(57)【要約】【課題】  複数の鉄片シートを積層してヨークを構成し、粉末冶金方式によってポールを成形することで、材料費用を節減しながらもモータの性能を向上し得るモータの固定子組立体及びその製造方法を提供しようとする。【解決手段】  所定長さを有する複数の鉄片シートが積層して形成された複数のヨーク10と、それらヨーク10間に係合され、磁性物質によって成形されてコイル30が巻かれる複数のポール20と、を包含してモータの固定子組立体を構成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の鉄片シートが積層して形成された複数のヨークと、
それらヨーク間に係合され、磁性物質によって成形されてコイルが巻かれる複数のポールと、
を包含して構成されることを特徴とするモータの固定子組立体。
【請求項２】
前記ポールは、
円弧状に形成されて磁束を集めるガイド部と、
該ガイド部の後方に延長形成されて前記コイルが巻かれる巻線部と、
該巻線部の後方に延長形成されて前記ヨークに係合される連結部と、
から構成されることを特徴とする請求項1に記載のモータの固定子組立体。
【請求項３】
前記ポールは、鉄粉により成形されることを特徴とする請求項1に記載のモータの固定子組立体。
【請求項４】
前記ポールと前記コイル間を絶縁するため、前記コイルが巻かれる巻線部及び前記ポールの内側に絶縁紙が粘着されることを特徴とする請求項1に記載のモータの固定子組立体。
【請求項５】
前記ポールと前記コイル間を絶縁するため、前記コイルが巻かれる巻線部及び前記ポールの内側に非伝導性物質がモルディングされることを特徴とする請求項1に記載のモータの固定子組立体。
【請求項６】
前記非伝導性物質は、エポキシであることを特徴とする請求項5に記載のモータの固定子組立体。
【請求項７】
前記ガイド部の内面は、円弧状に形成されることで、回転子をガイドしながら該回転子の磁束を集めることを特徴とする請求項2に記載のモータの固定子組立体。
【請求項８】
前記巻線部は、前記巻線部に前記コイルが巻かれるとき、前記コイルが外れることなく複数回巻くことができるように、その前記コイル面に平行な断面寸法が、前記ガイド部及び前記連結部の前記コイル面に平行な断面寸法より小さく形成され、前記巻線部の外周面は、前記コイルを巻くことができるように、窪んで形成されることを特徴とする請求項2に記載のモータの固定子組立体。
【請求項９】
前記巻線部の外周面に形成された角には、前記コイルが巻かれるとき前記コイルの被覆が剥げないように、曲線部が形成されることを特徴とする請求項2に記載のモータの固定子組立体。
【請求項１０】
前記連結部は、円弧状のプレートから形成されることを特徴とする請求項2に記載のモータの固定子組立体。
【請求項１１】
前記ヨークは、両方端が前記連結部に係合され、内部に所定曲率半径を有するように屈曲されて複数のヨークプレートが前記連結部の高さだけ積層されて形成されることを特徴とする請求項1に記載のモータの固定子組立体。
【請求項１２】
前記ヨークと前記連結部との間には、それらヨークと連結部とが係合される連結突条及び連結溝がヨーク及び連結部の高さと同様に形成されることを特徴とする請求項11に記載のモータの固定子組立体。
【請求項１３】
前記ヨークの連結突条は、断面矩形状に突出され、その連結突条が係合されるように、前記連結部の両方端には連結溝が切削形成されることを特徴とする請求項11に記載のモータの固定子組立体。
【請求項１４】
前記ヨークの連結突条は、断面台形状に突出され、その連結突条が係合されるように、前記連結部の両方端には連結溝が切削形成されることを特徴とする請求項11に記載のモータの固定子組立体。
【請求項１５】
前記ヨークの連結突条は、それらヨークの全高にわたって突成され、これに相応する前記連結部の連結溝も同様に連結部の全高にわたって切削形成されることを特徴とする請求項11に記載のモータの固定子組立体。
【請求項１６】
前記ヨークの両方端には、段状の段差突条が形成され、これに対応する前記ポールの連結部の両方端には、前記段差突条が挿合される連結溝が切削形成されることを特徴とする請求項1に記載のモータの固定子組立体。
【請求項１７】
前記ヨークの両方端には、所定傾斜面が形成され、これに対応する前記ポールの連結部の両方端には、前記傾斜面が挿合される連結溝が切削形成されることを特徴とする請求項1に記載のモータの固定子組立体。
【請求項１８】
所定形状の鋼板をブランキングして複数のヨークプレートを形成する第1段階と、
それらヨークプレートを所定高さに積層してヨークを構成する第2段階と、
前記積層されたヨークを金型に挿入して所定フレームを形成する第3段階と、
前記金型の空いた空間に磁性粉末材料を充填する第4段階と、
前記充填された磁性粉末材料を所定圧力及び温度で加圧加熱して前記ヨークに係合されるポールを成形する第5段階と、
