(57)【要約】【課題】ステータのティース部への巻線の占積率を向上させ、モータの出力トルクを大きくすると共に、ステータの内径真円度を向上させる。【解決手段】ステータは円環状に一体化されたステータコア１１と、該ステータコア１１の内周面に取り付けられる内径リング２０を備え、ステータコア１１は、円環状のバックヨーク部１１ｂの内周面より一定角度間隔をあけて複数のティース部１１ａが突設され、これらティース部の周方向の両側面は内周端まで平面形状として内周側の両側面には鍔部を設けていない一方、内径リング２０は、前記各ティース部の内周面に当接させる磁性体片２２と、該磁性体片の間に介在させて隣接するティース部の隙間に位置させる非磁性体片２１とを周方向に交互に配置して所定の内径を有するリング形状としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状に一体化されたステータコアと、
前記ステータコアの内周面に取り付けられる内径リングと、
を備えたことを特徴とするステータ。
【請求項２】
前記ステータコアは、円環状のバックヨーク部の内周面より一定角度間隔をあけて複数のティース部が突設され、これらティース部の周方向の両側面は内周端まで平面形状として内周側の周方向両側面には鍔部を設けていない一方、
前記内径リングは、前記ステータコアの内周側に当接させる磁性体片と、該磁性体片の間に介在させて隣接するティース部の隙間に位置させる非磁性体片とを周方向に交互に配置して所定の内径を有するリング形状としている請求項１に記載のステータ。
【請求項３】
前記内径リングの前記各磁性体片は、各ティース部の内周端部に外嵌させる凹部を有し、その内側の底面を各ティース部の内周面と当接させると共に外側の底面を内周形成面とし、かつ、凹部内の側面をティース部の両側面に当接させて、該ティース部の鍔部としている一方、
前記各非磁性体片は縦軸と横軸とからなるＴ字形状とし、その縦軸の先端面を隣接する前記磁性体片の内周形成面と連続させて所定の内径を形成し、かつ、該縦軸を隣接する磁性体片の側部の間に密嵌させると共に、前記横軸先端面をティース部側面に当接させている請求項１または請求項２に記載のステータ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載のステータの製造方法であって、
前記ステータコアに前記内径リングを取り付ける前に、隣接するティース部の間の空隙を通して各ティース部に巻線を施し、
巻線終了後に、冷やしバメにより前記ステータコアの内周側に内径リングを組み付けて、前記磁性体片の両側部を前記ティース部の内周側両側面に当接させて、ティース部の内周面の鍔部としていることを特徴とするステータの製造方法。
【請求項５】
円環状のバックヨーク部の内周面より一定角度間隔をあけて複数のティース部が突設されたステータコアの内周側に当接させる磁性体片と、
前記磁性体片の間に介在させて隣接する前記ステータコアのティース部の隙間に位置させる非磁性体片を備え、
前記磁性体片と前記非磁性体片とを周方向に交互に配置して所定の内径を有するリング形状としたことを特徴とする内径リング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータのステータ及び該ステータの製造方法およびステータのステータコアに取り付ける内径リングに関し、特に、巻線の占積率を向上させてモータの出力トルクを大きくすると共に、ステータコアの内径真円度を高めてモータの諸特性を向上させるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、永久磁石をロータ内部に埋め込んだ磁石埋込型モータ（ＩＰＭモータ）においては、マグネットトルクに加えてリラクタンストルクも発生させて出力トルクを大きくしている。ＩＰＭモータのステータは環状のバックヨーク部から内径方向に一定間隔を空けてティース部を突設しているが、前記リラクタンストルクを有効に利用するために、前記ステータのティース部の先端に鍔を設けることが多い。該鍔を設けることで隣り合うティース部の先端の周方向の距離が小さくなるため、周方向の磁束分布に断絶した部分を生じにくくすると共に、ティース部の間に巻かれたコイルから磁束が漏れにくくなり、リラクタンストルクの低下を防ぐことができる。
