JP2004242444A

JP2004242444A - ステータコア及びブラシレスモータ

Info

Publication number: JP2004242444A
Application number: JP2003030021A
Authority: JP
Inventors: Seiya Yokoyama; 誠也横山; Yasuhiro Toyama; 靖浩外山
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2003-02-06
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】複数のティースを有するインナコアとアウタコアとを嵌合連結する構成のステータコアを磁性粉体の成形にて構成するものであって、インナコアとアウタコアとの嵌合部分における割れの発生を抑えることができるステータコアを提供する。
【解決手段】ステータコア６は、ともに磁性粉体を成形してなるインナコア８とアウタコア９とを嵌合（圧入）させて連結する構成としている。そのインナコア８の各ティース１０の径方向外側端部には、軸方向から見て径方向外側に向けて円弧状に凸となる連結凸部１０ａが形成され、アウタコア９の内側部には、その連結凸部１０ａと嵌合すべく軸方向から見て径方向外側に向けて円弧状に凹となる連結凹部９ａが形成される。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステータコア及びそのステータコアを用いたブラシレスモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレスモータのステータコアには、例えば、特許文献１にて開示されているような構成としたものがある。ステータコア（文献では、ステータ）は、金属板をプレス打ち抜き加工してなるコアシートを積層してなる。このコアシートは、円環状の外側コアシート部と、複数のティース（鉄芯部）及び各ティースの径方向内側端部が円環状に連結されて一体をなす内側コアシート部とを有している。そして、ステータコアは、内側及び外側コアシート部を複数枚積層してそれぞれインナコア及びアウタコアを構成し、そのインナコアの各ティースに巻線を巻装した後にインナコアをアウタコアに対して軸方向に挿入し、各ティースの径方向外側端部とアウタコアとを嵌合（圧入）して連結する構成としている。
【０００３】
このようにステータコアをインナコア及びアウタコアのように分割する構成とすれば、各ティース間のスロット部が径方向外側に拡開するので、各ティースへの巻線の巻装が容易となるといった利点がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１９０８９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、金属板を打ち抜いてコアシートを形成する場合、金属板には多くの余り部分ができ、その分を廃棄していたので、歩留まりが悪かった。又、リサイクル時にはこのステータコアを用いたモータに対して外部から大きな力が加えられて破壊されるが、ステータコアはその外部からの力で変形することが多く、ステータコアと巻線との分別がし難いという問題もあった。
【０００６】
そこで、本出願人は、ステータコアを磁性粉体で成形することを提案している。このようにすれば、ステータコアの成形時には廃棄する材料（磁性粉体）が発生しないため、歩留まりが良い。しかも、磁性粉体を成形してなるステータコアは、上記したコアシートを積層してなるステータコアと比べて機械的強度が弱くなるので、リサイクル時に外部からの力で容易にステータコア自身を破壊することができ、ステータコアと巻線との分別がし易い。
【０００７】
しかしながら、上記したように、巻線の巻装が容易となるということから磁性粉体を成形してなるステータコアについてもインナコア及びアウタコアのように分割する構成とすれば、各ティースの径方向外側端部とアウタコアとを圧入する際、その圧入部分に割れが生じる虞がある。即ち、特許文献１にて示される従来までの形状を継承し、各ティースの径方向外側端部に対して外側に向かうほど幅が広くなる三角形状のタブテール部を形成するとともに、アウタコアの内周部にそのタブテール部が嵌合（圧入）される三角形状の凹部を形成すると、特に鋭角をなす角部が部分的に剛性が低くなる。そのため、その角部において割れが生じ易い。従って、各ティースの径方向外側端部とアウタコアとを嵌合（圧入）する部分において、割れを生じ難く工夫することが要求されている。