(57)【要約】【課題】固定子の機械的強度を高めることができる  【解決手段】環状コイル１３が圧粉磁心で成形された環状爪磁心６の内部に設けられた固定子と、この固定子の内部に回動可能に設けられた回転子とを備えるクローティース型回転電機であって、前記環状爪磁心は６、内径部両側から軸方向に延在するように交互に突出した複数の爪部６Ａ，６Ｂが噛み合わされて形成され、前記固定子は、前記環状爪磁心６および前記環状コイル１３が、熱可塑性または熱硬化性の樹脂２０で一体となるようにモールド成形されたことを特徴とする。また、環状爪磁心を圧粉磁心でつくることにより、機械的強度と共に鉄損を少なくできる。【選択図】図７
2008029142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状コイルが圧粉磁心で成形された環状爪磁心の内部に設けられた固定子と、この固定子の環内に回動可能に設けられた回転子とを備えるクローティース型回転電機であって、
前記環状爪磁心は、内径部両側から軸方向に延在するように交互に突出した複数の爪部が噛み合わされて形成され、
前記固定子は、前記環状爪磁心および前記環状コイルが、非磁性体の充填材で一体となるようにモールド成形された
ことを特徴とするクローティース型回転電機。
【請求項２】
前記環状爪磁心は、断面の縁部がＬ字状に形成されている環状部と、複数の前記爪部とを備えた２つの固定子コアを用いて形成され、
前記環状コイルは、前記Ｌ字状の縁部が重なって形成された凹部に配置されることを特徴とする請求項１に記載のクローティース型回転電機。
【請求項３】
前記充填材は、熱可塑性または熱硬化性の樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のクローティース型回転電機。
【請求項４】
前記環状爪磁心は、３相分並設され、隣接する環状爪磁心が電気角で１２０度ずれていることを特徴とする請求項１に記載のクローティース型回転電機。
【請求項５】
前記環状爪磁心の軸方向の片端面または両端面に非磁性体からなる磁気絶縁材が前記樹脂と共に一体成形されたことを特徴とする請求項４に記載のクローティース型回転電機。
【請求項６】
前記磁気絶縁材と固定子コアとの間に金属放熱板を介挿していることを特徴とする請求項５に記載のクローティース型回転電機。
【請求項７】
前記磁気絶縁材は、前記金属放熱材の外周部がフィン状の凹凸形状に形成されたことを特徴とする請求項６に記載のクローティース型回転電機。
【請求項８】
前記環状爪磁心は、軸方向の片端面または両端面に凹凸部が設けられ、
前記凹凸部を嵌合することにより、前記環状爪磁心の同心度が確保され、あるいは、回転が静止することを特徴とする請求項４に記載のクローティース型回転電機。
【請求項９】
前記環状爪磁心は、外周表面に一体成形された樹脂膜を設けたことを特徴とする請求項１に記載のクローティース型回転電機。
【請求項１０】
前記樹脂は、非磁性体粉末が混練され、
熱伝導性が高められたことを特徴とする請求項３に記載のクローティース型回転電機。
【請求項１１】
前記非磁性体粉末は、アルミナおよびシリカの少なくとも一方であることを特徴とする請求項１０に記載のクローティース型回転電機。
【請求項１２】
前記環状爪磁心は、前記回転子と前記固定子との間の空隙から外周部まで通風路を備えたことを特徴とする請求項１に記載のクローティース型回転電機。
【請求項１３】
前記回転子は、磁気回路以外の外周縁部に空気を攪拌するための羽を備え、
前記通風路から空気を吸気し、排気する構造としたことを特徴とする請求項１２に記載のクローティース型回転電機。
【請求項１４】
前記環状コイルと前記環状爪磁心とは、互いに離間した状態で一体成形されることを特徴とする請求項１に記載のクローティース型回転電機。
【請求項１５】
前記樹脂は、通しボルト孔が形成され、
３つの前記環状爪磁心を連結する通しボルトを貫通することができることを特徴とする請求項４に記載のクローティース型回転電機。
【請求項１６】
前記通しボルトは、前記回転子を前記固定子に対して回動可能に保持する軸受を固定することを特徴とする請求項１５に記載のクローティース型回転電機。
【請求項１７】
環状爪磁心の内部に圧粉磁心で成形された環状コイルを金型内でモールドする固定子製造方法であって、
前記環状爪磁心は、断面がＬ字状の縁部を備えた環状部と複数の爪部とを備えた２つの固定子コアを用いて形成され、
前記環状部が当接され、複数の前記爪部が噛み合わされた前記２つの固定子コアで前記環状コイルを被装する被装過程と、