【０００３】
また、モータにおいては、ステータコアとロータとのギャップ(間隔)が一定であることが望まれる。ギャップを一定とすることで、モータの回転や出力トルクにムラが生じず、モータの諸特性が低下するのを防ぐことができる。このため、ステータコアを積層鋼板や圧粉磁心で一体形成することでステータコアの内径真円度を高め、ステータコアとロータのギャップを一定としてモータの諸特性の低下を防ぐことが行われている。ここで、真円度とは最大直径と最小直径の差を表す。
【０００４】
このため、ティース部の先端に鍔を設けた様々な一体型ステータが提案されている。例えば、特開２００５−３５４８１７号公報（特許文献１）においては、図５に示すように、ステータコア１を圧粉磁心として一体形成しており、ステータコアは環状のヨーク部２と、複数のティース部３と、複数のティース部３に巻きつけられたコイル４を備え、該ティース部の内周面に当接するように鍔部５を有している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３５４８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一体形成されたステータコアのティース部にコイルを巻く場合には、巻線ノズルを隣り合うティース部間に挿入して巻線する。しかし、特許文献１ではステータコアのティース部と鍔部が一体形成されていて鍔部が存在するために、鍔部がない場合に比べて巻線ノズルの挿入が困難である上、巻線ノズルの通り代をより多く確保しなければならず、巻線の占積率が低下する。巻線の占積率が低下するとコイルの巻数が低下し、コイルの巻数に比例してインダクタンスが小さくなる。リラクタンストルクはインダクタンスの大きさにより決まるため、インダクタンスが小さくなるとリラクタンストルクも小さくなり、モータの出力トルクが小さくなる。すなわち、リラクタンストルクを有効に利用してモータの出力トルクを大きくするためにティース部の内周面に鍔部を設けても、鍔部を設けることで巻線の占積率が低下して逆に出力トルクが小さくなるという問題がある。
【０００７】
また、巻線時に巻線ノズルを高速で動作させると、巻線ノズルと鍔部の接触により鍔部を破損する恐れがあるため、巻線速度を高速にできないという問題がある。
さらに、ステータコアを積層鋼板や圧粉磁心で一体に製造していても、鋼板の積み工程の簡素化や圧粉成形体の精度不足などにより内径真円度が低下する場合があり、この場合、モータの諸特性が低下するという問題がある。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、ステータコアのティース部に巻線を施した後に鍔部を後付けすることで、ステータの巻線の占積率を向上させ、モータの出力トルクを大きくすると共に巻線速度を高速にすることを課題としている。さらに、内径真円度を向上させてモータの諸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】
前記課題を解決するため、第１の発明として、円環状に一体化されたステータコアと、
前記ステータコアの内周面に取り付けられる内径リングと、
を備えたことを特徴とするステータを提供している。
【００１０】
具体的には、前記ステータコアは、円環状のバックヨーク部の内周面より一定角度間隔をあけて複数のティース部が突設され、これらティース部の周方向の両側面は内周端まで平面形状として内周側の周方向両側面には鍔部を設けていないことが好ましい。
一方、前記内径リングは、前記ステータコアの内周側に当接させる磁性体片と、該磁性体片の間に介在させて隣接するティース部の隙間に位置させる非磁性体片とを周方向に交互に配置して所定の内径を有するリング形状としていることが好ましい。
