JP2004064997A - モータ・ステータを作る方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内側ステータ部品と外側ステータ部品とを押込みばめにより組立てるのを防止することにある。
【解決手段】本発明方法により作るモータ・ステータ１０は、内側ステータ部品１２及び外側ステータ部品１４を備える。本発明方法は、内側ステータ部品１２を外側ステータ部品１４内に配置し、内側ステータ部品１２を外側ステータ部品１４に対して回転し、内側ステータ部品１２が外側ステータ部品１４に対し締まりばめにより保持されるようにする。
【選択図】図２

Description

　本発明は、積み重ねた複数の積層品を備えるようなモータ用ステータ（ｓｔａｔｏｒ　ｆｏｒ　ｍｏｔｏｒ）を作る方法に関する。

　たとえばコイルを巻付けた大体半径方向に延びる複数個の磁極片を備えたブラシなしモータ（ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ　ｍｏｔｏｒ）用のステータはよく知られている。通常このような磁極片は外側ステータ・リングから半径方向内方に延び、そして各コイルは磁極片にステータ・リングの内部から巻付けてある。

　米国特許第５，１３４，３２７号明細書には、内側ステータ部分を持つステータについて記載してある。ステータ磁極片は内側ステータ・リングから半径方向外方に延び各磁極片の外部にそれぞれコイルを巻付けることができるようにしてある。このステータは、同様にリング状の伸長したステータ部分を備える。このステータ部品は相対的に滑動するときに内側ステータ部品に組付けて連結する。内側及び外側のステータ部品は互いに押込みばめする（ｐｕｓｈ　ｆｉｔ）。

　しかしこの構造は、前記した従来の構造より有利であるが、押込みばめで内側及び外側のステータ部分を組立てることに問題がある。

　本発明の第１の態様によれば、内側ステータ部品及び外側ステータ部品を備えたモータ・ステータを作る方法が得られる。本発明方法は、内側ステータ部品を外側ステータ部品内に入れ、この外側ステータ部品に対し前記内側ステータ部品を回転しこの内側ステータ部品を前記外側ステータ部品に対し締まりばめ（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｉｔ）により保持することから成る。

　すなわち本発明方法によりステータを作ることにより、米国特許第５，１３４，３２７号明細書の場合のように単純な相対滑動により満足できる押込みばめを行う際の障害が除かれる。さらに内側及び外側のステータ部品の間にその相対回転に先だってすきまを設け、このようにして滑動に対する抵抗を伴わないで相対滑動により内側ステータ部品を外側ステータ部品内に容易に入れることができる。これによって普通の面積の金属シート材料から積層品によって内側及び外側のステータ部品を経済的に形成することができる。

　すなわち本発明方法は、それぞれ第１積層品部品（ｆｉｒｓｔ　ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｐａｒｔ）及び第２積層品部品（ｓｅｃｏｎｄ　ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｐａｒｔ）から成り前記第１積層品部品の少なくとも１個は前記第２積層品部品の１個を囲む材料から形成し又は前記第２積層品部品の少なくとも１個は前記第１積層品部品のうちの１個の部品の内部から除いた材料から形成した複数の積層品を金属シート材料から形成し、複数の第１積層品部品を積重ねて外側ステータ部品を形成し、複数の第２積層品部品を積重ねて内側ステータ部品を形成することから成る。

　内側ステータ部品は、内側ステータ部品内部への外側ステータ部品挿入に先だってコイルを巻付けた複数個のステータ磁極片が半径方向外方に延びる内側ステータ・リングを備えることが望ましい。内側ステータ・リングは、１つの磁極から次の磁極への磁束の伝達に対し実質的な抵抗を生ずるように単に薄肉の壁を持つだけでよい。しかし或は又はさらに内側ステータ・リングは、局部的な磁気抵抗の高い場所を生成するように各磁極の間に狭い領域を設ければよい。他の例では各磁極片は各別の部品により形成し、絶縁性樹脂のような非金属材料により内側ステータ部品に内側リングを形成するように組立てる。