前記２つの固定子コアの貫通孔に挿入されたコイル押さえ冶具で、前記固定子コアと前記環状コイルとの間に間隔を設けて保持する保持過程と、
前記２つの固定子コア、および、前記環状コイルを、熱可塑性または熱硬化性の樹脂を用いて前記金型内でモールド成形するモールド過程と、
を備えたことを特徴とする固定子製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環状コイルが環状爪磁心の内部に設けられたクローティース型回転電機、および、固定子製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータは、家電分野、自動車分野等の産業用として電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する駆動用機器として使用される。例えば、特許文献１には、安価な構造と駆動回路の簡単さなどから、スロット型の３相ブラシレスモータが開示されている。また、モータ形式には、単相，２相，３相があり、用途によって使い分けがなされている。その中でも３相モータは、制御性がよく、Δ結線、Ｙ結線が可能であることから、少ないトランジスタ素子数で正逆転駆動できる利点がある。
一方、特許文献２には、複数の爪磁極を設けた環状コアと、この環状コアの内部に設けた環状コイルとで固定子を構成したクローティース型モータが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３５９９３８号公報（図９）
【特許文献２】特開平７−２２７０７５号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献２のクローティース型モータは、固定子コアの材料がＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）等で構成されており、円環状のコア部で円環状のコイルが挟み込まれ、折り曲げによって内周部に爪部（爪磁極）が形成されている。
しかし、ＳＰＣＣは磁気特性に劣る上、磁束が集中する折り曲げ部分は、残留応力の発生による応力歪のために磁気特性が更に劣化する。そのため、このモータは、コア内に発生する鉄損が大きい、という問題を有している。また、ＳＰＣＣを折り曲げるために、コアの折り曲げられた部分に残留応力が発生し、応力歪によって磁気特性の更なる劣化を招いてしまう。特に、その折り曲げ部は磁束が集中する為に、鉄損が大きく発生する。すなわち、特許文献２に記載のＳＰＣＣを用いたクローティース型モータは、きわめて効率の悪いモータとなっている。
【０００４】
そこで、コアの折曲げによる磁気特性の劣化を回避するために、絶縁被覆された鉄粉を成形した圧粉磁心を用いることが考えられる。しかしながら、圧粉磁心を用いた固定子コアの機械的強度が低いことが課題である。例えば、コアの成形体の曲げ強度は、１０ＭＰａと鉄板等に比べて低く、衝撃にも弱い。そこで、モータを構成する場合に、固定子と回転子との間に生じるトルク反力や、外部からの衝撃、振動などの外乱などに耐えられるモータ構造とする必要がある。
【０００５】
そこで、本発明は、固定子の機械的強度を高めることができるクローティース型回転電機、および、固定子製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、環状コイルが圧粉磁心で成形された環状爪磁心の内部に設けられた固定子と、この固定子の内部に回動可能に設けられた回転子とを備えるクローティース型回転電機であって、前記環状爪磁心は、内径部両側から軸方向に延在するように交互に突出した複数の爪部が噛み合わされて形成され、前記固定子は、前記環状爪磁心および前記環状コイルが、熱可塑性または熱硬化性の樹脂で一体となるようにモールド成形されたことを特徴とする。樹脂を用いてモールド成形することにより、環状コイルと環状爪磁心との間の空隙が無くなり、圧縮変形が回避され、固定子の機械的強度が高まる。また、環状爪磁心を圧粉磁心で成形することにより、鉄損を少なくすることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、固定子の機械的強度を高めることができるクローティース型回転電機、および、固定子製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１実施形態）
本発明の一実施形態であるクローティース型モータ（クローティース型回転電機）の構造を図面を参照して説明する。
