部とを有する。前記端子保持部は、前記端子を保持し、隣接する前記ティース同士の間に設けられ、前記第１インシュレータおよび前記第２インシュレータのうちいずれか一方と一体で形成され、前記軸方向における長さが前記ステータコアの前記軸方向における長さ以上である。前記端子保持部と一体で形成されてなる前記一方のインシュレータは、環状の本体部と、前記本体部から径方向外側に延在する複数の延在部と、前記延在部の根元部から軸方向に突出する壁部と、を備える。前記端子保持部は、前記本体部の外周側で、隣接する前記延在部同士の間に設けられて前記環状の本体部と一体に形成され、前記端子の前記絡げ部に隣接する前記端子保持部と、前記端子の前記絡げ部に隣接する前記一方のインシュレータの前記本体部との間に段差が形成される。

本発明の一態様によれば、隣接するティースの間に巻線を渡らせる際に、巻線と端子との接触を抑制することができる。

図１は、実施形態に係るステータ構造の構成を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係るステータ構造の構成を示す断面斜視図である。 図３は、実施形態に係るステータ構造の組立工程を説明するための図である。 図４は、実施形態に係るモータおよび軸流ファンの構成を示す断面図である。 図５は、実施形態に係るモータおよび軸流ファンの構成を示す拡大断面図である。

以下、実施形態に係るステータ構造およびモータについて図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態によりステータ構造およびモータの用途が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

（ステータ構造の構成）
まず、実施形態に係るステータ構造１の詳細について、図１および図２を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係るステータ構造１を示す斜視図であり、図２は、実施形態に係るステータ構造１の構成を示す断面斜視図である。

図１に示すように、ステータ構造１は、ステータコア１０と、第１インシュレータ２０および第２インシュレータ２１と、複数のコイル３０と、端子４０と、端子保持部５０とを備える。

ステータコア１０は、ケイ素鋼板などのように軟磁性材料から形成された鋼板をプレス加工し、プレス加工された鋼板を複数枚、軸方向に積層して構成される。ステータコア１０は、本体部１１と、複数のティース１２とを有する。本体部１１は、環状であり、実施形態では円環状である。複数のティース１２は、本体部１１の外周側から外方に向かって径方向に延在する。

なお、以降においては、図１に示すように、ステータ構造１の径方向、軸方向および周方向を規定して説明する。ここで、「径方向」とは、ステータ構造１の周囲で回転するロータ２（図４参照）の回転軸Ｒ（図４参照）と直交する方向であり、「軸方向」とは、ロータ２の回転軸Ｒの軸方向と一致する方向であり、「周方向」とは、ロータ２の回転方向と一致する方向である。

第１インシュレータ２０および第２インシュレータ２１は、絶縁性の部材であり、たとえば、絶縁性樹脂の射出成形によって形成される。そして、第１インシュレータ２０および第２インシュレータ２１で、軸方向におけるステータコア１０の両側を覆う。

コイル３０は、第１インシュレータ２０および第２インシュレータ２１を介して、複数のティース１２のそれぞれに巻回される。かかるコイル３０は、周方向に並んで配置されるティース１２ごとに、順巻きと逆巻きとが交互になって構成される。したがって、隣接するティース１２の間を渡る巻線は、周方向に対して斜めに渡っている。

たとえば、右側のティース１２に巻回されるコイル３０が時計回り方向に巻かれ、左側のティース１２に巻回されるコイル３０が反時計回り方向に巻かれる場合、右側のティース１２と左側のティース１２との間を渡る巻線は、右側のティース１２の下側から左側のティース１２の上側に渡る。

反対に、右側のティース１２に巻回されるコイル３０が反時計回り方向に巻かれ、左側のティース１２に巻回されるコイル３０が時計回り方向に巻かれる場合、右側のティース１２と左側のティース１２との間を渡る巻線は、右側のティース１２の上側から左側のティース１２の下側に渡る。

