(57)【要約】【課題】励磁コイルを構成する導線の巻回を容易に行うことができる電動機を提供する。【解決手段】ステータの内側に設けられたロータは、ステータを構成する励磁コイル６，７，８との対向面に永久磁石１５，１６が軸線Ｌ１回りにスパイラル状に設けられ、励磁コイル６，７，８は、永久磁石１５，１６と対応させて軸線Ｌ１回りに同方向にスパイラル状に導線が巻回されて構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相の励磁コイルが設けられた円筒状の固定子と、前記励磁コイルと対向するとともに前記固定子に対して移動可能に配置された移動子とを備え、
各相の前記励磁コイルに駆動電力を供給して前記移動子を移動させる電動機であって、
前記移動子は、前記固定子の励磁コイルとの対向面に界磁極又は突極が軸線回りにスパイラル状に設けられ、
前記励磁コイルは、前記界磁極又は突極と対応させて前記軸線回りに同方向にスパイラル状に導線が巻回されて構成されることを特徴とする電動機。
【請求項２】
請求項１に記載の電動機において、
前記励磁コイルは、基端側から先端側までスパイラル状に巻回される第１コイル部と、その先端側で折り返し巻回方向を逆として基端側まで同方向のスパイラル状に巻回される第２コイル部とで構成され、
前記界磁極又は突極は、その個々の極が個々の前記コイル部にそれぞれに対向する態様で設けられることを特徴とする電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子に３相の励磁コイルを備えた電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスモータ等の電動機においては、例えば特許文献１に示されるように、円筒状のステータ（固定子）には径方向内側に突出し周方向に等間隔の複数のティースが形成されており、該ティースには導線が巻回されてなる３相の励磁コイルが設けられている。このステータの内周側には、界磁極を形成すべく永久磁石を有するロータ（移動子）が回転可能に配置されている。そして、各相の励磁コイルに１２０°位相の異なる交流電力を供給することで、励磁コイルが装着されたティースが磁化されてロータの永久磁石との吸反発を繰り返して、ロータが回転するようになっている。
【特許文献１】特開平７−２９８５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、電動機では、ステータのティースに導線を巻回するのが煩わしく、特に上記の電動機のようにティースが径方向内側に突出している場合、ティース間が先端側（径方向内側）ほど狭く導線をティースに巻回し難く、作業性が悪いという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、励磁コイルを構成する導線の巻回を容易に行うことができる電動機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、３相の励磁コイルが設けられた円筒状の固定子と、前記励磁コイルと対向するとともに前記固定子に対して移動可能に配置された移動子とを備え、各相の前記励磁コイルに駆動電力を供給して前記移動子を移動させる電動機であって、前記移動子は、前記固定子の励磁コイルとの対向面に界磁極又は突極が軸線回りにスパイラル状に設けられ、前記励磁コイルは、前記界磁極又は突極と対応させて前記軸線回りに同方向にスパイラル状に導線が巻回されて構成されることをその要旨とする。
【０００６】
この発明では、移動子は、固定子の励磁コイルとの対向面に界磁極又は突極が軸線回りにスパイラル状に設けられ、励磁コイルは、界磁極又は突極と対応させて軸線回りに同方向にスパイラル状に導線が巻回されて構成される。つまり、従来の様に固定子の径方向内側に突出するティースに導線を巻回して励磁コイルを構成するのではなく、軸線回りにスパイラル状に設けられた界磁極又は突極と対応させて軸線回りに同方向にスパイラル状に導線を巻回して励磁コイルを固定子に設ける。そのため、励磁コイルを構成する導線の巻回を容易とすることができ、作業効率の向上に寄与できる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動機において、前記励磁コイルは、基端側から先端側までスパイラル状に巻回される第１コイル部と、その先端側で折り返し巻回方向を逆として基端側まで同方向のスパイラル状に巻回される第２コイル部とで構成され、前記界磁極又は突極は、その個々の極が個々の前記コイル部にそれぞれに対向する態様で設けられることをその要旨とする。
