(57)【要約】【課題】電動モータのステータコアが高抗折強度、高磁束密度、低鉄損を有する。【解決手段】本電動モータ１では、ステータコア１１は、環状のヨーク１４と、複数のティース１５とを含む。ステータコア１１の軸方向Ｓの両端部１１ａ，１１ｂに、コイル収容溝１９が形成される。ティース１５は、各溝１９の底部および内壁を含む一対の第１の部分２０と、これら第１の部分２０の間に介在する第２の部分２１とを含む。分割コア１６は、第１および第２の部分２０，２１と、ヨーク片１７とを有する。第１の部分２０が、残りの部分２１，１７とは異なる材料であって磁性粉１１ｍを含む材料としての焼結体で形成されている。この材料は、相対的に高い抗折強度を有している。第２の部分２１は、相対的に高い飽和磁束密度を有する材料で形成され、ヨーク片１７は、相対的に鉄損の低い材料で形成されている。【選択図】図４
2008048502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルが巻回された環状のステータコアを備え、
このステータコアは、環状のヨークと、このヨークの内周に突出形成され、ヨークの周方向にスロットを挟んで相互に離隔する複数のティースとを含み、
各ティースは、ヨークの内周から径方向に延びるティース本体と、ティース本体からステータコアの対応する軸方向外方に突出する軸方向突出部とを有し、
ステータコアの軸方向の両端に、各ティースに対応してステータコアの軸方向外方に開放するコイル巻回用の溝が形成され、
各溝の外壁は、ヨークの対応する軸方向端部により構成され、
各溝の内壁は、ティースの軸方向突出部により構成され、
各溝の底部は、ティース本体の軸方向端部により構成され、
上記ティースは、各溝の底部および対応する内壁を含む一対の第１の部分と、これら第１の部分の間に介在する第２の部分とを含み、
ティースの第１の部分、ティースの第２の部分およびヨークのなかで、少なくともティースの第１の部分が、残りの部分とは異なる材料であって、磁性粉を含む材料で形成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、上記ティースの第１の部分、ティースの第２の部分およびヨークのなかで、ティースの第１の部分が、残りの部分よりも相対的に高い抗折強度を有する材料で形成されていることを特徴とする電動モータ。
【請求項３】
請求項１または２において、上記ティースの第１の部分、ティースの第２の部分およびヨークのなかで、ティースの第２の部分が、残りの部分よりも相対的に高い飽和磁束密度を有する材料で形成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から３の何れか１項において、上記ティースの第１の部分、ティースの第２の部分およびヨークのなかで、ヨークが、残りの部分よりも相対的に鉄損の低い材料で形成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から４の何れか１項において、上記ティースの第２の部分は、ステータコアの軸方向に積層された電磁鋼板を含むことを特徴とする電動モータ。
【請求項６】
請求項５において、上記ティースの第２の部分は、電磁鋼板と、磁性粉を含む材料とを、ステータコアの軸方向に交互に積層されてなる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】
本発明は、電動モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータは、コイルが巻回されたステータコアを有している。従来のステータコアとしては、以下のステータコアが知られている。すなわち、第１の従来技術のステータコアでは、当該ステータコアの全体が磁性粉により均一に形成されていて、ステータコアの軸方向端部にコイル巻回用の溝が形成されている。また、第２の従来技術のステータコアでは、コイル巻回用の溝の底部が磁性粉により形成され、残りの部分、例えば溝の側壁は積層鋼板により形成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−１５７３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、第１の従来技術のステータコアにコイルを巻回するときに、ステータコアのコイル巻回用の溝の側壁に欠けが生じることがある。また、第２の従来技術のステータコアにおいても、溝の側壁は積層鋼板の積層方向に立ち上がっていて、低強度である。
