(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板が積層されて形成され、バックヨーク部と前記バックヨーク部から内周側に突出された周方向に延在する磁極ティース面を有する複数の磁極ティース部とにより構成された積層コアと、前記積層コアの前記磁極ティース部に二つに分割されてそれぞれ相対向されて配置され、外周側と内周側との間に前記磁極ティース部に嵌合される磁極ティース嵌合部を有し、絶縁素材で構成された一対のボビンと、前記ボビンの内周側の収納部にそれぞれ配置された磁性粉末治金により構成された磁性体と、前記ボビンに巻回されたマグネットワイヤとにより構成された回転機のステータであって、前記磁性体の内周面は前記ステータの内周部に配置されるロータのマグネットと対向し、前記ボビンの内周側の収納部に配置された前記磁性体の軸方向の一端面は前記積層コアの前記磁極ティース部の磁極ティース面部の端面と接触されて配置されたことを特徴とする回転機のステータ。
【請求項２】
前記磁性体の軸方向長は前記マグネットの軸方向長と同等以上であることを特徴とする請求項１に記載の回転機のステータ。
【請求項３】
前記磁性体は、内周に円弧形状を有し、外周に円弧形状を有する円弧板で構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転機のステータ。
【請求項４】
前記ボビンの内周側は錐台状部が形成され、前記磁性体は、内周に円弧形状を持つ錐台状部と、外周に前記ボビンの錐台状部と嵌合する錐台状部とにより構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転機のステータ。
【請求項５】
前記磁性体の形状は、内周に円弧形状を持つ錐台状部と前記錐台状部から軸方向に延在する軸長部とを有した断面Ｌ字形状に構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転機のステータ。
【請求項６】
前記磁性体は、積層コアと接触する面の断面積が、積層コアと接触する面と反対側の断面積と同一もしくは積層コアと接触する面と反対側の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の回転機のステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、回転機のステータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、電動機、発電機、その他の回転機のステータがあり、例えば、鋼板を積層して構成された積層コアの両端を、磁性粉体製のコア構成体間に挟み込んでステータコアを構成することにより、ステータコア全体を磁性粉体で製作するより、安価で、形状自由度が高いステータコアを製作できる。（特許文献1参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２０１４８３号公報
【特許文献２】特開２００３−２３５１８７号公報
【特許文献３】特開２００９−１７１７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の特許文献１に示すような、円環状の磁性粉体にて形成するステータコアの形状では、外周の円環部を磁性粉体で形成する必要があるため、磁性粉体部品の体積を十分に小さくすることができず、コスト面で課題となっていた。
【０００５】
また、例えば特許文献２に示すような、一般にポキポキコアと称される直線状の積層コアの薄肉連結部を折り曲げて円形とする形態、あるいは、特許文献３に示すような、一般に分割コアと称されるいくつかに分かれた積層コアを組み合わせて円形とする形態など、外周の円環部を、折り曲げ、あるいは、分割することを前提とした構成のステータコアに対して特許文献１の形態を適用する場合、磁性粉体の強度不足により折り曲げ時に薄肉連結部が破損する、磁性粉体を分割制作することでコストあるいは組み付け性が悪化する、などの課題があった。
