(57)【要約】【課題】ブラシレスモータにおけるコイル占積率を向上させつつ、より太い線径のコイルが巻回可能なステータコアを提供する。【解決手段】環状に形成されたヨーク部１６の内周側に、周方向に沿って所定間隔でティース１７を配置する。ティース１７には合成樹脂製のインシュレータ１８を装着する。ティース１７とインシュレータ１８のコイル巻装部１９ａ，１９ｂにはコイル１４が巻装される。コイル巻装部１９ａ，１９ｂの中心軸Ｐは、ヨーク部１６の中心Ｏから放射状に延びる基準線Ｑに対し所定角度θだけ傾斜しており、ティース１７とインシュレータ１８は非対称形状となっている。ティース１７の周方向両側にはティース１７を挟んで第１コイル収容部２１と第２コイル収容部２２が設けられる。第１コイル収容部２１の断面積Ｓ１は、第２コイル収容部２２の断面積Ｓ２よりも小さくなっている（Ｓ１＜Ｓ２）。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状に形成されたヨーク部と、前記ヨーク部に周方向に沿って所定間隔で配置されコイルが巻回されるティースとを備えてなるステータコアであって、
前記ティースを挟んで前記ティースの周方向両側に、互いに断面積を異にする第１コイル収容部と第２コイル収容部を設けたことを特徴とするステータコア。
【請求項２】
請求項１記載のステータコアにおいて、前記ティースは、前記ヨーク部の中心から放射状に延びる基準線に対し所定角度傾斜して延びるコイル巻装部を有することを特徴とするステータコア。
【請求項３】
請求項１記載のステータコアにおいて、前記ティースは、前記ヨーク部の中心から放射状に延びる基準線に対し所定角度傾斜して延びるコイル巻装部を備えたインシュレータを有することを特徴とするステータコア。
【請求項４】
環状に形成されたヨーク部と、前記ヨーク部に周方向に沿って所定間隔で配置されコイルが巻回されるティースとを備えてなるステータコアであって、
前記ティースは、前記ステータコアの中心から放射状に延びる基準線に対し非対称に形成されたコイル巻装部を有することを特徴とするステータコア。
【請求項５】
環状に形成されたヨーク部と、前記ヨーク部に周方向に沿って所定間隔で配置されコイルが巻回されるティースとを備えてなるステータコアであって、
前記ティースは、前記ステータコアの中心から放射状に延びる基準線に対し非対称に形成されたコイル巻装部を備えたインシュレータを有することを特徴とするステータコア。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載のステータコアにおいて、前記ヨーク部の前記ティース基端部に前記コイルが収容される溝を設けたことを特徴とするステータコア。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシレスＤＣモータのステータコアに関し、特に、ステータコアに巻装されるコイルの占積率向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ブラシレスモータでは小型化や応答性向上のため、ステータコアにおけるコイル占積率の向上が求められている。ところが、銅損低減等のためコイル線径を太くすると、コイル間の隙間が大きくなると共に、巻き始め部分のコイルによって整列性が乱れコイル占積率が低下する。図４は、従来のブラシレスモータにおけるコイル巻線部の構成を示す説明図である。図４に示すように、ステータ５１のティース５２に線径１．２ｍｍのコイル５３を１０ターン巻回する場合、そこでの占積率は５７％程度に留まる。
【０００３】
一方、特開平１１−３３２１３８号公報には、ステータコアのティース基端側にコイルの巻き始め部分を案内する溝を設け、コイルの整列性を高めてコイル密着度を向上させたステータコアが示されている。当該公報のステータコアでは、コイルの巻き始め部分はティース基端の案内溝に収容され、コイルの１巻目と２巻目が平行となり、１巻目のコイル相互間に２巻目のコイルが入り込む形となる。これにより、コイルを密度高く巻回することが可能となり、コイル占積率の向上が図られる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３３２１３８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、前記公報の構成をブラシレスモータに適用すれば、少なくとも整列性の乱れによる占積率低下は抑制し得る。