(57)【要約】【課題】隣接配置する分割ステータコアのバックヨーク部の接合端面の接触構成を改良し、接合端面での漏れ磁束を減少する。【解決手段】各分割ステータコアのバックヨーク部のステータ周方向の端面を接合端面とし、隣接する分割ステータコアのバックヨーク部同士が互いに接合され、前記各分割ステータコアのバックヨーク部の両側の接合端面は、外周端から内方へと延在する第一面と、該第一面の内周側端からステータ周方向に延在する第二面と、該第二面の先端から内周端へと延在する第三面を備えた段付き形状とし、隣接させる接合端面では第一面同士および第二面同士が接合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分割ステータコアが円環状に配置されたステータであって、
前記各分割ステータコアは、バックヨーク部と、該バックヨーク部からステータ内方へ突出するティース部を有し、
各分割ステータコアの前記バックヨーク部のステータ周方向の端面を接合端面として、隣接する分割ステータコアのバックヨーク部同士が互いに接合されており、
前記各分割ステータコアのバックヨーク部の両側の接合端面は、外周端から内方へと延在する第一面と、該第一面の内周端からステータ周方向に延在する第二面と、該第二面の先端から内周端へと延在する第三面を備えた段付き形状とし、
隣接させる接合端面では、第一面同士および第二面同士が接合されていることを特徴とするステータ。
【請求項２】
前記第三面同士が接合されている請求項１に記載のステータ。
【請求項３】
前記第三面間に隙間が形成されている請求項１に記載のステータ。
【請求項４】
一方の前記接合端面の第一面の位置は、前記ティース部の周方向の中心軸線より該ティース部の周方向寸法の１５％の範囲内とし、かつ、前記隙間の長さは前記ティース部根元位置から前記第三面の内周端までの周方向長さの２０％以下としている請求項３に記載のステータ。
【請求項５】
前記接合される第一面と第三面は、径方向に対して同一方向に傾斜している請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のステータ。
【請求項６】
前記分割ステータコアは圧粉磁性体あるいは積層鋼板から形成している請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はステータに関し、分割ステータコア間で発生する漏れ磁束を減少し、モータ特性を向上させるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロータの外周に配置されるステータに用いられるステータコア（鉄心）には、巻き線のしやすさや占有率向上等の理由から、リング状のステータコアを所定角度に分割した分割ステータコアが用いられている。
一般に、分割ステータコアはバックヨーク部を周方向に配列させ、隣接する分割ステータのバックヨーク部の端面同士を接合して連結し、ステータを形成している。
【０００３】
分割ステータは、ティース部に巻き付けたコイルに電流を流すことにより磁束を発生させ、該磁束が隣接するバックヨーク部の端面を介して隣接する分割ステータコアおよびロータを通過し、隣接する分割ステータで閉回路を形成する。
【０００４】
分割ステータコアのような金属は磁束を通しやすい一方、空気は金属に比べて磁束を非常に通しにくいため磁束は金属に集中するが、磁束が通過する金属の面積が小さくなると、金属内で磁束が飽和状態となり、空気中に磁束が漏れてしまう。隣接するバックヨーク部の端面同士の接触面積が小さくなると、バックヨーク部の端面間で磁束が飽和状態となるため空気中に磁束が漏れてしまい、ロータを通過する磁束密度が減少してモータ特性が低下する。そのため、隣接するバックヨーク部の端面間の接触面積を増加させ、漏れ磁束を減らすことが望まれている。
また、分割ステータコア同士を締結する際の締結応力により、バックヨーク部の接合部分で磁気劣化が発生し、該磁気劣化によってステータ損失が発生し、モータ特性が低下してしまうため、ステータ損失を低減させることが望まれている。
【０００５】
分割ステータコアを一体化して形成しているステータとして、特開２００５−３５４８３８号公報のステータコアが提供されている。
