(57)【要約】【課題】組立てが便利なだけでなくスロット充填係数の低下を回避できるステータ、及びステータを有するモータを提供する。【解決手段】モータは、ステータ及びロータを含む。ステータは、ステータコア及びボビンを含む。ボビンは、ステータコアを２つの軸方向端面から覆う上側ボビン及び下側ボビンを含む。上側ボビン及び下側ボビンは、各々端面及び側部分を含む。２つの端面は、ステータコアの２つの軸方向端面と重なる。側部分は、ステータコアの軸方向に対して傾いている。端面に連結された上側ボビン及び下側ボビンの端部は、ステータコアに対してきついはめ合いを形成し、端面から離れた他の端部は、ステータコアに対して緩いはめ合いを形成する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアであって、
ヨークと、前記ヨークから半径方向に延びる複数の歯とを備えるステータコアであって、各々の前記歯は、前記ヨークに連結された歯本体と、前記歯本体の遠位端に形成された歯先端とを備えるステータコアと、
前記歯本体の周りに巻き付けた巻線と、
前記ステータコアに取り付け、前記巻線を前記ステータコアから分離するボビンであって、該ボビンは、上側ボビン及び下側ボビンを備え、前記上側ボビン及び前記下側ボビンは、それぞれ、前記ステータコアの２つの軸方向端面から前記ステータコアを覆い、前記上側ボビン及び前記下側ボビンは、各々、端面と、前記端面から延びる側部分とを備え、前記側部分は、前記歯本体の円周方向側面と、前記ヨーク及び前記歯先端の対向した半径方向表面とを覆い、前記側部分は、前記ステータの軸方向に対して傾き、前記側部分の端部は、前記ステータコアに対して緩いはめ合いを形成するボビンと、を備えることを特徴とするステータ。
【請求項２】
前記ボビンの前記側部分のうち各前記歯本体の円周方向側面にある前記区分は、前記歯本体をはめ合うための収容溝を定め、前記端面から離れる方向に沿って前記収容溝の幅が前記端面から徐々に増加する、請求項１に記載のステータ。
【請求項３】
前記ボビンの軸方向端部における前記収容溝の前記幅は、前記歯本体の幅よりも大きい、請求項２に記載のステータ。
【請求項４】
前記端面に隣接する位置における前記収容溝の前記幅は、実質的に前記歯本体の前記幅と同じである、請求項３に記載のステータ。
【請求項５】
前記ヨークの半径方向表面では、前記ボビンの前記側部分のうち前記歯先端に対面する区分は、前記ヨークから離れる方向に沿って前記端面から斜めに延びる、請求項１から４の何れかに記載のステータ。
【請求項６】
前記歯先端の半径方向表面では、前記ボビンの前記側部分のうち前記ヨークに対面する区分は、前記歯先端の前記半径方向面から離れる方向に沿って前記端面から斜めに延びる、請求項１から４の何れかに記載のステータ。
【請求項７】
前記上側ボビン及び前記下側ボビンの対向した軸方向端部は、互いに一致するＬ字形の構成を形成し、一方が他方に挿入されて連結される、請求項６に記載のステータ。
【請求項８】
巻付け中に、前記巻線は、前記ボビンの前記側部分を変形させて前記ステータコアと接触させる、請求項１から７の何れかに記載のステータ。
【請求項９】
前記歯は前記ヨークから外方に延びる、請求項１から８の何れかに記載のステータ。
【請求項１０】
請求項１から９の何れかに記載のステータと、前記ステータに回転可能に連結されたロータとを備えることを特徴とするモータ。
【請求項１１】
ステータと、前記ステータに回転可能に連結されたロータとを備えるモータであって、前記ステータは、
ステータコアと、
前記ステータコアを覆うボビンであって、該ボビンは、上側ボビン及び下側ボビンを備え、前記上側ボビン及び前記下側ボビンは、それぞれ、前記ステータコアの２つの軸方向端面から前記ステータコアを覆い、前記上側ボビン及び前記下側ボビンは、各々、端面と、前記端面から延びる側部分とを備え、前記上側ボビン及び前記下側ボビンの前記２つの端面は、それぞれ、前記ステータコアの２つの軸方向端部と重なり、前記端面に連結された前記上側ボビン及び前記下側ボビンの端部は、前記ステータコアに対してきついはめ合いを形成し、前記端面から離れた他の端部は、前記ステータコアに対して緩いはめ合いを形成するボビンと、を備えることを特徴とするモータ。
【請求項１２】
