(57)【要約】【課題】巻線の占積率を従来よりも高め、モータの出力を向上させる。【解決手段】絶縁皮膜に被われた磁性粉末を圧縮成形してなる圧粉コア部２４ｂを含み、圧粉コア部２４ｂの少なくとも一部は巻線が巻かれる巻線スロット部Ｂの少なくとも一部を構成し、圧粉コア部２４ｂは巻線スロット部Ｂの延伸方向に沿った巻線のずれを防止する巻線案内溝４０を備えるステータコアを用いることによって上記課題を解決できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁皮膜に被われた磁性粉末を圧縮成形してなる圧粉コア部を含むステータコアであって、
前記圧粉コア部の少なくとも一部は巻線が巻かれる巻線スロット部の少なくとも一部を構成し、
前記圧粉コア部は前記巻線スロット部の延伸方向に沿った巻線のずれを防止する巻線案内溝を備え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において、
前記巻線案内溝は、前記巻線スロット部の延伸方向に対して交差する方向に延設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１又は２に記載のステータコアにおいて、
前記圧粉コア部の表面の少なくとも一部は絶縁材の皮膜によって被覆されていることを特徴とするステータコア。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のステータコアにおいて、
電磁鋼板を積層して構成されたメインコア部をさらに備え、
前記圧粉コア部と前記メインコア部とを組み合わせて構成されていることを特徴とするステータコア。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のステータコアを含むステータと、
前記ステータコアに装着された巻線に流される電流によって発生される磁界と電磁気的に相互作用することによって回転するロータと、
を備えることを特徴とするモータ。
【請求項６】
絶縁皮膜に被われた磁性粉末を圧縮成形してなる圧粉コア部を含むステータコアであって、巻線が回線されるスロット部と、スロット部に隣接する隣接部と、を備え、
前記隣接部には巻線に対応する凹部が設けられていることを特徴とするステータコア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻線の占積率を高めたステータコア、それを用いたモータ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モータの小型化と高性能化が求められている。この要求に応じるために巻線の占積率を高める方法がある。ステータコアに巻かれる巻線の占積率を高めることによって、単位体積当たりの励磁効率を高めてモータの出力を向上させることができる。
【０００３】
特許文献１には、図６の断面図に示すように、ティース１２の幅寸法をステータ外周側からステータ内周側に向かって漸次小さくなるように形成したステータコア１０が開示されている。ステータコア１０は、電磁鋼板等の高透磁率材料を積層して構成された積層コア部１２ａと、その積層方向の両端部に巻線を巻きつける際にガイドとなる巻線受容面が設けられたコアエンド部１２ｂと、を接合したティース１２を含む構造として開示されている。積層コア部１２ａとコアエンド部１２ｂとからなるティース１２には、巻線１４との電気的絶縁を保つために絶縁材料からなる絶縁キャップ１６が装着される。
【０００４】
また、特許文献２には、ティースに装着され、巻線が装着される絶縁体であって、巻線を整列させて装着するための案内溝が設けられた絶縁体を備えるステータコアが開示されている。案内溝は、絶縁体の巻線スロット部の側面においては軸方向に沿って延びるように凹設され、巻線スロット部の端面においては対応する両側面の案内溝を接続するように周方向に沿って凹設される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６９４１８号公報
【特許文献２】特開２００４−１４０９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、ティース１２を構成するコアエンド部１２ｂには巻線１４の収容空間を規定するための段差を有する巻線受容面が設けられているだけであり、このような段差ではティースに巻かれる巻線の巻線スロット部の延伸方向（図中の矢印方向）へのずれを抑制することができない。図６に特許文献１に記載のステータコア１０の巻線スロット部の延伸方向（図中、矢印方向）に沿った断面図を示す。図６に示すように、ティース１２に巻線１４を巻き付ける際に巻線スロット部の延伸方向へ巻線１４がずれ、巻線１４を密着させて装着することが困難であり、巻線スロット部における巻線１４の占積率が低下する問題がある。