前記金型を除去してから、前記ポールにコイルを巻く第6段階と、
を順次行うことを特徴とするモータの固定子組立体の製造方法。
【請求項１９】
前記第1段階において、
前記ヨークプレートは、所定長さ及び幅を有する鋼板を一回ブランキング加工することで、複数枚が形成されることを特徴とする請求項18に記載のモータの固定子組立体の製造方法。
【請求項２０】
前記第5段階において、
前記ポールは、前記磁性粉末材料をプレスした後、300〜500℃程度の温度でキュアリングを行うことで、前記磁性粉末材料が相互結合されて構成されることを特徴とする請求項18に記載のモータの固定子組立体の製造方法。
【請求項２１】
前記第6段階において、
前記ポールに前記コイルを巻くときは、それらポールとコイルとが接する部分に絶縁紙を粘着するか、又は絶縁物質をモルディングして取付した後、前記コイルを巻くことを特徴とする請求項18に記載のモータの固定子組立体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータの固定子に係るもので、詳しくは、複数の鉄片シートを積層してヨークを形成し、粉末冶金方式によってポールを成形することで、モータの固定子組立体を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、大部分の電気製品にはモータが駆動源として使用されるが、このような従来のモータは、コイルが巻かれて固定された固定子組立体と、該固定子組立体の内側又は外側に係合されて、コイルの周辺に形成される誘導磁気により回転又は往復運動されることで動力を伝達する可動子組立体とから構成されている。
【０００３】
かつ、図12に示されたように、前記コイルが巻回された固定子組立体は、鋼板を所定形状にブランキングして複数のシート(sheet)Cを積層することで形成されたステータコア1と、該ステータコア1の内部に挿合された絶縁体2と、該絶縁体2の外側に巻かれて誘導電流を形成するコイル3とから構成される。
【０００４】
また、図13に示されたように、前記ステータコア1を構成するシートCは、略矩形状に形成されて磁路を形成するヨーク1aと、該ヨーク1aと一体に形成され、該ヨーク1aの両方側の内周面に円弧状に形成されて前記コイル3が巻かれるポール1bとから構成される。
【０００５】
また、前記絶縁体2は、前記ヨーク1aとポール1bとが連結される部位に取付され、コイル3とステータコア1間を絶縁するため、プラスチックやゴムのような絶縁物質から形成される。
【０００６】
しかし、このような積層方式の固定子組立体は、ステータコア1を製造するとき、ブランキング作業時に捨てられるスクラップロスが略35%以上であるため、材料の損失が発生するという欠点があった。
【０００７】
また、ステータコア1とコイル3との間に、保護物質としてのプラスチック射出物が挿合されるため、コイルが巻かれる半径が大きくなって、巻回数に対するコイルの消耗量が増加して材料費用が増加し、かつ、巻線抵抗が増加してモータの効率が低減するという欠点があった。
【０００８】
したがって、このような欠点を解決するため、図14及び図15に示されたように、粉末冶金方式を利用した固定子組立体が商用され、該粉末冶金方式の固定子組立体は、所定形状の金型に磁性粉末材料を挿入し、所定圧力及び温度で加圧及び加熱を施して製造したフレーム5と、該フレーム5の後述する巻線溝5cに巻かれて誘導磁気を発生するコイル6とから構成される。
【０００９】
かつ、前記フレーム5は、断面矩形状に包囲形成されて磁気の通路を形成するヨーク5aと、該ヨーク5aの内周面両方側に円弧状に前記ヨーク5aと一体に湾曲形成されたポール5bと、それらポール5bと前記ヨーク5aとの間に切削形成されてコイル6が巻かれる巻線溝5cと、から構成される。
【００１０】
更に、前記コイル6が接する前記ポール5b、巻線溝5c及びヨーク5aの外側壁面には、絶縁紙7が粘着されることで、それらコイル6とポール5b間の絶縁を図るようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、このように構成された従来モータの粉末冶金方式固定子組立体においては、磁性粉末の透磁率及び鉄損特性が、前記積層方式に使用される珪素鋼(si-steel)に比べて低いと共に、材料費用は高価であるという不都合な点があった。
【００１２】
ここで、前記磁気的性質である透磁率(magnetic  permeability)とは、磁気誘導容量(magnetic  inductive  capacity)又は磁気透過率ともいうもので、一般に、磁場の影響を受けて磁化するとき発生する磁束密度(magnetic  flux  density)と真空中における磁場の強さとの割合をいう。
【００１３】
