(57)【要約】  上下方向に延びる中心軸を中心とする円環状のコアに導線が巻回された、以下の構成のステータを採用する。コアは、第１積層部材と第２積層部材とが積層されたコア片を含む。第１積層部材は、径方向に延びる第１ティース部と、周方向に延びる第１コアバック部と、を備える。第１コアバック部は、周方向一方側に第１凸部と、周方向他方側に第１凹部と、を有する。第２積層部材は、径方向に延びる第２ティース部と、周方向に延びる第２コアバック部と、を備える。第２コアバック部は、周方向一方側に第２凹部と、周方向他方側に第２凸部と、を有する。第１凸部は、周方向他方側より周方向一方側が積層方向に厚く、第２凸部は、周方向一方側より周方向他方側が積層方向に厚い。
2018062347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に延びる中心軸を中心とする円環状のコアに導線が巻回されたステータであって、
前記コアは、少なくとも第１積層部材と第２積層部材とが積層されたコア片を含み、
前記第１積層部材は、
径方向に延びる第１ティース部と、
前記第１ティース部の径方向外側とつながり周方向に延びる第１コアバック部と、を備え、
前記第１コアバック部は、
周方向一方側に第１凸部と、
周方向他方側に第１凹部と、を有し、
前記第２積層部材は、
径方向に延びる第２ティース部と、
前記第２ティース部の径方向外側とつながり周方向に延びる第２コアバック部と、を備え、
前記第２コアバック部は、
周方向一方側に第２凹部と、
周方向他方側に第２凸部と、を有し、
前記第１コアバック部の周方向の両端位置と、前記第２コアバック部の周方向の両端位置とがそれぞれ異なり、
前記第１凸部は、周方向他方側より周方向一方側が積層方向に厚く、
前記第２凸部は、周方向一方側より周方向他方側が積層方向に厚い、
ステータ。
【請求項２】
前記第１コアバック部と、隣り合うコア片の前記第２コアバック部との積層方向の平均距離が５０μｍ以下であり、
前記第２コアバック部と、隣り合うコア片の前記第１コアバック部との積層方向の平均距離が５０μｍ以下である、
請求項１に記載のステータ。
【請求項３】
上下方向に延びる中心軸を中心とする円環状のコアに導線が巻回されたステータであって、
前記コアは、少なくとも第１積層部材と第２積層部材とが積層されたコア片を含み、
前記第１積層部材は、
径方向に延びる第１ティース部と、
前記第１ティース部の径方向外側とつながり周方向に延びる第１コアバック部と、を備え、
前記第１コアバック部は、
周方向一方側に第１凸部と、
周方向他方側に第１凹部と、を有し、
前記第２積層部材は、
径方向に延びる第２ティース部と、
前記第２ティース部の径方向外側とつながり周方向に延びる第２コアバック部と、を備え、
前記第２コアバック部は、
周方向一方側に第２凹部と、
周方向他方側に第２凸部と、を有し、
前記第１コアバック部の周方向の両端位置と、前記第２コアバック部の周方向の両端位置とがそれぞれ異なり、
前記第１凸部および前記第２凸部は、周方向一方側と周方向他方側との積層方向の厚みが異なり、
前記第１コアバック部と、隣り合うコア片の前記第２コアバック部との積層方向の平均距離が５０μｍ以下であり、
前記第２コアバック部と、隣り合うコア片の前記第１コアバック部との積層方向の平均距離が５０μｍ以下である、
ステータ。
【請求項４】
前記第１コアバック部と、隣り合うコア片の前記第２コアバック部との積層方向の平均距離が２０μｍ以下であり、
前記第２コアバック部と、隣り合うコア片の前記第１コアバック部との積層方向の平均距離が２０μｍ以下である、
請求項３に記載のステータ。
【請求項５】
前記第１コアバック部と、隣り合うコア片の前記第２コアバック部との積層方向の平均距離が１０μｍ以下であり、
前記第２コアバック部と、隣り合うコア片の前記第１コアバック部との積層方向の平均距離が１０μｍ以下である、
請求項３に記載のステータ。
【請求項６】
前記第１凸部及び前記第２凸部はそれぞれ円弧状である、
請求項１から請求項５のいずれか1項に記載のステータ。
【請求項７】
前記第１凸部は、前記第１ティース部の径方向の中心線と、隣り合うコア片の第１ティース部の径方向の中心線との二等分線と、前記第１コアバック部の外周面とが交差する位置を中心とする円弧状であり、
前記第２凸部は、前記第２ティース部の径方向の中心線と、隣り合うコア片の第２ティース部の径方向の中心線との二等分線と、前記第２コアバック部の外周面とが交差する位置を中心とする円弧状である、
請求項６に記載のステータ。
【請求項８】
前記第１凸部は、隣り合うコア片と一点で接触し、
前記第２凸部は、隣り合うコア片と一点で接触する、
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のステータ。
【請求項９】
前記第１コアバック部は、さらに、周方向他方側に第１接触部を有し、
前記第２コアバック部は、さらに、周方向一方側に第２接触部を有し、
前記第１凸部は、隣り合う前記第１接触部と一点で接触し、
前記第２凸部は、隣り合う前記第２接触部と一点で接触する、
請求項８に記載のステータ。
【請求項１０】
前記第１接触部、及び前記第２接触部はそれぞれ直線状である、
請求項９に記載のステータ。
【請求項１１】
前記第１コアバック部は、
周方向一方側に、径方向に延びる第１径方向直線部を有し、
周方向他方側に、径方向に延びる第２径方向直線部を有し、
前記第２コアバック部は、
周方向一方側に、径方向に延びる第３径方向直線部を有し、
周方向他方側に、径方向に延びる第４径方向直線部を有する、
請求項１０に記載のステータ。
【請求項１２】