【０００６】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、その目的は、コスト低減を図ることができる回転機のステータを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願に開示される回転機のステータは、鋼板が積層されて形成され、バックヨーク部と前記バックヨーク部から内周側に突出された周方向に延在する磁極ティース面を有する複数の磁極ティース部とにより構成された積層コアと、前記積層コアの前記磁極ティース部に二つに分割されてそれぞれ相対向されて配置され、外周側と内周側との間に前記磁極ティース部に嵌合される磁極ティース嵌合部を有し、絶縁素材で構成された一対のボビンと、前記ボビンの内周側の収納部にそれぞれ配置された磁性粉末治金により構成された磁性体と、前記ボビンに巻回されたマグネットワイヤとにより構成された回転機のステータであって、前記磁性体の内周面は前記ステータの内周部に配置されるロータのマグネットと対向し、前記ボビンの内周側の収納部に配置された前記磁性体の軸方向の一端面は前記積層コアの前記磁極ティース部の磁極ティース面部の端面と接触されて配置されたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本願に開示される回転機のステータによれば、コスト低減を図ることができる回転機のステータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１による回転機のステータを示す構造図であり、（ａ）はコア形状を示す平面図、（ｂ）は各磁極ティースヘのボビン装着の態様を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１による回転機のステータを示す構造図であり、（ａ）はボビンを示す斜視図、（ｂ）は磁性体を示す斜視図、（ｃ）は断面図である。
【図３】実施の形態２よる回転機のステータを示す構造図であり、（ａ）はボビンを示す斜視図、（ｂ）は磁性体を示す斜視図、（ｃ）は断面図である。
【図４】実施の形態３による回転機のステータを示す構造図であり、（ａ）はボビンを示す斜視図、（ｂ）は磁性体を示す斜視図、（ｃ）は断面図である。
【図５】実施の形態３による回転機のステータを示す構造図であり、（ａ）は積層コアの巻線状態を示す正面図、（ｂ）は積層コアの巻線状態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
実施の形態１を図１および図２に基づいて説明する。図１は実施の形態１による回転機のステータを示す構造図であり、（ａ）はコア形状を示す平面図、（ｂ）は各磁極ティースヘのボビン装着の態様を示す斜視図である。図２は実施の形態１による回転機のステータを示す構造図であり、（ａ）はボビンを示す斜視図、（ｂ）は磁性体を示す斜視図、（ｃ）は断面図である。各図において、同一又は相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。
【００１１】
尚、実施の形態１は、回転機として、例えばブラシレスモータを備えた、一般に称されるポキポキコアにて形成されるステータに適用したものである。
【００１２】
先ず、図１について、積層コア３は、積層コア３の円環状の継鉄部を形成するバックヨーク部３ａと、バックヨーク部３ａから内周側に突出したマグネットワイヤ４が巻回される磁極ティース部３ｂと、隣接するバックヨーク部３ａの端部の一端部に設けられた薄肉連結部３ｄとから構成されている。積層コア３の薄肉連結部３ｄを中心として回転させることにより円環状に連結され、溶接部３ｅに接続して円環状の積層コア３が形成される。
【００１３】
また、積層コア３は、図１（ａ）に示すように、各磁極ティース部３ｂが略平行になるように直線状に展開された状態で電磁鋼板をプレス加工して製造されるものであり、バックヨーク部３ａと、薄肉連結部３ｄと、円弧状の磁極ティース面３ｃも電磁鋼板をプレス加工して製造される。
【００１４】