かつ、前記鉄損(core  loss)特性とは、単位体積当たり鉄から発生する損失を示したもので、珪素鋼(si-steel)が鉄粉(iron  powder)よりも鉄損特性が優れている。即ち、珪素鋼は鉄粉よりも磁束密度が優れてモータの効率が相対的に大きい。
【００１４】
また、粉末冶金方式は、金型によってフレームを形成すれば良いので、製造が容易であり、ポールの首部に巻線溝が形成されることでコイルの消耗量が減少され、巻線溝にラウンド処理が施されることでコイルが巻かれるときに被膜が剥げる恐れをなくすことができる一方で珪素鋼に比べて磁性粉末材料の価格が高価であるという不都合な点があった。
【００１５】
更に、磁性粉末材料は、珪素鋼に比べて透磁率及び鉄損特性が悪いため、既存の珪素鋼を利用したモータと同じ性能を有するためには、より大きい体積のフレームが要求されるので材料費用が上昇するという不都合な点があった。
【００１６】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、複数の鉄片シートを積層してヨークを構成し、粉末冶金方式によってポールを成形することで、材料費用を節減しながらもモータの性能を向上し得るモータの固定子組立体及びその製造方法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】
【００１７】
このような目的を達成するため、本発明に係るモータの固定子組立体及びその製造方法においては、所定長さを有する複数の鉄片シートが積層して形成された複数のヨークと、それらヨーク間に係合され、磁性物質によって成形されてコイルが巻かれる複数のポールと、を包含して構成されることを特徴とする。
【００１８】
かつ、前記ポールは、円弧状に形成されて磁束を集めるガイド部と、該ガイド部の後方に延長形成されてコイルが巻かれる巻線部と、該巻線部の後方に延長形成されて前記ヨークに係合される連結部と、から構成されることを特徴とする。
【００１９】
また、所定形状の鋼板をブランキングして複数のヨークプレートを形成する第1段階と、それらヨークプレートを所定高さに積層してヨークを構成する第2段階と、前記積層されたヨークを金型に挿入して所定フレームを形成する第3段階と、前記金型の空いた空間に磁性粉末材料(iron  powder)を充填する第4段階と、前記充填された磁性粉末材料を所定圧力及び温度で加圧加熱して前記ヨークに係合されるポールを成形する第5段階と、前記金型を除去してから、前記ポールにコイルを巻く第6段階と、を順次行うことを特徴とする。
【００２０】
かつ、前記第1段階において、前記ヨークプレートは、所定長さ及び幅を有する鋼板を一回ブランキング加工することで、複数枚が形成されることを特徴とする。
【００２１】
かつ、前記第5段階において、前記ポールは、前記磁性粉末材料をプレスした後、300〜500℃程度の温度でキュアリング(curing)を行うことで、前記磁性粉末材料が相互結合されて構成されることを特徴とする。
【００２２】
かつ、前記第6段階において、前記ポールに前記コイルを巻くときは、それらポールとコイルとが接する部分に絶縁紙を粘着するか、又は絶縁物質をモルディングして取付した後、前記コイルを巻くことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明に係るモータの固定子組立体及びその製造方法においては、ポールは磁性粉末材料を使用し、ヨークは磁性粉末材料に比べて廉価で、且つ透磁率及び鉄損特性が優れた珪素鋼板(si-steel)を使用することで、同体積対比モータの性能の低下を效果的に防止し、かつ、モータの肥大化による費用の上昇を抑制し得るという効果がある。
【００２４】
また、ヨークプレートを複数のパンチでブランキング加工することで、時間を短縮すると共に、スクラップロスを減らして、生産費用を節減し得るという効果がある。
【００２５】
また、コイルが巻かれるポールの巻線部に溝を切削形成し、該溝の角にラウンド処理を施すことで、プロテクターのような別途の被覆保護機構が不要であるだけでなく、前記溝の深さだけ前記コイルの巻線半径が小さくなるため、巻回数に対するコイルの消耗量が約35%まで低減されて生産費を節減することができるし、前記ポールから外れるコイルの量を減らしてコイルの全体の長さを減少させることで、巻線抵抗が低減されてモータの効率を向上し得るという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係るモータの固定子組立体の第1実施の形態に対し、図面に基づいて説明する。
【００２７】
図1は本発明に係るモータの固定子組立体を示した分解斜視図で、図2は本発明に係るモータの固定子組立体を示した横断面図で、図3乃至図7は本発明に係る固定子組立体の連結部とヨークとの係合構造を示した図2のA部拡大図で、図8は図2のI-I線断面図で、図9は本発明に係るヨークの製造方法を示した鋼板の平面図で、図10(A)(B)及び図11(A)(B)は発明に係るモータの固定子組立体の製造方法を示した工程順序図である。
