(57)【要約】【課題】コア部材を積層する際のかしめが不要となり、コア部材の厚み偏差による累積誤差を吸収し高精度な形状を有する積層コア及びステータを提供する。【解決手段】磁性板材であるコア部材１Ａを複数個積み重ねて形成される積層コア１００であって、各コア部材１Ａの全面ではなく部分的に配置された熱可塑性樹脂２が溶融されることにより各コア部材１Ａが固着される。特に、コア部材１Ａに部分的に配置された熱可塑性樹脂２において、主軸方向の熱可塑性樹脂２の慣性モーメントの和がほぼ零になるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性板材であるコア部材を複数個積み重ねて形成される積層コアであって、上記各コア部材の全面ではなく部分的に配置された熱可塑性樹脂が溶融されることにより上記各コア部材が固着されていることを特徴とする積層コア。
【請求項２】
上記コア部材の表面に部分的に配置された上記熱可塑性樹脂において、主軸方向の上記熱可塑性樹脂のモーメントの和がほぼ零になることを特徴とする請求項１に記載の積層コア。
【請求項３】
上記コア部材は、ヨーク部と、上記ヨーク部から略直交方向に突設したティース部を有する略Ｔ字形状を成し、上記コア部材上に、糸状の上記熱可塑性樹脂が上記ティース部と略直交する方向に配置されている請求項１又は請求項２に記載の積層コア。
【請求項４】
上記コア部材は、ヨーク部と、上記ヨーク部から略直交方向に突設したティース部を有する略Ｔ字形状を成し、上記コア部材上に、糸状の上記熱可塑性樹脂が上記ティース部と略平行する方向に配置されている請求項１又は請求項２に記載の積層コア。
【請求項５】
上記コア部材は、ヨーク部と、上記ヨーク部から略直交方向に突設したティース部を有する略Ｔ字形状を成し、上記コア部材上に、糸状の上記熱可塑性樹脂が上記ティース部と略直交する方向と略平行する方向の十字形状に配置されている請求項１又は請求項２に記載の積層コア。
【請求項６】
上記コア部材は、ヨーク部と、上記ヨーク部から略直交方向に突設したティース部を有する略Ｔ字形状を成し、上記コア部材上に、糸状の上記熱可塑性樹脂が上記ティース部の方向と傾斜する方向に配置されている請求項１又は請求項２に記載の積層コア。
【請求項７】
上記コア部材は、ヨーク部と、上記ヨーク部から略直交方向に突設したティース部を有する略Ｔ字形状を成し、糸状の上記熱可塑性樹脂が、上記コア部材の上記ヨーク部上にティース方向に配置されると共に、上記コア部材の上記ティース部上にティース方向に直行する方向に配置されている請求項１又は請求項２に記載の積層コア。
【請求項８】
上記コア部材は、ヨーク部と、上記ヨーク部から略直交方向に突設したティース部を有する略Ｔ字形状を成し、糸状の上記熱可塑性樹脂の両端部が、上記コア部材の上記ヨーク部の両内周側に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の積層コア。
【請求項９】
上記コア部材上に、糸状のものを裁断したような形状や粉体状の上記熱可塑性樹脂が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の積層コア。
【請求項１０】
上記コア部材は、長方形又は略コの字形状を成し、上記長方形又は略コの字形の各辺に上記熱可塑性樹脂が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の積層コア。
【請求項１１】
上記コア部材は、ほぼ一直線状のクシ歯形状を成し、歯部の歯数に相応して上記熱可塑性樹脂が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の積層コア。
【請求項１２】
上記コア部材は、略ドーナツ形状を成し、上記ドーナツ形状の外周円を外接円としたＮ角形状（Ｎは３以上の整数）に上記熱可塑性樹脂が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の積層コア。
【請求項１３】
上記コア部材は、略ドーナツ形状を成し、上記ドーナツ形状の外周円とほぼ同心円状に上記熱可塑性樹脂が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の積層コア。
【請求項１４】
上記コア部材は、略ドーナツ形状を成し、上記ドーナツ形状の中心からほぼ放射状に複数本の熱可塑性樹脂が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の積層コア。
【請求項１５】
