(57)【要約】【課題】コイルをティースに容易に装着することができ、且つ、稼働中にコアに発生する応力集中を低減できる固定子を提供する。【解決手段】固定子１０は、環状のバックヨーク５８、および、該バックヨーク５８から径方向内側へ延び、周方向に整列する複数のティース２２を有するコア１２と、ティース２２の各々に巻回されたコイル１４とを備える。コア１２は、周方向に整列する複数の分割コア２０を有する。分割コア２０の各々は、ティース２２と、ティース２２の径方向外側の端部から周方向第１の側へ延出する分割バックヨーク２４とを有する。分割バックヨーク２４の径方向幅は、ティース２２の周方向幅以下である。分割バックヨーク２４の、周方向第２の側の端部には、ティース２２の周方向第２の側の側面から、分割バックヨークの外周面まで延在する平面または凸面である接続面５４が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の固定子であって、
環状のバックヨーク、および、該バックヨークから径方向内側へ延び、周方向に整列する複数のティースを有するコアと、
前記複数のティースの各々に巻回された複数のコイルと、を備え、
前記コアは、周方向に整列する複数の分割コアを有し、
前記複数の分割コアの各々は、
前記ティースと、
該ティースの径方向外側の端部から周方向第１の側へ延出し、前記バックヨークの一部を構成する分割バックヨークであって、該分割バックヨークの径方向幅は、前記ティースの周方向幅以下である、分割バックヨークと、を有し、
前記分割バックヨークの、前記周方向第１の側とは反対側の周方向第２の側の端部には、前記ティースの前記周方向第２の側の側面から、前記分割バックヨークの外周面まで延在する平面または凸面である接続面が設けられている、固定子。
【請求項２】
前記接続面は、凸曲面である、請求項１に記載の固定子。
【請求項３】
前記分割バックヨークの、前記周方向第１の側の端部には、前記接続面に対応する形状を有する部分が設けられている、請求項１または２に記載の固定子。
【請求項４】
前記接続面は、前記ティースの前記側面よりも前記周方向第２の側に位置する部分、および、前記分割バックヨークの外周面よりも径方向外側に位置する部分を含まない、請求項１〜３のいずれか１項に記載の固定子。
【請求項５】
前記接続面には、該接続面から内方へ凹む凹部が形成され、
前記分割バックヨークの、前記周方向第１の側の端部には、前記凹部に嵌合可能な凸部が形成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の固定子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の固定子を備える電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分割コアを有するコアを備えた固定子、および電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
周方向に分割された複数の分割コアからなるコアを備えた固定子が知られている（例えば、特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２１８４２９号公報
【特許文献２】特開２００１−２３８３７６号公報
【特許文献３】特開２００３−１３４７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
固定子のコアにコイルを装着する方法として、コアに設けられたティースにコイルを直接巻き付ける方法と、環状のコイルユニットを予め作製し、該コイルユニットをティースに嵌め入れる方法がある。製造効率の観点から、後者の方法が望ましい場合がある。この場合において、コイルユニットをティースに容易に装着することができ、且つ、稼働中にコアに発生する応力集中を低減できる構造を有する固定子が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様において、電動機の固定子は、環状のバックヨーク、および、該バックヨークから径方向内側へ延び、周方向に整列する複数のティースを有するコアと、複数ティースの各々に巻回された複数のコイルとを備える。コアは、周方向に整列する複数の分割コアを有する。
【０００６】