【０００８】
この発明では、励磁コイルは、基端側から先端側までスパイラル状に巻回される第１コイル部と、その先端側で折り返し巻回方向を逆として基端側まで同方向のスパイラル状に巻回される第２コイル部とで構成され、界磁極又は突極は、その個々の極が個々のコイル部にそれぞれに対向する態様で設けられる。これにより、界磁極又は突極の個々の極と対向する個々のコイル部が導線の連続で巻回できるため、より作業性を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
従って、上記記載の発明によれば、励磁コイルを構成する導線の巻回を容易に行うことができる電動機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態の電動機としてのブラシレスモータの軸方向の断面図である。図２は、本実施形態の電動機としてのブラシレスモータの斜視図である。
【００１１】
本実施形態のブラシレスモータ１のハウジング２は、樹脂製で略有底円筒状をなすハウジング本体２ａと、該ハウジング本体２ａの開口を塞ぐエンドフレーム２ｂから構成されており、ハウジング本体２ａの内周面にはステータ（固定子）３が固定されている。
【００１２】
ステータ３は、ハウジング本体２ａの内周面に固定される金属製で略円筒状の電機子ヨーク４と、該電機子ヨーク４の内周面に樹脂材料からなるコイル固定部材５にて固定される３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の励磁コイル６，７，８とで構成されている。各相の励磁コイル６，７，８には、エンドフレーム２ｂに設けられた給電部９を介して１２０°位相の異なる３相の駆動電力が供給されるようになっている。Ｕ相、Ｖ相及びＷ相励磁コイル６，７，８は、電機子ヨーク４の内周面において軸線Ｌ１回りにスパイラル状に導線１０が巻回されて構成されている。その詳細については後述する。このようなステータ３の内側には、移動子としてのロータ１１が回転可能に設けられている。
【００１３】
ロータ１１は、ハウジング２の底部中央部と該ハウジング２の開口を閉塞するエンドフレーム２ｂの径方向の中央部とにそれぞれ設けられた一対の軸受１２ａ，１２ｂによって軸支される回転軸１３と、該回転軸１３に装着される略円筒状のロータヨーク１４と、該ロータヨーク１４の外周面に前記励磁コイル６，７，８と対向するように固定される界磁極としての複数（本実施形態では２つ）の永久磁石１５，１６とから構成されている。回転軸１３は、軸受１２ａ，１２ｂ等により軸方向及び径方向への移動が規制され回転可能に支持されている。永久磁石１５，１６は、径方向外側（表面）にＮ極を有する永久磁石１５と、径方向外側（表面）にＳ極を有する永久磁石１６とからなり、軸線Ｌ１回りに励磁コイル６，７，８と同様の傾斜角度で同方向にスパイラル状に設けられている。永久磁石１５，１６は、それぞれロータヨーク１４の外周面に２周周回されるとともに径方向断面が略円形状に形成されており、各永久磁石１５，１６と径方向外側の表面積は同程度となるように構成されている。
【００１４】
次に、本実施形態のＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相の励磁コイル６，７，８と永久磁石１５，１６との配置関係について述べる。
図２及び図３（同図３ではＶ相励磁コイル７のみ図示）に示すように、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相励磁コイル６，７，８は、連続する導線１０で構成すべく第１コイル部６ａ，７ａ，８ａ及び第２コイル部６ｂ，７ｂ，８ｂと折返し部６ｃ，７ｃ，８ｃとから構成されている。
【００１５】
