(57)【要約】【課題】耐久性の向上を図ることのできるモータの電機子コアを提供する。【解決手段】ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗを圧粉磁性材で形成し、その内部に圧粉磁性材よりも高強度の芯部材３０を埋設する。芯部材３０は非磁性材料で形成し、表面に絶縁コートを施す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧粉磁性材から成るコア本体に複数のティースが延設されたモータの電機子コアにおいて、
前記コア本体の内部に、当該コア本体よりも強度の高い芯部材を埋設したことを特徴とするモータの電機子コア。
【請求項２】
前記芯部材を非磁性材料によって形成したことを特徴とする請求項１に記載のモータの電機子コア。
【請求項３】
前記芯部材の表面に絶縁部材を被覆したことを特徴とする請求項１または２に記載のモータの電機子コア。
【請求項４】
前記芯部材を断面略円形状に形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータの電機子コア。
【請求項５】
前記芯部材の表面に凹凸部を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータの電機子コア。
【請求項６】
前記コア本体とティースが別体に形成され、前記ティースに形成した凸部を前記コア本体に形成した凹部に嵌合することによって前記ティースとコア本体が一体化される請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータの電機子コアにおいて、
前記芯部材を、前記コア本体の凹部に略沿って湾曲若しくは屈曲させたことを特徴とするモータの電機子コア。
【請求項７】
前記ティースは、可動子と固定子の相対移動方向に略沿って複数配置され、当該複数のティースの磁束の入出部は、可動子と固定子の相対移動方向と直交する方向にオフセット配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のモータの電機子コア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧粉磁性材を主材料として形成されるモータの電機子コアに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータのステータ側の電機子コアが圧粉磁性材によって形成されたものが知られいている（特許文献１参照）。
特許文献１に記載の電機子コアは、円環状のコア本体と、複数のティースが別々に圧粉磁性材によって形成され、各ティースの基端に形成した凸部を、コア本体側の凹部に嵌合することによってコア本体とティースが一体化されている。また、ティース側の凸部には、嵌合部の強度を高めるためにティース補強部材が取付けられている。
【特許文献１】特開２００７−３２５３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この種の電機子コアにおいては、ティースに入力されるトルク反力や、モータハウジングから入力される熱歪、外部からの振動加振力等の多くの負荷がコア本体に入力される。しかし、コア本体は圧粉体によって形成されているため、外力の入力に起因する表面の応力集中に対して耐久性が低い。このため、電機子コアの材料や加工手段として充分に磁性面に優れたものを選定するのが難しいというのが実情である。
【０００４】
そこで、この発明は、耐久性の向上を図ることのできるモータの電機子コアを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決する請求項１に記載の発明は、圧粉磁性材から成るコア本体（例えば、後述の実施形態におけるリターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗ）に複数のティース（例えば、後述の実施形態におけるティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗ）が延設されたモータの電機子コアにおいて、前記コア本体の内部に、当該コア本体よりも強度の高い芯部材（例えば、後述の実施形態における芯部材３０）を埋設したことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のモータの電機子コアにおいて、前記芯部材を非磁性材料によって形成したことを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のモータの電機子コアにおいて、前記芯部材の表面に絶縁部材を被覆したことを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータの電機子コアにおいて、前記芯部材を断面略円形状に形成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータの電機子コアにおいて、前記芯部材の表面に凹凸部（例えば、後述の実施形態における凹凸部３５）を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、前記コア本体とティースが別体に形成され、前記ティースに形成した凸部（例えば、後述の実施形態における凸部２５）を前記コア本体に形成した凹部（例えば、後述の実施形態における凹部２６）に嵌合することによって前記ティースとコア本体が一体化される請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータの電機子コアにおいて、前記芯部材を、前記コア本体の凹部に略沿って湾曲若しくは屈曲させたことを特徴とする。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載のモータの電機子コアにおいて、前記ティースは、可動子（例えば、後述の実施形態におけるロータ１２）と固定子（例えば、後述の実施形態におけるステータ１０）の相対移動方向に略沿って複数配置され、当該複数のティースの磁束の入出部（例えば、後述の実施形態における磁極爪１７ｕ，１７ｖ，１７ｗ）は、可動子と固定子の相対移動方向と直交する方向にオフセット配置されていることを特徴とする。