溶融固化している上記熱可塑性樹脂材の厚さが、上記コア部材の厚さの５％以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の積層コア。
【請求項１６】
溶融固化している熱可塑性樹脂材が、上記コア部材の側面に存在していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の積層コア。
【請求項１７】
磁性板材であるコア部材を複数個積み重ねて形成される積層コアと、上記積層コアにインシュレータを介して装着されるコイルを備えたステータであって、上記各コア部材の全面ではなく部分的に配置された熱可塑性樹脂が溶融されることにより上記各コア部材が固着されていることを特徴とするステータ。
【請求項１８】
上記コア部材の表面に部分的に配置された上記熱可塑性樹脂において、主軸方向の上記熱可塑性樹脂のモーメントの和がほぼ零になることを特徴とする請求項１７に記載のステータ。
【請求項１９】
磁性板材であるコア部材を複数個積み重ねて形成される積層コアと、上記積層コアにインシュレータを介して装着されるコイルを備えたステータであって、請求項２から請求項９のいずれか１項に記載の積層コアを環状に配列して環状鉄心を形成し、上記積層コアのティース部にインシュレータを介してコイルを巻回したことを特徴とするステータ。
【請求項２０】
上記隣り合う積層鉄心が薄肉部又はジョイントラップにより連結されていることを特徴とする請求項１９に記載のステータ。
【請求項２１】
上記インシュレータと上記熱可塑性樹脂は同材質であることを特徴とする請求項１５から請求項１９のいずれか１項に記載のステータ。
【請求項２２】
磁性板材であるコア部材を複数個積み重ねて形成される積層コアと、上記積層コアにインシュレータを介して装着されるコイルを備えたステータであって、上記コア部材は、円環状のヨーク部と、上記ヨーク部の内周側に配設された複数のティース部を備えた略ドーナツ形状を成し、上記コア部材上に、糸状の熱可塑性樹脂が上記ヨーク部では上記円環状のヨーク部に沿って、上記ティース部では略Ｕ字形状を成すように折り返しながら環状に一筆書きで配置されていることを特徴とするステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータ、発電機、トランス等に使用される磁性板材を積層した積層コアおよびステータの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の積層コアの製造方法では、打抜き時にコア部材をかしめて積層する。すなわち、打抜くコア部材の板厚方向に例えば表側に凸部を、裏側に凹部を形成して、連続的に打抜いて積層することにより、凹凸部が圧入されてコア部材同士が固定される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、コア部材に絶縁性の接着剤を塗布して積層する方法が示されており、接着剤としてワニスを塗布したり、積層したコア部材を接着剤に浸漬することによって、コア部材同士を接着している（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１６５４４７（［０００７］〜［０００９］、図５）
【特許文献２】特開２００３−３２４８６９（［００１７］、［００１８］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来から積層コアの製造法として用いられているコア部材をかしめる方法では、コア部材に凹凸を設ける必要があるが、積層するコア部材間で凹凸部の位置精度を確保するために、多数のプレス工程が必要となる。このため、金型が大きくなって、プレス機械そのものが大きくなり、複数個の金型が必要となって、設備が高価になる問題がある。
【０００６】
また、薄いコア部材に凹凸部を形成したり、かしめたりすることによって、コア部材に加工歪が生じて、磁気特性を劣化させるなどの問題があった。製品が小さくなるとかしめによる加工歪が磁気特性に与える影響は大きくなり、小型化が困難になる問題があった。
【０００７】
また、磁気特性を向上させるために薄いコア部材を積層することにより渦電流を抑制する方法があるが、板厚が薄くなると凹凸の形成が困難になるなどの問題があった。
【０００８】
かしめ部は圧入によって固定されているだけであるため、積層する全てのコア部材が完全に固定されているわけではく、凹凸間にすき間が発生している箇所もある。このため、使用時にコア部材同士が相対的に滑り、騒音を発生するなどの問題があった。
【０００９】
加工歪による磁気特性の劣化を抑制する方法として、コア部材を接着剤で固定する方法があるが、接着剤の塗布厚さがばらつくために、寸法精度が劣化するなどの問題がある。