励磁コイル６，７，８の各第１コイル部６ａ，７ａ，８ａは、導線１０が給電部９と接続される基端側（図２中、下側）から先端側に向かって電機子ヨーク４の内周面に沿ってそれぞれ同様の傾斜角度でスパイラル状に巻回されて構成されている。第１コイル部６ａ，７ａ，８ａより先の導線１０は折返し部６ｃ，７ｃ，８ｃとして構成され、該折返し部７ｃは、回転軸１３と干渉しないように第１コイル部６ａ，７ａ，８ａから第２コイル部６ｂ，７ｂ，８ｂに向けて巻回方向を逆方向とするように湾曲されている。折返し部７ｃより先の導線１０は、再び基端側に向かって電機子ヨーク４の内周面に沿ってそれぞれ同様の傾斜角度で同方向のスパイラル状に巻回されて第２コイル部６ｂ，７ｂ，８ｂが構成されている。
【００１６】
また、励磁コイル６，７，８は、各第１コイル部６ａ，７ａ，８ａが６０°間隔、各第２コイル部６ｂ，７ｂ，８ｂも６０°間隔となるように構成されるとともに、同相の第１コイル部６ａ，７ａ，８ａと第２コイル部６ｂ，７ｂ，８ｂとが互いに１８０°間隔となるように構成されている。つまり、同様の傾斜角度でスパイラル状に巻回される第１コイル部６ａ，７ａ，８ａ及び第２コイル部６ｂ，７ｂ，８ｂは、導線１０の間隔が等間隔となっている。このような励磁コイル６，７，８に対し、前記永久磁石１５，１６の軸方向幅Ｙ１は、第１コイル部６ａ，７ａ，８ａ若しくは第２コイル部６ｂ，７ｂ，８ｂの配置幅Ｙ２より若干大きく設定されている（図１参照）。これにより、第１コイル部６ａ，７ａ，８ａが例えばＮ極の永久磁石１５と対向すると同時に、第２コイル部６ｂ，７ｂ，８ｂがＳ極の永久磁石１５と対向するようになっている。そして、第２コイル部６ｂ〜８ｂより先の導線１０は湾曲形状の短絡部材２０に互いに接続され、励磁コイル６，７，８はこの短絡部材２０が中性点となる星状結線にて構成されている。尚、上記説明では、励磁コイル６，７，８をそれぞれ各１本の導線１０を基端側と先端側との間を１往復させて構成しているが、導線１０を複数本設けたり、基端側にも折返し部を設けて導線１０の往復数を変更したり、その両方を行ってもよい。
【００１７】
これら各励磁コイル６，７，８を有するステータ３の製造過程において、図４に示すように、各励磁コイル６，７，８は、その外径が電機子ヨーク４の内径よりも大きく形成されている。そして、各励磁コイル６，７，８が縮径されて電機子ヨーク４内に挿入され、該励磁コイル６，７，８の弾性復帰力にて電機子ヨーク４の内周面に圧接することを利用して、各励磁コイル６，７，８が電機子ヨーク４の内周面に安定して保持されるようにしている。その後、各励磁コイル６，７，８は樹脂成形によるコイル固定部材５にて固定され、ステータ３が製造されている。
【００１８】
上記の様に構成されたブラシレスモータ１は、各励磁コイル６，７，８のそれぞれ１２０°位相の異なる３相の駆動電力を図示しない駆動電源から給電部９を介して供給することで永久磁石１５，１６及び各励磁コイル６，７，８間で吸反発が起き、ロータ１１（回転軸１３）を回転させている。この場合、各励磁コイル６，７，８に電流を流すことで発生される磁界と、各永久磁石１５，１６間で発生する磁界とにより、ロータ１１の外周側で永久磁石１５，１６の傾斜角度と直交する方向にトルクが発生し、軸受１２ａ，１２ｂにて径方向及び軸方向の移動が規制されているため、周方向にロータ１１が回転するようになっている。尚、ブラシレスモータ１には、永久磁石１５，１６と対向する位置にホールＩＣなどの位置検出センサ（図示略）が設けられており、ロータ１１（永久磁石１５，１６）の位置検出を行い回転の制御が行われている。
【００１９】
次に、本実施の形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）ロータ１１は、ステータ３の励磁コイル６，７，８との対向面に永久磁石１５，１６が軸線Ｌ１回りにスパイラル状に設けられ、励磁コイル６，７，８は、永久磁石１５，１６と対応させて軸線Ｌ１回りに同方向にスパイラル状に導線が巻回されて構成される。つまり、従来の様にステータの径方向内側に突出するティースに導線を巻回して励磁コイルを構成するのではなく、軸線Ｌ１回りにスパイラル状に設けられた永久磁石１５，１６と対応させて軸線Ｌ１回りに同方向にスパイラル状に導線１０を巻回して励磁コイル６，７，８をステータ３に設ける。そのため、励磁コイル６，７，８を構成する導線１０の巻回を容易とすることができ、作業効率の向上に寄与できる。
【００２０】