このように、順巻きと逆巻きとが交互になって複数のコイル３０が構成される場合、隣接するティース１２の間を渡る巻線は、上側から下側に斜めに渡っている。

端子４０は、金属などの導電性の部材である。図２に示すように、端子４０は棒形状であり、軸方向に延在する。端子４０の一端側には、コイル３０を構成する巻線の末端が絡げられる絡げ部４０ａが設けられ、端子４０の他端側には、図４に示す回路基板７に接続される接続部４０ｂが設けられる。

なお、実施形態では、図１に示すように、３本の端子４０が設けられる。そして、そのうち図中上側および左側の２本の端子４０にコイル３０を構成する巻線の末端が絡げられる。一方で、図中右側の残り１本の端子４０には巻線の末端は絡げられず、回路基板７とステータ構造１との固定用として設けられる。

端子保持部５０は、図１に示すように、隣接するティース１２の間に径方向に突出するように設けられ、端子４０を保持する。なお、実施形態では、ティース１２が４個設けられ、端子４０が３個設けられることから、隣接するティース１２同士の間には端子４０が保持されない端子保持部５０も１個設けられる。

また、端子保持部５０は、図２に示すように、第１インシュレータ２０または第２インシュレータ２１と一体で形成される。なお、実施形態では、端子保持部５０が第１インシュレータ２０と一体で形成されているが、端子保持部５０を第２インシュレータ２１と一体で形成してもよい。

ここで、実施形態では、図２に示すように、端子保持部５０の軸方向における長さＬ１を、ステータコア１０の軸方向における長さＬ２以上にしている。これにより、隣接するティース１２の間で斜めに渡る巻線を、端子４０ではなく軸方向が長い端子保持部５０で受けることができる。

したがって、実施形態によれば、隣接するティース１２の間に巻線を渡らせる際に、巻線と端子４０との接触を抑制することができる。

また、実施形態では、図２に示すように、端子保持部５０を、径方向から見て、ステータコア１０と重なる位置に設けるとともに、軸方向における長さＬ１をステータコア１０の軸方向における長さＬ２より長くするとよい。これにより、隣接するティース１２の間で斜めに渡る巻線を、端子保持部５０でしっかりと受けることができる。

したがって、実施形態によれば、隣接するティース１２の間に巻線を渡らせる際に、巻線と端子４０との接触をさらに抑制することができる。

また、実施形態では、上述のように、端子保持部５０は第１インシュレータ２０および第２インシュレータ２１のいずれか一方と一体で形成される。もし仮に、端子保持部５０が第１インシュレータ２０および第２インシュレータ２１の両方と一体で形成された場合、端子保持部５０は２つの部位が合体して形成されることになるが、この場合、かかる２つの部位の間にはどうしても隙間ができてしまう。

なぜなら、第１インシュレータ２０および第２インシュレータ２１は、いずれもステータコア１０に密着しなければならないが、上述の２つの部位の間に隙間を設けないように設計した場合、寸法公差から第１インシュレータ２０および第２インシュレータ２１のいずれかとステータコア１０とを密着させることができないからである。

そして、端子保持部５０を構成する２つの部位の間に隙間ができた場合、端子保持部５０が巻線を受ける際に、かかる隙間に巻線がかんでしまうことにより、巻線が切れてしまう恐れがある。

しかしながら、実施形態では、端子保持部５０が第１インシュレータ２０および第２インシュレータ２１のいずれか一方と一体で形成されることから、上述の隙間が形成されることがないため、巻線が切れることを抑制することができる。したがって、実施形態によれば、ステータ構造１の歩留まりを向上させることができる。

（ステータ構造の組立工程）
つづいて、実施形態に係るステータ構造１の組立工程について、図３を参照しながら説明する。図３は、実施形態に係るステータ構造１の組立工程を説明するための図であり、ステータ構造１における各構成部材の断面斜視図である。

