JP2005130579A

JP2005130579A - ステータ

Info

Publication number: JP2005130579A
Application number: JP2003362278A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Abe; 秀文阿部
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2003-10-22
Filing date: 2003-10-22
Publication date: 2005-05-19

Abstract

【課題】作業性や量産性を向上しつつ、コギングを防止でき耐震性や耐衝撃性にも優れたステータを提供する。
【解決手段】所定円周上に所定間隔で径方向に突出形成される磁極ティース２３と、該磁極ティース２３の径方向外側に円環状に形成されるヨーク部２５と、該磁極ティース２３の径方向内側に円環状に形成される連結部２４とを有するステータ本体２２と、該ステータ本体２２の磁極ティース２３に巻装されるコイル５とを備え、前記ステータ本体２２は前記磁極ティース２３の両側で周方向に分割されるステータ片２２Ａ〜２２Ｃにより形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブラシレスモータに適用されるステータに係り、特に３相２極のステータに関するものである。

従来、ブラシレスモータに適用されるステータとしては、円環状に形成されているステータコアと、該ステータコアから径方向内方に突出形成される磁極ティースとを有するステータ本体に、磁極ティースに巻装されるコイルを有しているものがある（特許文献１参照）。また、図４に従来における他のステータを示す。同図に示したステータ１は、ステータ本体２の磁極ティース３の径方向内側端部に、周方向に拡径された拡径部６を有し、該拡径部６により磁極ティース３に巻回されるコイル５を係止させている。
特開平９−２３３８８７号公報

しかしながら、図４に示したステータ１には以下のような問題がある。すなわち、隣り合う磁極ティース３同士の内径側の間隔が、前記拡径部６により狭められているため、磁極ティース３にコイル５を巻回させる巻線機のアームを径方向内側から挿入しにくくなってしまう。特に、ステータ１の内側に構成されるロータ７（図５参照）の径が大きい場合には、磁極ティース３の外周径を変更せざるを得ない場合も生じうる。

また、巻線機のアームを隣合う磁極ティース３間に挿入するために、磁極ティース３，３同士のスロット８は周方向に十分な長さで形成される必要がある。しかしながら、その結果として、大出力のトルクを発生させた場合などには、ステータ本体の拡径部６が発生した磁力による応力で変形して（矢印Ａ参照）、ロータ７への接触やステータ１自体の機械的損傷などを招く虞があるという問題がある。従って、ロータ７とステータ１との間隔を十分に確保することが困難な厳しい環境下で使用されるモータについては、信頼性を著しく低下させる要因になってしまう。さらに、３相２極のモータの場合には、ロータ７側が２極であるのに対し、ステータ１には３つの磁極ティース３が形成されているので、ロータ７が外部からの拘束を受けていない場合には、３つの磁極ティース３のうち一箇所にマグネット極間が拘束される、いわゆるコギングが発生してしまう。このコギングは自己負荷トルクにもなるため、極力低減することが望ましい。

これに対して、図５に示すステータ１０のように、各磁極ティース３の内径側を環状に連結する連結部１２を有する構造のステータ本体１１にすると、各磁極ティース３間で発生する応力はこの連結部１２の円周方向に分散されるため、ステータ１０の局部的な変形を防止することができる。また、この連結部１２は磁路で連結されることになるが、この磁路の部分で磁束が飽和するため（領域Ｂ参照）、各磁極ティース３間での磁路と連結部１２を通過する磁束の影響を低減することができる。

さらに、磁極ティース３の内径側に閉磁路が形成されるため、図４に示したステータ１で問題となるマグネット極間でのコギングを低減することもできる。
このように、図５に示したステータ１０は、コギングや磁束の影響による変形を防止できるとともに、耐震性や耐衝撃性にも優れている点で好ましい。しかしながら、このステータ１０は、各磁極ティース３間に形成されるスロット８が連結部１２により径方向内側に閉じられている。従って、巻線機のアームを径方向内側から挿入してコイル５を磁極ティース３に巻回させることができず、手作業や特殊で複雑な器具を用いてコイル５を巻回する必要があるため、作業負担が大きく量産性に乏しいという問題がある。

従って本発明は、作業性や量産性を向上しつつ、コギングを防止でき耐震性や耐衝撃性にも優れたステータを提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、所定円周上に所定間隔で径方向に突出形成される磁極ティース（例えば、実施の形態における磁極ティース２３）と、該磁極ティースの径方向外側に円環状に形成されるヨーク部（例えば、実施の形態におけるヨーク部２５）と、該磁極ティースの径方向内側に円環状に形成される連結部とを有するステータ本体（例えば、実施の形態におけるステータ本体２２）と、該ステータ本体の磁極ティースに巻装されるコイル（例えば、実施の形態におけるコイル５）とを備え、前記ステータ本体は、前記磁極ティースの両側で周方向に分割されるステータ片（例えば、実施の形態におけるステータ片２２Ａ〜２２Ｃ）により形成されることを特徴とする。

