CN105048754A - 无刷电机 - Google Patents

Abstract

通过对定子中的线圈的改良，实现小型且高转矩的无刷电机。无刷电机包括：定子，具有环状的定子芯、和在定子芯的内周侧沿周向依次而设的第1～第12齿；第1～第12线圈，分别被缠绕于第1～第12齿，且被三角形连接；以及转子，被设在定子的中心部。关于第1～第12线圈，第12、第1、第6及第7线圈被依次串联连接构成W相，第8、第9、第2及第3线圈被依次串联连接构成U相，第4、第5、第10及第11线圈被依次串联连接构成V相；在齿上的配置中相邻的异相线圈彼此的缠绕方向相同，相邻的同相线圈彼此的缠绕方向逆向。

Description

无刷电机

技术领域

本发明涉及无刷电机。

背景技术

以往，电机被作为各种各样的装置和产品的驱动源来使用。例如，在包括打印机和复印机等办公设备、各种各样的家电产品、汽车及电动自行车等车辆的助力在内的动力源用途中被采用。特别是作为动作频率高的可动部件的驱动源，从耐久性和电噪声的观点来说有时会使用无刷电机。

作为无刷电机的一种，已知有内转子型。在转子周围配置有定子，在定子所设的多个定子齿上，分别缠绕线圈。向多个定子齿分别缠绕线圈的方法已有多种方案，例如已公开了线圈被三角形连接或星形连接的同步电动机(参照专利文献1)。

[在先技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本特表2012-517209号公报

发明内容

〔发明所要解决的课题〕

作为上述的同步电动机之一，有通过连续的连接来实现三角形连接的构造，但在同相的相分离的定子齿上，连接线圈的连接线的数量较多，需要配置连接线的空间或母线(busbar)等替代部件。此外，连接线并非有助于定子的磁力的产生，故希望尽可能地减少。

本发明是鉴于这样的状况而研发的，其目的在于提供一种通过定子上的线圈的改良来实现小型、高转矩的无刷电机的技术。

〔用于解决课题的手段〕

本发明一个方案的无刷电机包括：定子，具有环状的定子芯、和在定子芯的内周侧沿周向依次而设的第1～第12齿；第1～第12线圈，分别被缠绕于第1～第12齿，且被三角形连接；以及转子，被设在定子的中心部。关于第1～第12线圈，第12、第1、第6及第7线圈被串联连接构成W相，第8、第9、第2及第3线圈被串联连接构成U相，第4、第5、第10及第11线圈被串联连接构成V相；在齿上的配置中，相邻的异相线圈彼此的缠绕方向相同，相邻的同相线圈彼此的缠绕方向逆向。W相具有连接第1线圈和第6线圈的第1连接线。U相具有连接第9线圈和第2线圈的第2连接线。V相具有连接第5线圈和第10线圈的第3连接线。

通过该方案，能使用于连接相分离的线圈彼此的连接线缩短。另外，U相的末线和V相的始线被从相邻的线圈引出，或者，V相的末线和W相的始线被从相邻的线圈引出，或者，W相的末线和U相的始线被从相邻的线圈引出，故将线圈缠绕于各齿后的始末线的处理较容易，且连接也变短。因此，能减少非有助于磁力的产生的线圈的量，能降低线圈电阻，并能减小线圈的配置空间。

第1～第3连接线可以被配置成彼此不相交叉的方式。由此，能谋求绝缘可靠性的提高，也有助于电机的薄型化、小型化。

第1～第3连接线可以被配置在定子芯的轴向两端面的一个端面的外缘部。第1连接线及第3连接线可以被配置在从轴向看一部分重叠、且在轴向上不同的位置。第2连接线具有从轴向看自第3连接线的下方变位到第1连接线的上方的曲折部。由此，从上方看定子时所重叠的连接线的条数成为2条以下，有助于电机的薄型化、小型化。

另外，将以上构成要素的任意组合、本发明的表现形式在部件、制造方法、系统等之间变换后的方案，作为本发明的技术方案也是有效的。

〔发明效果〕

通过本发明，能实现小型、高转矩的无刷电机。

附图说明

图1是第1实施方式的无刷电机的整体立体图。

图2是第1实施方式的无刷电机的侧视图。

图3是第1实施方式的无刷电机的分解立体图。

图4是定子芯的俯视图。

图5是定子的立体图。

图6是示意性地表示本实施方式的定子的三角形连接的图。

图7是示意性地表示第2实施方式的定子的三角形连接的图。

〔标号说明〕

C1第1线圈、F1第1连接线、T1齿、C2第2线圈、F2第2连接线、C3第3线圈、F3第3连接线、C4第4线圈、C5第5线圈、C6第6线圈、C7第7线圈、C8第8线圈、C9第9线圈、C10第10线圈、C11第11线圈、12转子、C12第12线圈、14定子、14a外缘部、36定子芯。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施方式。在附图的说明中对相同的要素标注相同的标号，并适当省略重复的说明。另外，以下所述的构成仅是例示，并非对本发明的范围进行某种限定。以下以内转子型的无刷电机为例进行说明。

