(57)【要約】【課題】磁気特性の低下を抑制することができる電動モータを提供する。【解決手段】電動モータ１は、環状のステータコア８と、ステータコア８に巻回されたコイル９とを備える。ステータコア８は、軸方向Ｚ１に分割された第１の分割コア４０および一対の第２の分割コア４１を含み、第１の分割コア４０の端部は、当該端部に配置された第２の分割コア４１の嵌合凹部１７に嵌合している。また、第１の分割コア４０の外周４０ａの一部は、嵌合凹部１７の外周壁をなす外側延設部１６によって覆われている。ステータコア８は、第１の分割コア４０をハウジング５に直接的に接触させない状態で圧入や焼きばめなどを用いてハウジング５に固定されており、圧入や焼きばめなどによる応力は一対の第２の分割コア４１に分散されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のステータコアおよびステータコアに巻回されたコイルを含むステータと、
ステータコアを保持する筒状のハウジングとを備え、
ステータコアは、積層鋼板を含む第１の分割コアと圧粉磁心を含む第２の分割コアとを組み合せてなり、
第２の分割コアは、第１の分割コアの外周の少なくとも一部を覆い且つ筒状のハウジングの内周に嵌合された部分を含み、
第１の分割コアが第２の分割コアによって保持されていることを特徴とする電動モータ。
【請求項２】
請求項１において、上記第２の分割コアが一対設けられ、一対の第２の分割コアが第１の分割コアをステータコアの軸方向に挟んでいることを特徴とする電動モータ。
【請求項３】
請求項２において、上記コイルの巻回力のみによって、第１および第２の分割コアが軸方向に結合されていることを特徴とする電動モータ。
【請求項４】
請求項１において、上記第２の分割コアは、第１の分割コアの外周の全体を覆い且つ上記ハウジングの内周に嵌合された外筒部と、第１の分割コアの内周の全体を覆う内筒部と、外筒部および内筒部を互いに連結する一対の連結部とを含み、一対の連結部によって第１の分割コアがステータコアの軸方向に挟持されていることを特徴とする電動モータ。
【請求項５】
請求項１において、上記第２の分割コアは、第１の分割コアの外周の全体を覆い且つ上記ハウジングの内周に嵌合された外筒部材と、第１の分割コアの内周の全体を覆う内筒部材とを含み、外筒部材および内筒部材のそれぞれは、第１の分割コアの軸方向移動を規制する規制部を含むことを特徴とする電動モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動モータには、例えば、環状のステータコアと、ステータコアに巻回されたコイルとを含むものがある。ステータコアは、通常、筒状のハウジング内に保持されている。
例えば、下記特許文献１では、ステータコアがハウジング内に焼きばめにより固定されている。
【特許文献１】特開２００４−４０９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ステータコアを焼きばめや圧入によりハウジングに固定した場合、当該焼きばめ等に起因する応力がステータコアの一部に加わってしまう。その結果、ステータコア内での磁気の流れに乱れが生じ、ステータコアの磁気特性が低下してしまう。このため、鉄損が増大してロストルクが大きくなる。
この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、磁気特性の低下を抑制することができる電動モータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するための本発明は、環状のステータコア（８）およびステータコアに巻回されたコイル（９）を含むステータ（４）と、ステータコアを保持する筒状のハウジング（５）とを備え、ステータコアは、積層鋼板を含む第１の分割コア（４０）と圧粉磁心を含む第２の分割コア（４１〜４３）とを組み合せてなり、第２の分割コアは、第１の分割コアの外周（４０ａ）の少なくとも一部を覆い且つ筒状のハウジングの内周（１８ａ）に嵌合された部分（１６，２５，２８）を含み、第１の分割コアが第２の分割コアによって保持されていることを特徴とする電動モータ（１）である。
