(57)【要約】【課題】  製造が容易でトルク脈動のない、固定子を製造する。【解決手段】  円筒部材１１は内周面が滑らかな円周面となっている。この円筒部材１１の外周面に形成した位置決め用突起１１ａに、コイル成形体１２を環装する。そして、絶縁テープ１３を巻回し、その上に、細い磁性体からなる絶縁コーティングした線材を巻回してバックコア１４を形成する。円筒部材１１，コイル成形体１２，絶縁テープ１３，バックコア１４の一体品を、接着剤１８により、モータフレーム１５の内周面に接着・固定して固定子１が形成される。固定子１の内周面（円筒部材１１）は滑らかであり、トルク脈動の発生が防止される。バックコア１４により磁路が形成され、しかも、バックコア１４での鉄損は少ない。【選択図】        図１
2006191759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インナーロータ形のブラシレスモータの固定子であって、
円筒状をなすと共に、内周面は滑らかな円周面となっており、外周面には、周方向に沿う複数箇所に位置決め用突起が形成された絶縁体からなる円筒部材と、
空心状に巻回して構成されており、前記位置決め用突起を環装する状態で前記円筒部材の外周面に配置された複数のコイル成形体と、
前記コイル成形体の外周側から前記円筒部材の外周面の全面を被う状態で、前記円筒部材の外周面に磁性体でなる線材を巻回してなるバックコアと、を有することを特徴とするブラシレスモータの固定子。
【請求項２】
インナーロータ形のブラシレスモータの固定子であって、
円筒状をなすと共に、内周面は滑らかな円周面となっており、外周面には、周方向に沿う複数箇所に位置決め用突起が形成された絶縁体からなる円筒部材と、
空心状に巻回して構成されており、前記位置決め用突起を環装する状態で前記円筒部材の外周面に配置された複数のコイル成形体と、
前記コイル成形体の外周側から前記円筒部材の外周面の全面を被う状態で、前記円筒部材の外周面に巻回した絶縁テープと、
前記絶縁テープの外周側から前記円筒部材の外周面の全面を被う状態で、前記絶縁テープの外周面に磁性体でなる線材を巻回してなるバックコアと、を有することを特徴とするブラシレスモータの固定子。
【請求項３】
インナーロータ形のブラシレスモータの固定子であって、
円筒状をなすと共に、内周面は滑らかな円周面となっており、外周面には、周方向に沿う複数箇所に位置決め用突起が形成された絶縁体からなる円筒部材と、
空心状に巻回して構成されており、前記位置決め用突起を環装する状態で前記円筒部材の外周面に配置された複数のコイル成形体と、
前記コイル成形体の外周側から前記円筒部材の外周面の全面を被う状態で、前記円筒部材の外周面に巻回した絶縁テープと、
前記絶縁テープの外周側から前記円筒部材の外周面の全面を被う状態で、前記絶縁テープの外周面に磁性体でなる線材を巻回してなるバックコアと、
前記バックコアの外周側に配置されたモータフレームと、を有することを特徴とするブラシレスモータの固定子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項において、
前記線材は、軟鉄線、珪素鋼帯線、アモルファス合金線、アモルファス合金帯のうちの何れか一つであることを特徴とするブラシレスモータの固定子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項において、
前記線材は、その周面が絶縁されていることを特徴とするブラシレスモータの固定子。
【請求項６】
インナーロータ形のブラシレスモータの固定子の製造方法であって、
円筒状をなすと共に、内周面は滑らかな円周面となっており、外周面には、周方向に沿う複数箇所に位置決め用突起が形成された絶縁体からなる円筒部材に対して、
空心状に巻回して構成されたコイル成形体を、前記位置決め用突起を環装する状態で配置し、
磁性体でなる線材を、前記コイル成形体の外周側から前記円筒部材の外周面の全面を被う状態で、前記円筒部材の外周面に巻回してバックコアを形成したことを特徴とするブラシレスモータの固定子の製造方法。
【請求項７】
インナーロータ形のブラシレスモータの固定子の製造方法であって、
円筒状をなすと共に、内周面は滑らかな円周面となっており、外周面には、周方向に沿う複数箇所に位置決め用突起が形成された絶縁体からなる円筒部材に対して、