複数のティースに順次に磁束が流れると、可動子と固定子の相対移動が生じる。このとき、複数のティースの磁束の入出部は可動子と固定子の相対移動方向と直交する方向にオフセットされているため、ティースを支えるコア本体には、可動子と固定子の相対移動方向と直交する方向の振動が入力される。この振動はコア本体内の芯部材によって受け止められる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、芯部材によってコア本体の内部から圧粉磁性材を補強することができるため、各種の外力が入力されるコア本体の耐久性を高めることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、芯部材を非磁性材料によって形成したため、芯部材への磁束通過によって生じる渦電流を抑制することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、芯部材の表面に絶縁部材を被覆したため、圧粉磁性材を通した電気の漏洩を防止することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、芯部材を断面略円形状に形成したため、圧粉磁性材を型成形する際の抵抗を低減し、成形性を高めることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、芯部材の表面に凹凸部を設けたため、芯部材と圧粉磁性材の相対的な滑りを抑制してコア本体の強度の向上を図ることができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明によれば、芯部材を、前記コア本体の凹部に略沿って湾曲若しくは屈曲させたため、凹部と凸部の嵌合部精度を確保しつつ、嵌合部の周囲を芯部材で補強することができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明によれば、可動子の作動に伴ってコア本体に入力される振動をコア本体内の芯部材によって受け止めることができるため、制振性の向上とコア本体の耐久性の向上を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
最初に、図１〜図４に示す第１の実施形態について説明する。
図１は、この発明にかかる電機子コアをステータ１０（固定子）として用いたクローポール型モータ１の部分断面斜視図であり、図２は、同モータ１のステータ１０単体の斜視図である。
このモータ１は、例えば、ハイブリッド車両のエンジンとトランスミッションの間で両者に直結され、モータ動力を、トランスミッションを介して車輪に伝達するとともに、車輪やエンジンの動力を用いて発電を行うのに用いられる。ステータ１０は、エンジンブロックに一体に結合されるアルミニウム製のモータハウジング（図示せず）の内部に取り付けられ、その内周側に同軸にロータ１２（可動子）が回転可能に配置されている。ロータ１２側には円周方向に沿って複数の永久磁石２０が取り付けられ、ステータ１０は、ロータ１２を回転させるための回転磁界を発生する。
【００２０】
ステータ１０は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相のステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗと、これらに係合されるＵ相とＷ相の環状コイル２１Ｕ，２１Ｗ（電磁コイル）を備えている。各ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗはほぼ全域を鉄系の圧粉磁性材によって形成され、外周壁をなす円環状のリターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗ（コア本体）と、リターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗの内周から径方向内側に突出して環状コイル２１Ｕ，２１Ｗが係合される複数のティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗと、を備えている。ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗは、リターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗが軸方向に積層され、その状態で各ティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗが円周方向に沿って所定の順序で配列されるようになっている。また、各ティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗの径方向内側の端部には、ティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗの一般断面よりも一回り大きく外側に張り出し、ロータ１２の外周面に対峙して磁束の入出が行われる磁極爪１７ｕ，１７ｖ，１７ｗ（磁束の入出部）が設けられている。