【００２８】
図1に示されたように、本発明に係るモータの固定子組立体は、所定長さを有する複数の鉄片シートが積層して形成された複数のヨーク10と、それらヨーク10間に係合され、磁性物質によって成形されてコイル30が巻かれる複数のポール20と、を包含して構成される。
【００２９】
また、前記ポール20は、鉄粉により円弧状に粉末冶金成形されて磁束を集めるガイド部23が形成され、該ガイド部23は、固定子の内側に挿入された回転子と所定距離を有して磁気流路を形成するようになっている。
【００３０】
また、前記ガイド部23の後方には、前記コイル30が巻かれる巻線部22が延長形成されている。
【００３１】
また、前記巻線部の高さ及び長さは、前記ガイド部23の高さ及び長さより短い。これは、前記コイル30が前記巻線部22に巻かれるとき、前記コイル30が前記ガイド部23から外れることを防止して、前記コイル30を複数回巻くためである。すなわち、前記巻線部は、前記巻線部に前記コイル30が巻かれるとき、前記コイル30が外れることなく複数回巻くことができるように、その前記コイル面に平行な断面寸法が、前記ガイド部及び前記連結部の前記コイル面に平行な断面寸法より小さく形成され、前記巻線部の外周面は、前記コイルを巻くことができるように、窪んで形成される。
【００３２】
かつ、前記巻線部22の外周面には、前記コイル30を巻くことができるように、所定厚さtを有するコイル溝22aが形成され、前記巻線部22の外周面に形成された角には、前記コイル30が巻かれるとき前記コイルの被覆が剥げないように、曲線部22bが形成される。
【００３３】
また、前記ヨーク10に係合される前記連結部21は、前記巻線部22の後方に延長形成され、円弧状を有するプレートから、前記ヨーク10と同様な高さに形成される。
【００３４】
また、前記ポール20は、極性の性質を有するように磁性粉末材料により成形されるが、このとき、磁性粉末材料を金型に充填して所定圧力で加圧し、300〜500℃程度の温度で加熱して、磁性粉末材料を結合するキュアリングを行う。
【００３５】
ここで、前記磁性粉末材料によって成形された前記ポール20は、複数製造及び設置することができるし、これに相応して、前記ヨーク10も複数製造及び設置することができる。
【００３６】
図2に示されたように、前記ポール20と前記コイル30間を絶縁するため、前記コイル30が巻かれる前記巻線部22及び前記ポール20の内側には、絶縁紙40が粘着されるか、非伝導性物質がモルディングされ、該非伝導性物質としては、エポキシが用いられる。
【００３７】
また、前記ヨーク10は、内部に所定曲率半径を有するように屈曲された複数のヨークプレート11が前記連結部21の高さだけ積層され、その両方端が前記連結部21に係合される。
【００３８】
また、前記ヨークプレート11は、透磁率及び鉄損特性の良い珪素鋼(si-steel)から形成され、前記透磁率(magnetic  permeability)とは、磁気誘導容量(magnetic  inductive  capacity)又は磁気透過率ともいい、磁場の影響を受けて磁化するとき発生する磁束密度(magnetic  flux  density)と真空中における磁場の強さとの割合をいう。
【００３９】
かつ、鉄損(core  loss)特性とは、単位体積当たりの鉄によって発生する損失をいい、珪素鋼(si-steel)が鉄粉(iron  powder)より鉄損特性が優れることで、該珪素鋼は鉄粉よりも磁束密度が優れてモータの効率が相対的に大きい。
【００４０】
また、前記ヨーク10と前記連結部21との間には、それらヨーク10と連結部21とが係合される連結突条11a及び連結溝21aがヨーク10及び連結部21の高さに沿って形成される。
【００４１】
即ち、図3に示されたように、前記ヨーク10の連結突条11aは、断面矩形状に突成され、該連結突条11aに対応して、前記連結部21の両方端面には、断面矩形状に窪んだ連結溝21aが切削形成される。
【００４２】
また、他の実施例として、図4に示されたように、前記ヨーク10の連結突条11aは、断面台形状に突成され、該連結突条11aに対応して、前記連結部21の両方端面には、断面台形状に窪んだ連結溝21aが切削形成される。
【００４３】
また、その他の実施例として、図5に示されたように、前記ヨーク10の連結突条11aは、ヨーク10の高さに沿って長く形成されるが、その形状を断面十字状に連結突条11a-1、11aを形成し、このような連結突条11a-1、11aに対応するように連結部21の両方端の連結溝21a-1、21aも断面十字状に切削形成して使用することもできる。
【００４４】
また、その他の実施例として、図6に示されたように、前記ヨーク10の両方端に段状の段差突条11bを切削形成し、これに対応する連結部21の両方端にも段状の段差突条21bを切削形成して使用することもできる。