図１（ｂ）は積層された積層コア３の各磁極ティース部３ｂの軸方向一端に、図２（ａ）に示すボビン１Ａの磁極ティース嵌合部１Ａ１を嵌合させ、積層コア３の各磁極ティース部３ｂの軸方向他端に、図２（ａ）に示すボビン１Ｂの磁極ティース嵌合部１Ｂ１を嵌合させる状態を示しており、ボビン１Ａとボビン１Ｂは相対向して配置される。なお、ボビン１Ａとボビン１Ｂは同じ形状であり、ボビン１Ａは図２（ｂ）の磁性体２Ａがインサート成形にて一体化され、ボビン１Ｂは図２（ｂ）の磁性体２Ｂがインサート成形にて一体化された場合を示している。
【００１５】
各磁極ティース部３ｂの軸方向両端にボビン１Ａおよびボビン１Ｂが嵌合された状態において、図２（ｃ）に示すように、ボビン１Ａの素線収納部１Ａａとボビン１Ｂの素線収納部１Ｂａにマグネットワイヤ４が巻回される。
【００１６】
ここで、巻回されたマグネットワイヤ４の端末は、各磁極ティース部３ｂごとに独立してもよいし、各ボビン１Ａ，１Ｂに渡り線迂回部を設けて渡り線にて相渡りさせてもよい。マグネットワイヤ４が巻回された後、積層コア３の各薄肉連結部３ｄを中心として回転させて円環状に連結させ、溶接部３ｅにて溶接接続して円環状の積層コア３を形成する。円環状の積層コア３を形成することにより、環状のステータを形成する。
【００１７】
図２（ｃ）に示すように、シャフト７に固定されたロータ６の外周にマグネット５が配置されている。マグネット５の外周側に間隙を介して。円環状の積層コア３により形成された環状のステータが配置されている。
【００１８】
ボビン１Ａに配置された磁性体２Ａおよびボビン１Ｂに配置された磁性体２Ｂがマグネット５の外周面と相対向して配置され、ボビン１Ａの磁性体２Ａおよびボビン１Ｂの磁性体２Ｂは積層コア３の磁極ティース面３ｃと同一面状に配置されている。
【００１９】
また、ボビン１Ａにインサートされた磁性体２Ａおよびボビン１Ｂにインサートされた磁性体２Ｂの軸方向長Ｌ３とマグネット５の軸方向長Ｌ２との関係は、図２（ｃ）に示すように、
Ｌ３≧Ｌ２            ・・・(1)
但し、Ｌ２＞Ｌ１      ・・・(2)
となる軸方向長の関係とすることが好ましい。
【００２０】
上述した軸方向長の関係とした磁性体２Ａおよび磁性体２Ｂをそれぞれインサート成形したボビン１Ａ、ボビン１Ｂとする。これらボビン１Ａ、ボビン１Ｂを積層コア３に組み付けた際に、磁性体２Ａおよび磁性体２Ｂが積層コア３からオーバーハングすることにより、マグネット５の磁束を効率よく収束可能となり、積層コア３の積厚を縮小することができ、コスト低減を図ることができる。且つ、コイルエンド部１Ａｂ，１Ｂｂのスペースを利用できる為、モータなどの回転機の小型化、銅損低減、出力性能の向上が可能になる。
【００２１】
更に、磁性体２Ａをボビン１Ａにインサートするとともに磁性体２Ｂをボビン１Ｂにインサートすることにより、組み立て時の部品点数を削減し、組み立て作業性を向上させ、且つマグネットワイヤ４をボビン１Ａ，１Ｂを介して巻回することにより、積層コア３に磁性体２Ａ，２Ｂも同時に固定される為、磁性体２Ａ，２Ｂと積層コア３との間に対して固定構造が省略でき、構造が容易となる。
【００２２】
ボビン１Ａ，１Ｂの形状は、円環状コア、分割コア、ポキポキコア等、どのようなステータコア形態に対しても組み付け可能である為、分割コア、ポキポキコアの高占積率でのマグネットワイヤ４の巻回可能な利点を損なわず、巻回可能になる。
【００２３】
尚、ボビン１Ａ，１Ｂは、ＰＰＳ（ポリフェニレンサファイド／Polyphenylenesulfide）、ＰＡ（ポリアミド／Polyamide）、ＡＢＳ（アクリロニトリル  ブタジエン  スチレン／Acrylonitrile Butadiene Styrene）等の合成樹脂から形成され、磁性体２Ａ，２Ｂは、積層鋼板、粉末冶金にて形成される。磁性体２Ａ，２Ｂは、好ましくは圧粉磁心にて形成すれば、積層鋼板に対しては形状自由度を向上可能であり、圧粉鉄心以外の粉末冶金に対しては鉄損を低減できる。
【００２４】
