(57)【要約】      （修正有）【課題】磁束損失を低減できるステータコア及びそれを用いたモータを提供する。【解決手段】板状のコア部材を複数積層して形成されるステータコアであって、前記コア部材は、環状のコアバック部４１と、前記コアバック部の内周面から径方向内側に突出する複数のティース部と、を備え、前記コアバック部は、外周面から径方向内側に窪む窪み部４４と、前記窪み部に配置されるとともに軸方向に隣接する複数の前記コア部材を溶接して接合する溶接部４５と、を有し、前記窪み部の径方向の窪み量が０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。【選択図】図３
2020065375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状のコア部材を複数積層して形成されるステータコアであって、
前記コア部材は、
環状のコアバック部と、
前記コアバック部の内周面から径方向内側に突出する複数のティース部と、
を備え、
前記コアバック部は、
外周面から径方向内側に窪む窪み部と、
前記窪み部に配置されるとともに軸方向に隣接する複数の前記コア部材を溶接して接合する溶接部と、
を有し、
前記窪み部の径方向の窪み量が０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である、ステータコア。
【請求項２】
前記コアバック部は、周方向に非接合で一体に形成される、請求項１に記載のステータコア。
【請求項３】
前記コアバック部は、前記窪み部の内壁面から径方向外側に突出する突出部を有し、
前記突出部の径方向の突出量が、前記窪み部の径方向の窪み量の半分以下である、請求項１又は請求項２に記載のステータコア。
【請求項４】
前記突出部は、前記窪み部の周方向の中心に配置され、
前記突出部の周方向の幅は、前記窪み部の周方向の幅の２／７よりも小さい、請求項３に記載のステータコア。
【請求項５】
前記突出部は、軸方向から見て外周縁上に径方向外側に突出する頂部が周方向に複数隣接して形成される、請求項３及び請求項４に記載のステータコア。
【請求項６】
前記コアバック部は、軸方向に隣接する前記コア部材をネジ止めして接合するネジ孔を複数有し、
前記溶接部が、周方向に隣接する前記ネジ孔の間に配置される、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のステータコア。
【請求項７】
前記コアバック部は、軸方向に隣接する前記コア部材をかしめて接合するかしめ部と前記溶接部とを複数有し、
前記かしめ部と前記溶接部とが周方向に交互に配置される、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のステータコア。
【請求項８】
前記コアバック部は、
軸方向に隣接する前記コア部材をネジ止めして接合するネジ孔と、
軸方向に隣接する前記コア部材をかしめて接合するかしめ部と、
を有し、
前記かしめ部が、前記ネジ孔の径方向内側に配置される、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のステータコア。
【請求項９】
前記ネジ孔よりも前記かしめ部の数量が多く、
隣接する前記溶接部と前記ネジ孔との最短距離は、隣接する前記溶接部と前記かしめ部との最短距離よりも長い、請求項８に記載のステータコア。
【請求項１０】
前記コアバック部は、軸方向に隣接する前記コア部材をかしめて接合するかしめ部を有し、
複数の前記コア部材は、前記かしめ部を介して接合されたコアブロックを形成し、
軸方向に隣接する前記コアブロックが、前記溶接部を介して接合される、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のステータコア。
【請求項１１】
前記コアブロックを構成する複数の前記コア部材は、前記溶接部を介して接合される、請求項１０に記載のステータコア。
【請求項１２】
前記ティース部は、
前記コアバック部から径方向内側に延びる延伸部と、
前記延伸部の径方向内端から周方向両側に延びるアンブレラ部と、
を有し、
前記窪み部の周方向の幅は、前記アンブレラ部の周方向の幅よりも小さい、請求項１〜請求項１１のいずれかに記載のステータコア。
【請求項１３】
請求項１〜請求項１２のいずれかに記載のステータコアを備える、モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータコア及びモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のステータコアは、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された固定子コア（ステータコア）は、環状の電磁鋼板を複数積層して形成される。軸方向に隣接する電磁鋼板は、溶接により接合されて一体化される。溶接は、電磁鋼板の外周面に設けられた溶接部で行われる。
【０００３】
