(57)【要約】【課題】電動モータのための、最適な多角形の外周輪郭８を有する固定子において、構成スペースの最適な利用率を保証し、かつ固定子の体積力を高める。【解決手段】固定子の溝１３の壁部距離４，ｈ１若しくは切欠き部距離５，ｈ２は最大にされており、若しくは壁部距離と切欠き部距離とは互いに同じ大きさにされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータのための固定子であって、多角形の外周輪郭（８）、回転子受容切欠き部（７）、該回転子受容切欠き部（７）の周囲（９）に沿って配置されたＮ個の溝（１３）を備えており、該溝の壁部距離（４，ｈ１）は該溝の溝底部（１１）と前記外周輪郭（８）との間の最小の間隔によって規定されており、さらに、前記回転子受容切欠き部（７）の周囲（９）と前記外周輪郭（８）との間の領域（１０）に設けられた切欠き部（６）を備えており、該切欠き部の切欠き部距離（５，ｈ２）は前記溝の溝底部（１１）と該切欠き部の縁（１２）との間の最小の間隔によって規定されている形式のものにおいて、
壁部距離（４，ｈ１）はほぼ最大であり、この場合に切欠き部距離（５，ｈ２）は該壁部距離（４，ｈ１）よりも大きいか若しくは該壁部距離とほぼ同じであり、若しくは、
切欠き部距離（５，ｈ２）はほぼ最大であり、この場合に壁部距離（４，ｈ１）は該切欠き部距離（５，ｈ２）よりも大きいか若しくは該切欠き部距離とほぼ同じであり、若しくは、
壁部距離（４，ｈ１）と切欠き部距離（５，ｈ２）とは互いにほぼ同じ大きさであることを特徴とする、電動モータのための固定子。
【請求項２】
回転子受容切欠き部（７）並びに該回転子受容切欠き部（７）に沿って配置された溝（１３の、固定子の横断面中心軸線（１４）に対する各仮想の角度位置に対して切欠き部距離（５，ｈ２）若しくは壁部距離（４，ｈ１）を求めてあり、それぞれ壁部距離（４，ｈ１）若しくは切欠き部距離（５，ｈ２）のための最小間隔を表す求められた値から、ほぼ最大の値若しくはほぼ同じ大きさの値若しくは少なくとも１つのほぼ最大の値を選んである請求項１に記載の固定子。
【請求項３】
各角度位置は、求められた最小間隔のうちのほぼ最大の距離値若しくはほぼ同じ大きさの距離値が得られる１つの回動角α（３）によって規定されている請求項２に記載の固定子。
【請求項４】
固定子の溝の溝横断面（１３）は多角形を成しており、この場合に溝の溝底部（１１）は横断面で等辺のＶ字形に形成されている請求項１から３のいずれか１項に記載の固定子。
【請求項５】
固定子は、打ち抜き積層された複数の薄板によって形成されている請求項１から４のいずれか１項に記載の固定子。
【請求項６】
固定子の固定子横断面は長方形、有利には正方形であり、切欠き部（６）は長方形の角隅に打ち抜き部、くりぬき部若しくは穿孔として形成されている請求項１から５のいずれか１項に記載の固定子。
【請求項７】
固定子は一体構造で形成されている請求項１から６のいずれか１項に記載の固定子。
【請求項８】
固定子は複数構造で形成されている請求項１から６のいずれか１項に記載の固定子。
【請求項９】
固定子はサーボモータに、有利にはロボットのためのサーボモータに用いられている請求項１から８のいずれか１項に記載の固定子。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の固定子の製作方法において、
ａ）固定子を、該固定子の１つの横断面中心軸線（１４）に対して所定の回動角α（３）にわたって回動させ、ｂ）次いで切欠き部（１３，６，７）の材料除去を行うことを特徴とする、固定子の製作方法。
【請求項１１】
回動角α（３）は３６０°／（４×Ｎ）の角度値であり、Ｎは自然数である請求項１０に記載の製作方法。
【請求項１２】
回動角α（３）は０°と３６０°／（２×Ｎ）との間の角度値であり、Ｎは自然数である請求項１０に記載の製作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械のための固定子並びに該固定子の製作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機械のための前記形式の固定子は、例えば特開平９−１２１５１９号公報により公知である。該公報に記載の技術においては、形状を適宜選ぶことによって製作コストを低減しかつ材料有効利用率を高めるものである。