この発明によれば、各ステータ片が前記ステータ本体を周方向に分割して形成されるため、各ステータ片の前記磁極ティースの両側は周方向に対して開放されている。従って、巻線機のアームを前記磁極ティースの周方向から近接させて周回させることが可能となる。よって、前記アームにより前記磁極ティースにコイルを高密度で巻回させることができ、占積率を向上させることができる。そして、前記ステータ片の磁極ティースにコイルが巻装された状態で、各ステータ片を組み付けてステータを形成することにより、前記磁極ティースの径方向外側に円環状のヨーク部が形成されるとともに、前記磁極ティースの径方向内側に円環状の連結部が形成される。従って、前記連結部によりコギングや磁束の影響による変形を防止できるとともに、耐震性や耐衝撃性を高めることができる。さらに、周方向に前記ステータ片を連結するだけでステータ本体を形成することができるので、作業負担や部品点数を低減することができ、利便性を高めることができる。

請求項２に係る発明は、所定円周上に所定間隔で径方向に突出形成される磁極ティースと、該磁極ティースの径方向外側に円環状に形成されるヨーク部と、該磁極ティースの径方向内側に円環状に形成される連結部とを有するステータ本体（例えば、実施の形態におけるステータ本体４１）と、該ステータ本体の磁極ティースに巻装されるコイルとを備え、前記ステータ本体は、前記ヨーク部（例えば、実施の形態における外径リング４２）と、前記磁極ティースおよび前記連結部を有するティースユニット部（例えば、実施の形態におけるティースユニット部材４３）とにより形成されることを特徴とする。

この発明によれば、前記ティースユニット部の前記磁極ティースは周方向および外径方向に対して開放されているため、巻線機のアームを前記磁極ティースの周方向や外径方向から近接させて周回させることが可能となる。よって、前記アームにより前記磁極ティースにコイルを高密度で巻回させることができ、占積率を向上させることができる。また、前記コイルを巻回させた前記磁極ティースユニットに前記ヨーク部を圧入するだけで、ステータを形成することができるため、作業性を大幅に向上することができ、部品点数を低減することができ、利便性を高めることができる。さらに、前記連結部によりコギングや磁束の影響による変形を防止できるとともに、耐震性や耐衝撃性を高めることができる。

請求項３に係る発明は、所定円周上に所定間隔で径方向に突出形成される磁極ティースと、該磁極ティースの径方向外側に円環状に形成されるヨーク部と、該磁極ティースの径方向内側に円環状に形成される連結部とを有するステータ本体と、該ステータ本体の磁極ティースに巻装されるコイルとを備え、前記ステータ本体（例えば、実施の形態におけるステータ本体６１）は、前記ヨーク部と、前記磁極ティースと、前記連結部とをそれぞれ分割形成されることを特徴とする。

この発明によれば、前記ヨーク部と、前記磁極ティースと、前記連結部とをそれぞれ分割形成されるため、前記磁極ティースは周方向や内径方向および外径方向に対して開放されているため、巻線機のアームを前記磁極ティースの周方向や内径方向、外径方向から近接させて周回させることが可能となる。よって、前記アームにより前記磁極ティースにコイルを高密度で巻回させることができ、占積率を向上させることができる。また、前記ティースは略直方体状に形成されるため、一般的なボビン部材に巻回する処理と同様にして巻回することができるので、巻線機の汎用性を高めることができ、コストを抑えて利便性を高めることができる。さらに、前記連結部によりコギングや磁束の影響による変形を防止できるとともに、耐震性や耐衝撃性を高めることができる。

