(57)【要約】【課題】  電気鋼板の切れ端が全く発生しないモータのステータ及びその製造方法を提供する。【解決手段】  電気鋼板２００を曲げてヨーク部５２’とポール部５４’とからなるコアシート５０’を複数枚作り、これらコアシート５０’を相互に重ねて一定厚さの単位コア５０を作り、数個の単位コア５０を一列に配列してコア帯２１０を作った後に、このコア帯２１０にコイル１１０を巻き付け、続いて、コイル１１０の巻き付けられたコア帯２１０の両端を相互に貼り付けることによってステータを製造する。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の単位コア（５０）が相互に結合されてリング状の構造をなすコア（１００）と、該コア（１００）に巻き付けられたコイル（１１０）と、から構成され、
前記単位コア（５０）は、リングが円周方向に沿って複数個に分割された形状のヨーク部（５２’）と、前記コイル（１１０）が巻き付けられるように前記ヨーク部（５２’）から折り曲げられてなるポール部（５４’）とから構成されたコアシート（５０’）が、一定厚さを持つように数枚重ねあってなることを特徴とするモータのステータ。
【請求項２】
前記ヨーク部（５２’）は、円弧状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のモータのステータ。
【請求項３】
前記ポール部（５４’）は、前記ヨーク部（５２’）のいずれか一端から折り曲げられてなることを特徴とする請求項１に記載のモータのステータ。
【請求項４】
前記ポール部（５４’）は、前記ヨーク部（５２’）の両端からそれぞれ折り曲げられてなることを特徴とする請求項１に記載のモータのステータ。
【請求項５】
前記コアシート（５０’）は、方向性のある電気鋼板（２００）で作られることを特徴とする請求項１に記載のモータのステータ。
【請求項６】
電気鋼板（２００）の少なくとも一端を曲げて、リングが円周方向に沿って複数個に分割された形状のヨーク部（５２’）と、該ヨーク部（５２’）から折り曲げられたポール部（５４’）とから構成されたコアシート（５０’）を作る第１の段階と、
前記コアシート（５０’）を、一定厚さに数枚重ねて単位コア（５０）を作る第２の段階と、
前記ヨーク部（５２’）同士が相互に連結されるように、前記複数個の単位コア（５０）を一列に配列してコア帯（２１０）を作る第３の段階と、
前記コア帯（２１０）が作られると、前記ポール部（５４’）にコイル（１１０）を巻き付ける第４の段階と、
前記コイル（１１０）の巻き付けられたコア帯（２１０）の両端を相互に貼り付けて、ステータを完成する第５の段階と、
を備えてなることを特徴とするモータのステータの製造方法。
【請求項７】
前記第１の段階は、前記電気鋼板（２００）の端を垂直に折り曲げることを特徴とする請求項６に記載のモータのステータ製造方法。
【請求項８】
前記第５の段階は、前記ヨーク部（５２’）を、プレスにより一定の曲率に曲げるプロセスを備えることを特徴とする請求項６に記載のモータのステータの製造方法。
【請求項９】
前記電気鋼板（２００）は、方向性材質からなることを特徴とする請求項６に記載のモータのステータの製造方法。
【請求項１０】
前記単位コア（５０）のコアシート（５０’）は、前記ステータの完成の後にそれぞれの先端が一致するように、それぞれ一定の大きさに形成されることを特徴とする請求項６に記載のモータのステータ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータのステータ及びその製造方法に関し、特に、コアが、円周方向に分割された複数の単位コアからなり、この単位コアが、少なくても一端が曲げられた電気鋼板で作られたステータ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、各種のモータの中で、単相ＳＲＭ(Switched reluctance motor)を示す構成図である。
【０００３】
図１に示すモータは、外部電源と接続されたステータ１０と、ステータ１０の内部に回転可能に設置されて、ステータ１０に外部電源が供給されると、このステータ１０と電磁気力が相互に働いて回転するロータ２０と、で構成される。
