【手続補正書】
【提出日】平成17年10月17日(2005.10.17)
【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】
【書類名】          明細書
【発明の名称】    モータの固定子およびこれを用いたモータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】極歯単位に円周方向に分割され、電磁鋼板を積層した固定子ピースに巻線を巻装した固定子分割体を所定数環状に接合固着して形成されるモータの固定子において、
前記固定子ピースの少なくとも巻線を施す部位の最外層に高抵抗率軟磁性体からなるインシュレータを設けたことを特徴とするモータの固定子。
【請求項２】前記固定子ピースがヨーク・ティース部とティース肩部に分割され、前記ヨーク・ティース部が電磁鋼板、前記ティース肩部が前記インシュレータと一体の高抵抗率軟磁性体からなることを特徴とする請求項１記載のモータの固定子。
【請求項３】前記固定子ピースがヨーク部とティース部に分割されていることを特徴とする請求項１記載のモータの固定子。
【請求項４】前記固定子ピースがヨーク部、ティース部、およびティース肩部に分割され、前記ヨーク部は円周方向に磁化容易軸をもつ方向性電磁鋼板、前記ティース部は半径方向に磁化容易軸を持つ方向性電磁鋼板、前記ティース肩部が前記インシュレータと一体の高抵抗率軟磁性体からなることを特徴とする請求項１記載のモータの固定子。
【請求項５】前記高抵抗率軟磁性体からなるインシュレータが、前記固定子ピースの電磁鋼板に一体成型されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの項に記載のモータの固定子。
【請求項６】前記高抵抗率軟磁性体が、焼結フェライトからなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの項に記載のモータの固定子。
【請求項７】前記高抵抗率軟磁性体が、軟磁性粉末を混錬した樹脂成型体からなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの項に記載のモータの固定子。
【請求項８】前記軟磁性粉末が、鉄，鉄−コバルト合金，シリコン鉄のうち１種類、あるいはそれらのうちの２種類以上の混合物からなることを特徴とする請求項７記載のモータの固定子。
【請求項９】前記高抵抗率軟磁性体が、表面に絶縁層をもつ鉄粉，鉄−コバルト合金粉，シリコン鉄粉のうち１種類とバインダ、あるいはそれらの２種類以上の混合物とバインダからなる成型体であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの項に記載のモータの固定子。
【請求項１０】極歯単位に円周方向に分割され、電磁鋼板を積層した固定子ピースに巻線を巻装した固定子分割体を所定数環状に接合固着して形成されるモータの固定子を有するモータにおいて、
前記固定子を、請求項１ないし９のいずれかの項に記載のモータの固定子を用いて構成したことを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの固定子に関し、特に、積層電磁鋼板からなる固定子ピースに巻線を施して所定数環状に接合固着した固定子およびこれを用いたモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のモータの鉄心においては、対地絶縁の確保や電磁鋼板端面による巻線時のエナメル線被覆の傷発生防止の目的のために、次のように積層電磁鋼板からなる固定子ピースと巻線部の間に絶縁物で形成されたインシュレータが設けられていた。
例えば特開２０００−３３３３８８号公報（特許文献１）では、積層電磁鋼板からなる固定子ピースにインシュレータを一体成形した固定子が記載されている。これは、図６に示すように、積層電磁鋼板からなる固定子ピース４１に、インシュレータ４２を一体成形し、このインシュレータ４２に巻線を施すようにしたものである。このような固定子の構成とすることにより、インシュレータ４２が巻線と固定子ピース４１の間の絶縁を確保するとともに、巻線時にエナメル線が積層電磁鋼板の端面で傷つくことを防止する。
【０００３】