【特許文献１】特開平９−１２１５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、電気機械のための冒頭に述べた形式の固定子を改善して、構成スペースの最適な利用率を保証し、かつ体積力を高めることにある。さらに、該固定子の最適な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】
【０００４】
前記課題を解決するために本発明の構成では、固定子の溝（スロット）の壁部距離（即ち、固定子の溝底部から固定子の外周輪郭までの距離）が最大であり、若しくは、回転子受容切欠き部の周囲（内周面）と固定子の外周輪郭との間の領域に設けられた切欠き部の切欠き部距離（即ち、固定子の溝底部から該切欠き部の縁までの距離）が、最大であり、若しくは、壁部距離と切欠き部距離とが互いに同じ大きさである。これらの距離は、固定子横断面上の各所定の回動角α若しくはピッチに依存して規定されてよい。
【０００５】
切欠き部の横断面が無視できる程度に小さい場合には、壁部距離のみを最大にして、切欠き部距離は規定しなくて、即ち無視してよい。このことは常に、切欠き部距離が壁部距離よりも大きい場合に当てはまる。このような例を次の表１は示している。
【０００６】
【表１】
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×印は、選ばれる構成を表している。２０の壁部距離（表中の最大値）では、必要な回動角はα＝１５°である。
【０００７】
切欠き部横断面が無視できない程度に大きく、かつ切欠き部距離が壁部距離よりも小さい場合には、切欠き部距離は最大にされる。
【０００８】
前述の寸法規定（最適化）に際しては常に、考察されて（述べて）ない他方の距離を、考察された（述べた）一方の距離よりも小さくしないようにしてある。述べてない他方の距離は、述べた一方の距離と少なくとも同じか、それよりも大きくしておきたい。即ち、壁部距離の寸法規定の場合には、切欠き部距離は壁部距離よりも大きく、若しくは少なくとも壁部距離と同じであり、かつ切欠き部距離の寸法規定の場合には、壁部距離は切欠き部距離よりも大きく、若しくは少なくとも切欠き部距離と同じである。
【０００９】
固定子を横断面四角形、例えば横断面正方形に形成して横断面円形の４つの切欠き部を設ける（例えば各角隅にそれぞれ１つの小さな孔を設ける）場合には、次の表２に示すように、壁部距離を切欠き部距離とほぼ同じ大きさに選ぶと最適な状態を得ることができる。
【００１０】
【表２】
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×印は、選ばれる構成を表している。壁部距離＝切欠き部距離＝１２で、最適な回動角α＝７．５°である。
【００１１】
壁部距離は溝の形にも左右される。例えば横断面Ｕ字形の溝の場合には、壁部距離は溝底部の、固定子外周壁に対する最小の距離にある点から測定される。溝を銅巻線の受容のために想定してあるのに対して、切欠き部は固定子への支承プレートの取り付けのために想定されている。溝横断面及び切欠き部横断面は任意の形状を有していてよい。
【００１２】
本発明の利点は、前記選ばれた距離によって機械の運転にとって必要な固定子最小壁厚さを下回らないように保証してあることにある。固定子の構造を最適にしかつできるだけ高い体積力若しくは磁束密度を得るための溝横断面及び切欠き部横断面の形成に際して、距離は基準値として用いられる。本発明は磁気回路の最適化に寄与するものである。距離を小さく選ぶと、固定子体の距離に基づき狭められた箇所の飽和量は相応に増大し、かつ該箇所の磁気抵抗も相応に増大する。磁気抵抗を小さくすると、磁気回路内の出力密度は相応に増大する。溝に沿った機械的な破壊も、壁部距離若しくは切欠き部距離の許容可能な値を考慮することによって避けられる。
【００１３】
各溝は両側を歯によって画成されており、該歯はコイルを支持するようになっている。コイルは集中巻き若しくは分布巻きされる。各すべての歯にそれぞれコイルを設けることも、またコイルを備えた歯（極）とコイルを備えない歯（極）とを交互に配置することも可能である。
【００１４】
