(57)【要約】本モータは、複数の磁極を有するロータと、ステータコアに巻線を巻回したステータとを備え、３相の交流で駆動される。ステータコアは、コア片を複数個連結し、コア締結部で締結して形成される。巻線は、第１、第２および第３の相巻線に区分され、第１および第２の線で構成される。相巻線のそれぞれは、コイルを形成する複数の巻回部と、その両端末が引き出された始端部および終端部とを含む。そして、第１の線は、第１の相巻線の始端部から始まり、第１の相巻線の終端部から第２の相巻線の始端部に引き回された中間部を経由し、第２の相巻線の終端部に至り、第２の線は、第３の相巻線の始端部からその終端部に至り、第１の線の中間部と、第２の線の終端部とを、３相Ｙ結線の中性点として電気的に接続している。
2018139211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心に複数の磁極を有するロータと、ステータコアに巻線を巻回したステータとを備え、３相の交流で通電駆動されるモータであって、
前記ステータコアは、ティースを１つ含むコア片を複数個連結し、連結した両端部をコア締結部として締結して形成され、
前記巻線は、前記３相の各相に対応づけた第１の相巻線と第２の相巻線と第３の相巻線とに区分されるとともに、第１の線と第２の線とで構成され、
前記相巻線のそれぞれは、前記ティースを巻回してコイルを形成する複数の巻回部と、前記複数の巻回部の間を繋ぐ渡り線と、前記相巻線の両端末が引き出された始端部および終端部とを含み、
前記第１の線は、前記第１の相巻線の前記始端部から始まり、前記第１の相巻線の前記終端部から前記第２の相巻線の前記始端部として引き回された中間部を経由し、前記第２の相巻線の前記終端部に至り、
前記第２の線は、前記第３の相巻線の前記始端部から始まり、前記第３の相巻線の前記終端部に至り、
前記第１の線の前記中間部と、前記第２の線の前記終端部とが、３相Ｙ結線の中性点として電気的に接続されていることを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記第１の線の前記中間部と電気的に接続されるとともに、前記中間部を固定する第１の接続部材と、
前記第２の線の前記終端部と電気的に接続されるとともに、前記第２の線の前記終端部を固定する第２の接続部材とをさらに備え、
前記３相Ｙ結線の前記中性点は、前記第１の接続部材と前記第２の接続部材とを電気的に接続することで形成されている請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記第２の接続部材は、前記コア締結部から１つ目となる端部コア片に配置され、前記第１の接続部材は、前記コア締結部から２つ目の前記コア片に配置されている請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
前記第１の接続部材および前記第２の接続部材は、前記渡り線と交差しないように、前記ステータコアまたは前記ステータコアに装着されたインシュレータに固定されている請求項３に記載のモータ。
【請求項５】
前記第１の接続部材および前記第２の接続部材は、いずれか一方が凸部を有し、他方が凹部を有し、前記凹部と前記凸部とを嵌合せて電気的に接続している請求項２に記載のモータ。
【請求項６】
前記第１の接続部材と前記第１の線の前記中間部、および前記第２の接続部材と前記第２の線の前記終端部は、ヒュージング、またははんだにて電気的に接続されている請求項２に記載のモータ。
【請求項７】
前記渡り線は、前記ステータコアの一端面側のみに配置されている請求項１に記載のモータ。
【請求項８】
前記第２の線の前記終端部は、前記コア締結部を跨いで前記第２の端子ピンに電気的に接続されている請求項１に記載のモータ。
【請求項９】
前記第１の相巻線の前記終端部は、前記コア締結部から２つ目の前記コア片に対して周方向の一方側から引き出され、前記第２の相巻線は、前記コア締結部から２つめの前記コア片に対して前記周方向の他方側から引き出されている請求項１に記載のモータ。
【請求項１０】
前記相巻線のそれぞれは、複数個の前記コイルを直列に接続して構成されている請求項１に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３相の交流で駆動されるモータに関し、特に、巻線構成がＹ結線のステータを備えたモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような３相駆動のモータのステータにおいて、巻線作業の効率化や巻線のスロット占積率の向上を図るため、巻線の巻回方法やステータコアへの巻線構成を工夫した手法が提案されている（例えば、特許文献１や特許文献２参照）。【０００３】
特許文献１では、３相Ｙ結線の中性点を形成するため、中性線の接続構造を工夫し、ステータにおける巻線の結線の容易化を図っている。すなわち、周方向に複数の磁極歯を有するステータにおいて、３相のうちの任意の１相のコイルからの中性線に対して、他の２相のコイルからの中性線をそれぞれ１箇所ずつで接続している。これにより、少ない本数の中性線どうしの接続で中性点を形成し、結線の容易化を図っている。【０００４】
また、特許文献２では、第１の相巻線の引出部と第２の相巻線の引出部とを線端末とし、第３の相巻線の引出部を引き伸ばし、その引き伸ばした線端末と、前記他の２つの引出部の線端末とを３相Ｙ結線の中性点として電気的に接続している。これにより、巻線作業の容易化を図っている。【０００５】
しかしながら、特許文献１および２に記載の手法は、中性点を構成する端子に２本の端末線を電気的に接続している。巻線の線径が細い場合は、２本線でも構成は可能であるが、巻線の線径が太くなると、端子への接続が困難となる。太い線径の巻線を端子に接続するには、端子を大きくせざるを得ないが、軸長方向や径方向に大型化してしまい、電気的接続不良やモータの大型化を招くという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２３２７４５号公報
【特許文献２】国際公開第２０１３／１３６６４６号
【発明の概要】
【０００７】
本発明のモータは、複数の磁極を有するロータと、ステータコアに巻線を巻回したステータとを備え、３相の交流で駆動される。ステータコアは、コア片を複数個連結し、コア締結部で締結して形成される。巻線は、第１、第２および第３の相巻線に区分され、第１および第２の線で構成される。相巻線のそれぞれは、コイルを形成する複数の巻回部と、相巻線の両端末が引き出された始端部および終端部とを含む。そして、第１の線は、第１の相巻線の始端部から始まり、第１の相巻線の終端部から第２の相巻線の始端部に引き回された中間部を経由し、第２の相巻線の終端部に至り、第２の線は、第３の相巻線の始端部からその終端部に至り、第１の線の中間部と、第２の線の終端部とを、３相Ｙ結線の中性点として電気的に接続している。
【０００８】
さらに、本モータは、第１の線の中間部と電気的に接続されるとともに、中間部を固定する第１の接続部材と、第２の線の終端部と電気的に接続されるとともに、第２の線の終端部を固定する第２の接続部材とをさらに備える。そして、３相Ｙ結線の中性点は、第１の接続部材と第２の接続部材とを電気的に接続することで形成されている。
【０００９】
このような構成によれば、３つの相巻線を２本の線で構成しているため、太い巻線での中性点構成が容易となり、モータ自体の小型化や絶縁性確保が可能となる。また、両接続部材を渡り線の引き回しが存在しない部分に配置することで、絶縁性確保や巻線工数の簡略化が図れる。
【００１０】
このように、本発明によれば、太い巻線での中性点構成が容易となり、モータの小型化や絶縁性確保、および巻線工数の簡略化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態におけるモータの断面図である。
