(57)【要約】【課題】  分割式の固定子鉄心を有する電動機を効率良く製造できるようにする。【解決手段】  ブラシレスモータの固定子鉄心は、周方向に分割可能な複数の積層鉄心片４０から製造されている。積層鉄心片４０は、複数の鉄心片４１を軸線方向に積層させて形成されており、各鉄心片４１は、ティース部１３が延設される中央部４２Ａから周方向に延びる外周側部４２を有し、この外周側部４２は、中央部４２Ａから両端の接合部４３，４４に向かうに従って径方向の幅が広くなっている。【選択図】    図３
2006340509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の積層鉄心片を周方向に接合させた電動機の固定子であって、
前記積層鉄心片は、コイルが巻装されるティース部と、前記ティース部から周方向に延設させた外周側部とを有し、
前記外周側部の周方向の端部には、他の積層鉄心に接合される接合部が形成されており、
前記接合部の幅は、前記外周側部において前記ティース部に連なる中央部に対して大きいことを特徴とする電動機の固定子。
【請求項２】
前記外周側部は、前記中央部よりも前記接合部の方が内側に向かって広がっていることを特徴とする請求項１に記載の電動機の固定子。
【請求項３】
前記外周側部の外周側の周縁部と、内周側の周縁部とは、異なる曲率を有する円弧形状を有することを特徴とする請求項２に記載の電動機の固定子。
【請求項４】
複数の積層鉄心片を周方向に接合させた固定子鉄心と、前記固定子鉄心に巻装したコイルとを備える固定子と、
前記固定子を収容するハウジングと、
永久磁石を有し、前記固定子の内側に回転自在に配設される回転子と、
前記ハウジングに結合されるブラケットと、
を備える電動機において、
前記前記積層鉄心片は、コイルが巻装されたティース部と、前記ティース部から周方向に延設させた外周側部とを有し、
前記外周側部の周方向の端部には、他の積層鉄心に接合される接合部が形成されており、前記接合部の幅は、前記外周側部において前記ティース部に連なる中央部に対して大きく、外周側に広がっていることを特徴とする電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分割式の固定子及びそれを用いた電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機、例えば、内転型のブラシレスモータに使用される固定子は、環状の外周側部からティース部を中心に向かって等間隔に延設させた形状を有している。ティース部には、巻線が巻き回されることでコイルが形成され、このコイルに通電することで固定子と回転子との間に磁気回路を形成し、回転子を回転させる。
【０００３】
ここで、従来のブラシレスモータには、固定子に対する巻線の線積率を高めるために固定子鉄心を分割可能に構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。この場合に分割された固定子鉄心（以下、積層鉄心片という）同士は、ティース部に巻線を巻き回した後に、外周側に形成した接合部を嵌合させることによって連結される。接合部には、周方向に凹凸を設けてあり、積層鉄心片の接合部同士を圧入嵌合させるようになっている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−１５３８８６号公報
【特許文献２】特開平７−２９８５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、分割式の固定子鉄心では、積層鉄心片同士を接合部で嵌合させる構成のため、固定子鉄心の他の部分に比べて接合部の接合面における磁気抵抗が大きくなり易かった。このような磁気抵抗は、フリクション変動を増大させる原因となるので、接合部の磁気抵抗を低減させることが望まれていた。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、固定子鉄心が分割式になっている電動機を高性能化することを主な目的にする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、複数の積層鉄心片を周方向に接合させた電動機の固定子であって、前記積層鉄心片は、コイルが巻装されるティース部と、前記ティース部から周方向に延設させた外周側部とを有し、前記外周側部の周方向の端部には、他の積層鉄心に接合される接合部が形成されており、前記接合部の幅は、前記外周側部において前記ティース部に連なる中央部に対して大きいことを特徴とする電動機の固定子とした。