図１の断面図に示されるクローティース型モータ１００は、１６極３相の多相モータであり、ハウジング（エンドブラケット）７に設けられた環状の複数の固定子５と、固定子５の環内でシャフト１を挿設した回転子２と、ハウジング７に固定されシャフト１を回転可能（回動可能）に保持するベアリング（軸受）８Ａ，８Ｂとを備える。
【０００９】
回転子２は、いわゆるリング磁石構造をなし、円筒状の強磁性体に１６極の着磁を施した回転子コア３がシャフト１を接着などの方法で挿設（固定）して構成されている。回転子２は、軸方向両端がハウジング７に保持されるベアリング８Ａ，８Ｂで回転可能に保持されている。固定子５は、ハウジング７に保持され、内径面が、回転子２の外周面と空隙を介して対向している。クローティース型モータ１００の固定子５は、１相分が独立して存在する構造であり、３相分の固定子５が断面Ａ（ｕ相），断面Ｂ（ｖ相），断面Ｃ（ｗ相）に軸方向に併設されて、３相モータを構成する。
【００１０】
図２は、３相分併設された固定子５の１極対部分の斜視図である。各相の固定子５は、２つの固定子コア６とコイル１３（１３ｕ，１３ｖ，１３ｗ）とを備え、後記するように固定子コア６とコイル１３との間は、非磁性体の充填材でモールドされる。また、２つの固定子コア６は、各々爪部６Ａ、６Ｂが備えられ、この爪部６Ａ、６Ｂが噛み合うように重ね合わせられている。なお、充填材には熱硬化性または熱可塑性の樹脂が用いられる。
【００１１】
固定子５は、シャフト１の軸方向に併設され、環状爪磁心の部材である固定子コア６Ｕ，６Ｖ，６Ｗは、それぞれが電気角で１２０度毎に、その回転方向位置が異なるように配置される。本実施形態の１６極モータでは、機械角＝電気角／極対数＝１２０度／８＝１５度であり、断面Ａ、Ｂ、Ｃの各面で固定子５が機械的に各々１５度ずつずれている。また、固定子コア６Ｕ，６Ｖ，６Ｗは、爪部６Ａが回転子磁石４からの磁束をラジアル方向に受けて、その磁束が軸方向に流れ、さらに、継鉄部（環状部）を通り、隣接する爪部６Ｂからラジアル方向に回転子磁石４に戻るという３次元的な磁束の流れとなっている。なお、爪部６Ａ，６Ｂは、先端部が短い台形状になっていることにより、磁束密度が均一化されると共に、極数を増加させることが可能となる。
【００１２】
図３（ａ）〜（ｃ）は、断面Ａ，Ｂ，Ｃ（図１参照）の各断面図であり、断面Ａ，Ｂ，Ｃの各面での回転子磁石４の極の位置は同一である。断面Ａでは爪部６Ａ，６Ｂの中心と回転子磁石４の極の中心とが一致し、断面Ｂでは爪部の位置が断面Ａに対して１５度ずれた位置となり、断面Ｃでは、爪部６Ａ，６Ｂの位置が断面Ａに比べて３０度ずれた位置となっている。
【００１３】
固定子コア６ｕ，６ｖ，６ｗの継鉄部（環状部）を磁束が流れることから、固定子コア６ｕ，６ｖ，６ｗを鉄等の磁性体の塊で構成すると渦電流が発生するという問題がある。しかしながら、固定子コア６ｕ，６ｖ，６ｗは、スロット型モータのように薄板を積層して構成することが困難な形状をしているために、電気的に絶縁体である磁性体（あるいは、絶縁物で被覆した鉄粉）の圧粉磁心で構成することが望ましい。しかし、この圧粉磁心は、機械的強度（例えば、曲げ強度は鉄板などの１／３程度で１０ＭＰａ程度）が非常に低いという前記した課題があるため、回転子２と固定子５との間に発生するトルク反力などに耐えられない。
【００１４】
図４に、固定子コア６の構造について斜視図で示す。一相分の固定子コア６は、断面の縁部がＬ字状に形成された環状継鉄部と、この環状継鉄部の内径部両側から交互に突出し、円周上に等間隔に配置され軸方向に延在する複数の爪部６Ａ，６Ｂとを備え、磁性粉を軸方向に圧縮成形して形成されている。また、図５に示されるように、環状爪磁心は、２つの固定子コア６を円形状のＳ面で対向させ、爪部６Ａ，６Ｂを互いに噛み合わせることで形成される。また、固定子５は、噛み合わせられて構成された環状爪磁心と、爪部６Ａ，６Ｂの外周側に固定子コア６を対向させて形成された凹部に保持された環状コイル１３とを備え、これらが樹脂でモールドされる。
【００１５】
図６は、モールド用金型の断面図である。モールド用金型は、射出成形、トランスファー成形などの方法を用いてモールドする金型であり、モールド樹脂を注入するゲート１５を備えたモールド上部金型１４と、円筒状のセンターコア１７を同軸状に設けたモールド下部金型１６と、樹脂射出シリンダ１８と、樹脂射出プランジャ１９とを備えている。固定子５をこのモールド用金型にセットして、熱可塑性、熱硬化性などのモールド樹脂を樹脂射出シリンダ１８に充填し、樹脂射出プランジャ１９を圧入することによりモールド樹脂がゲート１５を介して対向する２つの固定子コア６、および、コイル１３の隙間に充填される。これにより、図７に示すように、固定子コア６とコイル１３との間の隙間部分、および、爪部６Ａと爪部６Ｂとの間の隙間部分にモールド樹脂２０が隙間無く充填されるので、固定子コア６の機械的な強度を高くすることができる。この場合、モールド樹脂２０の線膨張係数は、固定子コア６の線膨張係数に近似することが好ましい。