【図２】図２は、同、モータのロータとステータとの上面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、同、モータの第１の端子ピンの構成例を示す斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、同、モータの第２の端子ピンの構成例を示す斜視図である。
【図４】図４は、同、モータの巻線の引出線に両端子ピンを取り付けた状態を示す上面図である。
【図５】図５は、同、モータの巻線展開図である。
【図６】図６は、同、モータの他の巻線構成例を示す巻線展開図である。
【図７】図７は、同、モータにおける引出線を外した状態での両端子ピンとステータとの配置状態を示す斜視図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態におけるステータの組立方法の各ステップを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１３】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態におけるモータ１０の断面図である。また、図２は、本発明の実施の形態におけるモータ１０のロータとステータとの上面図である。本実施の形態では、ステータの内周側にロータを備えたインナーロータ型のブラシレスモータの一例をあげて説明する。また、本ブラシレスモータは、互いに１２０度位相が異なるＵ相、Ｖ相、Ｗ相とする３相の交流で通電駆動されるモータである。さらに、このような３相駆動を行うため、本ブラシレスモータの各相の巻線は、それぞれの巻線端末が中性点として電気的に接続されたＹ結線としている。
【００１４】
図１および図２に示すように、本実施の形態のモータ１０は、ロータ１１とステータ１２とを備えている。
【００１５】
ロータ１１は、略円柱状のロータヨーク１３と複数の磁石１４と回転軸１５とを含み、回転軸１５を中心に回転する。磁石１４は、例えば立方体形状の永久磁石である。また、ロータヨーク１３には、略長方形の複数の孔が、回転軸１５の周囲に等間隔で形成されており、それぞれの孔に磁極となる磁石１４が挿入されている。そして、回転軸１５は、ロータヨーク１３を貫通し、回転軸１５の中央箇所にロータヨーク１３を保持している。なお、以下、回転軸１５が延伸する方向を軸方向とし、この軸方向に直交する面において、回転軸１５の中心から広がる方向を径方向、中心を周回する方向を周方向として説明する。
【００１６】
このように、ロータ１１は、磁石埋込型のロータであり、本実施の形態では、図２に示すように、周方向に１０個、磁石１４が配置された一例を示している。ロータヨーク１３から軸方向に延伸した回転軸１５は、図１に示すように、２つの軸受１６によってロータ１１が回転自在に支持されている。回転軸１５の一方は、出力軸として軸受１６を貫通し、モータ１０本体から突出している。
【００１７】
また、ステータ１２は、絶縁体のインシュレータ３０を介してステータコア２０に巻線４０が巻回されている。ステータコア２０は、図２に示すように、環状のヨーク２１とヨーク２１から内周側に突出する複数のティース２２とを備えている。それぞれのティース２２は、ロータ１１に対し径方向に対面するように、周方向に等間隔で配置される。そして、それぞれのティース２２には、３相の各相に対応づけて巻線４０を巻回している。
【００１８】
本実施の形態では、このようなティース２２を１２個備えている。また、詳細については以下で説明するが、ステータ１２は、いわゆる分割コア型のステータコアを用いて形成している。すなわち、ステータ１２は、複数のコア片を基に構成される。各コア片は、ヨーク２１の一部を形成するヨーク片と１つのティース２２とで構成され、略Ｔ字形状を成している。このコア片に巻線４０を巻回して１つのコイルを形成し、このようなコイルを１２個環状に組み合わせた構成である。また、ステータコア２０は、軸方向に関しては、複数枚の磁性鋼板を積層することで構成される。さらに、ステータコア２０は、周方向に関しては、直線状に連結されたコア片が並ぶコア組立体（図示せず）を環状に変形させた構成である。具体的には、まず、直線状のコア組立体のティース２２それぞれに、３相分の巻線４０を巻回して、巻線組立体を形成する。次に、直線状のこの巻線組立体を環状に変形させる。そして、最後に、図２に示すコア締結部２８の箇所を溶接などで接続することで、環状構造のステータ１２が形成される。
【００１９】
このように、モータ１０は、ステータコア２０の各々のティース２２とロータ１１の外周面とが空隙を介して対面するように、ロータ１１がステータ１２の内周側に配置されている。そして、このようなロータ１１とステータ１２とが、図１に示すように、筐体１７内に配置されてモータ１０が構成される。筐体１７からは、回転軸１５の一端が、負荷を回転駆動するための出力軸として突出している。
【００２０】
また、詳細については以下で説明するが、本実施の形態では、インシュレータ３０を、ステータコア２０に対して出力軸側の面に装着するインシュレータ３０ｔと、反出力軸側の面に装着するインシュレータ３０ｂとの２種類で構成している。図２では、このインシュレータ３０ｔを装着した側、すなわち、出力軸側の面を示している。さらに、インシュレータ３０ｔには、巻線４０の電気的な接続を行うため、金属製の接続部材を配置している。本実施の形態では、このような接続部材として、一方の接続部材である第１の端子ピン５０と他方の接続部材である第２の端子ピン５１との２つの金属製のピンを装着している。
【００２１】
さらに、本実施の形態では、両接続部材に関して、コア締結部２８に最も近いコア片とその次に近いコア片との箇所に、これら接続部材を配置している。具体的には、図２に示すように、第２の端子ピン５１が、コア締結部２８から１つ目の端部コア片に配置され、第１の端子ピン５０が、コア締結部２８から２つ目、すなわち端部コア片からコア締結部２８の反対側に位置するコア片に配置される。
【００２２】
また、上述したように、モータ１０は、互いに１２０度位相が異なるＵ相、Ｖ相およびＷ相とする３相の交流で巻線４０が通電駆動される。このように３相駆動するため、巻線４０は、図２に示すように、３相の各相に対応づけて、Ｕ相の交流電流を流す相巻線４０ｕと、Ｖ相の交流電流を流す相巻線４０ｖと、Ｗ相の交流電流を流す相巻線４０ｗとする３つの相巻線で構成される。本実施の形態では、第１の相巻線としてＵ相の相巻線４０ｕとし、第２の相巻線としてＷ相の相巻線４０ｗとし、第３の相巻線としてＶ相の相巻線４０ｖとした例を挙げて説明する。また、相巻線のそれぞれは、所定のティース２２を巻回してコイルを形成する巻回部と、相巻線の両端から引出された線端末となる引出部とを含む。なお、以下、適宜、線端末となる巻始め、巻終りの引出部をそれぞれ、始端部、終端部とよび説明する。
【００２３】
図２において、相巻線４０ｕの場合、相巻線４０ｕは、一方の線端末である巻始めＵＳから他方の線端末である巻終り（以下、適宜、終端部とよぶ）ＵＥまでの１本の巻線４０で構成される。より詳細には、相巻線４０ｕは、その巻始めＵＳの部分として引き出されている引出部４１ｕと、Ｕ相の４つのティース２２を巻回する４つの巻回部４２ｕと、最後に巻回した巻回部４２ｕから引出され、その相での巻終りＵＥの部分となる引出部４３ｕとを含む構成である。言い換えると、相巻線４０ｕは、巻始めＵＳの始端部４１ｕと、４つの巻回部４２ｕと、巻終りＵＥの終端部４３ｕとを含む。
【００２４】
同様に、相巻線４０ｖは、一方の線端末である巻始めＶＳから他方の線端末である巻終りＶＥまでの１本の巻線４０で構成される。より詳細には、相巻線４０ｖは、その巻始めＶＳとしての引出部４１ｖと、Ｖ相のティース２２を巻回する４つの巻回部４２ｖと、最後に巻回した巻回部４２ｖから引出され、その相での巻終りＶＥとなる引出部４３ｖとを含む。言い換えると、相巻線４０ｖは、巻始めＶＳの始端部４１ｖと、４つの巻回部４２ｖと、巻終りＶＥの終端部４３ｖとを含む。
【００２５】
