(57)【要約】【課題】  電機子コイルの巻装面積を大きくできるとともに、ティース部に巻装する電機子コイルが巻装時ずれにくい固定子鉄心を有するモータを提供できるようにする。【解決手段】  筒状のヨーク部３Ｃと歯状のティース部４Ｃより構成される固定子鉄心２Ｃと、前記ティース４Ｃに装着された電機子コイル５を備えた固定子を有するモータにおいて、固定子鉄心２Ｃを磁性粉末により成形されたもので構成し、また、ティース４Ｃの円周方向の幅が外径から内径方向に向かって、狭くなるようなテーパ形状を有すると共に、軸方向の厚みが外径から内径方向に向かって広くなるような形状とした。さらにヨーク部３Ｃの内面およびティース４Ｃのコイル巻装部の表面に絶縁コーティング１４Ｃを施した。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のヨーク部と歯状のティース部より構成される固定子鉄心と、前記ティースに装着された電機子コイルを備えた固定子を有するモータにおいて、
前記固定子鉄心は磁性粉末により成形されており、
前記ティースは、円周方向の幅が外径から内径方向に向かって狭くなるようなテーパ形状を有すると共に、軸方向の厚みが外径から内径方向に向かって広くなるような形状を有するものであることを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記ティースの歯先に軸方向または円周方向に突出させた突起を設けたことを特徴とする請求項１記載のモータ。
【請求項３】
前記ヨーク部の内面および前記ティースのコイル巻装部の表面に絶縁コーティングを施したことを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集中巻き方式のＡＣサーボあるいはＤＣブラシレスなどのモータに関し、特に固定子鉄心のティース部の形状に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータは、一般的に制御のしやすさからトルク直線性が優れたものが求められる。トルク直線性を損なう要因としてはトルク飽和があげられ、これは、固定子鉄心のティース部等における磁気飽和が原因となっている。そのため、トルク直線性を向上させるには、ティース部においてはその断面積を出来るだけ大きく、概均等にすることが望ましい。
また、ティース部に巻装する電機子コイルは整列に密集して巻装されることが要求されるが、巻装時ずれにくくするためにはティースのコイル巻装部の周長が外周から内周まで概均等であることが望ましい。
以下、従来技術を図面を用いて簡単に説明する。ここでは、ＡＣサーボモータの例をとって述べる。
図１２は従来技術におけるＡＣサーボモータの側断面図、図１３は図１２におけるＥ−Ｅ線に沿う正断面図、図１４は図１２におけるティースのコイル巻装部の拡大図である。
図１２乃至図１４において、１Ｅはモータ、２Ｅは固定子鉄心である。３Ｅは固定子鉄心のヨーク部であり、４Ｅはティース部である。ティース部４Ｅには、インシュレータ１４を介して電機子コイル５が集中巻き方式で巻装される。６は負荷側ブラケットで、７は反負荷側ブラケットである。両ブラケット６、７は、軸受８を介して回転自在に回転子９を支承している。回転子９は、回転軸１０とこの回転軸１０に取り付けた永久磁石１１からなっている。１２は外部と通電するコネクタで、１３はモータの反負荷側の端部に取り付けた回転検出器である。
図１４において、電機子コイル５が巻装される固定子鉄心のティース部４Ｅの形状は、前記の理由より、その幅を外周から内周まで一定であるとともに軸方向の厚みも一定にしている（例えば、特許文献１参照）。
一方、ティース部の幅を故意に内周側で小さくしているものもある。これは、電機子コイルの巻装面積は十分な大きさが確保されることが望ましいが、その巻装面積が内周側で大きく減少することを避けるためである（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−２１５２３０号公報（第７−８頁、図１）
【特許文献２】特開２００２−３５４７１６号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、従来技術では以下の問題があった。
（１）  固定子鉄心のティースのコイル巻装部の幅を外周から内周まで一定とすると共に軸方向の厚みも一定にしている従来の固定子鉄心のティース部は、電機子コイルを巻装し易い反面、電機子コイルの巻装面積が内周側で大きく減少する。
