(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状に配置してステータを形成する分割ステータコアであって、
バックヨーク部と、該バックヨーク部からステータ内方へ突出するティース部を有し、前記バックヨーク部のステータ周方向両端の径方向の端面が、周方向に隣接する分割ステータコアとの接合端面とされ、該周方向両端の接合端面は外周端から内周端にかけて傾斜した平坦面とし、該傾斜した平坦面は前記分割ステータコアを円環形状に配置した状態で、隣接する分割ステータコアの前記接合端面の内周端から外周側にかけて離反する方向に傾斜した形状とし、これら接合端面がなす角度αが３６０度を前記ステータを構成する分割ステータコアの個数で割った角度βよりも小さく設定しており、円環状に配置された状態で隣接配置される前記接合端面同士は全面にわたって接触し、外周側の接触面の接触圧より内周側の接触面の接触圧が大となる設定としていることを特徴とする分割ステータコア。
【請求項２】
前記分割ステータコアは圧粉磁性体あるいは積層鋼板から形成している請求項１に記載の分割ステータコア。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の分割ステータコアの前記ティース部を分割した絶縁被覆部材で挟みこんで組みつけており、該絶縁被覆部材に巻線を巻き付けてコイルを形成している分割ステータ。
【請求項４】
請求項３に記載の分割ステータコアを円環状に配置して形成するステータであって、
隣接する前記分割ステータコアのバックヨーク部の前記接合端面同士は全面にわたって接触し、接触面の接触圧は外周端から内周端にかけて次第に大としていることを特徴とするステータ。
【請求項５】
請求項４に記載のステータの製造方法であって、
前記分割ステータコアを円環状に配置し、周方向に隣接する前記分割ステータコアの前記接合端面の内周端を接触させて、外周側は非接触として位置決めし、
前記環状に配置された前記バックヨーク部の外周面に焼きバメ用の外リングを外嵌し、該外リングを焼きバメして縮径化し、
前記縮径化工程で前記非接触の外周側も接触させ、前記接合端面の全面が押圧されていることを特徴とするステータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は分割ステータコア、分割ステータコアを用いた分割ステータ、該分割ステータを組みつけて形成したステータ、および該ステータの製造方法に関し、分割ステータコアを円環状に配置して形成されるステータの内径真円度を高め、モータ特性を向上させるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータにおいて、ロータの外周に配置されるステータに用いられるステータコア（鉄心）には、巻き線のしやすさや占有率向上等の理由から、リング状のステータを所定角度に分割した分割ステータを設け、各分割ステータのコアに巻線して予めコイルを形成しておき、これら分割ステータをリング状に組みつける場合が多い。
具体的には、分割ステータコアは、コイルを巻きつけた状態で円環状に配置し、これら分割ステータコアの外周に焼きバメリングを外嵌して締結し、ステータとして形成している。
即ち、焼きバメリングを予め加熱して膨張させ、この状態で円環状に配置した分割ステータコアの外周面に外嵌し、該焼きバメリングが温度降下により内径が縮小していくことで、分割ステータコアの外周面を焼きバメリングで押圧し、分割ステータコア同士を締結している。
【０００３】
モータの特性は、ステータコアとロータとのギャップ(間隔)に大きく影響を受けるため、ステータコアが分割ステータコアの場合には、各分割ステータコアの内周面のバラツキをなくしてステータの内径真円度を高め、各分割ステータコアとロータとのギャップを一定とし、モータの特性を向上させることが望まれる。ここで、真円度とは最大直径と最小直径の差を表す。
【０００４】
分割ステータコアを一体化して形成しているステータとして、特開２００５−３５４８３８号公報のステータコアが提供されている。