相巻線４０ｗは、一方の線端末である巻始めＷＳから他方の線端末である巻終りＷＥまでの１本の巻線４０で構成される。より詳細には、相巻線４０ｗは、その巻始めＷＳとしての引出部４１ｗと、Ｗ相のティース２２を巻回する４つの巻回部４２ｗと、最後に巻回した巻回部４２ｗから引出され、その相での巻終りＷＥとなる引出部４３ｗとを含む。言い換えると、相巻線４０ｗは、巻始めＷＳの始端部４１ｗと、４つの巻回部４２ｗと、巻終りＷＥの終端部４３ｗとを含む。なお、図２では、煩雑さを避けるため、巻回部間にまたがって互いを繋ぐ渡り線の部分については省略している。また渡り線を絡げるのに利用するため、インシュレータ３０ｔには、突起部３５を設けている。
【００２６】
そして、本実施の形態では、Ｕ相の相巻線４０ｕの巻終りＵＥの引出部４３ｕを切断せずに中間部４３１として引き回し、Ｗ相の引出部４１ｗの巻始めＷＳとしている。すなわち、具体的には、図２に示すように、引出部４３ｕの延長を引出部４１ｗとしている。そして、その延長箇所となる中間部４３１を、インシュレータ３０ｔに挿入される第１の端子ピン５０にて保持、固定するとともに、第１の端子ピン５０と電気的に接続した構造としている。また、相巻線４０ｖの引出部４３ｖは、第２の端子ピン５１を電気的に接続している。
【００２７】
図３Ａは、この第１の端子ピン５０の構成例を示す斜視図であり、図３Ｂは、この第２の端子ピン５１の構成例を示す斜視図である。また、図４は、環状に変形させた巻線組立体において、巻線４０の引出線に両端子ピン５０、５１を取り付けた状態を示す上面図である。第１の端子ピン５０は、図３Ａに示すように、インシュレータ３０に挿入される挿入部５３ａと、巻線４０の引出部を固定する線固定部５２ａと、第２の端子ピン５１との接続に利用する凸部５４とを含む。第２の端子ピン５１は、図３Ｂに示すように、インシュレータ３０に挿入される挿入部５３ｂと、巻線４０の引出部を固定する線固定部５２ｂと、第１の端子ピン５０との接続に利用する凹部５５とを含む。
【００２８】
このような端子ピン５０、５１が、上述のように、所定の引出部に接続される。すなわち、図４に示すように、引出部４３ｕから引出部４１ｗまで繋がった状態の箇所である中間部４３１が、第１の端子ピン５０の線固定部５２ａにて保持、固定される。また、引出部４３ｖが第２の端子ピン５１の線固定部５２ｂに固定される。このように、第１の端子ピン５０の線固定部５２ａと、第２の端子ピン５１の線固定部５２ｂとは、それぞれ、１本の巻線４０の引出部を圧入固定、さらにヒュージングやはんだ付けし、電気的に巻線４０を接続している。
【００２９】
さらに、第１の端子ピン５０の凸部５４と第２の端子ピン５１の凹部５５は、凸部５４を凹部５５に嵌めこみ電気的に接続するために設けている。すなわち、ステータコア２０を環状に変形させた後、第１の端子ピン５０と第２の端子ピン５１とを、それぞれの凸部５４と凹部５５を利用して接続することで、３相Ｙ結線の中性点としている。本実施の形態では、以上のような構成とすることで、中性点を形成するための相巻線同士の接続においても、その容易化を図っている。また、相巻線４０ｕの始端部４１ｕと、相巻線４０ｗの終端部４３ｗと、相巻線４０ｖの始端部４１ｖとは、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の交流電流を印加する入力端子（図示せず）に接続される。
【００３０】
さらに、上述したように、Ｕ相での巻終りＵＥの引出部４３ｕは、そのまま中間部４３１として延長されて、Ｗ相での巻始めＷＳの引出部４１ｗとなっている。すなわち、本実施の形態では、上述のように３つの相巻線として区分するとともに、これら相巻線を具体的には、Ｕ相の巻始めＵＳからＷ相の巻終りＷＥまでの第１の線４０１と、Ｖ相の巻始めＶＳからＶ相の巻終りＶＥまでの第２の線４０２との２本の巻線４０で構成している。
【００３１】
すなわち、第１の線４０１は、Ｕ相の巻始めＵＳから巻終りＵＥまでの相巻線４０ｕと、Ｗ相の巻始めＷＳから巻終りＷＥまでの相巻線４０ｗとの２つの相巻線が、１本に繋がった巻線４０としている。言い換えると、第１の線４０１は、Ｕ相の相巻線４０ｕの始端部４１ｕから始まり、その巻終りＵＥである終端部４３ｕからＷ相の相巻線４０ｗの始端部４１ｗとして引き回された中間部４３１を経由し、相巻線４０ｗの終端部４３ｗに至る巻線４０で構成されている。そして、第２の線４０２は、Ｖ相の巻始めＶＳから巻終りＶＥまでの１本の相巻線４０ｖである。言い換えると、第２の線４０２は、Ｖ相の相巻線４０ｖの始端部４１ｖから始まり、その相巻線４０ｖの終端部４３ｖに至る巻線４０で構成されている。
【００３２】
本実施の形態では、このように３つの相巻線４０ｕ、４０ｖ、４０ｗを、２本の線４０１、４０２によって構成することでも、中性点を形成するための容易化を図っている。さらに、３本の相巻線に対してこのように２本の巻線４０で構成しているため、端子ピンも２個でよい。しかも、１本の巻線４０のみを１つの端子ピンが固定するような構成でよい。このため、３つの端子ピンを設けたり１つの端子ピンに複数の巻線を固定したりするような手法に比べて、太い巻線であってもかさばることもなく容易に、線端末の処理を可能としている。
【００３３】
このような構成のモータ１０において、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の交流電流により、それぞれ相巻線４０ｕ、４０ｖ、４０ｗを通電すると、ステータ１２の各々のティース２２とロータ１１の磁石１４との間に磁気による吸引力と反発力が生じ、回転軸１５を中心にロータ１１が回転する。
【００３４】
次に、ステータ１２にて巻回されている巻線４０の詳細な配線構成について説明する。
【００３５】
図５は、本発明の実施の形態におけるモータ１０の巻線展開図である。図５は、図２に示す巻線４０の配線を展開して示しており、ステータ１２での巻線配線をより分かりやすくするために示している。以下、図５を参照しながら、特に、各相巻線の配線処理を中心にステータ１２の詳細について説明する。
【００３６】
まず、ステータ１２は、１２個のティース２２を有するとともに、３相駆動される構成である。このため、１つの相あたり４個のティース２２、すなわち４個のコイルが割り当てられ、それらコイルが直列に接続される。本実施の形態では、４個のコイルを次のように割り当てている。まず、隣り合う一対のコイルをコイルペアとしている。さらにコイルペアを、コア締結部２８から周方向にＶ相、Ｕ相、Ｗ相の順に配置している。そして、１つのコイルペアにおいて、巻線４０を互いに逆方向となるように巻回している。すなわち、互いに隣接する同じ相のコイルどうしは、巻線４０を互いに逆方向になるように巻回している。また、互いに隣接する異なった相のコイルどうしは、巻線４０を互いに同方向となるように巻回している。ここで、巻方向は、巻始めから見た方向ではなく、最終的なＵ相、Ｖ相、Ｗ相に交流電流を印加する端子から見た巻方向を示すものとする。
【００３７】
具体的には、まず図５に示すように、例えばコイルＵ１とコイルＵ１ｂとを１つのコイルペアとしている。このようなコイルペアをＶ相（Ｖ１ｂ、Ｖ１）、Ｕ相（Ｕ１、Ｕ１ｂ）、Ｗ相（Ｗ１ｂ、Ｗ１）、Ｖ相（Ｖ２、Ｖ２ｂ）、Ｕ相（Ｕ２ｂ、Ｕ２）、Ｗ相（Ｗ２、Ｗ２ｂ）の順に配置している。そして、巻始めＵＳ（Ｕ相の始端部４１ｕ）から巻終りＵＥ（Ｕ相の終端部４３ｕ）までの相巻線４０ｕ、巻始めＷＳ（Ｗ相の始端部４１ｗ）から巻終りＷＥ（Ｗ相の終端部４３ｗ）までの相巻線４０ｗ、および巻始めＶＳ（Ｖ相の始端部４１ｖ）から巻終りＶＥ（Ｖ相の終端部４３ｖ）までの相巻線４０ｖを、次のように引き回している。
【００３８】
Ｕ相に対しては、図５に示すように、まず、巻始めＵＳの引出部４１ｕから最初のティース２２に左回りで相巻線４０ｕを巻回して、コイルＵ１を形成している。次に、コイルＵ１に隣接するティース２２に、右回りで相巻線４０ｕを巻回して、コイルＵ１ｂを形成する。次に、渡り線４５を介して４つのコイルを渡り、次のＵ相のコイルペアに行き、右回りのコイルＵ２ｂと左回りのコイルＵ２を形成する。そして、上述したように、本実施の形態では、コイルＵ２の巻終りＵＥの引出部４３ｕ（Ｕ相の終端部４３ｕ）を、インシュレータに挿入された第１の端子ピン５０に中間部４３１として絡げた後、Ｗ相の巻始めＷＳ（Ｗ相の始端部４１ｖ）としている。引出部４３ｕから延伸する相巻線４０ｕは、このように、第１の線４０１として、第１の端子ピン５０を通過した後、切断されることなく、そのままＷ相の巻始めＷＳの引出部４１ｗとして、最初のティース２２に導かれ、コイルＷ２ｂを形成している。その後、コイルＷ２を形成し、渡り線４６を介してコイルＷ１、Ｗ１ｂを形成した後、巻終りＷＥの引出部４３ｗ（Ｗ相の終端部４３ｗ）としている。
