(57)【要約】【課題】芯材を分割することなく、かつ容易に芯材の外周に平角線を複数ターン巻き付けた状態を形成できるモーター部品の組み立て方法を提供する。【解決手段】導電フィルム１１上に絶縁フィルム１２が被覆された複数のシート１０を準備する。これらのシート１０を積層する。前記シート１０の対向する外側縁部に導電フィルム１１とつながる接続部１４を形成する。前記シート群を折り曲げて、芯材の外周から折り曲げたシート群をはめ込む。導線を巻き付けるのではなく、シート状の導通部材を折り曲げて用いることで、芯材の外周からシートを容易に装着することができる。従って、Ｔ型部とリング部とが一体の芯材を用いても、芯材の外周、特にＴ型部における脚部に導電部材を容易に取り付けることができる。【選択図】　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電フィルム上に絶縁フィルムが被覆された複数のシートを準備する工程と、
これらのシートを積層する工程と、
前記シートの対向する外側縁部に導電フィルムとつながる接続部を形成する工程と、
前記シート群を折り曲げて、芯材の外周から折り曲げたシート群をはめ込む工程とを有することを特徴とするモーター部品の組み立て方法。
【請求項２】
前記導電フィルムに、一方の接続部側から他方の接続部側に伸びるスリットが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモーター部品の組み立て方法。
【請求項３】
前記接続部は、同一幅のシートを積層して折り曲げた際に、内周側と外周側のシートで不揃いになった外側縁部を切り揃えてから形成することを特徴とする請求項１に記載のモーター部品の組み立て方法。
【請求項４】
前記シートを積層する工程は、積層したシートを折り曲げた際に、内周側のシートと外周側のシートで外側縁部が不揃いとならないように、予め幅の異なるシートを積層することを特徴とする請求項１に記載のモーター部品の組み立て方法。
【請求項５】
スリットを有する導電フィルム上に絶縁フィルムが被覆された複数のシートを準備する工程を有し、
このシートは、対向する外側縁部に導電フィルムとつながる接続部を備え、
各シートの接続部は、外側縁沿いにずれて配置され、
さらに、これらのシートを積層して折り曲げる工程と、
折り曲げたシート群を芯材の外周からはめ込む工程と、
ｎ枚目のシートにおける電流入力側の接続部をｎ−ｉ、電流出力側の接続部をｎ−ｏとした場合、ｎ枚目のシートの接続部ｎ−ｏにｎ＋１枚目のシートの接続部（ｎ＋１）−ｉを順次接続して、１枚目のシートの接続部ｎ−ｉから最後のシートの接続部ｎ−ｏまでを直列接続する工程とを有することを特徴とするモーター部品の組み立て方法。
【請求項６】
前記接続部は、絶縁フィルムを部分的に除去して導電フィルムを露出させたことを特徴とする請求項５に記載のモーター部品の組み立て方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モーター部品の組み立て方法に関するものである。特に、芯材の外周が導電部材で覆われた状態を容易に形成できるモーター部品の組み立て方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、モーターのローターあるいはステーターとして、芯材に導線を巻き付けた構成が広く利用されている。従来のモーターの概略構成例を図１１に示す。このモーターは、内側にローター６００を、外側にステーター７００を具える。ローター６００は、芯材６１０とコイル６２０とから構成される。その芯材６１０は、リング部６１１と、リング部６１１の外周に放射状に一体化された複数のＴ型部６１２を有する。さらにＴ型部６１２は、リング部６１１に接合される脚部６１３と、脚部先端から離反する方向に伸びる翼部６１４とからなる。そして、このＴ型部における脚部外周にコイル６２０がはめ込まれている。一方、ステーター７００は、モーターケース７１０と、その内側おいてローター６００を取り囲むように固定された永久磁石７２０とを具えている。このようなモーターは、コイル６２０に通電する電流を制御することで、ローター６００を回転させることができる。
【０００３】
一般に、上記のような芯材では、リング部とＴ型部が分割できる分割式のものが用いられることが多い。ローターを作製する際、予め線材をらせん状に巻いてコイルを形成しておく。次に、Ｔ型部の脚部側からコイルをはめ込む。そして、Ｔ型部をリング部に固定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の技術では、分割式の芯材を用いる必要があり、次のような問題があった。