請求項１に記載した発明によれば、占積率を向上させることができる。また、作業性を大幅に向上することができ、部品点数を低減することができ、利便性を高めることができる。さらに、前記連結部によりコギングや磁束の影響による変形を防止できるとともに、耐震性や耐衝撃性を高めることができる。
請求項２に記載した発明によれば、占積率を向上させることができる。また、作業性を大幅に向上することができ、部品点数を低減することができ、利便性を高めることができる。さらに、前記連結部によりコギングや磁束の影響による変形を防止できるとともに、耐震性や耐衝撃性を高めることができる。
請求項３に記載した発明によれば、占積率を向上させることができる。また、巻線機の汎用性を高めることができ、コストを抑えて利便性を高めることができる。さらに、前記連結部によりコギングや磁束の影響による変形を防止できるとともに、耐震性や耐衝撃性を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態におけるステータを図面と共に説明する。このステータは、ブラシレスモータに適用されるものである。
図１は本発明の実施の形態におけるステータ１０の組立工程を示す正面図である。同図に示したように、ステータ２０のステータ本体２２が、周方向に所定間隔で（この場合１２０度）分割されたステータ片２２Ａ〜２２Ｃにより構成される。
各ステータ片２２Ａ〜２２Ｃは、ステータ本体２２の径方向に突出する磁極ティース部２３Ａ〜２３Ｃと、磁極ティース部２３Ａ〜２３Ｃの径方向内側から周方向に湾曲形成された内径円弧部２４Ａ〜２４Ｃと、磁極ティース部２３Ａ〜２３Ｃの径方向外側から周方向に湾曲形成された外径円弧部２５Ａ〜２５Ｃと、を有しており、それぞれ略対称形状に形成されている。また、各ステータ片２２Ａ〜２２Ｃは、積層方向（紙面に直交する方向）に所定の厚さを有する電磁鋼板により形成される。この電磁鋼板は、磁極ティース部２３Ａ〜２３Ｃにおいては径方向に、内径円弧部２４Ａ〜２４Ｃ、外径円弧部２５Ａ〜２５Ｃにおいては周方向に磁化されていることが好ましい。

また、外径円弧部２５Ａ〜２５Ｃは、周方向の一端面２６に係合凸部２７、２８を有するとともに、周方向の他端面２９に係合凹部３０、３１を有する。また、内径円弧部２４Ａ〜２４Ｃは、周方向の一端面３２に係合凸部３３を有するとともに、周方向の他端面３４に係合凹部３５を有する。

このように形成されたステータ片２２Ａ〜２２Ｃにおいて、各ステータ片２２Ａ〜２２Ｃの前記磁極ティース部２３Ａ〜２３Ｃの両側は周方向に対して開放されている。従って、巻線機のアーム（図示せず）を前記磁極ティース部２３Ａ〜２３Ｃの周方向から近接させて周回させることが可能となる。よって、前記アームにより前記磁極ティース部２３Ａ〜２３Ｃにコイル５を高密度で巻回させることができ、占積率を向上させることができる。

そして、前記ステータ片２２Ａ〜２２Ｃの磁極ティース部２３Ａ〜２３Ｃにコイル５が巻装された状態で、各ステータ片２２Ａ〜２２Ｃを周方向に組み付けてステータ２０を形成する。これにより、前記磁極ティース２３の径方向外側に円環状のヨーク部２５が形成されるとともに、前記磁極ティース２３の径方向内側に円環状の連結部２４が形成される。このとき、各ステータ片２２Ａ〜２２Ｃの外径円弧部２５Ａ〜２５Ｃ、内径円弧部２４Ａ〜２４Ｃの一端面２６、３２に形成された凸部２７、２８、３３と他端面２９、３４に形成された凹部３０、３１、３５をそれぞれ係合させることにより、締結力や位置決め精度を向上することができる。

このように、周方向に前記ステータ片２２Ａ〜２２Ｃを連結するだけでステータ本体２２を形成することができるので、作業負担や部品点数を低減することができ、利便性を高めることができる。また、前記連結部２４によりコギングや磁束の影響による変形を防止できるとともに、耐震性や耐衝撃性を高めることができる。

図２は本発明の第２の実施の形態におけるステータ４０の組立工程を示す正面図である。同図に示したように、ステータ４０のステータ本体４１が、ティースリングユニット部材４３と、外径リング４２とにより構成される。ティースリングユニット部材４３は、リング状に形成された内径リング部４４と、該内径リング部４４から径方向に突出形成される磁極ティース部４５とで構成される。また、外径リング４２は、その内周径が、ティースリングユニット部材４３の磁極ティース部４５の先端面の径と略同等になるように形成されている。