複数の分割コアの各々は、ティースと、該ティースの径方向外側の端部から周方向第１の側へ延出し、バックヨークの一部を構成する分割バックヨークとを有する。分割バックヨークの径方向幅は、ティースの周方向幅以下である。分割バックヨークの、周方向第１の側とは反対側の周方向第２の側の端部には、ティースの周方向第２の側の側面から、分割バックヨークの外周面まで延在する平面または凸面である接続面が設けられている。
【０００７】
接続面は、凸曲面であってもよい。分割バックヨークの、周方向第１の側の端部には、接続面に対応する形状を有する部分が設けられてもよい。接続面は、ティースの側面よりも周方向第２の側に位置する部分、および、分割バックヨークの外周面よりも径方向外側に位置する部分を含まなくてもよい。
【０００８】
接続面には、該接続面から内方へ凹む凹部が形成されてもよい。分割バックヨークの、周方向第１の側の端部には、凹部に嵌合可能な凸部が形成されてもよい。本発明の他の態様において、電動機は、上述の固定子を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る固定子を軸方向から見た外観図である。
【図２】図１に示す分割コアの拡大図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る、固定子の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】コイルを、分割コアの分割バックヨークに挿通させた状態を示す斜視図である。
【図５】コイルを、分割コアのティースに嵌め込んだ状態を示す斜視図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る固定子を軸方向から見た外観図である。
【図７】図６に示す分割コアの拡大図である。
【図８】図７に示す分割コアの斜視図である。
【図９】図６に示す固定子の組み立て方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る固定子１０について説明する。なお、以下の説明における軸方向とは、固定子１０の中心軸線Ｏに沿う方向を示す。また、径方向とは、中心軸線Ｏを中心とする円の半径方向を示す。また、周方向とは、中心軸線Ｏを中心とする円の円周方向を示す。
【００１１】
固定子１０は、該固定子１０の径方向内側に回転可能に配置された回転子（図示せず）とともに電動機（図示せず）を構成する。固定子１０は、コア１２と、複数のコイル１４とを有する。コア１２は、周方向に整列する複数の分割コア２０を有する。本実施形態においては、コア１２は、計１２個の分割コア２０を有する。
【００１２】
次に、図２を参照して、分割コア２０について説明する。なお、図２中の矢印Ａの指す方向は、径方向外側へ向かう方向を示し、矢印Ｂの指す方向は、周方向第１の側へ向かう方向を示している。分割コア２０は、径方向に延びるティース２２と、ティース２２の径方向外側の端部から周方向第１の側へ延出する分割バックヨーク２４とを有する。
【００１３】
ティース２２は、周方向第１の側の側面２６と、周方向第１の側とは反対側の周方向第２の側の側面２８とを有する。側面２６は、径方向内側の端縁３０から、径方向外側の端縁３２まで、径方向に延在する平面である。同様に、側面２８は、径方向内側の端縁３４から、径方向外側の端縁３６まで、径方向に延在する平面である。ティース２２の径方向内側の端部には、該ティース２２から周方向両側に向かって突出する楔部３８が形成されている。
【００１４】
分割バックヨーク２４は、円弧状の部材であって、内周面４２および外周面４８を有する。内周面４２は、端縁３２から、周方向第１の側の端縁４０まで、周方向へ延びる円弧面である。一方、外周面４８は、周方向第２の側の端縁４４から、周方向第１の側の端縁４６まで、周方向へ延びる円弧面である。
【００１５】
本実施形態においては、分割バックヨーク２４の径方向の幅５０（内周面４２と外周面４８との間の最短距離に相当）は、ティース２２の周方向の幅５２（側面２６と側面２８との間の最短距離に相当）以下となるように設定されている。
【００１６】
ここで、分割バックヨーク２４の周方向第２の側の端部には、ティース２２の側面２８から、分割バックヨーク２４の外周面４８まで延びる接続面５４が形成されている。より具体的には、接続面５４は、側面２８の径方向外側の端縁３６から、外周面４８の周方向第２の側の端縁４４まで、端縁３２とは反対側に膨出するように湾曲して延びる凸曲面である。接続面５４は、予め定められた曲率半径を有する円弧面であってもよいし、または、互いに異なる曲率半径を有する複数の曲面を連続的に接続した曲面によって構成されてもよい。