前記各磁性体片は、各ティース部の内周端部に外嵌させる凹部を有し、その底部内面を各ティース部の内周面と当接させると共に外側の底面を内周形成面とし、かつ、凹部内の側面をティース部の両側面に当接させて、該ティース部の鍔部としている一方、前記各非磁性体片は縦軸と横軸とからなるＴ字形状とし、その縦軸の先端面を隣接する前記磁性体片の内周形成面と連続させて所定の内径を形成し、かつ、該縦軸を隣接する磁性体片の側部の間に密嵌させると共に、前記横軸先端面をティース部側面に当接させていることが好ましい。
【００１１】
前記構成によれば、内径リングをステータコアのティース部に組み付けて内径リングの磁性体片を各ステータコアのティース部の内周面に当接させているので、ステータコアと磁性体片は電磁的に一体となる。従って、内径リングの磁性体片がティース部の内周面に設けた鍔部として機能する。ティース部の内周面に鍔部として機能する磁性体片を設けることで、リラクタンストルクを有効に利用し、モータの出力トルクを大きくすることができる。
【００１２】
また、本発明ではステータの内径真円度を高めるために、前記内径リングを用いている。内径リングの磁性体片と各ステータコアのティース部の内周面は当接しており電磁的に一体となるので、内径リングの内径がすなわちステータの内径として機能する。ステータの内周面を、内径精度を高めて予め作成した一体物からなる内径リングで形成し、かつ、該内径リングの内径が真円を保持するようにステータコアに組みつけることで、鋼板の積み工程の簡素化や圧粉成形体の精度不足などによりステータコアだけでは内径真円度が低い場合であっても、ステータの内径真円度を高めることができる。このように、内径リングでステータの内径を形成することにより、ステータの内径真円度を０．０５ｍｍ以下とすることができる。
【００１３】
前記ステータコアは圧粉磁性材を用いて金型で成形することが好ましい。圧粉磁性体を用いて成形すると所要の三次元形成に容易に形成でき、さらに、安価に細かく粉砕できるため、モータ廃棄時にステータコアと巻線との分離を容易に行うことができ、リサイクル性に富む。なお、ステータコアは積層鋼板で構成してもよい。
また、ステータコアと内径リングの磁性体片は同じ材料で形成することが好ましい。
【００１４】
第２の発明として、請求項１または請求項２に記載のステータの製造方法を提供している。該方法は、
前記ステータコアに前記内径リングを取り付ける前に、隣接するティース部の間の空隙を通して各ティース部に巻線を施し、
巻線終了後に、冷やしバメにより前記ステータコアの内周側に内径リングを組み付けて、前記磁性体片の両側部を前記ティース部の内周側両側面に当接させて、ティース部の内周面の鍔部としていることを特徴とする。
【００１５】
内径リングを取り付ける前にステータコアのティース部に巻線を施すが、ステータコアのティース部には鍔部がないので、巻線が巻きやすく、巻線の占積率が向上する。巻線の占積率向上によりコイルのインダクタンスが大きくなるため、モータの出力トルクを大きくすることができる。
また、巻線時には鍔部が無いため、巻線ノズルと鍔部が接触することがなく、巻線速度を上げることができる。
前記内径リングは、冷却して縮径化させた状態でステータコアの内周面に組みつけた後に、常温に戻して磁性体片の両側部を前記ティース部の内周側両側面に当接させる冷やしバメで行っているため、無理なくステータコアの内周面に固定することができる。
【００１６】
第３の発明として、円環状のバックヨーク部の内周面より一定角度間隔をあけて複数のティース部が突設されたステータコアの内周側に当接させる磁性体片と、
前記磁性体片の間に介在させて隣接する前記ステータコアのティース部の隙間に位置させる非磁性体片を備え、
前記磁性体片と前記非磁性体片とを周方向に交互に配置して所定の内径を有するリング形状としたことを特徴とする内径リングを提供している。
前記内径リングは磁性体片と前記非磁性体片とを周方向に交互に配置しているので、磁性体片をティース部に組みつけることで、磁性体片はティース部の鍔部として機能することができる。また、内径リングを内径精度を高めて予め作成し、内径リングの内径が真円を保持するように内径リングをステータコアに組みつけることで、ステータの内径真円度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