固定子コアは、径方向内側に突出する複数のティース部を有する。各ティース部は導線が巻回され、各ティース部の周囲にコイルが形成される。導線に駆動電流が流れると、コイルで磁界が発生する。このとき、コイルで発生した磁束はティース部を通って径方向外側に向かい、固定子コアの外周部を周方向に進む。周方向に進んだ磁束は、隣接するティース部を通って径方向内側に向かう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１５９３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献に開示された固定子コアは、溶接部が、固定子コアの外周面から径方向外側に突出する。このため、固定子鉄心の外周部を周方向に進む磁束の一部が、溶接部を介して固定子コアの外方に配置された構造物に逃げることがあった。これにより、磁束損失が発生する問題があった。
【０００６】
本発明は、磁束損失を低減できるステータコア及びそれを用いたモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の例示的なステータコアは、板状のコア部材を複数積層して形成されるステータコアであって、前記コア部材は、環状のコアバック部と、前記コアバック部の内周面から径方向内側に突出する複数のティース部と、を備え、前記コアバック部は、外周面から径方向内側に窪む窪み部と、前記窪み部に配置されるとともに軸方向に隣接する複数の前記コア部材を溶接して接合する溶接部とを有し、前記窪み部の径方向の窪み量が０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。
【発明の効果】
【０００８】
例示的な本発明によれば、磁束損失を低減できるステータコア及びそれを用いたモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るモータの縦断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るモータのステータコアの上面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係るモータの溶接部を拡大して示す上面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係るモータのティース部を拡大して示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本明細書では、モータの中心軸方向における上側を「上側」とし、下側を「下側」とする。なお、上下方向は、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。また、中心軸に平行な方向または略平行な方向を「軸方向」と呼び、中心軸を中心とする径方向を単に「径方向」とし、中心軸を中心とする周方向を「周方向」とする。また、本明細書では、軸方向を上下方向とし、底板部１１ａに対して天板部１１ｂ側を上として、各部の形状や位置関係を説明する。なお、上下方向は単に説明のための用いられる名称であって、実際の位置関係及び方向を限定しない。
【００１１】
（１．モータの構成）
本発明の例示的な一実施形態のモータについて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るモータ１の縦断面図であり、図２は、モータ１のステータコア３１の上面図である。
【００１２】
モータ１は、回転部２０及び静止部１０を有する。回転部２０は、シャフト２１及びロータ２２を備える。シャフト２１は、上下に延びる中心軸Ｃを中心として回転する柱状の金属部材である。
【００１３】
ロータ２２は、ロータコア２３及び複数のマグネット２４を有する。ロータコア２３は、環状の電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板からなる。ロータコア２３は、軸方向に延びる挿入孔２３ａを有する。シャフト２１は、挿入孔２３ａに圧入されて、ロータコア２３に固定される。
【００１４】
複数のマグネット２４は、ロータコア２３の外周面に、例えば接着剤で固定される。各マグネット２４の径方向外側の面は、ステータコア３１の内周面に対向する磁極面となる。複数のマグネット２４は、Ｎ極とＳ極とが交互に並ぶように、周方向に配列される。なお、本実施形態では、ロータ２２が、ＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）型であるがこれに限られない。例えば、ロータコア２３が、軸方向に貫通する複数のマグネット挿入孔を有し、マグネット２４が、当該マグネット挿入孔に挿入される、ＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）型のロータ２２を用いてもよい。また、インダクションモータやスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）等に用いられる、マグネットを有さないロータ２２を用いてもよい。
【００１５】
