(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の分割ステータコアを円環状に配置して形成するモータのステータであって、
前記分割ステータコアは圧粉磁性体から形成され、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、該接合端面の内周端縁から外周側に向けて断面三角形に面取りして切欠部が設けられ、ステータ軸方向に延在し、
前記複数の分割ステータコアが円環状に組み付けられた状態で、前記接合端面の内周側は前記切欠部により非接触部とされ、該非接触部のステータ径方向の長さは、前記接合端面のステータ径方向の長さの１０％〜３０％とし、かつ、前記非接触部の内周端の周方向の寸法は１ｍｍ〜３ｍｍとされることを特徴とするステータ。
【請求項２】
複数の分割ステータコアを円環状に配置して形成するモータのステータであって、
前記分割ステータコアは、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、該接合端面の内周端縁から外周側に向けて断面三角形に面取りして切欠部が設けられ、該切欠部はステータ軸方向に延在し、前記複数の分割ステータコアが円環状に組み付けられた状態で、前記接合端面の内周側は前記切欠部により非接触部とされ、該非接触部のステータ径方向の長さは、前記接合端面のステータ径方向の長さの１０％〜３０％とし、かつ、前記非接触部の内周端の周方向の寸法は１ｍｍ〜３ｍｍとされ、かつ、
前記ティース部に分割した絶縁樹脂被覆体を外嵌して取り付け、該絶縁樹脂被覆体はティース被覆部の外周端から鍔状にバックヨーク被覆部を突設し、前記切欠部を除くバックヨーク部内周面を被覆していることを特徴とするステータ。
【請求項３】
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２に記載のステータ。
【請求項４】
前記ティース部の絶縁樹脂被覆体に巻線が巻き付けられてコイルが形成されている請求項２または請求項３に記載のステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は分割ステータを組みつけて形成したステータに関し、分割ステータコア内の鉄損を低減し、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の組みつける場合が多い。
【０００３】
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クを外嵌して締結し、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。
【０００４】
前記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（特許文献１）が提供されている。該特許文献１のステータ１は、図７（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の周囲に沿ってステータ周方向に連結して構成している。
ステータコア部品２は、図７（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、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１は、ステータ周方向のヨーク部２ａの端面を接合端面２ｅとしてステータ周方向に環状に連続させて配置し、ステータコア部品２同士を締結している。
【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】
ティース部２ｂに巻きつけるコイル２ｄによって発生した磁束は、ティース部２ｂからステータ周方向に突出しているヨーク部２ａの両側部を夫々通って、隣接するヨーク部２ａへと流れる。磁束は最短距離の経路をとるため、隣接するヨーク部２ａの接合部分では、内周端側２ｆの磁束密度が局所的に高くなり、磁束密度が不均一となりやすい。
磁性材料のコアでは、モータ特性を低下させる要因となる電気エネルギーの損失、即ち鉄損は磁束密度の１．６乗にほぼ比例する。よって、磁束が不均一となると鉄損が増大すると共に、磁束密度が局所的に高くなるため磁束が飽和状態となって漏れ磁束が発生する場合があり、特許文献１のステータ１では、モータ特性が悪化しやすい問題がある。
【０００７】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、分割ステータコアの形状を工夫することで、磁束密度の不均一を解消して鉄損を低減し、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】
【０００８】
前記課題を解決するために、第１の発明として、複数の分割ステータコアを円環状に配置して形成するモータのステータであって、
前記分割ステータコアは圧粉磁性体から形成され、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、該接合端面の内周端縁から外周側に向けて断面三角形に面取りして切欠部が設けられ、ステータ軸方向に延在し、
前記複数の分割ステータコアが円環状に組み付けられた状態で、前記接合端面の内周側は前記切欠部により非接触部とされ、該非接触部のステータ径方向の長さは、前記接合端面のステータ径方向の長さの１０％〜３０％とし、かつ、前記非接触部の内周端の周方向の寸法は１ｍｍ〜３ｍｍとされることを特徴とするステータを提供している。
また、第２の発明として、複数の分割ステータコアを円環状に配置して形成するモータのステータであって、
前記分割ステータコアは、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、該接合端面の内周端縁から外周側に向けて断面三角形に面取りして切欠部が設けられ、該切欠部はステータ軸方向に延在し、前記複数の分割ステータコアが円環状に組み付けられた状態で、前記接合端面の内周側は前記切欠部により非接触部とされ、該非接触部のステータ径方向の長さは、前記接合端面のステータ径方向の長さの１０％〜３０％とし、かつ、前記非接触部の内周端の周方向の寸法は１ｍｍ〜３ｍｍとされ、かつ、
前記ティース部に分割した絶縁樹脂被覆体を外嵌して取り付け、該絶縁樹脂被覆体はティース被覆部の外周端から鍔状にバックヨーク被覆部を突設し、前記切欠部を除くバックヨーク部内周面を被覆していることを特徴とするステータを提供している。
【０００９】
前記第１、第２の発明はいずれも、複数の分割ステータコアを円環状に配置し、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化に固定した際に、バックヨーク部の接合端面の内周端から外周側に向けた切欠部を設けているため、隣接するバックヨーク部の接合端面の内周端は接触せずに隙間が生じる。
接触した状態では局所的に磁束密度が高くなるバックヨーク部の接合端面内周端側に隙間を設けることで、接合端面の内周端側を通っていた磁束が接合端面の外周側に分散し、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、接合端面内周端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。
【００１１】
前記のように、第１の発明の分割ステータコアは圧粉磁性体で形成しており、前記第２の発明の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。
【００１２】
前記第１、第２の発明の分割ステータコアのティース部に巻線が巻き付けられてコイルが形成されている分割ステータを、円環状に配置して形成しているモータのステータにおいて、
周方向に隣接する前記分割ステータのバックヨーク部の前記接合端面同士が接合され、該接合端面の内周端側に前記切欠部により非接触部が設けられているため、コイルの磁束を前記接合端面の外周側に分散させて通す構成としている。
【００１３】
前記構成とすると、バックヨーク部の接合端面の内周端側は隙間をあけて非接触部とし、コイルの磁束を接合端面の外周側に分散させて通すことで、分割ステータコア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、局所的に磁束密度が高くなる部分がなくなるため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。