前記第１接触部は、前記第１径方向直線部に対して１３０度以上１４０度以下の傾斜面を有している、
請求項１１に記載のステータ。
【請求項１３】
前記第１コアバック部と、隣り合うコア片の前記第２コアバック部との積層方向に重なる領域の面積は、前記第１コアバック部の前記第１凸部より周方向内側における周方向の断面積よりも広い、
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のステータ。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のステータを有するモータ。
【請求項１５】
上下方向に延びる中心軸を中心とする円環状のコアに導線が巻回されたステータの製造方法であって、
前記コアは、少なくとも第１積層部材と第２積層部材とが積層されたコア片を含み、
それぞれのコア片において、
前記第１積層部材は、
径方向に延びる第１ティース部と、
前記第１ティース部の径方向外側とつながり周方向に延びる第１コアバック部と、を備え、
前記第１コアバック部は、
周方向一方側に第１凸部と、
周方向他方側に第１凹部と、を有し、
前記第２積層部材は、
径方向に延びる第２ティース部と、
前記第２ティース部の径方向外側とつながり周方向に延びる第２コアバック部と、を備え、
前記第２コアバック部は、
周方向一方側に第２凹部と、
周方向他方側に第２凸部と、を有し、
前記第１コアバック部の周方向の両端位置と、前記第２コアバック部の周方向の両端位置とがそれぞれ異なり、
前記第１凸部は、周方向一方側に向かって積層方向に厚くなっており、
前記第２凸部は、周方向他方側に向かって積層方向に厚くなっており、
第１方向に並んで配置された複数の前記第１積層部材を板部材から切り離す工程と、
前記第１方向に並んで配置された複数の前記第２積層部材を板部材から切り離し、前記第１ティース部と前記第２ティース部とが重なり合うように複数の前記第１積層部材に積層させる工程と、
重なり合った前記第１ティース部及び前記第２ティース部を含むティースに導線を巻回す工程と、
前記第１方向に並んで配置された、導線を巻回された前記分割ステータを回転させ、円環状に連結させる工程と、を有する、
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、ステータ、ステータの製造方法及びモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータのステータは、放射状に設けられた複数のティースと、ティースの径方向外側で各ティースを環状に連結する環状部とを備える。ステータにおいては、各分割積層コアの各コア片の端部に非直角部を形成され、一対の互いに形状が異なるコア片が交互に積層されたものがある。（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２２２３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の形状のステータでは、非直角部を有することで、互いに隣り合う分割積層コアを容易に結合することができる一方で、結合された分割積層コアが外れやすくなっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の例示的な第１発明は、上下方向に延びる中心軸を中心とする円環状のコアに導線が巻回されたステータである。前記コアは、少なくとも第１積層部材と第２積層部材とが積層されたコア片を含む。前記第１積層部材は、径方向に延びる第１ティース部と、前記第１ティース部の径方向外側とつながり周方向に延びる第１コアバック部と、を備える。前記第１コアバック部は、周方向一方側に第１凸部と、周方向他方側に第１凹部と、を有する。前記第２積層部材は、径方向に延びる第２ティース部と、前記第２ティース部の径方向外側とつながり周方向に延びる第２コアバック部と、を備える。前記第２コアバック部は、周方向一方側に第２凹部と、周方向他方側に第２凸部と、を有する。前記第１コアバック部の周方向の両端位置と、前記第２コアバック部の周方向の両端位置とがそれぞれ異なる。前記第１凸部は、周方向他方側より周方向一方側が積層方向に厚く、前記第２凸部は、周方向一方側より周方向他方側が積層方向に厚い。
【発明の効果】
【０００６】
上記本発明の例示的な第１発明によれば、周方向に先太り形状となった第１凸部及び第２凸部を有することで、隣り合う連結されたコア片同士を固定し、外れなくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、モータの断面図である。
【図２】図２は、コア片の積層部材の平面図である。
【図３】図３は、積層されたコア片の積層部材の平面図である。
【図４】図４は、コア片が円環状に連結された状態の平面図である。
【図５】図５は、隣り合うコア片同士の連結部の拡大図である。
【図６】図６は、隣り合うコア片のコアバック部が積層方向に重なり合う領域を示す図である。
【図７】図７は、隣り合うコア片の連結部の断面図である。
【図８】図８は、隣り合うコア片のコアバック部が積層方向に重なり合う領域の平均距離と磁気特性との関係を示すグラフである。
【図９】図９は、変形例のコア片の平面図である。
【図１０】図１０は、変形例のコア片の連結部の断面図である。
【図１１】図１１は、ステータの製造工程を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、ステータの製造工程で用いられる板部材に形成された積層部材を示す図である。
【図１３】図１３は、ステータの製造工程において積層部材が積層されたコア片を示す図である。
