JP4875662B2

JP4875662B2 - 回転電機の固定子

Info

Publication number: JP4875662B2
Application number: JP2008130284A
Authority: JP
Inventors: 桂吾岸本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2008-05-19
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2028-05-19
Also published as: JP2009278839A

Description

この発明は中心軸の回りに環状に配置されたヨークと前記ヨークから径方向中心軸側に突出したティースを備えたステータを有し、前記ティースの周囲には絶縁体からなる巻線ボビンが配設され、前記巻線ボビンに巻線されたコイルを有する回転電機の固定子に係るものであり、特にその巻線ボビンの構造に関するものである。

回転電機の巻線ボビンに係る従来装置としては、特開２００２−２８４４４６号、特開２００６−６７７７８号、及び特開２００７−２６７４９２号にて開示されている。
前記各公開公報に記載されたものでは何れにおいても、コイルの巻乱れを防止する目的としてコイルの位置決めを行なうための係止リブが巻線ボビンに配設されている。この係止リブの形状及び間隔はコイルの線径に応じて配設されている。

特開２００２−２８４４４６号（第３頁、図９）特開２００６−６７７７８号（第１４頁、図４）特開２００７−２６７４９２号（第６頁、図１）

以上のように構成された巻線ボビンの構造においては、１種の巻線ボビンで複数のコイル線径に対応できないため、コイル線径毎に巻線ボビンを製作する必要があり、またコイル線径の違う製品を巻線時には巻線ボビン入れ替えることが必要になるなど、金型費の増大及び生産性の悪化が問題であった。
また、巻線ボビン、コイルの寸法公差バラツキにより、コイルは巻線ボビンに任意の位置に確実に係止されることは困難で、巻乱れが発生する問題点がある。

この発明では、以上のような問題を解決するためになされたもので、１種の巻線ボビンで、複数のコイル線径を巻き線可能とし、且つコイルの位置を確実に係止することで巻乱れの起こらない巻線ボビン形状を提供することを目的とする。

この発明に係る回転電機の固定子は、中心軸の回りに環状に配置されたヨークと前記ヨークから径方向中心軸側に突出したティースを備えたステータを有し、前記ティースの周囲には絶縁体からなる巻線ボビンが配設され、前記巻線ボビンに巻線されたコイルを有する回転電機の固定子において、前記巻線ボビンは、コイルの巻線テンションにより潰れて巻線を係止する突起物を備え、前記突起物は連続した形状のリブであって、前記リブは、コイルの巻線向きと直交する向きに配設されたものである。

この発明によれば、コイルの巻線テンションにより潰れて巻線を係止する連続した形状のリブがコイルの巻線向きと直交する向きに配設されてコイルの巻線を確実に係止できるので、巻乱れを防止することができ、製品の品質向上が図れるとともに、１種の巻線ボビンで、複数のコイル線径を巻き線可能とすることができ、金型コストの削減を図ることができて、しかも、コイル線径の異なる生産時の巻線ボビン入れ替え不要となることによる生産性の向上を図ることができる。

この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明を適用するブラシレスモータの一実施例の断面図、図２は巻線状態図、図３は巻線ボビンの形状を示す図である。
図１において、ブラシレスモータ１は、ステータ５とロータ６を備えている。フレーム２は有底筒形状をしておりフレーム２の内周に巻線ボビン３及び巻線ボビン３に巻線されたコイル４が配設されたステータ５が圧入等で固定され、ステータ５の内周面と所定のギャップを介してロータ６が配設されている。
ロータ６は、シャフト７に接着等で固定されたマグネット８を有しており、フレーム２に設けられたベアリングケース部２ａに保持されるベアリング９及びハウジング１０に設けられたベアリングケース部１０ａに保持されるベアリング１１によって回転自在に支持されている。

図２は、巻線状態図であって、図２（ａ）は巻線を横方向から見た図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図を示している。
ステータ５のヨークから径方向中心軸側に突出したティース１２の周囲には絶縁体からなる巻線ボビン３が配設され、巻線ボビン３にはコイル４が所定の位置に巻線されている。

図３は、実施の形態１の巻線ボビン３を示す図であり、図３（ａ）は横方向から見た図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図、図３（ｃ）は上面から見た図を示している。巻線ボビン３はコイル４の巻線方向と直交する方向にコイル内周の当接部全体に一体成形され連続した形状の突起物であるリブ１３を備えている。
リブ１３は巻線テンションで潰れるようにやわらかく形成されている。

実施の形態１ではこのように構成されているので、巻線ボビン３にコイル４が巻線されるとき、コイル４の巻線テンションによって、リブ１３がコイル４の形にならうように変形する。この状態を図４に示している。リブ１３は巻線テンションでつぶれるようにやわらかく形成されているので、コイルの第１層目はコイルの線の外形に近いように変形して、リブ１３ａのようになる。このため、第１層目のコイル４は変形したリブ１３ａの形状によって任意の位置に確実に係止される。第１層目が確実に係止されるので、第２層目以降も安定して巻線することが可能となり、巻乱れを防止し品質を向上させることができる。

また、別の効果として、リブ１３は自在に変形することが出来るので、コイル４の線径が異なる場合においても上記と同様の効果により巻乱れを防止することができる。従来のように線径に合わせた係止部を形成するものでは、コイルの線径が異なる巻き線をする場合には、その都度線径に合致した巻線ボビンをセットしなければならなかったが、この実施の形態１のものでは、１種の巻線ボビンで複数のコイル線径に対応することが可能である。このため、コイル線径の異なる生産時の巻線ボビンの入れ替え作業が不要となり、金型コストの削減及び生産性の向上の効果をもたらすことが出来る。

