特開 2023-163774 コイルボビン及びこれを備えるブラシレスモータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023163774

(43)【公開日】2023-11-10

(54)【発明の名称】コイルボビン及びこれを備えるブラシレスモータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/46 20060101AFI20231102BHJP

【ＦＩ】

H02K3/46 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022074902

(22)【出願日】2022-04-28

(71)【出願人】

【識別番号】000002233

【氏名又は名称】ニデックインスツルメンツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002158

【氏名又は名称】弁理士法人上野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 和磨

【テーマコード（参考）】

5H604

【Ｆターム（参考）】

5H604BB01

5H604BB10

5H604BB14

5H604CC01

5H604CC05

5H604CC15

5H604PB03

5H604QB17

(57)【要約】

【課題】導線の巻き始め部分の干渉を抑え、導線をより整然と巻回することができるコイルボビン、及びこれを備えるブラシレスモータを提供する。
【解決手段】導線が巻き付けられる角柱形状の芯棒である胴部と、胴部のその長さ方向における両端に設けられた鍔状部である第１フランジ部および第２フランジ部と、を有し、胴部には、第１フランジ部側の端部である根元部から導線が巻き始められ、根元部のいずれかの角であって、該根元部に導線が巻き始められる始点となる角を第１角部というときに、第１フランジ部の胴部側に向けられた面には、第１角部の位置に隣接する位置を通り、該第１角部まで導線を誘導する溝部が形成されているコイルボビン、及びこれを備えるブラシレスモータによりこれを解決する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気モータのステータを構成するコイルボビンであって、
導線が巻き付けられる角柱形状の芯棒である胴部と、
前記胴部のその長さ方向における両端に設けられた鍔状部である第１フランジ部および第２フランジ部と、を有し、
前記胴部には、前記第１フランジ部側の端部である根元部から導線が巻き始められ、
前記根元部のいずれかの角であって、該根元部に導線が巻き始められる始点となる角を第１角部というときに、
前記第１フランジ部の前記胴部側に向けられた面には、前記第１角部の位置に隣接する位置を通り、該第１角部まで導線を誘導する溝部が形成されている、
コイルボビン。

【請求項2】

前記溝部は直線状に延びており、その両端が前記第１フランジ部の側面を貫通している、
請求項１に記載のコイルボビン。

【請求項3】

鉄芯がインサート成形される、
請求項３に記載のコイルボビン。

【請求項4】

前記胴部の側面のうち、前記第１角部をその辺に含む側面の一つを第１側面といい、該第１側面の、前記第１角部の対辺をなす角を第２角部というときに、
前記溝部は、前記第１側面に隣接し、該第１側面に沿ってこれと平行に延びており、
導線は、前記溝部内を、前記第２角部側から前記第１角部側に向かって配線される、
請求項１に記載のコイルボビン。

【請求項5】

前記溝部は、前記第１フランジ部の側面を貫通し、該溝部に導線を導入する開口である、導入口を有し、
前記溝部は、前記導入口側から前記第１角部側に向かうにつれて次第にその深さが浅くなるスロープ部を有する、
請求項４に記載のコイルボビン。

【請求項6】

前記溝部はその両端が前記第１フランジ部の側面を貫通しており、
前記溝部はさらに、その深さが一定のフラット部を有し、
前記スロープ部は前記第２角部に隣接する位置に設けられ、
前記フラット部は、前記スロープ部から連続し、前記第１角部に向かって延びている、
請求項５に記載のコイルボビン。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のコイルボビンに導線が巻回された複数のコイルと、
前記複数のコイルを有するステータと、を備える、
ブラシレスモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電気モータのステータを構成するコイルボビン、及びこれを備えるブラシレスモータに関し、より具体的には、コイルボビンに対して導線をより整然と巻回することができるボビン構造に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、コイルボビンの胴部に巻回される導線の巻き始め部分が、２周目の導線に干渉することを軽減するコイルボビンが開示されている。下記特許文献１のコイルボビンは、フランジの裏面（内向き面）にスロープを設け、スロープに沿って胴部の一側面の中ほどまで導線を誘導し、そこから導線を巻き始める。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－１１８６１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図５に示すように、一般的なコイルボビンに導線を巻くときには、一周目を巻き終わる前にその巻き始め部分に導線が干渉する。そのため、コイルボビンの胴部における各周の最後の側面（以下、この側面のことを単に「胴部の最後の側面」ともいう。）には導線が斜めに巻かれ、その根元部分には隙間が生じることになる。また、導線の巻き始め部分からは結線や他コイルとの接続用の導線が連続しており、２層目以降の導線がこれに干渉する、よって２層目以降は各周の最初の側面でも導線が斜めに巻かれることになる。

【0005】

また、図６に示すように、胴部の側面の途中から導線を巻き始めると、その側面に巻かれる導線は、導線の巻き始め部分を境に折れ曲がるように巻かれる。また、その側面に導線を最短距離で引き回すと、導線が前周の導線に干渉する（図６の一点鎖線の部分）。そのため、導線をまず前周の導線に干渉しない位置に引っ張り、その後、前周の導線側に引き下ろす、という操作が必要になる。この操作は巻線機の処理時間を増加させ、またいわゆる巻きダレなど、コイルの品質にも影響する。