（２）  また、ティースのコイル巻装部の幅を故意に内周側で小さくしているもの（例えば、特許文献２参照）では、電機子コイルの巻装面積が内周側で大きく減少せず巻装面積を大きくできる反面、ティース部の周長が外周から内周まで均等でないため、巻装時、電機子コイルがずれやすい。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、電機子コイルの巻装面積が内周側で大きく減少せず巻装面積を大きくできるとともに、ティース部に巻装する電機子コイルが巻装時ずれにくい固定子鉄心を有する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】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１の発明は、筒状のヨーク部と歯状のティース部より構成される固定子鉄心と、前記ティースに装着された電機子コイルを備えた固定子を有するモータにおいて、前記固定子鉄心は磁性粉末により成形されており、前記ティースは、円周方向の幅が外径から内径方向に向かって狭くなるようなテーパ形状を有すると共に、軸方向の厚みが外径から内径方向に向かって広くなるような形状を有するものであることを特徴としている。
請求項２の発明は、請求項１記載のモータにおいて、前記ティースの歯先に軸方向または円周方向に突出させた突起を設けたことを特徴としている。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のモータにおいて、前記ヨーク部の内面および前記ティースのコイル巻装部の表面に絶縁コーティングを施したことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、ティース４Ａの円周方向の幅が外径から内径方向に向かって、狭くなるようなテーパ形状としたため、電機子コイルの巻装面積がティースの内周側で大きく減少せず巻装面積を大きくできる。
また、固定子鉄心を磁性粉末により成形したため、ティース部の軸方向の厚みを外周から内周に向かって徐々に広くなるように変化させる形状が可能となり、ティース部に巻装する電機子コイルが巻装時ずれにくい固定子鉄心を有するモータを提供することできる。また、ティース部の外周側の軸方向の厚みが小さくなるため、従来のモータにくらべ小型化できる効果もある。
請求項２に記載の発明によると、ティースの歯先に軸方向に突出させた突起を設けたため、ティースの歯先がより効率良く永久磁石の磁束を捕えることができる。また、突起を円周方向にも突出させる構成にしたため、円周方向の幅を調整することでコギングトルクや誘起電圧高調波を所望の特性とすることができる。
請求項３に記載の発明によると、ヨーク部の内面およびティースのコイル巻装部の表面に絶縁コーティングを施したので、従来用いたインシュレータの厚みの分、電機子コイルの巻装面積を大きくとることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。なお、本発明の構成要素が従来技術と同じものについてはその説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。なお、本発明は従来技術同様にＡＣサーボモータの例をとって述べる。
【実施例１】
【０００７】
図１は本発明の第１実施例を示すＡＣサーボモータの側断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線に沿う正断面図、図３は第１実施例における固定子鉄心の斜視図であり、図４は、第１実施例におけるティースのコイル巻装部の拡大図である。
図１ないし図４において、１Ａはモータ、２Ａは固定子鉄心である。３Ａは固定子鉄心のヨーク部であり、４Ａはティース部である。ティース部４Ａには、インシュレータ１４を介して電機子コイル５が集中巻き方式で巻装される。
本発明が従来技術と異なる点は以下のとおりである。
すなわち、固定子鉄心２Ａは磁性粉末により成形されたもので構成されており、ティース４Ａは、円周方向の幅が外径から内径方向に向かって狭くなるようなテーパ形状を有すると共に、軸方向の厚みが外径から内径方向に向かって広くなるような形状を有した点である。
第１実施例は、ティース４Ａの円周方向の幅が外径から内径方向に向かって、狭くなるようなテーパ形状としたので、電機子コイル５の巻装面積がティースの内周側で大きく減少せず巻装面積を大きくすることができる。
また、固定子鉄心２Ａを磁性粉末により成形したので、ティース部４Ａの軸方向の厚みを外周から内周に向かって徐々に広くなるように変化させる形状が可能となり、これによりティース部４Ａに巻装する電機子コイル５を巻装時にずれにくくした固定子鉄心２Ａを有するモータを提供することできる。また、ティース部４Ａの外周側の軸方向の厚みが小さくなるため、従来のモータにくらべ小型化できる効果もある。
【実施例２】
【０００８】
図５は本発明の第２実施例を示すＡＣサーボモータの側断面図、図６は図５におけるＢ−Ｂ線に沿う正断面図である。
図５及び図６において、１Ｂはモータ、２Ｂは固定子鉄心である。３Ｂは固定子鉄心のヨーク部であり、４Ｂはティース部である。ティース部４Ｂには、インシュレータ１４を介して電機子コイル５が集中巻き方式で巻装される。１５Ｂはティースの歯先の軸方向に飛び出た部分であり、１６Ｂはティースの歯先の円周方向に飛び出た部分である。
第２実施例が第１実施例と異なる点は、図５に示すように、コイル巻装部でないティース４Ｂの歯先に軸方向に突出させた突起１５Ｂを設けた点である。また、前記突起１５Ｂの他に、図６に示すように、隣り合うティースの歯先の円周方向に突起１６Ｂを設けるようにした点である。