【０００７】
さらに、上記特許文献１及び２の技術では、ティース１２とは別の絶縁キャップ１６を製造し、ティース１２に対して絶縁キャップ１６を装着する。このように、ティース１２とは別に製造された絶縁キャップ１６を後でティース１２に装着する構成では、絶縁キャップ１６の厚みを厚くする必要があり、ティース１２の巻線スロット部の空間に対する絶縁キャップ１６の占める割合が高くなる。特に、上記特許文献１及び２の技術のように、絶縁キャップ１６に巻線１４の収容空間を規定するための段差や巻線を整列させるための案内溝を設けた場合、絶縁キャップ１６の厚みを厚くせざるを得ず、ティース１２に装着できる巻線１４の占積率が低下する。また、ティース１２及び絶縁キャップ１６の加工上の精度は０．０５ｍｍ程度であり、ティース１２に絶縁キャップ１６を装着するためにはクリアランスを０．１ｍｍ以上設けておく必要がある。この理由からも、ティース１２に装着できる巻線１４の占積率が低下する。その結果、モータの出力を高めることができなくなる。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題を鑑み、巻線の占積率を高めたステータコア、それを用いたモータ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、絶縁皮膜に被われた磁性粉末を圧縮成形してなる圧粉コア部を含むステータコアであって、前記圧粉コア部の少なくとも一部は巻線が巻かれる巻線スロット部の少なくとも一部を構成し、前記圧粉コア部は前記巻線スロット部の延伸方向に沿った巻線のずれを防止する巻線案内溝を備えることを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記巻線案内溝は、前記巻線スロット部の延伸方向に対して交差する方向に延設されていることが好適である。前記巻線案内溝の断面形状を前記巻線の断面形状に合わせ、前記巻線案内溝に前記巻線が嵌まり込むように構成することによって前記巻線を前記巻線スロット部の延伸方向に対してずれないように装着することが可能となる。また、前記圧粉コア部の表面の少なくとも一部は絶縁材の皮膜によって被覆されていることを特徴とする。
【００１１】
このように、ティースを構成する前記圧粉コア部に前記巻線を整列させた状態で装着させるために前記巻線案内溝を前記圧粉コア部に直接形成することによって、前記巻線を所望の間隔で前記巻線スロット部に装着することができる。また、ティースに薄い絶縁樹脂等を電着塗装する等の方法によって、前記巻線と前記ティースとの電気的な絶縁を得る薄い絶縁材の皮膜を形成することができる。したがって、従来技術のように絶縁キャップを装着する場合に比べて、前記巻線スロット部において前記皮膜が占める体積を減らすことができ、前記巻線スロット部の空間に対する前記巻線の占積率を従来よりも高めることができる。
【００１２】
また、本発明のステータコアは、電磁鋼板を積層して構成されたメインコア部をさらに備え、前記圧粉コア部と前記メインコア部とを組み合わせて構成されていることが好適である。このように、磁性粉末体を圧縮成形した圧粉コア部と、電磁鋼板を積層したメインコア部とに分けてティースを構成することによって、巻線案内溝を含むティースの複雑な形状部分は型を用いた圧縮成形によって圧粉コア部として簡易かつ容易に形成し、ティースの比較的単純な形状部分は電磁鋼板を積層することによってメインコア部として安価に形成することができる。
【００１３】
このような本発明のステータコアを含むステータと、前記ステータコアに装着された巻線に流される電流によって発生される磁界と電磁気的に相互作用することによって回転するロータと、を備えるモータでは従来よりも出力を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明は、絶縁皮膜に被われた磁性粉末を圧縮成形してなる圧粉コア部を含むステータコアであって、巻線が回線されるスロット部と、スロット部に隣接する隣接部と、を備え、前記隣接部には巻線に対応する凹部が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ステータコアにおける巻線の占積率を従来よりも高めることができる。したがって、モータの単位体積当たりの出力も従来よりも高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１に本発明の実施の形態におけるモータ１００の内部の平面断面図を示す。本発明の実施の形態におけるモータ１００は、図１に示すように、ステータ１０２及びロータ１０４を含んで構成される。ロータ１０４は、回転軸３４に軸受等を介して装着され、回転軸３４を中心軸として回転可能に配置される。ステータ１０２は、ロータ１０４の周囲を取り囲むように配置されたインナーコア３２、インナーコア３２の外周に沿って略等間隔に配置された複数のステータコア２０、ステータコア２０の外周を取り囲むように配置されたアウターコア３０、を含んで構成される。ステータコア２０、インナーコア３２及びアウターコア３０は、それぞれ透磁性の高い磁性材料を主材料として構成されている。