【００１６】
以上説明したように本実施形態によれば、固定子コア６とコイル１３との間の隙間にモールド樹脂２０が充填されるので圧縮変形が低減され、固定子５の機械的強度の向上が図られる。また、圧粉磁心を用いることにより、ＳＰＣＣを積層するよりも渦電流による鉄損が少なく、爪部を折り曲げて作成しないので折り曲げ部の鉄損が生じない。すなわち、クローティース型モータ１００は、モータの効率向上と機械的強度の向上を同時に満足することが可能である。
【００１７】
（第２実施形態）
第１実施形態のクローティース型モータ１００は、軸方向に独立した３つの固定子５を併設しているため（図１参照）、相間にはアンバランスが生じる。すなわち、両端の２相（ｕ相とｗ相）は回転子磁石４と対向する面の軸方向片端が磁石の端部に近接する構造であるのに対し、中央の相（ｖ相）は磁石と対向する面の軸方向両端とも、磁石の端部に近接していない構造となっており、磁気回路的にバランスが異なる構造となっている。このバランスの乱れは、コイル１３への誘導起電力のアンバランスを引き起こし、モータの効率を低下させるほか、磁気的なアンバランスによって発生するコギングトルク、負荷運転時のトルク脈動の原因となる。ここで、コギングトルクとは、固定子５と回転子２との間の磁気吸引力に基づいて発生する回転角に対するトルク変化、いわゆるトルクむらをいう。
【００１８】
これらの、３相のクローティース型モータ１００の問題点を解決するのが本実施形態のモータである。基本的なモータ構成は、図１の通りであるが、回転子磁石４、固定子５の相間に磁気絶縁を施している点で相違する。
【００１９】
図８には、ＦＥＭ（電磁場解析）を用いてクローティース型モータ１００のコギングトルクを計算した例を示す。図８（ａ）には、２４極のクローティース型モータ１００の電気角一周期分（機械角＝３６０度／１２極対＝３０度）のＦＥＭメッシュモデルを示す。このＦＥＭメッシュモデルを用いて、回転子磁石４、爪部６Ａ，６Ｂの磁気特性を入力条件として、機械角に対するモータのコギングトルク［Ｎ・ｍ］を計算した結果を図８（ｂ）に示す。回転子磁石４を０度から３０度回転させると、回転子磁石４と爪部６Ａ，６Ｂとの関係によって空隙磁束密度が変化し、正弦波状の２周期のトルクが発生することがわかる。この１相に発生するコギングトルクは、何れの相においても同様のコギングトルクが発生するものとすると、図１で示したように、回転子磁石４の位置は軸方向同一であるが、固定子５の爪部６Ａ，６Ｂの位置は、電気角で１２０度ずつずれた位置となるので、ｖ相、ｗ相に発生するコギングトルクは、図８（ｂ）のコギングトルクの周期が、電気角で１２０度ずつずれたコギングトルクが発生することになる。各相のコギングトルクを示した図を図８（ｃ）に示す。コギングトルクの波形（振幅、周期）は図８（ｂ）と同じで、位相のみ、１２０度ずつずれた波形になっている。
【００２０】
３相モータとして見た場合のコギングトルクは、３相分の合成トルクである。図８（ｄ）にその合成トルク波形を示す。なお、図８（ｄ）は、図８（ｂ），（ｃ）と縦軸のスケールが異なる。３相分を合成することで、モータとしてのコギングトルクは、振幅が一相分のコギングトルクの振幅の１／３０であり、電気角一周期に６周期の非常に小さなコギングトルクに低減できている。これは、一相分の固定子、回転子が独立して存在し、他の相の影響を受けない場合である。このようなモータ構造は、図９（ａ）に示すように、固定子コア６の一相分が非磁性材料からなる磁気絶縁材（磁気絶縁板）２１によって磁気的に絶縁されており、回転子２の回転子磁石（永久磁石）４が磁石間空隙２３により軸方向に分割されている場合に相当する。
【００２１】
これに対し、図９（ｂ）に示すように、磁気絶縁（磁気絶縁材２１、磁石間空隙２３）を有しない場合には、図９（ｃ）に示すように、一相分（中央の相）が磁気的に異なっているので、その磁気エネルギーのアンバランスにより、３相分の合成トルクは、電気角一周期あたり２周期のコギングトルクが発生することになる。したがって、コギングトルクが小さくなければならない用途、例えば、精密機器用途では、図９（ａ）に示す非磁性材料による磁気絶縁材２１および磁石間空隙２３が必須となる。
【００２２】
