(57)【要約】【課題】ステータコアの強度を確保しつつ、コイルの巻き数を増加させることができる電動モータを提供する。【解決手段】ステータコア８は、環状のヨーク１０と、複数のティース１１とを含む。各ティース１１は、断面Ｔ字形形状をなし、ヨーク１０の内周から突出するティース本体１２と、ティース本体１２の内方側の先端部から周方向Ｘ１の両側に延設された一対の延設片１４とを有する。各ティース１１には、ロータ３とステータ４との間に介在する保護筒１５が固定されており、各ティース１１の頂部１６は、保護筒１５によって保護されて強度が確保されている。これにより、所定の強度を確保しつつ各ティース１１の各延設片１４を薄肉にして、隣接するティース１１間に形成されたスロットＳのスペースを大きくすることにより、多くの巻き数でコイル９を各ティース本体１２に巻回することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧粉磁心を含む環状のステータコアと、
非磁性体製の保護筒とを備え、
上記ステータコアは、環状のヨークと、このヨークの内周に突出形成され、ステータコアの周方向に等間隔を隔てて離隔する複数のティースとを含み、
各ティースは、ティース本体と、ティース本体の頂部からステータコアの周方向両側に延びる一対の延設片とを有して断面Ｔ字形形状をなし、
各ティースの頂部が、保護筒の外周に嵌め合わ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、上記保護筒は、接着及び／又はかしめを用いて各ティースの頂部に固定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、上記保護筒は、非金属部材を含む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】
この発明は、電動モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動モータには、環状のステータコアと、このステータコアに巻回されたコイルとを含むステータを備えるものがある。
具体的には、特許文献１記載のように、ステータコアは、鉄粉などの粉末材料によって形成された圧粉磁心であり、環状のヨークと、このヨークの内周に突出形成され、ステータコアの周方向に互いに等間隔を隔てて離隔する複数のティースとを含む。各ティースは、断面Ｔ字形形状をなし、ヨークの内周からステータコアの径方向内方に突出するティース本体と、ティース本体の上記径方向内方側の先端部からステータコアの周方向の両側に延びる一対の延設片とを有する。コイルは、各ティースのティース本体に巻回されており、コイルの一部は隣接するティース間に形成されたスロットに配置されている。
【特許文献１】特開２００４−４０９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
圧粉磁心を含むステータコアは比較的脆いので、一対の延設片の強度を確保するために、その厚みを所定値以上に確保する必要がある。しかし、延設片の厚みを所定値以上に確保すると、スロットのスペースが小さくなってしまい、ステータコアに巻回されるコイルの巻き数が減少してしまう。
この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、ステータコアの強度を確保しつつ、コイルの巻き数を増加させることができる電動モータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するための本発明は、圧粉磁心を含む環状のステータコア（８）と、非磁性体製の保護筒（１５）とを備え、上記ステータコアは、環状のヨーク（１０，１００）と、このヨークの内周に突出形成され、ステータコアの周方向（Ｘ１）に等間隔を隔てて離隔する複数のティース（１１，１１０）とを含み、各ティースは、ティース本体（１２）と、ティース本体の頂部（１３）からステータコアの周方向両側に延びる一対の延設片（１４）とを有して断面Ｔ字形形状をなし、各ティースの頂部（１６）が、保護筒の外周（１５ａ）に嵌め合わされていることを特徴とする電動モータ（１）である。
【０００５】
本発明によれば、各ティースの頂部に保護筒を嵌め合わせて当該頂部を保護することにより、各ティースの一対の延設片の強度を向上させることができる。したがって、圧粉磁心を含む比較的脆いステータコアであっても、所定値以上の強度を確保しつつ一対の延設片を薄肉にしてスロットのスペースを大きくすることができる。これにより、ステータコアの強度を確保しつつ、コイルの巻き数を増加させることができる。
【０００６】
また、保護筒は、非磁性体製であるので、電動モータの磁気特性に影響を与えることなく、ステータコアの強度を確保することができる。
また、本発明において、上記保護筒は、接着及び／又はかしめを用いて各ティースの頂部に固定されている場合がある。この場合、接着及び／又はかしめによって、各ティースの頂部に保護筒を確実に固定することができる。これにより、各ティースの頂部を確実に保護することができる。
【０００７】
また、本発明において、上記保護筒は、非金属部材を含む場合がある。この場合、保護筒内での渦電流の発生を防止して、電動モータのロストルクを低減することができる。上記非金属部材としては、例えば、炭素繊維部材などが挙げられる。
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動モータ１の概略構成を模式的に示す断面図である。また、図２は、図１におけるII−II線に沿う電動モータ１の断面の一部を示す拡大断面図である。