【００１４】
前記のように、非接触部の周方向の寸法は１ｍｍ〜３ｍｍ、径方向の寸法はバックヨーク部の径方向の長さの１０％〜３０％としている。
非接触部の周方向の寸法を１ｍｍ以上とすることで、非接触部を磁束が通りにくくなるため、接合端面の外側に磁束を分散させることができる一方、非接触部の周方向の寸法が３ｍｍを越えると、非接触部に全く磁束が流れなくなり、逆に磁束の不均一が発生してしまう。
また、径方向の寸法がバックヨーク部の径方向の長さの１０％より小さいとすると磁束を外周側に分散させるには至らず、３０％より大きいとすると、バックヨーク部の強度が低下してしまい、分割ステータコアを円環状に配置して焼きバメリングで外周面を押圧して締結する際に、バックヨーク部が破損する恐れがあると共に、接合端面の接触面積が小さくなりすぎるため、磁束が接触部において飽和状態となり、漏れ磁束が発生しやすい。
【発明の効果】
【００１５】
前述したように、本発明の分割ステータコアを円環状に締結して形成したステータは、バックヨーク部の接合端面同士を接触した状態で局所的に磁束密度が高くなるバックヨーク部の接合端面内周端側に切欠部で形成される隙間を設けることで、接合端面の内周端側を通っていた磁束が切欠部の外周側に分散し、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、接合端面内周端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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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６は本発明の実施形態を示す。
【００１７】
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。
【００１８】
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からステータ径方向Ｄ１のステータ中心Ｏ方向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コア１１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。
【００１９】
バックヨーク部１１ｂの両接合端面１１ｄ、１１ｄの内周端から外周側に向けてステータ軸方向Ｄ３に延在する切欠部１１ｇを設けている。該切欠部１１ｇは接合端面１１ｄ内周端縁を断面三角形状に面取りして形成している。
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。
【００２０】
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側面の内周面１１ｈは被覆しているが、切欠部１１ｇおよび接合端面１１ｄは被覆していない。
該絶縁樹脂被覆体１２の厚さは０．２ｍｍとしている。
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。
【００２１】
ステータ３０は、図１および図６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。
ステータ周方向Ｄ２に隣接する分割ステータコア１１では、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、接合端面１１ｄの外周側同士を接合させて接触部１１ｅを設けていると共に、内周端側には切欠部１１ｇにより形成している非接触部１１ｆを設けている。該非接触部１１ｆではコイル１４で発生した磁束Ｂが通りにくい。
本実施形態では、非接触部１１ｆのステータ周方向Ｄ２の寸法Ｌ１を２ｍｍ、ステータ径方向Ｄ１の寸法Ｌ２を１ｍｍとしており、該非接触部１１ｆのステータ径方向Ｄ１の寸法Ｌ２は、バックヨーク部１１ｂのステータ径方向Ｄ２の寸法Ｌ３の１０％としている。
【００２２】
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。
【００２３】
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に被覆している。
【００２４】
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。
【００２５】
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）に示すように、バックヨーク部１１ｂの接合端面１１ｄを接触させ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５（Ｂ）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。
【００２６】
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６（Ａ）（Ｂ）に示すように、バックヨーク部１１ｂの接合端面１１ｄ同士が接合して接触部１１ｅとなる一方、縮径化後も接合端面１１ｄの内周端側では、切欠部１１ｇが隙間を形成し、非接触部１１ｆとなる。この状態で隣接する分割ステータコア１１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。
【００２７】
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の接触部１１ｅ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へと流れる。其の際、磁束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の内周端側に非接触部１１ｆを設けることで、非接触部１１ｆでは磁束Ｂが通りにくくなり、接合端面１１ｄの内周端側を通っていた磁束Ｂが接触部１１ｅ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。
【００２８】
さらに、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、分割ステータコアのコイル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。
【００２９】
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】
【００３０】
【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り、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は平面図である。
【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）は平面図である。
【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、（Ｂ）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配置した状態を示す平面図である。
【図６】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７】従来例を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
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
１１ｆ  非接触部
１１ｇ  切欠部
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】
0005341328.tif 000002
【図２】
0005341328.tif 000003
【図３】
0005341328.tif 000004
【図４】
0005341328.tif 000005
【図５】
0005341328.tif 000006
【図６】
0005341328.tif 000007
【図７】
0005341328.tif 000008