(57)【要約】【課題】モータを組み立てる際に、シェルへの強制嵌め込みが可能であるだけでなく、嵌め込みが容易であり、強制的に嵌め込むときに物理的な損傷を引き起こさず、それによって、組立の工程を単純化し、生産性の増大及びコスト削減を実現する軟磁性粉末材料で製造されたモータ用ステータを提供する。【解決手段】本発明は、シェルに固定されるモータ用ステータであって、ステータ本体と、前記シェルと前記ステータ本体との接触面積を減少させるために前記ステータ本体の外側面に形成され、前記シェルに嵌め込まれる際に前記シェルの内側面に圧着して固定する複数の圧着ビードとを含む。前記圧着ビードは前記ステータ本体が嵌め込まれる方向に沿って形成されている。前記シェルに最初に挿入される前記ステータ本体の一端に対応する前記圧着ビードの端部には、ガイド部が傾斜状に形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのシェル内に嵌め込まれるのに適合しており、且つ軟磁性粉末を圧縮することで作成されたモータ用ステータであって、
ステータ本体と、
前記ステータ本体と前記シェルの内側面との接触面を減少させるために前記ステータ本体の外側面に形成された複数の圧着ビードと含み、
前記ステータが前記シェルに嵌め込まれる際に、前記複数の圧着ビードが前記シェルの内側面に圧着することによって前記内側面に固定することを特徴とするステータ。
【請求項２】
請求項１に記載のステータであって、
前記複数の圧着ビードは、前記ステータ本体が前記シェルに嵌め込まれる方向に沿って形成され、
前記シェルに最初に挿入されるべき前記ステータ本体の一端に対応する、前記複数の圧着ビードの端部には、前記ステータ本体の嵌め込みを誘導する傾斜状のガイド部が設けられたことを特徴とするステータ。
【請求項３】
モータの回転軸が嵌め込まれ、且つ軟磁性粉末を圧縮することで作成されたモータ用ロータであって、
前記回転軸が嵌め込まれる固定部を中心部に有するロータ本体と、
前記固定部と前記回転軸との接触面を減少させるために前記ロータ本体の前記固定部の内側面に形成された複数の圧着ビードとを含み、
前記複数の圧着ビードは、前記回転軸に圧着することを特徴とするロータ。
【請求項４】
請求項３に記載のロータであって、
前記複数の圧着ビードは、前記回転軸が前記ロータ本体の前記固定部に嵌め込まれる方向に沿って形成され、
前記回転軸が挿入されるべき前記固定部の一端に対応する、前記複数の圧着ビードの端部には、前記回転軸の嵌め込みを誘導する傾斜状のガイド部が設けられたことを特徴とするロータ。
【請求項５】
モータであって、
前記モータのシェルに嵌め込まれるステータと、
回転軸が嵌め込まれるロータとを含み、
前記ステータは、軟磁性粉末を圧縮することで作成され、且つステータ本体と複数の圧着ビードとを含み、
前記複数の圧着ビードは、前記ステータ本体と前記シェルの内側面との接触面を減少させるために前記ステータ本体の外側面に形成されており、且つ前記シェルの内側面に圧着することを特徴とするモータ。
【請求項６】
モータであって、
前記モータのシェルに嵌め込まれるステータと、
回転軸が嵌め込まれるロータとを含み、
前記ロータは、軟磁性粉末を圧縮することで作成され、且つ前記回転軸が嵌め込まれる固定部を中心部に有するロータ本体と、複数の圧着ビードとを含み、
前記複数の圧着ビードは、前記固定部と前記回転軸との接触面を減少させるために前記ロータ本体の前記固定部の内側面に形成されており、且つ前記回転軸に圧着す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、一般的には、軟磁性粉末材料で作成されたステータ及びロータを有するモータに関連し、より具体的には、モータを組み立てる際に物理的に損傷させることなく、モータのシェルに滑らかに、且つ強制的に嵌め込むことができるように軟磁性粉末材料で製造されたステータ及びロータを有するモータに関連する。