図１を参照して、本実施形態に係る電動モータ１は、ブラシレスモータであり、回転軸２に一体回転可能に連結された筒状のロータ３と、このロータ３を所定の間隔を隔てて取り囲む環状のステータ４と、ロータ３およびステータ４を収容する筒状のフレーム５とを備えている。
【０００９】
ロータ３は、回転軸２に同軸的に連結された筒状のロータコア６と、ロータコア６の外周に保持された複数の永久磁石７とを有する。図示はしないが、複数の永久磁石７は、ロータ３の周方向に互いに所定間隔を隔てて配置されており、ロータ３の外周は、Ｎ極およびＳ極がロータ３の周方向に交互に入れ替わる磁極となっている。
図１および図２を参照して、ステータ４は、環状のステータコア８と、このステータコア８に巻回されたコイル９とを含む。
【００１０】
ステータコア８は、圧粉磁心によって構成されており、環状のヨーク１０と、このヨーク１０の内周に突出形成され、ステータコア８の周方向Ｘ１に等間隔を隔てて互いに離隔する複数のティース１１とを含む。
具体的には、圧粉磁心は、軟磁性材料を含む粉末材料を圧縮成型し、焼結または樹脂などで固めた磁心である。上記軟磁性材料としては、例えば、純鉄、鉄シリコン合金、鉄アルミ合金、鉄ニッケル合金、カルボニル鉄、ＣＳＣ（Coasted Single Crystal）、フェライト等が挙げられる。
【００１１】
複数のティース１１は、図２に示すように、ヨーク１０の内周からステータコア８の径方向Ｙ１内方に向けて突出形成されており、各ティース１１は、断面Ｔ字形形状をなしている。すなわち、各ティース１１は、ヨーク１０の内周からステータコア８の径方向Ｙ１内方に向けて突出するティース本体１２と、このティース本体１２の頂部１３（ティース本体１２の径方向Ｙ１内方側の先端部の各側面）から、ヨーク１０と同心の上記頂部１３を通る円に沿って所定長さで延びる一対の延設片１４とを有している。
【００１２】
周方向Ｘ１に隣接するティース本体１２間および延設片１４間には、周方向Ｘ１に所定の間隔がそれぞれ設けられており、これら隣接するティース本体１２および延設片１４、並びにヨーク１０によって、コイル９の一部が配置される空間であるスロットＳが形成されている。本実施形態では、各ティース１１の各延設片１４が径方向Ｙ１に薄肉とされており、これにより、スロットＳのスペースが十分に確保されている。
【００１３】
コイル９は、図示しない絶縁部材を介して各ティース１１のティース本体１２に層をなして巻回されており、巻回されたコイル９の一部はスロットＳに配置されている。上述のように、スロットＳのスペースは十分に確保されているので、多くの巻き数でコイル９をティース本体１２に巻回して、大量のコイル９をスロットＳに配置することができるようになっている。これにより、電動モータ１の出力を高めることができる。
【００１４】
また、ステータ４とロータ３との間には、各ティース１１を保護して当該ティース１１の強度を確保するための保護筒１５が配置されている。保護筒１５は、非磁性体製であるとともに、非金属部材の一例である炭素繊維部材によって構成されており、図１および図２に示すように、ティース１１とほぼ同じ軸長を有する薄肉の円筒状をなしている。保護筒１５は、例えば接着及び／又はかしめを用いて各ティース１１に固定されており、保護筒１５の外周１５ａは、各ティース１１の頂部１６（詳しくは、ティース本体１２および延設片１４の径方向Ｙ１内方側の面）に接している。また、保護筒１５は、ロータ３に対して、径方向Ｙ１に所定の間隔を隔てて配置されている。
【００１５】
保護筒１５を各ティース１１の内側に配置して、各ティース１１に固定することにより、各ティース１１の頂部１６を保護筒１５によって確実に保護して、各ティース１１の強度を確保することができる。したがって、所定値以上の強度を確保しつつ各ティース１１の各延設片１４を薄肉にして、スロットＳのスペースを十分に大きくすることができる。これにより、コイル９の巻き数を増加させて、電動モータ１の出力を高めることができる。
【００１６】
また、保護筒１５は、ステータ４とロータ３との間に配置されているので、仮に、ティース１１に欠けや破損などが生じても、その破片がステータ４とロータ３との間に進入することを防止することができる。
さらに、保護筒１５は、非磁性体製であるので、電動モータ１の磁気特性の低下を防止することができる。さらにまた、保護筒１５は、非金属部材によって構成されているので、保護筒１５内での渦電流の発生を防止して電動モータ１のロストルクを低減することができる。
【００１７】
図２を参照して、ステータコア８は、ティース１１毎に分割された複数の分割コア１７を環状に組み合せて構成されている。すなわち、各分割コア１７は、円弧状をなす分割ヨーク１８と、上記Ｔ字形をなすティース１１とが結合して略Ｉ字形形状をなしている。
再び図１を参照して、フレーム５は、例えば鉄などの金属によって形成されており、筒状部１９と、筒状部１９の端部に配置された一対の端壁２０，２１とを含む。本実施形態では、一対の端壁２０，２１の一方（端壁２０）と筒状部１８とが、単一の材料によって一体に形成されている。ステータコア８は、例えば圧入嵌合や焼き嵌めなどによって、筒状部１８の内周に固定されている。
【００１８】
また、一対の端壁２０，２１の中央部には、回転軸２が挿通する挿通孔２２がそれぞれ形成されている。各挿通孔２２には、軸受２３を保持する軸受保持部２４が形成されており、回転軸２は、軸受保持部２４に保持された軸受２３を介してフレーム５に回転可能に保持されている。