【０００５】
▲１▼モーターとしてのトルクが落ちる。
芯材を分割式にすると、リング部とＴ型部との間にギャップが生じる。このギャップは磁束が通りにくいため、モーターとして用いた場合にトルクが低下する原因になりうる。
【０００６】
▲２▼ローターの回転にぶれが生じやすい。
芯材を分割式にすると、各Ｔ型部をリング部に精度良く固定しなければ、Ｔ型部の先端がリング部の同心円から外れて、ばらつくことがある。このばらつきが生じると、Ｔ型部の先端とステーターとなる磁石との間隔がばらつくことになり、ローターに対して周方向および径方向に作用する力も不均一になる。その結果、ローターが振れて回転し、回転軸に不要の力が作用したり、回転時に騒音を生じることがある。
【０００７】
一方、リング部とＴ型部とが一体の芯材に対し、予め形成されたコイルをＴ型部（脚部）に装着する適切な方法は提案されていない。
【０００８】
従って、本発明の主目的は、芯材を分割することなく、かつ容易に芯材の外周に導通部材を形成できるモーター部品の組み立て方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、導線を巻き付けてコイルを構成するのではなく、シートを利用することで、芯材にコイルを装着したものと同様の機能を持つモーター部品を構成し、上記の目的を達成する。
【００１０】
本発明の構成には、各シート内の導電フィルムを並列に接続するタイプと、直列に接続するタイプがある。
【００１１】
まず、導電フィルムを並列に接続するタイプの本発明モーター部品の組み立て方法は、導電フィルム上に絶縁フィルムが被覆された複数のシートを準備する工程と、これらのシートを積層する工程と、前記シートの対向する外側縁部に導電フィルムとつながる接続部を形成する工程と、前記シート群を折り曲げて、芯材の外周から折り曲げたシート群をはめ込む工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
導線を巻き付けるのではなく、シート状の導通部材を折り曲げて用いることで、芯材の外周からシートを容易に装着することができる。従って、Ｔ型部とリング部とが一体の芯材を用いても、芯材の外周、特にＴ型部における脚部に導電部材を容易に取り付けることができる。
【００１３】
ここで、シートは、導電フィルム上に絶縁フィルムが被覆されたものを用いる。より具体的には、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）を利用することが考えられる。ＦＰＣは、一般に導電フィルムの回路パターンを絶縁フィルムで挟み込んだものである。
【００１４】
本発明においては、導電フィルムは回路パターンを構成する必要はなく、単なる平板状のフィルムでもよい。ただし、スリットを具えることが好ましい。スリットを設けて導電フィルムの電流路を分岐することで、高周波を流した際の表皮効果を抑え、効率的に高電流を流すことができる。スリットの形状は特に限定されないが、後述する接続部間を架け渡す方向に沿って設けることが好ましい。このスリットを設けることで、一方の接続部から他方の接続部に向かって電流路が形成されるためである。導電フィルムの具体的材質には、銅フィルムなどが利用できる。
【００１５】
一方、絶縁フィルムは、ポリイミドやポリエステルなどの可とう性に優れる材料からなり、通常は接着剤を介して導電フィルムと一体化される。後述する接続部を形成する際の容易性を考慮すれば、導電フィルムよりサイズの小さい絶縁フィルムを用い、シートの外側縁部において導電フィルムが絶縁フィルムより露出した箇所を形成しておくことが好ましい。
【００１６】
積層したシートの外側縁部には接続部が形成される。この接続部は、各導電フィルムと接続され、外部から電流の供給を受けるための端子となる。例えば、各層の導電フィルム毎に、その外側縁部に金属片を一体化したり、積層した複数のシートにおける全導電フィルムの外側縁部を一体に金属片で保持する構成が挙げられる。もちろん、ＦＰＣの端部端子を応用しても良い。
【００１７】
上記のシートは複数枚が積層され、その後にまとめて屈曲される。その際、全て同じ大きさのシートを屈曲すると、屈曲の内周側に位置するシートと、外周側に位置するシートとの間では端部に不揃いが生じる。この不揃いを解消するには、同一幅のシートを積層して折り曲げ、不揃いとなった端部を切り揃える方法や、予め幅の異なるシートを積層し、これらシートを折り曲げた際に、内周側のシートと外周側のシートで外側縁部が不揃いとならないようにする方法が挙げられる。