前述したように、本発明のステータによれば、内径リングをステータコアのティース部に組みつけることで、ステータコアのティース部の内周面に鍔部を設けているので、リラクタンストルクを有効に利用し、モータの出力トルクを大きくすることができる。
また、内径を真円とする内径リングをステータコアに組みつけ、ステータの内周面を内径リングにより一体の部品とする構成としているため、ステータの内径真円度を高め、モータの諸特性を向上させることができる。
【００１８】
さらに、本発明のステータの製造方法によれば、内径リングを取り付ける前にステータコアのティース部には鍔部がない状態でステータコアのティース部に巻線を施すので、巻線が巻きやすく、巻線の占積率が向上する。巻線の占積率向上によりコイルのインダクタンスが大きくなるため、モータの出力トルクを大きくすることができる。
【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および図３は本発明の第１実施形態を示す。図１（Ａ）はステータ１０の斜視図、（Ｂ）は断面図、図２はステータの拡大図、図３は製造方法の説明図である。
【００２０】
モータ１００のロータ（図示せず）の外周に所定のギャップをあけて配置するステータ１０は、中心点Ｐ１を中心に円環状に一体化されたステータコア１１と、該ステータコアの内周面に取り付けられる内径リング２０とから構成している。
【００２１】
ステータコア１１は、円環状のバックヨーク部１１ｂの内周面より一定角度間隔をあけて内径方向に複数のティース部１１ａが突設され、これらティース部１１ａの周方向の両側面１１ｄは内周端１１ｅまで平面形状としている。
【００２２】
内径リング２０は、各ティース部１１ａの内周面１１ｃに当接させる磁性体片２２と、磁性体片２２の間に介在させて隣接するティース部の隙間に位置させる非磁性体片２１とを周方向に交互に配置して一体化に連結して、所定の内径を有するリング形状としている。
【００２３】
内径リング２０の各磁性体片２２は、各ティース部１１ａの内周端部１１ｆに外嵌させる断面凹形状とし、その底部内面２２ａを各ティース部１１ａの内周面１１ｃ全面と当接させると共に底部外面を内周形成面２２ｂとし、かつ、両側部をティース部１１ａの両側面１１ｄに当接させて、該ティース部の鍔部２２ｃとしている。
【００２４】
磁性体片２２はステータコア１１と同一材料からなる鉄粉で形成しており、該鉄粉を金型内で圧縮して前記形状に成形している。
【００２５】
各非磁性体片２１は縦軸と横軸とからなる断面逆Ｔ字形状とし、その縦軸の先端面を内周形成面２１ａとして隣接する磁性体片２２の内周形成面２２ｂと連続させて所定の内径を付与している。さらに、該縦軸２１ｂを隣接する磁性体片２２の鍔部２２ｃの間に密嵌させると共に、外周側の横軸２１ｃを磁性体片２２の鍔部２２ｃの外面に被せて隣接するティース部１１ａの側面１１ｄに当接させている
【００２６】
前記非磁性体片２１は、例えばＰＰＳ樹脂等からなる樹脂で成形している。
この非磁性体片２１と前記磁性体片２２とを交互に連結してリング状に一体化している内径リングは、例えば、金型内に磁性体片２２を所定位置に充填配置した状態で非磁性体片２２を構成する樹脂を充填し、言わば磁性体片２２を非磁性体片でモールドした状態で一体的に形成している。
なお、磁性体片２２と非磁性体片２１とを接着剤で固着して一体化してもよい。
【００２７】
ステータコア１１のティース部１１ａに巻きつける巻線（図示せず）は、隣接するステータコアのティース部１１ａの間と、非磁性体片２１で囲まれた空隙１２に配置される。
【００２８】
次に、ステータ１０の製造方法について説明する。
図３（Ａ）は第１工程を示し、各ステータコア１１の隣接するティース部１１ａの間の空隙１２を通して各ティース部１１ａに巻線１３を施す。予め導線を螺旋状に巻いて形成した巻線１３をティース部１１ａに挿入してもよい。
図３（Ｂ）は第２工程を示し、内径リング２０を所定の温度にまで冷却し、組み付け寸法よりも収縮させる。
図３（Ｃ）は第３工程を示し、内径リング２０をティース部１１ａの内周面１１ｃに組みつけ、内径リング２０をステータコア１１側に押し付けるように冷やしバメをして一体的に締結する。