前記ステータコア１は、図９（Ａ）に示すように、複数のステータコア部品２をローターコア３の周囲に沿って周方向に連結して構成されている。前記ステータコア部品２は、図９（Ｂ）に示すように、ヨーク部２ａと、ヨーク部２ａから内周側に突設したティース部２ｂと、該ティース部２ｂを挟んでヨーク部２ａと対向して設けられた鍔部２ｃと、前記ティース部２ｂに巻きつけたコイル２ｄとを備えている。前記ヨーク部２ａの側面２ｅは平面とし、前記鍔部２ｃの内周面２ｆはローターコア３と対向配置している。前記ヨーク部２ａを環状に連なるように周方向に配置し、ステータコア部品２同士を締結する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３５４８３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のステータコアでは、ヨーク部２ａの側面２ｅが平面であり、かつ、ステータコア部品２がそれぞれ寸法公差を持っており隣接するヨーク部２ａの側面２ｅ同士が完全に接触した状態とはならないため、隣接するヨーク部２ａの側面２ｅ同士の接触面積が小さくなる。よって、ステータコア部品２間で磁束が漏れてしまい、ステータを通過する磁束密度が低くなってしまうため、モータ特性が悪化してしまう問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、接合端面での漏れ磁束を減少させることで、ロータを通過する磁束密度を増加させ、モータ特性を向上させることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、分割ステータコアが円環状に配置されたステータであって、
前記各分割ステータコアは、バックヨーク部と、該バックヨーク部からステータ内方へ突出するティース部を有し、
各分割ステータコアの前記バックヨーク部のステータ周方向の端面を接合端面として、隣接する分割ステータコアのバックヨーク部同士が互いに接合されており、
前記各分割ステータコアのバックヨーク部の両側の接合端面は、外周端から内方へと延在する第一面と、該第一面の内周端からステータ周方向に延在する第二面と、該第二面の先端から内周端へと延在する第三面を備えた段付き形状とし、
隣接させる接合端面では、第一面同士および第二面同士が接合されていることを特徴とするステータを提供している。
【００１０】
前記構成とすると、第二面も隣接するバックヨーク部の接合端面となるため、接合端面で漏れ磁束の発生を減少することができ、ロータを通過する磁束密度を増加させることができるため、モータの特性を向上させることができる。
【００１１】
分割ステータコアを接合する際には、熱せられて膨張した外リングを環状に連結した分割ステータコアの外周面に外嵌し、該外リングを冷却して内径を縮小させることで、分割ステータコアの外周面を前記外リングで押圧し、分割ステータコア同士を締結している。
ティース部の周方向の長さは、バックヨーク部の周方向の長さの４０％〜９０％としている。
【００１２】
本発明のステータでは、前記第三面同士も接合される構成としてもよい。
即ち、隣接する分割ステータコアのバックヨーク部の周方向両側の接合端面では、径方向の第一面同士が接合され、且つ周方向の第二面同士が接合される。
第三面同士を接合する場合、分割ステータコアを環状に締結する際、前記外リングによる接合端面の締結応力が大きくなると内周側の第三面の接合部では磁束密度が高く、磁気劣化によるステータ損失が発生し、モータ特性に影響を及ぼす問題がある。
よって、前記外リングで締結する際、内周側の第三面同士の接合部には締結応力が負荷されない程度に接合し、磁束が第三面間を通らず、第三面よりも外周側を通るようにして、磁束密度の高いバックヨーク部内周側での磁気劣化を回避して、ステータ損失を低減することが好ましい。
【００１３】
あるいは、前記第三面同士を接合せずに、第三面間に隙間を形成してもよい。
即ち、前記切欠部の第二面の長さは前記突出部の第二面の長さよりも短くし、前記切欠部に隣接する分割ステータコアの前記突出部が嵌合され、第一面同士が接合されると、第三面間に隙間が形成される構成としている。
【００１４】