前記ステータコア１は、図８（Ａ）に示すように、複数のステータコア部品２をローターコア３の周囲に沿って周方向に連結して構成されている。前記ステータコア部品２は、図８（Ｂ）に示すように、ヨーク部２ａと、ヨーク部２ａから内周側に突設したティース部２ｂと、該ティース部２ｂを挟んでヨーク部２ａと対向して設けられた鍔部２ｃと、前記ティース部２ｂに巻きつけたコイル２ｄとを備えている。ステータコア部品２は、ヨーク部２ａの側面２ｅを隣接するステータコア部品２との接合面とし、環状に連なるようにステータ周方向に配置され、ステータコア部品２同士が締結されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３５４８３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のステータコア１では、ステータコア部品２同士を焼きバメによって締結する場合、ステータコア部品２同士の接合面となるヨーク部２ａの側面２ｅを平面として互いにステータ径方向に摺動可能とされているため、ステータコア部品２同士の位置決めができず、ステータコア部品２の内周面２ｆが径方向にばらつきが生じやすい。そのため、ステータコア１の内径真円度が低くなりやすく、ステータコア１とローターコア３とのギャップが一定とならず、モータの特性が低下しやすい問題がある。
【０００７】
これに対し、隣接する分割ステータコアとの接合面となるバックヨーク部の接合端面の形状、隣接する分割ステータコアの接合端面と嵌め合わせる形状とし、該嵌合部分で隣接する分割ステータコアとの接触位置を規定することにより、ステータの内径真円度を向上させることが考えられる。しかしながら、該分割ステータコアでは、分割ステータコアが複雑な形状となり、金型製作費がかかり製造コストが高くなる場合があると共に、組み付け性が悪くなりやすい問題がある。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、分割ステータコア同士を円環状に配置して締結しリング状のステータとする場合に、分割ステータコアの形状を工夫することで、バックヨーク部の接合端面の形状を複雑とせずに、ステータの内径真円度を高め、モータ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】
上記課題を解決するために、本発明は、円環状に配置してステータを形成する分割ステータコアであって、
バックヨーク部と、該バックヨーク部からステータ内方へ突出するティース部を有し、前記バックヨーク部のステータ周方向両端の径方向の端面が、周方向に隣接する分割ステータコアとの接合端面とされ、該周方向両端の接合端面は外周端から内周端にかけて傾斜した平坦面とし、該傾斜した平坦面は前記分割ステータコアを円環形状に配置した状態で、隣接する分割ステータコアの前記接合端面の内周端から外周側にかけて離反する方向に傾斜した形状とし、これら接合端面がなす角度αが３６０度を前記ステータを構成する分割ステータコアの個数で割った角度βよりも小さく設定しており、円環状に配置された状態で隣接配置される前記接合端面同士は全面にわたって接触し、外周側の接触面の接触圧より内周側の接触面の接触圧が大となる設定としていることを特徴とする分割ステータコアを提供している。
【００１０】
前記構成とすると、複数の分割ステータコアを円環状に配置する際、隣接するバックヨーク部の接合端面の内周側同士が接触するため、該接合端面の内周側で位置決めすることができる。さらに、該円環状に配置した分割ステータコアの外周を焼きバメリングで内方に押圧することで一体的に固定する際には、円環状に配置した状態で接触している接合端面の内周側に応力が集中する。応力が集中する内周側では、隣接する分割ステータコアが互いにステータ周方向に押し合うため、各分割ステータコアがステータ内方に移動するのを抑制し、分割ステータコアの位置ずれを最小限に抑えることができる。
よって、分割ステータコアの内周面の径方向のばらつきを防止し、ステータの真円度を高めることができる。
前記構成からなる本発明のステータの内径真円度は、０．０５ｍｍ以下とすることができ、このような真円度を達成することで、ロータとステータとのギャップを一定としてモータ特性を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明の分割ステータコアは複雑な形状とせず、接合端面は外周端から内周端にかけて傾斜した平坦面とし、該接合端面のなす角度を、３６０度を分割ステータの個数で割った角度よりも小さくしているだけであるため、既存の分割ステータコアからの設計変更も容易であると共に、複雑な金型を作成する必要がなく製造コストを抑えることができ、ステータを形成する際にも組み付け性がよい。
【００１２】
前記分割ステータコアは圧粉磁性体あるいは積層鋼板から形成しているのが好ましい。
分割ステータコアが圧粉磁性体で構成されると、三次元成形で容易に作製することができるため、作業性が良いと共に、コストを削減することができる。さらに、モータの廃棄時に、分割ステータコアを細かく粉砕できるため、分割ステータコアとコイルとの分離を容易に行うことができ、リサイクル性が高い。
一方、分割ステータコアが積層鋼板で構成されると、積層鋼板は鋼板を打ち抜いて製造することができるため、製造が容易であると共に安価に作製することができる。