切欠き部距離若しくは壁部距離は有利には次のように求められ、即ち、固定子の横断面基準中心線を基準とした溝の各仮想の角度位置に対して距離を求めて、各仮想の角度位置に対して回動角及び所属の対の距離値を求める。回動角に対応していてそれぞれ壁部距離若しくは切欠き部距離の最小距離を表す求められた対の値から、一方の距離の最大値或いは両方の距離の最大値を選び、若しくは固定子外周輪郭に依存して両方の距離のためのほぼ同じ値を選ぶようにする。このような手段によって、論理的に複数の距離を規定することができ、固定子形状に依存して各溝のための壁部距離値若しくは切欠き部距離値は、溝の対称配置位置に基づき同一の値であり、若しくは互いに異なる値である。壁部距離若しくは切欠き部距離の考察に際して最小距離を考察するだけでもよく、それというのは考察していない他方の距離にとって必要な値は、考察された最小距離にその最大値を与えることによって必然的に決まるからである。このようにして、距離は適当な算出手段を用いて簡単に規定される。
【００１５】
特に有利には各角度位置に対して、求められた最小距離のうちの実質的に最大の距離値である若しくは前述の他方の条件を満たす所定の回動角αを規定するようになっている。固定子の実施のためには、複数の距離の代わりに１つの角度のみを調節若しくは規定すればよい。距離値の精度は製作誤差に依存しており、極めて正確な算出は必ずしも必要ではない。角度値も、実際に使用される場合に必要であるよりも高い精度を有していなくてよい。回動角は０°と３６０°との間の範囲にあり、固定子の幾何学形状に依存していて、対称性に基づき狭められた範囲、例えば０°とＸ°との間の回動で十分であり、この場合にＸは任意の数であってよく、例えば１５°、３０°、６０°若しくは９０°である。
【００１６】
有利な溝横断面は多角形であり、この場合に溝底部は横断面で見てＶ字形で等辺に形成されている。ここでは高い体積力が生じている。
【００１７】
固定子は有利には打ち抜き積層された複数の薄板から成っており、該薄板は公知の種々の手段で、例えば圧着、締め付け固定、適当な溶接、例えばレーザー溶接、アーク溶接若しくはガス溶接などによって互いに接合され、若しくは互いに結合されている。これによって渦電流損は減少されている。
【００１８】
有利には固定子の固定子横断面は長方形、有利には正方形であり、長方形の角隅内の切欠き部は打ち抜き部若しくはくりぬき部として、特に穿孔として形成されている。これによって固定子外周輪郭に対する均一な間隔（距離）、並びに対称的な磁場分布及び最小の材料使用量を達成することができる。
【００１９】
固定子は、有利には製造過程の数を最初限度に減少させるために一体構造で形成されている。
【００２０】
別の実施態様では固定子は、複数構造で形成されており、即ち例えば固定子本体とコイル（巻線）の保持のための歯（突極）とを別個に形成してあり、この場合に歯は形状結合（形状による束縛）によって固定子本体に取り付けられる。これによって、歯へのコイル巻きは固定子の外部で行われ、このことは極めて簡単かつ迅速に実施される。
【００２１】
本発明に基づく固定子は有利にはサーボモータに、特にロボット用のサーボモータに用いられ、このようなサーボモータは大きな品数で大量生産され、かつしばしば大きな体積力若しくは磁束密度を必要とするものである。本発明は、歯間の溝の数に左右されることなくあらゆる固定子に用いられてよい。
【００２２】
固定子の製造のための本発明に基づく製造方法は、基準製造過程に対して次に述べる付加的（追加的）な工程を含んでおり、即ち、ａ）固定子を該固定子の１つの対称軸線に対して所定の角度α（所定の１つのピッチ）にわたって回動させ、ｂ）次いで材料除去を行う。切欠き部若しくは溝の加工成形のための工具の代わりに固定子を回動させて位置決めすると、該製作過程（回動位置決め）は極めて簡単であり、それというのは固定子（若しくは固定子を形成する薄板）を所定の角度にわたって回動させることは、打ち抜き工具ユニット若しくはフライス工具ユニット自体を回動させるよりも簡単であるからである。回動位置決めの後に必要な材料除去、即ち例えば打ち抜き若しくはフライス加工を行う。この場合に、全周にわたって分配された極を有していて回転子（ロータ）の受容のための切欠き部（打ち抜き部若しくは穿孔）は、固定子横断面の対称軸線に関して回動させて形成される。
【００２３】
材料除去は、有利にはレーザー加工、ウオータージェット加工、若しくは打ち抜き加工或いはフライス加工によって行われる。打ち抜き加工は各１つの溝若しくは各複数の溝を順次に打ち抜いて行われ、或いは同時にすべての溝を打ち抜くように行われてよい。