【００１７】
一方、分割バックヨーク２４の周方向第１の側の端部には、接続面５４に対応する形状を有する凹曲面５６が設けられている。凹曲面５６は、接続面５４と相補的な形状を有しており、端縁４０から端縁４６まで、分割バックヨーク２４の内方へ凹むように湾曲して延びている。
【００１８】
再度、図１を参照して、計１２個の分割コア２０が周方向に整列して、コア１２を構成している。この状態においては、一方の分割コア２０の接続面５４は、周方向第２の側にて隣接する他方の分割コア２０の凹曲面５６と当接している。
【００１９】
互いに周方向に隣接する２つの分割コア２０は、接続面５４と凹曲面５６との間で溶接され、互いに固定される。その結果、図１に示すように、分割コア２０が周方向に連なって互いに固定され、これにより、分割バックヨーク２４が環状に連なって、コア１２のバックヨーク５８が構成される。また、分割コア２０の各々に設けられたティース２２は、コア１２のバックヨーク５８から径方向内側へ延び、且つ周方向に略等間隔で整列するように配置される。
【００２０】
次に、図３〜図５を参照して、固定子１０の製造方法について説明する。ステップＳ１において、使用者は、コイル１４を、１つのコイルユニットとして予め作製する。例えば、使用者は、自動コイル巻回機等を用いて導線を環状に巻回し、環状のコイルユニットとして、コイル１４を自動で作製する。
【００２１】
このように作製されたコイル１４は、中心孔６２を有し、該中心孔６２は、幅６４を有する。この幅６４は、分割バックヨーク２４の幅５０よりも大きく、且つ、楔部３８の周方向幅よりも小さくなるように設定される。
【００２２】
ステップＳ２において、使用者は、上述の分割コア２０を作製する。例えば、使用者は、プレス加工等によって、分割コア２０を作製する。ステップＳ３において、使用者は、コイル１４を、分割バックヨーク２４に嵌め入れる。具体的には、使用者は、分割バックヨーク２４をコイル１４の中心孔６２に挿通させる。その結果、図４に示すように、コイル１４は、分割バックヨーク２４に嵌め入れられる。
【００２３】
ステップＳ４において、使用者は、コイル１４を接続面５４に沿って移動させて、ティース２２に嵌め入れる。具体的には、使用者は、図４に示す状態から、コイル１４を、図４の紙面上方側から見て反時計回り方向へ回動させるようにして、ティース２２へ向かって移動させる。
【００２４】
ここで、上述したように、接続面５４は、凸曲面によって構成されている。この構成によれば、使用者は、コイル１４を反時計回り方向へ円滑に回動させることができ、その結果、コイル１４を接続面５４に沿って円滑に移動させて、ティース２２に嵌め入れることができる。こうして、図５に示すような、分割コア２０とコイル１４の組立体６５が作製される。
【００２５】
また、上述したように、分割バックヨーク２４の幅５０は、ティース２２の幅５２以下となるように設定され、且つ、コイル１４の中心孔６２の幅６４は、分割バックヨーク２４の幅５０よりも大きく、楔部３８の周方向幅よりも小さくなるように設定されている。
【００２６】
さらにコイル１４の中心孔６２の幅６４がティース２２の幅５２よりも小さくなるように設定された場合、使用者によって、コイル１４が接続面５４に沿って移動している間に、コイル１４の中心孔６２が徐々に拡幅していき、結果的に、コイル１４がティース２２に嵌め込まれることになる。この構成により、使用者は、中心孔６２よりも大きな幅を有するティース２２にコイル１４を円滑且つ容易に嵌め込むことができる。
【００２７】
ステップＳ５において、使用者は、ステップＳ４にて作製された組立体６５を、周方向に整列するように互いに連結する。一例として、使用者は、１つの分割コア２０の凹曲面５６を、他の分割コア２０の接続面５４に当接させて溶接することによって、複数の分割コア２０を互いに連結する。その結果、図１に示す固定子１０が作製される。
【００２８】
また、他の例として、使用者は、図１に示すように複数の分割コア２０を周方向に整列させ、これら分割コア２０の外周面４８を覆うように径方向外側から固定リング（図示せず）を圧入することによって、複数の分割コア２０を互いに固定してもよい。
【００２９】