この磁気絶縁材２１は、通常、プラスチックのような有機材料や、銅や、ステンレス、アルミニウムなど、非磁性の金属材料で構成されるが、隣り合う相の固定子コアブロック（環状爪磁心）同士の同軸度を保ち、軸方向に平行であるなどのシビアな寸法を有することが必要である。第１実施形態で説明したモールド構造の固定子コアブロック（環状爪磁心）では、モールド時の金型形状設計のみで、この磁気絶縁材をモールド材料で一体化して構成することが可能である。その構造を図１０（ａ），（ｂ）に示す。磁気絶縁のための磁気絶縁材２１（非磁性部分）をモールド樹脂で一体化し、その樹脂部にインロー部２４などの同軸合せ機能を形成する。圧粉磁心で構成するコアの片側端面には、凹部として、樹脂モールドした軸方向片端面には樹脂の凸部を設けて、そのコアを軸方向に組み立てることで、同心、同軸、平行度が一意に決まるような構造とすることができる。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態によれば、有機材料あるいは非磁性金属材料を用いた磁気絶縁材２１を相間に設けることによりコギングトルクが低減する。このときインロー部２４を用いて同軸合わせを行うことが好ましい。
【００２４】
（第３実施形態）
次に、固定子コア６に位置決め機構を設け、組立誤差を低減することにより、コギングトルクを低減した実施形態について説明する。図１１には２４極のモータの回転方向の位置がずれた場合のコギングトルクを示す。通常の場合には、電気角一周期分が機械角で３０度であり、組立の許容公差を±０．５度程度に設計したとすると、電気角でのズレ量は、±６度となる。図１１には、組立誤差によって一相が機械角で０．５度ずれた場合の例を示す。図１１（ａ）に示すように、Ａ相（ｕ相）はＢ相（ｖ相）に対して、機械的な角度で１０度ずれた状態で組み立てられ、Ｃ相（ｗ相）はＢ相に対して本来は１０度ずれるべきところを９．５度として組み立てられたものとする。このとき、各相のコギングトルクは、図１１（ｂ）に示すように、Ａ相とＢ相とのトルクは、電気角で１２０度ずれた関係で、Ｂ相とＣ相とが１１４度ずれた関係となる。この３相分のコギングトルクを合成した結果を図１１（ｃ）に示す。結果、コギングトルクの振幅は、設計値（図８（ｄ）参照）に対して１０倍以上と大きくなる。周期も電気角一周期に対して２次と、もともとの３相モータのコギングトルクである６次よりも低次になり、回転時に発生する低周波の振動、騒音の原因となる。
【００２５】
この組立誤差によるコギングトルクを低減するためには、組立精度を向上することが必須である。そこで、本実施形態ではモールド構造を利用して、モータ組立後の高精度化を実現する。前記した問題は、回転方向の位置誤差が問題となるため、この回転方向を規定する位置決め機能を樹脂部に設ける構造とする。具体的構造例を図１２（ａ），（ｂ）に示す。図１２（ａ）において、固定子５は、モールド樹脂で構成する磁気絶縁材２１に、前記した同軸度、平行度を合わせるためのインロー部２４に加え、回転方向の位置決め用のキー状窪み（キー溝）２５などの位置決め機能を有している。隣接する固定子５の一方にキー状窪み２５を設け、他方にキー状突起２６（図１２（ｂ））を設け、これらのキー状窪み２５とキー状突起２６とを嵌合させると、隣接する固定子５の相対角度が一意に決まり、組立後の位置関係の精度が確保される。これにより、コギングトルクを確実に低減したモータを得ることができる。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態によれば、凹凸部であるキー状窪み（キー溝）２５、および、キー状突起２６を嵌合させることにより、固定子コア６の相対角度が一意に決まる。また、インロー部２４によって、同軸度、平行度が合わせられる。これらにより、組立て精度が向上し、コギングトルクが低減する。
【００２７】
（第４実施形態）
次に、磁気絶縁材２１に空気流路（通風路）を形成し、放熱フィン、タービン羽根を設けて放熱性を向上した実施形態について説明する。
モールド樹脂２０（熱伝導率は０．６Ｗ／ｍ・Ｋ）でコイル１３を覆うことにより、コイル表面から伝熱する伝熱路の熱伝導率は、コイル１３の周囲が空気の場合（空気の熱伝導率は０．１Ｗ／ｍ・Ｋ）に比べて、熱伝導率が高くなる。しかし、その向上分は大きくはなく、磁気絶縁材２１が無い場合に比べるとコアから軸方向の熱伝導が悪くなるために、放熱性が悪くなる場合がある。そこで、飛躍的に熱伝導率を向上する方法として、樹脂自体の熱伝導率を高くする方法がある。熱硬化性、または、熱可塑性樹脂のフィラーとして、シリカ、アルミナなどの高熱伝導性の非磁性体粉末を混練した樹脂とすることで、熱伝導率は５．５Ｗ／ｍ・Ｋと数倍程度向上可能である。