【背景技術】
【０００２】
モータとは、一般的に、当業者に周知なように、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換させて回転力を提供する装置のことであり、家庭用電子製品だけでなく、産業用機器などに広く用いられる。モータが使用される家庭用電子製品の例として、洗濯機、掃除機、光ディスクプレーヤ、コンピュータのハードディスクドライバ、及び冷媒を液状に圧縮するために空調装置や冷蔵庫などの冷却機器の内部に設けられたコンプレッサがある。
【０００３】
添付の図面を参照しつつ従来のモータを以下に説明する。
【０００４】
図１は、従来技術によるモータを示す断面図である。図示のように、従来のモータ１０は、冷蔵庫のコンプレッサ１で所定の位置に備えられ、シェル１１と、シェル１１の内側に固定されたステータ１２と、ステータ１２の内部に回転自在に設置されたロータ１３と、ロータ１３の内側に強く嵌め込まれた回転軸１４とを含む。
シェル１１の両端部は上部カバー１１ａと下部カバー１１ｂで密閉されているので、その内側には、ステータ１２及びロータ１３が設置されるための空間が形成される。  
【０００５】
ステータ１２は、多数のケイ素鋼板を積層することで作成される。ステータ１２には、コイル１２ａが巻線されている。
ロータ１３は、リング状の多数のケイ素鋼薄板を積層することで作成されるので、円筒状である。さらに、上部リング１３ａ及び下部リング１３ｂが、ロータ１３のそれぞれ上側と下側に設けられている。ロータ１３が回転する際に重量の不均衡によって発生する振動を防止するために、下部リング１３ｂの所定の位置には、バランスウエート１３ｃが連結されている。
【０００６】
回転軸１４は、ロータ１３の回転中心軸に位置するようにロータ１３の内側に強く嵌め込まれている。
上記の構造を有する従来のモータ１０が駆動すると、回転軸１４は、ロータ１３と共に回転してコンプレッサ１の圧縮部２０に回転力を提供する。圧縮部２０は、外部からアキュムレータ３０を経て吸入口３１を介して圧縮部２０に吸入された冷媒を圧縮して排出口（不図示）に排出する。従って、モータ１０は、冷蔵庫内部の冷媒を液状に圧縮するのに必要な強い圧縮力を引き起こすほどの比較的大きな回転力を発生させ、高速で回転する。しかしながら、このような従来のモータ１０では、ステータ１２が積層した多数のケイ素鋼板で形成されているため、ステータ１２をシェル１１の内側に強制的に嵌め込む場合、ステータ１２の応力が集中する部分にねじれなどによって物理的な損傷が生じる（例えば、積層したケイ素鋼板が互いに分離する、又は歪むようになる）。これにより、シェル１１にステータ１２を挿入することは困難である。同様に、ロータ１３も積層した多数のケイ素鋼板で形成されているため、ロータ１３の内側に回転軸１４を強制的に嵌め込む場合、ロータ１３の応力が集中する部分にねじれなどによって物理的な損傷が生じる（例えば、積層したケイ素鋼板が互いに分離する、又は歪ようになる）。これにより、ロータ１３に回転軸１４を挿入することは困難となる。
【０００７】
従って、シェル１１の内側にステータ１２を嵌め込むために、シェル１１を２００〜２３０℃の熱を加えてある程度熱膨張させる。その後、内径が拡大したシェル１１の内側にステータ１２を嵌め込む。また、ロータ１３の内側に回転軸１４を嵌め込むためにも、ロータ１３を２００〜２３０℃の熱を加えてある程度熱膨張させる。その後、内径が拡大したロータ１３の内側に回転軸１４を嵌め込む。
しかしながら、上記の焼き嵌めのプロセスでモータ１０を組み立てる場合、工程が複雑になるだけでなく、焼き嵌めのために複数の装置が必要になる。したがって、モータ１０の生産性が低下し、コストが上昇するという問題が生じる。
【０００８】
上記の問題に関して冷蔵庫のコンプレッサ１に備えられるモータ１０を例に説明したが、これらの問題はこれに限定されず、焼き嵌めで作成されるあらゆるモータに同様に発生する。