【００１０】
また、積層したコア部材を接着剤に浸漬したり、打抜いたコア部材間のすき間に接着剤を浸透させる方法もあるが、大気中で接着剤をすき間に浸透させることは困難であり、ワニスなどは、真空中で含浸させることが多い。
【００１１】
また、接着剤を用いると、積層したコア部材間で接着剤が漏れることがあり、はみ出した接着剤を除去する工程が必要になるなど、製造コストが高くなるなどの問題があった。
【００１２】
この発明は上記のような従来の課題を解消するためになされたものであり、コア部材を積層する際のかしめが不要となり、コア部材の厚み偏差による累積誤差を吸収し高精度な形状を有する積層コア及びステータを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る積層コアは、磁性板材であるコア部材を複数個積み重ねて形成される積層コアであって、各コア部材の全面ではなく部分的に配置された熱可塑性樹脂が溶融されることにより上記各コア部材が固着されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に係る積層コアによれば、各コア部材の全面ではなく部分的に配置された熱可塑性樹脂が溶融することにより各コア部材が固着されているので、かしめが不要となり、型代を安くして安価に積層コアを製造することができる。
【００１５】
また、加熱された熱可塑性樹脂はコア部材間に薄く形成できるため、渦電流損の低減によって鉄損が減り、コア部材の厚み偏差による累積誤差を吸収し高精度な形状を得ることができる。このため、積層コアから発するうなり音等の騒音を低減することができ、エネルギー変換効率が高く電磁騒音や振動の少ないモータ等を得ることができる。
【００１６】
さらに、かしめが不要となるため、コア部材に発生する加工歪を低減でき、磁気特性が良好な積層コアを得ることができる。
【００１７】
また、コア部材を熱可塑性樹脂で固着することによって、接着強度が向上してコア部材同士が相対的に滑ることがなく、コイルの巻線時に外力が作用しても形状が崩れ難く、精度と剛性が高いステータを得ることができる。このため、騒音や振動の少ないモータ等を得ることができる。
【００１８】
さらに、積層コアを分解するときには、加熱することにより、熱可塑性樹脂は再度溶融されてコア部材が分解され、リサイクルコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による積層コアの構造を示す斜視図であり、図１（ａ）は積層前の状態を示し、図１（ｂ）は積層後の状態を示す。積層コア１００は、厚さが約１ｍｍ以下の鉄板や電磁鋼板等の磁性板材であるコア部材１Ａを、複数個積層することにより構成される。本実施の形態のコア部材１Ａは、ヨーク部１ａと、ヨーク部１ａから直交方向に突出したティース部１ｂと、ティース部１ｂの先端に位置するティース先端部１ｃから成り、略Ｔ字形状を成している。
【００２０】
本実施の形態では、図１（ａ）に示すように、各コア部材１Ａの間に熱可塑性樹脂２を全面ではなく部分的に配置して、各コア部材１Ａを積層し、図１（ａ）の矢印Ｐで示した方向に加圧する。その後、積層したコア部材１Ａを例えば加熱炉に入れて、熱可塑性樹脂２を薄くフィルム状に溶融する。そして、図１（ｂ）に示すように、各コア部材１Ａ同士は熱可塑性樹脂２により固着され、積層コア１００を得る。ここで、熱可塑性樹脂２としては、ナイロン、塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレン等の材料を用いることができる。熱可塑性樹脂２の融点は７５℃から２００℃であることが、コア部材１Ａの温度上昇に耐えることができかつ製造しやすい点で好適である。また、各コア部材１Ａ上に全面でなく部分的に熱可塑性樹脂２を容易に配置するために、熱可塑性樹脂２として糸状のものを用いることができる。
【００２１】
ここで、熱可塑性樹脂２をコア部材１Ａの全面でなく部分的に配置することにより、下記の効果を得ることができる。すなわち、コア部材１Ａに板厚偏差があった場合でも、その板厚偏差を吸収して積層コア１００の全面にわたり一定の積層高さを得ることができる。図２に示すように、熱可塑性樹脂２をコア部材１Ａの全面でなく部分的に配置（図６の例では２列に配置）して、上下のコア部材１Ａ−１と１Ａ−４が平行状態を保つように加圧する。このとき、板厚偏差を有するコア部材１Ａ−３が存在しても、熱可塑性樹脂２が図示の様に薄くフィルム状に溶融する箇所と比較的厚く溶融する箇所に分かれることにより、コア部材１Ａの全面において積層コア１００の高さは所定の積層高さＨに保たれる。