【０００４】
ステータ１０は、リング型の構造を有するヨーク１２と、ヨーク１２からロータ２０に向かって半径方向に突設され、円周方向に沿って所定のスロット１４を介して相互に離隔される複数個のポール１６と、これらポール１６に巻き付けられて外部電源に接続されるコイル１８と、からなる。
【０００５】
図２は、従来の技術によるモータのステータ１０の製造過程を示す図である。
【０００６】
まず、図２の(ａ)及び(ｂ)に示すように、極薄い電気鋼板３０から、ヨーク１２とポール１６の平面形状を持つステータシート３０’を打ち抜く。ここで、電気鋼板３０としては、いずれの方向にも電気の流れが円滑な無方向性ケイ素鋼板が主に使用される。
【０００７】
このように用意したステータシート３０’を、図２の(ｃ)に示すように、一定の高さに積層してコアを作り、図２の(ｄ)に示すように、このコアにコイル１８を巻き付けることで、ステータ１０が完成する。
【０００８】
しかしながら、上記従来の技術によってモータのステータを製造すると、ステータシート３０’が打ち抜かれた後に残った電気鋼板３０の部分、すなわち、図２(ａ)に示すような切れ端(Scrap)３０”が多く出るため、電気鋼板３０の無駄使いとなり、コスト高につながる問題点があった。
【０００９】
また、従来の技術では、電気鋼板３０が無方向性であるがために、鉄損が大きくて、モータの効率改善に限界があるという問題点があった。
【００１０】
また、従来の技術では、ヨーク１２がリング状の構造となった状態で、巻線作業が行われるため、巻線空間であるスロット１４が狭くて巻線作業がし難いのみならず、巻線可能なコイル１８の直径が制限されるため、銅損によってモータの効率向上に限界があるという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造が容易で、かつ、コスト節減及びモータの効率改善を図ることができるモータのステータ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明によるモータのステータは、複数個の単位コアが相互に結合されてリング状の構造となるコアと、該コアに巻き付けられたコイルと、から構成され、前記単位コアは、リングが円周方向に沿って複数個に分割された形状のヨーク部と、前記コイルが巻き付けられるように前記ヨーク部から折り曲げられるポール部とから構成されたコアシートが、一定厚さを持つように数枚重ね合わされてなることを特徴とする。
【００１３】
前記ヨーク部は、円弧状に形成されることを特徴とする。
【００１４】
前記ポール部は、前記ヨーク部のいずれか一端から折り曲げられたり、前記ヨーク部の両端からそれぞれ折り曲げられることを特徴とする。
【００１５】
前記ヨーク部とポール部は、相互に垂直になっていることを特徴とする。
【００１６】
前記コアシートは、方向性のある電気鋼板で作られることを特徴とする。
【００１７】
また、上記目的を達成するために、本発明によるモータのステータは、複数個の単位コアが相互に結合されてリング状の構造となるコアと、該コアに巻き付けられたコイルと、から構成され、前記単位コアは、リングが円周方向に沿って複数個に分割された形状のヨーク部と、前記コイルが巻き付けられるように前記ヨーク部から折り曲げられたポール部とから構成されたコアシートが、一定厚さを持つように数枚重ね合わされてなり、前記ポール部は、隣り合う単位コアのポール部と重なるように、前記ヨーク部の両端からそれぞれ同方向に折り曲げられ、隣り合う二つの２個のポール部は、コイル巻線作業によって一つに縛られることを特徴とする。
【００１８】
前記ヨーク部は、円弧状に形成されることを特徴とする。
【００１９】
前記ヨーク部とポール部は、相互に垂直になっていることを特徴とする。
【００２０】
前記コアシートは、方向性のある電気鋼板で作られることを特徴とする。
【００２１】