【００２８】
さらに、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、放熱性を高めるために磁気絶縁材に空気冷却するための空気流路（通風路）２７を固定子５の内周部から外周部まで径方向に形成し、その通風路に風を積極的に流す構造とする。また、図１３（ａ）に示すように回転子磁石の磁気絶縁部分には、回転機内部の空隙の空気を攪拌するためのタービン羽２８などを設け、内部から風が外部に向って流出し、または、外部から風が流入するようにする。また、固定子５のモールドによる磁気絶縁部分には、一体成形で、空気流路２７を一体成形で構成する。これにより、回転子でかき回された空気がこの流路を通風冷却することで、冷却性能が向上する。
【００２９】
さらに、図１４（ａ）に示すように、通風する部分、すなわち、樹脂部の形状の表面積を大きくして放熱フィンを形成し、更なる冷却効率を向上することも可能である。また、熱伝導性の良い材料を用いる代わりに、図１４（ｂ）のように、アルミ、銅などの熱伝導性のよい金属放熱板３０を、モールド時に金型内にセットして同時に成形するインサート成形法を用いることで放熱性のよいモータを得ることができる。これにより、金属放熱板３０が、次記絶縁材２１と固定子コア６との間に介挿される。なお、金属放熱板３０は、円環状の薄板である、外周部が凹凸状に形成されている。
【００３０】
（第５実施形態）
次に、コイル１３と固定子コア６との絶縁について説明する。
前記各実施形態のクローティース型モータのコイル１３は、図４に示したように、円環状で非常に簡単な構造を有する。このコイル１３を巻回するとき、固定子コア６との絶縁を考慮するが、巻回したコイル１３に絶縁のためのテーピングなどを施すと折角簡易な巻線であるのに、絶縁処理で工数が増大し、製造コストの高いモータとなってしまう。本実施形態のモールド構造は、このコイル１３の絶縁も、モールド一体化で得ることが可能である。具体的方法の例を図１５に示す。このモールド金型の内部に、コイル押さえ冶具であるコイル位置決めピン（上コイル押さえピン３１，下コイル押さえピン３２）を有し、これらのコイル押さえピンによってモールド時にコイル１３と固定子コア６とを接触しないように互いに離間してモールドすることで、巻回したコイル１３に絶縁物を施すことなく信頼性の高いモータを製造することが可能となる。すなわち、本実施形態の固定子製造方法は、環状爪磁心の内部にコイル１３をモールド上部金型１４、モールド下部金型１６内でモールドする固定子５の製造方法であって、その環状爪磁心は、断面の縁部がＬ字状に形成されている環状部と複数の爪部とを備えた２つの固定子コア６を用いて形成され、それらの環状部が当接され、複数の爪部が噛み合わされた２つの固定子コア６でコイル１３を被装し、２つの固定子コア６の貫通孔に挿入された上コイル押さえピン３１，下コイル押さえピン３２で、固定子コア６とコイル１３との間に間隔を設けて保持し、２つの固定子コア６、および、コイル１３を、熱可塑性または熱硬化性のモールド樹脂２０を用いて金型内でモールド成形している。なお、固定子コア６との平面方向の位置決めは、爪部６Ａ，６Ｂ（図５参照）の隙間に入るような位置決めブロックを金型に設けることによって、その位置決めが可能となる。
【００３１】
（第６実施形態）
次に、固定子コア６の表面を被覆して、表面の酸化を防止（防錆）する実施形態について説明する。
固定子コア６は、圧粉磁心であるために、表面部分に圧縮成形された面を持っている。このため、絶縁被膜が損傷した粉末が点在するために、その部分が非常に酸化（錆びやすい）し易いという欠点がある。このため、圧粉磁心をそのままモータの表面として使用することが困難であるため、塗装、メッキ、樹脂コーティングなどの方法で固定子コア６の表面を処理しなければならない。この表面処理を、本実施形態のモールド構造は一体成形で得ることが可能となる。図１６（ａ）に示すように、この場合のモータ表面樹脂膜３４を、圧粉磁心表面から０．３ｍｍ程度と非常に薄く設けることで、モータの重量が大きく増加することなく目的を達成することが可能である。また、厚さも大きく増加することがないので、モータをより小型化することができる。
【００３２】