[第1实施方式]

(无刷电机)

图1是第1实施方式的无刷电机的整体立体图。图2是第1实施方式的无刷电机的侧视图。图3是第1实施方式的无刷电机的分解立体图。

第1实施方式的无刷电机(以下有时称作“电机”)10包括：具有磁体的圆柱状的转子12；在中央部具有用于配置转子12的空间的定子14；前盖16；外壳本体18；以及供电部19。

前盖16是板状的部件，在中央处以能贯通旋转轴20的方式形成有孔16a，并且在孔16a的附近形成有用于保持轴承22的凹部16b。并且，前盖16介由轴承22支承转子12的旋转轴20的一部分。此外，外壳本体18是圆筒状的部件，在基部18a的中央处形成有用于保持轴承(未图示)的凹部18b。并且，外壳本体18介由轴承支承转子12的旋转轴20的其它部分。在第1实施方式中，前盖16和外壳本体18构成收容转子12和定子14的收容部件。

(定子)

接下来说明定子14的构造。图4是定子芯的俯视图。图5是定子14的立体图。图4所示的定子芯的形状仅为示意，省略了细节部分。

定子芯36是圆筒状(环状)的部件，由多张板状的定子轭38层叠而成。在定子轭38的内周侧，沿周向依次而设的12根齿T1～T12朝向中心地形成。

各齿T1～T12上被安装绝缘子40。然后，针对各齿T1～T12，分别从绝缘子40上方缠绕导体(铜线)，形成第1线圈C1～第12线圈C12(参照图5)。然后，在经过这样的工序而完成的定子14的中央部配置转子12。

图6是示意性地表示本实施方式的定子14的三角形连接的图。

参照图5、图6详细说明线圈的缠绕状态。图6所示的连接构造是用喷嘴式(nozzletype)绕线机进行的例子。另外，即使调换一下U相、V相、W相，本质上也是相同的。以下针对从第12线圈C12起形成的情况进行说明。

如图6所示，首先作为W相，逆时针(CCW)地形成第12线圈C12，顺时针(CW)地形成第1线圈C1，经第1连接线F1，顺时针地形成第6线圈C6，逆时针地形成第7线圈C7。在此，第12线圈C12、第1线圈C1、第6线圈C6及第7线圈C7构成按该顺序串联连接的W相。

在形成第7线圈C7后，接着逆时针形成第8线圈C8，顺时针形成第9线圈C9，经第2连接线F2顺时针形成第2线圈C2，逆时针形成第3线圈C3。在此，第8线圈C8、第9线圈C9、第2线圈C2及第3线圈C3构成按该顺序串联连接的U相。

在形成第3线圈C3后，接着逆时针形成第4线圈C4，顺时针形成第5线圈C5，经第3连接线F3顺时针形成第10线圈C10，逆时针形成第11线圈C11。在此，第4线圈C4、第5线圈C5、第10线圈C10及第11线圈C11构成按该顺序串联连接的V相。之后，将W相的始线L1和V相的末线L2进行连接处理，形成三角形连接。

此外，相邻的异相(W相与U相、U相与V相、V相与W相)的线圈彼此缠绕方向是相同的，相邻的同相的线圈彼此缠绕方向是逆向的。

这样，第1实施方式的定子14的第1线圈C1～第12线圈C12通过绕线机的连续动作而实现了三角形连接。此外，在定子14中，能使连接相分离的线圈彼此的连接线缩短。另外，U相的末线和V相的始线被从相邻线圈的相同齿间引出，或者，V相的末线和W相的始线被从相邻线圈的相同齿间引出，或者，W相的末线和U相的始线被从相邻线圈的相同齿间引出，故将线圈缠绕于各齿后的始末线的处理变得容易，连接也变短。因此，能减少不对磁力的产生有帮助的的线圈的量，能降低线圈电阻，并且也能降低线圈的配置空间。即，能通过定子上的线圈的缠绕方法的改良来实现小型、高转矩的无刷电机。

此外，本实施方式的第1连接线F1～第3连接线F3被配置成彼此不相交叉的方式。由此，连接线彼此不会接触，能谋求绝缘可靠性的提高，并有助于电机的薄型化、小型化。更详细来说，如图5所示，第1～第3连接线F1～F3被圆弧状地配置在定子芯36的轴向Ax的两端面的一个端面的绝缘子的外缘部14a。第1连接线F1及第3连接线F3被配置在从轴向Ax看一部分重叠、且在轴向上不同的位置。并且，第2连接线F2具有从轴向看自第3连接线F3的下方变位到第1连接线F1的上方的曲折部F’。由此，从上方看定子时所重叠的连接线的条数在2条以下，也有利于电机的薄型化、小型化。

