(57)【要約】【課題】分割されたステータをコンパクトに統合する。【解決手段】モータの回転軸の周囲に設置されるステータコアは、周方向に分割された複数の分割コア３０，３２，．．．からなる。分割コアは圧粉磁心により成形され、その際には隣接する分割コアと結合するための構造として、上端面に直方体形状の穴部３５，３６，３９，４０が形成される。分割コア間の結合は、かすがい４２を穴部に圧入することにより行われる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転軸の周囲に設置されるステータコアであって、
ステータコアは、周方向に分割された複数の分割コアからなり、
各分割コアは、隣接する分割コアとの結合構造を有する形状に、圧粉磁心により成形されてなり、
隣接する分割コアは、結合構造を用いて結合されている、
ことを特徴とするステータコア。
【請求項２】
請求項１に記載のステータコアおいて、
少なくとも一対の隣接する分割コアにおいては、結合構造は固定部材が挿入される穴構造であり、
隣接する分割コアは、穴構造に挿入された固定部材を用いて結合されている、ことを特徴とするステータコア。
【請求項３】
請求項２に記載のステータコアおいて、
隣接する分割コアの穴構造に対しては共通の固定部材が挿入され、これにより隣接する分割コアが互いに結合される、ことを特徴とするステータコア。
【請求項４】
請求項３に記載のステータコアおいて、
固定部材は突起部を有するかすがい型部材であり、突起部が各穴構造に圧入されることで隣接する分割コアが結合される、ことを特徴とするステータコア。
【請求項５】
請求項３に記載のステータコアおいて、
穴構造は互いに対面する位置に設けられ、
固定部材は、両穴構造を貫いて挿入される棒状部材である、ことを特徴とするステータコア。
【請求項６】
請求項２に記載のステータコアおいて、
隣接する分割コアの結合には、別途形成された連結部材が用いられ、
固定部材は、分割コアと連結部材とを結合し、これにより隣接する分割コアが互いに結合される、ことを特徴とするステータコア。
【請求項７】
請求項２に記載のステータコアおいて、
固定部材は、モータ格納用のケースにステータを取り付けるための構造を備える、ことを特徴とするステータコア。
【請求項８】
請求項１に記載のステータコアおいて、
少なくとも一対の隣接する分割コアにおいては、結合構造はモータの回転軸方向の同一側端面に設けられる、ことを特徴とするステータコア。
【請求項９】
請求項１に記載のステータコアおいて、
少なくとも一対の隣接する分割コアにおいては、結合構造は相手方の結合構造と嵌合する構造であり、
隣接する分割コアは、結合構造を嵌合させて互いに結合されている、ことを特徴とするステータコア。
【請求項１０】
請求項９に記載のステータコアおいて、
結合構造は、相手方の結合構造に対しモータの回転軸方向に嵌合する構造である、ことを特徴とするステータコア。
【請求項１１】
請求項１に記載のステータコアおいて、
結合構造は、固定部材がカシメられる構造であり、
隣接する分割コアは、固定部材をこの結合構造にカシメることで結合される、ことを特徴とするステータコア。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のステータコアを用いて形成されたモータ。
【請求項１３】
モータの回転軸の周囲に設置されるステータを製造する方法であって、
周方向に分割された複数の分割コアを、隣接する分割コアとの結合構造を有する形状に、圧粉磁心により成形するステップと、
成形された分割コアにコイルを装着するステップと、
コイルが装着された分割コアを、結合構造を用いて結合し、環状に組み立てる組み立てステップと、
を含む、ことを特徴とするステータ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータのステータコアに関する技術、特に、圧粉磁心を用いてステータコアを形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータのステータにおいては、コイルの巻回を容易にする等の理由により、ステータコアを分割形成し、各分割コアにコイルを設置した後でステータを組み立てる場合がある。下記特許文献１には、コイルを巻回するティース毎に分割されたステータコアを圧入又は焼嵌めにより円筒形のハウジングに挿入して、ステータの組み立てを行う技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３２８９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の技術では、ハウジングを別途設けるため、そのスペースの分だけモータが大型化してしまう。また、ステータコアに応力がかかるために、磁気特性が悪化し、モータの性能低下を招くことになる。