　これ等の各場合に内側ステータ・リングは磁極片の支持体を形成するがこれ等の磁極片にコイルを巻付ける。内側ステータ部品の機械的強度は、内側ステータ部品を外側ステータ部品内に位置させると最高になる。

　内側ステータ部品を外側ステータ部品内に入れることができるように、外側ステータ部品は内側ステータ部品の各磁極片に対し１つずつ複数の軸線方向に延びるくぼみを備える。各磁極片の端面は内側及び外側のステータ部品の相対回転時に外側ステータ部品の内壁の区域に締まりばめの状態にはまる。所望により各磁極片の端面及び／又はこれ等の端面が係合する内壁の区域は、内側及び外側のステータ部品を組立て時に相対的に回転する際に外側ステータ部品の端面と内壁の区域との間の締めしろが増すように形成してある。所望により磁極片の端面及び／又は各磁極片が係合する内壁の区域はその代りに又はさらにそれぞれ、磁極片端面及び内壁区域間の締まりばめを強める突起を含む。

　本発明の第２の態様によれば複数の積層品を含むモータ・ステータを作る方法が得られる。本方法は、それぞれ第１積層品部品及び第２積層品部品から成り前記第１積層品部品の少なくとも１個は前記第２積層品部品の１個を囲む材料から形成し又は前記積層品部品の少なくとも１個は前記第１積層品部品の１個の部品の内部から除いた材料から形成して成る複数の積層品をそれぞれ金属シート材料から形成し、複数の前記第１積層品部品を互いに積重ねて外側ステータ部品を形成し、複数の前記第２積層品部品を互いに積重ねて内側ステータ部品を形成し、前記の内側及び外側のステータ部品を組合せてステータを形成する。

　本発明の第３の態様によれば、複数個の積層品を備えたステータの方法が得られる。本方法は、それぞれ第１積層品部品及び第２積層品部品から成り前記第１積層品部品の少なくとも１個は前記第２積層品部品の１つを囲む材料から形成し又は前記第２積層品部品の少なくとも１つの部品の内部から除いた材料から形成した複数の積層品を金属シート材料から形成し、複数個の第１積層品部品を互いに積重ねて外側ステータ部品を形成し、複数個の第２積層品部品を互いに積重ねて内側ステータ部品を形成し、この内側ステータ部品を前記外側ステータ部品内に位置させこの外側ステータ部品に対し前記内側ステータ部品を回転させこの内側ステータ部品を前記外側ステータ部品に対し締まりばめにより保持するようにすることから成る。

　本発明の第４の態様によれば前記請求の範囲の各請求項に記載の方法により作られるステータを備えたモータが得られる。

　以下本発明の実施例を添付図面について詳細に述べる。

　図１及び２には内側ステータ部品１２及び外側ステータ部品１４を備えたステータ（ｓｔａｔｏｒ）１０を示してある。内側ステータ部品１２は一般に円筒形のステータ・リング１５を備える。ステータ・リング１５から複数個の軸線方向に延びるステータ磁極片１６ａ、１６ｂ等が半径方向外方に延びている。各磁極片１６ａ、１６ｂ等は使用時に、図面では分りやすいように磁極片１６ａのまわりに巻付けた単一のコイル１７を示してあるが、磁極片１６ａに巻付けたワイヤ・コイルを備える。

　使用時にはコイル１７に通電しモータのロータ（図示してない）をステータ１０の内部空間１９内で回転させる。本発明は限定するわけではないがステータ１０がＤＣブラシレス・モータのようなブラシレス・モータ用である場合にとくに適用できる。

　内側ステータ・リング１５は薄肉の壁から成り１つの磁極に生ずる磁束の次の磁極への伝達に対し実質的な抵抗を生ずるようにしてある。必要に応じ内側リング１５は各磁極片間に狭い領域を備え磁気抵抗の高い局部的区域を形成する。

　磁極片１６ａ、１６ｂ等は半径方向外方に延びるから、コイル１７は、外側ステータ部品１４への組付けに先だって内側ステータ部品１２の外部から磁極片１６ａ、１６ｂ等に巻付ける。