そこで、第１の従来技術のステータコアの全体を、高い抗折強度を有する磁性粉により形成することが考えられる。しかし、通例、高い抗折強度を有する磁性粉は、ステータコアとして必要な他の特性、例えば低鉄損、高磁束密度を有していない。また、高い抗折強度に加えて、低鉄損、高磁束密度の３つの特性の全てを有する磁性粉は、材料特性上、実現が困難とされている。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、ステータコアが高抗折強度、高磁束密度、および低鉄損をともに有する電動モータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の電動モータは、コイルが巻回された環状のステータコアを備え、このステータコアは、環状のヨークと、このヨークの内周に突出形成され、ヨークの周方向にスロットを挟んで相互に離隔する複数のティースとを含み、各ティースは、ヨークの内周から径方向に延びるティース本体と、ティース本体からステータコアの対応する軸方向外方に突出する軸方向突出部とを有し、ステータコアの軸方向の両端に、各ティースに対応してステータコアの軸方向外方に開放するコイル巻回用の溝が形成され、各溝の外壁は、ヨークの対応する軸方向端部により構成され、各溝の内壁は、ティースの軸方向突出部により構成され、各溝の底部は、ティース本体の軸方向端部により構成され、上記ティースは、各溝の底部および対応する内壁を含む一対の第１の部分と、これら第１の部分の間に介在する第２の部分とを含み、ティースの第１の部分、ティースの第２の部分およびヨークのなかで、少なくともティースの第１の部分が、残りの部分とは異なる材料であって、磁性粉を含む材料で形成されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、少なくともティースの第１の部分が、残りの部分とは互いに異なる材料で形成されるので、材料に応じて得られる特性の相違が、少なくともティースの第１の部分と、残りの部分との間で実現される。例えば、巻線時に欠けが生じる虞のあるティースの第１の部分には、相対的に高い抗折強度を有する材料を用いる。また、残りの部分には、抗折強度はさほど高くする必要はないので、ステータコアとして望ましい低鉄損、高磁束密度を有する材料を用いる。その結果、高抗折強度と、低鉄損と、高磁束密度とをともに実現することが可能となる。
【０００７】
また、本発明において、上記ティースの第１の部分、ティースの第２の部分およびヨークのなかで、ティースの第１の部分が、残りの部分よりも相対的に高い抗折強度を有する材料で形成されている場合がある。この場合、巻線時にティースの第１の部分に欠けが生じることを、防止することができる。
また、本発明において、上記ティースの第１の部分、ティースの第２の部分およびヨークのなかで、ティースの第２の部分が、残りの部分よりも相対的に高い飽和磁束密度を有する材料で形成されている場合がある。この場合、ティースの第２の部分に磁束を通し易くできるので、電動モータの出力トルクを高めることができる。
【０００８】
また、本発明において、上記ティースの第１の部分、ティースの第２の部分およびヨークのなかで、ヨークが、残りの部分よりも相対的に鉄損の低い材料で形成されている場合がある。この場合、ヨークでの鉄損を低く抑制することができるので、ロストルクの発生を抑制でき、ひいては、出力トルクを高めることができる。
また、本発明において、上記ティースの第２の部分は、ステータコアの軸方向に積層された電磁鋼板を含む場合がある。この場合、第２の部分に含まれた電磁鋼板は、通例、磁性粉に比べて、高い飽和磁束密度を実現することができるので、電動モータの出力トルクを高めることができ、しかも、安価である。
【０００９】
また、本発明において、上記ティースの第２の部分は、電磁鋼板と、磁性粉を含む材料とを、ステータコアの軸方向に交互に積層されてなる場合がある。この場合、磁性粉を含む材料同士の間が、電磁鋼板により絶縁されるので、第２の部分の全体としての鉄損を小さく抑制することができる。また、磁性粉として、鉄損を小さく抑制するための比抵抗の大きな磁性粉を用いずに済むので、比抵抗が小さくて高い飽和磁束密度を有する磁性粉を利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では、この発明の実施形態の電動モータを、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の電動モータの概略構成を示す断面図である。
本電動モータ１は、フレームとしてのモータハウジング２と、このモータハウジング２に保持された軸受３，４と、これら軸受３，４により回動自在に支持されている出力軸５と、この出力軸５に一体回転するように設けられた筒状のロータ６と、ロータ６の外周面と径方向Ｒに対向してモータハウジング２内に固定される筒状のステータ７と、当該電動モータ１の内部における電気的な接続のためのバスバーと呼ばれる結線用基板８とを有している。また、電動モータ１は、ブラシレスモータである。
【００１１】
モータハウジング２は、筒形状をなすハウジング本体９と、一対の端部材１０Ａ，１０Ｂとを有している。出力軸５の軸方向Ｓについてのハウジング本体９の両端部は、ともに開放されている。ハウジング本体９の両端部に、対応する端部材１０Ａ，１０Ｂが取り付けられている。
なお、ハウジング本体９と、いずれか一方の端部材１０Ａ，１０Ｂとが、単一の部材により一体に形成され、単一の部品を構成していてもよい。以下では、ハウジング本体９と、一対の端部材１０Ａ，１０Ｂとの３つが、互いに別体の場合に則して説明する。
【００１２】