この電動機の固定子では、積層鉄心片を連結させたときに環状の磁路を形成する外周側部において、他の積層鉄心片に連結される接合部の面積を、ティース部が延設される中央部よりも大きくした。このため、他の積層鉄心片との接合面積が大きくなり、磁気抵抗が低減される。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の電動機の固定子において、前記外周側部の内周側の周縁部は、前記中央部よりも前記接合部の方が内側に向かって広がっていることを特徴とする。
この電動機の固定子では、接合部を内側に膨出させることで接合部の面積を、ティース部が延設される中央部よりも大きくし、他の積層鉄心片との接合面積が大きくなるようにした。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の電動機の固定子において、前記外周側部の外周側の周縁部と、内周側の周縁部とは、異なる曲率を有する円弧形状を有することを特徴とする。
この電動機の固定子では、外周側部の内周側の周縁部と、外周側との周縁部とで曲率を異ならせることで外周側部の径方向の幅を連続的に増大させ、接合部を幅広にしたので、内周側の周縁部に不連続な突起部がなくなる。
【０００８】
請求項４に係る発明は、複数の積層鉄心片を周方向に接合させた固定子鉄心と、前記固定子鉄心に巻装したコイルとを備える固定子と、前記固定子を収容するハウジングと、永久磁石を有し、前記固定子の内側に回転自在に配設される回転子と、前記ハウジングに結合されるブラケットと、を備える電動機において、前記前記積層鉄心片は、コイルが巻装されたティース部と、前記ティース部から周方向に延設させた外周側部とを有し、前記外周側部の周方向の端部には、他の積層鉄心に接合される接合部が形成されており、前記接合部の幅は、前記外周側部において前記ティース部に連なる中央部に対して大きく、外周側に広がっていることを特徴とする電動機とした。
この電動機では、接合部を外側に膨出させることで接合部の面積を、ティース部が延設される中央部よりも大きくし、他の積層鉄心片との接合面積が大きくなるようにした。さらに、接合部同士を接合してステータコアを形成した後に、接合部の外側に広がっている部分をハウジングの内周に圧接させるようにしてハウジングに圧入する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、固定子を形成した際に環状の磁路を形成する外周側部を有し、外周側部の中心部に対して接合部の面積が大きくなるようにしたので、積層鉄心片同士を接合したときの接触面積を従来よりも大きくすることができる。したがって、接合部における磁気抵抗の増大が防止され、フリクション変動を抑えることができる。また、接合部を外側に広げた場合に、接合部がハウジングに圧接するように固定子を圧入すると、ハウジングへの圧入荷重を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、電動機であるブラシレスモータ１は、有底筒状のハウジング２に固定子３を圧入することでステータユニット４を構成し、ハウジング２の開口部を覆うブラケット５とハウジング２とのそれぞれに回転子６を回転自在に支持させて構成されている。
【００１１】
固定子３は、磁性材料から製造された固定子鉄心１０と、絶縁物であるインシュレータ１１の外周に形成された複数のコイル１２とから製造されている。図２に示すように、固定子鉄心１０は、ハウジング２の内周に圧接される環状部分の内周側から、中心に向かってティース部１３が複数延設されている。図１に示すインシュレータ１１は、ティース部１３を覆うように装着され、インシュレータ１１の外周に巻線１４が巻き回されることでコイル１２が形成されている。コイル１２の巻線１４は、ハウジング２の開口部側に固定されたターミナル１５に接続されている。
【００１２】
回転子６は、ブラシレスモータ１の軸線方向に延びる回転軸２０を有している。回転軸２０の外周部には、永久磁石２１が周方向に磁極が交互に配置されるように固定されており、さらに永久磁石２１を覆うようにマグネットカバー２２が装着されている。回転軸２０の一方の端部は、ハウジング２の底部２Ａに圧入されたベアリング２３に回転自在に支持されている。回転軸２０の他方の端部は、回転子６の回転位置を検出するレゾルバ２４を構成するレゾルバロータ２４Ａが固定されており、さらにベアリング２５に回転自在に支持されている。このベアリング２５は、ハウジング２の開口部を覆うようにハウジング２にネジ止めされるブラケット５に圧入されている。
【００１３】
ブラケット５は、円盤形状を有し、その中央を貫通する支持孔２６には、ベアリング２５が圧入によって固定されている。また、支持孔２６には、レゾルバ２４を構成するレゾルバステータ２４Ｂが固定されており、レゾルバステータ２４Ｂの出力は、ブラケット５の側部に突設されたソケット２７の端子に接続されている。さらに、ブラケット５の側部には、ソケット２８が突設されており、このソケット２８の端子は、バスバー３０を介してターミナル１５に電気的に接続されている。