【００１７】
各ステータコア２０には、巻線２２が巻き付けられている。ステータコア２０に装着された巻線２２に電流を流すことによって、ステータ１０２の内部に磁界が発生する。この磁界との電磁気的な相互作用によってロータ１０４が回転軸３４を中心に回転させられる。
【００１８】
ステータコア２０は、ティースと絶縁樹脂とを含んで構成される。ティースは、ステータコア２０に巻かれた巻線２２によって発生される磁場をステータ１０２の内部に効率的に導くために設けられる。ティースは、透磁率の高い高透磁性材料によって構成される。ティースと巻線２２とは絶縁樹脂によって電気的に絶縁される。
【００１９】
図２に示すように、ティース２４は、メインコア部２４ａと圧粉コア部２４ｂとに分割して構成することができる。例えば、圧粉コア部２４ｂは、メインコア部２４ａを上下から挟むように配置される。ティース２４は、鍔部Ａ，巻線スロット部Ｂ及び端部Ｃを含む形状を有する。鍔部Ａ及び端部Ｃは、巻線スロット部Ｂに隣接する隣接部となる。巻線スロット部Ｂは、鍔部Ａから突出するように設けられ、ここに巻線２２が巻かれる。本実施の形態では、圧粉コア部２４ｂの巻線スロット部Ｂには巻線２２を整列して装着するための巻線案内溝４０が設けられている。
【００２０】
メインコア部２４ａは、図３に示すように、変形した扇形状に打ち抜かれた電磁鋼板等の高透磁性板２８を複数積層することによって形成される。扇形状の高透磁性板２８の少なくとも一端にはＴ字型に張り出した鍔部２８ａが設けられる。高透磁性板２８を積層してメインコア部２４ａを構成した場合、鍔部２８ａはティース２４の鍔部Ａに相当する部分となる。また、鍔部２８ａから突き出した突出部分２８ｂは、巻線２２を巻き付けるための巻線スロット部Ｂに相当する部分となる。
【００２１】
なお、高透磁性板２８を積層する際には、各高透磁性板２８間をまたがって渦電流が流れないように各高透磁性板２８間を電気的に絶縁することが好ましい。例えば、高透磁性板２８間に絶縁性の樹脂層を挟み込むことが好適である。
【００２２】
圧粉コア部２４ｂは、高透磁性材料である磁性粉末体を型に導入し、プレス機等によって圧縮成形して形成される。磁性粉末体としては、例えば、燐酸塩被覆等の絶縁処理を外表面に施した粒径５０〜５００μｍ程度の鉄粉を用いることができる。このように、絶縁被覆された磁性粉末体を押し固めて圧粉コア部２４ｂを成形することによって、ティース２４の外形を高い精度で形成することができる。また、ティース２４の内部での渦電流の発生を抑制することができる。
【００２３】
図４に巻線スロット部Ｂの延伸方向に沿ったステータコア２０の断面図を示す。図４に示すように、圧粉コア部２４ｂの巻線スロット部Ｂに相当する部分に巻線２２を整列させて装着するための巻線案内溝４０が設けられる。図４では、巻線案内溝４０を明確に示すために、巻線案内溝４０に装着される巻線２２の一部を取り除いたステータコア２０を示している。巻線案内溝４０は、圧粉コア部２４ｂの突出方向、すなわち巻線スロット部Ｂの延伸方向、に沿った巻線２２のずれを抑制できる形状とされる。
【００２４】
例えば、図４の断面図に示すように、圧粉コア部２４ｂの延伸方向に交差する方向に圧粉コア部２４ｂの表面に亘って凹形状の巻線案内溝４０を所定の間隔で隣接させて設ける。巻線案内溝４０の断面の形状は巻線２２の断面に対応する形状とすることが好適である。例えば、巻線２２の断面が円形である場合には、図４の断面図に示すように、巻線案内溝４０は半円形の断面を有するものとする。これによって、ティース２４の巻線スロット部Ｂに巻線２２を巻き付ける工程において、巻線２２を巻線案内溝４０に沿わせて巻きつけていくことによって巻線２２が巻線案内溝４０に嵌まり込み、巻線スロット部Ｂの延伸方向への巻線２２のずれが抑制され、巻線２２を巻線スロット部Ｂの延伸方向へ密着させて装着することが可能となる。したがって、巻線２２の占積率を高くすることができる。
【００２５】