【０００５】
本発明によれば、第１の分割コアを保持する第２の分割コアを、ハウジングの内周に例えば焼きばめや圧入によって嵌合することにより、第１の分割コアとハウジングとを直接的に接触させずにステータコアをハウジングに固定することができる。これにより、上記焼きばめや圧入などによる応力を第２の分割コアに分散させて、第１の分割コアに加わる上記応力を低減することができる。したがって、ステータコアの磁気特性の低下を抑制することができる。
【０００６】
また、本発明において、上記第２の分割コアが一対設けられ、一対の第２の分割コア（４１）が第１の分割コアをステータコアの軸方向（Ｚ１）に挟んでいる場合がある。この場合、焼きばめや圧入などよる応力が一対の第２の分割コアに均等に分散されるので、第１の分割コアに加わる上記応力をさらに低減することができる。
また、本発明において、上記コイルの巻回力のみによって、第１および第２の分割コアが軸方向に結合されている場合がある。この場合、例えば溶接や圧入などによって第１および第２の分割コアを結合させなくてもよい。したがって、溶接や圧入などによる応力が第１および第２の分割コアに加わらないので、ステータコアの磁気特性の低下をさらに抑制することができる。また、溶接や圧入などの工程が不要になるので、工数を削減することができる。
【０００７】
また、本発明において、上記第２の分割コアは、第１の分割コアの外周の全体を覆い且つ上記ハウジングの内周に嵌合された外筒部（２５）と、第１の分割コアの内周（４０ｂ）の全体を覆う内筒部（２４）と、外筒部および内筒部を互いに連結する一対の連結部（２６）とを含み、一対の連結部によって第１の分割コアがステータコアの軸方向に挟持されている場合がある。この場合、第１の分割コアを外筒部と内筒部との間に配置させつつ、一対の連結部によって第１の分割コアを軸方向に挟持することにより、第２の分割コアの内部に第１の分割コアを固定して確実に保持させることができる。
【０００８】
また、本発明において、上記第２の分割コアは、第１の分割コアの外周の全体を覆い且つ上記ハウジングの内周に嵌合された外筒部材（２８）と、第１の分割コアの内周の全体を覆う内筒部材（２７）とを含み、外筒部材および内筒部材のそれぞれは、第１の分割コアの軸方向移動を規制する規制部（２９）を含む場合がある。この場合、第１の分割コアを外筒部材と内筒部材との間に配置させつつ、外筒部材および内筒部材のそれぞれに設けられた規制部によって第１の分割コアの軸方向移動を規制することにより、外筒部材および内筒部材間の所定範囲に第１の分割コアを固定して確実に保持させることができる。
【０００９】
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動モータ１の概略構成を模式的に示す断面図である。また、図２は、図１におけるII−II線に沿う電動モータ１の断面の一部を示す拡大断面図である。
図１を参照して、本実施形態に係る電動モータ１は、ブラシレスモータであり、回転軸２に一体回転可能に連結された筒状のロータ３と、このロータ３を所定の間隔を隔てて取り囲む環状のステータ４と、ロータ３およびステータ４を収容する筒状のハウジング５とを備えている。
【００１１】
ロータ３は、回転軸２に同軸的に連結された筒状のロータコア６と、ロータコア６の外周に保持された複数の永久磁石７とを有する。図示はしないが、複数の永久磁石７は、ロータ３の周方向に所定間隔を隔てて配置されており、ロータ３の外周は、Ｎ極およびＳ極がロータ３の周方向に交互に入れ替わる磁極となっている。また、ロータコア６は、単一の材料で一体に形成されている。
【００１２】
図１および図２を参照して、ステータ４は、環状のステータコア８と、このステータコア８に巻回されたコイル９とを含む。
ステータコア８は、環状のヨーク１０と、このヨーク１０の内周からステータコア８の径方向Ｘ１内方に向けて突出形成された複数のティース１１とを含む。
複数のティース１１は、図２に示すように、ステータコア８の周方向Ｙ１に等間隔を隔てて環状に配置されており、各ティース１１は、断面Ｔ字形形状をなしている。すなわち、各ティース１１は、ヨーク１０の内周から径方向Ｘ１内方に延びる径方向延設部としての第１の部分１２と、第１の部分１２の先端部に連結され、ヨーク１０と同心をなす円に沿って延びる周方向延設部としての第２の部分１３とを有する。