【００２２】
次に、コア部材１Ａ上への熱可塑性樹脂２の好適な配置について考察する。図３において、コア部材１Ａに配置した熱可塑性樹脂２の面積をそれぞれＳ１、Ｓ２とし、その図心をＧ１、Ｇ２とする。コア部材１Ａの図心Ｏから各熱可塑性樹脂２の図心Ｇ１、Ｇ２までの距離をｒ１、ｒ２、熱可塑性樹脂２の密度をρ、図心Ｏを通る主軸（図３において、図心Ｏを通る、コア部材１Ａの平面に直交する軸）と図心Ｇ１、Ｇ２の成す角θ１、θ２とした場合、主軸方向の熱可塑性樹脂２のモーメントの和がほぼ零になること、すなわち、ρ・Ｓ１・ｒ１・ｓｉｎθ１＋ρ・Ｓ２・ｒ２・ｓｉｎθ２＝０を満たすと、熱可塑性樹脂２の配置バランスが良くなり、コア部材１Ａの板厚偏差をより一層吸収して積層コア１００の全面にわたり一定の積層高さを得ることができる。
【００２３】
ここで、上記式を一般化すると、熱可塑性樹脂２の面積をＳ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎ、その図心をＧ１、Ｇ２、・・・、Ｇｎとする。コア部材１Ａの図心Ｏから各熱可塑性樹脂２の図心Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇｎまでの距離をｒ１、ｒ２、・・・、ｒｎ、熱可塑性樹脂２の密度をρ、図心Ｏを通る主軸と図心Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇｎの成す角θ１、θ２、・・・、θｎとするとき、主軸方向の熱可塑性樹脂２のモーメントの和がほぼ零になること、すなわち下記の式（１）を満たすと、熱可塑性樹脂２の配置バランスがより良くなる。
【００２４】
【数１】
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【００２５】
積層コア１００は、例えば、図４に示す手順で作製することができる。図４（ａ）に示すように、コア部材１Ａと糸状の熱可塑性樹脂２を交互に積層する。そして、図４（ｂ）に示すように、コア部材１Ａを積層方向に加圧する。そして、積層した糸状の熱可塑性樹脂２とコア部材１Ａを、例えば加熱炉に放置したりヒータで加熱することにより、図４（ｃ）に示すように、熱可塑性樹脂２が溶融してコア部材１Ａ上に薄く広がって積層コア１００を得ることができる。糸状の熱可塑性樹脂２に張力を作用させておけば、加熱したときに、余分の熱可塑性樹脂２を、コア部材１Ａから分離することができる。
【００２６】
図５はこの発明の実施の形態１による積層コアの他の構成例を示す平面図である。図１では、略Ｔ字形状のコア部材１Ａ上に糸状の熱可塑性樹脂２がティース部１ｂと略直交する方向に配置されている例について説明したが、図５では、コア部材１Ａが、ヨーク部１ａと、ヨーク部１ａから略直交方向に突設したティース部１ｂを有する略Ｔ字形状を成したものにおいて、このコア部材１Ａ上に糸状の熱可塑性樹脂２をティース部１ｂと略平行する方向にバランス良く配置することにより、コア部材１Ａ間の接着力を向上することができる。
【００２７】
図６はこの発明の実施の形態１による積層コアの他の構成例を示す平面図である。図６では、コア部材１Ａが、ヨーク部１ａと、ヨーク部１ａから略直交方向に突設したティース部１ｂを有する略Ｔ字形状を成し、コア部材１Ａ上に糸状の熱可塑性樹脂２をティース部１ｂと略直交する方向と略平行する方向の十字形状に配置することにより、積層コア１００に外力が作用しても、積層コア１００が変形し難く、寸法精度を向上することができる。
【００２８】
図７はこの発明の実施の形態１による積層コアの他の構成例を示す平面図である。図７では、コア部材１Ａが、ヨーク部１ａと、ヨーク部１ａから略直交方向に突設したティース部１ｂを有する略Ｔ字形状を成し、コア部材１Ａ上に糸状の熱可塑性樹脂２をティース部１ｂの方向と傾斜する方向に配置することにより、積層コア１００に外力が作用しても寸法が変化し難くなり、信頼性が高い積層コア１００を得ることができる。
【００２９】
図８はこの発明の実施の形態１による積層コアの他の構成例を示す平面図である。図８では、コア部材１Ａが、ヨーク部１ａと、ヨーク部１ａから略直交方向に突設したティース部１ｂを有する略Ｔ字形状を成し、糸状の熱可塑性樹脂２を、コア部材１Ａのヨーク部１ａ上にティース方向に配置すると共に、コア部材１Ａのティース部１ｂ上にティース方向に直行する方向に配置する。これにより、積層コア１００に種々の方向から外力やモーメントが作用しても、安定して形状が保持され、信頼性が高い積層コア１００を得ることができる。