【００１４】
ここで、図２に示すように、固定子鉄心１０は、複数の積層鉄心片４０を周方向に連結させて構成されている。
図３に示すように、積層鉄心片４０は、複数の鉄心片４１を軸線方向に積層した構成を有している。なお、鉄心片４１は、軸線に対して所定のスキュー角を持たせて積層することが好ましいが、スキューさせなくても良い。
【００１５】
鉄心片４１は、略円弧状の外周側部４２を有し、この外周側部４２の周方向の中央部４２Ａからティース部１３が一体に延設されている。外周側部４２の周方向の端部は、他の積層鉄心片４０が圧入嵌合される接合部４３，４４になっている。接合部４３の中央には、周方向に突出する突部４３Ａが形成されている。この突部４３Ａは、圧入を容易にするために、先端に向かって幅狭になるように勾配が付けられている。一方、接合部４４の中央には、周方向に切り欠かれた凹部４４Ａが形成されている。この凹部４４Ａは、他の鉄心片４１の接合部４３の突部４３Ａを受け入れ可能な形状になっている。これら接合部４３，４４は、平面視でそれぞれの角部が面取りされることで曲面形状になっている。このような鉄心片４１は、磁性材料をプレス加工することで成形されており、複数の鉄心片４１が不図示の一般的なボスなどによって積層され、かつ固定されることで積層鉄心片４０になる。
【００１６】
鉄心片４１の外周側部４２は、その外周縁部４６のプロファイルが、第一の中心Ｏ１から第一の半径Ｒ１の距離にある円弧になっている。第一の中心Ｏ１は、固定子鉄心１０の中心に一致する。これに対して、外周側部４２の内周縁部４７のプロファイルは、第二の中心Ｏ２から第二の半径Ｒ２にある円弧になっている。半径Ｒ２は、半径Ｒ１よりも小さいので、外周側部４２の径方向の幅は、ティース部１３に連なる中央部４２Ａから、接合部４３，４４に向かうに従って幅が連続して増大するように広がっている。したがって、中央部４２Ａの断面積よりも接合部４３，４４の断面積の方が大きくなる。このため、図２に示すように、積層鉄心片４０の接合部４３，４４同士を圧入嵌合して固定子鉄心１０を製造すると、接合部４３，４４の部分が径方向の内側に僅かに突出するようになる。なお、最も幅狭の中央部４２Ａの径方向の幅は、従来の固定子鉄心の該当部分の幅と略等しい。さらに、図３に示すように、ティース部１３に巻線１４を巻き回すことが可能なスペースＳ１の大きさは、従来の固定子鉄心と略同等である。
【００１７】
この実施の形態の作用について説明する。
ブラシレスモータ１を製造する場合には、固定子３と回転子６とをそれぞれ別々に組み立てる。固定子３を組み立てる際には、最初にプレス加工によって成形した鉄心片４１を積層して積層鉄心片４０を形成する。この積層鉄心片４０にインシュレータ１１を装着してから巻線１４を巻き回してコイル１２を形成する。このとき、積層鉄心片４０の外周側部４２の内周側に不連続な突起部がないので、接合部４３，４４の近傍で巻線１４の軌跡を大きく変更する必要がなく、巻線１４をスムーズに巻くことができる。さらに、コイル１２を形成した後、積層鉄心片４０の接合部４３，４４同士を圧入嵌合させて略環状の固定子３を形成する。固定子３は、ハウジング２の内周に圧入されて固定される。各コイル１２の巻線１４の端部を、ターミナル１５に接続してから、ターミナル１５をハウジング２の開口部側に固定する。
【００１８】
回転子６を組み立てる際には、回転軸２０に永久磁石２１を異なる磁極が周方向に配設されるように固定してから、マグネットカバー２２を装着する。回転軸２０の他端部側に、レゾルバロータ２４Ａを固定してから、ブラケット５に圧入されたベアリング２５に回転自在に支持させる。回転子６の回転軸２０の一端部は、ハウジング２の底部２Ａに固定されているベアリング２３に軸支させると共に、ブラケット５をハウジング２にネジ止めする。
【００１９】
さらに、ブラシレスモータ１を使用する際には、レゾルバステータ２４Ｂとソケット２７の端子とを電気的に接続し、ブラケット５のバスバー３０にターミナル１５を電気的に接続する。レゾルバ２４で検出する回転子６の回転位置に応じて、ソケット２８からバスバー３０及びターミナル１５を介して、所定のコイル１２に通電すると、固定子３と回転子６とで形成される磁気回路によって回転子６が回転する。
【００２０】