【００１３】
また、ステータコア８は、図１に示すように、ステータコア８の軸方向Ｚ１にそれぞれ分割された軸方向分割体としての第１の分割コア４０および一対の第２の分割コア４１を含む。
第１の分割コア４０は、複数枚の電磁鋼板の薄板を軸方向Ｚ１に積層固定した積層鋼板によって構成されており、第２の分割コア４１は、軟磁性材料を含む粉末材料によって形成された圧粉磁心によって構成されている。
【００１４】
具体的には、圧粉磁心は、軟磁性材料を含む粉末材料を圧縮成型し、焼結または樹脂などで固めた磁心である。上記軟磁性材料としては、例えば、純鉄、鉄シリコン合金、鉄アルミ合金、鉄ニッケル合金、カルボニル鉄、ＣＳＣ（Coasted Single Crystal）、フェライト等が挙げられる。また、上記電磁鋼板としては、例えば表面に絶縁処理が施されたケイ素鋼板等を用いることができる。複数枚の電磁鋼板は、例えばかしめや溶接によって積層固定されている。
【００１５】
また、一対の第２の分割コア４１は、軸方向Ｚ１に関する第１の分割コア４０の端部にそれぞれ配置されており、各第２の分割コア４１の軸方向Ｚ１外方側の端面には、周方向Ｙ１に延びるコイル巻回用のコイル収容溝１４が形成されている。
また、各第２の分割コア４１の軸方向Ｚ１内方側の端面には、軸方向Ｚ１内方に向けて延設された環状の内側延設部１５および外側延設部１６が設けられている。これら内側延設部１５および外側延設部１６間には、第１の分割コア４０が嵌合する嵌合凹部１７が形成されている。
【００１６】
すなわち、図１および図２に示すように、内側延設部１５は、上記軸方向Ｚ１内方側の端面の内周縁部（ティース１１の第２の部分１３の一部に相当）から延設されており、外側延設部１６は、上記軸方向Ｚ１内方側の端面の外周縁部（ヨーク１０の一部に相当）から延設されている。したがって、内側延設部１５および外側延設部１６は、径方向Ｘ１に所定間隔を隔てて対向している。
【００１７】
第１の分割コア４０は、第２の分割コア４１よりも径方向Ｘ１に短くされており、第１の分割コア４０の各端部は、図１に示すように、当該端部に配置された第２の分割コア４１の嵌合凹部１７に嵌合している。これにより、第１の分割コア４０が一対の第２の分割コア４１に軸方向Ｚ１に挟持されて保持されている。
また、第１の分割コア４０が嵌合凹部１７に嵌合した状態では、第１の分割コア４０の外周４０ａの一部が各第２の分割コア４１の外側延設部１６によって覆われており、第１の分割コア４０の内周４０ｂの一部が各第２の分割コア４１の内側延設部１５によって覆われている。
【００１８】
外側延設部１６は、後述するように、筒状のハウジング５の内周１８ａに、例えば焼きばめや圧入により嵌合して固定されている。すなわち、外側延設部１６が、第１の分割コア４０の外周４０ａの一部を覆い且つ筒状のハウジング５の内周１８ａに嵌合された部分を構成している。
コイル９は、図１および図２に示すように、各ティース１１の第１の部分１２に沿って巻回されている。各ティース１１に巻回されたコイル９の一部は、当該ティース１１に対応するコイル収容溝１４内に収容されている。各ティース１１にコイル９が巻回された状態で、第１の分割コア４０および一対の第２の分割コア４１は、コイル９の巻回力によって軸方向Ｚ１に結合されている。これにより、第１の分割コア４０を一対の第２の分割コア４１によって確実に保持することができる。
【００１９】
再び図１を参照して、ハウジング５は、例えば鉄などの金属によって形成されており、筒状部１８と、筒状部１８の端部に配置された一対の端壁１９，２０とを含む。本実施形態では、一対の端壁１９，２０の一方（端壁１９）と筒状部１８とが、単一の材料によって一体に形成されている。