【００３０】
図９はこの発明の実施の形態１による積層コアの他の構成例を示す平面図である。本例では、熱可塑性樹脂２として、糸状のものを裁断したような形状や粉体状の熱可塑性樹脂を用い、コア部材１Ａ上にランダムに熱可塑性樹脂２を配置しておくことも可能である。細かい熱可塑性樹脂２をコア部材１Ａ上に配置することによって、全面に渡って均一な厚さに熱可塑性樹脂２を溶融することにより、コア部材１Ａ間の接着力が向上し、大きな外力が加わっても寸法が変化し難くすることができる。
【００３１】
上記の実施の形態の説明において、コア部材の形状は、ヨーク部と、ヨーク部から略直交方向に突設したティース部を有する略Ｔ字形状を成した例について説明した。しかし、コア部材の形状はこれに限らず、図１０（ａ）に示すように、長方形又は略コの字形のコア部材１０Ａにおいて、長方形又は略コの字形の各辺に熱可塑性樹脂２がバランス良く配置されていても良い。この場合、長方形又は略コの字形のコア部材１０Ａにおいて、力学的バランスがよく、耐モーメント力が増す。
【００３２】
また、図１０（ｂ）に示すように、コア部材１１Ａがほぼ一直線状のクシ歯形状を成し、歯部の歯数に相応して熱可塑性樹脂２を分断して配置するようにしても良い。
【００３３】
以上のように、本実施の形態によれば、コア部材の全面ではなく部分的に配置された熱可塑性樹脂によりコア部材を接着することにより、コア部材に板厚偏差があった場合でも、その板厚偏差による累積誤差を吸収して積層コアの全面にわたり一定の積層高さを得ることができる。
【００３４】
また、全面ではなく部分的に配置された熱可塑性樹脂によりコア部材を接着することにより、かしめが不要となり、コア部材を打抜くための型代を安くして安価に積層コアを製造することができる。従来のかしめにより結合した積層コアでは、凹凸部の圧入部で全てのコア部材が固定される訳ではなく、コア部材の寸法誤差に起因して部分的に凹凸部ですき間が発生することもある。しかし、本実施の形態では、熱可塑性樹脂でコア部材を固着することにより、コア部材間にずれがなく、寸法精度が良好な積層コアを得ることができる。
【００３５】
また、コア部材をかしめた場合には、コア部材が反ったりなどして、コア部材間のすき間が不均一になって、渦電流損失が増加したり、寸法精度が劣化することがあったが、部分的にコア部材を接着することによって、薄く均一なすき間が形成され、寸法精度が良好な積層コアを得ることができる。
【００３６】
さらに、積層コアを廃却するときには、加熱することにより、熱可塑性樹脂は再度溶融されて積層コアを分解することが可能であり、リサイクルコストを低減することができる。
【００３７】
図１１に示すように、熱可塑性樹脂２の厚さｔは、加圧して加熱することにより、コア部材１Ａの厚さＴの５％以下にすることが可能であり、鉄心占積率（積層コア全体の厚さに対するコア部材厚さの総計の比率）を９５％以上確保することで、磁気抵抗を増やすことがなく、磁気特性が良好な積層コアを得ることができる。
【００３８】
コア部材１Ａに熱可塑性樹脂２を配置しコア部材１Ａを積層する場合、例えば、図１２（ａ）に示すように、糸状の熱可塑性樹脂２をコア部材１Ａの表面のみならず側面を通しながら、連続的にコア部材１Ａを巻きつけながら積層することにより、図１２（ｂ）の一部側面図に示すように、コア部材１Ａの側面に熱可塑性樹脂２が形成された積層コアを得ることができる。通常、コア部材１Ａには絶縁のためにフィルムや樹脂成型品を取付けることが多く、積層コアの側面に熱可塑性樹脂部分を設けておくことにより、容易に樹脂絶縁部品を固着することができ、安価に製造できる効果がある。
【００３９】
実施の形態２．
上記実施の形態では、コア部材が略Ｔ字形状、長方形状の場合について述べたが、円形状のコア部材においても本発明を適用することができる。
【００４０】
図１３（ａ）（ｂ）はこの発明の実施の形態２による積層コアの構成例を示す平面図である。図において、コア部材１２Ａはほぼドーナツ形状を成し、ドーナツ形状の外周円を外接円としたＮ角形状（Ｎは３以上の整数）に熱可塑性樹脂２が配置されている。この場合、正Ｎ角形状（Ｎは３以上の整数）とすると接着バランスにおいて好ましい。なお、コア部材１２Ａにおいて、１２ａは永久磁石配設穴であり、１２ｂはシャフト挿入穴を示している。
【００４１】
図１４（ａ）はこの発明の実施の形態２による積層コアの構成例を示す平面図である。図において、コア部材１２Ａはほぼドーナツ形状を成し、ドーナツ形状の外周円とほぼ同心円状に１列もしくは２列以上の熱可塑性樹脂２が配置されている。
【００４２】