【図１４】図１４は、ステータの製造工程においてコア片のティース部に導線が巻回されコイルが形成された分割ステータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例であって、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
【０００９】
本発明の実施形態は、モータに用いられるステータ（「固定子」とも呼ばれる）の構成及び製造方法に関するものである。本明細書において、モータおよびステータの中心軸と平行な方向を「軸方向」、中心軸に直交する方向を「径方向」、中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。本明細書において、周方向の内側とは、コア片のコアバック部とティース部との接続部分に近い側を指し、周方向の外側とは、コア片のコアバック部とティース部との接続部分から離れた側を指す。本明細書において、「コア片」とは、導線が巻回されていないティース部と、連結された状態において円環状になるコアバック部とを有する部分を指す。「コア」とは、円環状に連結された状態の複数のコア片の集合を指す。「分割ステータ」とは、導線が巻回された状態のコア片を指す。「ステータ」とは、円環状に連結された状態の複数の分割ステータの集合を指す。また、積層されることでコア片を形成するコア片の各層を、「積層部材」と呼ぶ。なお、「積層部材」とは、必ずしもコア片を構成する部材の一層の部材のみを指すものではなく、連続して積層された同形状または略同形状の複数層の部材をも含む。
【００１０】
また、本明細書では、説明の便宜上、製造工程において積層された積層部材において、積層部材が積層されていく方向を指して「上側」または「上方向」と呼び、先に積層された積層部材が位置する方向を指して「下側」または「下方向」と呼ぶ。多くの場合、上側に対して下側は重力方向の下側に位置する。また、コア片を構成する積層部材が積層された方向を指して、「積層方向」と呼ぶ。本明細書では、積層方向は、モータの回転の中心軸に対して平行な方向となっているが、必ずしも積層方向と中心軸とが平行である必要はない。
【００１１】
＜１．実施形態＞
図１は、本実施形態のモータ８０の断面図である。図１に示されるように、モータ８０は、シャフト８１、ロータ８２、ステータ８３、ハウジング８４、ベアリングホルダ８５、第１ベアリング８６、第２ベアリング８７、インシュレータ８８、コイル引出線８９、及びコイル９０などを含む。シャフト８１とロータ８２とは一体構成である。シャフト８１は一方向に延びる中心軸を中心とした円柱状である。ロータ８２は、シャフト８１の途中位置にある。ロータ８２は、ステータ８３に対して回転可能である。ステータ８３は、ロータ８２を軸方向に囲むよう配置される。ステータ８３は、コアに導線が巻回されて構成されたコイル９０を有する。ハウジング８４は、ステータ８３の外周面と嵌合するよう配置され、モータ８０を構成する、シャフト８１、ロータ８２、ステータ８３、ベアリングホルダ８５、第１ベアリング８６、第２ベアリング８７、インシュレータ８８、コイル引出線８９、及びコイル９０を含む各構成を収容する。ベアリングホルダ８５は、第２ベアリング８７を支持する。ベアリングホルダ８５は、ハウジング８４に嵌合する。第１ベアリング８６は、ハウジング８４の底部に配置され、シャフト８１の一方を支持する。第２ベアリング８７は、シャフト８１の他方を支持する。インシュレータ８８は、ステータ８３とコイル９０を構成する導線との間に配置され、ステータ８３とコイル９０の導線とを絶縁する。
【００１２】
図２は、本実施形態のステータ８３を構成するコア片１０の１つの積層部材１０ａの平面図である。図３は、積層された状態のコア片１０の平面図である。図４は、コア片１０が円環状に連結された状態のコア１の平面図である。
【００１３】
図４に示されるように、コア１により形成される外周面または内周面の円環の中心点はＣ１である。図２及び図３に示される直線Ａ１、Ａ２、及びＡ３は、それぞれ中心点Ｃ１を通り径方向に延びる直線である。直線Ａ１と直線Ａ２との間の内角、及び直線Ａ１と直線Ａ３との間の内角はそれぞれ１５度となっている。隣り合うコア片１０のティース部４０の間の内角は、それぞれ３０度となっている。隣り合うコア片１０のティース部４０の内角、及び直線Ａ１、Ａ２、及びＡ３の間の内角は、コア１を構成するコア片１０の数によって異なる。本実施形態のコア１は１２個のコア片１０により構成されているため、上記のように、隣り合うコア片１０のティース部４０の間の内角がそれぞれ３０度となっている。なお、コア１を構成するコア片１０の数は、任意に変更可能である。
【００１４】
図２に示されるように、コア片１０の積層部材１０ａは、ティース部４０と、コアバック部２０とを有する。コア片１０は、所定の厚みを有する複数の積層部材１０ａが積層されることで形成される。ティース部４０は、中心点Ｃ１を通る直線Ａ１を中心に、線対称になっている。ティース部４０は、径方向内側の端部が周方向に広がった形状をしており、径方向内側に内周面４１を有している。
【００１５】
図３に示されるように、コア片１０において、互いに積層された一の積層部材と他の積層部材とでは、ティース部４０がはみ出ないように積層されている。一の積層部材と他の積層部材において、周方向の一端部と他端部とは、周方向の長さが異なるため、一方が他方に対して突出している。
【００１６】
コアバック部２０は、コア１の円環状部分を構成する部分である。コアバック部２０は、ティース部４０の径方向外側とつながり、周方向に延びる形状である。
【００１７】