図３に示すように、ステータ構造１は、第１インシュレータ２０と、ステータコア１０と、第２インシュレータ２１とが、回転軸Ｒを中心にして、上から順に積層して組み立てられる。

図３に示すように、第１インシュレータ２０は、環状の本体部２０ａを有する。また、第１インシュレータ２０には、本体部２０ａの外周部から径方向に外側に延在する複数の延在部２０ｂと、かかる延在部２０ｂの根元部から上方に突出する壁部２０ｃと、延在部２０ｂの先端部から周方向に両側に突出する凸部２０ｄとが設けられる。

また、第１インシュレータ２０には、延在部２０ｂの先端部から上方に突出する壁部２０ｅと、本体部２０ａ、延在部２０ｂおよび凸部２０ｄの縁部から下方に突出する壁部２０ｆとが設けられる。さらに、第１インシュレータ２０には、本体部２０ａの外周側で、かつ隣接する延在部２０ｂ同士の間に端子保持部５０が形成される。そして、かかる端子保持部５０に端子４０が保持される。

たとえば、端子保持部５０に形成される貫通孔に端子４０を圧入することにより、端子保持部５０が端子４０を保持することができる。また、端子４０を第１インシュレータ２０にインサート成形することにより、端子４０を端子保持部５０に保持させてもよい。

ここで、実施形態では、図３に示すように、端子４０の絡げ部４０ａに隣接する端子保持部５０と、端子４０の絡げ部４０ａに隣接する第１インシュレータ２０の本体部２０ａとの間に、絡げ部４０ａが露出する範囲を拡大させるように段差５１が形成される。

かかる段差５１により、絡げ部４０ａの範囲を拡大させることができることから、コイル３０を巻回する際に、巻線の末端をさらに容易に絡げ部４０ａに絡げることができる。したがって、実施形態によれば、ステータ構造１の組立作業性を向上させることができる。

ステータコア１０は、環状の本体部１１を有する。また、ステータコア１０には、本体部１１の外周部から径方向に外側に延在するティース１２が複数設けられる。かかるティース１２は、平面視で略Ｔ字形状であり、本体部１１の外周部から径方向に外側に延在する延在部１２ａと、かかる延在部１２ａの先端部から周方向に両側に突出する凸部１２ｂとを有する。また、隣接するティース１２の間には、間隙１３が形成される。

第２インシュレータ２１は、環状の本体部２１ａを有する。また、第２インシュレータ２１には、本体部２１ａの外周部から径方向に外側に延在する複数の延在部２１ｂと、本体部２１ａから下方に突出する壁部２１ｃと、延在部２１ｂの先端部から周方向に両側に突出する凸部２１ｄと、本体部２１ａ、延在部２１ｂおよび凸部２１ｄの縁部から上方に突出する壁部２１ｅとが設けられる。

そして、ステータ構造１の組立工程では、ステータコア１０のティース１２を、第１インシュレータ２０の延在部２０ｂと第２インシュレータ２１の延在部２１ｂとで上下から挟み込む。

この際、第１インシュレータ２０の壁部２０ｆをステータコア１０の間隙１３に挿入するとともに、第２インシュレータ２１の壁部２１ｅをステータコア１０の間隙１３に挿入する。さらにこの際、端子４０および端子保持部５０もステータコア１０の間隙１３に挿入される。

（モータおよび軸流ファンの構成）
つづいて、実施形態に係るモータ３および軸流ファン１００の構成について、図４および図５を参照しながら説明する。図４は、実施形態に係るモータ３および軸流ファン１００の構成を示す断面図であり、図５は、実施形態に係るモータ３および軸流ファン１００の構成を示す拡大断面図である。なお、実施形態では、軸流ファン１００を回転させるファンモータにモータ３を適用した例について示している。

モータ３は、図４に示すように、上述のステータ構造１と、ロータ２とを備える。また、軸流ファン１００は、モータ３の他に、筐体４と、軸受５と、インペラ６と、回路基板７と、予圧ばね８とを備える。