ステータコア８は、例えば焼きばめや圧入などによって筒状部１８の内周１８ａに嵌合されて筒状部１８に固定されている。具体的には、第１の分割コア４０を保持する一対の第２の分割コア４１が、例えば焼きばめや圧入などによって、筒状部１８の内周１８ａに嵌合されており、外側延設部１６の外周を含む各第２の分割コア４１の外周が筒状部１８の内周１８ａと接触した状態で、ステータコア８が筒状部１８に固定されている。また、このとき、筒状部１８と第１の分割コア４０との間には所定の間隔が設けられており、筒状部１８および第１の分割コア４０は直接的に接触しない状態となっている。
【００２０】
また、一対の端壁１９，２０の中央部には、回転軸２が挿通する挿通孔２１がそれぞれ形成されている。各挿通孔２１には、軸受２２を保持する軸受保持部２３が形成されており、回転軸２は、軸受保持部２３に保持された軸受２２を介してハウジング５に回転可能に保持されている。
以上のようにこの第１の実施形態では、第１の分割コア４０の外周４０ａの一部を覆い且つ筒状のハウジング５の内周１８ａに嵌合された部分としての外側延設部１６を設けている。これにより、第１の分割コア４０とハウジング５の筒状部１８とを直接的に接触させずに第２の分割コア４１を筒状部１８に嵌合して、ステータコア８をハウジング５に固定することができる。その結果、焼きばめや圧入などによる応力を第２の分割コア４１に分散させて、第１の分割コア４０に加わる上記応力を低減することができる。したがって、上記応力によるステータコア８の磁気特性の低下を抑制して、電動モータ１のロストルクを低減することができる。
【００２１】
また、第１の分割コア４０および一対の第２の分割コア４１がコイル９の巻回力によって結合されているので、第１および第２の分割コア４０，４１を例えば溶接や圧入などによって結合させなくてもよい。したがって、溶接や圧入などによる応力が第１および第２の分割コア４０，４１に加わらないので、ステータコア８の磁気特性の低下をさらに抑制することができる。また、溶接や圧入などの工程が不要になるので、工数を削減することができる。
【００２２】
なお、この第１の実施形態では、一対の第２の分割コア４１によって、第１の分割コア４０の内周４０ｂおよび外周４０ａの一部を覆う例について説明したが、一対の第２の分割コア４１によって、第１の分割コア４０の内周４０ｂおよび外周４０ａの全体を覆うようにしてもよい。
図３は、本発明の第２の実施形態に係る電動モータ１の概略構成を模式的に示す断面図である。この図３において、上述の図１および図２に示された各部と同等の構成部分については、図１および図２と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００２３】
図３を参照して、この第２の実施形態が上述の第１の実施形態と主に相違するのは、ステータコア８が、第１の分割コア４０と単一の第２の分割コア４２とによって構成されており、第１の分割コア４０が第２の分割コア４２に埋め込まれていることにある。
すなわち、第１の分割コア４０の内周４０ｂおよび外周４０ａを含む全ての表面が第２の分割コア４２によって覆われている。また、第２の分割コア４２は、第１の分割コア４０の内周４０ｂの全体を覆う内筒部２４と、第１の分割コア４０の外周４０ａの全体を覆い且つ筒状のハウジング５の内周１８ａに嵌合された部分としての外筒部２５と、内筒部２４および外筒部２５を連結する一対の連結部２６とを含む。
【００２４】
内筒部２４および外筒部２５は、それぞれ、ロータ３とほぼ同じ軸長を有しており、径方向Ｘ１に所定の間隔を隔てて対向配置されている。各連結部２６は、軸方向Ｚ１に関する内筒部２４および外筒部２５の端部を連結している。また、図示はしないが、各連結部２６は、ティース１１毎に周方向Ｙ１に分割されている。第１の分割コア４０は、内筒部２４および外筒部２５間に配置され、一対の連結部２６によって軸方向Ｚ１に挟持されている。
【００２５】
また、第１の分割コア４０を構成する積層鋼板の隣接する電磁鋼板は、かしめや溶接などによって互いに固定されておらず、第２の分割コア４２の保持力によって互いの相対位置が固定されている。すなわち、第１の分割コア４０を構成する積層鋼板の複数枚の電磁鋼板は、第２の分割コア４２の成形時に、積層された状態で金型内に配置され、第２の分割コア４２を構成する上記粉末材料とともにプレス成形されてそれぞれの相対位置が固定されている。
【００２６】