また、上記の目的を達成するために、本発明によるモータのステータの製造方法は、電気鋼板の少なくとも一端を曲げて、リングが円周方向に沿って複数個に分割された形状のヨーク部と、該ヨーク部から折り曲げられたポール部とから構成されたコアシートを作る第１の段階と、前記コアシートを、一定厚さに数枚重ねて単位コアを作る第２の段階と、前記ヨーク部同士が相互に連結されるように、前記複数個の単位コアを一列に配列してコア帯を作る第３の段階と、前記コア帯が作られると、前記ポール部にコイルを巻き付ける第４の段階と、前記コイルの巻き付けられたコア帯の両端を相互に貼り付けて、ステータを完成する第５の段階と、を備えてなることを特徴とする。
【００２２】
前記第１の段階は、前記電気鋼板の端を垂直に折り曲げることを特徴とする。
【００２３】
前記第１の段階は、前記電気鋼板の両端を同方向に曲げることを特徴とする。
【００２４】
前記第５の段階は、前記ヨーク部を、プレスにより一定の曲率に曲げるプロセスを備えることを特徴とする。
【００２５】
前記電気鋼板は、方向性材質からなることを特徴とする。
【００２６】
前記単位コアのコアシートは、前記ステータの完成の後にそれぞれの先端が一致するように、それぞれ一定の大きさに形成されることを特徴とする。
【００２７】
また、上記の目的を達成するために、本発明によるモータのステータの製造方法は、電気鋼板の両端をそれぞれ同方向に曲げて、リングが円周方向に沿って複数個に分割された形状のヨーク部と、該ヨーク部から折り曲げられた二つのポール部とから構成されたコアシートを作る第１の段階と、前記コアシートを、一定厚さに数枚重ねて単位コアを作る第２の段階と、前記ポール部同士が重なるように、前記複数個の単位コアを一列に配列してコア帯を作る第３の段階と、前記コア帯が作られると、隣り合うポール部同士をコイル巻線作業を通じて一つに縛る第４の段階と、前記コア帯にコイルが巻き付けられると、前記ヨーク部を一定曲率の円弧状に曲げる第５の段階と、該第５の段階を終えたコア帯の両端を相互に貼り付けてステータを完成する第６の段階と、を備えてなることを特徴とする。
【００２８】
前記第１の段階は、前記電気鋼板の両端をそれぞれ垂直に折り曲げることを特徴とする。
【００２９】
前記単位コアのコアシートは、前記ステータの完成の後に各先端が一致するように、それぞれ一定の大きさに形成されることを特徴とする。
【００３０】
前記電気鋼板は、方向性材質からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
上記のように構成される本発明によるモータのステータ及びその製造方法は、電気鋼板を曲げてコアシートを数枚作り、数枚のコアシートを相互に重ねて一定厚さの単位コアを作るために、電気鋼板から全く切れ端が発生せず、その結果、コストを節減する効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３３】
本発明によるモータのステータ及びその製造方法の実施の形態は、多数のものが存在可能であり、以下では最も好ましい実施の形態ついて説明する。ただし、下記の説明において、関連する周知機能や技術については適宜説明を省略するものとする。
【００３４】
図３は、本発明によるモータのステータを示す構成図であり、図４は、本発明によるモータのステータを構成する単位コアを示す斜視図であり、図５は、本発明によるモータのステータのコアを示す斜視図である。
【００３５】
図３から図５に示すように、本発明によるモータのステータは、リング状のヨーク１０２と、このヨーク１０２の円周方向に沿って等間隔に離隔され、それぞれヨーク１０２からロータに向かって半径方向に突設された複数のポール１０４とからなるコア１００と、コア１００のポール１０４に巻き付けられたコイル１１０と、からなる。
【００３６】
コア１００は、複数個の単位コア５０がリング状に相互に結合されてなる。
【００３７】
単位コア５０は、電気鋼板で作られた複数枚のコアシート５０’からなる。より好ましくは、単位コア５０は、コア１００の渦電流損失を最小限に抑え得るように、複数枚のコアシート５０’が単位コア５０の厚さ方向に重なり合ってなる。
【００３８】
ここで、コアシート５０’は、様々な理由から単位コア５０の厚さが制限されざるを得ないために極薄く作られ、一つの単位コア５０をなす数枚のコアシート５０’は、その先端が相互に一致するようにそれぞれ一定の大きさに作られることが好ましい。
【００３９】