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、複数のティースを有するインナコアとアウタコアとを嵌合連結する構成のステータコアを磁性粉体の成形にて構成するものであって、インナコアとアウタコアとの嵌合部分における割れの発生を抑えることができるステータコア及びそのステータコアを用いたブラシレスモータを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１に記載の発明は、環状をなし、磁性粉体にて成形されるアウタコアと、放射状に延びる複数のティースを有し、該ティースの径方向内側端部を連結した環状をなし、磁性粉体にて成形されるインナコアと、を備え、前記インナコアを前記アウタコアに対して軸方向に挿入し、該インナコアの各ティースの径方向外側端部と該アウタコアの内側部とを嵌合連結する構成としたステータコアであって、前記インナコアの各ティースの径方向外側端部には、軸方向から見て径方向外側に向けて曲面状に凸となる連結凸部が形成され、前記アウタコアの内側部には、前記連結凸部と嵌合すべく軸方向から見て径方向外側に向けて曲面状に凹となる連結凹部が形成されていることをその要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のステータコアにおいて、前記連結凸部は、軸方向から見て径方向外側に向けて円弧状に凸となる形状なしており、前記連結凹部は、軸方向から見て径方向外側に向けて円弧状に凹となる形状をなしていることをその要旨とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のステータコアにおいて、前記連結凸部は、その先端部における前記インナコアを前記アウタコアに挿入する挿入方向の両端部分が曲面形状をなしていることをその要旨とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のステータコアにおいて、前記各ティースは、径方向と直交する方向の断面形状が、角部が曲面をなす略四角形状又は小判形状若しくは楕円形状をなしていることをその要旨とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のステータコアの各ティースに巻線が巻装され、該巻線に駆動電流を供給することにより回転磁界を生じさせ、該回転磁界により前記インナコアの内側に配置したロータを回転させるように構成されたことをその要旨とする。
【００１４】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、インナコアの各ティースの径方向外側端部には、軸方向から見て径方向外側に向けて曲面状に凸となる連結凸部が形成され、アウタコアの内側部には、その連結凸部と嵌合すべく軸方向から見て径方向外側に向けて曲面状に凹となる連結凹部が形成される。つまり、連結凸部及び連結凹部を曲面状に凸，凹となる形状としたことで、連結凸部及び連結凹部が部分的に剛性が低くなることが防止され、連結凸部及び連結凹部が全体的に剛性が均一化される。そのため、嵌合（圧入）時に連結凸部及び連結凹部に力が作用しても連結凸部及び連結凹部が全体的に剛性が均一化されることから、連結凸部及び連結凹部において割れが生じ難い。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、連結凸部は、軸方向から見て径方向外側に向けて円弧状に凸となる形状なし、連結凹部は、軸方向から見て径方向外側に向けて円弧状に凹となる形状をなす。つまり、連結凸部及び連結凹部が簡単な形状となるので、連結凸部及び連結凹部の形成が容易となる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、連結凸部は、その先端部におけるインナコアをアウタコアに挿入する挿入方向の両端部分が曲面形状をなす。そのため、インナコアをアウタコアに挿入する際、連結凸部の先端部における挿入方向の両端部分から連結凹部内に挿入されるので、その部分を曲面とすることで連結凹部内に連結凸部が入り易くなる。つまり、連結凸部と連結凹部との嵌合（圧入）が容易となる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、各ティースは、径方向と直交する方向の断面形状が、角部が曲面をなす略四角形状又は小判形状若しくは楕円形状をなす。つまり、各ティースには巻線が巻装されるものであり、該ティースの断面形状をそれらの内のいずれかの形状に形成すれば、巻線が曲面部分と接触することになる。そのため、巻線をティースに巻装する際、巻線がティースの曲面部分と接触するため、巻線がティースに接触することで生じる傷の発生が防止される。又、これにより巻線をティースに巻装し易くなるため、巻線の占積率の向上に貢献できる。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜４のいずれか１項に記載のステータコアを備えたブラシレスモータにおいて、そのステータコアを構成するインナコアとアウタコアとの嵌合部分の割れの発生が抑えられる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、流体ポンプ装置は、第１及び第２ケース１，２と、ブラシレスモータ３とを備える。