一方の前記接合端面の第一面の位置は、前記ティース部の周方向の中心軸線より該ティース部の周方向寸法の１５％の範囲内とし、かつ、前記隙間の長さは前記ティース部根元位置から第三面の内周端までの周方向長さの２０％以下としていることが好ましい。
【００１５】
磁束はティース部からバックヨーク部を通り、該バックヨーク部の接合端面を介して隣接するバックヨーク部へと通るが、経路が近いバックヨーク部の内周側では磁束密度が高くなり、経路が遠くなるバックヨーク部の外周側の中央の磁束密度は低くなる。
前記のように、第三面間に隙間を形成すると、バックヨーク部内周側で接合する場合に比べて、締結応力による磁気劣化が引き起こすステータ損失を低減することができる。
【００１６】
接合される前記第一面と第三面は、径方向に対して同一方向に傾斜させてもよい。
前記構成とすると、接合される分割ステータコア同士の接触面積が広くなるため、バックヨーク部の接合端面での漏れ磁束を減らすことができ、モータ特性を向上させることができる。
【００１７】
前記分割ステータコアは圧粉磁性体あるいは積層鋼板から形成してもよい。
分割ステータコアが圧粉磁性体で構成されると、三次元形成で容易に作成することができるため、作業性が良いと共に、コストを削減することができる。さらに、モータの廃棄時に、分割ステータコアを細かく粉砕できるため、分割ステータコアと巻線との分離を容易に行うことができ、リサイクル性が高い。
また、分割ステータコアが積層鋼板で構成されると、積層鋼板は鋼板を打ち抜いて製造することができるため、製造が容易であると共に安価に作成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
前述したように、発明によれば、隣接するバックヨーク部のステータ周方向に延在する面も接合端面とすることにより、接合端面での漏れ磁束を減少させて、ロータを通過する磁束密度を増加させ、モータ特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図４に本発明の第１実施形態を示す。
【００２０】
本発明のステータ１０は、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、コイル１１を巻いた複数の分割ステータコア１２からなり、中心点Ｐ１を中心に分割ステータコア１２を円環状に配置している。該ステータ１０は円柱形状のロータ２０の周囲に配置されてモータ３０を構成するものである。
【００２１】
前記分割ステータコア１２は、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、隣接する分割ステータコア１２と接合するバックヨーク部１２ａと、コイル１１を巻きつけるティース部１２ｂと、前記コイル１１を位置決め固定する鍔部１２ｃとを有し、圧粉磁性体材料を加圧、圧縮した後に加熱処理することにより一体成形している。
【００２２】
図２（Ａ）（Ｃ）に示すように、分割ステータコア１２のバックヨーク部１２ａは、側面視で長方形状とし、径方向の外周面１２ｄは曲面としている。
前記各分割ステータコア１２のバックヨーク部１２ａの接合端面の両側端面に夫々突出部と切欠部とを外周側と内周側とに設け、周方向の両端側において突出部と切欠部とは内外周で逆に形成し、一端側に設ける突出部の長さと、他端側に設ける切欠部の長さを略同一長さとしている。
【００２３】
即ち、一端側は、外周側に突出部１２ｘー１、内周側に切欠部１２ｙー１を有する形状としている。外周側の突出部１２ｘ−１の周方向先端から内方へと径方向に延在する第一面１２ｅと、該第一面１２ｅの内周端から周方向内側へ向けて延在する段状の第二面１２ｆと、該第二面１２ｆの先端から内周端へと径方向に延在する第三面１２ｇを内周側の切欠部１２ｙ−１に備えた段付き形状としている。
周方向の他端側は、外周側に切欠部１２ｙ−２、内周側に突出部１２ｘ−２を有する形状としている。外周側の切欠部１２ｙ−２の周方向端から内方へと径方向に延在する第一面１２ｈと、該第一面１２ｈの内周端から周方向外側へ向けて延在する段状の第二面１２ｉと、該第二面１２ｉの先端から内周端へと径方向に延在する第三面１２ｊを内周側の突出部１２ｘ−２の先端に備えた段付き形状としている。
【００２４】