図５は、コイル案内溝５４を設けたステータコア５５を用いた場合のコイル巻線部の構成を示す説明図である。この場合、確かに巻線の整列性は改善するが、図５に示すように、ティース５６の左右でコイル５３の収容本数に差が生じる。すなわち、図５にて左側には９本、右側には１０本のコイル５３が収容され、左側には１本分の空きスペースが生じる。しかしながら、右側スペースに余裕がないため左側の空きスペースが有効活用されず、コイル案内溝５４を設けても、巻線スペースの制限からより太い線径のコイルを同ターン数巻くことができないという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、ブラシレスモータにおけるコイル占積率を向上させつつ、より太い線径のコイルが巻回可能なステータコアを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のステータコアは、環状に形成されたヨーク部と、前記ヨーク部に周方向に沿って所定間隔で配置されコイルが巻回されるティースとを備えてなるステータコアであって、前記ティースを挟んで前記ティースの周方向両側に、互いに断面積を異にする第１コイル収容部と第２コイル収容部を設けたことを特徴とする。
【０００８】
本発明にあっては、ティースの両側に断面積を異にするコイル収容部を設けたので、一方のコイル収容部にあった空きスペースを詰めて他方のコイル収容部のスペースを拡大でき、無駄なスペースを省いてコイル収容部の空間を最大限利用することが可能となる。これにより、より太いコイルを従前と同様のターン数だけ巻回できると共に、コイル占積率の向上を図ることが可能となる。
【０００９】
前記ステータコアにおいて、前記ティースに、前記ヨーク部の中心から放射状に延びる基準線に対し所定角度傾斜して延びるコイル巻装部を設けても良い。また、前記ティースに、前記ヨーク部の中心から放射状に延びる基準線に対し所定角度傾斜して延びるコイル巻装部を備えたインシュレータを設けても良い。
【００１０】
また、本発明のステータコアは、環状に形成されたヨーク部と、前記ヨーク部に周方向に沿って所定間隔で配置されコイルが巻回されるティースとを備えてなるステータコアであって、前記ティースは、前記ステータコアの中心から放射状に延びる基準線に対し非対称に形成されたコイル巻装部を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、コイル巻装部を基準線に対し非対称に設けたので、ティースの一方側のコイル収容スペースを詰めて他方側のコイル収容スペースを拡大でき、無駄なスペースを省いてコイル収容空間を最大限利用することが可能となる。これにより、より太いコイルを従前と同様のターン数だけ巻回できると共に、コイル占積率の向上を図ることが可能となる。
【００１２】
さらに、本発明のステータコアは、環状に形成されたヨーク部と、前記ヨーク部に周方向に沿って所定間隔で配置されコイルが巻回されるティースとを備えてなるステータコアであって、前記ティースは、前記ステータコアの中心から放射状に延びる基準線に対し非対称に形成されたコイル巻装部を備えたインシュレータを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、コイル巻装部が基準線に対し非対称に形成されたインシュレータをティースに配したので、ティースの一方側のコイル収容スペースを詰めて他方側のコイル収容スペースを拡大でき、無駄なスペースを省いてコイル収容空間を最大限利用することが可能となる。これにより、より太いコイルを従前と同様のターン数だけ巻回できると共に、コイル占積率の向上を図ることが可能となる。
【００１４】
一方、前記ステータコアにおいて、前記ヨーク部の前記ティース基端部に前記コイルが収容される溝を設けても良い。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態１であるステータコアを用いたブラシレスモータ１（以下、モータ１と略記する）の構成を示す説明図、図２は本発明の実施の形態１であるステータコアの構成を示す説明図である。
【００１６】
図１のモータ１は、産業用ロボットや車載電動部品などの駆動源として使用される。モータ１のロータシャフト２は、ジョイントを介して図示しないギヤボックスの入力軸等と接続される。モータ１は、図１に示すように、ステータ３の内側にロータ４を回転自在に配置したいわゆるインナーロータ型のブラシレスモータとなっている。
