(57)【要約】【課題】コギングトルクの変動を低減する。【解決手段】モータのステータコアは円弧状の分割コアが円環状に連結された全周コアが積層されて成り、全周コアは分割コアの連結部の円周方向位置が互いに異なるように積層され、互いに異なる円周方向位置の数Ｓｔが、  Ｔを全周コアのティースの数  Ｐをマグネットの磁極数  Ｄを分割コアの分割数とし、  Ｌ１＝（ＰとＤとの最小公倍数）  Ａ＝３６０°×Ｌ１／Ｔ  Ｍ＝（Ａを３６０°で割ったときの剰余）  Ｌ２＝（３６０°とＭとの最小公倍数）とした場合に、  Ｓｔ＝ｎ×Ｌ２／Ｍ（ｎは整数）に設定されている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の円弧状の分割コアが円環状に連結されて成る全周コアが積層されたステータコアと、
マグネットが保持されたロータとを有するモータであって、
上記分割コアは、それぞれ、複数のティースが直線状に連なった直線状の分割コアを円弧状に湾曲させて成り、
上記全周コアは、分割コアの連結部における円周方向の位置が、互いに異なる複数の円周方向位置に配置されるように積層され、
上記互いに異なる円周方向位置の数Ｓｔが、以下のように設定されていることを特徴とするモータ。
Ｔを全周コアのティースの数
Ｐをマグネットの磁極数
Ｄを分割コアの分割数
とし、
Ｌ１＝（ＰとＤとの最小公倍数）
Ａ＝３６０°×Ｌ１／Ｔ
Ｍ＝（Ａを３６０°で割ったときの剰余）
Ｌ２＝（３６０°とＭとの最小公倍数）
とした場合に、
Ｓｔ＝ｎ×Ｌ２／Ｍ（ｎは整数）である。
【請求項２】
請求項１のモータであって、
上記互いに異なる円周方向位置の数Ｓｔが、１つの分割コアに含まれるティースの数よりも少なく設定されていることを特徴とするモータ。
【請求項３】
請求項１および請求項２のうち何れか１項のモータであって、
円周方向に互いに隣り合う上記分割コアの連結部の円周方向位置の成す角度が、（３６０°／全周コアのティース数Ｔ）の２以上の整数倍であることを特徴とするモータ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうち何れか１項のモータであって、
円周方向に互いに隣り合う上記分割コアの連結部の円周方向位置の成す角度が、少なくとも２種類以上存在することを特徴とするモータ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のうち何れか１項のモータであって、
上記ティースの位置が線対称となる対称軸であって、上記分割コアの連結部の円周方向位置が線対称とならない対称軸が存在することを特徴とするモータ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうち何れか１項のモータであって、
上記直線状の分割コアが、２つずつ、互いにティースが逆方向に向く配置で板部材から打ち抜かれて形成されたものであって、上記直線状の分割コアに、板部材に対するティースの向きを判別可能な判別部が設けられていることを特徴とするモータ。
【請求項７】
請求項１から請求項６のうち何れか１項のモータであって、
円筒状の内周壁と外周壁とを有するインシュレータにおける上記内周壁と外周壁との間、または円筒状の外周壁を有するインシュレータにおける上記外周壁の内側に、上記ステータコアが設けられていることを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータコアとロータとを有するモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータのステータには、鋼板の利用率を高めるなどのために、ステータコアが複数に分割された円弧状の分割コアが組み合わされて構成されるものがある。また、上記のような円弧状の分割コアを作製する場合、板材から直線状の部材を打ち抜いた後に円弧状に折り曲げることにより、板材の利用率を高めることができる。
【０００３】
上記のように直線状の部材を折り曲げて円弧状にした分割コアを用いるステータコアにおいては、分割コアを複数枚組み合わせて第１層のリング状のコアを形成し、第２層から第ｎ層までについては、下層の分割コアの位置と所定角度ずつずらして積層する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１４３１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