コアバック部２０は、周方向の一端部に、円弧状凸部２１及び径方向直線部２２を有する。径方向直線部２２は、中心点Ｃ１を通り径方向に延びる直線に沿った形状となっている。径方向直線部２２は、直線Ａ１よりも周方向外側に突出している。円弧状凸部２１は、中心点Ｃ１と径方向直線部２２とを通る径方向の直線に対して、周方向外側に突出した形状になっている。円弧状凸部２１は、直線Ａ２と、コアバック部２０の外周凹部２６ｂとの交点Ｃ２を中心とする円の一部に重なる円弧形状である。円弧状凸部２１の内周側の端部は、径方向直線部２２の外周側の端部とつながっており、円弧状凸部２１と径方向直線部２２との周方向の端部がコアバック部２０の周方向の一端部となる。
【００１８】
なお、円弧状凸部２１は必ずしも円弧状でなくてもよい。例えば、コアバック部２０は、円弧状凸部２１に代えて、楕円の円弧状、またはなだらかな曲線を描く形状の凸部などであってもよい。ただし、コアバック部２０の一端部の円弧状凸部２１に対応する部分は、隣り合うコア片の接触部２３と一点で接触する形状とする。
【００１９】
コアバック部２０は、周方向の他端部に、接触部２３及び径方向直線部２４を有する。径方向直線部２４は、径方向直線部２２と同様に、中心点Ｃ１を通り径方向に延びる直線に沿った形状となっている。ただし、径方向直線部２４は、径方向直線部２２とは異なり、直線Ａ３よりも周方向内側に窪んだ形状となっている。接触部２３は、径方向直線部２４に対して、周方向内側にさらに窪んだ傾斜面を有する直線状の形状である。径方向直線部２２と接触部２３との間の内角は、１３５度となっている。接触部２３の内周側の端部は、径方向直線部２４の外周側の端部とつながっており、接触部２３と径方向直線部２４との周方向の端部がコアバック部２０の周方向の他端部となる。
【００２０】
図５は、互いに隣り合うコア片１０及び１１の積層部材１０ａ及び１１ａの連結部の拡大図である。図５に示されるように、径方向直線部２４と接触部２３との内角Ｐ２は、１３５度となっている。
【００２１】
なお、接触部２３は必ずしも直線状でなくてもよい。例えば、接触部２３は円弧状の凸部または凹部形状であってもよいし、曲線を描く形状であってもよい。ただし、コアバック部２０の他端部の接触部２３に対応する部分は、隣り合うコア片の円弧状凸部２１と一点で接触する形状とする。接触部２３は、円弧状凸部に対応する表現として線状凹部とも呼ばれる。コアバック部２０において、円弧状凸部２１及び径方向直線部２２を有する周方向の一方の部分は、本発明の「凸部」の一例である。コアバック部２０において、接触部２３及び径方向直線部２４を有する周方向の他方の部分は、本発明の「凹部」の一例である。
【００２２】
図５に示されるように、コア片１０の積層部材１０ａの一端部は、隣り合うコア片１１の積層部材１１ａの他端部と接している。具体的には、コア片１０の円弧状凸部２１と、コア片１１の接触部２３とは、接触点Ｐ１の一点で接触している。コア片１０の径方向直線部２２と、コア片１１の径方向直線部２４とは、離間している。ただし、コア片１０の径方向直線部２２と、コア片１１の径方向直線部２４とは、必ずしも離間させる必要はなく、接触させてもよい。
【００２３】
上記のとおり、互いに隣り合うコア片１０とコア片１１とにおいて、コア片１０の積層部材１０ａの円弧状凸部２１と、コア片１１の積層部材１１ａの接触部２３とは、一点で接触している。コア片１１に対してコア片１０が径方向外側に回転した場合、径方向直線部２２と径方向直線部２４とは接触しない状態となるが、円弧状凸部２１と接触部２３とは一点で接触した状態を維持している。このように、コア片１１とコア片１０とを相対的に回転移動させる場合でも、コア片１０とコア片１１とは一点で接触するため、コア片１０とコア片１１との間の摩擦抵抗を低減させることができる。そのため、従来のように、互いに隣り合うコア片同士が、面接触、または複数点で接触する構成と比較して、コア片同士を連結させたままの状態で回転させることができる。
【００２４】
なお、コア片１１に対してコア片１０が回転する場合、回転の中心は、円弧状凸部２１を形成する円弧の中心Ｃ２となる。コア片１０を構成する積層部材において、中心Ｃ２は積層方向に一致しているため、コア片１０は中心Ｃ２を軸に滑らかに回転できる。
【００２５】
また、コア片１０及び１１の積層部材１０ａ及び１１ａでは、径方向直線部２４と接触部２３とがなす内角Ｐ２が１３５度になっているため、コア片１１に対して一点で接触させながらコア片１０を回転する際に、広い範囲で回転することができる。なお、内角Ｐ２は必ずしも１３５度に限定されるものではなく、１３０度から１４０度の間で変化させてもよい。このように、内角Ｐ２を１３０度以上１４０度以下の任意の角度にしたとしても、コア片同士を一点接触させながら十分に広い範囲で回転することができる。
【００２６】
コアバック部２０の外周面は、モータとして組み立てられた際にハウジング（図示せず）と嵌合する。コアバック部２０は、外周部に、中央凹部２９、外周面２５ａ及び２５ｂ、並びに外周凹部２６ａ及び２６ｂを有する。
【００２７】
中央凹部２９は、コアバック部２０の外周面と、直線Ａ１とが交差する位置に、径方向の内側に向かって切り欠かれた形状である。中央凹部２９は、積層部材が積層された上下方向に溝状に延びる形状となっている。
【００２８】
外周面２５ａ及び２５ｂは、それぞれ中心点Ｃ１を中心とする円弧状である。外周面２５ａ及び２５ｂは、中央凹部２９の周方向両側とつながっている。外周面２５ａ及び２５ｂは、コア１に導線が巻回されたステータがハウジングの内側に嵌合された状態で、ハウジングの内周面と接する部分となる。
【００２９】