前記上側ボビン及び前記下側ボビンの前記側部分は軸方向で部分的に重なり、各前記側部分は、前記端面から離れた端部でＬ字形であり、前記２つの側部分の前記端部は、互いに一致し、一方を他方に挿入して連結されてそれらの位置決めを実現する、請求項１１に記載のモータ。
【請求項１３】
前記ステータは、前記ステータコアの周りに巻き付けた巻線をさらに備え、巻付け中に、前記巻線は、前記ボビンの前記側部分を変形させて前記ステータコアと接触させる、請求項１１又は１２に記載のモータ。
【請求項１４】
該モータの前記ステータと前記ロータとの間に空隙が定まり、前記ステータの隣接する前記歯先端間に隙間が定まり、前記隙間の幅は、前記空隙の幅と同じ又は３倍よりも小さい、請求項１１から１３の何れかに記載のモータ。
【請求項１５】
該モータは外側ロータ式モータである、請求項１１から１４の何れかに記載のモータ。
【請求項１６】
該モータは単相モータである、請求項１５に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0002]  この発明は、モータに、特にモータのステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0003]  外側ロータ式モータは、ステータと、ステータの周りに回転するロータとを含む。ステータは、ステータコアと、ステータコアの周りに巻き付けたステータ巻線とを含む。ステータ巻線に通電すると、ステータコアは、極性化され、ロータの永久磁石と相互作用してロータを連続的に回転させ、それにより次に、ロータに接続する負荷を駆動する。一般に、ステータ巻線は、エナメル線により巻かれ、ステータコアに直接巻き付けるとステータコアの縁によって容易に傷付き、短絡につながる。従って、通常、巻付けプロセスの前にステータコアにボビンが取り付けられ、ステータ巻線をステータコアから分離する。ステータのステータコアが例えば８よりも多い多数の歯を有すると、組立中にボビンとステータコアとの間に干渉が容易に生じて、組立てが困難になる。この問題を解決するために、従来例では、ボビンを意図的により大きいサイズに作製してボビンとステータコアとの間の隙間を拡張し、できる限り緩いはめ合いを形成する。しかしながら、大きなボビンは、巻線のために取ってある空間の多くを占め、それによりモータのスロット充填係数が低下してモータの効率に大きく影響する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
[0004]  従って、組立てが便利なだけでなくスロット充填係数の低下を回避できるステータ、及びステータを有するモータに対する要望がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0005]  １つの態様において、ステータコアが提供され、ステータは、ステータコアと、ステータコアの周りに巻き付けた巻線と、ステータコアに取り付けて巻線をステータコアから分離するボビンとを含む。ステータコアは、ヨークと、ヨークから半径方向に延びる複数の歯とを含む。各々の歯は、ヨークに連結された歯本体と、歯本体の遠位端に形成された歯先端とを含む。ボビンは、上側ボビン及び下側ボビンを備える。上側ボビン及び下側ボビンは、それぞれ、ステータコアの２つの軸方向端面からステータコアを覆う。上側ボビン及び下側ボビンは、各々、端面と、端面から延びる側部分とを備える。側部分は、歯本体の円周方向側面と、ヨーク及び歯先端の対向した半径方向表面とを覆う。側部分は、ステータの軸方向に対して傾き、側部分の端部は、ステータコアに対して緩いはめ合いを形成する。
【０００５】
[0006]  ボビンの側部分のうち各歯本体の円周方向側面にある区分は、歯本体をはめ合うための収容溝を定め、端面から離れる方向に沿って収容溝の幅が端面から徐々に増加することが好ましい。
【０００６】
[0007]  ボビンの軸方向端部における収容溝の幅は、歯本体の幅よりも大きいことが好ましい。
【０００７】
[0008]  端面に隣接する位置における収容溝の幅は、実質的に歯本体の幅と同じであることが好ましい。
【０００８】
[0009]  ヨークの半径方向表面では、ボビンの側部分のうち歯先端に対面する区分は、ヨークから離れる方向に沿って端面から斜めに延びることが好ましい。
【０００９】