【００３９】
Ｖ相に対しては、巻始めＶＳの引出部４１ｖ（Ｖ相の始端部４１ｖ）から最初のティース２２に導かれてコイルＶ２ｂを形成し、次に、コイルＶ２を形成する。さらに、渡り線４７を介して、コイルＶ１、Ｖ１ｂを形成する。そして、巻終りＶＥの引出部４３ｖ（Ｖ相の終端部４３ｖ）に、第２の端子ピン５１を電気的に接続する。これにより、巻線組立体までの組立が完了する。その後、巻線組立体を丸め、環状に変形させて、巻線組立体のコア締結部２８を溶接する。それから、第２の端子ピン５１を、コア締結部２８に接したコイルＷ２ｂが配置されているインシュレータ３０ｔに挿入する。これとともに、コイルＷ２の箇所に配置された第１の端子ピン５０の凸部５４を、第２の端子ピン５１の凹部５５に挿入して嵌合させる。さらに、場合によりはんだ処理を行い、電気的に接続することで、３相Ｙ結線の中性点を構成している。
【００４０】
ここで、第１の端子ピン５０および第２の端子ピン５１は、上述したように、出力軸側のインシュレータ３０ｔに固定される。さらに、本実施の形態では、渡り線４５、４６、４７も、図５に示すように、出力軸側において引き回されるように構成している。そして、上述したように、第１の端子ピン５０および第２の端子ピン５１は、コア締結部２８に最も近いコア片と同方向でその次に近いコア片との２つのコア片の箇所に配置される。すなわち、図５において、第２の端子ピン５１は、コア締結部２８に最も近いコイルＷ２ｂの箇所に配置され、第１の端子ピン５０はその次に近いコイルＷ２の箇所に配置される。一方、渡り線４５、４６、４７は、図５からも明らかなように、第１の端子ピン５０および第２の端子ピン５１が配置されていない領域で引き回されている。
【００４１】
このように、本実施の形態の巻線構成によると、第１の端子ピン５０および第２の端子ピン５１が、渡り線４５、４６、４７を妨げないように、巻線４０を引き回すことが可能となり、巻線工程のさらなる容易化とともに、電気的不良発生も回避することができる。また、渡り線４５などの引き回し処理がインシュレータ３０ｔ側、すなわち、出力軸側のみで行うことができるため、モータの大型化を避けることが可能となる。
【００４２】
また、図６は、他の巻線構成例を示す巻線展開図である。図５の巻線構成に限らず、巻線の方向を変えることで、図６のような構成でも同様の効果が得られる。
【００４３】
図７は、第１の端子ピン５０と第２の端子ピン５１をインシュレータ３０ｔに挿入した図である。第１の端子ピン５０と第２の端子ピン５１の挿入部５３ａ、５３ｂをそれぞれ、ステータ１２に備えられたインシュレータ３０ｔに嵌め込んでいる。さらに、第１の端子ピン５０の凸部５４が第２の端子ピン５１の凹部５５に挿入され、第１の端子ピン５０と第２の端子ピン５１とが電気的に接続される。
【００４４】
図８は、本発明の実施の形態におけるステータ１２の組立方法の各ステップを示すフローチャートである。以下、図８のフローチャートに従って、ステータ１２の組立方法を説明する。
【００４５】
まず、ステータ１２を組立てるにあたり、ステータ１２の基礎部分となるコア組立体２３を形成する（ステップＳ１００）。すなわち、まず、帯状の磁性鋼板を、所望のコア片が連結された形状に打抜き、コア素材板を形成する。さらに、コア素材板を複数枚積層することで、コア組立体を形成する。
【００４６】
次に、コア組立体の各コア片にインシュレータ３０を取り付ける（ステップＳ１０２）。具体的には、コア組立体のコア片それぞれに対して、一面側にインシュレータ３０ｔを取り付け、他面側にインシュレータ３０ｂを取り付ける。
【００４７】
次に、図５の巻線パターンに従って、相巻線それぞれを巻始めから巻終り方向へと引き回しながら、各コア片のティース２２にインシュレータ３０を挿んだ状態で、ティース２２それぞれに巻線４０を巻回する（ステップＳ１０４）。全てのコア片に対する巻回処理が終了すると、相巻線４０ｕ、４０ｖ、４０ｗの引出部の所定の箇所に対して、絶縁被覆を機械処理やはんだディップ処理で取り除く（ステップＳ１０６）。さらに、引出部を所定の長さにカットする（ステップＳ１０８）。
【００４８】
なお、上述したように、Ｕ相については、その巻終りＵＥの引出部４３ｕはカットせず、Ｗ相の巻始めＷＳの引出部４１ｗとして、Ｗ相の巻回処理を行う。また、Ｖ相については、その巻終りＶＥの引出部４３ｖを、第２の端子ピン５１の線固定部５２ｂに引っ掛けた状態とし、線固定部５２ｂのＵ字形状を閉じるように変形させて、引出部４３ｖを第２の端子ピン５１に接続しておく。
【００４９】
次に、インシュレータ３０ｔに第１の端子ピン５０を取り付ける（ステップＳ１１０）。具体的には、インシュレータ３０ｔの挿入孔に、第１の端子ピン５０の挿入部５３ａを挿入する。そして、Ｕ相の巻終りＵＥの引出部４３ｕを、第１の端子ピン５０の線固定部５２ａに引っ掛けた状態とし、線固定部５２ａのＵ字形状を閉じるように変形させて、引出部４３ｕを第１の端子ピン５０に固定する。この時点で、コア片に巻線４０を巻回したコイルが直線状に一列に並ぶ巻線組立体ができ上がる。
【００５０】
次に、巻線組立体の肉薄な連結部を利用して、巻線組立体を環状となるように塑性変形させる（ステップＳ１１２）。そして、巻線組立体の両端部を、溶接やヒュージング（抵抗溶接）などによって、コア締結部２８として締結する（ステップＳ１１４）。
【００５１】
さらに、インシュレータ３０ｔに対し、引出部４３ｖが接続された第２の端子ピン５１を取り付ける（ステップＳ１１６）。具体的には、インシュレータ３０ｔの挿入孔に、第２の端子ピン５１の挿入部５３ｂを挿入する。
【００５２】
最後に、第１の端子ピン５０の凸部５４に第２の端子ピン５１の凹部５５を嵌めこみ、これによって第１の端子ピン５０と第２の端子ピン５１とが電気的に接続され、中性点となる。
【００５３】
以上のような手順によって、環状構造のステータ１２が形成される。
【００５４】
上記の実施の形態は一例に過ぎず、本発明はこれに限定されず、適宜変更することができる。例えば、上記の実施の形態の構成の一部を公知の他の構成に置き換えてもよい。また上記の実施の形態で言及されていない構成は任意であり、例えば公知の構成を適宜選択して本発明に組み合わせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の利用分野は、特に制限はなく、例えば永久磁石埋込型回転子を備えた電動機として広範囲に利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０    モータ
１１    ロータ
１２    ステータ
１３    ロータヨーク
１４    磁石
１５    回転軸
１６    軸受
１７    筐体
２０    ステータコア
２１    ヨーク
２２    ティース
２３    コア組立体
２８    コア締結部
３０，３０ｂ，３０ｔ    インシュレータ
３５    突起部
４０    巻線
４０ｕ，４０ｖ，４０ｗ    相巻線
４１ｕ，４１ｖ，４１ｗ，４３ｕ，４３ｖ，４３ｗ    引出部
４２ｕ，４２ｖ，４２ｗ    巻回部
４５，４６，４７    渡り線
５０    第１の端子ピン
５１    第２の端子ピン
５２ａ，５２ｂ    線固定部
５３ａ，５３ｂ    挿入部
５４    凸部
５５    凹部
４３１    中間部
【図１】
2018139211.tif 000003
【図２】
2018139211.tif 000004
【図３Ａ】
2018139211.tif 000005
【図３Ｂ】