外周凹部２６ａ及び２６ｂは、外周面２５ａ及び２５ｂより周方向の端部側とそれぞれつながっている。外周凹部２６ａ及び２６ｂは、それぞれ外周面２５ａ及び２５ｂよりも径方向内側に窪んでいる。外周凹部２６ａ及び２６ｂは、それぞれ外周面２５ａ及び２５ｂと同一の中心点Ｃ１を中心として、外周面２５ａ及び２５ｂよりも小さい径の円弧状である。ステータがハウジングの内側に嵌合された状態において、外周凹部２６ａ及び２６ｂは、ハウジングの内周面に接触しておらず、ハウジングの内周面と外周凹部２６ａ及び２６ｂとの間には隙間が形成される。
【００３０】
このように、コア片１０のコアバック部２０の外周面は、ステータとしてハウジングに嵌合された状態において、上記のように外周面２５ａ及び２５ｂがハウジングの内周面に接触し、中央凹部２９並びに外周凹部２６ａ及び２６ｂはハウジングの内周面に接触しない状態となる。これによって、コアバック部２０の外周面の外形寸法の精度を高めることができる。なお、コアバック部２０は、外周凹部２６ａ及び２６ｂを必ずしも有さなくてもよい。ただし、コアバック部２０が外周凹部２６ａ及び２６ｂを有する形状とすることで、外周面２５ａ及び２５ｂの外形寸法をより効果的に高めることができる。
【００３１】
コアバック部２０は、内周面側に、内周面２７ａ及び２７ｂ、並びに内周凹部２８ａ及び２８ｂを有する。内周面２７ａ及び２７ｂは、中心点Ｃ１を中心とする円弧状である。内周面２７ａ及び２７ｂは、ティース部４０の周方向両側とながっている。内周凹部２８ａ及び２８ｂは、内周面２７ａ及び２７ｂより周方向の端部側とそれぞれつながっている。内周凹部２８ａ及び２８ｂは、内周面２７ａ及び２７ｂより径方向外側に窪んでいる。内周凹部２８ａ及び２８ｂは、内周面２７ａ及び２７ｂと同一の中心点Ｃ１を中心として、内周面２７ａ及び２７ｂよりも小さい内径の円弧状である。
【００３２】
図３に示されるように、複数の積層部材が積層されたコア片１０を上面側から見ると、コアバック部２０の周方向の両端位置が積層部材間で異なるため、下側に配置された積層部材の一部が見られる。上面視において、上側に配置された積層部材の、コアバック部２０の周方向に短く形成された接触部２３及び径方向直線部２４の周方向外側には、下側に配置された積層部材の、円弧状凸部１２１、径方向直線部１２２、外周凹部１２６ａ、及び内周凹部１２８ａが見られる。コア片１０を形成する積層部材の円弧状凸部１２１、径方向直線部１２２、外周凹部１２６ａ、及び内周凹部１２８ａは、隣り合って配置されたコア片と積層方向に重なり合う状態となる。
【００３３】
図６は、隣り合うコア片１０及び１１のコアバック部２０が積層方向に重なり合った状態を示す図であり、特に重なり合う領域について示した図である。コア片１０の積層部材の円弧状凸部１２１、径方向直線部１２２、外周凹部１２６ａ、及び内周凹部１２８ａの上側には、コア片１１の積層部材の円弧状凸部２２１、径方向直線部２２２、外周凹部２２６ａ、及び内周凹部２２８ａが積層されている。コア片１０の積層部材は、コア片１１の積層部材の下側に入り込んでいる。図６に斜線で示されるように、コア片１０とコア片１１とは領域Ｒで重なっている。領域Ｒの境界は、上側に位置する、コア片１１の積層部材の円弧状凸部２２１、径方向直線部２２２、外周凹部２２６ａ、及び内周凹部２２８ａと、下側に位置するコア片１０の積層部材の円弧状凸部１２１、径方向直線部１２２、外周凹部１２６ａ、及び内周凹部１２８ａにより決定される。ただし、外周凹部２２６ａ、及び内周凹部２２８ａと、外周凹部２２６ａ、及び内周凹部２２８ａとは、それぞれ積層方向に重なり合っている。
【００３４】
領域Ｒの面積は、コアバック部２０を、例えば直線Ａ３などの位置における周方向の断面の面積よりも広い。なお、コアバック部２０の断面は、コアバック部２０の周方向の長さと、積層部材の厚みとの積で計算される。領域Ｒをこのように形成するのは、以下の理由からである。
【００３５】
コア片１０の各積層部材の周方向の一端部は、隣り合うコア片１１の各積層部材の周方向の他端部とそれぞれ一点で接触している。そのため、コア片１０の周方向の一端部とコア片１１の周方向の他端部とが面で接触している場合と比較すると、コア片１０とコア片１１との周方向の端部で形成される、磁束が流れる磁路が狭くなっている。そのため、上記の領域Ｒによって、狭くなった磁路と同等以上の領域を確保することを可能としている。なお、径方向直線部２２と径方向直線部２４とは、組立状態において周方向に接しない状態になるため、径方向直線部２２と径方向直線部２４とが接する位置においては磁路が形成されない。
【００３６】
ただし、コア片１０の各積層部材の周方向の一端部が、隣り合うコア片１１の各積層部材の周方向の他端部と接触しない構成、または面接触または複数点での接触となる構成を採用した場合であっても、領域Ｒで磁路が形成されることで磁気特性を向上させることができる。ここで、磁気特性とは、コア片１０の端部の凹凸とコア片１１の端部の凹凸とが噛み合う部分を流れる磁束の量である。
【００３７】
また、領域Ｒは、コアバック部２０の周方向の断面積の５倍以下にするのが好ましい。これにより、隣り合うコア片１０のコアバック部２０が積層方向に重なり合う領域を十分に確保し、十分な磁路を確保することができる。また、隣り合うコア片１０のコアバック部２０の積層方向に必要以上の摩擦抵抗が発生することを抑制することができるため、製造工程において隣り合うコア片同士を回転させることができる。
【００３８】