【０００５】
本発明の目的は、ステータをコンパクトに形成するための新たな技術を開発することにある。
【０００６】
本発明の別の目的は、分割コア全体に応力を作用させることなく、隣接する分割コアと結合させる技術を確立することにある。
【０００７】
本発明のさらに別の目的は、圧粉磁心を用いて、組み立て容易性を向上させた分割コアを生成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のステータコアは、モータの回転軸の周囲に設置されるステータコアであって、ステータコアは、周方向に分割された複数の分割コアからなり、各分割コアは、隣接する分割コアとの結合構造を有する形状に、圧粉磁心により成形されてなり、隣接する分割コアは、結合構造を用いて結合されている。
【０００９】
ステータコアは、そこに巻かれるコイルとともに、モータのステータを構成するものである。モータにおいては、ロータとステータの間の電磁気的作用により、ロータが回転軸回りに回転する。ステータ、そしてステータコアは、この回転軸を囲むように（通常はロータの外側に）設置される。
【００１０】
ステータは、周方向（ロータの回転方向）に分割された複数の分割コアからなる。典型的には、ステータは弧状のコアバックと、コアバックからロータ側に向かう突起形状のティースを備えており、分割コアは一つ又は複数のティースを含むように形成される。分割コアは、圧粉磁心により所望の形状に成形される。すなわち、鉄粉等の磁性粉末と樹脂等の絶縁物の混合物を型を用いて固めることで型に応じた形状に成形される。成形にあたっては、焼き鈍し等の付随的な処理を施される場合もある。
【００１１】
各分割コアには、この成形の際に、隣接する分割コアとの結合に用いられる結合構造が形成される。つまり、圧粉磁心を成形する型に対し対応する形状を設けておくことで、圧粉磁心の成形と同時に結合構造が作られる。そして、隣接する分割コアは、この結合構造を用いて結合される。
【００１２】
この構成によれば、上記特許文献１のように、分割コアをハウジングに圧入したり焼嵌めしたりする必要がないため、ハウジングの分だけステータの省スペース化を図ることができる。また、分割コアの磁性粉末には分割コアを結合による応力が作用しないため、鉄損の増加を防ぎ、ステータの特性を向上させることができる。さらにこの結合態様を採用した場合、結合構造は成形時に同時に形成されるため、二次的な加工を必要とせず、製造工程を簡略化することが可能となる。
【００１３】
本発明のステータコアの一態様においては、少なくとも一対の隣接する分割コア（つまり、隣接するある二つの分割コア、又は複数若しくは全部の隣接する分割コア）においては、結合構造は固定部材が挿入される穴構造であり、隣接する分割コアは、穴構造に挿入された固定部材を用いて結合されている。穴構造は、非貫通孔であってもよいし、貫通孔であってもよい。また、穴構造は、一つのみ設けられてもよいし、複数設けられてもよい。この構成によれば、固定部材を穴構造に挿入して固定することで、簡易に隣接する分割コアを結合することが可能となる。固定部材は、隣接する分割コアにおいて、別々のものであってもよいし、共通のもの（一つながりのもの）であってもよい。
【００１４】
本発明のステータコアの一態様においては、隣接する分割コアの穴構造に対しては共通の固定部材が挿入され、これにより隣接する分割コアが互いに結合される。また、本発明のステータコアの一態様においては、この共通の固定部材は突起部を有するかすがい型部材であり、突起部が各穴構造に圧入されることで隣接する分割コアが結合される。かすがい型部材は、単に二つの穴構造の間を結ぶ「かすがい」であってもよいし、三つ以上の穴構造（あるいは三つ以上の分割コア）の間を結ぶものであってもよい。
【００１５】
本発明のステータコアの一態様においては、穴構造は互いに対面する位置に設けられ、固定部材は、両穴構造に貫いて挿入される棒状部材である。棒状部材の例としては、穴構造に捻入して挿入されるボルトを挙げることができる。
【００１６】