しかし、この構成では、インシュレータ部の面積分だけコイル巻回部の面積が小さくなりモータ特性が低下する。
このため、巻線部の面積の減少を防ぐためにインシュレータを廃止した例もある。例えば、特開平９−２１５２３０号公報（特許文献２）では、図７に示すように、ステータヨーク４４のティース部４５を絶縁物からなる軟磁性体材料または導電性の低い軟磁性体材料で構成したものであり、ティース部４５に直接コイル４３を巻くことができ、インシュレータが不要になるため、巻線部の面積を広くとることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３３３３８８号公報
【特許文献２】
特開平９−２１５２３０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２に開示された固定子においては、絶縁物からなる軟磁性体材料または導電性の低い軟磁性体材料は飽和磁束密度が低く、ティース部４５の磁束密度を高めることができず、またティース部４５が太くなり、結果としてモータの小型化の障害となっていた。
したがって、本発明の目的は、コイル巻回部面積が広く、ティース部が太くなることがなく、モータの性能向上と小型化が可能なモータの固定子とこれを用いたモータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため第１の発明は、極歯単位に円周方向に分割され、電磁鋼板を積層した固定子ピースに巻線を巻装した固定子分割体を所定数環状に接合固着して形成されるモータの固定子において、前記固定子ピースの少なくとも巻線を施す部位の最外層に高抵抗率軟磁性体からなるインシュレータを設けたものである。
第１の発明の固定子によれば、コイルと積層電磁鋼板の間の絶縁が確保されると共に、軟磁性体からなるインシュレータにも磁束が通るため、その分だけティース幅を狭くすることができ、コイル巻回部を広く取ることができる。また、ティース部全体が絶縁物からなる軟磁性体材料または導電性の低い軟磁性体材料で構成された固定子と比較しても、磁束の大部分は飽和磁束密度の高い積層電磁鋼板部を通るため、ティース部の平均磁束密度を高くすることができ、ティ−ス幅を狭くすることができる。このため、同じ巻数であれば従来よりも太いエナメル線を使うことができ、モータの銅損を低減することができる。また、インシュレータの表面は十分平滑に仕上げることが可能であるため、巻線時にエナメル線が傷つくこともない。
【０００７】
第２の発明は、前記固定子ピースがヨーク・ティース部とティース肩部に分割され、前記ヨーク・ティース部が電磁鋼板、前記ティース肩部が前記インシュレータと一体の高抵抗率軟磁性体からなることを特徴とする第１の発明のモータの固定子である。この構成によれば、インシュレータを分割しなくても、電磁鋼板からなる固定子ピースに取り付けることが可能である。また、ティース肩部を要求されるモータ特性にあわせ、機種ごとに形状を変更しても電磁鋼板の打ち抜き型を変更する必要がない。
【０００８】
第３の発明は、前記固定子ピースがヨーク部とティース部に分割されていることを特徴とする第１の発明のモータの固定子である。この構成によれば、固定子ピースがヨーク部とティース部に分割されているため、ティース肩部がティース部に形成されていても、インシュレータを分割せずに電磁鋼板からなる固定子分割体を形成することが可能である。
【０００９】
第４の発明は、前記固定子ピースがヨーク部、ティース部、およびティース肩部に分割され、前記ヨーク部は円周方向に磁化容易軸をもつ方向性電磁鋼板、前記ティース部は半径方向に磁化容易軸を持つ方向性電磁鋼板、前記ティース肩部が前記インシュレータと一体の高抵抗率軟磁性体からなることを特徴とする第１の発明のモータの固定子である。この構成によれば、ヨーク部とティース部における磁束の通る方向と磁化容易軸が概一致するため、ヨーク部とティース部の磁束密度をより高く取ることができる。このため、ヨーク部とティース部の幅をより狭くでき、コイル巻回部をより広く取ることができる。
【００１０】
第５の発明は、前記高抵抗率軟磁性体からなるインシュレータが、前記固定子ピースの電磁鋼板に一体成型されていることを特徴とする第１ないし４のいずれかの発明のモータの固定子である。この構成によれば、固定子ピースに、高抵抗率軟磁性体からなるインシュレータを取り付ける工程がなくなるため、生産性が向上する。また、固定子ピースとインシュレータ間の熱抵抗が小さくなるため、コイル部で発生する熱の放熱性も向上する。