隣接する分割ステータコアの接合端面では、図３に示すように、外周側の突出部１２ｘ−１と切欠部１２ｙ−２と嵌合し、内周側の突出部１２ｘ−２と切欠部１２ｙ−１とが嵌合し、周方向に延在する段状の第二面１２ｆ、１２ｉ同士が接合し、第一面１２ｅ、１２ｈ同士および第三面１２ｇ、１２ｊ同士が接合する形状としている。
【００２５】
前記ティース部１２ｂは断面長方形状とすると共に、前記バックヨーク部１２ａよりも高さおよび幅を小とし、該バックヨーク部１２ａの内周面から内方へ突出させている。前記ティース部１２ｂの先端には、さらに、該ティース部１２ｂより高さおよび幅を大とした鍔部１２ｃが突設している。
【００２６】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は鍔部１２ｃの第１〜第３変形例を示し、（Ａ）の第１変形例の鍔部１２ｃはティース部１２ｂより高さのみを大としている。（Ｂ）の第２変形例の鍔部１２ｃはティース部１２ｂより幅のみを大としている。図４（Ｃ）は第３変形例であり、鍔部１２ｃはティース部１２ｂと高さおよび幅を同じとしている。
【００２７】
前記鍔部１２ｃの内周面１２ｋは、複数の分割ステータコア１２を円環状に組みつけて形成するステータ１０の内周面の一部を構成するものとなり、該内周面１２ｋはロータ２０の曲面に沿った曲面とする。図１（Ｂ）に示すように、ロータ２０に分割ステータコア１２が組み付けられると、該鍔部１２ｃの内周面１２kは前記ロータ２０とギャップＬをあけて配置される。
【００２８】
前記構成とすると、バックヨーク部１２ａの接合端面が平面の場合と比較し、第二面１２ｆ、１２ｉの面積分だけ隣接するバックヨーク部１２ａの接合端面の接触面積が大きくなるため、接合端面で漏れ磁束の発生を減少することができ、ロータを通過する磁束密度を増加させることがでるため、モータの特性を向上させることができる。
【００２９】
図５および図６に本発明の第２実施形態を示す。
図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、分割ステータコア４２の接合端面の前記第一面４２ｅ、４２ｈおよび第三面４２ｇ、４２ｊを内方に向けて傾斜させており、該構成を第１実施形態と相違させている。
図６に示すように、隣接させる分割ステータコアの前記接合端面では、周方向に延在する段状の第二面１２ｆ、１２ｉ同士が接合され、第一面４２ｅ、４２ｈ同士および第三面４２ｇ、４２ｊ同士が接合される。
【００３０】
前記構成とすると、第１実施形態と同様、接合端面で漏れ磁束の発生を減少することができ、ロータを通過する磁束密度を増加させることがでるため、モータの特性を向上させることができる。
他の構成は第１実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３１】
図７および図８に、本発明の第３実施形態を示す。
該第３実施形態は、前記第１実施形態と同様に、各分割ステータコアのバックヨーク部１２ａのステータ周方向の両側端にそれぞれ突出部と切欠部としているが、切欠部の第二面の長さは突出部の第二面の長さよりも短くし、隣接する分割ステータコアの第三面間に隙間が形成される構成としている。
【００３２】
即ち、周方向の一端側には、外周側に前記第一面５２ｅを備えた突出部１２ｘ−３を設けると共に、内周側に前記第三面５２ｇを備えた切欠部１２ｙ−３を設け、第一面５２ｅと第三面５２ｇの間に周方向の第二面５２ｆを設けた形状としている。
周方向の他端側には、外周側に前記第一面５２ｈを備えた切欠部１２ｙ−４を設けると共に内周側に前記第三面５２ｊを備えた突出部１２ｘ−４を設け、前記第一面５２ｈと第三面５２ｊの間に周方向の第二面５２ｉを設けている。前記切欠部１２ｙ−４の第一面５２ｈは前記ティース部の中心軸線Ｇ上に位置させている。
【００３３】
前記のように、他端側外周の切欠部１２ｙ−４の第二面５２ｉの長さＬ１は、一端側外周の突出部１２ｘ−３の第二面５２ｆ長さＬ２よりも短くしている。
前記形状とすることで、隣接する分割ステータコアのバックヨーク部１２ａ同士の間で、外周側の切欠部１２ｙ−４に突出部１２ｘ−３を嵌合し、第一面５２ｅと５２ｈとが接合された状態で、内周側の切欠部１２ｙ−３の第三面５２ｇと突出部１２ｘ−４の第三面５２ｊの間に隙間Ｓが形成される。