【００２０】
第１ケース１は、円盤部１ａと、円盤部１ａの外縁から立設した第１筒部１ｂとからなる。第２ケース２は、その基端部が第１筒部１ｂと連続するように固定される第２筒部２ａと、第２筒部２ａの先端部から径方向内側に延びる内延部２ｂと、内延部２ｂの内縁から第２筒部２ａと同軸方向に延びる小径筒部２ｃとからなる。この小径筒部２ｃにおいて、軸方向の中間部には該小径筒部２ｃ内を仕切るように内部円盤部２ｄが形成され、その内部円盤部２ｄには、外部と軸方向に連通する吸入口２ｅが形成されている。又、小径筒部２ｃにおいて、軸方向の基端側（図１中、右側）には、外部と径方向に連通する吐出口２ｆが形成されている。吸入口２ｅ及び吐出口２ｆは後述するキャン１３の内側空間と連通し、吸入口２ｅから吸い込んだ流体を吐出口２ｆに導く流路を形成している。
【００２１】
ブラシレスモータ３は、ステータ４とロータ５とを備える。ステータ４は、ステータコア６と巻線７とを備える。このステータコア６は、図２に示すように、インナコア８とアウタコア９とからなる。
【００２２】
インナコア８は、放射状に延び巻線７が巻装される複数個（本実施形態では、１８個）のティース１０と、該ティース１０の径方向内側端部を連結する円筒部１１と、該円筒部１１の軸方向の一端を封鎖する底部１２とが一体形成されてなる。ティース１０は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、径方向と直交する方向の断面形状が長方形状をなしており、該ティース１０の径方向外側端部には、アウタコア９と連結するための連結凸部１０ａが形成されている。連結凸部１０ａは、軸方向から見て、径方向外側に向けて円弧状に凸となる形状をなしている。つまり、連結凸部１０ａは、部分的に剛性が低くなることを防止し、全体的に剛性が均一化されるように構成されている。底部１２の底面には円筒状の支持筒部１２ａが立設されている。そして、本実施形態では、円筒部１１及び底部１２とによりキャン（仕切り板）１３が構成され、該キャン１３により巻線７が巻装されるティース１０側と流体を扱うロータ５側とが仕切られている。
【００２３】
このインナコア８は、磁性粉体が用いられて成形される。詳しくは、インナコア８は、磁性粉体及び磁性粉体を結合させるための樹脂材料よりなる結合材にて一体成形（圧縮成形）されている。因みに、底部１２における結合材の比率は、その他の箇所（ティース１０、円筒部１１）における結合材の比率より多くされて成形されている。つまり、結合材（樹脂材料）の比率を多くすると磁気抵抗が高くなることから、底部１２は磁気抵抗が高く構成され、該底部１２に磁束が漏れることが低減されている。
【００２４】
アウタコア９は、円環状に形成されており、その内周側には、前記連結凸部１０ａと連結するための連結凹部９ａが形成されている。連結凹部９ａは、軸方向から見て、径方向外側に向けて円弧状に凹となる形状をなしている。つまり、前記連結凸部１０ａと同様に、連結凹部９ａは、部分的に剛性が低くなることを防止し、全体的に剛性が均一化されるように構成されている。アウタコア９は、インナコア８と同様に、磁性粉体が用いられて成形される。そして、後述するが巻線７を巻装した状態のインナコア８をアウタコア９に対して軸方向に挿入し、連結凹部９ａと連結凸部１０ａとを嵌合（圧入）させることで、両コア８，９が互いに連結される。このとき、連結凹部９ａ及び連結凸部１０ａは径方向外側に向けて円弧状に凹又は凸形状に形成され全体的に剛性が均一化されるように構成されているので、その嵌合（圧入）時に作用する力で割れが生じることが防止される。
【００２５】
巻線７は、インナコア８とアウタコア９とを連結する前にティース１０に巻装される。この巻線７には、図示しない制御回路から互いに所定の位相差を有するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の駆動電流が供給される。
【００２６】
このようなステータ４は、第１及び第２ケース１，２内部に収容保持される。このとき、ステータ４は、その円筒部１１の他端部（底部１２が形成されない側端部）が第２ケース２における内延部２ｂの内縁に液密に固定される。
【００２７】
これに対し、ロータ５は、略円筒形状の本体部２１の外周面に複数個（本実施形態では、１６個）のマグネット２２が固定されてなる。マグネット２２は、前記ティース１０の径方向内側端部と円筒部１１を介して対向するように固定されている。又、ロータ５の軸方向一端側には、流体を吸入口２ｅから吸い込んで吐出口２ｆから吐出させるためのファン２３が固定されている。このようなロータ５は、前記キャン１３により巻線７が巻装されるティース１０側と仕切られており、前記第２ケース２の内部円盤部２ｄと底部１２の支持筒部１２ａとに支持された固定シャフト２４に回転可能に支持される。