端部材１０Ａ，１０Ｂは、板状をなしている。端部材１０Ａの中央部に貫通孔が形成されている。この貫通孔の周縁部に軸受３が支持されている。また、端部材１０Ｂの中央部の凹部の周縁部に軸受４が支持されている。また、各端部材１０Ａ，１０Ｂの外周縁部には、ハウジング本体９と連結するための連結部が設けられている。
ハウジング本体９は、内周面と外周面とを有している。また、出力軸５の軸方向Ｓについてのハウジング本体９の両端部は、対応する端部材１０Ａ，１０Ｂの連結部に連結するための連結部を有している。ハウジング本体９の連結部と、対応する端部材１０Ａ，１０Ｂの連結部とは、図示しないボルトにより互いに固定される。
【００１３】
モータハウジング２の内部に、ロータ６、ステータ７および結線用基板８が収容されている。ステータ７の外周面が、モータハウジング２のハウジング本体９の内周面に固定されている。ステータ７がロータ６を取り囲んでいる。モータハウジング２と出力軸５とロータ６とステータ７とが、ブラシレスモータを構成している。
また、モータハウジング２のハウジング本体９の内周面と、ロータ６の外周面と、ステータ７の内周面および外周面とは、出力軸５の中心軸線と互いに同心に配置されている。出力軸５と、ロータ６とは、出力軸５の中心軸線を回転中心軸線としてその回りに一体に回動する。
【００１４】
なお、図１および後述する各図には、出力軸５の軸方向Ｓ、径方向Ｒ、および周方向Ｔを必要に応じて図示している。これらの各方向は、モータハウジング２、ロータ６、ステータ７、後述するステータコア１１、およびヨーク１４の対応する各方向に一致している。
図２は、図１に示すステータ７の要部の断面図であり、図１のＳ２−Ｓ２断面を示す。図１および図２を参照して、ロータ６は、出力軸５および軸受３，４を介して、モータハウジング２に回動自在に支持されている。ロータ６は、ロータ本体６ａと、ロータマグネット６ｂと、スペーサ６ｃと、筒状の保護部材６ｄとを有している。
【００１５】
ロータマグネット６ｂは、周方向Ｔに離隔する複数の磁極を有する。ロータマグネット６ｂは、環状の永久磁石からなる。ロータマグネット６ｂの外周面にＮ極とＳ極との磁極が交互に周方向Ｔに並んで複数箇所に均等に形成されている。ロータマグネット６ｂは、ロータ本体６ａとスペーサ６ｃとを介して、出力軸５に固定されている。
ステータ７は、内周面と外周面とを有している。ステータ７の内周面は、ロータ６の外周面と径方向Ｒに所定間隔を開けて対向している。ステータ７は、環状をなす単一のステータコア１１と、複数のインシュレータ１２と、複数のコイル１３とを有している。ステータコア１１は、環状をなす単一のヨーク１４と、複数のティース１５とを有している。インシュレータ１２およびコイル１３は、各ティース１５ごとに設けられている。インシュレータ１２はコイル１３を保護するための絶縁体である。各コイル１３は絶縁被覆された電線をそれぞれ有している。
【００１６】
ステータコア１１は、軸方向Ｓについての一端１１ａおよび他端１１ｂを有している。ステータコア１１の外周面が、ステータ７の外周面を形成している。また、各ティース１５が、ヨーク１４の内周面から径方向Ｒの内方へ突出している。各ティース１５の突出した先端部が、ロータ６に近接して対向し、ステータ７の内周面を形成している。また、複数のティース１５は、互いに同じ形状に形成されていて、周方向Ｔについて所定間隔のスロット１１ｃを挟んで相互に離隔して均等に配置されている。
【００１７】
本実施形態では、ステータコア１１は、周方向Ｔに分割された分割体としての複数の分割コア１６を有している。また、ヨーク１４は、複数の分割コア１６に対応して周方向Ｔに分割された複数のヨーク片１７を有している。
複数の分割コア１６は、ステータコア１１を縦割り分割されてなる。複数の分割コア１６が環状に組み合わされることにより、環状のステータコア１１が構成されている。例えば、複数の分割コア１６が周方向Ｔに並べられた状態で、ハウジング本体９の内周面に嵌め入れられて、この内周面に、例えば圧入されることにより、または接着剤を介することにより固定されている。これにより、複数の分割コア１６が互いに環状に連結される。
【００１８】
図３は、図１に示すステータ７の分割コア１６の斜視図である。図２および図３を参照して、各分割コア１６は、単一のヨーク片１７と、単一のティース１５とを有している。これらティース１５およびヨーク片１７は、一体に形成されて単一の部品を構成している。各分割コア１６の全体が、磁性粉１１ｍ（模式的に図示）を含み、磁性粉１１ｍを用いて形成された焼結体からなる。
【００１９】
ヨーク片１７は、内周部１７ａと、外周部１７ｂと、対向面としての周方向Ｔについての一対の側面１７ｃと、軸方向Ｓについての一対の端面１７ｄとを有している。ヨーク片１７の内周部１７ａに、対応するティース１５が連結されている。
各ティース１５は、主体部としてのティース本体１５ａと、突出部としての周方向突出部１５ｂおよび軸方向突出部１５ｃとを有している。
【００２０】
ティース本体１５ａは、ステータコア１１の軸方向Ｓに沿って見たときに、ヨーク片１７の内周部１７ａからステータ７の径方向Ｒに延びている。ティース本体１５ａは、ヨーク片１７に比べて、ステータ７の周方向Ｔおよび軸方向Ｓについて、相対的に細く形成されていて、軸方向Ｓに平行に延びている。