また、コアシート５０'は、リングが円周方向(矢印Ａ)に沿って複数個に分割された形状のヨーク部５２'と、このヨーク部５２'の両端からロータに向かって垂直に折り曲げられたポール部５４'と、で構成される。
【００４０】
このように、ポール部５４’は、ヨーク部５２’の両端からそれぞれロータに向かって同方向に折り曲げられるため、一対のものとなる。もちろん、各コアシート５０’に備えられた一対のポール部５４’は、ヨーク部５２’から折り曲げられた長さが相互に一致すると、より好ましい。コアシート５０’のヨーク部５２’は、コア１００が円環状のものとなる場合に、円弧状となる。
【００４１】
このように構成されたコアシート５０’からなる単位コア５０は、コアシート５０’のヨーク部５２’からなる単位ヨーク５２と、コアシート５０’のポール部５４’からなって、コイル１１０が巻き付けられる一対の単位ポール５４と、で構成される。
【００４２】
ここで、単位コア５０の単位ポール５４は、コア１００を構成するように単位コア５０が他の単位コア５０”と接続されるときに、他の単位コア５０”、つまり、隣り合う単位コア５０”の単位ポール５４”と円周方向に重なる。続いて、円周方向に重なり合った単位コア５０の単位ポール５４と、これと隣り合った単位コア５０”の単位ポール５４”とは、コイル１１０で巻き付けられて、一つに縛られる。
【００４３】
一方、コアシート５０’の材質である電気鋼板としては、通常、ケイ素鋼板が使用されるが、これは、単位コア５０の単位ヨーク５２から単位ポール５４の方向、または、単位コア５０の単位ポール５４から単位ヨーク５２の方向(すなわち、矢印Ｍ)への磁化は容易で、かつ、コア１００の高さ方向(矢印Ｈ)への磁化性は良好でないように、方向性を持つことが好ましい。
【００４４】
上記のように構成された本発明によるモータのステータ製造過程を、図６を参照して詳細に説明すると、下記の通りである。
【００４５】
まず、図６の(ａ)に示すように、薄く成形された電気鋼板を、一定の大きさの四角形に切断して電気鋼板シート２００を作る。
【００４６】
このときに、電気鋼板シート２００は、縦幅(２００Ｌ)がコアの高さと一致し、横幅が所定の長さずつ異なる。また、電気鋼板シート２００は方向性を持つことができるので、この場合には、縦方向(矢印Ｌ)には磁気的特性が悪く、横方向(矢印Ｗ)には磁気的特性が良好となるようにする。
【００４７】
続いて、電気鋼板シート２００を数枚重ねて一定厚さの電気鋼板シートアセンブリ２００'を作る。このときに、電気鋼板シートアセンブリ２００'をなす電気鋼板シート２００は、重なる方向(矢印Ｔ)に横幅が次第に長くなるか、短くなる。
【００４８】
このように電気鋼板シートアセンブリ２００’が作られると、図６の(ｂ)に示すように、電気鋼板シートアセンブリ２００’の横方向の両端を同方向に一定の長さだけ曲げてコの字状に作る。これで、ヨーク部５２’と一対のポール部５４’とから構成された複数のコアシート５０’からなる単位コア５０が作られる。すなわち、単位コア５０は、一つの単位ヨーク５２と一対の単位ポール５４とからなる。
【００４９】
上記のようにして作られた単位コア５０の各コアシート５０’は、ヨーク部５２’が四角形に形成され、ヨーク部５２’とポール部５４’とが相互に垂直になっており、かつ、一対のポール部５４’はそれぞれ同一の長さ(５４Ｌ)を有する。また、一つの単位コア５０をなす数枚のコアシート５０’は、先端が相互に一致するため、単位コア５０の先端が揃っている。
【００５０】
その後に、図６の(ｃ)に示すように、数個の単位コア５０を一列に配列して、単位コア５０の単位ポール５４が、隣り合う単位コア５０”の単位ポール５４”と重なった状態のコア帯２１０を作る。
【００５１】
このようにしてコア帯２１０が作られると、図６の(ｄ)に示すように、単位コア５０の単位ポール５４とこれと隣り合う単位コア５０”の単位ポール５４”とをコイル１１０で巻き付けて一つに縛る。
【００５２】
ここで、コアがリング型となった状態でコアの巻線作業をする従来技術と比較して、本発明は、図２の(ｃ)及び(ｄ)に示すように、単位コア５０の単位ヨーク５２が平らな四角形であり、単位コア５０の単位ヨーク５２と単位ポール５４が相互に垂直になっているために、コイル１１０の巻線空間が従来の技術における巻線空間よりも一層広く確保され、コイルの巻線作業がより容易となる。