この実施の形態によれば、固定子鉄心１０を複数の積層鉄心片４０に分割して、そのそれぞれにコイル１２を巻装してから接合する構成において、積層鉄心片４０を構成する鉄心片４１の外周側部４２の外周縁部４６と内周縁部４７とのプロファイルを異ならせ、かつ中央部４２Ａから接合部４３，４４に向かって徐々に周方向の幅が増大するようにしたので、接合部４３，４４における接触面積を増やし、磁気抵抗を低減させることができる。したがって、接合部４３，４４に起因するフリクション変動を抑制することができる。また、従来のように内周縁部４７側に不連続に突出する部分がなくなり、コイル１２を形成する際に、巻線１４が巻き易くなる。特に、コイル１２を自動装置で形成する場合に複雑な制御が不要になるので、生産性が向上する。また、内周縁部４７側に不連続に突出する部分がなくなることでプレス加工に用いる金型の寿命を向上させることができる。加工がシンプルになることから、公差の集積や、金型のメンテナンスを簡略化することができる。
【００２１】
ここで、接合部の径方向の幅を中心部の径方向の幅に比べて大きくする場合の変形例について、以下に説明する。
図４に示す積層鉄心片５０のように、外周側部４２の周方向の端部に平坦な接合部５１を設けても良い。外周縁部４６のプロファイルと、内周縁部４７のプロファイルとは、前記の鉄心片４１と同じである。この積層鉄心片５０を用いたブラシレスモータでは、接合部５１同士を大きな接触面積で嵌合させることで磁気抵抗を低減させることができる。
【００２２】
図５に示す積層鉄心片６０では、外周側部６１は接合部６２を除いて外周縁部６３のプロファイルと内周縁部６４のプロファイルとを一致させ、接合部６２のみを内側に膨出させている。外周側部６１において、接合部６２を除いた部分の径方向の幅は、中央部６１Ａの径方向の幅に略等しい。この積層鉄心片６０を用いたブラシレスモータでは、接合部６２同士を大きな接触面積で嵌合させることで磁気抵抗を低減させることができる。特に、接合部６２のみを広くすることで、巻線スペースを大きくすることができる。
【００２３】
図６に示す積層鉄心片７０では、外周側部７１の両端部は、中央部７１Ａに比べて外周縁部７２が内側に広がると共に、外周縁部７３が外側に広がることで幅広な接合部７４が形成されている。ブラシレスモータを製造する際には、積層鉄心片７０にコイル１２を巻装し、接合部７４同士を接合する。さらに、接合部７４の外周縁部７４Ａがハウジング２の内周に圧接するように固定子を圧入する。この積層鉄心片７０を用いたブラシレスモータでは、接合部７４同士を大きな接触面積で嵌合させることで磁気抵抗を低減させることができる。さらに、接合部７４の外周縁部７４Ａのみをハウジング２に圧接させるので、圧入荷重を低減させることができる。積層鉄心片７０の接合部７４は、外周縁部７４Ａのみを外側に膨出させても良い。
【００２４】
なお、本発明は前記の実施の形態に限定されずに広く応用することが可能である。
例えば、第一の中心Ｏ１と、第二の中心Ｏ２とを一致させ、外周縁部４６に対して内周縁部４７の曲率を大きくしても良い。また、接合部４３，４４の形状は、隣り合う２つの積層鉄心片４０を接合可能で、かつ磁気回路を形成するために必要な接触面積を確保できる形状であれば、実施の形態に限定されない。さらに、内周縁部４７の第二の中心Ｏ２を固定子３の中心と一致させ、外周縁部４６の第一の中心Ｏ１を第二の中心Ｏ２と異ならせ、これによって外周側部４２を接合部４３，４４に向かって徐々に径方向外側に変形させる形状にしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態に係るブラシレスモータの構成を示す断面図である。
【図２】ステータユニットの構成を図１のＡ方向からみた図である。
【図３】積層鉄心片を軸線方向からみた図である。
【図４】積層鉄心片を軸線方向からみた図である。
【図５】積層鉄心片を軸線方向からみた図である。
【図６】積層鉄心片を軸線方向からみた図である。
【符号の説明】
【００２６】
１      ブラシレスモータ（電動機）
２      ハウジング
３      固定子
４      ステータユニット
６      回転子
１０    固定子鉄心
１２    コイル
１３    ティース部
１４    巻線
４０，５０，６０，７０    積層鉄心片
４１    鉄心片
４２，６１，７１    外周側部
４２Ａ，６１Ａ，７１Ａ  中央部
４６，６３，７３    外周縁部（外周側の周縁部）
４７，６４，７２    内周縁部（内周側の周縁部）
Ｏ１    第一の中心
Ｏ２    第二の中心
Ｒ１    第一の半径
Ｒ２    第二の半径
【図１】
2006340509.tif 000003
【図２】
2006340509.tif 000004
【図３】
2006340509.tif 000005
【図４】
2006340509.tif 000006
【図５】
2006340509.tif 000007
【図６】
2006340509.tif 000008