空心状に巻回して構成されたコイル成形体を、前記位置決め用突起を環装する状態で配置し、
絶縁テープを、前記コイル成形体の外周側から前記円筒部材の外周面の全面を被う状態で、前記円筒部材の外周面に巻回し、
磁性体でなる線材を、前記絶縁テープの外周側から前記円筒部材の外周面の全面を被う状態で、前記絶縁テープの外周面に巻回してバックコアを形成したことを特徴とするブラシレスモータの固定子の製造方法。
【請求項８】
インナーロータ形のブラシレスモータの固定子の製造方法であって、
円筒状をなすと共に、内周面は滑らかな円周面となっており、外周面には、周方向に沿う複数箇所に位置決め用突起が形成された絶縁体からなる円筒部材に対して、
空心状に巻回して構成されたコイル成形体を、前記位置決め用突起を環装する状態で配置し、
絶縁テープを、前記コイル成形体の外周側から前記円筒部材の外周面の全面を被う状態で、前記円筒部材の外周面に巻回し、
磁性体でなる線材を、前記絶縁テープの外周側から前記円筒部材の外周面の全面を被う状態で、前記絶縁テープの外周面に巻回してバックコアを形成し、
前記円筒部材と前記コイル成形体と前記絶縁テープと前記バックコアが一体となった一体品を、モータフレームの内周面に挿入して接着固定することを特徴とするブラシレスモータの固定子の製造方法。
【請求項９】
請求項６乃至請求項８の何れか一項において、
前記線材は、軟鉄線、珪素鋼帯、アモルファス合金線、アモルファス合金帯のうちの何れか一つであることを特徴とするブラシレスモータの固定子の製造方法。
【請求項１０】
請求項６乃至請求項９の何れか一項において、
前記線材は、その周面が絶縁されていることを特徴とするブラシレスモータの固定子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はブラシレスモータの固定子及びその製造方法に関し、コギングトルク等のトルク脈動がなく、また自動化による製造が容易になるように工夫したものである。
【背景技術】
【０００２】
インナーロータ形のブラシレスモータでは、固定子の内周側に回転子を配置しており、固定子には電機子巻線を備え、回転子の外周面には界磁となる永久磁石を備えている。
このような構成となっているブラシレスモータでは、固定子の電機子巻線に流す電流の通電方向を、インバータ等により切り替えることにより回転磁界が発生し、この回転磁界の回転に同期して回転子が回転する。
【０００３】
ブラシレスモータの回転子の回転子鉄心としては、従来の一般的なものでは、積層鉄心が採用されている。この積層鉄心は、珪素鋼板をプレス打ち抜きした多数の鋼板を積層し、ワニス等により接着固定して構成したものである。珪素鋼板を打ち抜く際には、電機子巻線を埋め込むためのスロットも同時に形成されるようにプレス打ち抜きを行うため、積層鉄心の内周面には、スロットも形成される。
このようにして打ち抜き・積層・接着して構成された積層鉄心（回転子鉄心）には、その内周面に形成されたスロットに、絶縁物を介して電機子巻線が備えられて固定子が構成される。
【０００４】
最近では、ブラシレスモータの固定子として、部分分割した鉄心（円弧状の鉄心）に巻線を施した複数のコイルブロックを、溶接や接着等により一体化したものも採用されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３２４８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来のブラシレスモータでは次のような欠点があった。
（ａ）モータの小型化のための一つの手法として、多極機とする方法がある。しかし、多極機にすると磁束周波数が高まり、鉄損が増大してしまう。
なお多極機にすると、同一寸法であっても、発生トルクを大きくすることができる。逆にいうと、同一トルクであれば、多極にするほど、モータ寸法を小型にすることができるのである。
（ｂ）珪素鋼板を用いる代わりに、フェライトコアや圧粉鉄心を用いた鉄心とすることが開発されつつあるが、現時点では改良点が多く、実用化には至っていない。
（ｃ）内周面にスロットを設けた積層鉄心（プレス打ち抜きした珪素鋼板を積層してなる固定鉄心）を採用した場合には、回転子側の永久磁石と、固定子鉄心のティース部とのリラクタンス変化に起因して、コギングトルクが発生し、騒音や振動の原因となる。
【０００７】