[0010]  歯先端の半径方向表面では、ボビンの側部分のうちヨークに対面する区分は、歯先端の半径方向面から離れる方向に沿って端面から斜めに延びることが好ましい。
【００１０】
[0011]  上側ボビン及び下側ボビンの対向した軸方向端部は、互いに一致するＬ字形の構成を形成し、一方が他方に挿入されて連結されることが好ましい。
【００１１】
[0012]  歯はヨークから外方に延びることが好ましい。
【００１２】
[0013]  別の態様では、上記ステータを含むモータが提供される。
【００１３】
[0014]  さらに別の態様では、ステータと、ステータに回転可能に連結されたロータとを備えるモータが提供される。ステータは、ステータコアと、ステータコアを覆うボビンとを含む。ボビンは、上側ボビン及び下側ボビンを含む。上側ボビン及び下側ボビンは、それぞれ、ステータコアの２つの軸方向端面からステータコアを覆う。上側ボビン及び下側ボビンは、各々、端面と、端面から延びる側部分とを備える。上側ボビン及び下側ボビンの２つの端面は、それぞれ、ステータコアの２つの軸方向端部と重なる。端面に連結された上側ボビン及び下側ボビンの端部は、ステータコアに対してきついはめ合いを形成し、端面から離れた他の端部は、ステータコアに対して緩いはめ合いを形成する。
【００１４】
[0015]  ステータは、ステータコアの周りに巻き付けた巻線をさらに備え、巻付け中に、巻線は、ボビンの側部分を変形させてステータコアと接触させることが好ましい。
【００１５】
[0016]  モータのステータとロータとの間に空隙が定まり、ステータの隣接する歯先端間に隙間が定まり、隙間の幅は、空隙の幅と同じ又は３倍よりも小さいことが好ましい。
【００１６】
[0017]  モータは外側ロータ式モータであることが好ましい。
【００１７】
[0018]  モータは単相モータであることが好ましい。
【００１８】
[0019]  従来技術例と比べて、本発明の外側ロータ式モータにおけるステータのボビンは、傾いた側部分を含み、それにより組立てが簡単になり、しかもボビンの軸方向サイズの差を利用することによってボビンが占める空間を縮小することができ、こうして巻線のスロット充填係数に影響を及ぼすことを避けてモータの動力を確保する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態によるモータの概要図である。
【図２】図１のモータにおけるステータの概要図である。
【図３】図２のステータの分解組立図である。
【図４】図２のステータの横断面図である。
【図５】図４の破線で囲んだボックスの拡大図である。
【図６】図２をその線ＶＩ−ＶＩに沿って取り出した横断面図である。
【図７】図２のステータの縦断面図である。
【図８】図７の破線で囲んだボックスの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
[0028]  各図は、縮尺通りではなく、同様の構造及び機能を持つ要素は、全般的に類似の参照番号で表されることに注目されたい。各図は、好ましい実施形態の記載の容易化のみを意図することにも注目されたい。各図は、記載された実施形態の全ての態様を示さず、本開示の範囲を限定しない。
【００２１】
[0029]  図１は、本発明のモータの実施形態を示す。モータは、ステータ１０と、ステータ１０に回転可能に取り付けたロータ１１とを含む。ステータ１０は、通電されると、ロータ１１の磁界と相互作用して、ロータ１１を回転させ、それにより次に、ロータに連結された負荷が駆動される。モータは、単相外側ロータ式モータであることが好ましく、ロータ１１は、ステータ１０を取り囲みステータ１０に対して回転する。
【００２２】
[0030]  図２及び図３を参照すると、ステータ１０は、基部１０ａと、基部１０ａに固定されたステータコア１２と、ステータコア１２に取り付けたボビン１４と、ボビン１４の周りに巻き付けた複数の巻線１６とを含む。ステータコア１２は、ケイ素鋼のような磁性材料によって作製された複数の積層構造を積み重ねることにより作製される。ステータコア１２は、ヨーク１８と、ヨーク１８の外周から半径方向外向きに延びる複数の歯２０とを含む。ヨーク１８は、例えば環状とされてその内部に取付穴１９を定めることが好ましく、それにより基部１０ａの一致する軸管（図示せず）に係合して、基部１０ａ上にステータコア１２を固定する。