　外側ステータ部品１４は一般にこの例ではリング状で、大体円筒形の内壁２１を持つ外側ステータ・リング２０を備える。しかし内壁２１は軸線方向に延びる複数のくぼみ又はみぞ２２ａ、２２ｂ等を備える。各内側ステータ部品磁極片１６ａ、１６ｂ等に対し１条のみぞ２２ａ、２２ｂ等がある。さらにみぞ２２ａ、２２ｂ等及び磁極片１６ａ、１６ｂ等は一般にステータ軸線Ａのまわりに大体均等な間隔を隔てて位置させ各磁極片１６ａ、１６ｂ等が図１に示すように各みぞ２２ａ、２２ｂ等に整合するようにする。

　この状態では内側ステータ部品１２及び外側ステータ部品１４の間にすきまが存在し、各磁極片１６ａ、１６ｂ等にコイル１７を巻付けた内側ステータ部品１２が摩擦抵抗等を伴わないで相対的軸線方向滑動により外側ステータ部品内に位置させることができるのは明らかである。

　とくに図３に明らかなように内側及び外側ステータ部品１２、１４がそれぞれ正しい相対的軸線方向位置にあるときは内側ステータ部品１２は外側ステータ部品１４に対して回転して磁極片１６ａ、１６ｂ等の端面２５ａ、２５ｂ等がそれぞれのみぞ２２ａ、２２ｂ等から出て外側ステータ部品１４の内壁２１の隣接区域２６ａ、２６ｂ等に係合するようにする。

　磁極片１６ａ、１６ｂ等の端面２５ａ、２６ｂ等は、各ステータ部品１２、１４を相対的に回転する（この例では内側ステータ部品１２を外側ステータ部品１４に対して逆時計回りに回転する）際に端面２５ａ、２５ｂ等と内壁２１の区域２６ａ、２６ｂとの間の締まりばめが次第に強まる。すなわち十分な相対的回転により内側及び外側のステータ部品１２、１４に実質的な締まりばめ状態が生ずる。

　所望により図３に破線で示すように各端面２５ａ、２５ｂ等の１つの又はこれ等の各端面とこれ等の端面が接触する区域２６ａ，２６ｂ等には、端面２５ａ、２５ｂ等とこれ等の端面が接触する区域２６ａ、２６ｂ等との間の締まりばめの有効性を簡単に高める突起２９を設けてもよい。又は端面２５ａ、２５ｂ等及び区域２６ａ、２６ｂのうちの１つだけの突起を各戻り止め３０内に受入れなお一層能動的な締まりばめが得られるようにしてもよい。

　各ステータ部品１２、１４は、樹脂のような絶縁接着剤を間に挟んで互いに重ね合わせた複数の積層品から作るのがよい。

　内側及び外側のステータ部品１２、１４間に締まりばめを得るのに必要なこれ等の部品１２、１４間の相対的回転とこの締まりばめを得るのに相対的回転に先だってこれ等の部品１２、１４間に望ましいすきまとによって、各積層品部品は容易にかつ最も経済的になる。

　図４にはステータ１０の単一の積層品の厚さに等しい厚さを持つ薄い金属シート３２の区域を示してある。金属シート３２は、典型的には適当な等級の鋼材であるが、別の適当な金属シートを使ってもよい。

　各ステータ積層品は、外側ステータ部品１４用の第１積層品部品３３と内側ステータ部品１２用の第２積層品部品３４とを備える。１例では第１積層品部品３３は金属シート３２の区域から形成され、次いで引続いて第２積層品部品３４は第１積層品部品３３の内部から除いた材料から形成してある。すなわち第１積層品部品３３及び第２積層品部品３４間の図４に示した比較的小さい区域が使われるだけである。

　変型による方法では第２積層品部品３４は金属シート３２から形成し、次いで引続いて第１積層品部品３３を、除去した第２積層品部品３４を囲む材料から形成する。又第１積層品部品３２及び第２積層品部品３４の間の金属シート３２の小さい区域３６だけを使う。