【００１８】
積層された複数のシートは屈曲されて芯材の外周からはめ込まれる。シートを屈曲することで、通常はシート群がＵ型に形成される。このＵ型に形成したシート群の開口部から芯材へとはめ込みを行う。芯材は、脚部と翼部とからなるＴ型部を有している場合が多いが、その脚部の側方からでも容易にシート群をはめ込むことができる。芯材にシート群を装着し、接続部から電流を供給することで、従来の芯材に導線を巻き付けたモーターコイルと同様の機能を実現することができる。
【００１９】
また、導電フィルムを直列に接続するタイプの本発明モーター部品の組み立て方法は、スリットを有する導電フィルム上に絶縁フィルムが被覆された複数のシートを準備する工程を有する。このシートは、対向する外側縁部に導電フィルムとつながる接続部を備え、各シートの接続部は、外側縁沿いにずれて配置されている。さらに、これらのシートを積層して折り曲げる工程と、折り曲げたシート群を芯材の外周からはめ込む工程と、ｎ枚目のシートにおける電流入力側の接続部をｎ−ｉ、電流出力側の接続部をｎ−ｏとした場合、ｎ枚目のシートの接続部ｎ−ｏにｎ＋１枚目のシートの接続部（ｎ＋１）−ｉを順次接続して、１枚目のシートの接続部ｎ−ｉから最後のシートの接続部ｎ−ｏまでを直列接続する工程とを有することを特徴とする。
【００２０】
この構成では、シート群を屈曲することで、Ｔ型部を有する芯材であっても、側方から容易にシート群をはめ込むことができる。また、本構成によれば、複数のシートにおける導電フィルムが全て直列に接続されて芯材の周方向に電流路が形成されることになり、従来の芯材に導線を巻き付けたモーターコイルと同様の機能を実現することができる。
【００２１】
この構成においても、シートにはＦＰＣを利用することが好適である。このようなシートには、互いに対向する両外側縁部に接続部を形成する。接続部はシートから突片状に形成されたものが好適である。例えば、外側縁部からシートを部分的に突出させ、その突出箇所における絶縁フィルムを部分的に除去して導電フィルムを露出させた構成が挙げられる。
【００２２】
また、シートは後に積層されて折り曲げられるが、その際の折り曲げ線を挟むように接続部を形成する。その際、一方の外側縁部には電流入力側の接続部を形成し、他方の外側縁部には電流出力側の接続部を形成しておけば良い。
【００２３】
さらに、各シート毎の接続部は、互いにずれた位置に形成することが好適である。例えば、ｎ枚目のシートにおける電流入力側の接続部をｎ−ｉ、電流出力側の接続部をｎ−ｏとした場合、重なり合うシートにおける接続部ｎ−ｏと接続部（ｎ＋１）−ｉとがシートの折り曲げ線に対して線対称となるようにすることが挙げられる。別な表現をすれば、接続部ｎ−ｉと接続部（ｎ＋１）−ｉとが重ならず、接続部ｎ−ｏと接続部（ｎ＋１）−ｏとが重ならないように接続部を形成する。このようなシートを電流入力側の外側縁部同士および電流出力側の外側縁部同士が揃う向きに積層して折り曲げることで、ｎ枚目のシートの接続部ｎ−ｏにｎ＋１枚目のシートの接続部（ｎ＋１）−ｉを対向させることができる。そのため、これらの対向した接続部同士を順次接続して、１枚目のシートの接続部ｎ−ｉから最後のシートの接続部ｎ−ｏまでを直列接続することが容易に行える。接続部同士の接合は、抵抗溶接や半田付けあるいは加熱圧接などを利用して行えば良い。
【００２４】
そして、１枚目のシートの電流入力側接続部と最後のシートの電流出力側接続部を電源側に接続すれば良い。その場合、１枚目のシートにおける電流入力側接続部または最後のシートにおける電流出力側接続部は折り曲げられたシートの内周側に位置しないように配置することが好ましい。
【００２５】
シートの導電フィルムにはスリットを形成しておく。スリットは、電流入力側接続部から電流出力側接続部に向かう方向に沿って形成しておくことが好適である。このスリットを設けることで、導電フィルムの電流路を分岐し、高周波を流した際の表皮効果を抑え、効率的に高電流を流すことができる。
【００２６】
本発明方法により、モーターのローター又はステーターを形成することができる。一般に、ローターは、リング部と、そのリング部から外周に向かって放射状に突出されるＴ型部とを具える。その場合、このローターの周囲に永久磁石を配置し、ステーターとする。また、ステーターは、リング部と、その中心に向かって突出する複数のＴ型部とを具える。その場合、このステーターの内周に回転する磁石からなるローターが配置される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