本発明は、上記従来技術に鑑み、特に多極機（例えば１０極以上）に採用しても鉄損が少なく、コギングトルクの発生を防止でき、更に製造が容易な、従来にない新規な発想による独特な構成となっている、ブラシレスモータの固定子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の固定子の構成は、
インナーロータ形のブラシレスモータの固定子であって、
円筒状をなすと共に、内周面は滑らかな円周面となっており、外周面には、周方向に沿う複数箇所に位置決め用突起が形成された絶縁体からなる円筒部材と、
空心状に巻回して構成されており、前記位置決め用突起を環装する状態で前記円筒部材の外周面に配置された複数のコイル成形体と、
前記コイル成形体の外周側から前記円筒部材の外周面の全面を被う状態で、前記円筒部材の外周面に磁性体でなる線材を巻回してなるバックコアと、を有することを特徴とする。
【０００９】
また本発明の固定子の構成は、
インナーロータ形のブラシレスモータの固定子であって、
円筒状をなすと共に、内周面は滑らかな円周面となっており、外周面には、周方向に沿う複数箇所に位置決め用突起が形成された絶縁体からなる円筒部材と、
空心状に巻回して構成されており、前記位置決め用突起を環装する状態で前記円筒部材の外周面に配置された複数のコイル成形体と、
前記コイル成形体の外周側から前記円筒部材の外周面の全面を被う状態で、前記円筒部材の外周面に巻回した絶縁テープと、
前記絶縁テープの外周側から前記円筒部材の外周面の全面を被う状態で、前記絶縁テープの外周面に磁性体でなる線材を巻回してなるバックコアと、を有することを特徴とする。
【００１０】
また本発明の固定子の構成は、
インナーロータ形のブラシレスモータの固定子であって、
円筒状をなすと共に、内周面は滑らかな円周面となっており、外周面には、周方向に沿う複数箇所に位置決め用突起が形成された絶縁体からなる円筒部材と、
空心状に巻回して構成されており、前記位置決め用突起を環装する状態で前記円筒部材の外周面に配置された複数のコイル成形体と、
前記コイル成形体の外周側から前記円筒部材の外周面の全面を被う状態で、前記円筒部材の外周面に巻回した絶縁テープと、
前記絶縁テープの外周側から前記円筒部材の外周面の全面を被う状態で、前記絶縁テープの外周面に磁性体でなる線材を巻回してなるバックコアと、
前記バックコアの外周側に配置されたモータフレームと、を有することを特徴とする。
このとき、前記線材は、軟鉄線、珪素鋼帯線、アモルファス合金線、アモルファス合金帯のうちの何れか一つを採用することができる。
また、前記線材は、その周面が絶縁されているものを採用する。
【００１１】
また本発明の固定子の製造方法の構成は、
インナーロータ形のブラシレスモータの固定子の製造方法であって、
円筒状をなすと共に、内周面は滑らかな円周面となっており、外周面には、周方向に沿う複数箇所に位置決め用突起が形成された絶縁体からなる円筒部材に対して、
空心状に巻回して構成されたコイル成形体を、前記位置決め用突起を環装する状態で配置し、
磁性体でなる線材を、前記コイル成形体の外周側から前記円筒部材の外周面の全面を被う状態で、前記円筒部材の外周面に巻回してバックコアを形成したことを特徴とする。
【００１２】
また本発明の固定子の製造方法の構成は、
インナーロータ形のブラシレスモータの固定子の製造方法であって、
円筒状をなすと共に、内周面は滑らかな円周面となっており、外周面には、周方向に沿う複数箇所に位置決め用突起が形成された絶縁体からなる円筒部材に対して、
空心状に巻回して構成されたコイル成形体を、前記位置決め用突起を環装する状態で配置し、
絶縁テープを、前記コイル成形体の外周側から前記円筒部材の外周面の全面を被う状態で、前記円筒部材の外周面に巻回し、
磁性体でなる線材を、前記絶縁テープの外周側から前記円筒部材の外周面の全面を被う状態で、前記絶縁テープの外周面に巻回してバックコアを形成したことを特徴とする。
【００１３】
また本発明の固定子の製造方法の構成は、
インナーロータ形のブラシレスモータの固定子の製造方法であって、
円筒状をなすと共に、内周面は滑らかな円周面となっており、外周面には、周方向に沿う複数箇所に位置決め用突起が形成された絶縁体からなる円筒部材に対して、
空心状に巻回して構成されたコイル成形体を、前記位置決め用突起を環装する状態で配置し、
絶縁テープを、前記コイル成形体の外周側から前記円筒部材の外周面の全面を被う状態で、前記円筒部材の外周面に巻回し、