【0006】

そこで、本発明が解決しようとする課題は、導線の巻き始め部分の干渉を抑え、導線をより整然と巻回することができるコイルボビン、及びこれを備えるブラシレスモータを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明のコイルボビンは、電気モータのステータを構成するコイルボビンであって、導線が巻き付けられる角柱形状の芯棒である胴部と、前記胴部のその長さ方向における両端に設けられた鍔状部である第１フランジ部および第２フランジ部と、を有し、前記胴部には、前記第１フランジ部側の端部である根元部から導線が巻き始められ、前記根元部のいずれかの角であって、該根元部に導線が巻き始められる始点となる角を第１角部というときに、前記第１フランジ部の前記胴部側に向けられた面には、前記第１角部の位置に隣接する位置を通り、該第１角部まで導線を誘導する溝部が形成されていることを要旨とする。

【0008】

導線をフランジ部の溝を通して胴部の角に誘導し、その角から導線を巻き始めることにより、上記特許文献１のような導線の折れ曲がりが避けられ、また、胴部の最後の側面においても導線を最短距離で引き回すことができる。また、結線や他コイルとの接続用の導線は溝に沈んでいるため、これが２層目以降の導線に干渉することもない。これにより、巻線機による処理の煩雑化や、巻きダレが防止されるとともに、コイルボビンに対する導線の巻き数が最大化される。

【0009】

また、本発明のコイルボビンは、前記溝部が直線状に延びており、その両端が前記第１フランジ部の側面を貫通していることが好ましい。これによりコイルボビンの全体を一部品として射出成形することが可能となり、組み立て工程を省略することができる。このとき、鉄芯がインサート成形されることがより好ましい。

【0010】

また、本発明のコイルボビンは、前記胴部の側面のうち、前記第１角部をその辺に含む側面の一つを第１側面といい、該第１側面の、前記第１角部の対辺をなす角を第２角部というときに、前記溝部は、前記第１側面に隣接し、該第１側面に沿ってこれと平行に延びており、導線は、前記溝部内を、前記第２角部側から前記第１角部側に向かって配線されることが好ましい。これにより、胴部の最後の側面においても、その根元部に隙間を空けず、導線を整然と巻くことができる。

【0011】

このとき、前記溝部は、前記第１フランジ部の側面を貫通し、該溝部に導線を導入する開口である、導入口を有し、前記溝部は、前記導入口側から前記第１角部側に向かうにつれて次第にその深さが浅くなるスロープ部を有することが好ましい。溝部はコイルボビンの部品強度を低下させるおそれがある。溝部をスロープ状に形成することにより、溝部の深さを抑えることができる。

【0012】

またこのとき、前記溝部はその両端が前記第１フランジ部の側面を貫通しており、前記溝部はさらに、その深さが一定のフラット部を有し、前記スロープ部は前記第２角部に隣接する位置に設けられ、前記フラット部は、前記スロープ部から連続し、前記第１角部に向かって延びていることがより好ましい。これにより溝部の深さを最小化することができるとともに、コイルボビンの全体を一部品として射出成形することが可能となる。

【0013】

また、上記課題を解決するため、本発明のブラシレスモータは、本発明のコイルボビンに導線が巻回された複数のコイルと、前記複数のコイルを有するステータと、を備えることをその要旨とする。本発明のコイルボビンを採用することにより、モータの動作品質がより安定する。また本発明のコイルボビンはブラシレスモータの小型化にも資する。

【発明の効果】

【0014】

このように、本発明のコイルボビン及びブラシレスモータによれば、導線の巻き始め部分の干渉を抑え、導線をより整然と巻回することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態に係るコイルボビンの外観を示す斜視図である。

【図2】コイルボビンの側面視断面図である。

【図3】溝部の変形例を示す側面視断面図である。

【図4】実施形態に係るブラシレスモータの内部構造を示す平面視透視図である。

【図5】従来のコイルボビンの一例を示す斜視図である

【図6】従来のコイルボビンの一例を示す側面視断面図である

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明のコイルボビン及びブラシレスモータの実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明するコイルボビン１０は、導線（巻線）が巻かれることで、後述するブラシレスモータ９０のステータ８０を構成するコイルとなる。

【0017】

以下の説明における「上下」とは、図１に描かれた座標軸のＺ軸に平行な方向であり、Ｚ１側を「上」、Ｚ２側を「下」とする。「前後」とは同座標軸のＸ軸に平行な方向をいい、Ｘ１側を「前」、Ｘ２側を「後ろ」とする。また、「左右」とは、同座標軸のＹ軸に平行な方向をいい、Ｙ１側を「右」、Ｙ２側を「左」とする。

【0018】

（コイルボビンの構成）
図１はコイルボビン１０の外観を示す斜視図である。以下、図１を参照して本形態のコイルボビン１０の全体的な構造について説明する。

【0019】

コイルボビン１０は、導線１９が巻き付けられる角柱形状の芯棒である胴部２０と、胴部２０の下に設けられた鍔状部である第１フランジ部３１、胴部２０の上に設けられた鍔状部である第２フランジ部３２と、を有している。第１フランジ部３１の上面３１ａには、導線１９を胴部２０に誘導するためのスリットである溝部４０が形成されている。