【００２４】
前記製作過程は容易に自動化されるものであり、製作誤差は最小になっている。回動角若しくはピッチを正確に選ぶことによって、必要な溝間間隔若しくは切欠き部間間隔を正確に規定することができ、従って間隔の検査若しくはチェックは不要になる。これによって製作過程は減少される。
【００２５】
角αは溝の数Ｎに依存していて、有利には３６０°／（４×Ｎ）のオーダーである。Ｎ＝６の溝を備えた固定子の場合には、角α＝１５°である。切欠き部横断面が無視できる程度である、即ち切欠き部横断面（固定子の材料除去）が溝横断面に対して無視できる程度に小さい場合には、前記角は溝間間隔若しくは切欠き部間間隔を規定している。
【００２６】
別の実施態様では、角αを０＜α＜３６０°／（２×Ｎ）のオーダーに規定してある。該実施態様でＮ＝６の溝を備えた固定子の場合には、角αは０°と３０°との間の範囲にある。このような規定は、切欠き部横断面が溝横断面に対して無視できない場合に選ばれる。
【００２７】
角αはあらゆる自然数若しくは前記範囲内の分数であってよく、この場合に極限値０若しくは３６０°／（２×Ｎ）も含まれ、若しくは極限値３６０°／（２×Ｎ）をわずかに超えていてもよい。
【００２８】
溝数Ｎは零を含まない自然数、即ち整数であり、この場合にＮは有利には数式Ｎ＝３×ｉで求められ、ｉは同じく自然数である。例えば溝数は３、６、９、１２、１５、１８、２１、２４、２７、３０、３３、若しくは３６などである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１に示す本発明に基づく固定子は固定子薄板１から形成されており、図１には角α３を記入してあり、固定子薄板（金属薄板）は６つの固定子溝２を備えており、この場合に固定子溝（単に、溝若しくはスロットとも呼ばれる）は、壁部距離４としての背部高さｈ１若しくは切欠き部距離５としての背部高さｈ２によって規定されている。切欠き部自体は符号６で表してある。
【００３０】
本発明の有利な実施例としてサーボ駆動部として用いられる固定子（固定子薄板）は、正方形の輪郭８を有し、かつ同軸的な孔７及び該孔（回転子受容切欠き部）の周囲に配置された６つ、若しくはそれより多い数の溝２を備えており、該溝の壁部距離４は溝底部１１と固定子の前記輪郭（外周輪郭若しくは外周壁）８との間の最小の間隔によって規定されている。固定子はさらに、固定子の前記孔の周囲（円周若しくは内周壁）９と輪郭８との間の部分１０に切欠き孔６を備えており、該切欠き孔（切欠き部）に対する切欠き部距離５は、溝底部１１と切欠き孔の縁（円周）１２との間の最小の間隔によって規定されており、この場合に溝２は、壁部距離４若しくは切欠き部距離５が最大であるように、若しくは両方の値が互いにほぼ同一であるように配置されている。
【００３１】
溝の溝横断面１３は図示の実施例では多角形であり、この場合に溝底部１１は横断面（図１）で等辺のＶ字形に形成され、即ち溝底部によって規定された横断面はＶ字形の二等辺三角形を成しており、これによって、溝のＶ字形を成す両方の辺の互いに交差する点（頂点）と輪郭８若しくは切欠き孔縁１２との間の間隔（壁部距離若しくは切欠き部距離）は最も短くなっている。
【００３２】
図１に記入された度α（３）は、積層可能な１つの固定子薄板１を、溝１３若しくは切欠き部６が打ち抜かれる前に、固定子の横断面中心軸線（基準線）に対して何度にわたって回動させるかを暗示している。該角は、複数の壁部距離若しくは切欠き部距離に依存して、それも各回動位置にとって所定の回動角αを用いて規定され、該所定の回動角においては、壁部距離若しくは溝距離の求められた最小値のリストの実質的に最大の間隔値（考慮された間隔値）は、考察されていない間隔値が該考察された間隔値と同じ大きさであるか若しくはそれよりも大きくなっているという縁条件下にある。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に基づく固定子の概略的な横断面図
【符号の説明】
【００３４】
１  固定子薄板、  ２  固定子溝、  ４  壁部距離、  ５  切欠き部距離、  ６  切欠き部、  ７  孔、  ８  輪郭、  ９  孔円周、  １１  溝底部、  １２  縁、  １３  溝横断面
【図１】
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