【０００９】
従って、単純に強く嵌め込むだけで組み立てることができ、且つ強く嵌め込む際に物理的な損傷が発生しないモータ用ステータ及びロータの開発が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、モータを組み立てる際に物理的な損傷を引き起こさない強制的な嵌め込みの工程でステータ及びモータのシェルを容易に組み立てることを可能にし、それによって、モータの組立工程を単純化して生産性の増大及び製造コストの削減を実現する軟磁性粉末材料で作成されたモータ用ステータを提供することである。
また、本発明の他の目的は、モータを組み立てる際に物理的な損傷を引き起こさない強制的な嵌め込みの工程でモータの回転軸及びロータを容易に組み立てることを可能にし、それによって、モータの組立工程を単純化して生産性の増大及び製造コストの削減を実現する軟磁性粉末材料で作成されたモータ用ロータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ある態様では、本発明は、モータのシェルに嵌め込むのに適合し、且つ軟磁性粉末材料を圧縮することで作成されたモータ用ステータを提供する。前記ステータは、ステータ本体と、前記ステータ本体と前記シェルの内側面との間の接触面を減少させるために前記ステータ本体の外側面に形成された複数の圧着ビードとを含む。前記複数の圧着ビードは、前記ステータが前記シェルに嵌め込まれる際に前記シェルの内側面に圧着する。
他の態様では、本発明は、内部にモータの回転軸が嵌め込まれ、且つ磁性粉末材料圧縮することで作成されたモータ用ロータを提供する。前記ロータは、前記回転軸が嵌め込まれる固定部を中心部に備えたロータステータ本体と、前記固定部と前記回転軸との間の接触面を減少させるために前記固定部の内側面に形成され、前記回転軸に圧着する複数の圧着ビードとを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、モータを組み立てる際に物理的な損傷を引き起こさない強制的な嵌め込みの工程を容易に行うことができることで、モータの組立工程を単純化して生産性の増大及び製造コストの削減を実現するための、軟磁性粉末材料で作成されたモータ用ステータ及びロータを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１４】
＜第１の実施形態＞
【００１５】
図２及び図３は、本発明による軟磁性粉末材料で作成されたステータ１１０が装着されているモータ１００を示す断面図である。図示のように、本発明による軟磁性粉末材料で作成されたステータ１１０は、ステータ本体１１１と、ステータ本体１１１の外側面に形成された複数の圧着ビード１１２とを含む。ステータ１１０は、軟磁性粉末を圧縮することで作成される。
ステータ本体１１１は、モータ１００のシェル１２０の内側面に固定されている。ステータ本体１１１には、コイル１１１ａが巻線されている。ステータ本体１１１の中心の軸方向に貫通ホール１１１ｂが形成されており、この貫通ホール１１１ｂには、回転軸１３１に嵌められたロータ１３０が回転自在に設置されている。また、ステータ本体１１１は、円形、多角形、又は曲線と直線からなる図形の断面形状を有する。ステータ本体１１１の外側面に複数の圧着ビード１１２が形成されている。
【００１６】
複数の圧着ビード１１２は、好ましくは、図４に示すように、互いから所定の間隔で離れた状態でステータ本体１１１の外側面上に形成されている。圧着ビード１１２には、ステータ本体１１１をシェル１２０に滑らかに、且つ強制的に嵌め込むことができるように、ステータ本体１１１の外側面とシェル１２０の内側面との接触面積を減少させる役割がある。ステータ本体１１１がシェル１２０の内側に強制的に嵌め込まれる際には、圧着ビード１１２はシェル１２０の内側面に圧着するので、ステータ本体１１１はシェル１２０の内側面に確実に固定される。