静止部１０は、ハウジング１１及びステータ３０を有する。ハウジング１１は、筒状に形成され、ステータ３０を収容する。ハウジング１１は、底板部１１ａ及び天板部１１ｂを有する。底板部１１ａは、ステータ３０の軸方向下側に配置され、下ベアリング１２を保持する。天板部１１ｂは、ステータ３０の軸方向上側に配置され、上ベアリング１３を保持する。
【００１６】
下ベアリング１２及び上ベアリング１３は、シャフト２１をハウジング１１に対して回転可能に支持する。下ベアリング１２及び上ベアリング１３には、例えば、ボールベアリングが使用される。
【００１７】
ステータ３０は、ロータ２２の径方向外側に配置され、ステータコア３１及び複数のコイル３３を有する。ステータコア３１は、複数のコアブロック３１ａを軸方向に転積して形成される。コアブロック３１ａは、円環状の電磁鋼板から成るコア部材４０を軸方向に複数積層して形成される。なお、本実施形態では、一つのコアブロック３１ａごとに転積を行っているがこれに限定されない。例えば、一枚のコア部材４０ごとに転積を行ってもよい。
【００１８】
ステータコア３１は、円環状のコアバック部４１と、コアバック部４１から径方向内側へ向けて突出した複数のティース部４２とを有する。コアバック部４１は、中心軸Ｃと略同軸に配置される。複数のティース部４２は、周方向に略等間隔に配列される。より詳細に述べると、ティース部４２は、４８個設けられ、ステータコア３１は、４回対称の回転対称に形成される。
【００１９】
コイル３３は、絶縁被膜で覆われた導線をティース部４２に分布巻きにより巻回して形成される。例えば、隣接する２個のコイル３３により同相のコイル群（不図示）が形成され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイル群が、周方向に順に繰り返し配置される。また、各同相のコイル群は、直列に接続されてステータコア３１を１周する。
【００２０】
コイル３３に駆動電流を与えると、複数のティース部４２に磁束が生じる。これにより、ティース部４２とマグネット２４との間の周方向のトルクが発生する。その結果、静止部１０に対して回転部２０が、中心軸Ｃを中心として回転する。なお、コイル３３で発生した磁束はティース部４２を通って径方向外側に向かい、コアバック部４１の外周部を周方向に進む。周方向に進んだ磁束は、隣接するティース部４２を通って径方向内側に向かう。
【００２１】
（２．コア部材の構成）
図２に示すように、ステータコア３１及びコアブロック３１ａを構成するコア部材４０は、固定部４３と、溶接部４５と、かしめ部４６と、を介して軸方向に複数積層される。コア部材４０は、単一部材により形成される。これにより、コア部材４０のコアバック部４１は、周方向に非接合で一体に形成される。
【００２２】
固定部４３は、コアバック部４１から径方向外側に突出して形成される。固定部４３は、周方向に等間隔に４箇所設けられる。固定部４３は、軸方向に貫通して形成されるネジ孔４３ａを有する。すなわち、コアバック部４１は、軸方向に隣接するコア部材４０をネジ止めして接合するネジ孔４３ａを複数有する。
【００２３】
各コアブロック３１ａのネジ孔４３ａは軸方向に一致しており、ネジ孔４３ａに挿通したボルト３６（図１参照）を、底板部１１ａに形成された固定孔１１ｃ（図１参照）に締め込む。これにより、ステータコア３１とハウジング１１とが固定される。固定部４３を周方向に等間隔に配置することにより、ステータコア３１をハウジング１１に安定して固定することができる。また、コアブロック３１ａは、４回対称の回転対称に形成され、固定部４３が４箇所配置する。これにより、コアブロック３１ａを周方向に９０度づつずらして転積することができる。
【００２４】
かしめ部４６は、コアバック部４１の外周部に配置される。すなわち、ネジ孔４３ａは、かしめ部４６の径方向外側に配置される。かしめ部４６は、周方向に等間隔に８箇所設けられる。４箇所のかしめ部４６は、周方向に隣接するネジ孔４３ａの中間に配置される。また、残りの４箇所のかしめ部４６は、ネジ孔４３ａの径方向内側に対向して配置される。
【００２５】
かしめ部４６は、コア部材４０の一方の表面が凸状に形成され、他方の表面が凹状に形成されている。軸方向に隣接するコア部材４０をかしめ部４６で凹凸嵌合させる。これにより、軸方向に隣接するコア部材４０をかしめて接合することができる。
【００２６】
溶接部４５は、コアバック部４１の外周面に配置され、周方向に８箇所設けられる。また、溶接部４５とかしめ部４６とは、周方向に交互に配置される。溶接部４５は、軸方向に隣接する複数のコア部材４０を溶接して接合する。すなわち、コアブロック３１ａを構成する複数のコア部材４０は、溶接部４５を介して接合される。これにより、各コアブロック３１ａにおいて、軸方向に隣接するコア部材４０を強固に接合することができる。また、隣接するコアブロック３１ａ間も、溶接部４５を介して接合される。
【００２７】
また、かしめ部４６及び溶接部４５でコア部材４０を接合することにより、コア部材４０が、より強固に接合される。また、溶接部４５とかしめ部４６とは、周方向に交互に配置されており、コア部材４０が、周方向に安定して強固に接合される。