【００１１】
第６の発明は、前記高抵抗率軟磁性体が、焼結フェライトからなることを特徴とする第１ないし第５のいずれかの発明のモータの固定子である。この構成によれば、焼結フェライトは、樹脂成形に比較して、強度が高く、熱伝導率も高いため、インシュレータの強度が向上するとともに、放熱性も向上する。
【００１２】
第７の発明は、前記高抵抗率軟磁性体が、軟磁性粉末を混錬した樹脂成型体からなることを特徴とする第１ないし第５のいずれかの発明のモータの固定子である。
第８の発明は、前記軟磁性粉末が、鉄，鉄−コバルト合金，シリコン鉄のうち１種類、あるいはそれらのうちの２種類以上の混合物からなることを特徴とする第７の発明のモータの固定子である。
第７もしくは第８の発明によれば、樹脂単体からなる成型体に比べ、強度、熱伝導率とも向上するため、インシュレータの強度が向上するとともに、放熱性も向上する。
【００１３】
第９の発明は、前記高抵抗率軟磁性体が、表面に絶縁層をもつ鉄粉，鉄−コバルト合金粉，シリコン鉄粉のうち１種類とバインダ、あるいはそれらの２種類以上の混合物とバインダからなる成型体からなることを特徴とする第１ないし第５のいずれかの発明のモータの固定子である。この構成によれば、鉄粉等が絶縁層とバインダで２重に絶縁されるためより確実に高抵抗率を保つことができる。
第１０の発明は、極歯単位に円周方向に分割され、電磁鋼板を積層した固定子ピースに巻線を巻装した固定子分割体を所定数環状に接合固着して形成されるモータの固定子を有するモータにおいて、前記固定子を、請求項１ないし９のいずれかの項に記載のモータの固定子を用いて構成したものである。
第１０の発明のモータによれば、コイル巻回部面積が広く、ティース部が太くなることがなく、モータの性能向上と小型化が可能なモータを提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、回転型モータを例に取り、本発明の実施の形態について説明する。
＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態のモータの固定子分割体について図１および図２に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態のモータのコイル巻回前の固定子分割体の断面図であり、図２は側面図である。図１、２において固定子分割体１は、積層電磁鋼板からなる固定子ピース２と、高抵抗率軟磁性体からなるインシュレータ構成片３ａ，３ｂを組み合わせて固定子ピース２の溝部に装着したインシュレータ３とからなり、インシュレータ３の凹部がコイル巻回部４となっている。
高抵抗率軟磁性体からなるインシュレータ３は、コア積み厚の概半分に、かつ互いに嵌合可能に２分割されたインシュレータ構成片３ａ，３ｂにより成形されている。高抵抗率軟磁性体からなるインシュレータ構成片３ａ，３ｂは、積層電磁鋼板からなる固定子ピース２に組み合わされ、インシュレータ構成片３ａ，３ｂを互いに嵌合してインシュレータ３を形成する。
その後、コイル巻回部４に巻線（図示せず）が巻装され固定子分割体１が形成される。
【００１５】
以上の構成により、コイルと積層電磁鋼板の間の絶縁が確保されると共に、軟磁性体で構成されているインシュレータ３にも磁束が通るため、その分だけティース幅を狭くすることができ、コイル巻回部４を広く取ることができる。また、ティース部全体が絶縁物からなる軟磁性体材料または導電性の低い軟磁性体材料で構成された固定子と比較しても、磁束の大部分は飽和磁束密度の高い積層電磁鋼板部を通るため、ティース部の平均磁束密度を高くすることができ、ティ−ス幅を狭くすることができる。このため、同じ巻数であれば従来よりも太いエナメル線を使うことができ、モータの銅損を低減することができる。
また、インシュレータ３の表面は十分平滑に仕上げることが可能であるため、巻線時にエナメル線が傷つくこともない。
【００１６】
＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態のモータの固定子分割体について説明する。  図３は、本発明の第２の実施の形態のモータのコイル巻回前の固定子分割体１０の断面図である。図３において、固定子分割体１０は、積層電磁鋼板からなるヨーク・ティース部１１と、高抵抗率軟磁性体からなるティース肩部・インシュレータ１２とから構成されている。
ティース肩部・インシュレータ１２は、ヨーク・ティース部１１にティース先端方向から挿入可能に成形されている。
ティース肩部・インシュレータ１２をヨーク・ティース部１１に挿入後、巻線が巻装され固定子分割体１０が形成される。なお、ティース肩部の形状は図示したものに限らず、磁束分布、巻線作業性から要求される形状にしてよい。
以上の構成により、インシュレータを分割しなくても、電磁鋼板からなる固定子ピースに取り付けることが可能である。また、ティース肩部を、要求されるモータ特性にあわせ、機種ごとに形状を変更しても電磁鋼板の打ち抜き型を変更する必要がない。
【００１７】
＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態のモータの固定子分割体について図４に基づいて説明する。
図４は、本発明の第３の実施の形態のモータのコイル巻回前の固定子分割体の断面図である。図４において、固定子分割体２０は、図１に示された固定子ピース２が電磁鋼板からなるヨーク部２１とティース部２２とに分割して構成されたものである。
以上の構成により、インシュレータ２３を第１の実施の形態のようにインシュレータ構成片に分割しなくても、ティース部２２に装着できるため、予めインシュレータに巻線を施したものを固定子ピースに組み立てることができ、製造工程上有利となる。
なお、ヨーク部２１およびティース部２２の嵌合部の形状は図示したものに限らない。また嵌合部にあり溝等を設けてもよい。
【００１８】
＜第４の実施の形態＞
本発明の第４の実施の形態のモータの固定子分割体について図５に基づいて説明する。
図５は、本発明の第４の実施の形態のモータのコイル巻回前の固定子分割体の断面図である。図５において、固定子分割体３０は、モータ回転軸の円周方向に磁化容易軸をもつ方向性電磁鋼板からなるヨーク部３１と、モータ回転軸の半径方向に磁化容易軸をもつ方向性電磁鋼板からなるティース部３２と、高抵抗率軟磁性体からなるティース肩部・インシュレータ３３からなる。
以上の構成により、ヨーク部３１およびティース部３２を通過する磁束の方向が、それぞれの磁化容易軸と概一致するため、ヨーク部３１およびティース部３２の磁束密度をより高く取ることが可能になり、ヨーク部３１とティース部３２の幅をより狭くすることができ、コイル巻回部をより広く取ることができる。
なお、ヨーク部３１およびティース部３２の嵌合部の形状は図示したものに限らない。また嵌合部にあり溝等を設けてもよい。
【００１９】
＜その他の実施の形態＞
本発明のその他の実施の形態のモータの固定子分割体について説明する。
本発明の第５の実施の形態のモータの固定子分割体は、上述した第１ないし第４の実施の形態のモータの固定子分割体１，１０，２０，３０において、高抵抗率軟磁性体が、積層電磁鋼板からなる固定子ピースに一体成型されているものである。このような構成によれば、固定子ピースに、高抵抗率軟磁性体からなるインシュレータを取り付ける工程がなくなるため、生産性が向上する。また、固定子ピースとインシュレータ間の熱抵抗が小さくなるため、コイル部で発生する熱の放熱性も向上する。
また、本発明の第１ないし第５の実施の形態の固定子分割体１，１０，２０，３０においては、高抵抗率軟磁性体を焼結フェライトとしてもよい。このような構成によれば、焼結フェライトは、樹脂成形に比較して、強度が高く、熱伝導率も高いため、インシュレータの強度が向上するとともに、放熱性も向上する。
【００２０】
また、本発明の第１ないし第５の実施の形態の固定子分割体においては、高抵抗率軟磁性体を鉄、鉄−コバルト合金、シリコン鉄などの軟磁性粉末を混錬した樹脂成型体とすることも可能である。このような構成によれば、樹脂単体からなる成型体に比べ、強度、熱伝導率とも向上するため、インシュレータの強度が向上するとともに、放熱性も向上する。
