JPH09261925A - インナーロータ型回転電機のステータ製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インナーロータ型回転電機において、ステー
タコアを用いることなく、コイルを容易に正規の位置に
配設できるようにする。 【解決手段】 外周部に巻芯２４を突設した巻枠３６を
磁性粉末を混入した樹脂により形成し、この巻枠３６の
巻芯２４にコイル２５を巻装する。この後、巻芯２４の
外周側端部を加熱軟化させてハウジング２１の溝２２に
嵌着し、そして巻芯３６の中央基部３７を切削などによ
り除去してロータを配設するための空間を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は小形のインナーロー
タ型回転電機に好適するステータの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インナーロータ型モータはステータの内
側にロータを配置する構造のもので、そのステータ１
は、通常、図１１に示すように、電磁鋼板の抜き板を積
層して構成されたステータコア２の巻芯２ａにコイル３
を巻装して構成され、ハウジング４の内側に嵌着され
る。そして、ステータコア２の内側空間にロータ５を配
置し、ハウジング４の両端部のブラケット６，６に設け
られた軸受７，７によりロータ５のシャフト８を支承す
る構造となっている。

【０００３】また、小形のインナーロータ型モータで
は、上記通常のものとは異なり、図１２に示すようにス
テータコアを用いず、複数のコイル９を磁性金属製、例
えば鋼板製ハウジング１０の内周面に直接接着等により
固定される。そして、コイル９により囲まれた空間にロ
ータ１１を配置し、ハウジング１０の両端部に取り付け
られたブラケット１２，１２の軸受１３，１３によりロ
ータ１１のシャフト１４を支承する構造となっている。
なお、図１１および図１２は、ロータ５，１１に永久磁
石形ロータを用いたものとして示している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図１１に示す通常のイ
ンナーロータ型モータでは、ステータコア２により磁気
回路が形成されるので効率の良いモータとなるが、ステ
ータコア２には、巻芯２ａの外側に環状のヨーク２ｂが
存在し、その分だけハウジング４の径寸法が大きくなる
ため、小形化には限度がある。このような理由から、モ
ータ効率よりも小形化が重視される超小形のインナーロ
ータ型モータでは、コイル９をハウジング１０の内周面
に直接接着するようにしてステータコアを省くようにし
ているのである。

【０００５】しかしながら、超小形のインナーロータ型
モータでは、コイル９およびハウジング１０が共にごく
小さいため、その小さなコイル９を径小なハウジング１
０内に挿入して予め設定された位置に正しく接着する作
業は大変難しい。この作業を容易化するには、ステータ
コアを用いれば良いが、これは上述したように小形化の
妨げになるし、径小なステータコアの内周側に突設され
たティースにコイルを巻装する作業が非常に困難なもの
となる。

【０００６】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、コイルやハウジングが小形であって
も、コイルを容易に正規の位置に配設できるインナーロ
ータ型回転電機を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、インナーロータ型回転電機のステータを製
造する方法において、中央基部の外周に複数の巻芯を突
設してなる巻枠を形成し、この巻枠の前記巻芯にコイル
を巻回して該巻枠をハウジングの内側に配設した後、前
記コイルの内側にロータを配置する空間を形成するため
に前記巻枠のうち少なくとも中央基部の一部を除去する
ことを特徴とするものである（請求項１）。

【０００８】また、内側にロータを配置する空間を形成
した筒状の中央基部の外周に複数の巻芯を突設してなる
巻枠を形成し、この巻枠の前記巻芯にコイルを巻回して
該巻枠をハウジングの内側に配設するように構成しても
良い（請求項２）。

【０００９】以上の構成によれば、コイルは中央基部の
外周に突設されている巻芯に巻装するので、その巻装作
業は容易に行い得る。また、複数のコイルの位置関係は
中央基部によって一定に定められた状態でハウジングに
取り付けることができる。

【００１０】上記構成において、マグネットワイヤを巻
芯に巻回してコイルを形成する作業をなくし、巻芯への
コイルの巻装作業を容易化するために、コイルを電気導
体製のシート材を巻回して樹脂モールドしたコイル素材
を所望厚さに切断して得た形成したスライスコイルから
構成し（請求項３）、或いはコイルを電気絶縁シートに
付着された電気導体層をエッチングして形成されたシー
トコイルから構成することができる（請求項４）。