また、両端のエンドブラケット（軸受保持部）をコアを挟み込んで軸方向に締結するための通しボルト２２が必要であるが（図９（ｂ），図１０（ａ）参照）、外観上その通しボルト２２を外に露出させない構造としての、樹脂形状である通しボルト孔３５を一体化モールド構造で形成可能となる（図１６（ｂ））。これにより、この通しボルト２２は、複数の固定子５を連結するために使用されることになる。また、この通しボルト２２は、軸受８Ａ，８Ｂ（図１参照）を固定するように構成することもできる。
【００３３】
（変形例）
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
（１）前記各実施形態は、モータ（電動機）について説明したが、発電機としても使用することができる。
（２）前記各実施形態は、固定子コア６に圧粉磁心を用いたが、ＳＰＣＣ等の板金を用いても、樹脂モールドによって機械的強度が高まる。
（３）前記各実施形態では、回転子磁石４を用いてマグネットトルクを発生させたが、回転子磁石４を一切使用しないで同期リラクタンスモータとして動作させることができる。この場合の回転子は、爪部の数に対応して周方向に凹凸形状が設けられた略円筒形状であり、この回転子の回転によってリラクタンスが変化するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態であるクローティース型モータの断面図である。
【図２】３相分の固定子コアの斜視図である。
【図３】各相の固定子コアの断面図である。
【図４】固定子の構造を示す斜視図である。
【図５】固定子の動作を説明するための斜視図である。
【図６】モールドを行なう場合の樹脂成形用金型の構造図である。
【図７】モールドされた固定子の斜視図である。
【図８】クローティース型モータのＦＥＭ解析用メッシュモデルとコギングトルクの解析結果である。
【図９】磁気絶縁材、磁石間空隙を設けた場合と設けていない場合との断面図、および、コギングトルクを示す図である。
【図１０】位置決め用インロー部を一体成形で設けた構造図、および、固定子の斜視図である。
【図１１】各相の固定子の回転角ずれが発生した場合を説明するための斜視図およびコギングトルクの解析結果である。
【図１２】相間の位置決めを行うために、キー状突起を設けた固定子およびキー状窪みを設けた固定子の斜視図である。
【図１３】空気流路を設けた固定子の構造図および斜視図である。
【図１４】金属放熱板あるいは放熱フィンを設けた固定子の斜視図である。
【図１５】固定子をモールドするための金型の構造図である。
【図１６】防錆処理された固定子の斜視図と、通しボルト孔が形成された固定子の構造図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    シャフト
２    回転子
３    回転子コア
４    回転子磁石
５    固定子
６，６ｕ，６ｖ，６ｗ  固定子コア
６Ａ，６Ｂ  爪部
７    ハウジング
８，８Ａ，８Ｂ    ベアリング（軸受）
１３  コイル（環状コイル）
１４  モールド上部金型
１５  ゲート
１６  モールド下部金型
１７  センターコア
１８  樹脂射出シリンダ
１９  樹脂射出プランジャ
２０  モールド樹脂（樹脂、充填材）
２１  磁気絶縁材
２２  通しボルト
２３  磁石間空隙
２４  インロー部
２５  キー状窪み
２６  キー状突起
２７  空気流路（通風路）
２８  タービン羽
２９  放熱フィン
３０  金属放熱板
３１  上コイル押さえピン（コイル押さえ冶具）
３２  下コイル押さえピン（コイル押さえ冶具）
３３  コイル位置決めブロック
３４  モータ表面樹脂膜
３５  通しボルト孔
１００  クローティース型モータ（クローティース型回転電機）
２００  モールド用金型
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年6月18日(2007.6.18)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状コイルが圧粉磁心で成形された環状爪磁心の内部に設けられた固定子と、この固定子の環内に回動可能に設けられた回転子とを備えるクローティース型回転電機であって、
前記環状爪磁心は、内径部両側から軸方向に延在するように交互に突出した複数の爪部が噛み合わされて形成された構成であり、
前記固定子は、前記環状爪磁心および前記環状コイルが、非磁性体の充填材で一体となるようにモールド成形された構成であることを特徴とするクローティース型回転電機。
【請求項２】
前記環状爪磁心は、断面の縁部がＬ字状に形成されている環状部と、複数の前記爪部とを備えた２つの固定子コアを用いて形成された構成であり、