磁性体２Ａ，２Ｂの形状は、図１、図２に示すような内外周に円弧形状を有する板状の磁性体に限定されるものではない。また、図２に示す実施の形態１の磁性体２Ａ，２Ｂが内外周に円弧形状を有する板状の場合、形状が簡易である為、生産性が良い。更に、磁性体２Ａ，２Ｂの体積をより大きく構成できる為、多くの磁束を収束できる優位性が得られる。
【００２５】
このように、各磁極ティースに組み付けられるボビンを、絶縁素材に磁性体をインサート成形する構成とすることにより、特許文献１にあるようなコスト低減あるいはモータ効率向上の効果を得られる上に、ポキポキコア、分割コアなどのステータ形態へも適用可能である。また、インサートされる磁性体の体積が最小化できること、あるいは磁性体の組み付けの工数低減による更なるコスト低減が可能になる。
【００２６】
実施の形態２．
図３は実施の形態２よる回転機のステータを示す構造図であり、（ａ）はボビンを示す斜視図、（ｂ）は磁性体を示す斜視図、（ｃ）は断面図である。
【００２７】
上述した実施の形態１においては、磁性体２Ａ，２Ｂが円弧形状を有する板状の場合について述べたが、この実施の形態２は図３に示すように、ボビン１０Ａは磁極ティース嵌合部１０Ａ１と錐台状部１０Ａ２とを有し、ボビン１０Ｂは磁極ティース嵌合部１０Ｂ１と錐台状部１０Ｂ２とを有した構成としている。また、磁性体２０Ａはボビン１０Ａの錐台状部１０Ａ２と隙間なく合致するよう錐台状部２０Ａ１を有し、磁性体２０Ｂはボビン１０Ｂの錐台状部１０Ｂ２と隙間なく合致するよう錐台状部２０Ｂ１を有している。尚、１０Ａｂ，１０Ｂｂはコイルエンド部を示している。また、磁性体２０Ａ，２０Ｂは内周に円弧形状を持つ多角柱状部であってもよい。
【００２８】
磁性体２０Ａの内周および磁性体２０Ｂの内周にそれぞれ円弧形状を有する錐台状部２０Ａ１，２０Ｂ１を設けたことにより、より材料使用量を低減できる為、圧粉磁心のような高コスト材料を使用する際に特に優位であり、更に、マグネットワイヤ４が巻回されるボビン１０Ａ，１０Ｂの素線収納部１０Ａａ，１０Ｂａの形状構成の自由度が向上し、より高い占積率でのマグネットワイヤ４の巻回が可能となる。
【００２９】
尚、ボビン１０Ａ，１０Ｂは、上述した実施の形態１と同様のＰＰＳ、ＰＡ、ＡＢＳ等の合成樹脂から形成され、磁性体２０Ａ，２０Ｂは、積層鋼板、粉末冶金にて形成される。磁性体２０Ａ，２０Ｂは、好ましくは圧粉磁心にて形成すれば、積層鋼板に対しては形状自由度を向上可能であり、圧粉鉄心以外の粉末冶金に対しては鉄損を低減できる。
【００３０】
実施の形態３．
図４は実施の形態３による回転機のステータを示す構造図であり、（ａ）はボビンを示す斜視図、（ｂ）は磁性体を示す斜視図、（ｃ）は断面図である。図５は実施の形態３による回転機のステータを示す構造図であり、（ａ）は従来の積層コアの巻線状態を示す正面図、（ｂ）は実施の形態３による積層コアの巻線状態を示す正面図である。
【００３１】
上述した実施の形態２においては、磁性体２０Ａ，２０Ｂが円弧形状を有する錐台状部２０Ａ１，２０Ｂ１を設けた場合について述べたが、この実施の形態３は図４に示すように、ボビン１００Ａは磁極ティース嵌合部１００Ａ１と錐台状部１００Ａ２とを有し、ボビン１００Ｂは磁極ティース嵌合部１００Ｂ１と錐台状部１００Ｂ２とを有した構成としている。尚、１００Ａｂ，１００Ｂｂはコイルエンド部を示している。
【００３２】
また、磁性体２００Ａはボビン１００Ａの錐台状部１００Ａ２と隙間なく合致するよう錐台状部２００Ａ１を有し、磁性体２００Ｂはボビン１００Ｂの錐台状部１００Ｂ２と隙間なく合致するよう錐台状部２００Ｂ１を有している。そして、錐台状部２００Ａ１，２００Ｂ１からそれぞれ軸方向に延在する軸長部２００Ａ２，２００Ｂ２が設けられている。
【００３３】
すなわち、磁性体２００Ａ，２００Ｂはそれぞれ断面Ｌ字形状を有した構成とされ、磁性体２００Ａ，２００Ｂがボビン１００Ａ，１００Ｂの磁極ティース嵌合部１００Ａ１，１００Ｂ１内にそれぞれ貫挿され、磁性体２００Ａ，２００Ｂが積層コア３０の両端面に接触して配置されている。尚、積層コア３０はバックヨーク部３０ａ、磁極ティース部３０ｂ、磁極ティース面３０ｃを有している。そして、磁性体２００Ａ，２００Ｂの軸長部２００Ａ２，２００Ｂ２を設けたことにより、積層コア３０の積層厚みは上述した各実施の形態よりも薄くなっている。
