(57)【要約】【課題】モータの騒音を低減する。【解決手段】モータ１０は、複数の分割コア２６から構成されるステータコア２２と、ステータコア２２を締め付けて固定する筒体２４と、筒体２４を収容するとともにこれを固定するケース１６とを有する。筒体２４の線膨張係数がステータコア２２の線膨張係数を超えて大きい場合、固定領域Ｍから軸３８方向に離れるにつれて、締付力Ｐが徐々に増大するように、ステータコア２２が筒体２４に固定される。この構成により、モータ１０の駆動時に、モータ１０内の温度分布の傾きに基づく締付力Ｐの不均一さが抑制されるので、モータ１０の騒音を低減することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に配列された複数の分割コアから構成されるステータコアと、
ステータコアを周囲から取り囲み、ステータコアを締め付けて固定する筒体と、
筒体を収容するとともに、筒体を固定するケースと、
を有し、
筒体の線膨張係数がステータコアの線膨張係数を超えて大きい場合、筒体とケースの固定領域から軸方向に離れるにつれて、ステータコアに対する筒体の締付力が徐々に増大するように、または、ステータコアの線膨張係数が筒体の線膨張係数を超えて大きい場合、筒体とケースの固定領域から軸方向に離れるにつれて、ステータコアに対する筒体の締付力が徐々に減少するように、ステータコアが筒体に固定される、
ことを特徴とするモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のモータにおいて、
筒体の線膨張係数がステータコアの線膨張係数を超えて大きい場合、筒体とケースの固定領域から軸方向に離れるにつれて、ステータコアが、これの外径が徐々に大きくなるように形成される、
ことを特徴とするモータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のモータにおいて、
筒体の線膨張係数がステータコアの線膨張係数を超えて大きい場合、筒体とケースの固定領域から軸方向に離れるにつれて、筒体が、これの内径が徐々に小さくなるように形成される、
ことを特徴とするモータ。
【請求項４】
請求項１に記載のモータにおいて、
ステータコアの線膨張係数が筒体の線膨張係数を超えて大きい場合、筒体とケースの固定領域から軸方向に離れるにつれて、ステータコアが、これの外径が徐々に小さくなるように形成される、
ことを特徴とするモータ。
【請求項５】
請求項１または４に記載のモータにおいて、
ステータコアの線膨張係数が筒体の線膨張係数を超えて大きい場合、筒体とケースの固定領域から軸方向に離れるにつれて、筒体が、これの内径が徐々に大きくなるように形成される、
ことを特徴とするモータ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載のモータにおいて、
筒体は、軸方向の端部に、径方向外側に延びてケースに固定されるフランジ部を有する、
ことを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータに関し、特に、周方向に配列された複数の分割コアから構成されるステータコアを有するステータの構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータは、ロータと、このロータの周囲に配置されたステータとを有する。ステータは、コイルを有し、このコイルに電流が流れることにより回転磁界が発生する。この回転磁界とロータとの間に働く電磁的作用により、ロータが回転する。
【０００３】
ステータは、中空の円筒形状をしたステータコアを有する。ステータコアは、コイル形成を含めた製造効率の向上の観点から、周方向に配列された複数の分割コアから構成される例がある。このように構成されるステータコアは、周方向に配列した分割コアを環状の筒体の内周に挿入し、この筒体を焼き嵌めることによって製造される。
【０００４】
下記特許文献１には、複数の分割コアが環状に配列されて構成されるステータコアと、ステータコアを周囲から取り囲み、ステータコアを締め付けて固定する第２のハウジングと、第２のハウジングを収容して固定する第１のハウジングとを有する電動モータが記載されている。そして、軸方向における第２のハウジングの端部には、径方向外側に延びるフランジ部が形成され、このフランジ部がねじを介して第１のハウジン部に固定されることが示されている。この電動モータにおいては、第２のハウジングの線膨張係数が、ステータコアの線膨張係数と等しいか、または、ステータコアの線膨張係数よりやや大きくなるような材料が使用される。