【0020】

胴部２０の周面を構成する４つの側面のうち、右側（Ｙ１側）に向けられた側面を第１側面２１というときに、溝部４０は、第１側面２１に隣接し、第１側面２１に沿ってこれと平行に延びるように形成されている。第１側面２１は、その後ろ側（Ｘ２側）の辺を構成する角である第１角部２１１と、前側（Ｘ１側）の辺を構成する角である第２角部２１２を有している。本形態の溝部４０は、第１フランジ部３１の側面を貫通し、溝部４０に導線１９を導入する開口である導入口４１を有している。溝部４０の導線１９は、導入口４１を通って、第２角部２１２側から第１角部２１１側に引き回され、第１角部２１１の根元部２１ａを始点として、そこから胴部２０に巻回される。

【0021】

また、本形態の溝部４０は、その両端が第１フランジ部３１の側面を貫通している。これによりコイルボビン１０を一部品として射出成形することが可能とされており、組み立て工程が省略されている。また本形態のコイルボビン１０は鉄芯７０がインサート成形されている。

【0022】

（巻線の導入構造）
図２は、コイルボビン１０を右側から見た側面視断面図である。以下、図２を参照して、コイルボビン１０の溝部４０の構造について説明する。

【0023】

上でも述べたように、本形態のコイルボビン１０では、導線１９は溝部４０内を第２角部２１２側から第１角部２１１側に配線され、第１角部２１１の根元部２１ａを始点として胴部２０に巻き付けられる。本形態では、溝部４０を通して胴部２０の第１角部２１に導線１９を誘導し、そこから胴部２０に巻き始めることにより、図６のような導線の折れ曲がりが避けられる。第１側面２１は、胴部２０に巻かれる各周の導線１９が最後に巻き付けられる側面であるが、第１側面２１においても、前周の導線１９に干渉することなく、導線１９を最短距離で引き回すことができる。また、結線や他コイルとの接続用の導線１９は溝４０に沈んでいるため、これが２層目以降の導線１９に干渉することもない。このように、本形態のコイルボビン１０によれば、第１側面２１の根元部２１ａに隙間を空けることなく、導線１９を整然と巻くことができ、巻線機による処理の煩雑化、巻きダレを防止しつつ、コイルボビン１０に対する導線の巻き数を最大化することができる。

【0024】

（スロープ部およびフラット部）
本形態の溝部４０は、導入口４１から第１角部２１１側に向かうにつれて次第にその深さが浅くなるスロープ部４２と、深さが一定のフラット部４３とを有している。スロープ部４２は第２角部２１２に隣接する位置に設けられ、フラット部４３は、スロープ部４２から連続し、第１角部２１１に向かって延びている。

【0025】

溝部４０は第１フランジ部３１の肉厚を部分的に薄くするため、コイルボビン１０の部品強度に影響するおそれがある。本形態では、スロープ部４２とフラット部４３とを組み合わせることで、溝部４０の深さ、つまりコイルボビン１０の部品強度の低下を必要最小限に抑えている。尚、仮に溝部４０にスロープ部４２がなく、溝部４０の全体がフラット部４３のみで構成されていた場合、一周目の導線１９は、第１側面２１に差しかかる第２角部２１２の位置で、溝部４０内の導線１９に僅かに干渉する。

【0026】

（溝部の変形例）
図３は溝部４０の変形例を示す側面視断面図である。溝部４０によるコイルボビン１０の強度低下が問題とならないときは、例えば図３（ａ）に示すように、スロープ部４２を設けず、十分な深さを有するフラット部４３のみで溝部４０を構成してもよい。また、コイルボビン１０の射出成形が困難になることや、人手による組み立て作業を行うことに差し支えがないとき、又は溝部４０による強度低下が重大な問題になるときは、例えば図３（ｂ）に示すように、溝部４０をスロープ部２３のみで構成したり、又は溝部４０を貫通させず、第１角部２１１に導線１９を誘導するために必要となる範囲にのみ溝部４０を形成してもよい。

【0027】

（ブラシレスモータ）
図４は、本形態に係るブラシレスモータ９０の内部構造を示す平面視透視図である。ブラシレスモータ９０は、上記実施形態のコイルボビン１０に導線１９が巻回された複数のコイルからなるステータ８０と、ロータ８１とを備えている。ブラシレスモータ９０は、上記実施形態のコイルボビン１０を採用することにより、安定した動作品質を有する。また、導線１９の巻き数が最大化されることで、そのサイズに対する出力が高められている。

【0028】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

【符号の説明】

【0029】

１０：コイルボビン，１９：巻線，２０：胴部，２１：第１側面，２１ａ：根元部，２１１：第１角部，２１２：第２角部，３１：第１フランジ部，３１ａ：上面，３２：第２フランジ部，４０：溝部，４１：導入口，４２：スロープ部，４３：フラット部，７０：鉄芯，８０：ステータ，８１：ロータ，９０：ブラシレスモータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】