2018139211.tif 000006
【図４】
2018139211.tif 000007
【図５】
2018139211.tif 000008
【図６】
2018139211.tif 000009
【図７】
2018139211.tif 000010
【図８】
2018139211.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和1年6月27日(2019.6.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３相の交流で駆動されるモータに関し、特に、巻線構成がＹ結線のステータを備えたモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような３相駆動のモータのステータにおいて、巻線作業の効率化や巻線のスロット占積率の向上を図るため、巻線の巻回方法やステータコアへの巻線構成を工夫した手法が提案されている（例えば、特許文献１や特許文献２参照）。
【０００３】
特許文献１では、３相Ｙ結線の中性点を形成するため、中性線の接続構造を工夫し、ステータにおける巻線の結線の容易化を図っている。すなわち、周方向に複数の磁極歯を有するステータにおいて、３相のうちの任意の１相のコイルからの中性線に対して、他の２相のコイルからの中性線をそれぞれ１箇所ずつで接続している。これにより、少ない本数の中性線どうしの接続で中性点を形成し、結線の容易化を図っている。
【０００４】
また、特許文献２では、第１の相巻線の引出部と第２の相巻線の引出部とを線端末とし、第３の相巻線の引出部を引き伸ばし、その引き伸ばした線端末と、前記他の２つの引出部の線端末とを３相Ｙ結線の中性点として電気的に接続している。これにより、巻線作業の容易化を図っている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１および２に記載の手法は、中性点を構成する端子に２本の端末線を電気的に接続している。巻線の線径が細い場合は、２本線でも構成は可能であるが、巻線の線径が太くなると、端子への接続が困難となる。太い線径の巻線を端子に接続するには、端子を大きくせざるを得ないが、軸長方向や径方向に大型化してしまい、電気的接続不良やモータの大型化を招くという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２３２７４５号公報
【特許文献２】国際公開第２０１３／１３６６４６号
【発明の概要】
【０００７】
本発明のモータは、複数の磁極を有するロータと、ステータコアに巻線を巻回したステータとを備え、３相の交流で駆動される。ステータコアは、コア片を複数個連結し、コア締結部で締結して形成される。巻線は、第１、第２および第３の相巻線に区分され、第１および第２の線で構成される。相巻線のそれぞれは、コイルを形成する複数の巻回部と、相巻線の両端末が引き出された始端部および終端部とを含む。そして、第１の線は、第１の相巻線の始端部から始まり、第１の相巻線の終端部から第２の相巻線の始端部に引き回された中間部を経由し、第２の相巻線の終端部に至り、第２の線は、第３の相巻線の始端部からその終端部に至り、第１の線の中間部と、第２の線の終端部とを、３相Ｙ結線の中性点として電気的に接続している。
【０００８】
さらに、本モータは、第１の線の中間部と電気的に接続されるとともに、中間部を固定する第１の接続部材と、第２の線の終端部と電気的に接続されるとともに、第２の線の終端部を固定する第２の接続部材とをさらに備える。そして、３相Ｙ結線の中性点は、第１の接続部材と第２の接続部材とを電気的に接続することで形成されている。
【０００９】
このような構成によれば、３つの相巻線を２本の線で構成しているため、太い巻線での中性点構成が容易となり、モータ自体の小型化や絶縁性確保が可能となる。また、両接続部材を渡り線の引き回しが存在しない部分に配置することで、絶縁性確保や巻線工数の簡略化が図れる。
【００１０】
このように、本発明によれば、太い巻線での中性点構成が容易となり、モータの小型化や絶縁性確保、および巻線工数の簡略化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態におけるモータの断面図である。
【図２】図２は、同、モータのロータとステータとの上面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、同、モータの第１の端子ピンの構成例を示す斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、同、モータの第２の端子ピンの構成例を示す斜視図である。
【図４】図４は、同、モータの巻線の引出線に両端子ピンを取り付けた状態を示す上面図である。
【図５】図５は、同、モータの巻線展開図である。
【図６】図６は、同、モータの他の巻線構成例を示す巻線展開図である。
【図７】図７は、同、モータにおける引出線を外した状態での両端子ピンとステータとの配置状態を示す斜視図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態におけるステータの組立方法の各ステップを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１３】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態におけるモータ１０の断面図である。また、図２は、本発明の実施の形態におけるモータ１０のロータとステータとの上面図である。本実施の形態では、ステータの内周側にロータを備えたインナーロータ型のブラシレスモータの一例をあげて説明する。また、本ブラシレスモータは、互いに１２０度位相が異なるＵ相、Ｖ相、Ｗ相とする３相の交流で通電駆動されるモータである。さらに、このような３相駆動を行うため、本ブラシレスモータの各相の巻線は、それぞれの巻線端末が中性点として電気的に接続されたＹ結線としている。
【００１４】
図１および図２に示すように、本実施の形態のモータ１０は、ロータ１１とステータ１２とを備えている。
【００１５】
ロータ１１は、略円柱状のロータヨーク１３と複数の磁石１４と回転軸１５とを含み、回転軸１５を中心に回転する。磁石１４は、例えば立方体形状の永久磁石である。また、ロータヨーク１３には、略長方形の複数の孔が、回転軸１５の周囲に等間隔で形成されており、それぞれの孔に磁極となる磁石１４が挿入されている。そして、回転軸１５は、ロータヨーク１３を貫通し、回転軸１５の中央箇所にロータヨーク１３を保持している。なお、以下、回転軸１５が延伸する方向を軸方向とし、この軸方向に直交する面において、回転軸１５の中心から広がる方向を径方向、中心を周回する方向を周方向として説明する。
【００１６】
このように、ロータ１１は、磁石埋込型のロータであり、本実施の形態では、図２に示すように、周方向に１０個、磁石１４が配置された一例を示している。ロータヨーク１３から軸方向に延伸した回転軸１５は、図１に示すように、２つの軸受１６によってロータ１１が回転自在に支持されている。回転軸１５の一方は、出力軸として軸受１６を貫通し、モータ１０本体から突出している。
【００１７】
また、ステータ１２は、絶縁体のインシュレータ３０を介してステータコア２０に巻線４０が巻回されている。ステータコア２０は、図２に示すように、環状のヨーク２１とヨーク２１から内周側に突出する複数のティース２２とを備えている。それぞれのティース２２は、ロータ１１に対し径方向に対面するように、周方向に等間隔で配置される。そして、それぞれのティース２２には、３相の各相に対応づけて巻線４０を巻回している。
【００１８】