【００１７】
シェル１２０の内側にステータ本体１１１が容易に嵌め込まれるようにするために、圧着ビード１１２は、ステータ本体１１１の軸方向（即ち、ステータ本体１１１がシェル１２０に挿入される方向）に沿ってステータ本体１１１の外側面上に形成されている。さらに、シェル１２０に最初に挿入されるステータ本体１１１の一端に対応するそれぞれの圧着ビード１１２の端部には、ガイド部１１３が形成されている。
【００１８】
ステータ本体１１１がシェル１２０に嵌め込まれる際に圧着ビード１１２がシェル１２０の内側面を滑らかに圧迫するようにするために、ガイド部１１３は傾斜状である。それによって、ガイド部１１３は、シェル１２０へのステータ本体１１１の強制的な嵌め込みを誘導する。
【００１９】
本発明に係るステータ１１０は、軟磁性粉末を圧縮することで作成される。軟磁性粉末は、主に鉄系の粒子を含む。軟磁性粉末のそれぞれの粒子は、電気的に絶縁した状態になるように所定の物質でコーティングされる。
【００２０】
圧縮成形の工程で軟磁性粉末を使用してステータ１１０を作成するためには、ステータ１１０の形状に対応する成形用キャビティが設けられた圧縮成形機を用意する。次に、この成形用キャビティに軟磁性粉末を装填し、プレスなどのような圧縮装置で圧縮する。その結果、軟磁性粉末は、圧着ビード１１２を有するステータ本体１１１の形状に成形される。尚、圧縮の工程を行う前に、軟磁性粉末に潤滑剤及び／又は結合剤を添加する場合がある。
【００２１】
このように、ステータ１１０は、３次元形状を有する軟磁性複合材料（soft magnetic composite：ＳＭＣ）を含み、軟磁性粉末の圧縮工程で作成される。したがって、ケイ素鋼板を用いる従来の技術で得られる自由度よりも高い自由度が可能となる。
【００２２】
尚、この実施形態では、冷蔵庫のコンプレッサ１（図１を参照）に備えられるモータ１００を代表的な例として説明したが、本発明は、これに限定されない。つまり、本発明は、シェルの内側にステータが強制的に嵌め込まれるあらゆるモータに適用することができる。
【００２３】
このような構造を有し、軟磁性粉末材料で製造されたモータ用ステータの作用を下記に説明する。
【００２４】
圧着ビード１１２によって、本発明に係るステータ１１０をシェルに強制的に嵌め込むことができる。圧着ビード１１２は、シェル１２０の内側面に接しており、ステータ１１０とシェル１２０の内側面との間の接触面積が減少させる。従って、ステータ１１０をシェル１２０の内側に設置する際に、従来技術とは異なり、焼き嵌め工程や焼き嵌め工程に必要な設備が不要である。
【００２５】
さらに、ステータ１１０がシェル１２０の内側に強制的に嵌め込まれると、圧着ビード１１２がシェル１２０の内側面に圧着するので、ステータ１１０はシェル１２０の内側面に強く固定される。特に、圧着ビード１１２がステータ本体１１１の軸方向（即ち、シェル１２０にステータ１１０が嵌め込まれる方向）に形成されているので、シェル１２０に対してステータ本体１１１が回転するのが確実に防止される。
また、ステータ１１０がＳＭＣを含むので、ステータ１１０をシェル１２０に強制的に嵌め込んでも、従来の積層ケイ素鋼板の構造体において積層ケイ素鋼板の一部分が応力の集中によるねじれで損傷するというような問題が生じない。さらに、ステータ１１０がＳＭＣを含むことにより、従来の積層ケイ素鋼板の構造体に形成することができなかった圧着ビード１１２を形成することができるようになる。
【００２６】
また、ステータ１１０の圧着ビード１１２にガイド部１１３が設けられているので、ステータ１１０をシェル１２０に強制的に嵌め込む際の最初の段階では、過剰な力を加えることなく、ステータ１１０をシェル１２０に滑らかに挿入することができる。
【００２７】