図７は、互いに隣り合うコア片１０及び１１における連結部の断面図である。図７に示されるように、コア片１０は、積層部材１０ａ〜１０ｄが積層されて構成されている。コア片１１は、積層部材１１ａ〜１１ｄが積層されて構成されている。コア片１０及びコア片１１の端部は互いに対向し、凹凸が形成されている。積層部材１０ａ及び１０ｃ、並びに積層部材１１ｂ及び１１ｄの端部はそれぞれ凸部であり、積層部材１０ｂ及び１０ｄ、並びに積層部材１１ａ及び１１ｃの端部は凹部である。コア片１０の端部の凹凸とコア片１１の端部の凹凸は互いに噛み合い、コア片１０と１１とが連結されている。
【００３９】
コア片１０の積層部材１０ａ〜１０ｄの周方向の端部には、それぞれ端部３１ａ〜３１ｄがある。端部３１ａ及び３１ｃは、円弧状凸部２１、または径方向直線部２２の端部である。端部３１ｂ及び３１ｄは、接触部２３、または径方向直線部２４の端部である。一方、コア片１１の積層部材１１ａ〜１１ｄの周方向の端部には、それぞれ端部３２ａ〜３２ｄがある。端部３２ａ〜３２ｄは、それぞれ端部３１ａ〜３１ｄと対向している。端部３２ｂ及び３２ｄは、円弧状凸部２１、または径方向直線部２２の端部である。端部３１ｂ及び３１ｄは、接触部２３、または径方向直線部２４の端部である。図７に示されるように、端部３２ｂの周方向内側の部分の空隙６１は、周方向外側の部分の空隙６２よりも広くなっている。端部３２ｂ及び３２ｄは、周方向の内側から外側に向かって積層方向に厚くなっている。言い換えれば、端部３２ｂ及び３２ｄの厚みは、周方向の内側から外側に向かって積層方向に大きくなっている。
【００４０】
より具体的には、端部３２ｂ及び３２ｄの上面３３ｂ及び３３ｄは、それぞれ周方向外側に向かって上側に向かう傾斜になっている。端部３２ｂ及び３２ｄの下面３４ｂ及び３４ｄは、それぞれ周方向外側に向かって下側に向かう傾斜になっている。上面３３ｂには下面３４ａが、下面３４ｂには上面３３ｃが、上面３３ｄには下面３４ｃが、それぞれ対向している。上面３３ａ、下面３４ａ、上面３３ｃ、及び下面３４ｃは、それぞれ周方向外側に向かって傾斜を有さずに直線状に延びる。このように、隣り合うコア片１０及び１１のコアバック部２０の積層部分では、周方向の位置に応じて積層方向の距離が異なる。
【００４１】
上記のように、円弧状凸部２１、または径方向直線部２２の端部は周方向に向かって積層方向の厚みが大きくなる形状、すなわち先太り形状になっている。互いに連結されたコア片において、隣り合うコア片同士を固定することができ、外れなくすることができる。特に、後述する製造方法のように、隣り合うコア片同士が重なり合うようにして積層していく製造方法を採用した場合には、隣り合うコア片の連結状態を解除することがないため、特に効果的である。
【００４２】
図８は、隣り合うコア片のコアバック部２０が積層方向に重なり合う領域の平均距離と、モータにおける磁気特性との関係を、磁気解析ソフトを用いて計算した結果を示す図である。隣り合うコア片のコアバック部２０が積層方向に重なり合う領域は、図７の空隙６１から空隙６２までの領域を指す。図８のグラフの横軸は、隣り合うコア片のコアバック部２０が重なり合う領域における平均距離を表す。図８のグラフの縦軸は、隣り合うコア片のコアバック部２０が積層方向に重なる領域の全体で接している状態のステータを用いたモータにおける磁気特性を１００％とした場合における、相対的な磁気特性を表している。図８に示されるように、隣り合うコア片のコアバック部２０が積層方向に重なる領域の全体で接している状態のステータを用いたモータにおける磁気特性を１００％とすると、コアバック部２０が積層方向に重なる領域の平均距離が大きくなるにつれて、モータにおける磁気特性が低下する。
【００４３】
例えば、図８に示されるように、隣り合うコア片のコアバック部２０が積層方向に重なる領域の平均距離が１０μｍとなるステータを用いたモータにおける磁気特性は、隣り合うコア片のコアバック部２０が積層方向に重なる領域の全体で接しているステータを用いたモータにおける磁気特性に比べて９９％程度の特性となる。また、隣り合うコア片のコアバック部２０が積層方向に重なる領域の平均距離が２０μｍとなるステータを用いたモータにおける磁気特性は、隣り合うコア片のコアバック部２０が積層方向に重なる領域の全体で接しているステータを用いたモータにおける磁気特性に比べて９８％程度の特性となる。また、隣り合うコア片のコアバック部２０が積層方向に重なる領域の平均距離が５０μｍとなるステータを用いたモータにおける磁気特性は、隣り合うコア片のコアバック部２０が積層方向に重なる領域の全体で接しているステータを用いたモータにおける磁気特性に比べて９７％程度の特性となる。
【００４４】
したがって、隣り合うコア片同士の積層方向に重なる領域の平均距離を５０μｍ以下にすると、このステータを用いたモータの駆動時における磁気特性の低下を３％程度に抑えることができる。また、隣り合うコア片同士の積層方向に重なる領域の平均距離を２０μｍ以下にすると、このステータを用いたモータの駆動時における磁気特性の低下を２％程度に抑えることができる。また、隣り合うコア片同士の積層方向に重なる領域の平均距離を１０μｍ以下にすると、このステータを用いたモータの駆動時における磁気特性の低下を１％程度に抑えることができる。なお、製造するモータの仕様、または求められる製造工程の簡易さなど応じて、隣り合うコア片同士の積層方向に重なる領域の平均距離を選択することが好ましい。例えば、モータの磁気特性を高める場合は平均距離を１０μｍにし、後述のモータの製造方法における導線を巻回す工程においてコア片を回転させやすくするために接触抵抗を低減させる場合は５０μｍとする。
【００４５】
なお、端部３２ｂの上面３３ｂ及び下面３４ｂ、並びに端部３２ｄの上面３３ｄ及び下面３４ｄは、必ずしも傾斜である必要はなく、周方向の一方側と他方側とで厚みが異なる形状としてもよい。例えば、端部３２ｂの上面３３ｂ及び下面３４ｂ、並びに端部３４ｄの上面３３ｄ及び下面３４ｄは、断続的に段差を有することで、コアバック部２０の厚みが変化する形状などであってもよい。
