(57)【要約】  【課題】射出成形時にステータコアの破損を抑制できる電動機を提供する。  【解決手段】外郭がモールド樹脂でモールド成形された環状のステータと、ステータの磁極面ＭＦに対向配置されて回転するロータとを備え、ステータは、磁性粉末を圧縮成形して形成されたステータコア７を有し、ステータコア７は巻線が巻回される棒状の巻胴部７Ａと、同巻胴部の端部から垂直方向に突出する鍔部７Ｂとを有し、前記巻胴部７Ａの端部と前記鍔部７Ｂには、前記ロータと対向する磁極面ＭＦが形成され、同磁極面ＭＦのうち、前記巻胴部側の磁極面を、前記鍔部側の磁極面よりも前記ロータに近づくように形成する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外郭がモールド樹脂でモールド成形された環状のステータと、回転軸を備え前記ステータに対向配置されて回転するロータとを備え、
前記ステータは、磁性粉末を圧縮成形して形成されたステータコアを有し、
同ステータコアは、巻線が巻回される棒状の巻胴部と、同巻胴部の端部から垂直方向に突出する鍔部とを有し、
前記巻胴部の端部と前記鍔部には、前記ロータと対向する磁極面が形成され、
同磁極面のうち、前記巻胴部側の磁極面を、前記鍔部側の磁極面よりも前記ロータに近づくように形成したことを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記鍔部側の磁極面が、前記巻胴部側の磁極面に対して傾斜したことを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記ステータが、前記ステータコアと前記巻線とを各々備える複数個の電磁石を環状に配置してなることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動機のステータを構成するステータコアは鍔部を設けた巻胴部を有しており、この巻胴部に絶縁用のインシュレータを介在させて巻線が巻回されるのが一般的である。ところで、従来の電動機には、ステータコアを磁性粉末を圧縮成形した圧粉鉄芯で形成し、また、インシュレータを樹脂の射出成形により巻胴部と一体となるように形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この場合、インシュレータは巻胴部の外周から鍔部の内側面まで覆うように配置されるため、インシュレータ成形時に鍔部に樹脂の射出圧力が加わる。このため、射出圧力により鍔部が破損するのを防ぐため、射出圧力と同等以上の圧力で鍔部の外側面を金型で押圧するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７８６８４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、樹脂が射出される前に金型で鍔部の外面を押圧すると、金型から磁極面に加わる力によって、鍔部が破損してしまう虞がある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、射出成形時にステータコアの破損を抑制できる電動機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】
請求項１に記載の発明は、外郭がモールド樹脂でモールド成形された環状のステータと、回転軸を備え前記ステータに対向配置されて回転するロータとを備え、前記ステータは、磁性粉末を圧縮成形して形成されたステータコアを有し、同ステータコアは、巻線が巻回される棒状の巻胴部と、同巻胴部の端部から垂直方向に突出する鍔部とを有し、前記巻胴部の端部と前記鍔部には、前記ロータと対向する磁極面が形成され、同磁極面のうち、前記巻胴部側の磁極面を、前記鍔部側の磁極面よりも前記ロータに近づくように形成したことを特徴とする電動機である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記鍔部側の磁極面が、前記巻胴部側の磁極面に対して傾斜したことを特徴とする請求項１に記載の電動機である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記ステータが、前記ステータコアと前記巻線とを各々備える複数個の電磁石を環状に配置してなることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の電動機である。