歯２０は、ヨーク１８の円周方向に沿って互いに均等に離間している。各々の歯２０は、ヨーク１８から半径方向外向きに延びる歯本体２２と、歯本体２２の遠位端に形成されてステータコア１２の円周方向に沿って延びる歯先端２４とを含む。隣接する歯本体２２間にスロット２３が定まる。隣接する歯先端２４間に隙間２５が定まる。巻線１６は、歯本体２２の周りに巻き付け、歯先端２４の半径方向内側に位置する。巻線１６に通電すると、歯先端２４は、極性化されてステータ１０の磁極として機能する。図面では、要素の構造を明確に示すために、１つの歯本体２２上の巻線１６のみを示し、他の歯本体２２上の巻線１６は示さない。
【００２３】
[0031]  ボビン１４は、ステータコア１２上に取り付け、テータコア１２から巻線１６を分離する。ボビン１４は、プラスチックのような絶縁材で作製することが好ましい。この実施形態では、ボビン１４は、上側ボビン２６及び下側ボビン２８を含む。上側ボビン及び下側ボビン２６、２８は、形状、構造及び大きさが実質的に同じである。上側ボビン２６及び下側ボビン２８は、ステータコア１２の軸方向で直面するように配置され、それぞれ、ステータコア１２の２つの軸方向端面からステータコア１２を覆う。図３に示すように、上側ボビン及び下側ボビン２６、２８は、各々、端面３０と、端面３０から延びる側部分３２とを含む。２つのボビン２６、２８の２つの端面３０は、それぞれステータコア１２の２つの軸方向端面を覆う。２つのボビン２６、２８の側部分３２は、互いに対向し、スロット２３即ちヨーク１８の半径方向外面、各歯先端２４の半径方向内面、及び各歯本体２２の２つの円周方向側面において、協働してステータコア１２の側面を覆う。
【００２４】
[0032]  図４及び図５を参照すると、歯先端２４は、円周方向に沿った幅が大きいので隣接する歯先端２４の間に定まる隙間２５が狭く、それによりコギングトルクが小さいので、モータの作動が安定しかつ騒音が低くなる。隙間２５の幅は、ロータ１１とステータ１０との間の空隙の幅の３倍よりも小さいことが好ましい。ボビン１４のうち各歯先端２４上に取り付けた一部の円周方向幅は、巻線１６の巻付けプロセスに影響するのを避けるために、歯先端２４の円周方向幅よりも小さい。歯先端２４の円周方向に沿った２つの端部が、ボビン１４（図２に示す）を越えて延び、側部分３２は、歯先端２４の内面の２つの円周方向縁を覆わない。巻付けプロセス及び安全性を考慮して、巻線１６は、スロット２３を完全には充填しないので、歯先端２４のうちボビン１４の側部分３２によって覆われない内面の縁は、巻線１６と接触せず短絡を避けている。ボビン１４のうち各歯先端２４を覆う部分の円周方向幅は、巻線１６の対応する円周方向幅よりも大きいことが好ましく、これにより巻線１６と歯先端２４と間の接触を完全に避ける。
【００２５】
[0033]  この実施形態では、上側ボビン及び下側ボビン２６、２８の端面３０は、水平であり、ステータコア１２の軸方向端面を覆っている。図６に示すように、各々のボビン２６、２８について、側部分３２のうち各歯本体２２の２つの円周方向側部にある区分が、延びて、それらの間に歯本体２２をはめ合わせるための収容溝３３を形成する。側部分３２は、ステータ１０の軸方向に対して傾き、側部分３２の端部がわずかに広がってテーパした開口部を形成し、端面３０から遠ざかる方向に沿って収容溝３３の幅が端面３０から徐々に増加し、従ってボビン２６の側部分３２間への歯本体のはめ合い、ひいてはボビン２６、２８及びステータコア１２の組立てを容易にする。端面３０に隣接する位置での収容溝３３の幅は、実質的に歯本体２２の幅と同じ又はそれよりも小さいことが好ましく、それによりボビン２６、２８とステータコア１２との間に確実にきついはめ合い形成される。
【００２６】
[0034]  図７及び図８を参照して、ボビン２６及び２８の側部分３２のうちヨーク１８の外面を覆うための区分も、端面３０から、ステータ１０の軸方向に対して斜めに延び、端面３０から離れた区分の端部がヨーク１８から離れる方向に沿って延びるので、ヨーク１８に対して緩いはめ合いを形成してヨーク１８との組立てを容易にする。ボビン２６、２８の側部分３２のうち歯先端２４の内面を覆う区分も、ステータ１０の軸方向に対して斜めに、歯先端２４の内面から遠ざかる方向に沿って端面３０から延びることが好ましく、結果としてボビン２６、２８の側部分３２のうち歯先端２４の内面を覆う区分の端部が、歯先端２４に対して緩いはめ合いを形成して歯先端２４との組立てを容易にする。