まず、本発明モーター部品の組み立て方法を説明するのに先立って、一般的なモーターの概略構成について図１に基づいて説明する。
【００２８】
図１に示すインナーローター型ブラシレスＤＣモーターは、中心側にローター１００となる磁石を具え、その外周にステーター２００を具える。ステーター２００は、ローターと同軸状に配されたリング部２２０と、このリング部２２０から中心に向かって突出する複数のＴ型部２３０とからなる芯材２１０を有する。各Ｔ型部２３０は、リング部２２０につながる脚部２３１と、脚部２３１の先端から互いに離反する方向に伸びる翼部２３２を有し、この脚部外周に導線を巻きつけてコイル２４０が形成される。通常、コイル２４０とＴ型部２３０との間には絶縁材（図示せず）が介在されている。このモーターでは、ホール素子３００を使って磁石の回転位置を検出し、インバータ４００にフィードバックしてコイル２４０への通電を制御する。
【００２９】
上記ステーターにおけるＴ型部の拡大図を図２に示す。本発明方法を用いることで、図２に示すように、Ｔ型部の脚部２３１に導線（平角線）をらせん状に巻き付けてコイルを形成した状態と同様の機能を有するモーター部品を得ることができる。本発明では、導線を用いる代わりに複数枚のシートを用いる。
【００３０】
（実施例１）
まず、複数枚のシートを用いて、各シートを並列に接続したモーター部品の組み立て方法を説明する。
【００３１】
図３はシートの平面図である。このシート１０は銅フィルム１１上に絶縁フィルム１２を被覆した矩形状のものである。このシート１０における銅フィルム１１には、シート１０の長辺沿いのスリット１３が複数設けられている。シートの両短辺沿いには後述するように接続部１４が形成されるが、上記のスリット１３により、一方の接続部から他方の接続部に向かって複数の電流路が形成される。従って、高周波を流した際の表皮効果を抑え、効率的に高電流を流すことができる。そして、絶縁フィルム１２はスリット１３も含めて銅フィルム全体を被覆している。絶縁フィルム１２には可とう性に優れるポリイミドを用いた。
【００３２】
次に、このようなシートを図４（Ａ）に示すように複数枚積層してシート群とする。シート群の短辺側に接続部１４を形成する。接続部１４は、図４（Ｂ）に示すように、各銅フィルム１１の端部を一体化する。すなわち、各シートの銅フィルム１１は並列に接続されていることになる。ここでは、長尺の金属片を接続部１４として用いた。
【００３３】
このシート群を折り曲げ、図５に示すようにＵ型に形成する。シート群をＵ型に屈曲すると、シート群の全体の厚さによっては内周側のシートと外周側のシートとで端縁の不揃い程度が大きくなるため、シート１０の端縁を揃えることが好ましい。例えば、予めシート１０を屈曲した際の端縁のずれ量に合わせてサイズの異なる複数のシートを積層し、屈曲したときに端縁が揃うようにしたり、同一サイズのシートを積層・屈曲して、不揃いになった端縁を切り揃えることが挙げられる。もちろん、シート群の厚みなどにより、端縁の不揃い程度が軽微な場合は、全て同じ大きさのシートを積層してシート群とし、このシート群を曲げる前または後に接続部１４を形成しても良い。
【００３４】
Ｕ型に屈曲したシート群は、図６に示すように、芯材２０の外周からはめ込む。この図では、脚部と翼部とが一体化されたＴ型部の脚部にシート群をはめ込んだ状態を示している。脚部は図示しないリング部に一体化されているが、シート１０を折り曲げることで、芯材２０の外周から容易に装着することができる。従って、Ｔ型部とリング部とが一体の芯材を用いても、芯材の外周、特にＴ型部における脚部にシートを容易に取り付けることができる。
【００３５】
そして、各シート群の接続部に、例えば３相の電流をそれぞれ供給することでモーターのステーターあるいはローターとして利用することができる。
【００３６】
（実施例２）
次に、複数枚のシートを用いて、各シートを直列に接続したモーター部品の組み立て方法を説明する。
【００３７】
図７は、本例で用いるシート１０の一例を示す平面図である。このシートもＦＰＣを利用したもので、銅フィルム１１上に絶縁フィルム１２を形成したシートである。本例においても、銅フィルム１１には長辺に沿った複数のスリット１３が形成されている。このスリット１３により、表皮効果を抑えて大電流を効率的に流すことができる。
【００３８】