本発明のステータコアの一態様においては、隣接する分割コアの結合には、別途形成された連結部材が用いられ、固定部材は、分割コアと連結部材とを結合し、これにより隣接する分割コアが互いに結合される。例えば、穴構造に挿入される固定部材としてのビスを用いて、板状の金属からなる連結部材を取り付けることで、隣接する分割コアを結合することができる。
【００１７】
本発明のステータコアの一態様においては、固定部材は、モータ格納用のケースにステータを取り付けるための構造を備える。一般に、モータは、ステータ等が剥きだしにならないようにケースに格納される。このため、ステータ等とケースとを結合する取付具を設ける必要があるが、この構造を固定部材に設けることで取付具設置に要する工程を減らすことが可能となる。
【００１８】
本発明のステータコアの一態様においては、少なくとも一対の隣接する分割コアにおいては、結合構造はモータの回転軸方向の同一側端面に設けられる。つまり、隣り合う分割コアにおいては、回転軸方向の先端側または後端側の端面の同じ側に結合構造が設けられる。特に、全ての分割コアにおいて同一側端面に結合構造が設けられた場合には、結合部材の取付工程を著しく容易化することができる。もちろん、両端面に結合構造を設けて強行な結合を行ってもよい。
【００１９】
本発明のステータコアの一態様においては、少なくとも一対の隣接する分割コアにおいては、結合構造は相手方の結合構造と嵌合する構造であり、隣接する分割コアは、結合構造を嵌合させて互いに結合されている。また、本発明のステータコアの一態様においては、結合構造は、相手方の結合構造に対しモータの回転軸方向に嵌合する構造である。典型的には、一方の分割コアの結合構造を凸形状とし、他方の分割コアの結合構造を凹形状とすることで、両者を嵌合することができる。また、両分割コアの結合構造をガイドレール状に構成し、これをスライドさせて嵌め合わせることも有効である。こうした嵌合は、組み立て工程を簡単化する観点からは、隣接する分割コアをモータ回転軸方向に相対的に移動させることで実現できると便利である。つまり、嵌合方向が回転軸方向に設定されていることが望ましい。なお、隣接する分割コアには、複数対の嵌合構造が設けられてもよい。
【００２０】
本発明のステータコアの一態様においては、結合構造は、固定部材がカシメられる構造であり、隣接する分割コアは、固定部材をこの結合構造にカシメることで結合される。ここで、カシメとは、結合部分を工具で叩いたり締めつけたりして塑性変形を生じさせ、結合させることをいう。具体例としては、板状の固定部材の外表面に工具を当てて加圧し、固定部材を結合構造にめりこませてカシメ結合を行う態様が挙げられる。隣接する分割コアをカシメにより強固に結合する場合には、例えば、モータの回転軸方向の両端面に結合構造を設け、この両結合構造にまたがる固定部材を両端面においてカシメればよい。また、それほど強度を必要としない場合には、両端面付近でそれぞれ別々の結合部材をカシメてもよいし、片側端面付近でのみ結合部材をカシメてもよい。分割コアにおいては、このカシメを行う位置にカシメのための結合構造が設けられる。カシメのための結合構造は、例えば、カシメの効きを高める穴や窪みにより実現してもよいし、カシメられた固定部材が邪魔にならないようにその付近を周囲よりも一段低くした構造としてもよい。
【００２１】
本発明のモータは、前記いずれかのステータコアを用いて形成されたものである。モータの種類や大きさは特に限定されるものではなく、例えば、電気自動車やハイブリッド車において車両の駆動用に広く用いられている（典型的には三相の）交流モータにも適用可能である。また、本発明のステータ製造方法は、周方向に分割された複数の分割コアを、隣接する分割コアとの結合構造を有する形状に、圧粉磁心により成形するステップと、成形された分割コアにコイルを装着するステップと、コイルが装着された分割コアを、結合構造を用いて結合し、環状に組み立てる組み立てステップと、を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本実施の形態にかかるモータ１０の構成を概略的に示した斜視図である。モータ１０は、回転動力を外部に伝達するモータ軸１２を備えており、モータ軸１２はロータ１４の回転軸に沿って設置されている。ロータ１４は、永久磁石または電磁石を備え、その周囲に設けられたステータとの磁気的相互作用により回転する。そして、ステータ１６は、圧粉磁心によって成形されたステータコア１８、及び、ステータコア１８に巻回されたコイル（簡単のため図示を省略している）を備えている。このコイルに電流を流すことでステータ１６は磁極として機能する。