周方向突出部１５ｂおよび軸方向突出部１５ｃは、ティース本体１５ａの延設端としての径方向Ｒの内方側の端部１５ｄに設けられている。周方向突出部１５ｂと軸方向突出部１５ｃとは、互いに接続され、ティース本体１５ａを鍔状をなして取り囲んでいる。
【００２１】
周方向突出部１５ｂは、周方向Ｔの両側へティース本体１５ａの端部１５ｄから突出している。周方向突出部１５ｂは、ステータ７の周方向Ｔについてティース本体１５ａから遠ざかるにしたがって、肉厚（径方向寸法）が薄くなるように形成されている。
図４は、分割コア１６の断面図であり、図２のＳ４−Ｓ４断面を示す。図３と図４を参照して、軸方向突出部１５ｃは、ステータ７の軸方向Ｓの両側へティース本体１５ａの端部１５ｄから所定距離で突出している。
【００２２】
図１および図２を参照して、ステータコア１１の各分割コア１６のティース１５に、インシュレータ１２を介してコイル１３が巻回されている。また、各ティース１５には、巻回されたコイル１３を収容するためのコイル収容溝１８，１９が形成されている。すなわち、ステータ７の周方向Ｔに関して、各ティース１５は、ティース本体１５ａを挟んだ両側に、コイル巻回用の一対のコイル収容溝１８を有している。また、ステータ７の軸方向Ｓに関して、各ティース１５の両端部は、ティース本体１５ａを挟んだ両側に、コイル巻回用の一対のコイル収容溝１９を有している。これらのコイル収容溝１８，１９は、ティース１５を取り囲んで環状をなし、互いに連通している。
【００２３】
一対のコイル収容溝１８は、ステータ７の周方向Ｔについて、互いに逆向きに開放されている。各コイル収容溝１８が、スロット１１ｃの一部をなしている。コイル収容溝１８は、ティース１５の周方向突出部１５ｂと、ヨーク片１７の対応する周方向端部と、ティース本体１５ａとにより形成されている。
図３および図４を参照して、一対のコイル収容溝１９は、ステータ７の軸方向Ｓの外方に向けて、互いに逆向きに開放されている。コイル収容溝１９は、相対的に径方向Ｒの内方に配置された内壁と、相対的に径方向Ｒの外方に配置された外壁と、内壁および外壁を接続する底部とを有している。内壁および外壁は、径方向Ｒに互いに対向している。
【００２４】
コイル収容溝１９の内壁は、対応する軸方向Ｓの外方に突出するティース１５の軸方向突出部１５ｃにより構成されている。コイル収容溝１９の外壁は、ヨーク片１７の対応する軸方向端部１７ｅにより構成されている。コイル収容溝１９の底部は、ティース本体１５ａの軸方向端部１５ｅにより構成されている。
軸方向Ｓに関してのステータコア１１の両端部１１ａ，１１ｂ、すなわち、分割コア１６の両端部は、軸方向Ｓについての向きが逆であることを除いて、互いに同様に形成されている。また、これと同様に、一対のコイル収容溝１９も互いに同様に形成されている。また、周方向Ｔに関して、分割コア１６は、対称形状をなしている。
【００２５】
本実施形態では、ティース１５は、当該ティース１５の軸方向端部としての一対の第１の部分２０と、当該ティース１５の軸方向中間部としての第２の部分２１とを有している。一対の第１の部分２０と、第２の部分２１とは、ステータコア１１の軸方向Ｓに並んでいて、互いに隣接して配置されている。
ティース１５の一対の第１の部分２０と、第２の部分２１と、ヨーク片１７とは、互いに異なる材料により形成されていて、また、接着剤により互いに固定されて一体化されている。なお、これら各部１７，２０，２１は、互いに圧接（加圧溶接）により一体化してもよいし、後述するように焼結されることにより一体化されてもよい。
【００２６】
第１の部分２０は、軸方向Ｓに関するティース１５の軸方向突出部１５ｃにおいて最も軸方向外方にある部分から、軸方向Ｓに所定距離離れた位置までの間にある部分である。第１の部分２０は、コイル収容溝１９の底部としてのティース本体１５ａの軸方向端部１５ｅと、コイル収容溝１９の内壁としてのティース１５の軸方向突出部１５ｃとを有していて、これらを一体に形成して、単一の部品を構成している。
【００２７】
ティース１５の第１の部分２０は、その全体が材料としての焼結体で形成されている。この焼結体は、磁性粉１１ｍとバインダ成分とを含んでいる。例えば、磁性粉１１ｍおよびバインダ成分を含む粉状素材が成形型により所定の圧縮条件で圧縮成形される。これにより、製造用中間体としての圧粉体が得られる。この圧粉体が予め定める焼結条件に基づいて焼結される。これにより、成型品としての焼結体が成形されてなる。
【００２８】
第１の部分２０の焼結体は、残りの部分としての第２の部分２１の焼結体とは異なっていて、第２の部分２１の焼結体よりも相対的に高い抗折強度を有している。第１の部分２０の焼結体は、残りの部分としてのヨーク片１７の焼結体とは異なっていて、ヨーク片１７の焼結体よりも相対的に高い抗折強度を有している。例えば、第１の部分２０の焼結体のバインダ成分は、第２の部分２１およびヨーク片１７の焼結体に比べて多くされている。ここで、抗折強度は、ＪＩＳ−Ｒ１６０１に準じて測定した３点曲げ強さである。