【００２８】
溶接部４５は、周方向に隣接するネジ孔４３ａの間に配置される。また、ネジ孔４３ａよりもかしめ部４６の数量が多く、隣接する溶接部４５とネジ孔４３ａとの最短距離は、隣接する溶接部４５とかしめ部４６との最短距離よりも長い。これにより、コア部材４０が、周方向に安定してより強固に接合される。
【００２９】
図３は、溶接部４５を拡大して示す上面図である。溶接部４５は、コアバック部４１の外周面から径方向内側に窪んで形成される窪み部４４に配置される。溶接部４５は、アーク溶接、スポット溶接等によってコア部材４０を溶接する。
【００３０】
窪み部４４の径方向の窪み量Ｄは、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。窪み量Ｄを０．２ｍｍ以上とすることにより、溶接部４５が、コアバック部４１の外周面より径方向外側に突出することを防止できる。これにより、コアバック部４１の外周部を周方向に進む磁束が、溶接部４５を介してハウジング１１側に逃げることを低減できる。従って、磁束損失を低減できる。
【００３１】
また、窪み量Ｄを１．５ｍｍ以下とすることにより、コアバック部４１の径方向の幅を広く確保することができる。これにより、コアバック部４１上の周方向に形成される磁路が、窪み部４４によって狭まることを低減できる。
【００３２】
コアバック部４１は、窪み部４４の内壁面から径方向外側に突出する突出部４５ａを有している。溶接部４５は突出部４５ａの外周面上に形成される。この時、突出部４５ａの径方向の突出量Ｌは、窪み量Ｄの半分以下である。これにより、溶接部４５が、コアバック部４１の外周面よりも径方向外側に突出することを防止できる。また、突出部４５ａの突出量Ｌを小さくすることにより、溶接部４５を介してハウジング１１側に逃げる磁束をより低減できる。
【００３３】
また、突出部４５ａは、窪み部４４の周方向の中心に配置され、突出部４５ａの周方向の幅Ｗ１は、窪み部４４の周方向の幅Ｗ２の２／７よりも小さい。幅Ｗ１を幅Ｗ２の２／７よりも小さくすることにより、アーク溶接において、溶接位置が、窪み部４４の外側にずれることを防止できる。また、突出部４５ａの周方向の幅を狭めることにより、溶接部４５を介してハウジング１１側に逃げる磁束をより低減できる。
【００３４】
また、突出部４５ａは、軸方向から見て外周縁上に径方向外側に突出する頂部４５ｂが周方向に複数隣接して形成される。これにより、アーク溶接において、隣接する頂部４５ｂの間にアークを確実に飛ばすことができ、溶接位置が、突出部４５ａからずれることをより防止できる。
【００３５】
図４は、ティース部４２を拡大して示す上面図である。ティース部４２は、コアバック部４１（図２参照）から径方向内側に延びる延伸部４２ａと、延伸部４２ａの径方向内端に配置されるとともに周方向両側に延びるアンブレラ部４２ｂと、を有する。窪み部４４の周方向の幅Ｗ２は、アンブレラ部４２ｂの周方向の幅Ｗ３よりも小さい。これにより、コアバック部４１上の周方向に形成される磁路が、窪み部４４によって狭まることをより低減できる。
【００３６】
なお、隣接するコア部材４０の一部のみを溶接してコアブロック３１ａを作製してもよい。また、各コアブロック３１ａを構成するコア部材４０を、かしめ部４６のみで接合し、隣接するコアブロック３１ａ間のみを溶接部４５を介して接合してもよい。すなわち、複数のコア部材４０は、かしめ部４６を介して接合されたコアブロック３１ａを形成し、軸方向に隣接するコアブロック３１ａが、溶接部４５を介して接合される。これにより、溶接工程を減らしてステータコア３１を容易に作製することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明によると、車載用のモータに利用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１      モータ
１０      静止部
１１      ハウジング
１１ａ    底板部
１１ｂ    天板部
１１ｃ    固定孔
１２      下ベアリング
１３      上ベアリング
２０      回転部
２１      シャフト
２２      ロータ
２３      ロータコア
２３ａ    挿入孔
２４      マグネット
３０      ステータ
３１      ステータコア
３１ａ    コアブロック
３３      コイル
３６      ボルト
４０      コア部材
４１      コアバック部
４２      ティース部
４２ａ    延伸部
４２ｂ    アンブレラ部
４３      固定部
４３ａ    ネジ孔
４４      窪み部
４５      溶接部
４５ａ    突出部
４５ｂ    頂部
４６      かしめ部
Ｃ        中心軸
Ｄ        窪み量
Ｌ        突出量
Ｗ１      幅
Ｗ２      幅
【図１】
2020065375.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2020065375.tif 000006