【００１１】また、良好なる磁気回路の形成のために、
巻枠を磁性体により形成することができ（請求項５）、
またコギングトルクの減少化を図るために、巻枠を非磁
性の樹脂により形成することもできる（請求項６）。更
に、運転時の高周波磁界による渦電流の発生をできるだ
け防止するために、巻枠を細状磁性体を混入した樹脂に
より形成しても良い（請求項７）。

【００１２】また、ハウジングの内周面には巻芯の外周
側端部を嵌め込む溝を形成することにより、ハウジング
に対する巻芯の位置決め、或いは巻芯の固定の確実化を
図るようにしても良い（請求項８）。この場合、ハウジ
ングの溝からの巻芯の抜け止めを図るために、ハウジン
グの内周面の溝を開口側よりも底部側の方が幅広にした
り（請求項９）、巻芯の外周側端部を先方が幅広の形状
に形成することができる（請求項１０）。

【００１３】また、ハウジングと巻芯とを溶解又は軟化
により固定する構成とすることにより、両者の固定をよ
り一層確実なものとすることができる（請求項１１）。
また、固定作業の容易化のために、ハウジングと巻芯と
は接着により固定しても良い（請求項１２）。巻枠のう
ち少なくとも中央基部の一部の除去は溶解により行うこ
とができる（請求項１３）。

【００１４】また、巻芯の補強のために、巻枠の中央基
部を、複数の巻芯を分離することなく連結状態のままに
する保持部分が残るように除去することができる（請求
項１４）。この場合、保持部分が巻芯の軸方向一部分に
存在するようにすることもできる（請求項１５）。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施例を図１
〜図５に基づいて説明する。まず、インナーロータ型モ
ータの全体は図５に示されており、同図において、モー
タケースを構成するハウジング２１は両端面が共に開放
された円筒状をなしており、このハウジング２１の内周
面には、例えば３本の溝２２が１２０°の角度間隔をも
って該ハウジング２１の一方の開口端から他方の開口端
に至る途中部位まで形成されている。

【００１６】上記ハウジング２１は、図４に示すよう
に、細状磁性体、例えば粉状或いは粒状のフェライトや
鉄などの磁性体（以下、磁性粉末）２３を混入した樹脂
により形成されている。この場合、磁性粉末２３の表面
は酸化鉄或いは樹脂からなる絶縁層２３ａにより覆われ
ている。

【００１７】このようなハウジング２１の内側には、図
２にも示すように、一端部を前記溝２２に嵌着した３個
の巻芯２４が１２０°の角度間隔をもって配設されてお
り、それら巻芯２４にはそれぞれコイル２５が巻装され
ている。上記巻芯２４は、ハウジング２１と同様に磁性
粉末を混入した樹脂により形成されたもので、通常のモ
ータにおけるステータコアの巻芯と同様にコイル２５の
磁心としての機能を果たすようになっている。そして、
ステータヨークとして機能するハウジング２１と巻芯２
４とでステータコア２６が構成され、このステータコア
２６とコイル２５とでステータ２７が構成されている。

【００１８】一方、ロータ２８は永久磁石形ロータとし
て構成され、シャフト２９および該シャフト２９の外周
に装着された永久磁石３０を備えている。このロータ２
８はハウジング２１の内側に永久磁石３０が巻芯２４と
ラジアル方向に所定のギャップを存して対向するように
配設されている。

【００１９】かかるロータ２８に対し、ハウジング２１
の両端部にはアルミニウム製のブラケット３１，３２が
嵌着されている。そして、ロータ２８のシャフト２９の
テーパ状一端部がブラケット３１に装着された軸受、例
えば宝石軸受からなるピボット軸受３３により回転可能
に支承されていると共に、他端側がブラケット３２に装
着された軸受、例えば平軸受３４により回転可能に支承
されている。なお、ハウジング２１の一端側には例えば
３個の切欠部３５が形成されており、各巻芯２４に巻装
されたコイル２５の両端は外部駆動回路との接続のため
に切欠部３５を通じて外方に導出されている。