【００２９】
ティース１５の第２の部分２１は、一対の第１の部分２０の間に介在して、軸方向Ｓに関しての所定長さで形成されている。第２の部分２１は、ティース本体１５ａの軸方向中間部１５ｆと、一対の周方向突出部１５ｂとを有している。
ティース１５の第２の部分２１は、その全体が材料としての焼結体で形成されている。この焼結体は、磁性粉１１ｍを含んでいて、この磁性粉１１ｍは鉄を含んでいる。磁性粉１１ｍが、予め定める焼結条件に基づいて焼結されてなる。第２の部分２１の焼結体の焼結条件は、第１の部分２０の焼結体の焼結条件とは異なっている。
【００３０】
第２の部分２１の焼結体は、残りの部分としての第１の部分２０の焼結体とは異なっていて、第１の部分２０の焼結体よりも相対的に高い飽和磁束密度を有している。これとともに、第２の部分２１の焼結体は、残りの部分としてのヨーク片１７の焼結体とは異なっていて、この焼結体よりも相対的に高い飽和磁束密度を有している。例えば、第２の部分２１の焼結体の鉄の含有割合は、第１の部分２０およびヨーク１７の焼結体よりも相対的に高くされている。
【００３１】
各ヨーク片１７は、それぞれ同様に形成されている。ヨーク片１７は、その全体が材料としての焼結体で形成されている。この焼結体は、磁性粉１１ｍを含んでいて、予め定める焼結条件に基づいて焼結されてなる。この焼結条件は、第１の部分２０の焼結体の焼結条件とは異なり、且つ第２の部分２１の焼結体の焼結条件とも異なっている。
ヨーク片１７の焼結体は、残りの部分としてのティース１５の第１の部分２０の焼結体とは異なっていて、この焼結体よりも相対的に低い鉄損を有している。これとともに、ヨーク片の焼結体１７は、残りの部分としての第２の部分２１の焼結体とは異なっていて、この焼結体よりも相対的に低い鉄損を有している。
【００３２】
ここで、所定部分の材料が残りの部分の材料とは異なるとは、予め定める特性に関して互いに異なっていることである。ここで、予め定める特性は、例えば抗折強度、飽和磁束密度、鉄損であるが、これら以外の特性であってもよい。
例えば、分割コア１６の各部２０，２１，１７の材料は、それぞれ、磁性粉１１ｍを含む焼結体である点では同じであるが、特性が異なっている。特性の相違は、焼結体の仕様を互いに異ならせることにより実現することができる。ここで、焼結体の仕様としては、例えば焼結体に含まれる粉状素材の成分の種類、配合比率等の粉状素材の仕様、圧粉体を成形するための圧力等の圧縮条件、磁性粉１１ｍを焼結するための焼結温度、時間等の焼結条件である。また、焼結体の仕様として、焼結条件以外の仕様を異ならせる場合には、各部の焼結体の焼結条件を互いに等しくすることも可能となり、これにより、焼結を利用して各部２０，２１，１７を一体に結合することも考えられる。
【００３３】
本実施形態では、電動モータ１は、コイル１３が巻回された環状のステータコア１１を備えている。このステータコア１１は、環状のヨーク１４と、このヨーク１４の内周としてのヨーク片１７の内周部１７ａに突出形成され、ヨーク１４の周方向にスロット１１ｃを挟んで相互に離隔する複数のティース１５とを含んでいる。各ティース１５は、ヨーク片１７の内周部１７ａから径方向Ｒに延びるティース本体１５ａと、ティース本体１５ａからステータコア１１の対応する軸方向外方に突出する軸方向突出部１５ｃとを有している。ステータコア１１の軸方向Ｓの両端としての両端部１１ａ，１１ｂに、各ティース１５に対応してステータコア１１の軸方向外方に開放するコイル巻回用の溝としてのコイル収容溝１９が形成されている。各コイル収容溝１９の外壁は、ヨーク１４の対応する軸方向端部としてのヨーク片１７の軸方向端部１７ｅにより構成されている。各コイル収容溝１９の内壁は、ティース１５の軸方向突出部１５ｃにより構成されている。各コイル収容溝１９の底部は、ティース本体１５ａの軸方向端部１５ｅにより構成されている。上記ティース１５は、各コイル収容溝１９の底部としてのティース本体１５ａの軸方向端部１５ｅおよび対応する内壁としてのティースの軸方向突出部１５ｃを含む一対の第１の部分２０と、これら第１の部分２０の間に介在する第２の部分２１とを含んでいる。ティース１５の第１の部分２０、ティース１５の第２の部分２１およびヨーク片１７のなかで、少なくともティース１５の第１の部分２０が、残りの部分１７，２１とは異なる材料であって、磁性粉１１ｍを含む材料で形成されていることを特徴としている。
【００３４】
これにより、少なくともティース１５の第１の部分２０が、残りの部分１７，２１とは異なる材料で形成されるので、材料が異なることに応じて得られる特性の相違が、少なくともティース１５の第１の部分２０と、残りの部分１７，２１との間で実現される。例えば、巻線時に欠けが生じる虞のあるティース１５の第１の部分２０には、相対的に高い抗折強度を有する材料を用いている。また、残りの部分としてのヨーク片１７およびティース１５の第２の部分２１には、抗折強度はさほど高くする必要はないので、ステータコア１１として好ましい低鉄損を有する材料および高磁束密度を有する材料をそれぞれ用いている。その結果、ステータコア１１の部分２０，２１，１７ごとの特性として、高抗折強度と、高磁束密度と、低鉄損とをともに実現することが可能となる。