ロータ２は、回転軸Ｒを中心としてステータ構造１に対して相対的に回転する。ロータ２は、図５に示すように、シャフト２ａと、ロータヨーク２ｂと、ロータマグネット２ｃとを有する。

シャフト２ａは、円柱状であり、軸方向に延在し、軸受５により回転可能に支持される。ロータヨーク２ｂは、カップ状であり、中央部でシャフト２ａに支持される。

ロータマグネット２ｃは、円筒状であり、ロータヨーク２ｂの外周部における内周面に接合される。また、ロータマグネット２ｃは、ステータ構造１のティース１２と向かい合うように配置され、内周面にＳ極、Ｎ極が周方向に交互に着磁される複数の磁極が形成される。

筐体４は、軸受ホルダー４ａと、モータベース４ｂと、スポーク４ｃと、ハウジング４ｄとを有する。軸受ホルダー４ａは、円筒状であり、内周側に一対の軸受５が装着され、外周側にはステータ構造１が装着されている。モータ３が配置されるカップ状のモータベース４ｂは、ハウジング４ｄの一方端に配置される。

複数のスポーク４ｃは、モータベース４ｂの外周側に支持され、径方向に延在してモータベース４ｂとハウジング４ｄとを連結する。ハウジング４ｄは、内側に円孔が形成され、かかる円孔に軸流ファン１００の各部材が収容される。モータベース４ｂと、スポーク４ｃと、ハウジング４ｄとは、たとえば、樹脂の一体成形で形成される。

軸受５は、転がり軸受で構成されており、シャフト２ａを回転自在に支持する。なお、軸受５は流体軸受であってもよいし、滑り軸受であってもよい。

インペラ６は、ハブ６ａと、複数の羽根６ｂとを有する。ハブ６ａは円筒状であり、ロータヨーク２ｂの外周面に支持される。複数の羽根６ｂはすべて同じ形状を有し、ハブ６ａの外周面には複数の羽根６ｂが、周方向に等間隔で配置されている。ハブ６ａと複数の羽根６ｂとは、たとえば、樹脂の一体成形で形成される。

回路基板７は、モータ３を制御する制御回路を有し、ステータ構造１とモータベース４ｂとの間に配置される。回路基板７には、所定の位置に孔部７ａが形成される。そして、かかる孔部７ａに端子４０の接続部４０ｂが挿入され、かかる接続部４０ｂと回路基板７に形成される回路パターンとが半田付けされることにより、回路基板７と端子４０とを電気的に接続することができる。

なお、巻線の末端が絡げられない端子４０についても、回路基板７の孔部７ａに挿入して回路基板７に半田付けすることにより、半田付けされる箇所が増えることから、回路基板７をステータ構造１にしっかりと取り付けることができる。

予圧ばね８は、ロータヨーク２ｂと軸受５との間に配置され、軸受５に予圧を付与する。予圧ばね８は、たとえばコイルばねである。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記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種々の変更が可能である。たとえば、実施形態では、軸流ファン１００を回転させるファンモータにモータ３を適用した例について示したが、本発明が適用されるモータはファンモータに限られない。

以上のように、実施形態に係るステータ構造１は、ステータコア１０と、第１インシュレータ２０および第２インシュレータ２１と、コイル３０と、端子４０と、端子保持部５０とを備える。ステータコア１０は、環状の本体部１１と、本体部１１から径方向に延在する複数のティース１２とを有する。第１インシュレータ２０および第２インシュレータ２１は、軸方向におけるステータコア１０の両側を覆う。コイル３０は、第１インシュレータ２０および第２インシュレータ２１を介して複数のティース１２のそれぞれに巻回される。端子４０は、コイル３０を構成する巻線の末端が絡げられる絡げ部４０ａと、回路基板７に接続される接続部４０ｂとを有する。端子保持部５０は、端子４０を保持し、隣接するティース１２同士の間に設けられ、第１インシュレータ２０または第２インシュレータ２１と一体で形成され、軸方向における長さＬ１がステータコア１０の軸方向における長さＬ２以上である。これにより、隣接するティース１２の間に巻線を渡らせる際に、巻線と端子４０との接触を抑制することができる。