また、本発明の第１ないし第５の実施の形態の固定子分割体においては、例えば高抵抗率軟磁性体をＳＡＭＡＬＯＹ  ５００（ヘガネス社の商標）のような表面に絶縁層をもつ鉄粉とバインダからなる成型体としてもよい。このような構成によれば、鉄粉が絶縁層とバインダで２重に絶縁されるためより確実に高抵抗率を保つことができる。
以上回転型のモータを例に取り説明したが、本発明はリニアモータにも適用できる。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１記載のモータの固定子によれば、コイルと積層電磁鋼板の間の絶縁が確保されると共に、インシュレータにも磁束が通るため、その分だけティース幅を狭くすることができる。また、ティース部全体が絶縁物からなる軟磁性体材料または導電性の低い軟磁性体材料で構成された固定子と比較しても、磁束の大部分は飽和磁束密度の高い積層電磁鋼板部を通るため、ティース部の平均磁束密度を高くすることができ、ティ−ス幅を狭くすることができ、コイル巻回部を広く取ることができる。このため、同じ巻数であれば従来よりも太いエナメル線を使うことができ、モータの銅損を低減することができる。また、インシュレータの表面は十分平滑に仕上げることが可能であるため、巻線時にエナメル線が傷つくこともない。
【００２２】
請求項２記載の固定子によれば、インシュレータを分割しないでも、電磁鋼板からなる固定子ピースに取り付けることが可能である。また、ティース肩部を要求されるモータ特性にあわせ、機種ごとに形状を変更しても電磁鋼板の打ち抜き型を変更する必要がない。
請求項３記載の固定子によれば、固定子ピースがヨーク部とティース部に分割されているため、ティース肩部がティース部に形成されていても、インシュレータを分割せずに電磁鋼板からなる固定子分割体を形成することが可能である。
【００２３】
請求項４記載の固定子によれば、ヨーク部とティース部における磁束の通る方向と磁化容易軸が概一致するため、ヨーク部とティース部の磁束密度をより高く取ることができる。このため、ヨーク部とティース部の幅をより狭くでき、コイル巻回部をより広く取ることができる。あるいは、モータを小型化することができる。
請求項５記載の固定子によれば、前記固定子ピースに、前記高抵抗率軟磁性体からなるインシュレータを取り付ける工程がなくなるため、生産性が向上する。また、前記固定子ピースとインシュレータ間の熱抵抗が小さくなるため、コイル部で発生する熱の放熱性も向上する。
【００２４】
請求項６記載の固定子によれば、焼結フェライトは、樹脂成形に比較して、強度が高く、熱伝導率も高いため、インシュレータの強度が向上するとともに、放熱性も向上する。
請求項７もしくは請求項８記載の固定子によれば、樹脂単体からなる成型体に比べ、強度、熱伝導率とも向上するため、インシュレータの強度が向上するとともに、放熱性も向上する。
請求項９記載の固定子によれば、鉄粉等が絶縁層とバインダで２重に絶縁されるためより確実に高抵抗率を保つことができる。
請求項１０のモータによれば、コイル巻回部面積が広く、ティース部が太くなることがなく、モータの性能向上と小型化が可能なモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のコイル巻回前の固定子分割体の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のコイル巻回前の固定子分割体の側面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態のコイル巻回前の固定子分割体の断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態のコイル巻回前の固定子分割体の断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態のコイル巻回前の固定子分割体の断面図である。
【図６】従来の固定子ピースの斜視図である。
【図７】従来の固定子の正面図である。
【符号の説明】
１，１０，２０，３０  固定子分割体
２  固定子ピース
３  インシュレータ
３ａ，３ｂ  インシュレータ構成片
４  コイル巻回部
１１  ヨーク・ティース部
１２  ティース肩部・インシュレータ
２１  ヨーク部
２２  ティース部
２３  インシュレータ
３１  ヨーク部
３２  ティース部
３３  ティース肩部・インシュレータ