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、鍔部の形成領域を除く前記磁極面が、対向配置されるロータに向かって突出したことによって、モールド成形用の金型から磁極面に加えられる力を巻胴部の両端面で受けることができるため、鍔部に力が加わってステータコアが破損するのを防止できる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、鍔部の磁極面が、前記突出した磁極面に対して傾斜しているので、ロータの回転に伴うコギングトルクを小さくすることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、ステータが、前記ステータコアと前記巻線と前記インシュレータを各々備える複数個の電磁石で構成されるので、金型の型締めの際に電磁石に加わる力を各電磁石に分散させてステータコアに加えられる力を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態として示す電動機の外観図である。
【図２】同上電動機の回転軸を除いた分解斜視図である。
【図３】同上電動機の回転軸を除いた要部断面斜視図である。
【図４】同上電動機のステータに使用する電磁石の第１実施例を示し、(ａ)はその電磁石の斜視図、(ｂ)は(ａ)のＡ−Ａ線に沿った断面図、(ｃ)は(ａ)のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図５】同上第１実施例の電磁石におけるステータコア単体の斜視図である。
【図６】第１実施例の電磁石を使用したステータを形成する工程を(ａ)〜(ｄ)に順を追って概略的に示す説明図である。
【図７】同上電動機のステータに使用する電磁石の第２実施例を示し、(ａ)はその電磁石の斜視図、(ｂ)は(ａ)のＣ−Ｃ線に沿った断面図、(ｃ)は(ａ)のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【図８】同上第２実施例の電磁石におけるステータコア単体の斜視図である。
【図９】従来の電動機のステータにおける電磁石の構成を示し、(ａ)はその電磁石の斜視図、(ｂ)は(ａ)のＩ−Ｉ線に沿った断面図、(ｃ)は(ａ)のＪ−Ｊ線に沿った断面図である。
【図１０】従来電動機の電磁石におけるステータコア単体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)を、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１〜図３は、本発明が適用される電動機１を示し、ここではアキシャルギャップ型の電動機を一例として説明する。
【００１６】
この電動機１は、図１、図３に示すように、２つのロータ２Ａ、２Ｂの間にステータ３が挟まる構成となっており、このステータ３は、複数の電磁石４を環状に配置して形成されている（図２参照）。すなわち、複数の電磁石４は、モールド成型用の金型内に環状に配置され、この状態で複数の電磁石４の間にモールド樹脂１２を注入して硬化させ、このモールド樹脂１２により外郭１４が形成されてリング状のステータ３として一体化される。尚、図１〜図３は、モールド樹脂１２、すなわち外郭１４を省略した状態で示してある。
【００１７】
図１、図２に示すように、２つのロータ２Ａ、２Ｂは、それぞれ鋼板で円板状に形成され、ステータ３の両面に設けた磁極面ＭＦに僅かの隙間（アキシャルギャップ）を設けて対向配置される。各ロータ２Ａ、２Ｂの中心には１つの回転軸５が貫通して結合され、これらロータ２Ａ、２Ｂおよび回転軸５は一体となって回転するようになっている。尚、図２、図３には回転軸５を省略して示してある。また、各ロータ２Ａ、２Ｂの周縁部には、ステータ３の磁極面ＭＦに対応する位置に、Ｎ極とＳ極が交互に配置されるようにして偶数の永久磁石６が周方向に等間隔に配置されている。この永久磁石６には、例えばボンド磁石が用いられている。
【００１８】
(電磁石４の第１実施例)
図４は、図１乃至図３に示す電動機１のステータ３を構成する前記電磁石４の第１実施例を示す。第１実施例の電磁石４は、ステータコア７と、このステータコア７の巻胴部７Ａに絶縁用のインシュレータ８を介在させて巻回した巻線(銅線)９とで構成されている。
【００１９】
ステータコア７は、磁性粉末を圧縮成形してなり、図５に示すように巻胴部７Ａと、該巻胴部７Ａの回転軸５方向の両端部に、該両端部からステータ３の円周方向外側へそれぞれ直角方向(水平方向)に突出して延在するように形成された一対の鍔部７Ｂ、７Ｂを一体に設けてボビン状に形成され、巻胴部７Ａに巻回した巻線９が一対の鍔部７Ｂ、７Ｂ間に収まるようになっている。また、ステータコア７は、ロータ２Ａ、２Ｂの永久磁石６と対向する位置、すなわち回転軸方向の両端面が磁極面ＭＦとなっており、鍔部７Ｂ、７Ｂは前記磁極面ＭＦの面積を広げるように突出している。この磁極面ＭＦはステータコア７の巻胴部７Ａ側の端面で構成される第１磁極面７Ａ１、７Ａ２と、ステータコア７の鍔部７Ｂ側の端面で構成される第２磁極面７Ｂ１、７Ｂ２とで構成される。ここで、第１磁極面７Ａ１、７Ａ２は、第２磁極面７Ｂ１、７Ｂ２よりもロータ２Ａ、２Ｂに近づくように形成される。すなわち、第１磁極面７Ａ１、７Ａ２は、第２磁極面７Ｂ１、７Ｂ２よりもロータ２Ａ、２Ｂに向かって突出するように形成される。従って、電磁石４を後述するモールド成形用金型内に配置して上下の金型で固定する際、金型から電磁石４に加えられる力は、第１磁極面７Ａ１、７Ａ２で受けるため、第２磁極面７Ｂ１、７Ｂ２（鍔部７Ｂ、７Ｂ）には力は加えられない。