【００２０】以上のようなインナーロータ型モータのス
テータ２７は、巻芯２４にコイル２５を巻装し、その
後、巻芯２４をハウジング２１の内側に固定することに
よって製造される。すなわち、前記３個の巻芯２４は、
図２に示すように互いに分離された状態になっている
が、もともとは図１に示す巻枠３６の一部として構成さ
れていたもので、当該巻枠３６は中央に例えば円柱状の
基部３７を備え、この中央基部３７の外周に上記３個の
巻芯２４が１２０°の角度間隔をもって放射状に一体に
突設された形態となっている。そして、この実施例で
は、巻芯２４の厚さＷ1 はハウジング２１の溝２２の幅
Ｗ2 よりもやや大きい寸法に定められている。

【００２１】そして、この巻枠３６を図示しない巻線機
にセットし、各巻芯２４にマグネットワイヤを巻回して
コイル２５を形成する。この場合、マグネットワイヤは
熱接着性被覆を施したものが使用されており、巻芯２４
にマグネットワイヤを加熱しながら巻回、或いはマグネ
ットワイヤを巻回した後、該マグネットワイヤを加熱す
る。この加熱は例えばマグネットワイヤ（コイル２５）
に電流を流して発熱させることによって行われ、この加
熱によりマグネットワイヤの被覆が互いに接着し合った
状態となってコイル２５がバラバラにならないように固
められる。

【００２２】この後、各巻芯２４の外周側端部を加熱軟
化させる。そして、各巻芯２４の外周側端部をハウジン
グ２１の各溝２２に圧入するようにして該ハウジング２
１内に挿入する。このとき、巻芯２４の厚さＷ1 が溝２
２の幅Ｗ2 よりも大きく設定されていることにより、加
熱軟化された巻芯２４の外周側端部の一部が図３に示す
ように溝２２からはみ出してコイル２５の一部を覆うよ
うになる。そして、この巻芯２４のはみ出し部分２４ａ
によってコイル２５がずれ動かないように巻芯２４に固
着される。

【００２３】次に、ハウジング２１を例えば旋盤などの
加工機にセットし、巻枠３６の中央基部３７を切削除去
する。この中央基部３７の除去により、巻芯２４の内側
にロータ２８を配置する空間３８が形成される。この
後、ハウジング２１内にロータ２８を配置すると共に、
ハウジング２１の両端部にブラケット３１，３２を嵌着
してロータ２８のシャフト２９をピボット軸受３３およ
び平軸受３４により支承する。以上により、図５に示す
インナーロータ型モータが製造される。

【００２４】以上のような構成のインナーロータ型モー
タにおいて、３個のコイル２５に順次通電すると、それ
らコイル２５により回転磁界が形成され、その回転磁界
によりロータ２８が回転する。この場合、本実施例のイ
ンナーロータ型モータでは、ハウジング２１および巻芯
２４には磁性粉末２３が多量に混入されているので、そ
れらハウジング２１および巻芯２４によってコイル２５
の磁気回路が形成される。また、ロータ２８の回転時に
磁性粉末２３に高周波磁界が作用するという事情があっ
ても、個々の磁性粉末２３は電気的に絶縁されているの
で、上記高周波磁界の誘導作用によりハウジング２１お
よび巻芯２４に渦電流が発生するおそれがなく、仮に発
生しても微小電流に抑制することができる。このため、
ハウジング２１および巻枠３６を磁性体で形成した場合
に比べ、ハウジング２１や巻芯２４での渦電流による損
失を抑制できる。

【００２５】以上のような本実施例のインナーロータ型
モータによれば、ステータヨークを兼用するハウジング
２１の内側にコイル２５を巻装した巻芯２４を固定して
ステータ２７を構成しているので、ステータコアのティ
ースにコイルを巻装し、そのステータコアをハウジング
の内側に嵌着する構成のものに比べ、モータをより小形
に構成することができる。