【００４５】
また、その他の実施例として、図7に示されたように、前記ヨーク10の両方端に所定傾斜面11cを切削形成し、これに対応する連結部21の両方端にも傾斜面21cを切削形成して使用することもできる。
【００４６】
以下、このように構成された本発明に係るモータの固定子組立体の製造方法について説明する。
【００４７】
図9に示されたように、先ず、厚さ1mm以内の薄い珪素鋼板(si-steel)をブランキング加工して複数のヨークプレート11を形成する。
【００４８】
このとき、図9に示されたように、前記ヨークプレート11を形成する過程においては、所定長さ及び幅を有する珪素鋼板を、複数のパンチが連結されたパンチング機構で一回加工することで、複数枚のヨークプレート11を形成するため、一つのパンチで一枚ずつヨークプレート11を形成する場合より時間が非常短縮される。
【００４９】
次いで、前記ヨークプレート11を所定高さに積層してヨーク10を構成し、前記積層されたヨーク10を金型の両方側に挿入して所定フレームを形成する。
【００５０】
このように、前記金型に前記ヨーク10が全て挿入されると、その他の部分に成形空間Cが形成されるが、該成形空間Cに磁性粉末材料を充填する。
【００５１】
その後、前記金型に充填された磁性粉末材料を所定圧力でプレスし、所定温度で加熱することで、前記ヨーク10に係合されるポール20を成形する。ここで、該ポール20は、成形時に前記ヨーク10と一体に結合されるもので、前記ポール20と前記ヨーク10とを別に形成して係合するものではない。
【００５２】
又、前記ポール20を成形する過程においては、磁性粉末材料をプレスした後、加圧された磁性粉末材料を約300〜500℃程度の温度でキュアリング(curing)を行うことで、磁性粉末材料を相互結合させる。
【００５３】
ここで、キュアリング(curing)は、焼結(sintering)とは多少異なり、焼結は、粉末体を加圧した後、融点に近い温度で加熱して結合させるため、かなり高い熱により結合されるので材料の性質が変わることがあるが、キュアリングは、粉末体をプレスした後、約300〜500℃で加熱して結合させるため、焼結に比べて相対的に低い熱により加熱することで材料の性質が変わらない。
【００５４】
最後に、前記金型を除去した後、磁性粉末材料によって成形された前記ポール20に前記コイル30を巻く。ここで、前記ポール20に前記コイル30を巻くときは、それらポール20とコイル30とが接する部分に前記絶縁紙40を粘着するか、又は絶縁物質をモルディングした後前記コイル30を巻く。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係るモータの固定子組立体を示した分解斜視図である。
【図２】本発明に係るモータの固定子組立体を示した横断面図である。
【図３】図2のA部拡大図である。
【図４】図2のA部の他の実施形態図である。
【図５】図2のA部の又他の実施形態図である。
【図６】図2のA部の又他の実施形態図である。
【図７】図2のA部の又他の実施形態図である。
【図８】図2のI-I線断面図である。
【図９】本発明に係るヨークの製造方法を示した鋼板の平面図である。
【図１０】(A)(B)は本発明に係るモータの固定子組立体の製造方法を示した工程順序図である。
【図１１】(A)(B)は本発明に係るモータの固定子組立体の製造方法を示した工程順序図である。
【図１２】従来のモータの積層方式固定子組立体の構成を示した斜視図である。
【図１３】図12の平面図である。
【図１４】従来のモータの粉末冶金方式固定子組立体の構成を示した斜視図である。
【図１５】図14の横断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
10…ヨーク
11…ヨークプレート
11a…連結突条
20…ポール
21…連結部
21a…連結溝
22…巻線部
22a…コイル溝
23…ガイド部
30…コイル
40…絶縁紙
【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】
2004260988.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004260988.tif 000011
【図１０】
2004260988.tif 000012
【図１１】
2004260988.tif 000013
【図１２】
2004260988.tif 000014
【図１３】
2004260988.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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