これにより、駆動モータの温度変化に伴って、第２のハウジングとステータコアが等しい割合で膨張または収縮するので、第２のハウジングによるステータコアの保持力を一定に維持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−６０７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、モータの駆動時には、ステータが発熱する。この熱は、筒体から、この筒体を収容して固定するケースを介して外部に放熱される。そうすると、上記特許文献１のように筒体とケースの固定領域が軸方向における筒体の端部である場合、その端部に近いステータの領域より、その端部から遠いステータの領域のほうが高温になってしまう。このように、ステータ内において温度差が生じると、その温度差に基づいてステータコアに対する筒体の締付力がステータ内において変動してしまい、ステータの一部の領域においては締付力が低下してしまう可能性がある。締付力が低下すると、分割コアが振動して、モータの騒音が増大するという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、簡易な構造で、分割コアの振動を抑制し、モータの騒音を低減することができるモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、周方向に配列された複数の分割コアから構成されるステータコアと、ステータコアを周囲から取り囲み、ステータコアを締め付けて固定する筒体と、筒体を収容するとともに、筒体を固定するケースと、を有し、筒体の線膨張係数がステータコアの線膨張係数を超えて大きい場合、筒体とケースの固定領域から軸方向に離れるにつれて、ステータコアに対する筒体の締付力が徐々に増大するように、または、ステータコアの線膨張係数が筒体の線膨張係数を超えて大きい場合、筒体とケースの固定領域から軸方向に離れるにつれて、ステータコアに対する筒体の締付力が徐々に減少するように、ステータコアが筒体に固定されることを特徴とする。
【０００９】
また、筒体の線膨張係数がステータコアの線膨張係数を超えて大きい場合、筒体とケースの固定領域から軸方向に離れるにつれて、ステータコアが、これの外径が徐々に大きくなるように形成されることが好適である。
【００１０】
また、筒体の線膨張係数がステータコアの線膨張係数を超えて大きい場合、筒体とケースの固定領域から軸方向に離れるにつれて、筒体が、これの内径が徐々に小さくなるように形成されることが好適である。
【００１１】
また、ステータコアの線膨張係数が筒体の線膨張係数を超えて大きい場合、筒体とケースの固定領域から軸方向に離れるにつれて、ステータコアが、これの外径が徐々に小さくなるように形成されることが好適である。
【００１２】
また、ステータコアの線膨張係数が筒体の線膨張係数を超えて大きい場合、筒体とケースの固定領域から軸方向に離れるにつれて、筒体が、これの内径が徐々に大きくなるように形成されることが好適である。
【００１３】
また、筒体は、軸方向の端部に、径方向外側に延びてケースに固定されるフランジ部を有することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のモータによれば、簡易な構造で、分割コアの振動を抑制し、モータの騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係るモータの構成を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線による図である。
【図３】モータの駆動時、軸方向における固定領域からの距離とステータの温度との関係を示す図である。
【図４】締付力を示す図である。
【図５】モータの駆動時の締付力を示す図である。
【図６】別の実施形態に係る締付力を示す図である。
【図７】別の実施形態に係るモータの駆動時の締付力を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るモータの実施形態について、図１，２を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るモータ１０の構成を示す図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線による断面図である。
【００１７】
モータ１０は、ロータ１２と、ステータ１４と、これらを収容するケース１６とを有する。ケース１６の内周面にステータ１４が間隔をあけて配置され、このステータ１４の内周にロータ１２が回転可能に配置される。
【００１８】