直線状に打ち抜いた部材を円弧状に折り曲げて分割コアを作製する場合、折り曲げ部でスプリングバック力が生じるため、円弧の曲率半径を正確に保つことが困難である。それゆえ、分割コアが組み合わされた後のステータコアの寸法精度が低下しがちである。具体的には、例えば分割コアの連結部付近ではステータコアの半径（モータの回転中心からの距離）が大きくなる一方、連結部の間の部分ではステータコアの半径が小さくなる。このようにステータコアの半径が円周方向位置に応じて異なる場合、その半径の違いに起因してコギングトルクの変動が生じ、トルク脈動が大きくなったり振動や騒音が大きくなるなどの問題が生じる。
【０００６】
特許文献１のように各層のコアを所定角度ずつずらして積層する場合には、ステータコアの連結部の位置は分散されることになるが、上記のような半径の違いに起因するコギングトルクの変動は、必ずしも低減されるとは限らない。また、コアを所定角度ずらす回数が多くなるほど、製造工数が増大することになる。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みて、円弧状の分割コアを組み合わせて成るステータコアを有するモータにおいて、コギングトルクの変動を低減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、
複数の円弧状の分割コアが円環状に連結されて成る全周コアが積層されたステータコアと、
マグネットが保持されたロータとを有するモータであって、
上記分割コアは、それぞれ、複数のティースが直線状に連なった直線状の分割コアを円弧状に湾曲させて成り、
上記全周コアは、分割コアの連結部における円周方向の位置が、互いに異なる複数の円周方向位置に配置されるように積層され、
上記互いに異なる円周方向位置の数Ｓｔが、以下のように設定されていることを特徴とする。すなわち、
Ｔを全周コアのティースの数
Ｐをマグネットの磁極数
Ｄを分割コアの分割数
とし、
Ｌ１＝（ＰとＤとの最小公倍数）
Ａ＝３６０°×Ｌ１／Ｔ
Ｍ＝（Ａを３６０°で割ったときの剰余）
Ｌ２＝（３６０°とＭとの最小公倍数）
とした場合に、
Ｓｔ＝ｎ×Ｌ２／Ｍ（ｎは整数）である。
【０００９】
これにより、全周コアの半径の相違に起因して生じるコギングトルクの変動成分が相殺されるので、コギングトルクが低減される。
【００１０】
第２の発明は、
第１の発明のモータであって、
上記互いに異なる円周方向位置の数Ｓｔが、１つの分割コアに含まれるティースの数よりも少なく設定されていることを特徴とする。
【００１１】
これにより、連結部の円周方向位置の数（種類）を少なく抑えることができるので、全周コアを積層する際の工数の低減や、工程の簡素化を図ることができる。
【００１２】
第３の発明は、
第１の発明および第２の発明のうち何れか１つのモータであって、
円周方向に互いに隣り合う上記分割コアの連結部の円周方向位置の成す角度が、（３６０°／全周コアのティース数Ｔ）の２以上の整数倍であることを特徴とする。
【００１３】
第４の発明は、
第１の発明から第３の発明のうち何れか１つのモータであって、
円周方向に互いに隣り合う上記分割コアの連結部の円周方向位置の成す角度が、少なくとも２種類以上存在することを特徴とする。
【００１４】
第５の発明は、
上記ティースの位置が線対称となる対称軸であって、上記分割コアの連結部の円周方向位置が線対称とならない対称軸が存在することを特徴とする。
【００１５】
これらのように、連結部の円周方向位置の成す角度がティースピッチ角よりも大きかったり均等でなかったりする場合や、対称性がない場合などでも、上記互いに異なる円周方向位置の数Ｓｔの条件が満たされていれば、コギングトルクが低減される。
【００１６】
第６の発明は、
第１の発明から第５の発明のうち何れか１つのモータであって、
上記直線状の分割コアが、２つずつ、互いにティースが逆方向に向く配置で板部材から打ち抜かれて形成されたものであって、上記直線状の分割コアに、板部材に対するティースの向きを判別可能な判別部が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