【００１７】
ロータ４は、ロータシャフト２と、ロータシャフト２に固定されたロータマグネット５とから構成される。ロータシャフト２には円柱状のロータコア６が形成されており、その外周に８個のセグメントマグネットが固定されロータマグネット５を形成している。また、ロータシャフト２は、ベアリング７ａ，７ｂにてブラケット８及びケース９に回転自在に支持されている。ブラケット８はアルミダイカスト製の部材であり、ベアリング７ａはその中央部に収容固定される。ケース９は磁性体からなる円筒部材であり、ベアリング７ｂはその端部中央に収容固定される。
【００１８】
ロータシャフト２には、ロータマグネット５に隣接してセンサマグネット１１が取り付けられている。センサマグネット１１は、ロータマグネット５と同じパターンで同極数に着磁されており、ロータシャフト２の回転に伴いロータマグネット５と共に回転する。センサマグネット１１の外方にはホール素子１２が配設されている。ホール素子１２は、ケース９のブラケット８側端部に取り付けられたセンサホルダ１３に支持されている。ホール素子１２は図示しない外部の制御駆動回路と接続され、センサマグネット１１の回転に伴う磁極の変化を捉え、センサ信号を出力する。
【００１９】
ステータ３は、コイル１４が巻装されたステータコア１５と、ステータコア１５を収容するケース９とから構成される。ステータコア１５は、金属板を積層して形成されている。ステータコア１５は、環状に形成されたヨーク部１６と、ヨーク部１６の内周側に突設されたティース１７とから構成されている。ティース１７は、周方向に沿って所定間隔に９個形成されており、モータ１は８極９スロット構成のモータとなっている。ティース１７の外側には合成樹脂製のインシュレータ１８が装着されている。ティース１７及びインシュレータ１８にはそれぞれ、径方向に延びるコイル巻装部１９ａ，１９ｂが設けられており、その上にコイル１４が巻回されて巻線が形成される。コイル１４には、ホール素子１２の出力信号に基づき、制御駆動回路から適宜電力が供給される。
【００２０】
図２に示すように、ティース１７の周方向両側には、コイル１４が収容される第１コイル収容部２１と第２コイル収容部２２がそれぞれ形成されている。第１コイル収容部２１側のヨーク部１６には、ティース１７の基部に逃げ溝２３が形成されている。この逃げ溝２３には、図５の場合と同様に、コイル１４の巻き始め部分が収容される。コイル１４は、その１巻目と２巻目が平行となり、１巻目のコイル相互間に２巻目のコイルが入り込む形となる。これにより、コイル１４は、整列性が乱されることなくティース１７に巻装される。
【００２１】
ティース１７とインシュレータ１８においては、コイル巻装部１９ａ，１９ｂの中心軸Ｐが、ヨーク部１６の中心Ｏから放射状に延びる基準線Ｑに対し所定角度θだけ傾斜している。すなわち、ティース１７とインシュレータ１８は、図２において上端側（外周側）が左に角度θだけ傾いて設けられている。従って、第１コイル収容部２１の断面積（ロータシャフト２に垂直な切断面の面積）Ｓ１は、第２コイル収容部２２の断面積Ｓ２よりも小さくなる（Ｓ１＜Ｓ２）。これにより、第１コイル収容部２１側にあった空きスペースを省き、それをあたかも第２コイル収容部２２側に充当したような形となる。コイル１４の巻き終わり側に当たる第２コイル収容部２２のスペースは拡大され、さらに太いコイルを巻くスペースが生まれる。発明者らの実験によれば、この構成により、線径１．３ｍｍ（従前：１．２ｍｍ）のコイルを従前と同様に１０ターン巻回することができ、さらに占積率も５７％から６７％に向上した。
【００２２】
このように、本発明のステータコア１５では、ティース１７とインシュレータ１８を第１コイル収容部２１側に片寄せ、コイル巻装部１９ａ，１９ｂを基準線Ｑに対し非対称に形成したので、巻き始め側の空きスペースを詰めて巻き終わり側のスペースを拡大することができる。従って、無駄なスペースを省いてコイル収容部の空間を最大限利用することが可能となり、より太いコイルを従前と同様のターン数だけ巻回できると共に、コイル占積率の向上を図ることが可能となる。なお、コイル径が同じ場合には、ターン数を増加させることができる。