実施の形態２．
図５は、実施の形態２の巻線ボビン３を示す図であり、図５（ａ）は横方向から見た図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ断面図、図５（ｃ）は上面から見た図を示している。この実施の形態２では、リブ１３をコイル内周の当接部の一部に備えている。
実施の形態１では、リブ１３をコイル内周の当接部全体に配設したが、この実施の形態２のようにリブ１３をコイル内周の当接部の一部に備える構成としても実施の形態１とほぼ同様の効果を得ることが出来る。

実施の形態３．
図６は、実施の形態３の巻線ボビン３を示す図であり、図６（ａ）は横方向から見た図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ断面図、図６（ｃ）は上面から見た図を示している。この実施の形態３では、リブ１４は巻線方向と平行する向きに形成されている。
巻線ボビン３の金型構成上、実施の形態１に示すようなコイル４の巻線向きと直交するリブを形成することが困難な場合、リブは巻線方向と平行する向きに配設しても、上述とほぼ同様の効果を得ることが出来る。

このように巻線方向と平行する向きにリブを形成する場合には、巻線位置の安定化を図るためリブのピッチはコイル巻線径の１／４以下とすることが望ましい。なお、図６はこの発明の実施の形態３の概念を説明する図であり、図２のコイル巻線径との関係はかならずしも最適な記載になっていない。
また、図６ではコイル４の巻線向きと平行する向き、且つコイル内周の当接部全体にリブ１４を配設した図を示しているが、コイル内周の当接部全体に限らず一部に配設してもほぼ同様の効果を得ることが出来る。
さらに、リブ１４の方向はコイル４の巻線向きと直交、平行に限らず斜め方向に配設してもほぼ同様の効果を得ることが出来る。

実施の形態４．
図７は、実施の形態４の巻線ボビン３の形態を示す図であり、図７（ａ）は横方向から見た図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ断面図、図７（ｃ）は上面から見た図を示している。この実施の形態４では、リブ１３の代わりに略円錐形状の突起物１５をコイル内周の当接部のほぼ全体に配設している。この略円錐形状の突起物１５は、巻線のテンションにより容易に変形して潰れるように形成されている。
巻線時のコイル傷の保護などの理由で、巻線テンションを低く抑える必要がある場合には、巻線ボビン３のリブを潰す効果が得られにくいが、リブを連続した帯状ではなく、実施の形態４のように略円錐形状の突起物とすることで、低い巻線テンションで突起物１５を潰すことが出来、実施の形態１とほぼ同様の効果を得ることが出来る。

このように略円錐形状の突起物１５を形成する場合には、巻線位置の安定化を図るため突起物のピッチはコイル巻線径の１／４以下とすることが望ましい。なお、図７はこの発明の実施の形態４の概念を説明する図であり、図２のコイル巻線径との関係はかならずしも最適な記載になっていない。
また、図７ではコイル内周の当接部の全体に略円錐状の突起物１５を配設した図を示しているが、コイル内周の当接部全体に限らず一部に配設してもほぼ同様の効果を得ることが出来る。

実施の形態１から４まで構造について説明してきたが、巻線ボビン３の材料については、以下のものが適している。
この発明の巻線ボビンは回転電機に使用されるため耐絶縁性・耐熱性を備え、且つ巻線テンションによりリブを潰すことが可能な高じん性を持つ材質が良く、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリブチレンテレフタレートが適している。

この発明を適用するブラシレスモータの一実施例の断面図である。巻線状態を説明する図で、図２（ａ）は横方向から見た図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。この発明の実施の形態１の巻線ボビンを示す図で、図３（ａ）は横方向から見た図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図、図３（ｃ）は上面から見た図である。巻線テンションでリブが潰された状態を説明する図である。この発明の実施の形態２の巻線ボビンを示す図で、図５（ａ）は横方向から見た図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ断面図、図５（ｃ）は上面から見た図である。この発明の実施の形態３の巻線ボビンを示す図で、図６（ａ）は横方向から見た図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ断面図、図６（ｃ）は上面から見た図である。この発明の実施の形態４の巻線ボビンを示す図で、図７（ａ）は横方向から見た図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ断面図、図７（ｃ）は上面から見た図である。

符号の説明

１ブラシレスモータ、２フレーム、２ａベアリングケース部、３巻線ボビン、４コイル、５ステータ、６ロータ、７シャフト、８マグネット、９ベアリング、１０ハウジング、１０ａベアリングケース部、１１ベアリング、１２ティース、１３リブ、１３ａ変形したリブ、１４リブ、１５略円錐形状の突起物。

Claims

中心軸の回りに環状に配置されたヨークと前記ヨークから径方向中心軸側に突出したティースを備えたステータを有し、前記ティースの周囲には絶縁体からなる巻線ボビンが配設され、前記巻線ボビンに巻線されたコイルを有する回転電機の固定子において、前記巻線ボビンは、コイルの巻線テンションにより潰れて巻線を係止する突起物を備え、前記突起物は連続した形状のリブであって、前記リブは、コイルの巻線向きと直交する向きに配設されたことを特徴とする回転電機の固定子。
上記突起物は、コイル内周の当接部全体に設けたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
上記突起物は、コイル内周の当接部の一部に設けたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
巻線ボビンは、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリブチレンテレフタレートのいずれかの樹脂材料からなることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。