これにより、板部材の利用率を高めることが容易にできるとともに、分割コアの向きや組み合わせを適切にして、板部材の偏肉による不均一な厚さの影響等を確実に低減することが容易にできる。
【００１８】
第７の発明は、
第１の発明から第６の発明のうち何れか１つのモータであって、
円筒状の内周壁と外周壁とを有するインシュレータにおける上記内周壁と外周壁との間、または円筒状の外周壁を有するインシュレータにおける上記外周壁の内側に、上記ステータコアが設けられていることを特徴とする。
【００１９】
これにより、各全周コアをかしめや溶接などしなくても、互いに固定されるようにすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、円弧状の分割コアを組み合わせて成るステータコアを有するモータにおいて、コギングトルクの変動を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】鋼板から打ち抜かれた直線状の分割コア１０１の形状を示す平面図である。
【図２】円弧状に湾曲した分割コア１０１の形状を示す平面図である。
【図３】円環状に組み合わされた１層の全周コア２０１を示す平面図である。
【図４】積層された全周コア２０１Ａ〜２０１Ｃを模式的に示す平面図である。
【図５】コギングトルクの変動が相殺される例を示すグラフである。
【図６】実施形態２のステータコアの構成を示す平面図である。
【図７】鋼板４０１の打ち抜きパターンの例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、他の実施形態と同様の機能を有する構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２３】
《実施形態１》
実施形態１のモータに係るステータを構成する分割コア１０１は、図１に示すように、複数本（本実施形態では３本）のティース部１０２がヨーク部１０３によって連結された形状を有している。ここで、同図に示すようにヨーク部１０３がほぼ直線状に延びた形状は、分割コア１０１が鋼板から打ち抜きされた状態の形状を示し、このような打ち抜き鋼板が例えば１枚で、または複数枚積層された後、ヨーク部１０３に形成されたＶ字形の切欠１０４の部分で折り曲げられることにより湾曲させられて、図２に示すように円弧状に形成されるようになっている。各分割コア１０１の両端部には、先端部が台形形状に膨らんだ連結凸部１０５と、奥部が台形形状に広がった連結凹部１０６とが形成されている。
【００２４】
上記のような分割コア１０１は、４つが図３に示すように組み合わされて円環状の全周コア２０１が形成される。すなわち、各分割コア１０１の連結凸部１０５または連結凹部１０６が、他の分割コア１０１の連結凹部１０６または連結凸部１０５と係合して連結部１０７が構成され、全周コア２０１が形成される。
【００２５】
上記のようにして形成された全周コア２０１は、図４に模式的に示すように、３つの第１〜第３全周コア２０１Ａ〜２０１Ｃが、互いに円周方向に３０°ずつずらされて、すなわち、例えば連結部１０７どうしの成す角度が互いに３０°になる配置で３段積層されて、ステータコアアセンブリ３０１が構成される。ここで、各第１〜第３全周コア２０１Ａ〜２０１Ｃは、円弧状に折り曲げられたときに、スプリングバックにより例えば曲率半径が大きくなりがちである。この場合、同図に誇張して描くように、連結部１０７の部分では全周コア２０１の半径（モータの回転中心からの距離）が大きくなる一方、２つの連結部１０７の間の部分では全周コア２０１の半径が小さくなる。ところが、このような半径の相違に起因して生じるコギングトルクの変動成分（コギングトルクにおける分割コアに起因する変動成分）は、後に詳述するように相殺される。
【００２６】
上記ステータコアアセンブリ３０１は、例えば図示しない円筒状の内周壁と外周壁とを有するインシュレータにおける上記内周壁と外周壁との間、または円筒状の外周壁を有するインシュレータにおける上記外周壁の内側にはめ込まれたり、樹脂モールドされたりした後に、巻線が巻回されてステータとされる。また、このステータの内周に、例えば４つのマグネットが保持されて８極の磁極を有するロータが回転自在に取り付けられて、モータが構成される。