【００３５】
また、本実施形態では、ティース１５の第１の部分２０、ティース１５の第２の部分２１およびヨーク片１７のなかで、ティース１５の第１の部分２０が、残りの部分１７，２１よりも相対的に高い抗折強度を有する材料で形成されている。この場合、巻線時にティース１５の第１の部分２０に欠けが生じることを、防止することができる。
また、本実施形態では、上記ティース１５の第１の部分２０、ティース１５の第２の部分２１およびヨーク片１７のなかで、ティース１５の第２の部分２１が、残りの部分１７，２０よりも相対的に高い飽和磁束密度を有する材料で形成されている。この場合、ティース１５の第２の部分２１に磁束を通し易くできるので、電動モータ１の出力トルクを高めることができる。
【００３６】
また、本実施形態では、ティース１５の第１の部分２０、ティース１５の第２の部分２１およびヨーク片１７のなかで、ヨーク片１７が、残りの部分２０，２１よりも相対的に鉄損の低い材料で形成されている。この場合、ヨーク片１７での鉄損を低く抑制できるので、ロストルクの発生を抑制でき、ひいては、出力トルクを高めることができる。
また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【００３７】
図５は、本発明の第２の実施形態の電動モータ１の分割コア１６Ａの斜視図である。図５を参照して、分割コア１６Ａは、ティース１５の第１の部分２０と、ティース１５の第２の部分２１Ａと、ヨーク片１７とを有している。ティース１５の第２の部分２１Ａは、積層鋼板からなり、この点で上述した第２の部分２１と異なっている。
積層鋼板は、ステータコア１１の軸方向Ｓに積層された複数の電磁鋼板１１ｎを有している。電磁鋼板１１ｎは、例えばケイ素鋼板からなる。ケイ素鋼板は、ケイ素鋼の板材と、この板材の表面に形成された絶縁被膜とを有している。電磁鋼板１１ｎとしては、ケイ素鋼の板材に代えて、低炭素鋼、純鉄等の磁気特性の優れた板材を利用することもできる。また、絶縁被膜は、板の両面に形成されていてもよいし、一方の板面であってもよく、少なくとも一方の板面に形成されていればよい。
【００３８】
第２の部分２１Ａは、高い飽和磁束密度を有している。また、ヨーク片１７は、第２の部分２１Ａよりも低い鉄損を有している。
本実施形態では、ステータコア１１において、必要な特性、すなわち、高抗折強度と、低鉄損と、高磁束密度とをともに実現することができる。
また、ティース１５の第２の部分２１Ａは、ステータコア１１の軸方向Ｓに積層された電磁鋼板１１ｎを含むようにしている。この場合、第２の部分２１Ａに含まれた電磁鋼板１１ｎは、通例、磁性粉１１ｍに比べて、高い飽和磁束密度を実現することができるので、電動モータ１の出力トルクを高めることができ、しかも、安価である。
【００３９】
図６は、本発明の第３の実施形態の電動モータ１の分割コア１６Ｂの斜視図である。図６を参照して、分割コア１６Ｂは、ティース１５の第１の部分２０と、ティース１５の第２の部分２１Ｂと、ヨーク片１７とを有している。ティース１５の第２の部分２１Ｂは、以下の積層部材からなり、この点で、上述の第２の部分２１と異なっている。
積層部材は、複数の電磁鋼板１１ｎと、複数の焼結体１１ｐとを有していて、これらが、ステータコア１１の軸方向Ｓに交互に積層されてなる。焼結体１１ｐは、磁性粉１１ｍを含んでいて、第１の実施形態の第２の部分２１の焼結体と同様の仕様で形成されてなり、高い飽和磁束密度を有している。また、第２の部分２１Ｂの電磁鋼板１１ｎは、通例、磁性粉１１ｍに比べて、高い飽和磁束密度を実現することができる。従って、第２の部分２１Ｂの全体として、高い飽和磁束密度を実現することができる。
【００４０】
また、電磁鋼板１１ｎは、第２の部分２１Ｂにおいて、電磁鋼板１１ｎを挟んで隣接する２つの焼結体１１ｐ同士の間を互いに絶縁することができる。また、電磁鋼板１１ｎは、通例、鉄損が小さく抑制された材料により形成されている。その結果、第２の部分の全体が単一の焼結体により形成される場合に比べて、本実施形態のティース１５の第２の部分２１Ｂの全体の鉄損を抑制することができる。
【００４１】
このように、第２の部分２１Ｂは、高い飽和磁束密度を有している。また、第１の部分２０は、第２の部分２１Ｂの焼結体１１ｐよりも高い抗折強度を有している。また、ヨーク片１７は、第２の部分２１Ｂよりも低い鉄損を有している。
本実施形態では、ステータコア１１において、必要な特性、すなわち、高抗折強度と、低鉄損と、高磁束密度とをともに実現することができる。
【００４２】
また、ティース１５の第２の部分２１Ｂは、ステータコア１１の軸方向Ｓに積層された電磁鋼板１１ｎを含むようにしている。この場合、第２の部分２１Ｂに含まれた電磁鋼板１１ｎは、通例、磁性粉１１ｍに比べて、高い飽和磁束密度を実現することができるので、電動モータ１の出力トルクを高めることができ、しかも、安価である。