【００２８】
このように構成された流体ポンプ装置では、図示しない制御回路から巻線７に３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動電流が供給されることで回転磁界が発生し、該回転磁界に応じてロータ５が回転駆動される。すると、ロータ５とともにファン２３が回転し、吸入口２ｅから流体が吸入されるとともに該流体が吐出口２ｆから吐出するように動作するようになっている（図１中、矢印参照）。
【００２９】
次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）ステータコア６は、ともに磁性粉体を成形してなるインナコア８とアウタコア９とを嵌合（圧入）させて連結する構成としている。そのインナコア８の各ティース１０の径方向外側端部には、軸方向から見て径方向外側に向けて曲面状（円弧状）に凸となる連結凸部１０ａが形成され、アウタコア９の内側部には、その連結凸部１０ａと嵌合すべく軸方向から見て径方向外側に向けて曲面状（円弧状）に凹となる連結凹部９ａが形成されている。つまり、連結凸部１０ａ及び連結凹部９ａを曲面状に凸，凹となる形状としたことで、連結凸部１０ａ及び連結凹部９ａが部分的に剛性が低くなることが防止され、連結凸部１０ａ及び連結凹部９ａが全体的に剛性が均一化される。そのため、嵌合（圧入）時に連結凸部１０ａ及び連結凹部９ａに力が作用しても連結凸部１０ａ及び連結凹部９ａが全体的に剛性が均一化されることから、連結凸部１０ａ及び連結凹部９ａにおいて割れが生じ難くなる。従って、連結凸部１０ａ及び連結凹部９ａにおける割れの発生を抑えることができる。
【００３０】
（２）連結凸部１０ａは、軸方向から見て径方向外側に向けて円弧状に凸となる形状なし、連結凹部９ａは、軸方向から見て径方向外側に向けて円弧状に凹となる形状をなしている。つまり、連結凸部１０ａ及び連結凹部９ａが簡単な形状となるので、連結凸部１０ａ及び連結凹部９ａの形成を容易とすることができる。
【００３１】
（３）インナコア８には、各ティース１０の径方向内側端部を連結する円筒部１１及び該円筒部１１の一端を封鎖する底部１２にて構成されるキャン１３が一体に構成されている。そのため、キャン１３をインナコア８とは別体とする場合と比べて、インナコア８とキャン１３とを一体形成した本実施形態では部品点数を少なくすることができ、それらを組み付ける分の工数を少なくすることができる。
【００３２】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
○上記実施形態では、ティース１０を図３に示すような形状としたが、ティース１０の形状はこれに限定されるものでなく、適宜変更してもよい。
【００３３】
例えば、ティース１０の径方向外側端部の連結凸部１０ａを、軸方向から見て径方向外側に向けて円弧状に凸となる形状としたが、円弧以外の曲面状としてもよい。この場合、その連結凸部１０ａの形状変更に伴って、アウタコア９の連結凹部９ａも形状を変更して対応する。
【００３４】
又、ティース１０を図４に示すような形状に変更してもよい。図４（ａ）〜（ｃ）に示すティース１０は、軸方向の両端部１０ｂを同方向外側に向けて曲面状（円弧状）に凸となる形状としている。即ち、この形態のティース１０は、径方向と直交する方向の断面形状が小判形状をなしている。このようにすれば、巻線７が曲面部分と接触することになる。そのため、巻線７をティース１０に巻装する際、巻線７がティース１０の曲面部分と接触するため、巻線７がティース１０に接触することで生じる傷の発生を防止することができる。又、これにより巻線７をティース１０に巻装し易くなるため、巻線７の占積率の向上に貢献することができる。尚、ティースの径方向と直交する方向の断面形状が、角部が曲面をなす略四角形状若しくは楕円形状としても同様の効果がある。
【００３５】
又、図５に示すように、ティース１０の形状を変更してもよい。図５（ａ）〜（ｃ）に示すティース１０は、その先端部におけるインナコア８をアウタコア９に挿入する挿入方向の両端部分１０ｃを曲面形状としている。そのため、インナコア８をアウタコア９に挿入する際、連結凸部１０ａの先端部における挿入方向の両端部分１０ｃから連結凹部９ａ内に挿入されるので、その部分１０ｃを曲面とすることで連結凹部９ａ内に連結凸部１０ａが入り易くなる。つまり、連結凸部１０ａと連結凹部９ａとの嵌合（圧入）を容易とすることができる。
【００３６】
○上記実施形態では、インナコア８とキャン１３とを一体に形成したが、それらを別体とし、組み付ける構成としてもよい。