　除去した第１及び第２の積層品部品３４を囲む金属シート材料３８と第２積層品部品３４の内部の区域３７とがむだになるが、各場合に、各積層品部分３３、３４が金属シート３２の各別の区域から形成する必要があるから、内側及び外側のステータ部分１２、１４が相対滑動時だけ締まりばめのできる構造の場合よりはるかにむだが少ない。

　実際上積層品部品３３、３４を形成するときは、これ等の部品は、適当な工具を使い金属シート３２から同時に形成し、金属シート３２を積重ねて同時に複数の積層品を形成する。

　複数の第１積層品部品３３は積重ねて外側ステータ部品１４を形成し、又対応する複数の第２積層品部品３４は積重ねて内側ステータ部品１２を形成する。しかしもちろん第１ステータ部品３３は、内側ステータ部品１２の積層品の金属シートの同じ区域から形成した第２ステータ部品３４として外側ステータ部品１４の積層品内の同じ位置にある必要はない。

　本発明はその精神を逸脱しないで種種の変化変型を行うことができる。たとえば内側及び外側のステータ部品１２、１４はそれぞれ凹凸を付けた磁極片１６ａ、１６ｂ等及びみぞ２２ａ、２２ｂ等を設ける必要がなくて任意所望数のステータ１０用の極片を設けてもよい。

　しかし端面２５ａ、２５ｂ等を前記したように成形するのがよいが、これ等の形状は、外側ステータ部品１４の内壁２１の形状に大体対応する単純な円筒形形状でよい。

　別の例では外側ステータ部品１４は少なくとも図示のように円筒形の外形を持つ必要はなくて任意所望の外部形状を持つ外側ステータ部品１４を用意すればよい。

　ステータ１０は任意所望の軸線方向寸法を持ち本発明方法により作ったステータ１０を持つモータは任意所望の用途に使われＤＣブラシレス式以外のものでもよい。

　図５に示した別の例ではステータ・リング１５を磁極片１６ａ、１６ｂ等に一体の金属製としないで各磁極片１６ａ、１６ｂ等を別個の部品として形成する。これ等の部品は、内側ステータ部品１２を形成するのに絶縁樹脂のような非金属材料４３内への各別の磁極片１６ａ、１６ｂ等の組付けを容易にするのに脚形成品４０又は脚形成品４０、４１を備えても備えなくてもよい。このような構造ではステータ１０の各磁極片は、各磁極片１６ａ、１６ｂ等の間を樹脂４３の部分４４又は各磁極片１６ａ、１６ｂ等の間の非金属材料により相互に絶縁する。各別の磁極片部分は図４について述べたように金属シート３２の区域３３から作る。

本発明方法により作るステータの内側及び外側のステータ部品を組み立て中の状態で示す端面図である。 図１の内側及び外側のステータ部品を一層詳しく示した端面図である。 図１及び２のステータの一部を拡大して示す端面図である。 図１及び２のステータの積層品を形成する状態を示す平面図である。 本発明の別の実施例によるステータの図３と同様な端面図である。

符号の説明

　　　１０　モータ・ステータ
　　　１２　内側ステータ部品
　　　１４　外側ステータ部品

Claims (14)