図１４（ｂ）はこの発明の実施の形態２による積層コアの構成例を示す平面図である。図において、コア部材１２Ａはほぼドーナツ形状を成し、ドーナツ形状の中心からほぼ放射状に複数本の熱可塑性樹脂２が配置されている。
【００４３】
以上のように、図１３及び図１４に示す略ドーナツ形状のコア部材１２Ａにおいて熱可塑性樹脂２がバランス良く配置されているので、積層コアの固定の力学的バランスがよく、耐モーメント力が増す効果がある。
【００４４】
実施の形態３．
実施の形態１及び実施の形態２で説明した積層コアを用いて、モータや発電機などに使用されるステータや変圧器などの電磁機器を提供することができる。
【００４５】
図１５（ａ）に示すように、略Ｔ字形状のコア部材１Ａ上に糸状の熱可塑性樹脂２がティース部１ｂと略直交する方向に配設されている積層コア１００（図１参照）を複数個用意する。そして、積層コア１００を環状に配置して、各積層コア１００を例えば溶接等により固着して、図１５（ｂ）に示すように、モータなどに使用される環状鉄心７を製造する。この環状鉄心７の各ティース部１ｂにコイル８を巻線して、図１６に示すステータ９を得ることができる。
【００４６】
従来のかしめで製造したステータでは、コア部材の凹凸部の圧入部で全てのコア部材が固定される訳ではなく、寸法誤差に起因して部分的に凹凸部ですき間が発生することもあるが、図１５に示したように、熱可塑性樹脂２でコア部材１Ａを固着してステータ９を製造することにより、寸法精度が良好なステータ９を得ることができる。
【００４７】
コア部材をかしめた場合には、コア部材が反ったりなどして、コア部材間のすき間が不均一になって、渦電流損失が増加し、モータの効率が劣化する問題があった。これに対して、本実施の形態の様に、コア部材１Ａの全面でなく部分的に熱可塑性樹脂２を配置してコア部材１Ａを接着することによって、積層したコア部材１Ａ間のすき間がほぼ均一で寸法精度が良好なステータ９を得ることができる。
【００４８】
また、図１７（ａ）に示すように、略Ｔ字形状のコア部材１Ａ上に糸状の熱可塑性樹脂２がティース部１ｂと略平行する方向にバランス良く配設されている積層コア１００（図５参照）を複数個用意する。そして、各積層コア１００を例えば溶接等により固着して、図１７（ｂ）に示すように、環状鉄心７にインシュレータ１０を介してコイル８を巻回してステータ９を製造する。本例では、コア部材１Ａ間の接着力が向上し、例えば、コイル８を巻線するときにコイル８の張力などの外力が作用しても、積層コア１００の形状や寸法が変化し難いステータ９を得ることができる。また、コイル８を巻線するときに、コイル８と環状鉄心７の間にインシュレータ１０を設ける場合、図１２に示したように、積層コア１００の側面に熱可塑性樹脂２を形成するようにしておけば、例えば、加熱したり、超音波振動などを与えることにより、インシュレータ１０を環状鉄心７に容易に固着することができる。また、インシュレータ１０と熱可塑性樹脂２を同一の材料で構成すれば、インシュレータ１０を容易に環状鉄心７に組込むことができる。
【００４９】
また、図１８（ａ）に示すように、略Ｔ字形状のコア部材１Ａ上に糸状の熱可塑性樹脂２をティース部１ｂと略直交する方向と略平行する方向の十字形状に配設されている積層コア１００（図６参照）を複数個用意する。そして、各積層コア１００を例えば溶接等により固着して環状鉄心７を形成し、図１８（ｂ）に示すように、環状鉄心７にインシュレータ１０を介してコイル８を巻回することによりステータ９を製造する。この場合、ステータ９に外力が作用しても、ステータ９が変形し難く、寸法精度を向上することができる。
【００５０】
また、図１９（ａ）に示すように、略Ｔ字形状のコア部材１Ａ上に糸状の熱可塑性樹脂２をティース部１ｂの方向と傾斜する方向に配設されている積層コア１００（図７参照）を複数個用意する。そして、各積層コア１００を例えば溶接等により固着して環状鉄心７を形成し、図１９（ｂ）に示すように、環状鉄心７にインシュレータ１０を介してコイル８を巻回することによりステータ９を製造する。この場合、コイル巻線時に種々の方向から外力やモーメントが作用しても安定して形状を保持できるので、寸法精度を向上できる。
【００５１】
また、図２０に示すように、略Ｔ字形状のコア部材１Ａ上に糸状の熱可塑性樹脂２を環状のステータ形状に合わせてほぼ同心円状に配設されているステータ９を用いても寸法精度が良好なステータ９を提供することができる。
【００５２】