【００４６】
なお、端部３１ａ及び３１ｃも、周方向の内側から外側に向かって積層方向に大きくなるよう形成してもよい。このような構成にしても、隣り合うコア片１０及び１１のコアバック部２０の積層部分が、周方向の位置に応じて積層方向の距離が異なるようになる。また、このような構成にすると、隣り合うコア片１０及び１１をより強固に連結させることも可能となる。
【００４７】
＜２．変形例＞
本発明のステータ、コア及びコア片は、上記の実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態から考え得る種々の形態をも包含する。例えば、本発明のステータ、コア及びコア片は、以下のような変形例の構成であってもよい。なお、上述の実施形態と同様の構成については同じ名称または参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。
【００４８】
＜２−１．変形例１＞
図９は、本発明に係る一の変形例としてのコア片１２を構成する積層部材１２ａの平面図である。図９に示されるように、本変形例の積層部材１２ａは、実施形態における積層部材１０ａ（図２参照）と比較して、周方向の両端部の形状が異なっている。
【００４９】
具体的には、積層部材１２ａは、コアバック部２０ａの周方向の一端部に、円弧状凸部２１ａを有している。積層部材１２ａは、コアバック部２０ａの周方向の他端部に、接触部２３ａを有している。このように、本変形例の積層部材１２ａは、両端部に径方向直線部を有さない構成となっている。
【００５０】
このような構成とした場合でも、隣り合うコア片同士が、周方向の端部において一点で接触することとなり、実施形態と同様の効果を得ることができる。本変形例のコア片１２を用いることで、コア片を構成する積層部材の製造を容易にすることなどが可能となる。
【００５１】
ただし、実施形態に記載のように、径方向直線部２２及び２４を有する構成とすると、一方のコア片を他方のコア片に対して径方向内側が近接する方向に回転させようとする際に径方向直線部２２及び２４が互いに接触する。これにより、一方のコア片が他方のコア片に対して径方向内側が近接する方向に回転することを規制することができる。
【００５２】
＜２−２．変形例２＞
図１０は、本発明に係る一の変形例としてのコア片１３及び１４の連結部の断面図である。図１０に示されるように、本変形例のコア片１３及び１４は、それぞれ積層部材１３ａ〜１３ｄ及び１４ａ〜１４ｄが積層されて構成されている。コア片１３及びコア片１４の端部は互いに対向し、凹凸が形成されている。積層部材１３ａ〜１３ｄは、周方向の端部３５ａ〜３５ｄを有する。積層部材１４ａ〜１４ｄは、周方向の端部３６ａ〜３６ｄを有する。
【００５３】
本変形例のコア片１３及び１４は、図７に示された実施形態におけるコア片１０及び１１と比較して、端部３６ｂ及び３６ｄが、周方向の内側から外側に向かって積層方向に薄くなっている点で相違する。言い換えれば、端部３６ｂ及び３６ｄは、周方向の内側から外側に向かって積層方向の厚みが小さくなっている。図１０に示されるように、端部３６ｂの周方向内側の部分の空隙６３は、周方向外側の部分の空隙６４よりも狭くなっている。端部３６ｂ及び３６ｄは、実施形態における端部３２ｂ及び３２ｄにそれぞれ対応する。
【００５４】
より具体的には、端部３６ｂ及び３６ｄの上面３７ｂ及び３７ｄは、それぞれ周方向外側に向かって下側に向かう傾斜になっている。端部３６ｂ及び３６ｄの下面３８ｂ及び３８ｄは、それぞれ周方向外側に向かって上側に向かう傾斜になっている。上面３７ｂには下面３８ａが、下面３８ｂには上面３７ｃが、上面３７ｄには下面３８ｃが、それぞれ対向している。上面３７ａ、下面３８ａ、上面３７ｃ、及び下面３８ｃは、それぞれ周方向外側に向かって傾斜を有さずに直線状に延びる。このように、隣り合うコア片１３及び１４のコアバック部２０の積層部分では、周方向の位置に応じて積層方向の距離が異なる。
【００５５】
上記のように、円弧状凸部２１、または径方向直線部２２の端部は周方向に向かって積層方向の厚みが小さくなる形状、すなわち先細り形状になっている。ばらばらになっているコア片同士を連結する際に、コア片同士を連結しやすくすることができる。
【００５６】
本変形例のステータでは、実施形態と同様に、図８で示されるような、隣り合うコア片のコアバック部２０が積層方向に重なり合う領域の平均距離と磁気特性との関係を有する。すなわち、隣り合うコア片のコアバック部２０が積層方向に重なる領域の全体で接している状態のステータを用いたモータにおける磁気特性を１００％とすると、コアバック部２０が積層方向に重なる領域の平均距離が大きくなるにつれて、モータにおける磁気特性が低下する。したがって、本変形例のステータでも、実施形態のステータと同様に、隣り合うコア片同士の積層方向に重なる領域の平均距離を５０μｍ以下にすることが磁気特性の面では好ましい。また、隣り合うコア片同士の積層方向に重なる領域の平均距離を２０μｍ以下にすることが磁気特性の面ではより好ましい。また、本変形例のステータでも、隣り合うコア片同士の積層方向に重なる領域の平均距離を１０μｍ以下にすることが磁気特性の面ではさらに好ましい。ただし、製造するモータの仕様、または求められる製造工程の簡易さなどに応じて、隣り合うコア片同士の積層方向に重なる領域の平均距離を選択することが好ましい。例えば、モータの磁気特性を高める場合は平均距離を１０μｍにし、後述のモータの製造方法における導線を巻回す工程においてコア片を回転させやすくするために接触抵抗を低減させる場合は５０μｍとする。