【００２７】
次に、上記のように構成されたモータにおいて、全周コア２０１の半径の相違に起因して生じるコギングトルクの変動成分が相殺される理由を説明する。
【００２８】
例えば、全周コア２０１が、４つの分割コア１０１が組み合わされて構成され（分割数Ｄ＝４）、ロータのマグネットの磁極数Ｐ＝８極の場合、コギングトルクにおける、第１全周コア２０１Ａの半径の変動によって生じる変動成分は、例えば図５に示すようにロータが４５°回転する周期で変動する。また、第２全周コア２０１Ｂは、第１全周コア２０１Ａとは３０°円周方向にずれて積層されているので、その半径の変動によって生じる変動成分も、第１全周コア２０１Ａとは３０°ずれて変動する。同様に、第３全周コア２０１Ｃの変形の変動によって生じる変動成分は、６０°ずれて変動する。そこで、コギングトルクにおける、第１〜第３全周コア２０１Ａ〜２０１Ｃの半径の変動によって生じる変動成分の波形が、例えば図５に示すように正弦波波形だとすると、これらの変動成分は互いに相殺しあって、合成の変動量は確実に０になる。なお、変動成分の波形が正弦波波形でない場合でも、これらは分散され、相殺されるので、全周コア２０１の半径の変動によって生じるコギングトルクは大幅に低減され得る。
【００２９】
次に、上記のように全周コア２０１の半径の変動によって生じるコギングトルクが低減される条件について説明する。
【００３０】
まず、
Ｔを全周コアのティースの数
Ｐをマグネットの磁極数
Ｄを分割コアの分割数
とすると、
コギングトルクにおける、全周コア２０１の半径の変動によって生じる変動成分は、ロータが１回転する間に、
Ｌ１＝（ＰとＤとの最小公倍数）
で表される回数だけ変動する。この変動の１周期の位相を３６０°とすると、全周コア２０１を１ティースピッチ角だけずらしたときの位相変化は、
Ａ＝３６０°×Ｌ１／Ｔ
で表される。そこで、
Ｍ＝（Ａを３６０°で割ったときの剰余）
Ｌ２＝（３６０°とＭとの最小公倍数）
とした場合に、
Ｓｔ＝ｎ×Ｌ２／Ｍ（ｎは整数）
で表される回数だけずらすと、すなわち連結部１０７における円周方向位置の数をＳｔになるように設定すると、図５に示した場合と同様にコギングトルクにおける全周コア２０１の半径の変動によって生じる変動成分が分散され、相殺されて、コギングトルクの変動量が低減される。
【００３１】
具体的には、例えば種々のＴ、Ｐ、ＤについてのＳｔの例（ｎ＝１の場合）を示すと下記（表１）のようになる。
【００３２】
【表１】
2014117043.tif 000003
【００３３】
ここで、同表に示す例Ａ１〜Ａ３は、Ｓｔの値が１つの分割コア１０１あたりのティース数と等しくなる例を示している。すなわち、この場合には、互いに隣り合う何れのティース部１０２の間にも、何れかの連結部１０７が位置することになる。
【００３４】
一方、同表に示す例Ｂ１〜Ｂ６は、Ｓｔの値が１つの分割コア１０１あたりのティース数よりも少ない例を示している。この場合には、コギングトルクにおける全周コア２０１の半径の変動によって生じる変動成分が低減されるとともに、連結部１０７の円周方向位置の数（種類）を少なく抑えることができるので、全周コア２０１を積層する際の工数の低減や、工程の簡素化を図ることができる。
【００３５】
ここで、同表に示す参考例Ｃ１〜Ｃ３では、Ｓｔが不定となっている。この場合には、全周コア２０１を１ティースピッチ角単位でずらすと、どの位置でもコギングトルクの変動波形が同じになるので、その変動量は相殺されず、低減することができない。
【００３６】
《実施形態２》
上記（表１）における例Ｂ６の場合、すなわち、図６に示すように、
全周コアのティースの数Ｔ＝４８
マグネットの磁極数Ｐ＝８
分割コアの分割数Ｄ＝４
の場合の具体的な構成の例を説明する。
【００３７】