さらに、図２１（ａ）に示すように、糸状のものを裁断したような形状や粉体状の熱可塑性樹脂２を用い、略Ｔ字形状のコア部材１Ａ上にランダムに熱可塑性樹脂２を配設した積層コア１００（図９参照）を複数個用意する。そして、各積層コア１００を例えば溶接等により固着して環状鉄心７を形成し、図２１（ｂ）に示すように、環状鉄心７にインシュレータ１０を介してコイル８を巻回することによりステータ９を製造する。この場合、コア部材１Ａ間の接着力が向上し、大きな外力が加わっても寸法が変化し難いステータ９を得ることができる。
【００５３】
本実施の形態による積層コア及びステータによれば、コア部材の全面ではなく部分的に配置された熱可塑性樹脂によりコア部材を接着することにより積層コアを作成しているので、渦電流損が低減して鉄損が減り、コア部材の厚み偏差による累積誤差を吸収して、高精度かつ高剛性な形状を得ることができることから、エネルギー変換効率の高く電磁騒音や振動の少ないモータ等を得ることができる。
【００５４】
また、積層コアを分解するときには、加熱することにより、熱可塑性樹脂は再度溶融されてコア部材が分解され、モータ及びステータの分解性が向上し、リサイクルコストを低減することができる。
【００５５】
本実施の形態のステータ９と実施の形態２で示したドーナツ形状の鉄心１２を組合せることにより、モータを得ることができる。図２２に示すように、ドーナツ形状の鉄心１２に永久磁石１３を組込み、コイル８に通電してドーナツ形状の鉄心１２を回転させてモータを得ることができる。
【００５６】
このように、寸法精度が良好なステータ９やドーナツ形状の鉄心１２を用いてモータなどを製造することにより、ドーナツ形状の鉄心１２とステータ９の寸法、形状ばらつきに起因して発生するコギングトルクなどを抑制でき、特性が良好なモータや発電機などの電動機を得ることができる。
【００５７】
実施の形態４．
実施の形態３では、分割された積層コア１００を用いてステータ９を製造しているが、図２３に示すように、隣り合う積層コア１００が薄肉部１０１で連結されている形状の鉄心を環状に配列し、インシュレータ１０を介してコイル８を巻回することにより製作されるステータ９にも本発明を適用することができる。この場合の積層コア１００は、コア部材１Ａの全面ではなく部分的に配置された熱可塑性樹脂２により接着することにより形成されている。これによれば、積層コア３の溶接などが不要となり、安価に精度が高いステータ９を得ることができる。
【００５８】
また、図２４に示すように、隣り合う積層コア１００が、それぞれ隣接するコア部材が交互に重なった関節部１４（ピンで連結しても良いし、凹凸で連結しても良い）により連結したジョイントラップ方式を用いるステータに適用しても良い。この場合、コイル８の巻線性が向上して、コイル８を高占積率で巻線することが可能となり、安価にモータを製造できるともに、低消費電力のモータを得ることができる。
【００５９】
実施の形態５．
実施の形態１から４の大半の実施例では、熱可塑性樹脂２の端部が、コア部材１Ａの外周面や内周面、あるいはヨーク部１ａ同士が周方向に当接する面など、ステータの真円度に影響する端面の縁に位置している箇所があり、熱可塑性樹脂２が端面に残ると除去しなければならない場合がある。本実施の形態では、図２５に示すように、熱可塑性樹脂２の両端部がヨーク部１ａの内周側に位置するように配置することにより、そのような端面に熱可塑性樹脂２の残渣に留意することなく、積層コア１００を構成することができる。図２５の例では、コア部材１Ａ上に、糸状の熱可塑性樹脂２がヨーク部１ａの一端の内周側からヨーク部１ａの外周側に向かい、その後ティース部１ｂの先端側に向かった後折り返して他端側のヨーク部１ａの外周側に向かった後、他端側のヨーク部１ａの内周側に至るように、ティース部と略平行する方向の略Ｍ字形状に配置されている。このように配置すれば、接着上も力学的にもバランスよく熱可塑性樹脂２を配置することができる。
【００６０】
また、図２６に示すように、隣り合う積層コア１００が薄肉部１０１で連結されている形状の鉄心を環状に配列し、インシュレータ１０を介してコイル８を巻回することにより製作されるステータ９にも本実施の形態のコア部材１Ａを適用することができる。これによれば、熱可塑性樹脂２をあらかじめ変形させるための冶具として、積層コア１００内や積層コア１００間に相当する位置で折り曲げるためのピン（一部図示９０）を配置しておき、これらのピンに熱可塑性樹脂２を一筆書きのように巻き付けながら変形させた後、押し出して融着することにより、生産性よく、かつ材料のムダ少なく、熱可塑性樹脂２を積層コア１００に配置できるとともに、熱可塑性樹脂２が積層コア１００の内部に満遍なく行き渡り、強固な接着強度の積層コア、ひいては高剛性なステータを得ることができる。
【００６１】
実施の形態６．