【００２３】
ステータコア１８は、回転軸の周方向に分割された複数の分割コア２０，２２，２４，．．．を組み合わせて構成されている。すなわち、ステータコア１８は、分割コア２０，２２，２４，．．．を圧粉磁心によって成形し、コイルを巻回したあとで円筒形状に結合されている。
【００２４】
図２は、ステータコア１８の一部をなす分割コア３０，３２の結合について説明する斜視図である。分割コア３０は、円筒形状の外周をなすコアバック３３と、そのコアバックから回転中心に向かって突き出たティース３４からなる。ティース３４は、コイルが巻かれ、コイルに流される電流に応じた磁極となるものである。また、コアバック３３の上端面の両端付近には、隣接する分割コアとの結合のための構造として、直方体形状の穴部３５，３６が設けられている。この穴部３５，３６は、対応する凸型の形状を圧粉磁心成形用の型に設けることで形成されたものである。
【００２５】
同様にして、分割コア３２は、コアバック３７とティース３８を備えている。また、コアバック３７の上端面の両端付近には、穴部３９，４０が設けられている。
【００２６】
分割コア３０，３２は、互いのコアバック３３，３７を隣接させて組み立てられる。組み立てには、かすがい４２が用いられる。かすがい４２は、両端に突起部４４，４６を備えたコの字形状の金属部材である。突起部４４，４６は、それぞれ分割コア３０の穴部３６と分割コア３２の穴部３９に圧入される。これにより、隣接する分割コア３０，３２が固定されることとなる。
【００２７】
隣接する分割コア同士の結合は、これ以外にも様々に行うことができる。以下では、図３乃至図９を用いて、複数の変形例について説明する。
【００２８】
図３に示した分割コア５０においては、その基本的な形状は図２に示した分割コア３０，３２と同様である。しかし、コアバック５２には図２に示した穴部は設けられておらず、代わりに、コアバック５２の（モータの回転軸方向でみた）上側の一端に直方体状の切欠部５４が設けられている。そして、この切欠部５４には、下側にのびる円柱形状の穴部５６が設けられている。また、コアバック５２の上側の他端には出張部５８が設けられており、出張部５８には上下方向に貫通する円柱形状の穴部６０が設けられている。
【００２９】
分割コア５０は、同様の形状をなす分割コア６２と接するように組み立てられる。すなわち、分割コア５０の切欠部５４は、分割コア６２の出張部６４に重ねられる。この際には、切欠部５４に設けられた穴部５６は、出張部６４に設けられた穴部６６と同軸上に位置する。そして、穴部５６，６６に対しては、上側から長いボルト６８が捻入される。これにより、隣接する分割コア５０，６２が固定されることとなる。なお、切欠部及び出張部は、分割コアの下側に設けられてもよい。
【００３０】
図４に示した分割コア７０は、図３に示した分割コア５０とほぼ同様の形状をなしている。つまり、コアバック７２の上側の一端には切欠部７４が設けられ、切欠部７４には下側にのびる円柱形状の穴部７６が設けられている。また、コアバック７２の上側の他端には出張部７８が設けられている。ただし、出張部７８に貫通孔はなく、代わりに、出張部７８の下端から下側に伸びる円柱形状の突起８０が形成されている。
【００３１】
分割コア７０は、同様の形状をなす分割コア８２と接するように組み立てられる。図５は、分割コア７０，８２の結合について説明した断面図である。ここでは、分割コア７０に設けられた円柱形状の穴部７６に対し、上側から分割コア８２に形成された円柱形状の突起８４が挿入されている。これにより、穴部７６と突起８４が強固に嵌合し、両分割コア７０，８２が結合される。
【００３２】
この嵌合による結合態様は、隣接する全ての分割コア間の結合に適用することができる。ただし、組み立てにおける最後の分割コアにおいては、両隣の分割コアの形状に邪魔されて両者の間に入り込ませることができない。そこで、最後に組み立てられる分割コアについては、穴部と突起を設けるのではなく、両端とも穴部あるいは突起を設けるように構成すればよい。あるいは、最後の分割コアに限らず、例えば、両端が穴部である分割コアと両端が突起である分割コアを交互に配置することも有効である。また、最後の分割コアについては、図２に説明したボルトを用いた結合態様を採用するようにしてもよい。
【００３３】