【００１３】
さらに、本発明は、前記分割ステータコアのティース部を分割した絶縁被覆部材で挟んで組みつけ、該絶縁被覆部材に巻線を巻き付けてコイルを形成している分割ステータを提供している。
さらに、本発明は、前記分割ステータコアを円環状に配置して形成しているモータのステータであって、
隣接する前記分割ステータコアのバックヨーク部の前記接合端面同士を全面にわたって接触させ、外周側の接触面の接触圧より内周側の接触面の接触圧を大としていることを特徴とするステータを提供している。
【００１４】
分割ステータのティース部に巻きつけるコイルによって発生した磁束は、バックヨーク部の両側を夫々通って、隣接するバックヨーク部へと流れる。磁束は最短距離の経路をとるため、バックヨーク部の接合端面の内周側では、磁束密度が局所的に高くなり、磁束密度が不均一となって、電気エネルギーの損失が大きくなる。
本発明のステータでは、バックヨーク部の接合端面の内周側の接触圧を外周側の接触圧よりも大としているため、接合端面の内周側では外周側よりも内部に歪みが生じ磁束が通りにくくなり、接合端面の内周側を通っていた磁束が接合端面の外周側に分散する。よって、バックヨーク部における磁束の不均一が解消され鉄損を低減することができると共に、接合端面内周側において磁束が飽和状態とならず漏れ磁束を減らすことができ、モータ特性を向上させることができる。
【００１５】
さらに、本発明は、前記ステータの製造方法として、
前記分割ステータコアを円環状に配置し、周方向に隣接する前記分割ステータコアの前記接合端面の内周端を接触させて、外周側は非接触として位置決めし、
前記環状に配置された前記バックヨーク部の外周面に焼きバメ用の外リングを外嵌し、該外リングを焼きバメして縮径化し、
前記縮径化工程で前記非接触の外周側も接触させ、前記接合端面の全面が押圧されていることを特徴とするステータの製造方法を提供している。
分割ステータを組み付けたステータの状態では、隣接する分割ステータの接合端面の全面が密着している場合に限らず、接合端面の間には隙間があいていてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
前述したように、本発明によれば、複数の分割ステータコアを円環状に配置する際には、隣接するバックヨーク部の接合端面の内周側同士が接触するため、該接合端面の内周側で位置決めすることができる。さらに、円環状に配置した分割ステータコアを締結する際には、該接合端面の内周側で応力が集中し、隣接する分割ステータコアが互いにステータ周方向に押し合うため、各分割ステータコアがステータ内方に移動するのを抑制し、分割ステータコアの位置ずれを最小限に抑えることができる。
【００１７】
また、本発明の分割ステータコアは複雑な形状とせず、接合端面は傾斜した平坦面とし、該接合端面のなす角度を３６０度を分割ステータの個数で割った角度よりも小さくしているだけであるため、既存の分割ステータコアからの設計変更も容易であると共に、複雑な金型を作成する必要がなく製造コストを抑えることができる。さらに、ステータを形成する際にも、接合端面を複雑な形状としていないため、組み付け性がよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図７は本発明の実施形態を示す。
【００１９】
本実施形態の分割ステータ１０は、分割ステータコア１１と、該分割ステータコア１１に外嵌して被覆する絶縁樹脂被覆体１２と、分割ステータコア１１のティ−ス部１１ａに絶縁樹脂被覆体１２を介して巻線を巻きつけて形成するコイル１４とを備えている。該分割ステータ１０を円環状に順次配置し、外周面に焼きバメ用の外リング２０を外嵌固定してステータ３０としている。該ステータ３０はロータ４０の周囲に配置されてモータ５０を構成している。
【００２０】
分割ステータコア１１は、図３（Ａ）に示すように、バックヨーク部１１ｂと、該バックヨーク部１１ｂからステータ３０内方へ突出するティース部１１ａと、該ティース部１１ａの内周端からステータ周方向Ｄ２に突出する鍔部１１ｃとからなる。
バックヨーク部１１ｂのステータ周方向Ｄ２両端のステータ径方向Ｄ１の端面を、ステータ周方向Ｄ２に隣接する分割ステータ１０との接合端面１１ｄ、１１ｄとしており、該接合端面１１ｄ、１１ｄを互いに接合させてステータ３０を形成する。
バックヨーク部１１ｂおよび鍔部１１ｃは、ステータ軸方向Ｄ３の高さをティース部１１ａと同じとしている。
【００２１】
