(57)【要約】【課題】圧粉磁性体を用いたコアの性能をより向上させることができるステータ、モータ、ステータの製造方法及びコアの使用方法を提供する。【解決手段】圧粉磁性体製の分割コア１のプレス成形時のプレス方向Ｄ２がヨーク部１ｂを含む分割コア１中に形成される磁界の方向Ｄ１と略垂直な関係にあり、かつ、焼きバメにより分割コア１のヨーク部１ｂに与えられる圧縮応力の方向Ｄ３がヨーク部１ｂ中に形成される磁界の方向Ｄ１と略平行であって、かつプレス方向Ｄ２と略垂直な関係に設定されている。【選択図】図４
2007181269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータの外周に配置されるステータであって、
圧粉磁性体を用いて少なくともヨーク部が形成されるステータコアと、
前記ヨーク部中に生じる磁界の方向と略平行な方向から前記ヨーク部が圧縮された状態で前記ステータコアを固定する固定部材と、
前記ステータコアのティース部に外装されるコイルと、
を備えることを特徴とするステータ。
【請求項２】
請求項１に記載のステータにおいて、
前記ステータコアの少なくとも前記ヨーク部を形成する前記圧粉磁性体が、そのプレス成形時に、その圧粉磁性体により形成されるコア部分中に生じる磁界の方向と略垂直な方向からプレスされていることを特徴とするステータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のステータにおいて、
前記固定部材は、焼きバメにより前記ステータコアに装着される焼きバメリングであることを特徴とするステータ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のステータを備えることを特徴とするモータ。
【請求項５】
ロータの外周に配置されるステータコアと、前記ステータコアのティース部に外装されるコイルとを備えるステータの製造方法であって、
前記ステータコアの少なくともヨーク部が圧粉磁性体を用いて形成されるコア形成工程と、
前記ステータコアの前記ティース部に前記コイルを外装するコイル外装工程と、
前記コイルが外装された前記ステータコアを、前記ヨーク部中に生じる磁界の方向と略平行な方向から前記ヨーク部が圧縮された状態で固定するコア固定工程と、
を備えることを特徴とするステータの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載のステータの製造方法において、
前記コア形成工程では、前記ステータコアの少なくとも前記ヨーク部を形成する前記圧粉磁性体が、そのプレス成形時に、その圧粉磁性体により形成されるコア部分中に生じる磁界の方向と略垂直な方向からプレスされることを特徴とするステータの製造方法。
【請求項７】
少なくとも一部が圧粉磁性体により形成されたコアの使用方法であって、
前記コアの前記圧粉磁性体により形成された圧粉磁性体部分中に生じる磁界の方向が、前記コアが固定された際に前記圧粉磁性体部分に与えられる圧縮応力の方向と略平行な関係になるように、前記コアを使用することを特徴とするコアの使用方法。
【請求項８】
請求項７に記載のコアの使用方法において、
前記圧粉磁性体部分中に生じる前記磁界の方向が、前記圧粉磁性体のプレス成形時のプレス方向と略垂直な関係になるとともに、前記コアが固定された際に前記圧粉磁性体部分に与えられる圧縮応力の方向と略平行な関係になるように、前記コアを使用することを特徴とするコアの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアに圧粉磁性体を用いたステータ、モータ、ステータの製造方法及びコアの使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステータコアに圧粉磁性体を用いた従来のステータとして、例えば特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−４０８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の技術では、圧粉磁性体をプレス成形する際のプレス方向と、ステータコアを固定したときにステータコアに作用する応力と、ステータコア中に生じる磁界との関係等について、何ら検討されておらず、圧粉磁性体を用いたステータコアの性能を十分に引き出せていなかった。