図３は、本発明の第２の実施形態に係る電動モータ１の断面の一部を示す拡大断面図である。この図３において、上述の図１および図２に示された各部と同等の構成部分については、図１および図２と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００１９】
図３を参照して、この第２の実施形態が上述の第１の実施形態と主に相違するのは、ヨーク１００と各ティース１１０とがそれぞれ別体にされ、ヨーク１００は、圧粉磁心によって構成され、各ティース１１０は、積層鋼板によって構成されていることにある。また、各ティース１１０は、ヨーク１００に結合されて、ヨーク１００と一体になっている。
具体的には、積層鋼板は、複数枚の電磁鋼板の薄板をステータコア８の軸方向（図３の紙面に垂直な方向）に積層させたものであり、電磁鋼板としては、例えば表面に絶縁処理が施されたケイ素鋼板等を用いることができる。電磁鋼板は、ステータコア８の径方向Ｙ１にのみ磁束が通り易くされた方向性電磁鋼板であってもよいし、磁束の通過方向に方向性のない無方向性電磁鋼板であってもよい。
【００２０】
また、ヨーク１００の内周には、上記ステータコア８の軸方向に延びる複数の軸方向溝２５が各ティース１１０の配置に対応して形成されており、各ティース本体１２の径方向Ｙ１外方側の端部には、上記軸方向溝２５の形状に対応する嵌合凸部２６が設けられている。すなわち、複数の軸方向溝２５は、ヨーク１００の周方向に等間隔を隔てて形成されており、嵌合凸部２６の外周形状は、各嵌合凸部２６が対応する軸方向溝２５に例えば圧入によって嵌合した状態で、軸方向溝２５の内面形状に沿うようにされている。
【００２１】
各ティース１１０は、嵌合凸部２６が対応する軸方向溝２５に例えば圧入によって嵌合することにより、ヨーク１００に結合されている。また、各ティース１１０は所定の弾性を有する電磁鋼板によって形成されているので、嵌合凸部２６は、その撓みによって軸方向溝２５の内面形状に良好に沿い、これにより、各ティース１１０が、強固にヨーク１００に結合されている。
【００２２】
以上のようにこの第２の実施形態では、圧粉磁心よりも強度が高い積層鋼板によって各ティース１１０が構成されているので、各ティース１１０の一対の延設片１４を薄肉にしても、その強度を所定値以上に確保することができる。したがって、スロットＳのスペースを十分に確保してコイル９の巻き数を増加させることにより、電動モータ１の出力を高めることができる。
【００２３】
また、ヨーク１００と各ティース１１０とをそれぞれ別体にすることにより、各ティース１１０にコイル９を巻回した後、当該ティース１１０をヨーク１００に結合することができるので、スロットＳの開口幅（隣接する延設片１４の周方向Ｘ１に関する間隔の大きさ）に関わらず、大量のコイル９をスロットＳに配置することができる。
なお、この第２の実施形態では、電動モータ１が保護筒１５を有さない構成にされていてもよい。また、ステータコア８の軸方向に関して、ヨーク１００とティース１１０との長さが異なっていてもよい。例えば、ティース１１０をヨーク１００よりもステータコア８の軸方向に長くしてもよい。また、この場合、ティース１１０とともにロータ３の永久磁石７を長くしてもよい。ティース１１０および永久磁石７をステータコア８の軸方向に長くすることにより、ティース１１０が永久磁石７からの磁束をたくさん拾えるようになる。その結果、コイル９の鎖交磁束が増加し、電動モータ１のトルク定数を向上させることができる。
【００２４】
この発明は、以上の第１および第２の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、上述の第１の実施形態では、ステータコア８の全体が圧粉磁心によって構成されている例について説明したが、ステータコア８の一部に積層鋼板によって構成された部分が含まれていてもよい。
同様に、第２の実施形態において、圧粉磁心によって構成されたヨーク１００の一部に、積層鋼板によって構成された部分が含まれていてもよい。
【００２５】
また、第２の実施形態において、積層鋼板によって構成されたティース１１０の一部に、圧粉磁心によって構成された部分が含まれていてもよい。
また、上述の第１および第２の実施形態では、ステータコア８が、ティース１１毎に分割された複数の分割コア１７によって構成されている例について説明したが、ステータコア８は、ティース１１毎に分割されていなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電動モータの概略構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図１におけるII−II線に沿う電動モータの断面の一部を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る電動モータの断面の一部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１・・・電動モータ、８・・・ステータコア、１０，１００・・・ヨーク、１１，１１０・・・ティース、１２・・・ティース本体、１３・・・頂部（ティース本体の頂部）、１４・・・延設片、１５・・・保護筒、１５ａ・・・外周（保護筒の外周）、１６・・・頂部（ティースの頂部）、Ｘ１・・・周方向（ステータコアの周方向）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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