1. 　内側ステータ部品と、外側ステータ部品とを備えたモータ・ステータを作る方法において、
   　前記内側ステータ部品を前記外側ステータ部品内に配置させるステップと、
   　前記内側ステータ部品が前記外側ステータ部品に対し締まりばめにより保持されるように、前記内側ステータ部品を外側ステータ部品に対し回転させるステップと、
   を含む方法。
2. 　前記内側ステータ部品と前記外側ステータ部品との間に相対回転に先だってすきまを設ける請求項1の方法。
3. 　前記内側ステータ部品と前記外側ステータ部品とを積層品で形成する請求項１又は２の方法。
4. 　それぞれ第１積層品部品及び第２積層品部品から成る複数の積層品を、金属シート材料で形成するステップであって、前記第１積層品部品の少なくとも１個を、前記第２積層品部品の１個を囲む材料で形成するか、又は前記第２積層品部品の少なくとも１個を、前記第１積層品部品のうちの１個の部品の内部から除いた材料で形成するステップと、
   　複数の前記第１積層品部品を積重ねて前記外側ステータ部品を形成するステップと、
   　複数の前記第２積層品部品を積重ねて前記内側ステータ部品を形成するステップとを含む請求項３の方法。
5. 　前記内側ステータ部品に、複数のステータ磁極片が半径方向外方に延びる内側ステータ・リングを設け、前記外側ステータ部品内に前記内側ステータ部品を配置するのに先だって前記磁極片にコイルを巻付けるステップを含む前記請求項のいずれか１つの方法。
6. 　１つの磁極片から次の磁極片への磁束の伝達に対し実質的な抵抗を提供するように、前記内側ステータ部品に薄い壁を設ける請求項１の方法。
7. 　前記内側ステータ・リングの壁に、局部的な高い磁気抵抗の場所を提供するように、前記各磁極片間に薄い領域を設ける請求項５又は６の方法。
8. 　前記磁極片を、別個の部品により形成し、前記内側ステータ部品に非金属材料から成る内部リング壁を設けるように組立てる請求項５の方法。
9. 　前記外側ステータ部品に、前記内側ステータ部品の各磁極片に対し１個ずつ複数の軸線方向に延びるみぞを設け、前記内側ステータ部品と外側ステータ部品との相対回転時に前記磁極片の端面が、締まりばめ状態で前記みぞに隣接する前記外側ステータ部品の内壁の区域に係合するようにする請求項５ないし８のいずれか１つの方法。
10. 　前記内側ステータ部品及び外側のステータ部品を、それらの組立て時に相対的に回転するときに、前記各端面と前記外側ステータ部品の内壁の区域との間の境界面が増大するように、前記磁極片の端面及び／又はこれ等の端面が係合する内壁の区域を形成する請求項９の方法。
11. 　前記磁極片の端面及び／又は前記磁極片の接触する内壁の区域に、前記磁極片の端面と前記内壁の区域との間の締まりばめを強める突起を設ける請求項９又は１０の方法。
12. 　複数の積層品を備えたモータ・ステータを作る方法において、
    　それぞれ第１積層品部品及び第２積層品部品から成る複数の積層品を、金属シート材料で形成するステップであって、前記第１積層品部品の少なくとも１個を、前記第２積層品部品のうちの１個を囲む材料で形成するか又は前記第２積層品部品の少なくとも１個を前記第１積層品部品のうちの１個の部品の内部から除いた材料で形成するステップと、
    　複数の前記第１積層品部品を積重ねて外側ステータ部品を形成するステップと、
    　複数の第２積層品部品を積重ねて内側ステータ部品を形成するステップと、
    　前記内側ステータ部品と、前記外側ステータ部品とを組立て前記ステータを形成するステップと、
    を含む方法。
13. 　複数の積層品を備えたモータ・ステータを作る方法において、
    　それぞれ第１積層品部品及び第２積層品部品から成る複数の積層品を、金属シート材料で形成するステップであって、前記第１積層品部品の少なくとも１個を、前記第２積層品部品のうちの１個を囲む材料で形成するか又は前記第２積層品部品の少なくとも１個を、前記第１積層品部品のうちの１個の部品の内部から除いた材料で形成するステップと、
    　複数の前記第1積層品部品を積重ねて外側ステータ部品を形成するステップと、
    　複数の前記積層品部品を積重ねて内側ステータ部品を形成するステップと、
    　前記内側ステータ部品を前記外側ステータ部品内に配置するステップと、
    　前記内側ステータ部品を、前記外側ステータ部品に対し締まりばめにより保持するように、前記外側ステータ部品に対し前記内側ステータ部品を回転させるステップと、
    を含む方法。
14. 　請求項１の方法により作ったステータを備えたモータ。

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