【００２６】しかも、本実施例では、ハウジング２１の
内側に巻芯２４を固定した後に、その巻芯２４にコイル
２５を巻装するのではなく、中央基部３７の外周に巻芯
２４を有する巻枠３６をハウジング２１とは別に形成し
ておいて該巻枠３６の巻芯２４にコイル２５を巻装する
ので、巻芯２４へのコイル２５の巻装作業を容易に行う
ことができる。

【００２７】この場合、ステータコアの内周に突設され
たティースにコイルを巻装する構成のもの、或いはハウ
ジングの内側に予め突設された巻芯にコイルを巻装する
構成のものでは、モータの小形化のためにステータコア
或いはハウジングの内径寸法を小さくすると、その径小
なステータコア或いはハウジングの内側に突設されてい
るティース或いは巻芯にコイルを巻装する作業は非常に
困難なものとなる。これに対し本実施例では、モータの
小形化のために、ハウジング２１を径小に形成し、これ
に合わせて巻枠３６も径小に形成しても、巻芯２４は中
央基部３７の外周部に突設されているので、コイル２５
を容易に巻装することができるものである。

【００２８】その上、巻枠３６のうち、ロータ２８の配
置の邪魔になる部分、本実施例では３個の巻芯２４を連
結している中央基部３７は巻芯２４をハウジング２１の
内周部に固定した後に除去する構成であるので、３個の
巻芯２４は中央基部３７により正確に１２０°の角度間
隔を保った状態でハウジング２１に固定される。このた
め、３個の巻芯２４を予め定められた正規の角度間隔を
もってハウジング２１に配設する作業を容易に行うこと
ができる。

【００２９】ところで、上記のようなコイル２５の巻装
作業の容易化および巻芯２４の正規位置への配設の容易
化を図るには、ハウジング２１および巻枠３６を磁性粉
末２３の混入されていない樹脂で形成しても良い。しか
しながら、本実施例では、特にハウジング２１および巻
枠３６を磁性粉末２３が混入された樹脂で形成している
ので、上述したようにハウジング２１および巻芯２４に
より磁気回路が形成される。このため、ハウジング２１
および巻枠３６を磁性粉末２３の混入されていない樹脂
で形成した場合に比べ、モータ電流が無駄に増加するこ
とがなく、モータ効率の向上を図ることができる。

【００３０】図６および図７は本発明の第２および第３
の各実施例を示すもので、第１実施例との相違は、コイ
ル２５を、巻芯２４にマグネットワイヤを巻回すること
により形成するのではなく、別途形成したコイルを巻芯
２４に装着する構成としたところにある。

【００３１】すなわち、図６に示す第２実施例では、電
気導体製のシート材である帯状導電箔例えば帯状銅箔３
９を帯状絶縁フィルム（図示せず）に重ねて矩形の渦巻
き状に巻回し、これを樹脂モールドして中心部分に巻芯
２４に嵌合される穴４０ａを有したコイルブロック４０
を形成する。そして、このコイルブロック（コイル素
材）４０を二点鎖線で示すように薄くスライスしてスラ
イスコイル４１を得、このスライスコイル４１を巻枠３
６の巻芯２４に嵌着する構成としている。

【００３２】図７に示す第３実施例では、電気絶縁シー
ト例えば薄い樹脂製シートの表面に電気導体層例えば銅
箔を付着して形成したフィルム基板４２を用意し、この
フィルム基板４２の銅箔をエッチングして多数の単位コ
イル４３を形成する。この後、フィルム基板４２を二点
鎖線で示すように単位コイル４３毎に切断して多数枚の
シートコイル４４を得ると共に、各シートコイル４４の
中心部に巻芯２４に嵌合される穴４４ａを形成し、その
シートコイル４４を１枚或いは複数枚積層して相互に電
気接続し、巻枠３６の巻芯２４に嵌着する構成としてい
る。

【００３３】図８は本発明の第４実施例を示すもので、
これは、巻芯２４を嵌着するためのハウジング２１の溝
４６を開口側よりも底部側の方が幅広となる例えば台形
状（あり溝）に形成すると共に、巻芯２４の外周側端部
を先方が幅広の形状、例えば台形状（ありほぞ）に形成
する。この場合、巻芯２４の台形状部分を溝４６よりも
やや大きく形成しておく。そして、巻芯２４の台形状部
分を加熱軟化させて溝４６内に嵌合する。