（２）励磁コイル６，７，８は、基端側から先端側までスパイラル状に巻回される第１コイル部６ａ，７ａ，８ａと、その先端側で折り返し巻回方向を逆として基端側まで同方向のスパイラル状に巻回される第２コイル部６ｂ、７ｂ、８ｂとで構成され、永久磁石１５，１６は、その個々の極が個々のコイル部６ａ〜８ａ，６ｂ〜８ｂにそれぞれに対向する態様で設けられる。これにより、永久磁石１５，１６の個々の極と対向する個々のコイル部６ａ〜８ａ，６ｂ〜８ｂが導線の連続で巻回できるため、より作業性を向上させることができる。
【００２１】
尚、本発明の実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、永久磁石１５，１６を用いているが、これに限らず、例えば図５に示すように、突極としての２重の突条３０，３１を軸線Ｌ１回りにスパイラル状に設け、リラクタンス型電動機としてもよい。因みに、図５では、第１コイル部６ａ〜８ａ、第２コイル部６ｂ〜８ｂをそれぞれ集合させた態様としている。
【００２２】
・上記実施の形態では、軸受１２ａ，１２ｂにてロータ１１の径方向及び軸方向の移動を規制し、周方向にロータ１１を回転させるように構成しているが、これに限らない。例えば、軸方向及び周方向の移動を規制せずに双方向に移動可能にしてもよい。また、径方向及び周方向の移動を規制し軸方向に移動する構成としてもよい。例えば、軸方向に移動する構成として、図６に示すように、上記実施形態と同様な構成のステータ３に対し、同様の永久磁石１５，１６を外周面に有するスライドヨーク１４ａが備えられている。スライドヨーク１４ａは、ハウジング２内の固定軸４０に一体に設けた滑りキー４１に対して軸線Ｌ１方向にのみ往復移動可能に支持されている。スライドヨーク１４ａには、シャフト４３を介してハウジング２の外部に押圧部材４４が連結されている。そして、各励磁コイル６，７，８に電流を流すことで発生される磁界と、各永久磁石１５，１６間で発生する磁界とにより、ロータ１１の外周側で永久磁石１５，１６の傾斜角度と直交する方向にトルクが発生する。この発生したトルクにより、スライドヨーク１４ａが軸線Ｌ１方向に直動し、これに基づいて押圧部材４４が同様に動作する構成である。
【００２３】
・上記実施の形態では、ステータ３の内側でロータ１１が回転するインナロータ型の電動機として構成しているが、アウタロータ型の電動機に適用してもよい。
・上記実施の形態では、ブラシレスモータ１で構成しているが、交流モータ等の他の電動機に適用してもよい。
【００２４】
次に、上記実施の形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）  請求項１または２に記載の電動機において、前記移動子は、前記固定子に対して回転可能に配置されたことを特徴とする電動機。
【００２５】
これにより、請求項１または２に記載の効果を奏する回転電動機を提供することができる。
（ロ）  上記（イ）に記載の電動機において、前記移動子は、前記固定子の内周側で回転可能に配置されたことを特徴とする電動機。
【００２６】
これにより、請求項１または２に記載の効果を奏するインナロータ型電動機を提供することができる。
（ハ）  上記（イ）または上記（ロ）に記載の電動機において、前記移動子の位置検出を行う位置検出センサが設けられ、前記位置検出センサからの信号を基に前記駆動電力を生成して前記励磁コイルに供給し前記移動子を移動させることを特徴とする電動機。
【００２７】
これにより、請求項１または２に記載の効果を奏するブラシレス電動機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施の形態における電動機の断面図である。
【図２】同上におけるロータ及びコイルの斜視図である。
【図３】同上におけるロータ及びコイルの斜視図である。
【図４】同上におけるコイルの配置方法を説明するための説明図である。
【図５】別例における電動機の断面図である。
【図６】別例における電動機の断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…電動機、３…ステータ（固定子）、６，７，８…励磁コイル、６ａ，７ａ，８ａ…第１コイル部、６ｂ，７ｂ，８ｂ…第２コイル部、１０…導線、１１…ロータ（移動子）、１５，１６…永久磁石（界磁極）、３０，３１…突条（突極）、Ｌ１…軸線。
【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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