【０００５】
そこで、本発明の解決すべき課題は、圧粉磁性体を用いたコアの性能をより向上させることができるステータ、モータ、ステータの製造方法及びコアの使用方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明では、ロータの外周に配置されるステータであって、圧粉磁性体を用いて少なくともヨーク部が形成されるステータコアと、前記ヨーク部中に生じる磁界の方向と略平行な方向から前記ヨーク部が圧縮された状態で前記ステータコアを固定する固定部材と、前記ステータコアのティース部に外装されるコイルとを備える。
【０００７】
また、請求項２の発明では、請求項１の発明に係るステータにおいて、前記ステータコアの少なくとも前記ヨーク部を形成する前記圧粉磁性体が、そのプレス成形時に、その圧粉磁性体により形成されるコア部分中に生じる磁界の方向と略垂直な方向からプレスされている。
【０００８】
また、請求項３の発明では、請求項１又は２の発明に係るステータにおいて、前記固定部材は、焼きバメにより前記ステータコアに装着される焼きバメリングである。
【０００９】
また、請求項４の発明では、請求項１ないし３のいずれかの発明に係るステータを備える。
【００１０】
また、請求項５の発明では、ロータの外周に配置されるステータコアと、前記ステータコアのティース部に外装されるコイルとを備えるステータの製造方法であって、前記ステータコアの少なくともヨーク部が圧粉磁性体を用いて形成されるコア形成工程と、前記ステータコアの前記ティース部に前記コイルを外装するコイル外装工程と、前記コイルが外装された前記ステータコアを、前記ヨーク部中に生じる磁界の方向と略平行な方向から前記ヨーク部が圧縮された状態で固定するコア固定工程とを備える。
【００１１】
また、請求項６の発明では、請求項５の発明に係るステータの製造方法において、前記コア形成工程では、前記ステータコアの少なくとも前記ヨーク部を形成する前記圧粉磁性体が、そのプレス成形時に、その圧粉磁性体により形成されるコア部分中に生じる磁界の方向と略垂直な方向からプレスされる。
【００１２】
また、請求項７の発明では、少なくとも一部が圧粉磁性体により形成されたコアの使用方法であって、前記コアの前記圧粉磁性体により形成された圧粉磁性体部分中に生じる磁界の方向が、前記コアが固定された際に前記圧粉磁性体部分に与えられる圧縮応力の方向と略平行な関係になるように、前記コアを使用する。
【００１３】
また、請求項８の発明では、請求項７の発明に係るコアの使用方法において、前記圧粉磁性体部分中に生じる前記磁界の方向が、前記圧粉磁性体のプレス成形時のプレス方向と略垂直な関係になるとともに、前記コアが固定された際に前記圧粉磁性体部分に与えられる圧縮応力の方向と略平行な関係になるように、前記コアを使用する。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、圧粉磁性体を用いてステータコアの少なくともヨーク部が形成され、ヨーク部中に生じる磁界の方向と略平行な方向からヨーク部が圧縮された状態でステータコアを固定する構成であるため、ステータコアの固定時のヨーク部に作用する圧縮応力の方向と、ステータコアのヨーク部を含む圧粉磁性体により形成された部分中に生じる磁界の方向とが良好な関係に設定され、これによって、ステータコアの鉄損が抑制でき、圧粉磁性体を用いたステータコアの性能を向上させることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、圧粉磁性体を用いてステータコアの少なくともヨーク部が形成され、圧粉磁性体がプレス成形時にその圧粉磁性体により形成されるコア部分中に生じる磁界の方向と略垂直な方向からプレスされ、しかも、ヨーク部中に生じる磁界の方向と略平行な方向からヨーク部が圧縮された状態でステータコアを固定する構成であるため、圧粉磁性体の成形時のプレス方向と、ステータコアの固定時のヨーク部に作用する圧縮応力の方向と、ステータコアのヨーク部を含む圧粉磁性体により形成された部分中に生じる磁界の