このシート１０は、対向する外側縁部（図では上辺と下辺）に突片状の接続部１４を有している。この接続部１４は、他のシートの接続部と接合するためのもので、部分的に絶縁フィルム１２が除去されて銅フィルム１１が露出されている。図７における裏面側のみ銅フィルム１１が露出され、表面側の銅フィルム１１は露出されていない。ここでは、上辺の右角と下辺の左角に接続部１４を形成した。
【００３９】
このシート１０と同様の構成で、接続部１４の位置が異なるシートを用意する。図８は接続部の位置が異なる５枚のシート１０−１〜１０−５を用い、１枚目のシート１０−１から５枚目のシート１０−５を直列につなぐ構成を示す説明図である。
【００４０】
ここで、ｎ枚目のシートにおける電流入力側の接続部をｎ−ｉ、電流出力側の接続部をｎ−ｏとする。いずれのシートも上辺側が電流入力側接続部、下辺側が電流出力側接続部である。各シートは上辺および下辺をほぼ５等分した幅の接続部を有し、図の左側から順に「左」、「左中」、「中」「右中」、「右」のいずれかの位置に接続部がずれて形成されている。１枚目のシートにおける接続部の位置は、図７において説明したとおり、接続部１−ｉが上辺の「右」、接続部１−ｏが下辺の「左」である。２枚目のシートは、接続部２−ｉが上辺の「左」、接続部２−ｏが下辺の「左中」である。３枚目のシートは接続部３−ｉが上辺の「左中」、接続部３−ｏが下辺の「中」である。４枚目のシートは接続部４−ｉが上辺の「中」、接続部４−ｏが下辺の「右中」である。５枚目のシートは接続部５−ｉが上辺の「右中」、接続部５−ｏが下辺の「左」である。
【００４１】
これらの各シートを１枚目から５枚目の順に重ねる。全シート１０を重ねた状態を図９に示す。そして、このシート群を図１０に示すように屈曲する。ここでは、各シート１０の下辺側を紙面の奥側に折り曲げる。その結果、接続部１−ｏと２−ｉが、２−ｏと３−ｉが、３−ｏと４−ｉが、４−ｏと５−ｉが各々対面し、接続部１−ｉは接続部４−ｏと５−ｉの右側に位置することになる。
【００４２】
このように、Ｕ型に曲げられたシート群は、実施例１において図６で示したように芯材の外周から容易にはめ込むことができる。そして、これら対面する接続部同士を半田付けなどで接続すれば、接続部１−ｉから接続部５−ｏまでが直列に接続され、芯材の外周にらせん状の電流路を形成することができる。従って、接続部部１−ｉと接続部５−ｏの間に電流を流すことで、モーターのローターあるいはステーターを構成することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明モーター部品の組み立て方法によれば、導電フィルムに絶縁フィルムが被覆された複数のシートを用いることで、Ｕ型に屈曲したシート群を形成でき、芯材の外周、つまり側方からでも容易にシート群をはめ込むことができる。そのため、分割式の芯材を用いる必要がなく、トルクの低下やローター回転時のぶれを抑制できるモーターを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】モーターの概略構成図である。
【図２】モーターコイルの部分概略斜視図である
【図３】本発明方法に用いるシートの平面図である。
【図４】（Ａ）は本発明方法に用いるシートの積層状態を示す斜視図、（Ｂ）はシート群に設けた接続部の断面図である。
【図５】シート群を屈曲した状態を示す斜視図である。
【図６】屈曲したシート群を芯材にはめ込んだ状態を示す概略説明図である
【図７】突片状の接続部をもつシートの平面図である。
【図８】図７と接続部の位置が異なる複数のシートの直列接続状態を示す説明図である。
【図９】図７と接続部の位置が異なる複数のシートの積層状態を示す概略斜視図である。
【図１０】図９のシート群の屈曲状態を示す斜視図である。
【図１１】従来のモーターの概略構成図である。
【符号の説明】
１０　シート
１１　銅フィルム
１２　絶縁フィルム
１３　スリット
１４、１−ｉ〜５−ｉ、１−ｏ〜５−ｏ　接続部
２０　芯材
１００　ローター
２００　ステーター
２１０　芯材
２２０　リング部
２３０　Ｔ型部
２３１　脚部
２３２　翼部
２４０　コイル
３００　ホール素子
４００　インバータ
６００　ローター
６１０　芯材
６１１　リング部
６１２　Ｔ型部
６１３　脚部
６１４　翼部
６２０　コイル
７００　ステーター
７１０　モーターケース
７２０　永久磁石
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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