【００２３】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２にとして、ティース１７は基準線Ｑに対し対称とする一方でインシュレータ１８を基準線Ｑに非対称としたものについて説明する。図３は本発明の実施の形態２であるステータコア２５の構成を示す説明図である。なお、実施の形態１と同様の部材、部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２４】
ステータコア２５では、ティース１７のコイル巻装部１９ａの中心軸Ｐは基準線Ｑと一致している。その一方、インシュレータ１８のコイル巻装部１９ｂの中心線Ｒは基準線Ｑに対して角度θだけ傾斜している。つまり、ティース１７は従前のままインシュレータ１８のみ非対称形状として、第１コイル収容部２１の断面積Ｓ１と、第２コイル収容部２２の断面積Ｓ２に差を設けている。この場合、インシュレータ１８は合成樹脂の射出成形によって形成されるため、これを傾斜形態に変更することは肉厚調整により比較的容易に行うことができる。従って、インシュレータ１８を交換すれば、従来のステータコアも図３のものと同様に構成することができ、現存のブラシレスモータに本発明を容易に適用することができる。
【００２５】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施の形態では本発明をインナーロータ型のブラシレスモータに適用した例を示したが、これをアウタロータ型のブラシレスモータに適用することも可能である。また、前述の実施の形態では８極９スロット構成のモータに本発明を適用した例を示したが、その極数やスロット数はこれには限定されない。さらに、前述のコイルの線径やターン数はあくまでも例示であり、本発明が前記数値に限定されないのは言うまでもない。加えて、本発明のステータコアを用いたモータの用途は産業用ロボットや車載電動部品などの駆動源には限定されず、パソコンやその周辺機器等のＩＴ機器などにも適用可能である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のステータコアによれば、ティースの両側にティースを挟んで互いに断面積を異にする第１及び第２コイル収容部を設けたので、一方のコイル収容部にあった空きスペースを詰めて他方のコイル収容部のスペースを拡大でき、無駄なスペースを省いてコイル収容部の空間を最大限利用することが可能となる。これにより、より太いコイルを従前と同様のターン数だけ巻回できると共に、コイル占積率の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１であるステータコアを用いたブラシレスモータの構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１であるステータコアの構成を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態２であるステータコアの構成を示す説明図である。
【図４】従来のブラシレスモータにおけるコイル巻線部の構成を示す説明図である。
【図５】コイル案内溝を設けたステータコアを用いた場合のコイル巻線部の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１    ブラシレスモータ
２    ロータシャフト
３    ステータ
４    ロータ
５    ロータマグネット
６    ロータコア
７ａ  ベアリング
７ｂ  ベアリング
８    ブラケット
９    ケース
１１    センサマグネット
１２    ホール素子
１３    センサホルダ
１４    コイル
１５    ステータコア
１６    ヨーク部
１７    ティース
１８    インシュレータ
１９ａ，１９ｂ    コイル巻装部
２１    第１コイル収容部
２２    第２コイル収容部
２３    逃げ溝
２５    ステータコア
５１    ステータ
５２    ティース
５３    コイル
５４    コイル案内溝
５５    ステータコア
５６    ティース
Ｏ      ステータコア中心
Ｐ      中心軸
Ｑ      基準線
Ｒ      中心線
Ｓ１      第１コイル収容部断面積
Ｓ２      第２コイル収容部断面積
θ      中心軸Ｐと基準線Ｑ，Ｒのなす角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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