【００２１】
ここで、軸方向中央のステータリング１３Ｖの磁極爪１７ｖは、その軸方向の中心が永久磁石２０の軸方向の中心と合致するように配置されているが、両側のステータリング１３Ｕ，１３Ｗの磁極爪１７ｕ，１７ｗは、その軸方向の中心が永久磁石２０の軸方向の中心に対してオフセットして配置されている。具体的には、一方のステータリング１３Ｕの磁極爪１７ｕは永久磁石２０の軸方向の一端側に偏って配置され、他方のステータリング１３Ｗの磁極爪１７ｗは永久磁石２０の軸方向の他端側に偏って配置されている。
【００２２】
環状コイル２１Ｕ，２１ＷはＶ字状に結線され、互いの位相差が１２０°を成す正弦波で通電されることにより、回転磁界を発生する。
また、各ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗの外周縁部には、リターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗの径方向外側に膨出する複数の膨出部１８が設けられ、各ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗの膨出部１８が図示しない締結ボルトによってモータハウジングに締結固定されるようになっている。
【００２３】
図３は、ステータリング１３Ｕ，１３Ｗの斜視図である。なお、軸方向両側のステータリング１３Ｕ，１３Ｗは同構造であるため、図３においては、ステータリング１３Ｗの対応する部分の符号を括弧に入れて付すものとする。
同図に示すように、ステータリング１３Ｕ，１３Ｗは、円環状のリターンパス部１５ｕ，１５ｗと各ティース１６ｕ，１６ｗが圧粉成形によって別部品として形成され、窒素焼成の後に各ティース１６ｕ，１６ｗがリターパス部１５ｕ，１５ｗの内周に嵌合固定されている。なお、図３中、２５は、ティース１６ｕ，１６ｗの付根部に形成された凸部であり、２６は、この凸部２５が嵌合されるリターンパス部１５ｕ，１５ｗ側の凹部である。なお、ここでは詳細な図示は省略するが、軸方向中央のステータリング１３Ｖも同様の構造とされている。
【００２４】
図４は、リターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗの円周方向に沿う断面図である。
同図と図１，図３に示すように、各ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗのリターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗの内部には、断面円形状の円環状の芯部材３０が埋設されている。この芯部材３０の埋設は、リターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗを圧粉磁性材によって型成形する際にインサート成形によって行われる。芯部材３０は、圧粉磁性材よりも高強度であることが最低条件であるが、さらに、非磁性材で、かつ、絶縁性を有することが望ましい。これらの条件を満たすものとしては、例えば、オーステナイト系ステンレス（ＳＵＳ３０６，３１３等）に絶縁コートを施した（絶縁部材を被覆した）もの等が採用可能である。
【００２５】
図５は、第２の実施形態を示すものである。
この実施形態は、リターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗに埋設される芯部材１３０の外表面に軸方向に沿って複数の凹凸部３５が設けられている。他の構成は第１の実施形態と同様となっている。
【００２６】
この各実施形態のモータ１は、ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗの圧粉磁性材製のリターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗに高強度の芯部材３０，１３０が埋設されているため、ティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗからのトルク反力や、モータハウジングからの熱歪等が入力されるリターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗの強度を確実に高めることができる。
【００２７】
特に、この各実施形態のモータ１のように、ロータ１２に対峙する磁極爪１７ｕ，１７ｖ，１７ｗが永久磁石２０の中心に対して軸方向にオフセットして配置されるモータにおいては、永久磁石２０からの反力が軸方向の振動として入力されるが、この各モータ１の場合、リターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗ内の芯部材３０，１３０がこの軸方向の振動を有効に受け止めることができる。また、この各実施形態の芯部材３０，１３０は円環状であることから強度や制振性において有利となる。
【００２８】
図７は、図６に示すような試験片５０を用いて強度試験を行ったときの試験結果を示すものである。なお、ここで行った強度試験５０は、長さと断面積を揃えた３種の試験片５０（圧粉磁性材の内部に円柱状の芯部材３０を埋設したものＡ，圧粉磁性材の内部に外面に凹凸部を有する芯部材１３０を埋設したものＢ，芯部材を埋設しないものＣ）に対し、歪を測定しつつ負荷荷重を加え、試験片５０が破壊するときの負荷荷重を調べたものである。