磁性体でなる線材を、前記絶縁テープの外周側から前記円筒部材の外周面の全面を被う状態で、前記絶縁テープの外周面に巻回してバックコアを形成し、
前記円筒部材と前記コイル成形体と前記絶縁テープと前記バックコアが一体となった一体品を、モータフレームの内周面に挿入して接着固定することを特徴とする。
このとき、前記線材は、軟鉄線、珪素鋼帯、アモルファス合金線、アモルファス合金帯のうちの何れか一つを採用することができる。
また、前記線材は、その周面が絶縁されているものを採用する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、固定子の内周面、即ち、円筒部材の内周面が滑らかな円周面となっており、ティースによる凹凸がないため、コギングトルクが発生することはない。
また、コアとして線材を巻回してなるバックコアを採用したため、珪素鋼板をプレス打ち抜きしたものに比べて、コアとしての材料の歩留りがよく、イニシャル費用と工数を大幅に削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づき詳細に説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は本発明の実施例に係る固定子を採用したブラシレスモータの要部構成を示す断面図であり、図２は図１のII−II断面を示す断面図である。
本実施例のブラシレスモータ１は、２４極、１８コイルとなっているインナーロータ形のモータである。
【００１７】
このブラシレスモータ１は、固定子１０の内周側に回転子２０が配置されて構成されている。このとき、固定子１０の内周面と、回転子２０の外周面との間に、微小ギャップｇが得られるように、固定子１０と回転子２０が配置されている。
【００１８】
回転子２０の回転子鉄心（ロータコア）２１の外周面には、界磁となる永久磁石２２が接着剤により接着・固定されている。永久磁石２２は、Ｎ極磁石２２ＮとＳ極磁石２２Ｓとが周方向に沿い交互に配置されて構成されている。
本例ではＮ極磁石２２ＮとＳ極磁石２２Ｓとが緊密に接触しており、回転子２０の外周面は、永久磁石２２の外周面で形成された滑らかな円周面となっている。つまり、回転子２０の外周面は、凹凸のない滑らかな円周面になっている。
【００１９】
固定子１０は、円筒部材１１、コイル成形体１２、絶縁テープ１３、バックコア１４、モータフレーム１５を主要部材として構成されている。
【００２０】
固定子１０の構成部品のうちで最内周側の部材である円筒部材１１は、絶縁体（例えば耐熱樹脂成形物）で形成したものである。
【００２１】
この円筒部材１１の内周面は、滑らかな円周面となっており、微小ギャップｇを介して、回転子２０の外周面に対面している。ここでいう「滑らかな円周面」とは、従来の固定子におけるスロットやティース部のような凹凸がなく、コギングトルクやトルクリップルの原因となるリラクタンス変化を生じさせない程度の滑らかな円周面になっていることを意味する。
【００２２】
また円筒部材１１の外周面には、周方向に沿う複数箇所に位置決め用突起１１ａが等間隔に形成されている。この位置決め用突起１１ａは径方向の外側に向かって突出している。このとき、位置決め用突起１１ａの底部から広がるコイル載置面１１ｂは、湾曲面ではなく平面にしている。
【００２３】
コイル成形体１２は、図３に示すように、空心状に巻回して構成されており、位置決め用突起１１ａを環装する状態で円筒部材１１の外周面に配置されている。つまり、コイル成形体１２を位置決め用突起１１ａに押し込んでいるため、位置決め用突起１１ａがコイル成形体１２の空心部に緊密に挿入される結果、コイル成形体１２のコイル位置決め精度及びコイル寸法精度を高く確保して、取り付けができる。またコイル載置面１１ｂが平面となっているため、コイル成形体１２の変形やズレが防止される。
このようにして取り付けがされたコイル成形体１２どうしは結線がされて、電機子巻線となる。
【００２４】
絶縁テープ１３は、極薄耐熱粘着テープ（例えばポリイミドなどの薄葉状粘着テープ）からなり、コイル成形体１２の外周側から円筒部材１１の外周面の全面を被う状態で、円筒部材１１の外周面に巻回されている。
【００２５】
バックコア１４は、絶縁コーティングされた極細（例えば直径が０．２ｍｍ程度、この数値に限定はしないが、例えば直径が０．５ｍｍ以下のものを適宜採用する）の軟鉄線を巻回して構成したのである。つまり、極細の軟鉄線を、絶縁テープ１３の外周側から円筒部材１１の外周面の全面を被う状態で、絶縁テープ１３の外周面に巻回し、径方向に関して所定の厚さ（例えば２ｍｍ）としたものである。