【００２０】
各第１磁極面７Ａ１、７Ａ２は、鍔部７Ｂ、７Ｂを形成している領域Ｓ、Ｓ(図５参照)の内側、すなわち図５に示す一対の鍔部７Ｂ、７Ｂの間の領域(箇所)Ｌ１の内側に形成される。第１実施例では、第１磁極面７Ａ１、７Ａ２は領域Ｌ１の中央部に設けられた領域(箇所)Ｌ２に形成されている。この領域Ｌ２の両端から鍔部７Ｂ先端までの領域、すなわち第２磁極面７Ｂ１、７Ｂ２を傾斜させてテーパＴを設けた形状とすることで、第１磁極面７Ａ１、７Ａ２が第２磁極面７Ｂ１、７Ｂ２よりもロータに向かって突出するように形成される。なお、本発明はこの実施例に限られず、第１磁極面７Ａ１、７Ａ２は領域Ｌ１と同じ領域に形成されても良い。
【００２１】
そして、第１実施例として示す電磁石３１は、図４に示すように、各ステータコア７の巻胴部７Ａにインシュレータ８を介在させて巻線９を巻回することにより形成される。尚、インシュレータ８は、ステータコア７の巻胴部７Ａと一体化するように射出成形してもよく、また、インシュレータ８を予め別体に形成して巻胴部７Ａに後付けするようにしてもよい。そのインシュレータ８は、巻胴部７Ａの外周面と、磁極面ＭＦを除く鍔部７Ｂ、７Ｂの外周面とを覆って設けられる。
【００２２】
また、第１実施例の電磁石４を用いた電動機１のステータ３は、例えば図６（ａ）〜（ｄ）に示す工程を経て製造される。まず、ステータコア７を圧粉鉄芯で形成する（ａ）。次に、ステータコア７の巻胴部７Ａにインシュレータ８を取り付け（ｂ）、そのインシュレータ８の外側から巻胴部７Ａに巻線９を巻回して電磁石４を形成する（ｃ）。
【００２３】
次に、複数個の電磁石４を、射出成形機のモールド成形用金型内に環状に配置し、上下金型１１Ａ、１１Ｂ間に固定する（ｄ）。この固定状態では鍔部７ＢにテーパＴを設けた形状にすることによって、磁極面ＭＦのうち、第１磁極面７Ａ１、７Ａ２の部分を除いた他の磁極面ＭＦ、すなわち第２磁極面７Ｂ１、７Ｂ２と金型１１Ａ、１１Ｂとの間に、鍔部７Ｂの先端にかけて広がる隙間（鍔部７Ｂの先端における隙間δ１）が形成され、金型１１Ａ、１１Ｂは第１磁極面７Ａ１、７Ａ２だけに当接する。
【００２４】
その後、図６(ｄ)に示すように、金型１１Ａ、１１Ｂ間にモールド樹脂１２を射出し、射出されたモールド樹脂１２で巻線９と各電磁石４、４間の隙間を埋めると同時に、上記隙間δ１を埋める。そして、モールド樹脂１２が硬化すると複数個の電磁石４が一体化され、また金型１１Ａ、１１Ｂから脱型すると、モールド樹脂１２が外郭１４となったステータ３が形成される。
【００２５】
以上説明した第１の実施例の電磁石４を用いた電動機１によれば、対向配置されるロータに向かって第２磁極面７Ｂ１、７Ｂ２よりも突出するように形成された第１磁極面７Ａ１、７Ａ２を磁極面ＭＦ上に設けてあるので、電磁石４を射出成形機の上下金型１１Ａ、１１Ｂ間に配置して型締めした際に、型締め力Ｐを第１磁極面７Ａ１、７Ａ２で受けることができる。従って、第１磁極面７Ａ１、７Ａ２が設けられた部分以外の磁極面ＭＦ、すなわち強度に乏しい鍔部７Ｂが設けられている第２磁極面７Ｂ１、７Ｂ２に型締め力が加えられないようにして、鍔部７Ｂが破損するのを防止できる。
【００２６】
また更に、ステータ３がモールド成形された際に、第２磁極面７Ｂ１、７Ｂ２がモールド樹脂１２で覆われるので、例えば電動機１の組立時にステータ３が組立用の治具（不図示）と接触してステータ３の鍔部７Ｂが破損したりするのをより効果的に防止できる。また、磁極面ＭＦや鍔部７Ｂが破損した場合にも、破損片が落下するのを磁極面ＭＦを覆ったモールド樹脂１２で阻止できるため、その破損片がロータ２Ａ、２Ｂの永久磁石６に吸着されたりするのを防止できる。
【００２７】
また更に、ステータコア７が複数の電磁石４を環状に配置させて構成されたことにより、電磁石４毎に第１磁極面７Ａ１、７Ａ２を設けることができるため、射出成形機の型締めの際、上下金型１１Ａ、１１Ｂから加えられる力を各電磁石４に分散させて、各電磁石４に加えられる力を緩和することができる。
【００２８】