また、図２７に示すように、コア部材１３Ａは、円環状のヨーク部１３ａと、ヨーク部１３ａの内周側に複数のティース部１３ｂを備えるような一体形のほぼドーナツ形状を成し、インシュレータ１０を介してコイル８を巻回することにより製作されるステータ９にも本発明を適用することができる。すなわち、本実施の形態では、コア部材１３Ａ上に、糸状の熱可塑性樹脂２がヨーク部１３ａでは円環状のヨーク部１３ａに沿って、ティース部１３ｂでは略Ｕ字形状を成すように折り返しながら環状に一筆書きで配置されている。これによれば、熱可塑性樹脂２をあらかじめ変形させるための冶具に、積層コア１００内のヨーク部１３ａやティース部１３ｂに相当する位置で折り曲げるためのピン（図示せず）を配置しておき、これらのピンに熱可塑性樹脂２を一筆書きのように巻き付けながら変形させた後、押し出して融着することにより、生産性よく、かつ材料のムダなく、熱可塑性樹脂２を積層コア１００に配置できるとともに、熱可塑性樹脂２が積層コア１００の内部に満遍なく行き渡り、強固な接着強度の積層コア、ひいては高剛性なステータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】この発明の実施の形態１による積層コアの構造を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるコア部材の積層の状態を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１による熱可塑性樹脂の配置の様子を示す平面図である。
【図４】この発明の実施の形態１による積層コアの製造例を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１による積層コアの他の構成例を示す平面図である。
【図６】この発明の実施の形態１による積層コアの他の構成例を示す平面図である。
【図７】この発明の実施の形態１による積層コアの他の構成例を示す平面図である。
【図８】この発明の実施の形態１による積層コアの他の構成例を示す平面図である。
【図９】この発明の実施の形態１による積層コアの他の構成例を示す平面図である。
【図１０】この発明の実施の形態１による積層コアの他の構成例を示す平面図である。
【図１１】この発明の実施の形態１による積層コアの積層例を示す一部正面図である。
【図１２】この発明の実施の形態１による積層コアの積層例を示す一部正面図及び側面図である。
【図１３】この発明の実施の形態２による積層コアの構成例を示す平面図である。
【図１４】この発明の実施の形態２による積層コアの構成例を示す平面図である。
【図１５】この発明の実施の形態３による積層コアを用いた鉄心を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態３による積層コアを用いたステータを示す図である。
【図１７】この発明の実施の形態３による積層コアを用いたステータを示す図である。
【図１８】この発明の実施の形態３による積層コアを用いたステータを示す図である。
【図１９】この発明の実施の形態３による積層コアを用いたステータを示す図である。
【図２０】この発明の実施の形態３による積層コアを用いたステータを示す図である。
【図２１】この発明の実施の形態３による積層コアを用いたステータを示す図である。
【図２２】この発明の実施の形態３による積層コアを用いたモータを示す図である。
【図２３】この発明の実施の形態４による積層コアを用いたステータを示す図である。
【図２４】この発明の実施の形態４による積層コアを用いたステータを示す図である。
【図２５】この発明の実施の形態５による積層コアの構成例を示す平面図である。
【図２６】この発明の実施の形態５による積層コアを用いたステータを示す図である。
【図２７】この発明の実施の形態６による積層コアを用いたステータを示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１Ａ，１０Ａ，１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ  コア部材、１ａ  ヨーク部、
１ｂ  ティース部、１ｃ  ティース先端部、２  熱可塑性樹脂、７  環状鉄心、
８  コイル、９  ステータ、１０  インシュレータ、１２  ドーナツ形状の鉄心、
１３  永久磁石、１００  積層コア、１０１  薄肉部、１０２  関節部。
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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