ロータ１２は、回転シャフト１８と同心の円筒状の磁性体であり、例えば電磁鋼板を軸方向に積層して構成される。ロータ１２には、図１に示されるように、永久磁石２０が周方向に８個配置される。なお、永久磁石２０の数は一例である。本実施形態においては、永久磁石２０は、ロータ１２に軸方向に延びて形成された孔内に埋め込まれる。しかし、これに限定されず、永久磁石２０は、ロータ１２の外周に配置されてもよい。回転シャフト１８は、ケース１６に配置される軸受（図示せず）により回転可能に支持される。また、本実施形態においては、ロータ１２が電磁鋼板を積層して構成される場合について説明したが、この構成に限定されず、ロータ１２が圧粉磁心から成形されるものであってもよい。
【００１９】
ステータ１４は、ロータ１２の周囲に僅かな隙間を空けて配置される。ステータ１４は、中空の円筒形状をしたステータコア２２と、ステータコア２２を周囲から取り囲み、ステータコア２２を固定する筒体２４とを有する。本実施形態においては、ステータコア２２は、周方向に分割された分割コア２６により構成される。分割コア２６は周方向に２４個配置される。なお、分割コア２６の数は一例である。
【００２０】
分割コア２６は磁性体であり、例えば電磁鋼板を軸方向に積層して形成される。具体的には、分割コア２６は、薄板状の電磁鋼板をプレスで打ち抜いて、打ち抜かれた電磁鋼板を軸方向に所定の枚数積層して、積層された複数の電磁鋼板を加圧カシメ等の処理を施して結合され形成される。なお、本実施形態においては、分割コア２６が電磁鋼板を積層して構成される場合について説明したが、この構成に限定されず、分割コア２６が圧粉磁心から成形されるものであってもよい。
【００２１】
このように形成される分割コア２６を周方向に配列することで、ステータコア２２が構成される。ステータコア２２は、環状のヨーク２２ａと、このヨーク２２ａの内周から径方向内側に向けて突出し、円周方向に所定の間隔をおいて配置されたティース２８とを有する。ティース２８の間の、溝状の空間であるスロット３０には、導線が通される。この導線が、スロット３０を通しつつ、ティース２８に巻きつけられることでコイル３２（図２に示す）を形成する。
【００２２】
筒体２４は、略円筒形の形状であり、この形状の内径がステータコア２２の外径より小さくなるように、すなわち締め代を考慮して形成される。筒体２４は、焼き嵌めまたは圧入より、ステータコア２２を締め付けて固定する。例えば、焼き嵌め工程においては、筒体２４を加熱し膨張させた後、これの内側にステータコア２２を収容する。そして、これらの筒体２４とステータコア２２を放熱または冷却することで筒体２４を熱収縮させる。この熱収縮により、ステータコア２２に対する筒体２４の締付力Ｐが発生し、ステータコア２２を構成する分割コア２６と筒体２４とが強固に一体固定される。
【００２３】
筒体２４には、図２に示されるように、軸３８方向における端部に、径方向外側に延びるフランジ部３４が形成される。このフランジ部３４は、ボルト等の締結部材３６を介してケース１６に固定される。なお、本実施形態においては、筒体２４のフランジ部３４が締結部材３６を介してケース１６に固定される場合について説明したが、この構成に限定されず、筒体２４のフランジ部３４が溶接によりケース１６に固定されることもできる。
【００２４】
ケース１６は、略円筒形の形状である。ケース１６にロータ１２とステータ１４を収容し、ケース１６に対し、ケース１６の一端を覆う蓋（図示せず）を取り付けることによりモータ１０が構成される。
【００２５】
このように構成されるモータ１０においては、コイル３２の通電より、ステータ１４に回転磁界が発生し、この回転磁界に吸引される力が永久磁石２０を有するロータ１２に発生して、ロータ１２が回転する。
【００２６】
次に、モータ１０の駆動時、軸３８方向における固定領域Ｍからの距離Ｌとステータ１４の温度Ｔとの関係について、図３を用いて説明する。ここで、固定領域Ｍとは、ステータ１４とケース１６とが固定される領域のことであり、本実施形態においては、筒体２４とケース１６とが固定される領域、すなわち図２に示されるフランジ部３４とケース１６との接触部のことである。
【００２７】
モータ１０の駆動時には、ステータ１４が発熱する。この熱は、筒体２４からケース１６を介して外部に放熱される。本実施形態のモータ１０においては、図２に示されるように、ステータ１４とケース１６が接触する固定領域Ｍが、軸３８方向における筒体２４の端部にある。そうすると、図３のように、軸３８方向の距離Ｌとステータ１４の温度Ｔとの関係を表すと、固定領域Ｍから離れる、すなわち距離Ｌが大きくなるにつれて、放熱しにくくなり、温度Ｔが高くなる。このように、ステータ１４内において温度差が生じると、従来技術で述べたように、その温度差に基づいて締付力Ｐがステータ１４内において変動してしまい、結果としてモータ１０の騒音が増大するという問題がある。
【００２８】
そこで、本実施形態のモータ１０においては、筒体２４の線膨張係数αがステータコア２２の線膨張係数βを超えて大きくなるような材料が使用される。具体的には、筒体２４が例えばアルミニウムを含む材料で形成され、ステータコア２２が上述のように電磁鋼板で形成される。