また更に、ステータコア７の磁極面ＭＦの中央部の領域（第１磁極面７Ａ１、７Ａ２）がロータ２Ａ、２Ｂに向かって突出する一方、中央部から鍔部７Ｂ先端までの領域、すなわち第２磁極面７Ｂ１、７Ｂ２が傾斜している。従って、永久磁石６と磁極面ＭＦとの距離は磁極面ＭＦの中央部の領域では小さくなり、鍔部７Ｂ先端に向かうに従って徐々に大きくなる。このため、ロータ２Ａ、２Ｂの回転に伴うコギングトルクを小さくすることができる。
【００２９】
(電磁石４の第２実施例)
図７は、図１乃至図３に示す電動機１のステータ３を構成する電磁石４の第２の実施例を示し、図８は図７の電磁石４におけるステータコア７２単体の斜視図である。第２実施例で示す電磁石４は、ステータコア７２の磁極面ＭＦに設けられる第１磁極面７Ａ１、７Ａ２を、鍔部７Ｂ、７Ｂを形成している領域Ｓ、Ｓ(図８参照)の内側、すなわち図８に示す一対の鍔部７Ｂ、７Ｂの間の領域(箇所)Ｌ１の内側に形成される。第２実施例では、領域Ｌ１の中央部に設けられた領域(箇所)Ｌ２の部分との境界部から鍔部７Ｂ先端までの領域を、領域Ｌ２の部分よりも寸法δ２だけ内側に下げ、領域Ｌ２の部分（第１磁極面７Ａ１、７Ａ２）が磁極面ＭＦから前記ロータ２Ａ、２Ｂに向かって突出するように段差１３を設けて形成したものであり、他の構成は第１実施例と同一であるから、同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００３０】
そして、第２実施例の電磁石４を用いた電動機１のステータ３を製造する場合は、まず、第１実施例の場合と同様に、ステータコア７２を圧粉鉄芯で形成し、次いでステータコア７２の巻胴部７Ａにインシュレータ８を取り付け、そのインシュレータ８の外側から巻胴部７Ａに巻線９を巻回して電磁石４を製作し、この電磁石４を複数個用意する。図７（ａ）は、このようにして製作された１個の電磁石４を示している。
【００３１】
次に、複数個の電磁石４を、射出成形機のモールド成形用金型内に環状に配置し、図７(ｂ)、(ｃ)に示すように上下金型１１Ａ、１１Ｂ間に固定する。この固定状態では、金型１１Ａ、１１Ｂは、磁極面ＭＦから突出した第１磁極面７Ａ１、７Ａ２に当接して、第１磁極面７Ａ１、７Ａ２を除いた他の磁極面ＭＦ、すなわち第２磁極面７Ｂ１、７Ｂ２と金型１１Ａ、１１Bとの間に図７(ｂ)に示すように段差１３による隙間δ２が形成されている。
【００３２】
その後、第１実施例の場合と同様に、金型１１Ａ、１１B間にモールド樹脂を射出し、射出されたモールド樹脂で巻線９と各電磁石４間の隙間を埋めると同時に、上記隙間δ２を埋める。そして、モールド樹脂が硬化すると複数個の電磁石４が一体化され、また金型１１Ａ、１１Ｂから脱型すると、モールド樹脂が外郭となったステータ３が形成される。
【００３３】
以上説明した第２実施例の電磁石４を用いた電動機１によれば、第１磁極面７Ａ１、７Ａ２が前記ロータ２Ａ、２Ｂに向かって突出するように形成されるので、第１実施例と同様に、電磁石４を射出成形機の上下金型１１Ａ、１１Ｂ間に固定する際、型締めの際に電磁石４に加えられる力を、第１磁極面７Ａ１、７Ａ２で受けることができる。従って、第１磁極面７Ａ１、７Ａ２以外の磁極面ＭＦ、すなわち領域Ｌ２以外の強度に乏しい鍔部７Ｂが設けられている第２磁極面７Ｂ１、７Ｂ２に力が加わらず、鍔部７Ｂが破損するのを防止できる。
【００３４】
以上述べた各実施形態では、アキシャルギャップ型の電動機１に例をとって説明したが、これに限ることなく、例えば、ロータとステータとの間のギャップが径方向となるラジアルギャップ型の電動機にあっても本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１        電動機
２Ａ、２Ｂ    ロータ
３        ステータ
４      電磁石
５      回転軸
６      永久磁石
７、７２、７３、７４    ステータコア
７Ａ    巻胴部
７Ａ１、７Ａ２  第１磁極面
７Ｂ１、７Ｂ２  第２磁極面
７Ｂ    鍔部
８      インシュレータ
９      巻線
１１Ａ、１１Ｂ    上下金型
１２    モールド樹脂
１３    段差
δ１、δ２    隙間
Ｐ      型締め力
【図１】
2014121175.tif 000003
【図２】
2014121175.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014121175.tif 000008
【図７】
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【図８】
2014121175.tif 000010
【図９】
2014121175.tif 000011
【図１０】
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