また、上記ティース１５の第２の部分２１Ｂは、電磁鋼板１１ｎと、磁性粉１１ｍを含む材料としての焼結体１１ｐとを、ステータコア１１の軸方向Ｓに交互に積層されてなる。この場合、第２の部分２１Ｂにおける磁性粉１１ｍを含む材料としての焼結体１１ｐ同士を、電磁鋼板１１ｎにより絶縁できるので、第２の部分２１Ｂの全体としての鉄損を小さく抑制することができる。また、磁性粉１１ｍとして、鉄損を小さく抑制するための比抵抗の大きな磁性粉１１ｍを用いずに済むので、比抵抗が小さくて高い飽和磁束密度を有する磁性粉１１ｍを利用することができる。
【００４３】
図７は、本発明の第４の実施形態の電動モータ１の分割コア１６Ｃの断面図である。図７を参照して、分割コア１６Ｃは、ティース１５の第１の部分２０と、ティース１５の第２の部分２１と、ヨーク片１７とを有している。本実施形態では、ティース１５の第２の部分２１とヨーク片１７とが、互いに同じ材料としての焼結体で一体に形成されていて、単一部品を構成している。この部品の焼結体は、磁性粉１１ｍを含んでいて、第１の実施形態のティース１５の第２の部分２１の焼結体、または第１の実施形態のヨーク片１７の焼結体と同様に形成されてなる。
【００４４】
本実施形態においても、ステータコア１１は、高抗折強度と、低鉄損と、高磁束密度とをともに実現することができる。しかも、各分割コア１６Ｃは２つの材料からなるので、３つ以上の材料を含む場合に比べて、相対的に製造が容易である。
図８は、本発明の第５の実施形態の電動モータ１の概略構成を示す断面図である。図８を参照して、ステータコア１１の軸方向両端部１１ａ，１１ｂにおいて各分割コア１６Ｄが、モータハウジング２の一対の端部材１０Ａ，１０Ｂに接触している。各分割コア１６Ｄは、端部材１０Ａ，１０Ｂと接触している点で、上述の第１の実施形態の分割コア１６と異なっている。
【００４５】
一方の軸方向端部１１ａは、接触部２２を有している。接触部２２が、端部材１０Ａの端面２３の接触部２４に接触している。他方の軸方向端部１１ｂは、接触部２５を有している。接触部２５が、端部材１０Ｂの端面２６の接触部２７に接触している。
具体的には、ステータコア１１の一方の軸方向端部１１ａは、ティース１５の軸方向突出部１５ｃと、ヨーク片１７の軸方向端部１７ｅとを有している。これら１５ｃ，１７ｅは、径方向内方に向かう内周面をそれぞれ有している。これらの内周面において軸方向Ｓに関しての先端部が接触部２２としてそれぞれ機能する。
【００４６】
また、端部材１０Ａの端面２３には、凹部としての２つの環状の溝２８，２９が形成されている。２つの溝２８，２９は、互いに同心に配置されていて、径方向Ｒに互いに離隔して配置されている。各溝２８，２９における径方向内方にある側面が、接触部２４としてそれぞれ機能する。一方の溝２８に、ティース１５の軸方向突出部１５ｃが嵌め入れられている。一方の溝２８の接触部２４と、ティース１５にある接触部２２とが面当たり状態で接触している。また、他方の溝２９に、ヨーク片１７の軸方向端部１７ｅが嵌め入れられている。他方の溝２９の接触部２４と、ヨーク片１７にある接触部２２とが、面当たり状態で接触している。
【００４７】
また、端部材１０Ａの溝２８，２９にステータコア１１の軸方向端部１１ａが軸方向Ｓに嵌め入れられた状態で、周面同士が接触するようにしている。これにより、ステータコア１１と端部材１０Ａとの寸法誤差や組立誤差による位置ずれを吸収しつつ、両部材１０Ａ，１１の接触を確保することができる。
ステータコア１１の他方の軸方向端部１１ｂは、ティース１５の軸方向突出部１５ｃと、ヨーク片１７の軸方向端部１７ｅとを有している。軸方向Ｓに関してのこれら各部１５ｃ，１７ｅの端面が、それぞれ、接触部２５として機能する。
【００４８】
端部材１０Ｂの端面２６の接触部２７は、同心円状の２つの環状領域からなり、ここに軸方向端部１１ｂの接触部２５が面当たり状態で接触している。
また、ステータコア１１の外周面は、モータハウジング２のハウジング本体９の内周面に、嵌合されていて、互いに線当たり状態または面当たり状態で接触している。
なお、接触部２２としては、ステータコア１１の内周面に代えて外周面を用いることも考えられる。また、ステータコア１１および端部材１０Ａ，１０Ｂの接触部２２，２４，２５，２７としては、上述のように内周面、外周面および端面のいずれか１つまたは２つ以上を併用することが考えられる。また、各接触部２２，２４，２５，２７のそれぞれは、少なくとも１箇所あればよい。また、ステータコア１１のいずれか一方の端部１１ａ，１１ｂのみが、対応する端部材１０Ａ，１０Ｂに接触することも考えられる。
【００４９】
本実施形態では、コイル１３への通電時に銅損により発熱が生じると、熱は、ステータコア１１の外周面から、モータハウジング２のハウジング本体９を経て、周囲の外気に放熱される。また、熱は、ステータコア１１の一対の軸方向端部１１ａ，１１ｂから、周囲の外気に放熱されるとともに、一対の軸方向端部１１ａ，１１ｂから、モータハウジング２の一対の端部材１０Ａ，１０Ｂを経て、周囲の外気に放熱される。
【００５０】
このように、ステータコア１１の少なくとも一方の軸方向端部１１ａ，１１ｂが、より好ましくは両方の軸方向端部１１ａ，１１ｂが、対応するモータハウジング２の端部材１０Ａ，１０Ｂに接触している。これにより、ステータ７に生じる熱を、外気に放熱し易くできる。従って、電動モータ１の放熱性を向上させることができる。