另外，在各绝缘子40的背面部(外周面)形成有用于控制各连接线的移动的卡定部40a。由此，能在所希望的位置固定各连接线。特别是本实施方式的第2连接线F2，在曲折部F’的前后被2个卡定部40a从不同方向支承，从而能实现带有张力(tension)的状态，故被牢固地固定在所希望的位置。

[第2实施方式]

图7是示意性地表示第2实施方式的定子的三角形连接的图。图7所示的连接构造是用飞叉式绕线机进行的例子。以下针对从第12线圈C12开始形成的情况进行说明。另外，对于与第1实施方式同样的构成，适当省略说明。

如图7所示，首先作为W相，逆时针(CCW)地形成第12线圈C12，然后顺时针(CW)地形成第1线圈C1，经形成在定子的一个端面侧(图7的上侧)的第1连接线F1’后顺时针地形成第6线圈C6，再逆时针地形成第7线圈C7。在此，第12线圈C12、第1线圈C1、第6线圈C6及第7线圈C7构成按该顺序串联连接的W相。

在形成第7线圈C7后，接着逆时针形成第8线圈C8，然后顺时针形成第9线圈C9，经形成在定子的另一端面侧(图7的下侧)的第2连接线F2’后顺时针形成第2线圈C2，再逆时针形成第3线圈C3。在此，第8线圈C8、第9线圈C9、第2线圈C2及第3线圈C3构成按该顺序串联连接的U相。

在形成第3线圈C3后，接着逆时针形成第4线圈C4，然后顺时针形成第5线圈C5，经从定子的一个端面侧向另一端面侧形成的第3连接线F3’后顺时针形成第10线圈C10，再逆时针形成第11线圈C11。在此，第4线圈C4、第5线圈C5、第10线圈C10及第11线圈C11构成按该顺序串联连接的V相。然后，对W相的始线L1和V相的末线L2进行连接处理，形成三角形连接。

像这样采用飞叉式的绕线机，也能得到与第1实施方式同样的作用效果。

如上所述实施方式的无刷电机能减少非有助于电机特性的连接线的数量，还能缩短其长度。因此，因绕线(线圈)电阻的减少，电机效率得到提高。此外，由于各相的缠绕步骤是同样的，故各相的绕线电阻值的偏差较少，有助于电机性能的稳定化。另外，由于能将连接线的数量按定子两端面侧的合计控制在2段以下，故用于连接和配置连接线的空间变小，也有助于电机整体的薄型化。另外，能不需要始末线处理时无用的电线地、以连续的电线形成全部线圈。另外，不论哪个相，始线和末线都处于相同的位置，故缠绕后的连接处理变得容易。通过改良缠绕构造，缠绕于各齿的线圈不会松动，能实现没有电线松动的高品质的电机。此外，实施方式的无刷电机不需要母线或复杂的连接机构就能实现所希望的连接构造。

以下说明能合适地利用本发明的各种无刷电机。本实施方式的无刷电机的外径为30～140mm程度、优选35～85mm程度。另外，定子槽(齿)的数量为12。磁体的数量优选10或14个。另外，磁体的主面的磁力在8MGOe以上，优选10MGOe以上，更优选30MGOe以上。转子的直径优选20～70mm程度。

以上参照上述各实施方式说明了本发明，但本发明并非限定于上述各实施方式，将各实施方式的构成适当组合或置换后的方案也包含在本发明内。另外，还可以基于本领域技术人员的知识适当重组各实施方式中的组合或处理顺序，以及对各实施方式施加各种设计变更等变形，被施加了这样的变形的实施方式也可能包含在本发明的范围内。

Claims (3)

1.一种无刷电机，其特征在于，包括：

定子，具有环状的定子芯、和在上述定子芯的内周侧沿周向依次而设的第1～第12齿，

第1～第12线圈，分别被缠绕于上述第1～第12齿，且被三角形连接，以及

转子，被设在上述定子的中央部；

关于上述第1～第12线圈，

上述第12、第1、第6及第7线圈被串联连接构成W相，

上述第8、第9、第2及第3线圈被串联连接构成U相，

上述第4、第5、第10及第11线圈被串联连接构成V相，

在上述齿上的配置中、相邻的异相线圈彼此的缠绕方向相同，

相邻的同相线圈彼此的缠绕方向逆向；

上述W相具有连接上述第1线圈和上述第6线圈的第1连接线；

上述U相具有连接上述第9线圈和上述第2线圈的第2连接线；

上述V相具有连接上述第5线圈和上述第10线圈的第3连接线。

2.如权利要求1所述的无刷电机，其特征在于，

上述第1～第3连接线被配置成彼此不相交叉的形式。

3.如权利要求2所述的无刷电机，其特征在于，

上述第1～第3连接线被配置在上述定子芯的轴向两端面的一个端面的外缘部；

上述第1连接线及上述第3连接线被配置在从轴向看一部分重叠、且在轴向上不同的位置；

上述第2连接线具有从轴向看自上述第3连接线的下方变位到上述第1连接线的上方的曲折部。