また、図２に示すように、圧粉コア部２４ｂにおける巻線スロット部Ｂに隣接する鍔部Ａ及び端部Ｃに対応する部分に巻線２２の取り出し用溝４２を設けることも好適である。取り出し用溝４２は、圧粉コア部２４ｂの隣接部の少なくとも一方に設けられる。取り出し用溝４２の断面の形状は、巻線案内溝４０と同様に、巻線２２の断面に対応する形状とすることが好適である。ティース２４の巻線スロット部Ｂに巻線２２を巻き付ける工程において、巻線２２の端部を取り出し用溝４２に沿わせて装着させることによって巻線２２が取り出し用溝４２に嵌まり込み、巻線２２の巻き始め又は巻き終わりにおいて巻線２２の端部を固定することができ、巻線２２の巻き付け処理を容易にすることができる。したがって、巻線２２を巻線スロット部Ｂに高い精度で装着させることができる。
【００２６】
ティース２４は、メインコア部２４ａと圧粉コア部２４ｂとを組み合わせて構成される。メインコア部２４ａと圧粉コア部２４ｂとは、構造的な「はめ合わせ」やエポキシ樹脂の接着剤等によって接合される。巻線案内溝４０は、ティース２４の上下部分を構成する圧粉コア部２４ｂの両方に設けてもよいし、圧粉コア部２４ｂの一方に設けてもよい。圧粉コア部２４ｂの両方に巻線案内溝４０を設ける場合には、図４に示すように、上下の圧粉コア部２４ｂにおいて巻線案内溝４０の凹部を互いに１／２ピッチずらして設けることが好適である。これによって、巻線２２をティース２４の巻線スロット部Ｂに巻き付ける際に巻線２２を巻線スロット部Ｂの延伸方向に向けてずらしながら巻き付けることができる。
【００２７】
図５に、巻線スロット部Ｂの延伸方向に直交するティース２４の断面を示す。図４及び図５に示すように、ティース２４の表面の少なくとも一部は絶縁材の皮膜２９によって被覆される。ティース２４と巻線２２との間に電気的絶縁をもたせるためにティース２４の少なくとも巻線スロット部Ｂの表面に絶縁材の皮膜２９が形成される。
【００２８】
巻線案内溝４０に沿わせて巻線２２を装着する際に巻線案内溝４０内における巻線２２のすべりを良くするため、皮膜２９は高強度かつすべり性の良い絶縁材料を主成分とすることが好ましい。例えば、エポキシ樹脂、酸化珪素、セラミック、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｂｏｎ）等の絶縁材料を用いることが好適である。このような絶縁材料をティース２４の巻線スロット部Ｂに電着塗装することによって、０．１ｍｍ以下の膜厚の高強度かつすべり性の高い皮膜２９を形成することができる。
【００２９】
このように、ティース２４自体に巻線案内溝４０や取り出し用溝４２を形成し、ティース２４の表面に絶縁材料の皮膜２９を形成することによって、従来の絶縁キャップを用いた絶縁方法に比べて巻線スロット部Ｂの空間に対する絶縁部の占積率を低減することができる。従来の絶縁部が占有していた空間が少なくなっただけ巻線２２を装着する空間が増え、巻線スロット部Ｂにおける巻線２２の占積率を従来よりも高めることができる。その結果、モータの出力を従来よりも向上させることができる。
【００３０】
なお、本発明は本実施の形態に限定されるものではない。例えば、ティースを電磁鋼板の積層コア又は磁性粉末体を圧縮成形した圧粉コア部のいずれか一方のみで構成してもよい。また、巻線案内溝及び取り出し用溝のいずれか一方のみをティースに形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態におけるモータの構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるティースの構成を示す斜視図である。
【図３】ステータコアのメインコア部を構成する電磁鋼板を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるティースの形状を説明する断面図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるティースの形状を説明する断面図である。
【図６】従来のステータコアの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
２０  ステータコア、２２  巻線、２４  ティース、２４ａ  メインコア部、２４ｂ  圧粉コア部、２８  高透磁性板、２８ａ  鍔部、２８ｂ  突出部分、２９  皮膜、３０  アウターコア、３２  インナーコア、３４  回転軸、４０  巻線案内溝、４２  取り出し用溝、１００  モータ、１０２  ステータ、１０４  ロータ。
【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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