この試験結果から明らかなように、圧粉磁性材の内部に芯部材３０，１３０を埋設したものＡ，Ｂは、いずれも芯部材を埋設しないものＣよりも破壊荷重が大きくなり、芯部材１３０の外面に凹凸部があるものは破壊荷重がより大きくなる。芯部材１３０の外面に凹凸部があるものの方が破壊荷重が大きい（強度が高い）のは、芯部材１３０の外面に凹凸部があると、芯部材１３０と圧粉磁性材の間で滑りが生じにくく、圧粉磁性材の粒子が相互に離れにくくなるためである。
以上のように、このモータ１においては、リターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗに曲げ等の変形が生じにくくなることから、この変形によって外表面に生じる応力集中を抑制し、ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗの耐久性を高めることができる。そして、このモータ１においては、芯部材３０によってステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗの強度を高めることができるため、圧粉磁性材の材質や加工手段をより磁性面に優れたものとすることができる。
【００２９】
また、ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗに埋設する芯部材３０は非磁性材料によって形成されているため、モータ作動時に芯部材３０への磁束通過によって生じる渦電流を抑制し、モータ損失の増加を抑制することができる。
さらに、芯部材３０には絶縁コートが施されているため、芯部材３０を通しての電気の漏洩を防止することができる。
【００３０】
また、このモータ１の場合、芯部材３０が断面円形状に形成されているため、インサート成形を行う際に、芯部材３０の周囲への圧粉磁性材の回り込みが良好になり、成形性が向上するという利点がある。
【００３１】
図８は、この発明の第３の実施形態を示すものである。
この第３の実施形態は、ティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗとリターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗが凸部２５と凹部２６で嵌合されるステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗにおいて、リターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗに埋設する円環状の芯部材２３０に、各凹部２６の外側を回り込むように迂回する屈曲部４０が設けられている。なお、この屈曲部４０に代えて各凹部２６の外側を緩やかに湾曲して迂回する湾曲部としても良い。
【００３２】
この第３の実施形態においては、基本的に第１の実施形態と同様の効果を得ることができるが、芯部材２３０に、リターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗの各凹部２６の外側を迂回する屈曲部４０が設けられているため、さらに、凹部２６と凸部２５の嵌合部精度を確保しつつ、ティース１５ｕ，１５ｖ，１５ｗとの嵌合部（凹部２６）の周囲を芯部材２３０で強固に補強することができる。
【００３３】
なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、以上で説明した各実施形態は各ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗのリターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗのほぼ中心に芯部材３０，１３０，２３０を埋設したが、図９に示すようにリターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗの四隅に芯部材３３０をそれぞれ埋設するようにしても良い。
また、上記の実施形態は、この発明にかかる電機子コアをステータ（固定子）側に用いたが、この発明にかかる電機子コアはロータ（可動子）側に適用することも可能である。さらに、モータは回転タイプに限らず、直線的に作動するリニアモータであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の第１の実施形態のモータの部分断面斜視図。
【図２】同実施形態のステータの斜視図。
【図３】同実施形態のステータリングの斜視図。
【図４】同実施形態のステータリングの円周方向に沿う断面図。
【図５】この発明の第２の実施形態のステータリングの円周方向に沿う断面図。
【図６】この発明にかかるステータの強度試験で用いた試験片の斜視図。
【図７】強度試験の結果を示す荷重−歪特性図。
【図８】この発明の第３の実施形態のステータリングの部分的な正面図。
【図９】この発明の他の実施形態を示すステータリングの断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１…モータ
１０…ステータ（電機子コア，固定子）
１２…ロータ（可動子）
１５ｕ，１５ｖ，１５ｗ…リターンパス部（コア本体）
１６ｕ，１６ｖ，１６ｗ…ティース
１７ｕ，１７ｖ，１７ｗ…磁極爪（磁束の入出部）
２５…凸部
２６…凹部
３０，１３０，２３０，３３０…芯部材
３５…凹凸部
【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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