本実施形態によれば、コイル１４をコイルユニットとして予め作製し、該コイル１４を、分割コア２０の分割バックヨーク２４からティース２２へ円滑に嵌め込むことができる。これにより、コイル１４の作製を自動化することができ、且つ、コイル１４をティース２２へ容易に装着することができるので、固定子１０の製造効率を向上させることができる。
【００３０】
また、本実施形態によれば、接続面５４は、側面２８の端縁３６から外周面４８の端縁４４まで、滑らかに連続的に延びる凸曲面によって構成されている。この構成によれば、接続面５４にて応力集中が生じるのを回避できるので、固定子１０の稼働時における、コア１２の強度を向上させることができる。
【００３１】
また、本実施形態によれば、分割バックヨーク２４の周方向第１の側の端部には、接続面５４に対応する形状の凹曲面５６が設けられている。この構成によれば、固定子１０を組み立てた場合に、一方の分割コア２０の接続面５４と、周方向第２の側にて隣接する他方の分割コア２０の凹曲面５６とが、互いに密に嵌合して連結されることになる。これにより、固定子１０の稼働時における、コア１２の強度を向上させることができる。
【００３２】
なお、上述の接続面５４に限らず、様々な形態の接続面を分割コア２０に適用できる。これについて、図２を参照して説明する。例えば、分割コア２０は、側面２８の端縁３６から外周面４８の端縁４４まで延びる平面としての接続面６６を有してもよい。また、分割コア２０は、上述の接続面５４よりも外方へ膨出するように湾曲して延びる凸曲面としての接続面６８を有してもよい。
【００３３】
これら接続面５４、６６、６８は、上述のステップＳ４においてコイル１４をティース２２に嵌め入れ易くする観点から、ティース２２の側面２８よりも周方向第２の側に位置する部分、および、分割バックヨーク２４の外周面４８よりも径方向外側に位置する部分を含まないように、構成されてもよい。
【００３４】
換言すれば、接続面５４、６６、６８は、端縁３６から端縁４４まで延びる仮想平面（すなわち接続面６６）と、側面２８を径方向外側へ延長させた仮想延長面２８’と、外周面４８を周方向第２の側へ同じ曲率で延長させた仮想延長面４８’とによって囲まれる領域７０内で延在するように、構成される。
【００３５】
次に、図６を参照して、本発明の他の実施形態に係る固定子８０について説明する。なお、上述の実施形態と同様の要素には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。固定子８０は、コア８２と、複数のコイル１４とを有する。コア８２は、周方向に整列する計１２個の分割コア９０を有する。
【００３６】
次に、図７および図８を参照して、分割コア９０について説明する。なお、図７および図８中の矢印Ａの指す方向は、径方向外側へ向かう方向を示し、矢印Ｂの指す方向は、周方向第１の側へ向かう方向を示している。分割コア９０は、ティース２２と、ティース２２の径方向外側の端部から周方向第１の側へ延出する分割バックヨーク９２とを有する。
【００３７】
分割バックヨーク９２は、円弧状の部材であって、内周面９４および外周面９６を有する。内周面９４は、端縁３２から、周方向第１の側の端縁９８まで、周方向へ延びる円弧面である。外周面９６は、周方向第２の側の端縁１００から、周方向第１の側の端縁１０２まで、周方向へ延びる円弧面である。上述の実施形態と同様に、分割バックヨーク９２の径方向の幅１０４は、ティース２２の周方向の幅５２以下となるように設定されている。
【００３８】
分割バックヨーク９２の周方向第２の側の端部には、ティース２２の側面２８の端縁３６から、分割バックヨーク９２の外周面９６の端縁１００まで延びる接続面１０６が形成されている。この接続面１０６は、端縁３２とは反対側に膨出するように湾曲して延びる凸曲面である。
【００３９】
本実施形態においては、この接続面１０６に、該接続面１０６から内方へ凹む凹部１０８が形成されている。この凹部１０８は、分割コア９０を軸方向に貫通するように形成されている。この凹部１０８によって、接続面１０６は、第１接続面１０６ａと第２接続面１０６ｂに分断されている。
【００４０】
一方、分割バックヨーク９２の周方向第１の側の端部には、接続面１０６に対応する形状を有する凹曲面１１０が設けられている。凹曲面１１０は、接続面１０６と相補的な形状を有しており、分割バックヨーク９２の内方へ凹むように湾曲して延びている。