【００３４】このように溝４６および該溝４６に嵌合さ
れる巻芯２４の外周側端部を台形状に形成することによ
り、巻芯２４が溝４６から外れ出ることを防止できる。
なお、この場合、巻芯２４の外周側端部は必ずしも台形
状に形成しておく必要はない。その理由は、巻芯２４の
外周側端部を加熱軟化させて溝４６に嵌合することによ
より、巻芯２４の外周側端部は溝４６の形状に倣って台
形状となるからである。

【００３５】図９は本発明の第５実施例を示すもので、
これは、巻枠３６をハウジング２１内に配設した後、ロ
ータ２８を配置する空間を形成するために中央基部３７
を除去する際、該中央基部３７の外周部を円筒状に残す
ようにしたものである。このように保持部分としての筒
状部３７ａを残すようにすると、３個の巻芯２４が該筒
状部３７ａによって繋がったままとなるので、巻芯２４
の補強がなされて振れ動きの防止を図ることができる。

【００３６】図１０は本発明の第６実施例を示すもの
で、これは、巻枠３６をハウジング２１内に配設した
後、中央基部３７を除去する際、該中央基部３７の軸方
向の一部例えば一端側外周部をリング状に残すようにし
たものである。このようにリング状部３７ｂを残すよう
にすると、上記第９実施例と同様の効果を得ることがで
きる他、中央基部３７が完全に除去された部分にロータ
２８の永久磁石３０を位置させることにより、図９のも
のに比べ、ハウジング２１の径小化に寄与することがで
きる。

【００３７】なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施
例に限定されるものではなく、次のような拡張または変
更が可能である。中央基部３７の形状は円柱状に限ら
ず、筒状であっても良い。また、中央基部３７を筒状に
形成する場合、内側の空間がロータ２８を収容できる大
きさにすることによって、ハウジング２１内に配設した
のち、中央基部３７をロータ２８の配置空間の形成のた
めに除去せずとも済む。

【００３８】巻芯２４とハウジング２１との固定は接着
により行うようにしても良い。この場合、巻芯２４の外
周側端部を図８に示すように台形状に形成しておけば、
ハウジング２１の内周面との接着面積が大きくなるの
で、より強固に固定できる。

【００３９】巻芯２４とハウジング２１との固定は一方
または双方を溶解させることによって行うようにしても
良い。

【００４０】ロータ２８を配置する空間を確保するため
に、巻枠３６の一部を除去する加工は、切削に限られ
ず、加熱させた型による溶解、レーザ光による溶解或い
は薬品による溶解によって行うようにしても良い。ロー
タ２８の配置空間を確保するために、巻芯２４の内周側
端部も除去するようにしても良い。

【００４１】巻枠３６は例えばケイ素鋼板などの磁性体
により形成しても良く、このようにすれば十分な磁気回
路が形成されるので、モータ効率が良くなる。巻枠３６
は磁性粉末２３を含まず、樹脂のみによって形成しても
良く、このようにすればコギングトルクを減少すること
ができる。ハウジング２１も鉄などの磁性体で形成して
も、また磁性粉末２３を含まず、樹脂のみによって形成
しても良い。本発明はインナーロータ型発電機に適用す
ることができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、イ
ンナーロータ型モータ全体としての小形化のために、コ
イルやハウジングを小形に形成しても、コイルを容易に
ハウジング内の正規の位置に配設することができる。ま
た、コイルを巻枠の外周に突出している巻芯に巻装する
ので、巻芯にマグネットワイヤを巻回することによりコ
イルを形成する場合でも、そのコイル巻装作業を容易に
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す要部の斜視図