前記環状コイルは、前記Ｌ字状の縁部が重なって形成された凹部に配置されることを特徴とする請求項１に記載のクローティース型回転電機。
【請求項３】
前記充填材は、熱可塑性または熱硬化性の樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のクローティース型回転電機。
【請求項４】
前記環状爪磁心は、３相分並設され、隣接する環状爪磁心が電気角で１２０度ずれていることを特徴とする請求項１に記載のクローティース型回転電機。
【請求項５】
前記環状爪磁心の軸方向の片端面または両端面に非磁性体からなる磁気絶縁材が前記樹脂と共に一体成形された構成であることを特徴とする請求項４に記載のクローティース型回転電機。
【請求項６】
前記磁気絶縁材と固定子コアとの間に金属放熱板を介挿している構成であることを特徴とする請求項５に記載のクローティース型回転電機。
【請求項７】
前記磁気絶縁材は、前記金属放熱材の外周部がフィン状の凹凸形状に形成された構成であることを特徴とする請求項６に記載のクローティース型回転電機。
【請求項８】
前記環状爪磁心は、軸方向の片端面または両端面に凹凸部が設けられている構成であることを特徴とする請求項１に記載のクローティース型回転電機。
【請求項９】
前記環状爪磁心は、外周表面に一体成形された樹脂膜を設けた構成であることを特徴とする請求項１に記載のクローティース型回転電機。
【請求項１０】
前記樹脂は、非磁性体粉末が混練されたことを特徴とする請求項３に記載のクローティース型回転電機。
【請求項１１】
前記非磁性体粉末は、アルミナおよびシリカの少なくとも一方であることを特徴とする請求項１０に記載のクローティース型回転電機。
【請求項１２】
前記環状爪磁心は、前記回転子と前記固定子との間の空隙から外周部まで通風路を備えたことを特徴とする請求項１に記載のクローティース型回転電機。
【請求項１３】
前記回転子は、磁気回路以外の外周縁部に空気を攪拌するための羽を備えていることを特徴とする請求項１２に記載のクローティース型回転電機。
【請求項１４】
前記環状コイルと前記環状爪磁心とは、互いに離間した状態で一体成形されることを特徴とする請求項１に記載のクローティース型回転電機。
【請求項１５】
前記樹脂に通しボルト孔が形成された構成であることを特徴とする請求項４に記載のクローティース型回転電機。
【請求項１６】
前記通しボルトは、前記回転子を前記固定子に対して回動可能に保持する軸受を固定することを特徴とする請求項１５に記載のクローティース型回転電機。
【請求項１７】
環状爪磁心の内部に圧粉磁心で成形された環状コイルを金型内でモールドする固定子製造方法であって、
前記環状爪磁心は、断面がＬ字状の縁部を備えた環状部と複数の爪部とを備えた２つの固定子コアを用いて形成され、
前記環状部が当接され、複数の前記爪部が噛み合わされた前記２つの固定子コアで前記環状コイルを被装する被装過程と、
前記２つの固定子コアの貫通孔に挿入されたコイル押さえ冶具で、前記固定子コアと前記環状コイルとの間に間隔を設けて保持する保持過程と、
前記２つの固定子コア、および、前記環状コイルを、熱可塑性または熱硬化性の樹脂を用いて前記金型内でモールド成形するモールド過程と、
を備えたことを特徴とする固定子製造方法。
【請求項１８】
環状コイルが圧粉磁心で整形された環状爪磁心の内部に設けられた固定子と、この固定子の環内に回動可能に設けられた回転子とを備えるクローティース型回転電機であって、
前記環状爪磁心は、内径部両側から軸方向に延在するように交互に突出した複数の爪部が噛み合わされて形成された構成であり、
前記固定子が複数個併設することで複数の相を構成し、
前記複数の固定子間に非磁性体の充填剤を構成することを特徴とするクローティース型回転電機。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、環状コイルが圧粉磁心で成形された環状爪磁心の内部に設けられた固定子と、この固定子の内部に回動可能に設けられた回転子とを備えるクローティース型回転電機であって、前記環状爪磁心は、内径部両側から軸方向に延在するように交互に突出した複数の爪部が噛み合わされて形成された構成であり、前記固定子は、前記環状爪磁心および前記環状コイルが、熱可塑性または熱硬化性の樹脂で一体となるようにモールド成形された構成であることを特徴とする。樹脂を用いてモールド成形することにより、環状コイルと環状爪磁心との間の空隙が無くなり、圧縮変形が回避され、固定子の機械的強度が高まる。また、環状爪磁心を圧粉磁心で成形することにより、鉄損を少なくすることができる。