【００３４】
したがって、ボビン１００Ａにインサートされた磁性体２００Ａおよびボビン１００Ｂにインサートされた磁性体２００Ｂの軸方向長Ｌ３とマグネット５の軸方向長Ｌ２との関係は、図３（ｃ）に示すように、
Ｌ３≧Ｌ２            ・・・(3)
但し、Ｌ２＞Ｌ１１    ・・・(4)
となる軸方向長の関係とすることが好ましい。
【００３５】
磁性体２００Ａ，２００Ｂはそれぞれ断面Ｌ字形状を有した構成としたことにより、断面Ｌ字形状のＬ字立ち上がり部の磁極ティース部３０ｂの先端部の形状に対し、上述した実施の形態１及び実施の形態２と同様の特徴を持たせつつ、積層コア３０の磁極ティース部３０ｂの形状も構成できる為、図５（ａ）に示す従来の積層コアの場合、磁極ティース部３ｂにマグネットワイヤ４を巻回する際に、巻き膨れにより占積率が低下し、銅損が増加する。しかし、図５（ｂ）に示す実施の形態３の積層コア３０の場合、磁性体２００Ａ，２００Ｂの断面形状を、積層コア３０の磁極ティース部３０ｂと同等の磁路面積を確保可能な形状とし、且つマグネットワイヤ４の巻回時の曲率と、磁性体２００Ａ，２００Ｂの断面の曲率を合わせ、マグネットワイヤ４とボビン１００Ａ，１００Ｂとの隙間を低減し、マグネットワイヤ４の占積率の向上、及び銅損を低減することができる。
【００３６】
尚、ボビン１００Ａ，１００Ｂは、上述した実施の形態１と同様のＰＰＳ、ＰＡ、ＡＢＳ等の合成樹脂から形成され、磁性体２００Ａ，２００Ｂは、積層鋼板、粉末冶金にて形成される。磁性体２００Ａ，２００Ｂは、好ましくは圧粉磁心にて形成すれば、積層鋼板に対しては形状自由度を向上可能であり、圧粉鉄心以外の粉末冶金に対しては鉄損を低減できる。
【００３７】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本願は、コスト低減を図ることができる回転機のステータの実現に好適である。
【符号の説明】
【００３９】
１Ａ  ボビン、１Ｂ  ボビン、１Ａ１  磁極ティース嵌合部、１Ｂ１  磁極ティース嵌合部、２Ａ  磁性体、２Ｂ  磁性体、３  積層コア、３ａ  バックヨーク部、３ｂ  磁極ティース部、３ｃ  磁極ティース面、３ｄ  薄肉連結部、３ｅ  溶接部、４  マグネットワイヤ、５  マグネット、６  ロータ、７  シャフト、１０Ａ  ボビン、１０Ｂ  ボビン、１０Ａ１  磁極ティース嵌合部、１０Ａ２  錐台状部、１０Ｂ１  磁極ティース嵌合部、１０Ｂ２  錐台状部、２０Ａ  磁性体、２０Ｂ  磁性体、２０Ａ１  錐台状部、２０Ｂ１  錐台状部、３０  積層コア、３０ａ  バックヨーク部、３０ｂ  磁極ティース部、３０ｃ  磁極ティース面、１００Ａ  ボビン、１００Ｂ  ボビン、１００Ａ１  磁極ティース嵌合部、１００Ａ２  錐台状部、１００Ｂ１  磁極ティース嵌合部、１００Ｂ２  錐台状部、２００Ａ  磁性体、２００Ｂ  磁性体、２００Ａ１  錐台状部、２００Ａ２  軸長部、２００Ｂ１  錐台状部、２００Ｂ２  軸長部
【要約】
【課題】本願は、コスト低減を図ることができる回転機のステータを提供するものである。
【解決手段】鋼板を積層して形成され、複数の磁極ティース部を有する積層コアと、前記積層コアの前記磁極ティース部にそれぞれ相対向されて配置され、絶縁素材で構成された複数のボビンと、前記ボビンにそれぞれ配置された磁性体と、前記ボビンに巻回されたマグネットワイヤとにより構成された回転機のステータであって、前記磁性体の内周面は前記ステータの内周部に配置されるロータのマグネットと対向し、前記磁性体の軸方向の一端面は前記積層コアの端面と接触されて配置されたものである。
【選択図】図２【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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