本実施の形態では、このようなティース２２を１２個備えている。また、詳細については以下で説明するが、ステータ１２は、いわゆる分割コア型のステータコアを用いて形成している。すなわち、ステータ１２は、複数のコア片を基に構成される。各コア片は、ヨーク２１の一部を形成するヨーク片と１つのティース２２とで構成され、略Ｔ字形状を成している。このコア片に巻線４０を巻回して１つのコイルを形成し、このようなコイルを１２個環状に組み合わせた構成である。また、ステータコア２０は、軸方向に関しては、複数枚の磁性鋼板を積層することで構成される。さらに、ステータコア２０は、周方向に関しては、直線状に連結されたコア片が並ぶコア組立体（図示せず）を環状に変形させた構成である。具体的には、まず、直線状のコア組立体のティース２２それぞれに、３相分の巻線４０を巻回して、巻線組立体を形成する。次に、直線状のこの巻線組立体を環状に変形させる。そして、最後に、図２に示すコア締結部２８の箇所を溶接などで接続することで、環状構造のステータ１２が形成される。
【００１９】
このように、モータ１０は、ステータコア２０の各々のティース２２とロータ１１の外周面とが空隙を介して対面するように、ロータ１１がステータ１２の内周側に配置されている。そして、このようなロータ１１とステータ１２とが、図１に示すように、筐体１７内に配置されてモータ１０が構成される。筐体１７からは、回転軸１５の一端が、負荷を回転駆動するための出力軸として突出している。
【００２０】
また、詳細については以下で説明するが、本実施の形態では、インシュレータ３０を、ステータコア２０に対して出力軸側の面に装着するインシュレータ３０ｔと、反出力軸側の面に装着するインシュレータ３０ｂとの２種類で構成している。図２では、このインシュレータ３０ｔを装着した側、すなわち、出力軸側の面を示している。さらに、インシュレータ３０ｔには、巻線４０の電気的な接続を行うため、金属製の接続部材を配置している。本実施の形態では、このような接続部材として、一方の接続部材である第１の端子ピン５０と他方の接続部材である第２の端子ピン５１との２つの金属製のピンを装着している。
【００２１】
さらに、本実施の形態では、両接続部材に関して、コア締結部２８に最も近いコア片とその次に近いコア片との箇所に、これら接続部材を配置している。具体的には、図２に示すように、第２の端子ピン５１が、コア締結部２８から１つ目の端部コア片に配置され、第１の端子ピン５０が、コア締結部２８から２つ目、すなわち端部コア片からコア締結部２８の反対側に位置するコア片に配置される。
【００２２】
また、上述したように、モータ１０は、互いに１２０度位相が異なるＵ相、Ｖ相およびＷ相とする３相の交流で巻線４０が通電駆動される。このように３相駆動するため、巻線４０は、図２に示すように、３相の各相に対応づけて、Ｕ相の交流電流を流す相巻線４０ｕと、Ｖ相の交流電流を流す相巻線４０ｖと、Ｗ相の交流電流を流す相巻線４０ｗとする３つの相巻線で構成される。本実施の形態では、第１の相巻線としてＵ相の相巻線４０ｕとし、第２の相巻線としてＷ相の相巻線４０ｗとし、第３の相巻線としてＶ相の相巻線４０ｖとした例を挙げて説明する。また、相巻線のそれぞれは、所定のティース２２を巻回してコイルを形成する巻回部と、相巻線の両端から引出された線端末となる引出部とを含む。なお、以下、適宜、線端末となる巻始め、巻終りの引出部をそれぞれ、始端部、終端部とよび説明する。
【００２３】
図２において、相巻線４０ｕの場合、相巻線４０ｕは、一方の線端末である巻始めＵＳから他方の線端末である巻終り（以下、適宜、終端部とよぶ）ＵＥまでの１本の巻線４０で構成される。より詳細には、相巻線４０ｕは、その巻始めＵＳの部分として引き出されている引出部４１ｕと、Ｕ相の４つのティース２２を巻回する４つの巻回部４２ｕと、最後に巻回した巻回部４２ｕから引出され、その相での巻終りＵＥの部分となる引出部４３ｕとを含む構成である。言い換えると、相巻線４０ｕは、巻始めＵＳの始端部４１ｕと、４つの巻回部４２ｕと、巻終りＵＥの終端部４３ｕとを含む。
【００２４】
同様に、相巻線４０ｖは、一方の線端末である巻始めＶＳから他方の線端末である巻終りＶＥまでの１本の巻線４０で構成される。より詳細には、相巻線４０ｖは、その巻始めＶＳとしての引出部４１ｖと、Ｖ相のティース２２を巻回する４つの巻回部４２ｖと、最後に巻回した巻回部４２ｖから引出され、その相での巻終りＶＥとなる引出部４３ｖとを含む。言い換えると、相巻線４０ｖは、巻始めＶＳの始端部４１ｖと、４つの巻回部４２ｖと、巻終りＶＥの終端部４３ｖとを含む。
【００２５】
相巻線４０ｗは、一方の線端末である巻始めＷＳから他方の線端末である巻終りＷＥまでの１本の巻線４０で構成される。より詳細には、相巻線４０ｗは、その巻始めＷＳとしての引出部４１ｗと、Ｗ相のティース２２を巻回する４つの巻回部４２ｗと、最後に巻回した巻回部４２ｗから引出され、その相での巻終りＷＥとなる引出部４３ｗとを含む。言い換えると、相巻線４０ｗは、巻始めＷＳの始端部４１ｗと、４つの巻回部４２ｗと、巻終りＷＥの終端部４３ｗとを含む。なお、図２では、煩雑さを避けるため、巻回部間にまたがって互いを繋ぐ渡り線の部分については省略している。また渡り線を絡げるのに利用するため、インシュレータ３０ｔには、突起部３５を設けている。
【００２６】
そして、本実施の形態では、Ｕ相の相巻線４０ｕの巻終りＵＥの引出部４３ｕを切断せずに中間部４３１として引き回し、Ｗ相の引出部４１ｗの巻始めＷＳとしている。すなわち、具体的には、図２に示すように、引出部４３ｕの延長を引出部４１ｗとしている。そして、その延長箇所となる中間部４３１を、インシュレータ３０ｔに挿入される第１の端子ピン５０にて保持、固定するとともに、第１の端子ピン５０と電気的に接続した構造としている。また、相巻線４０ｖの引出部４３ｖは、第２の端子ピン５１を電気的に接続している。
【００２７】
図３Ａは、この第１の端子ピン５０の構成例を示す斜視図であり、図３Ｂは、この第２の端子ピン５１の構成例を示す斜視図である。また、図４は、環状に変形させた巻線組立体において、巻線４０の引出線に両端子ピン５０、５１を取り付けた状態を示す上面図である。第１の端子ピン５０は、図３Ａに示すように、インシュレータ３０に挿入される挿入部５３ａと、巻線４０の引出部を固定する線固定部５２ａと、第２の端子ピン５１との接続に利用する凸部５４とを含む。第２の端子ピン５１は、図３Ｂに示すように、インシュレータ３０に挿入される挿入部５３ｂと、巻線４０の引出部を固定する線固定部５２ｂと、第１の端子ピン５０との接続に利用する凹部５５とを含む。
【００２８】
このような端子ピン５０、５１が、上述のように、所定の引出部に接続される。すなわち、図４に示すように、引出部４３ｕから引出部４１ｗまで繋がった状態の箇所である中間部４３１が、第１の端子ピン５０の線固定部５２ａにて保持、固定される。また、引出部４３ｖが第２の端子ピン５１の線固定部５２ｂに固定される。このように、第１の端子ピン５０の線固定部５２ａと、第２の端子ピン５１の線固定部５２ｂとは、それぞれ、１本の巻線４０の引出部を圧入固定、さらにヒュージングやはんだ付けし、電気的に巻線４０を接続している。
【００２９】
さらに、第１の端子ピン５０の凸部５４と第２の端子ピン５１の凹部５５は、凸部５４を凹部５５に嵌めこみ電気的に接続するために設けている。すなわち、ステータコア２０を環状に変形させた後、第１の端子ピン５０と第２の端子ピン５１とを、それぞれの凸部５４と凹部５５を利用して接続することで、３相Ｙ結線の中性点としている。本実施の形態では、以上のような構成とすることで、中性点を形成するための相巻線同士の接続においても、その容易化を図っている。また、相巻線４０ｕの始端部４１ｕと、相巻線４０ｗの終端部４３ｗと、相巻線４０ｖの始端部４１ｖとは、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の交流電流を印加する入力端子（図示せず）に接続される。
【００３０】
さらに、上述したように、Ｕ相での巻終りＵＥの引出部４３ｕは、そのまま中間部４３１として延長されて、Ｗ相での巻始めＷＳの引出部４１ｗとなっている。すなわち、本実施の形態では、上述のように３つの相巻線として区分するとともに、これら相巻線を具体的には、Ｕ相の巻始めＵＳからＷ相の巻終りＷＥまでの第１の線４０１と、Ｖ相の巻始めＶＳからＶ相の巻終りＶＥまでの第２の線４０２との２本の巻線４０で構成している。