第２実施例はコイル巻装部でないティース４Ｂの歯先に軸方向に突出させた突起１５Ｂを設けた点このような構成にしたので、ティー４Ｂの歯先がより効率良く永久磁石の磁束を捕えることができる。また、軸方向に突出した突起１５Ｂの他に円周方向にも突出した突起を１６Ｂを設ける構成にしたため、円周方向の幅を調整することでコギングトルクや誘起電圧高調波を所望の特性とすることができる。
【実施例３】
【０００９】
図７は本発明の第３実施例を示すＡＣサーボモータの側断面図、図８は図７におけるＣ−Ｃ線に沿う断面図、図９は第３実施例における固定子鉄心の斜視図である。
図７乃至図９において、１Ｃはモータ、２Ｃは固定子鉄心である。３Ｃは固定子鉄心のヨーク部であり、４Ｃはティース部である。ティース部４Ｃには、絶縁コーティング１４Ｃを介して電機子コイル５が集中巻き方式で巻装される。
第３実施例が第１実施例及び第２実施例と異なる点は、図７及び図８に示すように、固定子鉄心のヨーク部の内面やティースのコイル巻装部の表面等にインシュレータ１４に替えて、絶縁コーティング１４Ｃを施した点である。
第３実施例は、絶縁体を構成するインシュレータ１４に替えて、絶縁コーティング１４Ｃを用いるため、本来のインシュレータの厚みの分、電機子コイルの巻装面積を大きくとることができる。
【実施例４】
【００１０】
図１０は本発明の第４実施例を示すＡＣサーボモータの側断面図、図１１は図１０におけるＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
図１０及び図１１において、１Ｄはモータ、２Ｄは固定子鉄心である。３Ｄは固定子鉄心のヨーク部であり、４Ｄはティース部である。ティース部４Ｄには、絶縁コーティング１４Ｄを介して電機子コイル５が集中巻き方式で巻装される。１７Ｄはフレームである。
第４実施例が第１実施例乃至第３実施例と異なる点は、第１実施例乃至第３実施例が固定子鉄心の内側に回転子の永久磁石が配置されるインナーロータタイプであるのに対し、第４実施例は固定子鉄心の外側に回転子の永久磁石が配置されるアウターロータタイプとした構成した点である。
第４実施例で示したアウターロータタイプのモータは、第１〜第３実施例で述べたインナーロータタイプのモータと同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
ティースのコイル巻装部における円周方向の幅を外径から内径方向に向かって狭くし、軸方向の厚みを逆に徐々に広くなるようにした固定子鉄心を有するＡＣサーボモータを構成することで、従来のモータにくらべ小型化できるため、例えば小形で省スペース化が要求される産業用モータに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施例を示すＡＣサーボモータの側断面図
【図２】図１におけるＡ−Ａ線に沿う正断面図
【図３】第１実施例における固定子鉄心の斜視図
【図４】第１実施例におけるティースのコイル巻装部の拡大図
【図５】本発明の第２実施例を示すＡＣサーボモータの側断面図
【図６】図５におけるＢ−Ｂ線に沿う正断面図
【図７】本発明の第３実施例を示すＡＣサーボモータの側断面図
【図８】図７におけるＣ−Ｃ線に沿う正断面図
【図９】第３実施例における固定子鉄心の斜視図
【図１０】本発明の第４実施例を示すＡＣサーボモータの側断面図
【図１１】図１０におけるＤ−Ｄ線に沿う正断面図
【図１２】従来技術におけるＡＣサーボモータの側断面図
【図１３】図１２におけるＥ−Ｅ線に沿う正断面図
【図１４】図１２におけるティースのコイル巻装部の拡大図
【符号の説明】
【００１３】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ  １Ｅ  モータ
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ  ２Ｅ  固定子鉄心
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ  ３Ｅ  ヨーク部
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ  ４Ｅ  ティース部
５  電機子コイル
６  負荷側ブラケット
７  反負荷側ブラケット
８  軸受
９、９Ｄ  回転子
１０、１０Ｄ  回転軸
１１、１１Ｄ  永久磁石
１２  コネクタ
１３  回転検出器
１４  インシュレータ
１４Ｃ、１４Ｄ  絶縁コーティング
１５Ｂ、１６Ｂ  突起
１７Ｄ  フレーム
１８Ｄ  界磁ヨーク
【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】
2005198440.tif 000011
【図１０】
2005198440.tif 000012
【図１１】
2005198440.tif 000013
【図１２】
2005198440.tif 000014
【図１３】
2005198440.tif 000015
【図１４】
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