方向とがさらに良好な関係に設定され、これによって、ステータコアの鉄損がさらに抑制でき、圧粉磁性体を用いたステータコアの性能をさらに向上させることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、焼きバメによる圧縮応力がステータコアのヨーク部に作用する方向と、ステータコアのヨーク部を含む圧粉磁性体により形成された部分中に生じる磁界の方向とを良好な関係に設定でき、これによって、ステータコアの鉄損が抑制できる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、ステータコアの鉄損を抑制でき、効率の高いモータが得られる。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、圧粉磁性体を用いてステータコアの少なくともヨーク部が形成され、ヨーク部中に生じる磁界の方向と略平行な方向からヨーク部が圧縮された状態でステータコアを固定する構成であるため、圧粉磁性体の成形時のプレス方向と、ステータコアのヨーク部を含む圧粉磁性体により形成された部分中に生じる磁界の方向とが良好な関係に設定され、これによって、ステータコアの鉄損が抑制でき、圧粉磁性体を用いたステータコアの性能を向上させることができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、圧粉磁性体を用いてステータコアの少なくともヨーク部が形成され、圧粉磁性体がプレス成形時にその圧粉磁性体により形成されるコア部分中に生じる磁界の方向と略垂直な方向からプレスされ、しかも、ヨーク部中に生じる磁界の方向と略平行な方向からヨーク部が圧縮された状態でステータコアを固定する構成であるため、圧粉磁性体の成形時のプレス方向と、ステータコアの固定時のヨーク部に作用する圧縮応力の方向と、ステータコアのヨーク部を含む圧粉磁性体により形成された部分中に生じる磁界の方向とがさらに良好な関係に設定され、これによって、ステータコアの鉄損がさらに抑制でき、圧粉磁性体を用いたステータコアの性能をさらに向上させることができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明によれば、コアの固定時にコアの圧粉磁性体部分に作用する圧縮応力の方向と、コアの圧粉磁性体部分中に生じる磁界の方向とを良好な関係に設定した状態でコアを使用することができ、これによって、ステータコアの鉄損が抑制でき、圧粉磁性体を用いたコアの性能を向上させることができる。
【００２１】
請求項８に記載の発明によれば、圧粉磁性体の成形時のプレス方向と、コアの固定時にコアの圧粉磁性体部分に作用する圧縮応力の方向と、コアの圧粉磁性体部分中に生じる磁界の方向とをさらに良好な関係に設定した状態でコアを使用することができ、これによって、ステータコアの鉄損がさらに抑制でき、圧粉磁性体を用いたコアの性能をさらに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】
【００２２】
図１（ａ）は本発明の一実施形態に係るモータの分割コアのプレス成形時のプレス方向、焼きバメによる圧縮応力方向及び磁界の方向の関係を模式的に示す図であり、図１（ｂ）及び図１（ｃ）はその比較例を示す図である。
【００２３】
本願発明者は、試験の結果、圧粉磁性体により形成されたコア１については、コア１中に生成される磁界の方向Ｄ１と、コア１のプレス成形時のプレス方向Ｄ２と、使用時にコア１に与えられる圧縮応力方向（例えば、焼きバメによる圧縮応力方向）Ｄ３との関係が、コア１の鉄損に影響することを見出した。
【００２４】
すなわち、図１（ａ）に示すように、コア１を構成する圧粉磁性体をプレス成形する際のプレス方向Ｄ２がコア１中に形成される磁界の方向Ｄ１と略垂直な関係にあり、かつ、圧縮応力方向Ｄ３が磁界の方向Ｄ１と略平行な関係にあるときに、コア１の鉄損が最も小さくなることが分かった。例えば、図１（ｂ）に示すように、圧縮応力方向Ｄ３が磁界の方向Ｄ１と略垂直であって、プレス方向Ｄ２と略平行な関係にあるとき、及び、図２（ｃ）に示すように、圧縮応力方向Ｄ３が磁界の方向Ｄ１及びプレス方向Ｄ２と略垂直な関係にあるときは、図１（ａ）に示す場合に比してコア１の鉄損が増大することが分かった。また、例えばプレス方向Ｄ２と磁界の方向Ｄ１とが略平行な関係にある場合にも、図１（ａ）に示す場合に比してコア１の鉄損が増大することが分かった。