【００４１】
凹曲面１１０には、該凹曲面１１０から外方へ突出する凸部１１２が形成されている。この凸部１１２は、上述の凹部１０８に嵌合可能な形状を有している。この凸部１１２によって、凹曲面１１０は、第１凹曲面１１０ａと第２凹曲面１１０ｂとに分断されている。より具体的には、第１凹曲面１１０ａは、第１接続面１０６ａと相補的な形状を有し、第２凹曲面１１０ｂは、第２接続面１０６ｂと相補的な形状を有している。
【００４２】
再度、図６を参照して、分割コア９０が周方向に整列して、コア８２を構成している。この状態においては、一方の分割コア９０の凸部１１２は、周方向第１の側にて隣接する他方の分割コア９０の凹部１０８内に嵌め込まれている。
【００４３】
また、一方の分割コア９０の第１接続面１０６ａおよび第２接続面１０６ｂは、それぞれ、周方向第２の側にて隣接する他方の分割コア９０の第１凹曲面１１０ａおよび第２凹曲面１１０ｂと当接している。このように、本実施形態においては、互いに周方向に隣接する分割コア９０は、凸部１１２と凹部１０８との係合によって、互いに連結されている。
【００４４】
次に、図３および図６〜図９を参照して、固定子８０の製造方法について説明する。なお、ステップＳ１〜ステップＳ４に関しては、上述した固定子１０の製造方法と同様であるので、詳細な説明を省略する。ステップＳ５において、使用者は、ステップＳ４にて作製された、分割コア９０とコイル１４の組立体１１４（図９）を、周方向に整列するように、互いに連結する。
【００４５】
具体的には、使用者は、図９に示すように、一方の組立体１１４の分割コア９０の凸部１１２を、他方の組立体１１４の分割コア９０の凹部１０８に位置決めし、矢印Ｃに示すように、一方の組立体１１４を他方の組立体１１４へ向かって移動させ、凸部１１２を凹部１０８内に圧入する。
【００４６】
これにより、凸部１１２と凹部１０８が係合し、組立体１１４が互いに連結される。このようにして、複数の組立体１１４が周方向に連なるように互いに連結され、図６に示す固定子８０が作製される。本実施形態によれば、凸部１１２を凹部１０８へ圧入するだけで、組立体１１４を互いに連結できるので、組立作業を容易とすることができるとともに、コア８２の結合強度を向上させることができる。
【００４７】
なお、上述の実施形態においては、接続面を凸曲面または平面によって構成した場合について述べたが、これに限らず、複数の平面を互いに接続した多角形状の凸面、このような多角形凸面の角に丸み（すなわちＲ）を形成した凸面等によって構成してもよい。
【００４８】
以上、発明の実施形態を通じて本発明を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、本発明の実施形態の中で説明されている特徴を組み合わせた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得る。しかしながら、これら特徴の組み合わせの全てが、発明の解決手段に必須であるとは限らない。さらに、上述の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることも当業者に明らかである。
【００４９】
また、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、工程、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００５０】
１０，８０    固定子
１２，８２    コア
１４    コイル
２０，９０    分割コア
２２    ティース
２４，９２    分割バックヨーク
５４，６６，６８，１０６    接続面
【図１】
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【図２】
2016001975.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2016001975.tif 000007
【図６】
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【図７】
2016001975.tif 000009
【図８】
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【図９】
2016001975.tif 000011