【００３１】
すなわち、第１の線４０１は、Ｕ相の巻始めＵＳから巻終りＵＥまでの相巻線４０ｕと、Ｗ相の巻始めＷＳから巻終りＷＥまでの相巻線４０ｗとの２つの相巻線が、１本に繋がった巻線４０としている。言い換えると、第１の線４０１は、Ｕ相の相巻線４０ｕの始端部４１ｕから始まり、その巻終りＵＥである終端部４３ｕからＷ相の相巻線４０ｗの始端部４１ｗとして引き回された中間部４３１を経由し、相巻線４０ｗの終端部４３ｗに至る巻線４０で構成されている。そして、第２の線４０２は、Ｖ相の巻始めＶＳから巻終りＶＥまでの１本の相巻線４０ｖである。言い換えると、第２の線４０２は、Ｖ相の相巻線４０ｖの始端部４１ｖから始まり、その相巻線４０ｖの終端部４３ｖに至る巻線４０で構成されている。
【００３２】
本実施の形態では、このように３つの相巻線４０ｕ、４０ｖ、４０ｗを、２本の線４０１、４０２によって構成することでも、中性点を形成するための容易化を図っている。さらに、３本の相巻線に対してこのように２本の巻線４０で構成しているため、端子ピンも２個でよい。しかも、１本の巻線４０のみを１つの端子ピンが固定するような構成でよい。このため、３つの端子ピンを設けたり１つの端子ピンに複数の巻線を固定したりするような手法に比べて、太い巻線であってもかさばることもなく容易に、線端末の処理を可能としている。
【００３３】
このような構成のモータ１０において、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の交流電流により、それぞれ相巻線４０ｕ、４０ｖ、４０ｗを通電すると、ステータ１２の各々のティース２２とロータ１１の磁石１４との間に磁気による吸引力と反発力が生じ、回転軸１５を中心にロータ１１が回転する。
【００３４】
次に、ステータ１２にて巻回されている巻線４０の詳細な配線構成について説明する。
【００３５】
図５は、本発明の実施の形態におけるモータ１０の巻線展開図である。図５は、図２に示す巻線４０の配線を展開して示しており、ステータ１２での巻線配線をより分かりやすくするために示している。以下、図５を参照しながら、特に、各相巻線の配線処理を中心にステータ１２の詳細について説明する。
【００３６】
まず、ステータ１２は、１２個のティース２２を有するとともに、３相駆動される構成である。このため、１つの相あたり４個のティース２２、すなわち４個のコイルが割り当てられ、それらコイルが直列に接続される。本実施の形態では、４個のコイルを次のように割り当てている。まず、隣り合う一対のコイルをコイルペアとしている。さらにコイルペアを、コア締結部２８から周方向にＶ相、Ｕ相、Ｗ相の順に配置している。そして、１つのコイルペアにおいて、巻線４０を互いに逆方向となるように巻回している。すなわち、互いに隣接する同じ相のコイルどうしは、巻線４０を互いに逆方向になるように巻回している。また、互いに隣接する異なった相のコイルどうしは、巻線４０を互いに同方向となるように巻回している。ここで、巻方向は、巻始めから見た方向ではなく、最終的なＵ相、Ｖ相、Ｗ相に交流電流を印加する端子から見た巻方向を示すものとする。
【００３７】
具体的には、まず図５に示すように、例えばコイルＵ１とコイルＵ１ｂとを１つのコイルペアとしている。このようなコイルペアをＶ相（Ｖ１ｂ、Ｖ１）、Ｕ相（Ｕ１、Ｕ１ｂ）、Ｗ相（Ｗ１ｂ、Ｗ１）、Ｖ相（Ｖ２、Ｖ２ｂ）、Ｕ相（Ｕ２ｂ、Ｕ２）、Ｗ相（Ｗ２、Ｗ２ｂ）の順に配置している。そして、巻始めＵＳ（Ｕ相の始端部４１ｕ）から巻終りＵＥ（Ｕ相の終端部４３ｕ）までの相巻線４０ｕ、巻始めＷＳ（Ｗ相の始端部４１ｗ）から巻終りＷＥ（Ｗ相の終端部４３ｗ）までの相巻線４０ｗ、および巻始めＶＳ（Ｖ相の始端部４１ｖ）から巻終りＶＥ（Ｖ相の終端部４３ｖ）までの相巻線４０ｖを、次のように引き回している。
【００３８】
Ｕ相に対しては、図５に示すように、まず、巻始めＵＳの引出部４１ｕから最初のティース２２に左回りで相巻線４０ｕを巻回して、コイルＵ１を形成している。次に、コイルＵ１に隣接するティース２２に、右回りで相巻線４０ｕを巻回して、コイルＵ１ｂを形成する。次に、渡り線４５を介して４つのコイルを渡り、次のＵ相のコイルペアに行き、右回りのコイルＵ２ｂと左回りのコイルＵ２を形成する。そして、上述したように、本実施の形態では、コイルＵ２の巻終りＵＥの引出部４３ｕ（Ｕ相の終端部４３ｕ）を、インシュレータに挿入された第１の端子ピン５０に中間部４３１として絡げた後、Ｗ相の巻始めＷＳ（Ｗ相の始端部４１ｖ）としている。引出部４３ｕから延伸する相巻線４０ｕは、このように、第１の線４０１として、第１の端子ピン５０を通過した後、切断されることなく、そのままＷ相の巻始めＷＳの引出部４１ｗとして、最初のティース２２に導かれ、コイルＷ２ｂを形成している。その後、コイルＷ２を形成し、渡り線４６を介してコイルＷ１、Ｗ１ｂを形成した後、巻終りＷＥの引出部４３ｗ（Ｗ相の終端部４３ｗ）としている。
【００３９】
Ｖ相に対しては、巻始めＶＳの引出部４１ｖ（Ｖ相の始端部４１ｖ）から最初のティース２２に導かれてコイルＶ２ｂを形成し、次に、コイルＶ２を形成する。さらに、渡り線４７を介して、コイルＶ１、Ｖ１ｂを形成する。そして、巻終りＶＥの引出部４３ｖ（Ｖ相の終端部４３ｖ）に、第２の端子ピン５１を電気的に接続する。これにより、巻線組立体までの組立が完了する。その後、巻線組立体を丸め、環状に変形させて、巻線組立体のコア締結部２８を溶接する。それから、第２の端子ピン５１を、コア締結部２８に接したコイルＷ２ｂが配置されているインシュレータ３０ｔに挿入する。これとともに、コイルＷ２の箇所に配置された第１の端子ピン５０の凸部５４を、第２の端子ピン５１の凹部５５に挿入して嵌合させる。さらに、場合によりはんだ処理を行い、電気的に接続することで、３相Ｙ結線の中性点を構成している。
【００４０】
ここで、第１の端子ピン５０および第２の端子ピン５１は、上述したように、出力軸側のインシュレータ３０ｔに固定される。さらに、本実施の形態では、渡り線４５、４６、４７も、図５に示すように、出力軸側において引き回されるように構成している。そして、上述したように、第１の端子ピン５０および第２の端子ピン５１は、コア締結部２８に最も近いコア片と同方向でその次に近いコア片との２つのコア片の箇所に配置される。すなわち、図５において、第２の端子ピン５１は、コア締結部２８に最も近いコイルＷ２ｂの箇所に配置され、第１の端子ピン５０はその次に近いコイルＷ２の箇所に配置される。一方、渡り線４５、４６、４７は、図５からも明らかなように、第１の端子ピン５０および第２の端子ピン５１が配置されていない領域で引き回されている。
【００４１】
このように、本実施の形態の巻線構成によると、第１の端子ピン５０および第２の端子ピン５１が、渡り線４５、４６、４７を妨げないように、巻線４０を引き回すことが可能となり、巻線工程のさらなる容易化とともに、電気的不良発生も回避することができる。また、渡り線４５などの引き回し処理がインシュレータ３０ｔ側、すなわち、出力軸側のみで行うことができるため、モータの大型化を避けることが可能となる。
【００４２】
また、図６は、他の巻線構成例を示す巻線展開図である。図５の巻線構成に限らず、巻線の方向を変えることで、図６のような構成でも同様の効果が得られる。
【００４３】
図７は、第１の端子ピン５０と第２の端子ピン５１をインシュレータ３０ｔに挿入した図である。第１の端子ピン５０と第２の端子ピン５１の挿入部５３ａ、５３ｂをそれぞれ、ステータ１２に備えられたインシュレータ３０ｔに嵌め込んでいる。さらに、第１の端子ピン５０の凸部５４が第２の端子ピン５１の凹部５５に挿入され、第１の端子ピン５０と第２の端子ピン５１とが電気的に接続される。
【００４４】
図８は、本発明の実施の形態におけるステータ１２の組立方法の各ステップを示すフローチャートである。以下、図８のフローチャートに従って、ステータ１２の組立方法を説明する。
【００４５】