上記で説明したように、本発明の第１実施形態によれば、軟磁性粉末材料で作成されたステータ１１０には、同じ形状を有するケイ素鋼板を積層した構造体などの従来の構造体とは異なり、ガイド部１１３を有する圧着ビード１１２を設けることができる。その結果、モータ１００を組み立てる際にシェル１２０に損傷を加えることなく、ステータ１１０をシェル１２０に滑らかに、且つ強制的に嵌め込むことができるので、生産性の増大及び製造のコスト削減が可能となる。
【００２８】
＜第２実施形態＞
【００２９】
図５〜図７は、本発明による軟磁性粉末材料で作成されたロータ２１０が装着されたモータ２００を示す断面図である。図示のように、軟磁性粉末材料で作成されたロータ２１０は、ロータ本体２１１と、ロータ本体２１１の内側面に形成された複数の圧着ビード２１２とを含む。ロータ２１０は、軟磁性粉末を圧縮することで作成される。
【００３０】
ロータ本体２１１は、モータ２００のシェル２４０内に設置されたステータ２２０の内側に回転自在に設けられている。ロータ本体２１１は、円筒状であり、その中心部には、回転軸２３０が強制的にはめ込まれる固定部２１１ａを有する。
【００３１】
複数のケイ素鋼板を積層することでロータ本体を作成する従来技術の場合では、固定部は単純なホール状となる必要がある。しかしながら、本発明では、ロータ本体２１１が軟磁性粉末を圧縮することで作成されるので、その形状が特定の形状に限定されることはない。また、固定部２１１ａを形成するホールの一端は閉じていてもよい。圧着ビード２１２は、固定部２１１ａの内側面に形成されている。
【００３２】
圧着ビード２１２は、好ましくは、図８に示すように、互いから所定の間隔で離れた状態でロータ本体２１１の固定部２１１ａの内側面に形成されている。
【００３３】
圧着ビード２１２は、回転軸２３０を固定部２１１ａに滑らかに、且つ強制的に嵌め込むことができるように、固定部２１１ａの内側面と回転軸２３０の外側面との接触面積を減少させる役割がある。回転軸２３０が固定部２１１ａに強制的に嵌められる際には、圧着ビード２１２は回転軸２３０の外側面に圧着するので、回転軸２３０は固定部２１１ａに確実に固定するようになる。
【００３４】
固定部２１１ａに回転軸２３０が容易に嵌るようにするために、圧着ビード２１２は、固定部２１１ａの軸方向（即ち、回転軸２３０が固定部２１１ａに挿入される方向）に沿って形成されている。さらに、回転軸２３０が挿入される固定部２１１ａの一端に対応するそれぞれの圧着ビード１１２の端部には、ガイド部１１３が形成されている。
【００３５】
回転軸２３０が固定部２１１ａに嵌め込まれる際に圧着ビード２１２が回転軸２３０の外側面を滑らかに圧迫するようにするために、ガイド部１１３は傾斜状である。それによって、ガイド部１１３は、固定部２１１ａへの回転軸２３０の強制挿入を誘導する。
【００３６】
本発明に係るロータ２１０は、軟磁性粉末を圧縮することで作成される。軟磁性粉末は、主に鉄系の粒子を含む。軟磁性粉末のそれぞれの粒子は、電気的に絶縁した状態になるように所定の物質でコーティングされる。
【００３７】
圧縮成形の工程で軟磁性粉末を使用してロータ２１０を作成するためには、ロータ２１０の形状に対応する成形用キャビティが設けられた圧縮成形機を用意する。次に、この成形用キャビティに軟磁性粉末を装填し、プレスなどのような圧縮装置で圧縮する。その結果、軟磁性粉末は、圧着ビード２１２が形成された固定部２１１ａを有するロータ２１０の形状に成形される。尚、圧縮の工程を行う前に、軟磁性粉末に潤滑剤及び／又は結合剤を添加する場合がある。
【００３８】
このように、ロータ２１０は、３次元形状を有する軟磁性複合材料（soft magnetic composite：ＳＭＣ）を含み、軟磁性粉末の圧縮工程で作成される。したがって、ケイ素鋼板を用いる従来の技術で得られる自由度よりも高い自由度が可能となる。
【００３９】