該分割ステータコア１１は、図５（Ａ）に示すように、分割ステータ１０を円環状に配置した状態では、隣接する分割ステータ１０の接合端面１１ｄ、１１ｄの内周端１１ｇ、１１ｇが接触すると共に外周側にかけて離反する形状としている。バックヨーク部１１ｂの接合端面１１ｄ、１１ｄは図３、図４、図５に示すように外周端から内周端にかけて傾斜した平坦面とし、かつ、該接合端面１１ｄ、１１ｄのなす角度αは、図３（Ｂ）に示すように、バックヨーク部１１ｂの両接合端面１１ｄ、１１ｄの内周端１１ｇ、１１ｇとステータ中心Ｏを結ぶ線がなす角度、即ち、ステータ３０を構成する分割ステータ１０の個数で３６０度を割った角度βより小となるよう設定している。本実施形態では、分割ステータ１０の個数を１８個としており、βを２０度とし、αを１９度としている。
分割ステータコア１１は圧粉磁性体材料を加圧、圧縮した後に加熱処理することにより一体成形している。なお、分割ステータコア１１は鋼板積層体から形成してもよい。
【００２２】
前記絶縁樹脂被覆体１２は、図４に示すように、ティース部１１ａの外周面に被覆する矩形筒状のティース被覆部１２ａを備え、該ティース被覆部１２ａの外周端からはバックヨーク被覆部１２ｂ、内周端からは鍔被覆部１２ｃが鍔状に突設している。該バックヨーク被覆部１２ｂはバックヨーク部１１ｂの接合端面１１ｄ、１１ｄを被覆しない構成としている。
本実施形態では、該絶縁樹脂被覆体１２の厚さは０．２ｍｍとしている。
【００２３】
本実施形態では、絶縁樹脂被覆体１２はステータ径方向Ｄ１の軸線で２つに分割した成形品１２−１、１２−２として成形して、分割ステータコア１１に外嵌して取り付けている。
なお、該絶縁樹脂被覆体１２を分割ステータコア１１と別に成形して、分割ステータコア１１に取り付ける構成とする代わりに、分割ステータコア１１にモールドして絶縁被覆層を形成してもよい。
【００２４】
ステータ３０は、図１および図７に示すように、円環状に分割ステータ１０を配置し、その外周面に焼きバメ用の外リング２０を外嵌して一体的に締結している。
分割ステータコア１１を円環状に締結した分割ステータ１０は、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、ステータ周方向Ｄ２に隣接する分割ステータコア１１の接合端面１１ｄ同士を全面にわたって接触させている。予め、接合端面１１ｄの内周端１１ｇを接触させて円環状に配置しているため、該接合端面内周側の接触面１１ｅの接触圧は接合端面外周側の接触面１１ｆの接触圧よりも大となる。
【００２５】
焼きバメ用の外リング２０は金属製のリングとし、常温時においては焼きバメ用の外リング２０の内周径を、円環状に配置された分割ステータコア１１の外周径よりも小とする。かつ、熱せられて膨張した状態で円環状に配置された分割ステータコア１１の外周に嵌合可能な径に設定している。
【００２６】
次に、前記分割ステータ１０およびステータ３０の製造方法について説明する。
まず、図４に示すように、分割ステータコア１１には分割した絶縁樹脂被覆体１２−１、１２−２を両側から挟み込んで組みつけておく。詳しくは、ティース部１１ａをティース被覆部１２ａに内嵌させると共に、鍔被覆部１２ｃおよびバックヨーク被覆部１２ｂを鍔部１１ｃおよびバックヨーク部１１ｂに被覆する。
【００２７】
前記絶縁樹脂被覆体１２を被覆した分割ステータコア１１のティース部１１ａにコイル１４を巻き付けて図２に示すような分割ステータ１０とする。
【００２８】
ついで、前記コイル１４を巻き付けた分割ステータ１０を、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、接合端面１１ｄの内周端１１ｇを接触させ、外周側は非接触として位置決めしながら円環状に配置していく。
その後、焼きバメ用の外リング２０を予め加熱膨張させ、その内周径を分割ステータ１０を円環状に連結した外周径よりも大とし、この状態で、図６に示すように、該焼きバメ用の外リング２０を円環状に連結した分割ステータ１０の外周に外嵌する。
【００２９】
焼きバメ用の外リング２０は自然冷却により縮径化していき、該縮径化の過程で、焼きバメ用の外リング２０は、分割ステータコア１１のバックヨーク部１１ｂの外周面をステータ中心Ｏに向けて内方に押圧する。そうすると、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、非接触の接合端面１１ｄの外周側が接触し、接合端面１１ｄ、１１ｄの全面が密着する。
この状態で隣接する分割ステータ１０同士および焼きバメ用の外リング２０を一体的に固定してステータ３０としている。
【００３０】