即ち、図８に示すように、分割ステータコア１２の締結時には、外周側の第一面同士５２ｅ、５２ｈが接合されると共に、第二面５２ｆ、５２ｉ同士が接合される一方、第三面同士間５２ｇ、５２ｊには隙間Ｓが形成される。該隙間Ｓの長さｄ１は、図８に示すように、突出部１２ｘ−４のティース部１２ｂ根元位置から前記第三面５２ｊの内周端までの周方向の長さｄ２より小さくし、該長さｄ２の２０％以下とすることが好ましい。
【００３４】
前記構成とすると、バックヨーク部１２ａの内周側と比較して磁束密度の低い外周側に設けている突出部１２ｘ−３と切欠部１２ｙ−４の第一面同士５２ｅ、５２ｈで各分割ステータコア１２を接合されていると共に、特に磁束密度の低いティース部の周方向の中心軸線Ｇ上で接合されているため、磁気劣化によるステータ損失を低減することができる。
一方、内周側の切欠部１２ｙ−３と突出部１２ｘ−４の第三面同士５２ｇ、５２ｊに隙間ｄ１が形成されるため、磁束が第三面５２ｇ、５２ｊ間を通らず、第三面５２ｇ、５２ｊよりも外周側を通るため、磁束密度の高いバックヨーク部内周側での磁気劣化を回避することができ、ステータ損失を低減することができる。
他の構成および作用効果は第１実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３５】
前記のように、外周側の接合端面をティース部の周方向の中心軸線上に必ずしも位置させる必要はなく、隣接する分割ステータコアのバックヨーク部の周方向の接合端面において、外周側の第一面同士は接合すると共に内周側の第三面間に隙間を設ければよい。該構成とすると、内周側と比較して磁束密度の低い外周側で接合しているため、磁気劣化によるステータ損失を低減させることができる。
【００３６】
なお、本発明は、前記実施形態は限定されず、本発明の特許請求の範囲内の種々の形態が含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】モータに組み付けた本発明の第１実施形態に係るステータを示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。
【図２】図１の分割ステータコアを示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）平面図、（Ｃ）は背面図である。
【図３】図１の分割ステータコアを接合した状態の要部を拡大した平面図である。
【図４】鍔部の変形例を示す斜視図であり、（Ａ）は第１変形例を斜視図、（Ｂ）は第２変形例の斜視図、（Ｃ）は第３変形例の斜視図である。
【図５】第２実施形態の分割ステータコアを示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）平面図、（Ｃ）は背面図である。
【図６】図５の分割ステータコアを接合した状態の要部を拡大した平面図である。
【図７】本発明の第３実施形態の分割ステータコアを示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）平面図である。
【図８】図７の分割ステータコアを接合した状態の要部を拡大した平面図である。
【図９】従来例を示し、（Ａ）はステータコアを示す平面図、（Ｂ）はステータコア部品を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  ステータ
１１  コイル
１２  分割ステータコア
１２ａ  バックヨーク部
１２ｂ  ティース部
１２ｅ、１２ｈ  第一面
１２ｆ、１２ｉ  第二面
１２ｇ、１２ｊ  第三面
１２ｘ−１〜１２ｘ−４  突出部
１２ｙ−１〜１２ｙ−４  切欠部
３０  モータ
Ｓ  隙間
【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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【図８】
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【図９】
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