【００５３】
一方、コイル１１０の巻線作業は、コア帯２１０に挿入可能な形状のボビンにコイル１１０が巻き付けられた後に、このコイル１１０の巻き付けられたボビンが、コア帯２１０と結合されることによってなる。
【００５４】
最後に、上記のようにコイル１１０の巻線作業が完了した後に、プレスを用いて単位コア５０の単位ヨーク５２を円弧状に曲げ、コイル巻線作業済みのコア帯２１０の両端を相互に貼り付ける。これで、図６の(ｅ)に示すように、本発明による複数の単位コア５０で構成されたコア１００とコイル１１０とからなるステータが完成する。
【００５５】
以上の如く、本発明によるモータのステータ及びその製造方法は、電気鋼板２００を曲げてヨーク部５２’とポール部５４’とからなるコアシート５０’を複数枚作り、これらコアシート５０’を重ね合わせて一定厚さの単位コア５０を作り、複数の単位コア５０を一列に配列してコア帯２１０を作った後に、このコア帯２１０にコイル１１０を巻き付け、最後に、コイル１１０の巻き付けられたコア帯２１０の両端を相互に貼り付けることによって、ステータを製造するため、電気鋼板２００から切れ端が全く出ず、コストを節減することが可能になる。
【００５６】
また、本発明は、方向性電気鋼板２００を使用するため、鉄損を最小限に抑えて、モータの効率を向上させることができる。
【００５７】
また、本発明は、単位コア５０の単位ヨーク５２が平らな四角形であり、単位コア５０の単位ヨーク５２と単位ポール５４とが垂直になっているため、コイル１１０の巻線作業空間をより広く確保することができて、コイルの巻線作業が容易となり、結果として生産性を向上させることができ、かつ、従来のステータと比較して、相対的に大きい直径のコイルも巻線可能となるため、モータの効率を向上させることが可能になる。
【００５８】
以下、図７を参照して説明される本発明の他の実施形態は、図３から図６を参照して説明した本発明の一実施の形態と技術的思想及び構成並びに効果が略同一なので、関連する詳細な説明及び図面は省かれる。
【００５９】
図７に示す本発明の他の実施形態によるモータのステータは、下記のような段階により製造される。
【００６０】
まず、電気鋼板の一端を垂直に折り曲げてヨーク部３１２と一つの鉄片３１４とからなるコアシート３１０を作り、このコアシート３１０を数枚重ねて一定厚さの単位コア３２０を作る。続いて、単位コア３２０を複数個一列に配列して連結し、コア帯を作った後にコイル(図示せず)を巻き付け、コイルの巻き付けられたコア帯の両端を貼り付けると、円環状のコア３００を持つステータが完成する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】従来の技術によるモータのステータを示す構成図である。
【図２】従来の技術によるモータのステータの製造過程を示す図である。
【図３】本発明によるモータのステータを示す構成図である。
【図４】本発明によるモータのステータを構成する単位コアを示す斜視図である。
【図５】本発明によるモータのステータのコアを示す斜視図である。
【図６】本発明によるモータのステータの製造過程を示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態によるステータのコアを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６２】
５０    単位コア
５２    単位ヨーク
５４    単位ポール
１００    コア
１０２    ヨーク
１０４    ポール
１１０    コイル
【図１】
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【図２】
2006087289.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006087289.tif 000006
【図５】
2006087289.tif 000007
【図６】
2006087289.tif 000008
【図７】
2006087289.tif 000009