尚、この実施形態では、冷蔵庫のコンプレッサ１（図１を参照）に備えられるモータ２００を代表的な例として説明したが、本発明は、これに限定されない。つまり、本発明は、ロータの内側に回転軸が強制的に嵌められるあらゆるモータに適用することができる。
【００４０】
このような構造を有し、軟磁性粉末材料で製造されたロータの作用を下記に説明する。
【００４１】
本発明に係るロータ２１０においては、圧着ビード２１２によって、回転軸２３０をロータ２１０の固定部２１１ａに強制的に嵌め込むことができる。圧着ビード２１２は、回転軸２３０の外側面に接するようになり、固定部２１１ａと回転軸２３０との間の接触面積を減少させる。従って、ロータ２１０に回転軸２３０を嵌め込む際に、従来技術とは異なり、焼き嵌め工程や焼き嵌め工程に必要な設備が不要である。
【００４２】
さらに、回転軸２３０が固定部２１１ａに強制的に嵌められると、圧着ビード２１２が回転軸２３０の外側面に圧着するので、回転軸２３０は固定部２１１ａに強く固定される。特に、圧着ビード２１２がロータ本体２１１の軸方向（即ち、回転軸２３０が固定部２１１ａに強制的に嵌められる方向）に沿って固定部２１１ａ上で形成されているので、固定部２１１ａに対して回転軸２３０が回転するのが確実に防止される。
【００４３】
また、ロータ２１０がＳＭＣを含むので、回転軸２３０を固定部２１１ａに強制的に嵌め込んでも、従来の積層ケイ素鋼板の構造体において積層ケイ素鋼板の一部分が応力の集中によるねじれで損傷するというような問題が生じない。さらに、ロータ２１０がＳＭＣを含むことにより、従来の積層ケイ素鋼板の構造体に形成することができなかった圧着ビード２１２を形成することができるようになる。
【００４４】
また、ロータ２１０の圧着ビード２１２にガイド部２１３が設けられているので、回転軸２３０を固定部２１１ａに強制的に嵌め込む際の最初の段階では、過剰な力を加えることなく、回転軸２３０を固定部２１１ａに滑らかに嵌め込むことができる。
【００４５】
上記で説明したように、本発明の第２実施形態によれば、軟磁性粉末材料で作成されたロータ２１０には、同じ形状を有するケイ素鋼板が積層した構造体などの従来の構造体とは異なり、ガイド部２１３を有する圧着ビード２１２を設けることができる。その結果、モータ２００を組み立てる際に損傷を加えることなく、回転軸２３０をロータ２１０に滑らかに、且つ強制的に嵌め込むことができるので、生産性の増大及び製造のコスト削減が可能となる。
【００４６】
軟磁性粉末材料で作成されたモータ用ステータ及びロータの最良の実施形態を説明したが、これらは、例示的なものに過ぎない。本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲及び精神から逸脱することなく、種々の変更を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来技術によるモータを示す断面図である。
【図２】本発明による軟磁性粉末材料で作成されたステータが装着されているモータを示す断面図である。
【図３】本発明による軟磁性粉末材料で作成されたステータが装着されているモータの一部を示す断面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図５】本発明による軟磁性粉末材料で作成されたロータが装着されているモータを示す断面図である。
【図６】本発明による軟磁性粉末材料で作成されたロータが装着されているモータの一部を示す断面図である。
【図７】本発明による軟磁性粉末材料で作成されたロータが装着されているモータの一部を示す断面図である。
【図８】図５のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図１】
2009525017.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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