【００２９】
該製造方法によれば、内径リングを取り付ける前にステータコアのティース部には鍔部がない状態でステータコアのティース部に巻線を施すので、巻線が巻きやすく、巻線の占積率が向上する。巻線の占積率向上によりコイルのインダクタンスが大きくなるため、モータの出力トルクを大きくすることができる。
【００３０】
磁性体片２２の両側部をティース部１１ａの内周側１１ｃ両側面１１ｄに当接させて、ティース部１１ａの内周面の鍔部２２ｃとすることで、リラクタンストルクを有効に利用し、モータの出力トルクを大きくすることができる。また、内径を真円とする内径リング２０をステータコアに組みつけ、ステータコア１１の内周面を内径リング２０により一体の部品とする構成としているため、ステータコア１１の内径真円度を高め、モータの諸特性を向上させることができる。
【００３１】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第２実施形態のステータの製造方法を示す。
第２実施形態では、第１実施形態とは製造方法が異なり、焼きバメ用外リング３０を用いて、焼きバメによりステータコアのティース部の内周面を内径リング２０に押圧固定している。
【００３２】
図４（Ａ）は第１工程を示し、各ステータコア１１のティース部１１ａに巻線１３を巻く。
図４（Ｂ）は第２工程を示し、内径リング２０を所定間隔をあけてティース部１１ａが位置する内周側に組みつける。
図４（Ｃ）は第３工程を示し、バックヨーク部１１ｂの外周面に、焼きバメ用外リング３０を外嵌する。
【００３３】
焼きバメ用外リング３０はステータコア１１の外径より小さい内径を有しており、熱膨張させてステータコア１１の外径よりも大きくしている。
焼きバメ用外リング３０が冷却すると、焼きバメ用外リング３０は縮径化し、内径リング２０側にステータコア１１が押し付けられ、ステータコア１１と内径リング２０とが一体的に締結される。
【００３４】
このように、焼きバメ用外リング３０を用いてステータコア１１を焼きバメすることで、ステータコア１１と内径リング２０を固定することもできる。其の際、ステータコア１１の鋼板の積み工程の簡素化や圧粉成形体の精度不足などにより、焼きバメすることで内径真円度が低下したとしても、内径リング２０により内径真円度が確保される。
なお、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】
また、第２実施形態で説明したステータ１０の製造方法でステータ１０を製造した後、第４工程として焼きバメ用外リング３０を取り外してもよい。内径リング２０によりステータ１０を固定しているので、焼きバメ用外リング３０を取り外しても、ステータ１０が分解することはない。焼きバメ後に焼きバメ用外リング３０を取り外すことで、ステータ１０の構造を簡単にすることができると共に、モータを小型化することができる
【００３６】
なお、本発明は前記実施形態に限定されず、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】（Ａ）は本発明であるモータの第１実施形態を示す斜視図、（Ｂ）は断面図である。
【図２】ステータの拡大図である。
【図３】製造方法の説明図であり、（Ａ）は第１工程、（Ｂ）は第２工程、（Ｃ）は第３工程を示す図である。
【図４】第２実施形態における製造方法の説明図であり、（Ａ）は第１工程、（Ｂ）は第２工程、（Ｃ）は第３工程を示す図である。
【図５】従来例を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  ステータ
１１  ステータコア
１１ａ  ティース部
１１ｂ  バックヨーク部
２０  内径リング
２１  非磁性体片
２２  磁性体片
３０  焼きバメ用外リング
【図１】
2008061320.tif 000003
【図２】
2008061320.tif 000004
【図３】
2008061320.tif 000005
【図４】
2008061320.tif 000006
【図５】
2008061320.tif 000007