【００２５】
図２は、圧縮応力方向Ｄ３を変えたときの圧縮応力の大きさとコア１の鉄損比の関係に関する試験結果を示すグラフであり、グラフＧ１は各方向Ｄ１〜Ｄ３が図１（ａ）の関係にあるときの試験結果に対応し、グラフＧ２は各方向Ｄ１〜Ｄ３が図１（ｂ）の関係にあるときの試験結果に対応し、グラフＧ３は各方向Ｄ１〜Ｄ３が図１（ｃ）の関係にあるときの試験結果に対応している。図２の横軸は使用時にコア１に与えられる圧縮応力の大きさに対応し、縦軸は圧縮応力がゼロのときのコア１の鉄損を基準した鉄損の増大率に対応している。
【００２６】
図２のグラフＧ１〜Ｇ３を比較すると、磁界の方向Ｄ１とプレス方向Ｄ２とが略垂直な関係にあるときには、圧縮応力方向Ｄ３が磁界の方向Ｄ１と略平行な関係にあるときに、コア１の鉄損が最も小さくなることが分かる。また、グラフＧ１より、圧縮応力の増大に伴ってコア１の鉄損が増大することが分かる。
【００２７】
図３は本発明の一実施形態に係るモータの構成を模式的に示す図であり、図４は図３のモータに備えられる分割コアの斜視図である。このモータ１１は、図３に示すように、ロータ１３と、そのロータ１３の外周に配置されるステータ１５とを備えている。ステータ１５は、ロータの周りに円環状に配置される圧粉磁性体製の複数の分割ステータ２１と、その円環状に配置された分割ステータ２１の外周に焼きバメされる焼きバメリング２３とを備えている。分割ステータ２１は、分割コア（本発明のステータコアに相当）１と、コイル２５とを備えている。
【００２８】
分割コア１は、図４に示すように、コイル２５が外装されるティース部１ａと、そのティース部１ａのモータ径方向Ａ外方側に設けられるヨーク部１ｂとからなっている。ティース部１ａのモータ径方向Ａ内方側端部にはツバ部１ｃが設けられている。
【００２９】
このような分割コア１は、金属磁性粉末（又は所定の絶縁被膜で覆った金属磁性粉末）を樹脂で結合した圧粉磁性体により構成されており、図５に示すように、圧粉磁性材料３１を成形用の型３３に充填し、その上型３３ａ及び下型３３ｂによりプレス方向Ｄ２にプレス圧縮して成形した後、加熱処理することにより形成される。このときのプレス方向Ｄ２は、モータ軸方向Ｃと略平行な方向に設定されており、これによって、ヨーク部１ｂを含む分割コア１中に生成される磁界の方向Ｄ１と略垂直な関係となっている。
【００３０】
そして、分割ステータ２１を円環状に配置し、その外周に焼きバメリング２３を焼きバメすると、リング２３がモータ径方向Ａ内方に分割ステータ２１を締め付けるため、隣接する各分割コア１のヨーク部１ｂのモータ周方向Ｂの両端部同士が互いに突き当たり、互いにモータ周方向Ｂに圧縮し合うようになっている。その結果、各分割コア１のヨーク部１ｂには、モータ周方向Ｂに沿った、すなわち、ヨーク部１ｂ中に生じる磁界の方向Ｄ１とほぼ平行な圧縮応力が与えられるようになっている。よって、この圧縮応力方向Ｄ３は、ヨーク部１ｂ中に生じる磁界の方向Ｄ１と略平行であって、かつ前述のプレス方向Ｄ２と略垂直な関係を有している。
【００３１】
図６は本実施形態に係るモータ１１の製造工程の一部を示す工程図である。図６に示すように、コア形成工程Ｓ１では、上述のような要領で分割コア１に対するプレス形成が行われ、分割コア１が形成される。続くコイル外装工程Ｓ２では、形成された分割コア１のティース部１ａにコイル２５が外装され、分割ステータ２１が構成される。続くコア固定工程Ｓ３では、複数の分割ステータ２１が円環状に配置され、その外周に焼きバメリング２３が焼きバメされて、ステータ１５が構成される。
【００３２】
以上のように、本実施形態によれば、焼きバメにより分割コア１のヨーク部１ｂに与えられる圧縮応力の方向Ｄ３がヨーク部１ｂ中に形成される磁界の方向Ｄ１と略平行な関係にあるため、分割コア１中の磁界の方向Ｄ１と、圧縮応力方向Ｄ３とが良好な関係に設定され、これによって、分割コア１の鉄損が抑制でき、圧粉磁性体製の分割コア１の性能を向上させることができる。
【００３３】