このバックコア１４は、絶縁コーティングした極細の軟鉄心を巻回したものであるため、鉄損（渦電流損）は小さい。このバックコア１４が、固定子１の鉄心（磁路）としての機能を果たす。
【００２６】
なお、バックコア１４として使用できる線材としては、軟鉄線の他に、珪素鋼帯、アモルファス合金線、アモルファス合金帯などを使用することができる。つまり線材としては、ヒステリシス損が少なく（例えば、保磁力２００Ａ／ｍ以下）で且つ飽和磁束密度がほどほど高い（例えば１．２Ｔ以上）の磁性体の線材を使用することができる。
【００２７】
このバックコア１４と前記コイル成形体１２とは、絶縁テープ１３にて絶縁されている。また、コイル生成体１２が備えられた円筒部材１１の外周面に、順次、絶縁テープ１３と、バックコア１４となる線材を巻回していると共に、絶縁テープ１３が粘着性を有しているため、円筒部材１１、コイル成形体１２、絶縁テープ１３、バックコア１４は一体となった一体品となる。
【００２８】
更に、図２に示すように、円筒部材１１には、センサ溝１１ｃが形成されており、このセンサ溝１１ｃには、回転子２１の磁極位置（磁石位置）を検出するホールセンサ１６が備えられている。
また、円筒部材１１の端面には、接続用基板１７を設けている。
【００２９】
円筒部材１１、コイル成形体１２、絶縁テープ１３、バックコア１４からなる一体品は、接着剤１８を介してモータフレーム１５の内周面に挿入されて接着固定される。つまり、バックコア１４の外周面とモータフレーム１５の内周面とが、接着剤１８により接着・固定され、モータフレーム１５がバックコア１４の外周側に配置されている。
【００３０】
上記構成のブラシレスモータ１では、固定子１０の内周面、即ち、円筒部材１１の内周面が滑らかな円周面となっており、ティースによる凹凸がないため、コギングトルクが発生することはない。
【００３１】
また多極化により磁束周波数は増大するが、磁束密度が低下することと、絶縁コーティングした磁性体からなる極細の磁性線材を巻回して構成したバックコア１４の採用により、鉄損の増加を抑えることができる。
【００３２】
更に、大型機にした場合には、実質エアギャップの増大によりギャップでの磁束密度低下は避けられないが、そのトルク減少分を多極化することにより補うことができる。
【００３３】
ここで、上述した固定子１０の製造手順を説明すると、次の通りである。
（１）コイル成形体１２を、円筒部材１１の外周面に形成した位置決め用突起１１ａに環装する。
（２）絶縁テープ１３を、位置決め用突起１１ａの外周側から円筒部材１１の外周面の全面を被う状態で、円筒部材１１の外周面に巻回する。
（３）磁性体でなる極細の線材を、絶縁テープ１３の外周側から円筒部材１１の外周面の全面を被う状態で、絶縁テープ１３の外周面に巻回してバックコア１４を形成する。
（４）円筒部材１１とコイル成形体１２と絶縁テープ１３とバックコア１４が一体となった一体品を、モータフレーム１５の内周面に挿入して接着剤１８により接着固定する。
【００３４】
上記製造方法では、コイル成形体１２を位置決め用突起１１ａに環装するだけでよく、絶縁テープ１３の巻回作業や、バックコア１４となる線材の巻回作業は、機械による自動化作業により行うことができ、製造が容易かつ安価にできる。
また、コアとして線材を巻回してなるバックコア１４を採用したため、珪素鋼板をプレス打ち抜きしたものに比べて、コアとしての材料の歩留りがよく、イニシャル費用と工数を大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例に係る固定子を採用したブラシレスモータき要部構成を示す断面図。
【図２】図１のII−II断面を示す断面図。
【図３】コイル成形体を示す構成図。
【符号の説明】
【００３６】
１  ブラシレスモータ
１０  固定子
１１  円筒部材
１２  コイル成形体
１３  絶縁テープ
１４  バックコア
１５  モータフレーム
１６  ホールセンサ
１７  接続用基板
１８  接着剤
２０  回転子
２１  回転子鉄心
２２  永久磁石
【図１】
2006191759.tif 000003
【図２】
2006191759.tif 000004
【図３】
2006191759.tif 000005