【００２７】
[0035]  各々のボビン２６、２８の側部分３２の軸方向の高さは、ステータコア１２の軸方向の高さの半分よりもわずかに大きいことが好ましい。従って、２つのボビン２６、２８の側部分３２の軸方向高さの合計は、ステータコア１２の高さよりも大きい。組立中に、２つのボビン２６、２８は、軸方向で部分的に重なり、これによりボビン２６、２８が確実にヨーク１８の外面、歯本体２２の側面及び歯先端２４の内面を完全に覆い、それによって巻線１６をステータコア１２から完全に隔離する。各側部分３２の端部３４はほぼＬ字形であり、２つのボビン２６、２８の端部３４は、形状が互いに一致することが好ましい。組立中に、２つのボビン２６、２８は、ステータコア１２の２つの軸方向端面からステータコア１２を覆うように置かれ、次いで、１つのボビン（この実施形態では下側ボビン２８）の端部３４が別のボビン（この実施形態では上側ボビン２６）の端部３４を取り囲むまで互いに近付ける。ボビン２６、２８のＬ字形の段付き面が互いに連結され、一方が他方に挿入されて軸方向の位置決めを実現し、それによってボビン２６、２８及びステータコア１２の組立てが完成する。
【００２８】
[0036]  ボビン２６及び２８の側部分３２が傾いているので、組立中に、ボビン２６、２８は、側部分３２の端部でステータコア１２に対して緩いはめ合いを形成してステータコア１２との干渉を回避する。このため、ステータコア１２は、ボビン２６内へ案内することができ、次いで適所に容易に固定され、これにより手動組立中又は自動組立中に、ステータコアの位置決め要求及び案内要求が満たされ、作業が容易であり、従って生産効率が大幅に向上し、しかも設置の困難性に起因する、ボビン１４の変形、破損、損傷のような、危険が低減する。組立て後、側部分３２は、端面３０に隣接する位置でステータコア１２に対してきついはめ合いを形成することが好ましく、こうすればボビン２６、２８とステータコア１２との間の固定が確実になり、それにより巻線１６の巻付けのための作動位置のような次の作動位置での装備品の移動及び組立て／分解中に、部品が落下することが回避される。
【００２９】
[0037]  このように、本発明のモータのステータ１０では、ボビン１４の全体サイズを拡大する必要がなく、その代わりに、２つの端部間のサイズの違いを利用して、ボビン１４の便利でかつ迅速な組立てを実現し、組み立てたボビン１４は、巻線１６のために取っておいた空間を占め過ぎないために、巻線１６の巻付けに影響しない。さらに、ボビン１４及びステータコア１２の組立て後、ステータコア１２の２つの軸方向端部にきついはめ合が形成され、ステータコア１２の中間部に狭い隙間が形成される。巻付け中に、変形可能な斜めの側部分３２の特性を利用すれば、ボビン２６、２８の側部分３２上に加わる巻付け力が側部分３２を内向きに塑性変形させてステータコア１２に密着させ、それにより巻線１６のためにとってある空間をボビン１４がほとんど占めず、モータの動力及び効率を最大限にする。さらに、上側ボビン及び下側ボビン２６、２８は、一方が他方に挿入されて連結された段付き面を形成し、それにより沿面距離が効果的に増大し、ひいては電気安全性が保証される。
【００３０】
[0038]  上述した実施形態は、限定というよりも例示である。当業者には、本発明の範囲から逸脱することなく様々な修正が明らかであり、そのような修正は全て本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ステータ
１１  ロータ
１２  ステータコア
１４  ボビン
１６  巻線
２２  歯本体
２４  歯先端
２６  上側ボビン
２８  下側ボビン
３０  端面
３２  側部分
３３  収容溝
３４  端部
【図１】
2017163825.tif 000003
【図２】
2017163825.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2017163825.tif 000008
【図７】
2017163825.tif 000009
【図８】
2017163825.tif 000010
【外国語明細書】
2017163825000001.pdf