図６に示した分割コア９０，９２は、図２に示した分割コア３０，３２と基本的形状は同様である。ただし、この例では、直方体形状の穴部及びそれを利用したかすがいによる結合は採用されていない。代わりに、ここでは、分割コア９０のコアバック９４と分割コア９２のコアバック９６とがカシメ部材９８により結合されている。
【００３４】
このカシメ部材９８は、コアバック９４，９６の上面に設置されるコの字型形状の板状部材である。カシメ部材９８は、その上側から工具を用いて押圧され、その下のコアバックとともに塑性変形してカシメ結合される。すなわち、コアバック９４においては凹み１００によりコアバック９４とカシメ部材９８とが結合し、コアバック９６においては凹み１０２によりコアバック９６とカシメ部材９８とが結合している。この結果、両分割コア９０，９２はカシメ部材を通じて結合される。なお、コアバック９４，９６のカシメ位置には、予め窪み形状を形成しておくなど、カシメを確実に行うための構造を設けることが有効である。
【００３５】
カシメは様々に行いうる。図７は、カシメによりコアバックを結合する態様についての変形例を示す図であり、図６に示した分割コア９０，９２の結合部付近を回転中心の側から描いた図である。この態様では、分割コア９０，９２は、コアバック９４，９６の上側及び下側においてカシメられている。すなわち、上側においては、コの字形状のカシメ部材１０３が分割コア９０，９２をまたいで設置されている。そして、分割コア９２の側で上側から押圧されてカシメられている。また、下側においては、コの字形状のカシメ部材１０５が分割コア９０，９２をまたいで設置され、分割コア９０の側でカシメられている。これにより、両分割コア９０，９２が二つのカシメ部材１０３，１０６を通じて強固に結合される。
【００３６】
図８に示した分割コア１１０，１１２は、図２に示した分割コア３０，３２と基本的形状は同様である。ただし、この例では、直方体形状の穴部及びそれを利用したかすがい４２による結合は採用されていない。代わりに、ここでは、コアバック１１４，１１６の上側両端にビス受け穴１１７，１１８等が設けられている。また、ビス受け穴の上には、連結部材としての金属板１１９が渡されている。そして、この金属板１１９にはビスを通すためのビス穴１２０，１２２が設けられている。このビス穴１２０，１２２を通してその下側のビス受け穴にビス１２４，１２６を打ち込むことで、金属板１１９を通じて両分割コア１１０，１１２が結合される。
【００３７】
図９に示したかすがい１３０は、図２に示したかすがい４２の変形構成例を示す図である。このかすがい１３０は、かすがい４２と同様に、両端に突起部１３２，１３４を有しており、穴部に挿入されて分割コア間を結合する。特徴的な点は、両突起部１３２，１３４を結ぶ板状部１３６の中央付近から、分岐路１３８が伸びている点である。そして、分岐路１３８の先端にはボルト穴１４０が設けられている。
【００３８】
このボルト穴１４０は、モータを取り囲むケースにステータを設置するためのものである。一般に、モータは、その外表面の少なくとも一部をケースで覆われる。このためには、何らかの形でモータとケースを連結するための部材が必要となる。ここでは、その結合部材をかすがい１３０が兼ねることで、製造工程及びモータの構成を簡略化している。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】モータ全体の構成例を概略的に示した斜視図である。
【図２】分割コアの結合例を示す斜視図である。
【図３】分割コアの別の結合例を示す斜視図である。
【図４】分割コアの別の結合例を示す斜視図である。
【図５】図４の結合例を説明する断面図である。
【図６】分割コアの別の結合例を示す斜視図である。
【図７】図６の結合例の変形態様を説明する図である。
【図８】分割コアの別の結合例を示す斜視図である。
【図９】図２の結合例の変形態様を説明する図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  モータ、１２  モータ軸、１４  ロータ、１６  ステータ、１８  ステータコア、２０，２２，２４，３０，３２  分割コア、３３，３７  コアバック、３３，  コアバック、３４，３８  ティース、３５，３６，２９，４０  穴部、３６  穴部、４２  かすがい、４４，４６  突起部。
【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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