この例では、Ｓｔ＝６となるので、例えば図６に示すＰ１〜Ｐ６の６箇所の円周方向位置に連結部１０７が位置するように、６段、またはその整数倍の段数だけ、全周コア２０１をずらしながら積層することによって、コギングトルクにおける全周コア２０１の半径の変動によって生じる変動成分を低減することができる。なお、このような配置では、円周方向位置Ｐ１〜Ｐ６の成す角度は、それぞれ７．５°であるのに対し、円周方向位置Ｐ６とＰ１との成す角度は、５２．５°の２種類の角度が存在することになる。また、例えば円周方向位置Ｐ１を通る直径に対して、ティース部１０２は線対称に配置されているのに対し、連結部１０７は、線対称とはなっていない。すなわち、このような角度の相違や非対称性があっても、上記のように連結部１０７における円周方向位置の数Ｓｔが設定されていれば、全周コア２０１の半径の変動によって生じる変動成分を低減することができる。
【００３８】
ここで、上記のような全周コア２０１を構成するための分割コア１０１を作成する際には、特に限定されないが、例えば図７に示すように、ティース部１０２が互いに逆方向を向いた直線状の分割コア１０１が対となるような配置で、鋼板４０１から打ち抜かれるようにしてもよい。これによって、鋼板４０１の利用率を高めることが容易にできる。また、この場合において、図７に示すような配置で打ち抜かれた分割コア１０１が、図６に示すようにティース部Ｔ１ＢとＴ２Ｂ、Ｔ２ＡとＴ３Ａ、Ｔ３ＢとＴ４Ｂ、およびＴ４ＡとＴ１Ａがそれぞれ互いに隣り合うように連結することによって、鋼板４０１の偏肉による不均一な厚さの影響等を低減することができる。また、このような分割コア１０１の打ち抜きにおける配置の判別を容易にするために、各分割コア１０１に所定の微小孔や切り欠きなどの判別部を形成したりしてもよい。
【００３９】
《その他の事項》
なお、上記の例では、全周コア２０１を１ティースピッチ角単位でずらして積層する例を示したが、これに限らず、１ティースピッチ角の２以上の整数倍単位でずらして積層しても、コギングトルクにおける全周コア２０１の半径の変動によって生じる変動成分は低減される。ただし、１ティースピッチ角の、１つの分割コア１０１あたりのティース数倍（およびその整数倍）の角度だけずらす場合は除く。この場合には、連結部１０７の位置が同じになり、全周コア２０１をずらさないのと同じことになるからである。
【００４０】
また、上記の具体例ではｎ＝１の場合のＳｔの値の段数で全周コア２０１をずらして積層する例を示したが、これに限らず、ｎ＝２以上の場合でも、やはり、コギングトルクにおける全周コア２０１の半径の変動によって生じる変動成分は低減される。
【００４１】
また、連結部１０７の円周方向位置が同一の全周コア２０１は、それぞれ１層だけ設けられるのに限らず、複数の層に分けて設けるようにしてもよい。
【００４２】
また、上記のようにステータコアアセンブリ３０１をインシュレータにはめ込んだり樹脂モールドしたりすることは必須ではないが、このように樹脂モールド等する場合には、必ずしも各全周コア２０１をかしめや溶接によって互いに固定しなくてもよい。
【００４３】
また、上記の例ではステータの内部にロータが設けられるインナロータ型のモータについて説明したが、アウタロータ型のモータにおけるステータにおいても、同様の積層構造を適用することはできる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上説明したように、ステータコアとロータとを有するモータ、およびその製造方法等として有用である。
【符号の説明】
【００４５】
１０１      分割コア
１０２      ティース部
１０３      ヨーク部
１０４      切欠
１０５      連結凸部
１０６      連結凹部
１０７      連結部
２０１      全周コア
２０１Ａ    第１全周コア
２０１Ｂ    第２全周コア
２０１Ｃ    第３全周コア
３０１      ステータコアアセンブリ
４０１      鋼板
【図１】
2014117043.tif 000004
【図２】
2014117043.tif 000005
【図３】
2014117043.tif 000006
【図４】
2014117043.tif 000007
【図５】
2014117043.tif 000008
【図６】
2014117043.tif 000009
【図７】
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