これにより、上記かしめや溶接などによって複数枚の電磁鋼板を固定しなくてもよいので、かしめや溶接などによる応力が第１および第２の分割コア４０，４２に加わることを防止して、ステータコア８の磁気特性の低下を抑制することができる。
また、ステータコア８とロータ３との径方向Ｘ１の間隔は、軸方向Ｚ１に亘って一定となっており、ステータコア８は、第２の分割コア４２の外周の全体が筒状部１８の内周１８ａに接触した状態でハウジング５に固定されている。
【００２７】
以上のようにこの第２の実施形態では、第２の分割コア４２に第１の分割コア４０を埋め込むことにより、第２の分割コア４２内に第１の分割コア４０を固定して確実に保持させることができる。したがって、第１の分割コア４０に含まれる複数枚の電磁鋼板を、かしめや溶接などを用いずにそれぞれの相対位置を固定することができる。これにより、ステータコア８の磁気特性の低下を抑制することができる。
【００２８】
また、ステータコア８の軸長に亘って、第２の分割コア４２の外周とハウジング５の筒状部１８の内周１８ａとを接触させることができるので、より強固にステータコア８をハウジング５に固定することができる。
なお、この第２の実施形態では、第１の分割コア４０の表面全体が第２の分割コア４２によって覆われている例について説明したが、第２の分割コア４２によって覆われていない表面（ただし、少なくとも第１の分割コア４０の外周の一部が覆われていること。）があってもよい。
【００２９】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る電動モータ１の概略構成を模式的に示す断面図である。この図４において、上述の図１〜図３に示された各部と同等の構成部分については、図１〜図３と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図４を参照して、この第３の実施形態が上述の第２の実施形態と主に相違するのは、第２の分割コア４３が、第１の分割コア４０の内周４０ｂの全体を覆う内筒部材２７と、第１の分割コア４０の外周４０ａの全体を覆い且つ筒状のハウジング５の内周１８ａに嵌合された部分としての外筒部材２８とに分割されており、内筒部材２７および外筒部材２８のそれぞれに形成された規制部としての段部２９によって第１の分割コア４０の軸方向移動が規制されていることにある。
【００３０】
すなわち、内筒部材２７の外周および外筒部材２８の内周には、第１の分割コア４０の軸長よりも僅かに長い嵌合凹部３０が周方向Ｙ１に沿って形成されており、第１の分割コア４０は、この内筒部材２７および外筒部材２８に形成された嵌合凹部３０に嵌合している。さらに、第１の分割コア４０の軸方向移動は、軸方向Ｚ１に関する各嵌合凹部３０の各端部に設けられた規制部としての段部２９が、軸方向Ｚ１に関する第１の分割コア４０の端面に当接することで規制されるようになっている。このようにして、内筒部材２７および外筒部材２８間の所定の範囲に第１の分割コア４０が固定され保持されている。
【００３１】
また、ステータコア８とロータ３との径方向Ｘ１の間隔は、軸方向Ｚ１に亘って一定となっており、ステータコア８は、第２の分割コア４３の外周の全体が筒状部１８の内周１８ａに接触した状態でハウジング５に固定されている。
以上のようにこの第３の実施形態では、第１の分割コア４０を第２の分割コア４３の内筒部材２７および外筒部材２８間に配置するとともに、その軸方向移動を規制部としての段部２９によって規制することにより、内筒部材２７および外筒部材２８間の所定の範囲に第１の分割コア４０を固定して保持することができる。これにより、第１の分割コア４０を構成する積層鋼板の複数枚の電磁鋼板をかしめや溶接などによって固定することなく、それぞれの相対位置を固定することができる。その結果、ステータコア８の磁気特性の低下を抑制することができる。
【００３２】
また、上述の第２の実施形態に比べ、圧粉磁心よりもヒステリシス損が小さい積層鋼板によって構成された第１の分割コア４０を大きくすることができるので、電動モータ１のロストルクを低減することができる。