○上記実施形態では、ステータコア６を図１のような流体ポンプ装置のブラシレスモータ３に用いたが、ブラシレスモータ３の構成はこれに限定されるものではない。又、これ以外の装置に用いるブラシレスモータに用いてもよい。又、ブラシレスモータ３以外の構成のモータに用いてもよい。
【００３７】
上記各実施形態から把握できる技術的思想を以下に記載する。
（イ）請求項１〜４のいずれか１項に記載のステータコアにおいて、
前記インナコアには、前記各ティースの径方向内側端部を連結する円筒部及び該円筒部の一端を封鎖する底部にて構成されるキャンが一体に構成されていることを特徴とするステータコア。
【００３８】
このようにすれば、キャンをインナコアとは別体とする場合と比べて、インナコアとキャンとを一体形成すれば部品点数を少なくすることができ、それらを組み付ける分の工数を少なくすることができる。
【００３９】
（ロ）上記（イ）に記載のステータコアと、該ステータコアのティースに巻装される巻線と、該巻線が巻装される前記ティース側と仕切られるように前記キャンの内側に回転可能に配設されるロータとを備えたブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータのキャンの内側空間と連通する吸入口及び吐出口が形成されるケースと、
前記ブラシレスモータのロータと一体回転し、前記吸入口から流体を吸い込んで前記吐出口から吐出させるファンと、
を備えたことを特徴とする流体ポンプ装置。
【００４０】
このようにすれば、流体ポンプ装置におけるブラシレスモータのステータコアにおいて、そのステータコアを構成するインナコアとアウタコアとの嵌合部分の割れの発生を抑えることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、複数のティースを有するインナコアとアウタコアとを嵌合連結する構成のステータコアを磁性粉体の成形にて構成するものであって、インナコアとアウタコアとの嵌合部分における割れの発生を抑えることができるステータコア及びそのステータコアを用いたブラシレスモータを提供することがことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の流体ポンプ装置の断面図。
【図２】ステータコアの分解斜視図。
【図３】（ａ）はティースの斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）はティースの側面図。
【図４】（ａ）は別例におけるティースの斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）はティースの側面図。
【図５】（ａ）は別例におけるティースの斜視図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図、（ｃ）はティースの側面図。
【符号の説明】
５…ロータ、６…ステータコア、７…巻線、８…インナコア、９…アウタコア、９ａ…連結凹部、１０…ティース、１０ａ…連結凸部、１０ｃ…端部分。

Claims

環状をなし、磁性粉体にて成形されるアウタコアと、
放射状に延びる複数のティースを有し、該ティースの径方向内側端部を連結した環状をなし、磁性粉体にて成形されるインナコアと、
を備え、前記インナコアを前記アウタコアに対して軸方向に挿入し、該インナコアの各ティースの径方向外側端部と該アウタコアの内側部とを嵌合連結する構成としたステータコアであって、
前記インナコアの各ティースの径方向外側端部には、軸方向から見て径方向外側に向けて曲面状に凸となる連結凸部が形成され、
前記アウタコアの内側部には、前記連結凸部と嵌合すべく軸方向から見て径方向外側に向けて曲面状に凹となる連結凹部が形成されていることを特徴とするステータコア。
請求項１に記載のステータコアにおいて、
前記連結凸部は、軸方向から見て径方向外側に向けて円弧状に凸となる形状なしており、
前記連結凹部は、軸方向から見て径方向外側に向けて円弧状に凹となる形状をなしていることを特徴とするステータコア。
請求項１又は２に記載のステータコアにおいて、
前記連結凸部は、その先端部における前記インナコアを前記アウタコアに挿入する挿入方向の両端部分が曲面形状をなしていることを特徴とするステータコア。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のステータコアにおいて、
前記各ティースは、径方向と直交する方向の断面形状が、角部が曲面をなす略四角形状又は小判形状若しくは楕円形状をなしていることを特徴とするステータコア。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のステータコアの各ティースに巻線が巻装され、該巻線に駆動電流を供給することにより回転磁界を生じさせ、該回転磁界により前記インナコアの内側に配置したロータを回転させるように構成されたことを特徴とするブラシレスモータ。