【図２】巻枠の中央基部を除去した後の状態で示す斜視
図

【図３】部分横断面図

【図４】ハウジングおよび巻枠を形成する材料の構成を
示す拡大断面図

【図５】インナーロータ型モータの縦断側面図

【図６】本発明の第２実施例を示すもので、スライスコ
イルの製造手順を示す斜視図

【図７】本発明の第３実施例を示すもので、シートコイ
ルの製造手順を示す斜視図

【図８】本発明の第４実施例を示す部分図

【図９】本発明の第５実施例を示す図２相当図

【図１０】本発明の第６実施例を示す図２相当図

【図１１】従来の通常のインナーロータ型モータを示す
図５相当図

【図１２】従来の超小形のインナーロータ型モータを示
す図５相当図

【符号の説明】

図中、２１はハウジング、２２は溝、２３は磁性粉末
（細状磁性体）、２４は巻芯、２５はコイル、２７はス
テータ、２８はロータ、３６は巻枠、３７は中央基部、
４１はスライスコイル、４３はシートコイル、４６は溝
である。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インナーロータ型回転電機のステータを
   製造する方法において、中央基部の外周に複数の巻芯を
   突設してなる巻枠を形成し、この巻枠の前記巻芯にコイ
   ルを巻回して該巻枠をハウジングの内側に配設した後、
   前記コイルの内側にロータを配置する空間を形成するた
   めに前記巻枠のうち少なくとも中央基部の一部を除去す
   ることを特徴とするインナーロータ型回転電機のステー
   タ製造方法。
2. 【請求項２】 インナーロータ型回転電機のステータを
   製造する方法において、内側にロータを配置する空間を
   形成した筒状の中央基部の外周に複数の巻芯を突設して
   なる巻枠を形成し、この巻枠の前記巻芯にコイルを巻回
   して該巻枠をハウジングの内側に配設することを特徴と
   するインナーロータ型回転電機のステータ製造方法。
3. 【請求項３】 コイルは電気導体製のシート材を巻回し
   て樹脂モールドしたコイル素材を所望厚さに切断して得
   た形成したスライスコイルからなることを特徴とする請
   求項１または２記載のインナーロータ型回転電機のステ
   ータ製造方法。
4. 【請求項４】 コイルは電気絶縁シートに付着された電
   気導体層をエッチングして形成されたシートコイルから
   なることを特徴とする請求項１または２記載のインナー
   ロータ型回転電機のステータ製造方法。
5. 【請求項５】 巻枠は磁性体により形成されていること
   を特徴とする請求項１または２記載のインナーロータ型
   回転電機のステータ製造方法。
6. 【請求項６】 巻枠は非磁性の樹脂により形成されてい
   ることを特徴とする請求項１または２記載のインナーロ
   ータ型回転電機のステータ製造方法。
7. 【請求項７】 巻枠は細状磁性体を混入した樹脂により
   形成されていることを特徴とする請求項１または２記載
   のインナーロータ型回転電機のステータ製造方法。
8. 【請求項８】 ハウジングの内周面には巻芯の外周側端
   部を嵌め込む溝が形成されていることを特徴とする請求
   項１または２記載のインナーロータ型回転電機のステー
   タ製造方法。
9. 【請求項９】 ハウジングの内周面の溝は開口側よりも
   底部側の方が幅広であることを特徴とする請求項８記載
   のインナーロータ型回転電機のステータ製造方法。
10. 【請求項１０】 巻芯の外周側端部は先方が幅広の形状
    に形成されていることを特徴とする請求項１、２、８の
    いずれかに記載のインナーロータ型回転電機のステータ
    製造方法。
11. 【請求項１１】 ハウジングと巻芯とは溶解又は軟化に
    より固定されることを特徴とする請求項１または２記載
    のインナーロータ型回転電機のステータ製造方法。
12. 【請求項１２】 ハウジングと巻芯とは接着により固定
    されることを特徴とする請求項１または２記載のインナ
    ーロータ型回転電機のステータ製造方法。
13. 【請求項１３】 巻枠のうち少なくとも中央基部の一部
    の除去は溶解により行うことを特徴とする請求項１また
    は２記載のインナーロータ型回転電機のステータ製造方
    法。
14. 【請求項１４】 巻枠の中央基部を、複数の巻芯を分離
    することなく連結状態のままにする保持部分が残るよう
    に除去することを特徴とする請求項１または２記載のイ
    ンナーロータ型回転電機のステータ製造方法。
15. 【請求項１５】 保持部分は巻芯の軸方向一部分に存在
    することを特徴とする請求項１４記載のインナーロータ
    型回転電機のステータ製造方法。