また、実施形態に係るステータ構造１において、端子保持部５０は、径方向から見て、ステータコア１０と重なる位置に設けられ、軸方向における長さＬ１がステータコア１０の軸方向における長さＬ２より長い。これにより、隣接するティース１２の間に巻線を渡らせる際に、巻線と端子４０との接触をさらに抑制することができる。

また、実施形態に係るステータ構造１において、端子４０の絡げ部４０ａに隣接する端子保持部５０と、端子４０の絡げ部４０ａに隣接する第１インシュレータ２０または第２インシュレータ２１との間に、絡げ部４０ａが露出する範囲を拡大させるように段差５１が形成される。これにより、ステータ構造１の組立作業性を向上させることができる。

また、実施形態に係るモータ３は、上述のステータ構造１と、ステータ構造１に対して回転可能に設けられるロータ２と、を備える。これにより、隣接するティース１２の間に巻線を渡らせる際に、巻線と端子４０との接触を抑制することができるモータ３を実現することができる。

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１ ステータ構造、２ ロータ、３ モータ、７ 回路基板、１０ ステータコア、１１ 本体部、１２ ティース、２０ 第１インシュレータ、２１ 第２インシュレータ、３０ コイル、４０ 端子、４０ａ 絡げ部、４０ｂ 接続部、５０ 端子保持部、５１ 段差、１００ 軸流ファン

Claims (5)

1. 環状の本体部と、前記本体部から径方向に延在する複数のティースとを有するステータコアと、
   軸方向における前記ステータコアの両側を覆う第１インシュレータおよび第２インシュレータと、
   前記第１インシュレータおよび前記第２インシュレータを介して前記複数のティースのそれぞれに巻回されるコイルと、
   前記コイルを構成する巻線の末端が絡げられる絡げ部と、回路基板に接続される接続部とを有する端子と、
   前記端子を保持し、隣接する前記ティース同士の間に設けられ、前記第１インシュレータおよび前記第２インシュレータのうちいずれか一方のインシュレータと一体で形成され、前記軸方向における長さが前記ステータコアの前記軸方向における長さ以上である端子保持部と、
   を備え、
   前記端子保持部と一体で形成されてなる前記一方のインシュレータは、
   環状の本体部と、
   前記本体部から径方向外側に延在する複数の延在部と、
   前記延在部の根元部から軸方向に突出する壁部と、
   を備え、
   前記端子保持部は、前記本体部の外周側で、隣接する前記延在部同士の間に設けられて前記環状の本体部と一体に形成され、
   前記端子の前記絡げ部に隣接する前記端子保持部と、前記端子の前記絡げ部に隣接する前記一方のインシュレータの前記本体部との間に段差が形成される、ステータ構造。
2. 前記端子保持部は、前記径方向から見て、前記ステータコアと重なる位置に設けられ、前記軸方向における長さが前記ステータコアの前記軸方向における長さより長い、請求項１に記載のステータ構造。
3. 前記段差は、内周側に位置する前記本体部から、前記本体部の外周側に位置する前記端子保持部に向けて軸方向における長さが小さくなることにより、前記絡げ部が露出する範囲を拡大させるように形成される、請求項１または２に記載のステータ構造。
4. 複数の前記端子を備え、
   複数の前記端子のうち少なくともいずれか１つには、前記コイルを構成する巻線の末端が絡げられずに、前記接続部により前記回路基板に固定される
   請求項１〜３のいずれか１つに記載のステータ構造。
5. 請求項１〜４のいずれか一つに記載のステータ構造と、
   前記ステータ構造に対して回転可能に設けられるロータと、
   を備える、モータ。

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