また、ステータコア１１の、ヨーク片１７の軸方向端部１７ｅと、ティース１５の軸方向突出部１５ｃとがともに、モータハウジング２の端部材１０Ａ，１０Ｂに接触しているので、より好ましい。また、各分割コア１６Ｄの軸方向両端部において、対応する端部材１０Ａ，１０Ｂに接触しているので、より好ましい。
【００５１】
また、ヨーク片１７の軸方向端部１７ｅとティース１５の軸方向突出部１５ｃとは、コイル収容溝１９を区画しているので、コイル１３の整列が崩れた状態で巻かれることを防止することや、コイル１３がティース１５から脱落することを防止することができる。
また、本実施形態の電動モータ１では、発熱を抑制できるので、発熱を抑制するために回転速度を低く抑制する必要がない。従って、高速回転に適した電動モータ１を実現できる。例えば、この電動モータ１を自動車の電動パワーステアリング装置（図示せず）の操舵補助用の電動モータ１に好ましく適用することができる。
【００５２】
なお、本実施形態のように、ステータコア１１の軸方向端部１１ａ，１１ｂをモータハウジング２の端部材１０Ａ，１０Ｂに接触させることは、上述の第２〜第４の各実施形態やこれら以外のステータコア１１に適用することもできる。
また、上述の各実施形態において、磁性粉１１ｍを含む材料として、磁性粉１１ｍを含む成型品を用いることができる。ここで、成型品は、磁性粉１１ｍを含み、成形型を用いて形成されてなる。成形型を用いて形成されてなる成型品としては、上述の焼結体の他、磁性粉１１ｍが成形型内で高圧力で圧縮成形されてなる成型品としての圧粉磁心でもよいし、樹脂成形品でもよい。この樹脂成形品は、磁性粉１１ｍとしての鉄粉と、絶縁部材としての合成樹脂とを含む複合材料により形成されている。圧粉磁心は、磁性粉１１ｍと、必要に応じてバインダー（図示せず）とを含み、これらが、焼結体に比べて低い温度に加熱されて圧縮されてなる。
【００５３】
また、上述の各実施形態では、対応する各分割コア１６，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄが互いに別体とされていたが、これには限定されない。例えば、複数の分割コア１６が一体に形成されて単一部品をなし、これによりステータコア１１が構成されていてもよい。また、複数の分割コア１６の一部同士、例えばヨーク片１７同士が、互いに一体に形成されて、単一部品としてのヨーク１４をなしていてもよい。分割コア１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄについても同様である。
【００５４】
また、上述の各実施形態において、第１の部分２０が、第２の部分２１，２１Ａ，２１Ｂと異なる材料で形成されていて、ヨーク片１７の少なくとも一部、例えば軸方向端部１７ｅとは同じ材料で形成されている場合も考えられる。
要は、ティース１５の第１の部分２０が、残りの部分の少なくとも一部とは異なる材料であって、磁性粉１１ｍを含む材料で形成されていればよい。さらに、この材料が、相対的に高い抗折強度を有する材料で形成されていればより好ましい。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施形態の電動モータの概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示すステータの要部の断面図であり、図１のＳ２−Ｓ２断面を示す。
【図３】図１に示すステータの分割コアの斜視図である。
【図４】図１の分割コアの断面図であり、図２のＳ４−Ｓ４断面を示す。
【図５】本発明の第２の実施形態の電動モータの分割コアの斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施形態の電動モータの分割コアの斜視図である。
【図７】本発明の第４の実施形態の電動モータの分割コアの断面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態の電動モータの概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…電動モータ、１１…ステータコア、１１ａ，１１ｂ…端部（ステータコアの軸方向の両端）、１１ｃ…スロット、１１ｍ…磁性粉、１１ｎ…電磁鋼板、１３…コイル、１４…ヨーク、１５…ティース、１５ｃ…軸方向突出部（内壁）、１５ｅ…軸方向端部（溝の底部）、１７ａ…内周部（ヨークの内周）、１７ｅ…軸方向端部（外壁）、１９…コイル収容溝（コイル巻回用の溝）、２０…第１の部分、２１，２１Ａ，２１Ｂ…第２の部分、Ｓ…軸方向、Ｔ…周方向、
【図１】
2008048502.tif 000003
【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】
2008048502.tif 000009
【図８】
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