前記構成とすると、ステータ３０の製造工程において、分割ステータコア１１を円環状に配置する際に、隣接するバックヨーク部１１ｂの接合端面１１ｄの内周端１１ｇ同士を接触させて配置していくため、該内周端１１ｇで分割ステータコア１１を位置決めすることができる。さらに、焼きバメ用の外リング２０で分割ステータコア１１の外周面を内方に押圧する際、該内周端１１ｇに応力が集中し、隣接する分割ステータコア１１が互いにステータ周方向Ｄ２に押し合うため、各分割ステータコア１１がステータ中心Ｏ方向に移動するのを抑制し、分割ステータコア１１の位置ずれを最小限に抑えることができる。よって、分割ステータコア１１の内周面のバラツキをなくすことができ、ステータ３０の内径真円度を高めることができるため、各分割ステータコア１１とロータ４０とのギャップを一定とすることができ、モータ特性を向上させることができる。
【００３１】
また、接合端面１１ｄ、１１ｄを複雑な形状とせず、接合端面１１ｄ、１１ｄのなす角度を、３６０度を分割ステータ１０の個数で割った角度よりも小さくしているだけであるため、既存の分割ステータコアからの設計変更も容易であると共に、複雑な金型を作成する必要がなく製造コストを抑えることができ、ステータ３０を形成する際にも組み付け性がよい。
【００３２】
さらに、前記構成からなるステータ３０において、各分割ステータ１０のコイル１４によって発生する磁束Ｂは、バックヨーク部１１ｂ側の両側を夫々通って、各接合端面１１ｄ、１１ｄから、ステータ周方向Ｄ２の両側に隣接するバックヨーク部１１ｂの接合端面１１ｄ、１１ｄへと流れる。其の際、磁束Ｂの経路に当たる位置であり局所的に磁束密度が高い接合端面１１ｄの内周側の接触面１１ｅの接触圧を、外周側の接触面１１ｆの接触圧よりも高くすることで、接合端面１１ｄの内周側接触面１１ｅを通っていた磁束Ｂが外周側接触面１１ｆに分散するため、磁束密度の不均一を解消することができると共に、磁束Ｂの飽和状態を防止することができる。従って、電気エネルギーの減少、即ち、鉄損を減少させることができ、モータ特性を向上させることができる。
【００３３】
さらにまた、分割ステータコア１１を圧粉磁性体で構成すると、三次元成形で容易に作製することができるため、作業性が良いと共に、コストを削減することができる。
かつ、分割ステータコア１１のコイル１４の巻き付け部に形成する絶縁樹脂被覆層を成形品で構成しているため、分割ステータコア１１に対して必要箇所に絶縁樹脂被覆体１２−１、１２−２を外嵌するだけで、絶縁樹脂層を簡単に設けることができる。
【００３４】
なお、本発明は、前記実施形態は限定されず、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】
【００３５】
【図１】モータを示す斜視図であり、
【図２】本発明の分割ステータを示す斜視図である。
【図３】本発明の分割ステータコアを示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）はバックヨーク部の接合端面のなす角度を示す図である。
【図４】絶縁樹脂層を分割ステータコアに被覆する斜視図である。
【図５】ステータの製造工程を示す図であり、（Ａ）は分割ステータを円環状に配置した状態の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の要部を拡大した図である。
【図６】ステータの製造工程を示す図であり、円環状に配置した分割ステータの外周に焼きバメ用の外リングを配置した状態を示す平面図である。
【図７】ステータの製造工程を示す図であり、（Ａ）は円環状に配置した分割ステータの外周に焼きバメ用の外リングを外嵌した状態を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）の要部を拡大した図である。
【図８】従来例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  分割ステータ
１１  分割ステータコア
１１ａ  ティース部
１１ｂ  バックヨーク部
１１ｄ  接合端面
１１ｅ  内周側の接触面
１１ｆ  外周側の接触面
１２  絶縁樹脂被覆体
１４  コイル
２０  焼きバメ用の外リング
３０  ステータ
５０  モータ
Ｄ１  ステータ径方向
Ｄ２  ステータ周方向
Ｄ３  ステータ軸方向
Ｂ  コイルの磁束
【図１】
0005144163.tif 000002
【図２】
0005144163.tif 000003
【図３】
0005144163.tif 000004
【図４】
0005144163.tif 000005
【図５】
0005144163.tif 000006
【図６】
0005144163.tif 000007
【図７】
0005144163.tif 000008
【図８】
0005144163.tif 000009