また、圧粉磁性体製の分割コア１のプレス成形時のプレス方向Ｄ２がヨーク部１ｂを含む分割コア１中に形成される磁界の方向Ｄ１と略垂直な関係にあり、かつ、焼きバメにより分割コア１のヨーク部１ｂに与えられる圧縮応力の方向Ｄ３がヨーク部１ｂ中に形成される磁界の方向Ｄ１と略平行であって、かつプレス方向Ｄ２と略垂直な関係にあるため、分割コア１中の磁界の方向Ｄ１と、プレス方向Ｄ２と、圧縮応力方向Ｄ３とがさらに良好な関係に設定され、これによって、分割コア１の鉄損がさらに抑制でき、圧粉磁性体製の分割コア１の性能をさらに向上させることができる。
【００３４】
＜変形例＞
なお、上述の実施形態では、分割コア１を一体成形するようにしたが、ティース部１ａとヨーク部１ｂとに分割して形成するようにしてもよい。この場合、ヨーク部１ｂは、モータ径方向Ａ及びモータ周方向Ｂと平行な面で２分割した２つの分割体４１Ａ，４１Ｂにより形成するとよい。分割体４１Ａ，４１Ｂには、ティース部１ａのモータ径方向Ａ外方側端部に外嵌する嵌合凹部４３が形成されている。また、ティース部１ａのモータ径方向Ａ外方側端部の側面部には、モータ軸方向Ｃに延びる抜け止め用の凸部４５及び凹部４７が形成されている。これに対して、分割体４１Ａ，４１Ｂの嵌合凹部４３内の側壁部には、ティース部１ａの凸部４５及び凹部４７に嵌合するモータ軸方向Ｃに延びる凹部４９及び凸部５１が形成されている。なお、分割体４１Ａ，４１Ｂ及びティース部１ａは圧粉磁性体製であり、モータ軸方向Ｃにプレスされて成形されている。また、さらに他の変形例として、ヨーク部１ｂが圧粉磁性体で形成されていれば、ティース部１ａについてはその一部又は全部が珪素鋼板を積層してなる鋼板磁性体により形成してもよい。また、他の変形例として、図７のようにティース部１ａとヨーク部１ｂとを分割して形成する場合、ヨーク部１ｂを１つのティース部１ａごとに分割するのではなく、ヨーク部１ｂを略円環状に連続的に連なったような形態にしてもよい。
【００３５】
また、上述の実施形態では、分割コア１を磁界の方向Ｄ１と略垂直な一方向からプレスして成形するようにしたが、分割コア１を磁界の方向Ｄ１と垂直な複数方向（例えば、モータ軸方向Ｃ及びモータ径方向Ａの２方向）からプレスして成形するようにしてもよい。
【００３６】
また、上述の実施形態では、本発明に係る技術をモータ１１の分割コア１に適用した場合について説明したが、少なくとも一部が圧粉磁性体により形成され、固定のための圧縮応力が圧粉磁性体部分に与えられた状態で使用されるコアであれば、本発明に係る技術を任意のコアに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１（ａ）は本発明の一実施形態に係るモータの分割コアのプレス成形時のプレス方向、焼きバメによる圧縮応力方向及び磁界の方向の関係を模式的に示す図であり、図１（ｂ）及び図１（ｃ）はその比較例を示す図である。
【図２】圧縮応力方向と分割コアの鉄損比との関係に関する試験結果を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態に係るモータの構成を模式的に示す図である。
【図４】図３のモータに備えられる分割コアの斜視図である。
【図５】分割コアのプレス成形工程を示す図である。
【図６】モータの製造工程の一部を示す工程図である。
【図７】分割コアの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  コア、分割コア
１ａ  ティース部
１ｂ  ヨーク部
１１  モータ
１３  ロータ
１５  ステータ
２１  分割ステータ
２３  焼きバメリング
２５  コイル
３１  圧粉磁性材料
３３  型
Ａ  モータ径方向
Ｂ  モータ周方向
Ｃ  モータ軸方向
Ｄ１  磁界の方向
Ｄ２  プレス方向
Ｄ３  圧縮応力方向
【図１】
2007181269.tif 000003
【図２】
2007181269.tif 000004
【図３】
2007181269.tif 000005
【図４】
2007181269.tif 000006
【図５】
2007181269.tif 000007
【図６】
2007181269.tif 000008
【図７】
2007181269.tif 000009