まず、ステータ１２を組立てるにあたり、ステータ１２の基礎部分となるコア組立体２３を形成する（ステップＳ１００）。すなわち、まず、帯状の磁性鋼板を、所望のコア片が連結された形状に打抜き、コア素材板を形成する。さらに、コア素材板を複数枚積層することで、コア組立体を形成する。
【００４６】
次に、コア組立体の各コア片にインシュレータ３０を取り付ける（ステップＳ１０２）。具体的には、コア組立体のコア片それぞれに対して、一面側にインシュレータ３０ｔを取り付け、他面側にインシュレータ３０ｂを取り付ける。
【００４７】
次に、図５の巻線パターンに従って、相巻線それぞれを巻始めから巻終り方向へと引き回しながら、各コア片のティース２２にインシュレータ３０を挿んだ状態で、ティース２２それぞれに巻線４０を巻回する（ステップＳ１０４）。全てのコア片に対する巻回処理が終了すると、相巻線４０ｕ、４０ｖ、４０ｗの引出部の所定の箇所に対して、絶縁被覆を機械処理やはんだディップ処理で取り除く（ステップＳ１０６）。さらに、引出部を所定の長さにカットする（ステップＳ１０８）。
【００４８】
なお、上述したように、Ｕ相については、その巻終りＵＥの引出部４３ｕはカットせず、Ｗ相の巻始めＷＳの引出部４１ｗとして、Ｗ相の巻回処理を行う。また、Ｖ相については、その巻終りＶＥの引出部４３ｖを、第２の端子ピン５１の線固定部５２ｂに引っ掛けた状態とし、線固定部５２ｂのＵ字形状を閉じるように変形させて、引出部４３ｖを第２の端子ピン５１に接続しておく。
【００４９】
次に、インシュレータ３０ｔに第１の端子ピン５０を取り付ける（ステップＳ１１０）。具体的には、インシュレータ３０ｔの挿入孔に、第１の端子ピン５０の挿入部５３ａを挿入する。そして、Ｕ相の巻終りＵＥの引出部４３ｕを、第１の端子ピン５０の線固定部５２ａに引っ掛けた状態とし、線固定部５２ａのＵ字形状を閉じるように変形させて、引出部４３ｕを第１の端子ピン５０に固定する。この時点で、コア片に巻線４０を巻回したコイルが直線状に一列に並ぶ巻線組立体ができ上がる。
【００５０】
次に、巻線組立体の肉薄な連結部を利用して、巻線組立体を環状となるように塑性変形させる（ステップＳ１１２）。そして、巻線組立体の両端部を、溶接やヒュージング（抵抗溶接）などによって、コア締結部２８として締結する（ステップＳ１１４）。
【００５１】
さらに、インシュレータ３０ｔに対し、引出部４３ｖが接続された第２の端子ピン５１を取り付ける（ステップＳ１１６）。具体的には、インシュレータ３０ｔの挿入孔に、第２の端子ピン５１の挿入部５３ｂを挿入する。
【００５２】
最後に、第１の端子ピン５０の凸部５４に第２の端子ピン５１の凹部５５を嵌めこみ、これによって第１の端子ピン５０と第２の端子ピン５１とが電気的に接続され、中性点となる。
【００５３】
以上のような手順によって、環状構造のステータ１２が形成される。
【００５４】
上記の実施の形態は一例に過ぎず、本発明はこれに限定されず、適宜変更することができる。例えば、上記の実施の形態の構成の一部を公知の他の構成に置き換えてもよい。また上記の実施の形態で言及されていない構成は任意であり、例えば公知の構成を適宜選択して本発明に組み合わせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の利用分野は、特に制限はなく、例えば永久磁石埋込型回転子を備えた電動機として広範囲に利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０    モータ
１１    ロータ
１２    ステータ
１３    ロータヨーク
１４    磁石
１５    回転軸
１６    軸受
１７    筐体
２０    ステータコア
２１    ヨーク
２２    ティース
２３    コア組立体
２８    コア締結部
３０，３０ｂ，３０ｔ    インシュレータ
３５    突起部
４０    巻線
４０ｕ，４０ｖ，４０ｗ    相巻線
４１ｕ，４１ｖ，４１ｗ，４３ｕ，４３ｖ，４３ｗ    引出部
４２ｕ，４２ｖ，４２ｗ    巻回部
４５，４６，４７    渡り線
５０    第１の端子ピン
５１    第２の端子ピン
５２ａ，５２ｂ    線固定部
５３ａ，５３ｂ    挿入部
５４    凸部
５５    凹部
４３１    中間部
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心に複数の磁極を有するロータと、ステータコアに巻線を巻回したステータとを備え、３相の交流で通電駆動されるモータであって、
前記ステータコアは、ティースを１つ含むコア片を複数個連結し、連結した両端部をコア締結部として締結して形成され、
前記巻線は、前記３相の各相に対応づけた第１の相巻線と第２の相巻線と第３の相巻線とに区分されるとともに、第１の線と第２の線とで構成され、
前記相巻線のそれぞれは、前記ティースを巻回してコイルを形成する複数の巻回部と、前記複数の巻回部の間を繋ぐ渡り線と、前記相巻線の両端末が引き出された始端部および終端部とを含み、
前記第１の線は、前記第１の相巻線の前記始端部から始まり、前記第１の相巻線の前記終端部から前記第２の相巻線の前記始端部として引き回された中間部を経由し、前記第２の相巻線の前記終端部に至り、
前記第２の線は、前記第３の相巻線の前記始端部から始まり、前記第３の相巻線の前記終端部に至り、
前記第１の線の前記中間部と、前記第２の線の前記終端部とが、３相Ｙ結線の中性点として電気的に接続されていることを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記第１の線の前記中間部と電気的に接続されるとともに、前記中間部を固定する第１の接続部材と、
前記第２の線の前記終端部と電気的に接続されるとともに、前記第２の線の前記終端部を固定する第２の接続部材とをさらに備え、
前記３相Ｙ結線の前記中性点は、前記第１の接続部材と前記第２の接続部材とを電気的に接続することで形成されている請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記第２の接続部材は、前記コア締結部から１つ目となる端部コア片に配置され、前記第１の接続部材は、前記コア締結部から２つ目の前記コア片に配置されている請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
前記第１の接続部材および前記第２の接続部材は、前記渡り線と交差しないように、前記ステータコアまたは前記ステータコアに装着されたインシュレータに固定されている請求項３に記載のモータ。
【請求項５】
前記第１の接続部材および前記第２の接続部材は、いずれか一方が凸部を有し、他方が凹部を有し、前記凹部と前記凸部とを嵌合せて電気的に接続している請求項２に記載のモータ。
【請求項６】
前記第１の接続部材と前記第１の線の前記中間部、および前記第２の接続部材と前記第２の線の前記終端部は、ヒュージング、またははんだにて電気的に接続されている請求項２に記載のモータ。
【請求項７】
前記渡り線は、前記ステータコアの一端面側のみに配置されている請求項１に記載のモータ。
【請求項８】
前記第２の線の前記終端部は、前記コア締結部を跨いで前記第２の端子ピンに電気的に接続されている請求項１に記載のモータ。
【請求項９】
前記第１の相巻線の前記終端部は、前記コア締結部から２つ目の前記コア片に対して周方向の一方側から引き出され、前記第２の相巻線は、前記コア締結部から２つめの前記コア片に対して前記周方向の他方側から引き出されている請求項１に記載のモータ。
【請求項１０】
前記相巻線のそれぞれは、複数個の前記コイルを直列に接続して構成されている請求項１に記載のモータ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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2018139211.tif 000022
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