【００５７】
なお、端部３６ｂの上面３７ｂ及び下面３８ｂ、並びに端部３６ｄの上面３７ｄ及び下面３８ｄは、必ずしも傾斜である必要はなく、周方向の一方側と他方側とで厚みが異なる形状としてもよい。
【００５８】
なお、端部３５ａ及び３５ｃも、周方向の内側から外側に向かって積層方向に小さくなるよう形成してもよい。このような構成にしても、隣り合うコア片１３及び１４のコアバック部２０の積層部分が、周方向の位置に応じて積層方向の距離が異なるようになる。
【００５９】
＜３．製造方法＞
次に、本実施形態のステータの製造方法について、図１１〜図１４を参照しながら説明する。なお、実際には円環状に連結されるコアの数の積層部材が板部材の横方向に整列されるが、図１２〜図１４では一部のみを図示し、その他の図示を省略している。以下の説明では、重力方向に対して水平な面において、板部材の送り方向に対して水平な方向を「横方向」と呼ぶ。
【００６０】
図１１は、本実施形態におけるステータの製造工程を示すフローチャートである。ステータの製造工程では、まず、母材となる板部材から積層部材を切り離す工程が行われる（Ｓ１００）。切り離された積層部材は、既に切り離された積層部材がある場合には、その上に積層されていく（Ｓ１１０）。
【００６１】
図１２は、板部材２に形成されたコア片の積層部材１０１ａ〜１０４ｄを示す図である。積層部材１０１ａ〜１０４ｄは、積層される層毎に整列されて形成されている。積層部材１０１ａ〜１０１ｄは１層目、積層部材１０２ａ〜１０２ｄは２層目、積層部材１０３ａ〜１０３ｄは３層目、積層部材１０４ａ〜１０４ｄは４層目として、それぞれ積み上げられることでコア片が形成されていく。積層部材の切り離し行程では、同一層の積層部材が同時または順次切り離されていく。
【００６２】
そして、全ての積層部材の積層が完了していなければ（Ｓ１２０でＮ）、板部材２が送り方向Ｓ（図１２参照）に送られ、次に積層すべき積層部材が切り離し位置に送られる（Ｓ１３０）。例えば、２層目の積層部材１０２ａ〜１０２ｄの切り離しを行う前には、切り離された１層目の積層部材１０１ａ〜１０１ｄの直上位置に、板部材２に形成された積層部材１０２ａ〜１０２ｄが位置する状態となる。そして、積層部材１０１ａ〜１０１ｄに積層するよう、積層部材１０２ａ〜１０２ｄの切り離しが行われる（Ｓ１００）。
【００６３】
図１３はステータの製造工程において積層部材が積層されたコア片を示す図である。全ての積層部材の積層が完了すると（Ｓ１２０でＹ）、複数の積層部材が積層されたコア片１５ａ〜１５ｄは、図１３に示されるように、横方向に整列した状態となる。この状態で、コア片１５ａ〜１５ｄのティース部４０に、それぞれ導線が巻回されコイル７０が形成されていく（Ｓ１４０）。コア片１５ａ〜１５ｄのティース部４０に導線を巻回する際には、ティース部４０の周囲に広い空間が得られ導線を巻回しやすい状態にするため、隣り合うコア片のティース部４０が遠ざかる方向にコア片１５ａ〜１５ｄを回転させてもよい。このとき、隣り合うコア片は、円弧状凸部２１と接触部２３とが一点接触し、接触位置を変化させながら、Ｃ２を中心として回転していく。図１４は、コア片１５ａ〜１５ｄのティース部４０に導線が巻回されコイル７０が形成された分割ステータを示す図である。ティース部４０への導線の巻回が完了すると、導線が巻回されたコア片１５ａ〜１５ｄの分割ステータがそれぞれ回転させられて、コアバック部２０が円環状になるように連結される（Ｓ１５０）。これにより、図４に示されたコア１に導線が巻回されたステータが形成される。
【００６４】
図７に示されるような実施形態のコア片を利用したステータを採用すれば、上記のように導線が巻回されたコア片１５ａ〜１５ｄの分割ステータを回転する際にも、コア片同士の連結状態が解除されてしまうことを防止しつつ、分割ステータを滑らかに回転させることができる。
【００６５】
なお、製造構成で用いられる板部材２は、必ずしも１枚ではなく複数枚であってもよい。
【００６６】
＜４．その他＞
以上、本発明の実施形態及び変形例についての具体的な説明を行った。上記説明では、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。例えば、上記実施形態及び各変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、例えばモータ用のステータとして利用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１…コア
２…板部材
１０、１１、１２、１３、１４、１５ａ〜１５ｄ…コア片
１０ａ〜１０ｄ、１１ａ〜１１ｄ、１２ａ、１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｄ、１０１ａ〜１０４ｄ…積層部材
２０、２０ａ…コアバック部
２１、２１ａ、１２１、２２１…円弧状凸部
２２、２４、１２２、２２２…径方向直線部
２３、２３ａ…接触部
２５ａ、２５ｂ…外周面
２６ａ、２６ｂ、１２６ａ、２２６ａ…外周凹部
２７ａ、２７ｂ…内周面
２８ａ、２８ｂ、１２８ａ、２２８ａ…内周凹部
２９…中央凹部
４０…ティース部
４１…内周面
６１〜６４…空隙
７０…コイル
８０…モータ
８１…シャフト
８２…ロータ
８３…ステータ
８４…ハウジング
８５…ベアリングホルダ
８６…ベアリング
８７…ベアリング
８８…インシュレータ
８９…コイル引出線
９０…コイル
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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