【００２９】
そして、本実施形態のモータ１０においては、ステータコア２２が、固定領域Ｍから軸３８方向に離れるにつれて、締付力Ｐが徐々に増大するように、筒体２４に固定される。この構成について、図４を用いて説明する。図４は、締付力Ｐを示す図である。
【００３０】
図４は、筒体２４がステータコア２２を締め付ける締付力Ｐが、軸３８方向において、どのように分布しているのかを視覚的に表している。この図によれば、締付力Ｐは、固定領域Ｍ側の端部から離れるにつれて徐々に増大している。このような締付力Ｐは、ステータコア２２の外径が、固定領域Ｍから軸３８方向に離れるにつれて徐々に大きくなるように形成される、または、筒体２４の内径が、固定領域Ｍから軸３８方向に離れるにつれて徐々に小さくなるように形成される、または、これらを組み合わせた構造により達成される。
【００３１】
このような構成のステータ１４を有するモータ１０が駆動して、ステータ１４が発熱すると、図５に示されるような締付力Ｐの分布になる。すなわち、締付力Ｐは、軸３８方向においてほぼ均一になる。なぜなら、筒体２４の線膨張係数αがステータコア２２の線膨張係数βを超えて大きいので、ステータ１４の温度Ｔが高い領域ほど、筒体２４がステータコア２２より大きく膨張し締付力Ｐを低下させるからである。
【００３２】
このように、ステータ１４内の温度差に基づく締付力Ｐの変動を予め考慮して、ステータ１４を構成することにより、ステータ１４の一部の領域において締付力Ｐが極端に低下してしまうことを防止することができる。その結果、その締付力Ｐの低下により発生する分割コア２６の振動を抑制することができ、モータ１０の騒音を低減することができる。
【００３３】
次に、別の実施形態のモータ１０について、図６及び７を用いて説明する。図６は、別の実施形態に係る締付力Ｐを示す図であり、図７は、別の実施形態に係るモータ１０の駆動時の締付力Ｐを示す図である。なお、上記実施形態と同じ構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３４】
この実施形態のモータ１０においては、ステータコア２２の線膨張係数βが筒体２４の線膨張係数αを超えて大きくなるような材料が使用される。具体的には、ステータコア２２が上述のように電磁鋼板で形成され、筒体２４が、電磁鋼板より線膨張係数が小さい材料、例えば鉄で形成される。
【００３５】
そして、この実施形態のモータ１０においては、ステータコア２２が、固定領域Ｍから軸３８方向に離れるにつれて、締付力Ｐが徐々に減少するように、筒体２４に固定される。この構成について、図６を用いて次に説明する。
【００３６】
図６は、上述の図４と同様、筒体２４がステータコア２２を締め付ける締付力Ｐが、軸３８方向において、どのように分布しているのかを視覚的に表している。この図によれば、締付力Ｐは、固定領域Ｍ側の端部から離れるにつれて徐々に減少している。このような締付力Ｐは、ステータコア２２の外径が、固定領域Ｍから軸３８方向に離れるにつれて徐々に小さくなるように形成される、または、筒体２４の内径が、固定領域Ｍから軸３８方向に離れるにつれて徐々に大きくなるように形成される、または、これらを組み合わせた構造により達成される。
【００３７】
このような構成のステータ１４を有するモータ１０が駆動して、ステータ１４が発熱すると、図７に示されるような締付力Ｐの分布になる。すなわち、締付力Ｐは、軸３８方向においてほぼ均一になる。なぜなら、ステータコア２２の線膨張係数βが筒体２４の線膨張係数αを超えて大きいので、ステータ１４の温度Ｔが高い領域ほど、ステータコア２２が筒体２４より大きく膨張し締付力Ｐを増大させるからである。
【００３８】
このように、ステータ１４内の温度差に基づく締付力Ｐの変動を予め考慮して、ステータ１４を構成することにより、ステータ１４の一部の領域において締付力Ｐが極端に低下したままの状態になってしまうことを防止することができる。その結果、その締付力Ｐの低下により発生する分割コア２６の振動を抑制することができ、モータ１０の騒音を低減することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０  モータ、１２  ロータ、１４  ステータ、１６  ケース、２２  ステータコア、２４  筒体、２６  分割コア、３４  フランジ部、３８  軸。
【図１】
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【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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