このように、前記ティースユニット部材４３の前記磁極ティース部４５は周方向および外径方向に対して開放されているため、巻線機のアームを前記磁極ティースの周方向や外径方向から近接させて周回させることが可能となる。よって、前記アームにより前記磁極ティース部４５にコイル５を高密度で巻回させることができ、占積率を向上させることができる。
そして、前記ティースユニット部材４３の磁極ティース部４５にコイル５が巻装された状態で、外径リング４２を周方向に組み付けてステータ４０を形成する。これにより、前記磁極ティース部４５の径方向外側の外周リング４２によりヨーク部が形成されるとともに、前記磁極ティース部４５の径方向内側の内径リング部４４に円環状の連結部が形成される。このように、前記コイル５を巻回させた前記ティースユニット部材４３に前記外径リング部４２を圧入するだけで、ステータ４０を形成することができるため、作業性を大幅に向上することができる。また、磁極ティース部４５の本数に関わらず、ステータ本体４１をティースユニット部材４３と外径リング４２の２つの部材で構成することができるので、部品点数を低減することができ、利便性を高めることができる。さらに、前記内径リング部４４により磁極ティース部４５の内径部分が連結されるため、コギングや磁束の影響による変形を防止できるとともに、耐震性や耐衝撃性を高めることができる。
なお、本実施の形態においては、外径リング４２に位置決め凹部４６を形成するとともに、磁極ティース部４５に位置決め凸部４７を形成しているので、位置決め精度を向上出来る点で好ましい。

図３は本発明の実施の形態におけるステータ６０の組立工程を示す正面図である。同図に示したように、ステータ６０のステータ本体６１が、内径リング６２と、ティース片６３、外径リング６４とで構成されている。

各ティース片６３は周方向や内径方向および外径方向に対して開放されているため、巻線機のアームを各ティース片６３の周方向や内径方向、外径方向から近接させて周回させることが可能となる。よって、前記アームにより前記ティース片６３にコイル５を高密度で巻回させることができ、占積率を向上させることができる。また、各ティース片６３は略直方体状に形成されるため、一般的なボビン部材に巻回する処理と同様にして巻回することができるので、巻線機の汎用性を高めることができ、コストを抑えて利便性を高めることができる。

そして、前記ティース片６３にコイル５が巻装された状態で、内径リング６２および外径リング６４を周方向から組み付けてステータ６０を形成する。これにより、前記ティース片６３の径方向外側の外径リング６４によりヨーク部が形成されるとともに、前記磁極ティース片６３の径方向内側の内径リング６２に円環状の連結部が形成されるため、前記連結部によりコギングや磁束の影響による変形を防止できるとともに、耐震性や耐衝撃性を高めることができる。
なお、本実施の形態においては、内径リング６２や外径リング６４に位置決め凹部６５、６８を形成するとともに、ティース片６３に位置決め凸部６６、６７を形成しているので、位置決め精度を向上出来る点で好ましい。

本発明の第１の実施の形態におけるステータの組立工程を示す正面図である。本発明の第２の実施の形態におけるステータの組立工程を示す正面図である。本発明の第３の実施の形態におけるステータの組立工程を示す正面図である。従来におけるステータの組立工程を示す正面図である。従来におけるステータに対する比較例を示す正面図である。

符号の説明

５コイル
２０、４０、６０ステータ
２２（２２Ａ〜２２Ｃ）ステータ本体（ステータ片）
２３（２３Ａ〜２３Ｃ）磁極ティース
２４（２４Ａ〜２４Ｃ）連結部（内径円弧部）
２５（２５Ａ〜２５Ｃ）ヨーク部（外径円弧部）
４１、６１ステータ本体
４２、６４外径リング
４３ティースユニット部材
６２内径リング
６３ティース片

Claims

所定円周上に所定間隔で径方向に突出形成される磁極ティースと、該磁極ティースの径方向外側に円環状に形成されるヨーク部と、該磁極ティースの径方向内側に円環状に形成される連結部とを有するステータ本体と、
該ステータ本体の磁極ティースに巻装されるコイルとを備え、
前記ステータ本体は、前記磁極ティースの両側で周方向に分割されるステータ片により形成されることを特徴とするステータ。
所定円周上に所定間隔で径方向に突出形成される磁極ティースと、該磁極ティースの径方向外側に円環状に形成されるヨーク部と、該磁極ティースの径方向内側に円環状に形成される連結部とを有するステータ本体と、
該ステータ本体の磁極ティースに巻装されるコイルとを備え、
前記ステータ本体は、前記ヨーク部と、前記磁極ティースおよび前記連結部とを有するティースユニット部とにより形成されることを特徴とするステータ。
所定円周上に所定間隔で径方向に突出形成される磁極ティースと、該磁極ティースの径方向外側に円環状に形成されるヨーク部と、該磁極ティースの径方向内側に円環状に形成される連結部とを有するステータ本体と、
該ステータ本体の磁極ティースに巻装されるコイルとを備え、
前記ステータ本体は、前記ヨーク部と、前記磁極ティースと、前記連結部とをそれぞれ分割形成されることを特徴とするステータ。