図５は、本発明の第４の実施形態に係る電動モータ１の概略構成を模式的に示す断面図である。この図５において、上述の図１、図２および図４に示された各部と同等の構成部分については、図１、図２および図４と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００３３】
図５を参照して、この第４の実施形態が上述の第３の実施形態と主に相違するのは、ハウジング５の筒状部１８と第２の分割コア４３とを結合する結合部材としての複数のボルト３１によって、ステータコア８がハウジング５に固定されていることにある。
具体的には、ハウジング５の筒状部１８には、各ボルト３１が挿通する複数の挿通孔３２が形成されており、第２の分割コア４３の外筒部材２８の外周には、ボルト３１が螺合する複数の螺合孔３３が形成されている。
【００３４】
ステータコア８は、挿通孔３２と螺合孔３３との位置を一致させた状態で、各ボルト３１を対応する挿通孔３２に挿通して、対応する螺合孔３３に螺合させることにより、ハウジング５に結合されて固定されている。
以上のようにこの第４の実施形態では、焼きばめや圧入などを用いずにステータコア８をハウジング５に固定することができる。したがって、焼きばめや圧入などによる応力がステータコア８に加わることを防止することができるので、ステータコア８の磁気特性の低下をより確実に抑制することができる。
【００３５】
また、ボルト３１が螺合する複数の螺合孔３３は、比較的形状の自由度が高い圧粉磁心によって構成された第２の分割コア４３に形成されているので、その形成が容易である。
この発明は、以上の第１〜第４の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、上述の第１〜第４の実施形態では、ステータコア８が周方向Ｙ１に分割されていない一体型のステータコア８である例について説明したが、ステータコア８は、ティース１１毎に分割された複数の周方向分割体によって構成されていてもよい。
【００３６】
また、上述の第１〜第４の実施形態では、ロータコア６が単一の材料によって形成されている例について説明したが、ロータコア６は、異なる材料によって形成された複数の部材によって構成されていてもよい。
例えば、ロータコア６は、上記積層鋼板および圧粉磁心によって構成されていてもよい。この場合、第２の実施形態における第１および第２の分割コア４０，４２と同様に、積層鋼板を圧粉磁心内に埋め込んで、圧粉磁心の保持力によって積層鋼板の複数枚の電磁鋼板を固定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電動モータの概略構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図１におけるII−II線に沿う電動モータの断面の一部を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る電動モータの概略構成を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る電動モータの概略構成を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る電動モータの概略構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・電動モータ、４・・・ステータ、５・・・ハウジング、８・・・ステータコア、９・・・コイル、１６・・・外側延設部（第１の分割コアの外周の少なくとも一部を覆い且つ筒状のハウジングの内周に嵌合された部分）、１８ａ・・・内周（ハウジングの内周）、２４・・・内筒部、２５・・・外筒部、２６・・・連結部、２７・・・内筒部材、２８・・・外筒部材、２９・・・段部（規制部）、４０・・・第１の分割コア、４０ａ・・・外周（第１の分割コアの外周）、４０ｂ・・・内周（第１の分割コアの内周）、４１〜４３・・・第２の分割コア、４１・・・第２の分割コア（一対の第２の分割コア）、Ｚ１・・・軸方向（ステータコアの軸方向）
【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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