JP2005278292A - ステータコアの固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 ケースの外形の大型化を回避しつつ、比較的簡易な装置および構造により、ケースにステータコアを固定することが可能なステータコアの固定構造を提供することにある。
【解決手段】 外装ケース１００Ａの上部内周面には、ステータコア１５０の上端面側の外周縁部領域側に向けて塑性変形させることにより係合させるための塑性変形領域としてのかしめ部１１０が設けられている。このかしめ部１１０は、外装ケース１００Ａの他の内周部領域よりも上方に向けて突出するように設けられている。一方、外装ケース１００Ａの内周底面領域には、ステータコア１５０の下端面側の外周縁部領域をその下面側から支持するための受部領域が設けられている。
【選択図】 図２

Description

この発明は、電動機に関し、特に、外装ケースへのステータコアの固定構造に関する。

電動機（モータ）は、ケース内に収容される、ロータとステータコアとから構成される。ロータは、ケースに対してベアリング等の支持部材を介在して、回転可能に収容される。また、ステータコアは、ロータの回転を制御するため、ロータの周囲を取囲むようにして、ケース内に固定的に収容される。特に、ステータコアにはロータの回転に起因する回転反力（回転トルク）が作用するため、ステータコアの周り止め防止の観点から、ステータコアはケース内に強固に固定されている必要がある。

従来、ケース内へのステータコアの固定構造としては、積層構造のコアプレートに貫通穴を設け、この貫通穴にボルトを通して締め込み、ケースに固定する方法が採用されていた。しかし、貫通穴の部分は、電磁トルクの低下を防止するために電磁気上必要なコアプレート外径の外側に設けられるため、コアプレートは、貫通穴が設けられる部分が突出した形状となってしまう。その結果、ステータコアの外形は凹凸の有る形状となり、その外側に設置されるケースの製造コストの上昇を招く結果となっている。また、ボルト等を用いることから、ボルトの締付不具合発生回避のための対策、およびそれらに起因するコストの上昇等の課題が指摘されている。

また、他の固定構造を開示するものとしては、下記特許文献１から特許文献３が挙げられる。特許文献１および２には、ケースの胴部を内側に向けて塑性変形させることにより、ステータコアをケースに固定する構造が開示されている。また、特許文献３には、ステータコアを上下方向から挟み込むクランプ部材を、ステータコアの外周側に設ける、固定構造が開示されている。

しかし、特許文献１および２の場合には、ケースの胴部を内側に向けて塑性変形させているが、そのための装置が大掛かりなものとなり、製造コストの上昇問題が挙げられる。また、特許文献３の場合には、クランプ部材の採用により、ケースの外形が大きくなる問題が挙げられる。
特開２００３−１５８８３３号公報 特開２００３−１６９４３１号公報 実開平０６−８０３４９号公報

この発明が解決しようとする課題は、電動機におけるステータコアのケースへの固定に際して、ケースの外形の大型化、および、製造コストの上昇にある。したがって、この発明の目的は、ケースの外形の大型化を回避し、また、比較的簡易な装置および構造により、ケースにステータコアを強固に固定することが可能なステータコアの固定構造を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明に基づいたステータコアの固定構造においては、ケース内に収容されるステータコアを上記ケースに固定するステータコアの固定構造であって、上記ステータコアを、上記ケース内に固定するため、上記ステータコアの一端面側の外周縁部領域をその一端面側から支持するため、上記ケースの内側に設けられる受部領域と、上記ケースに設けられ、上記ステータコアの他方端面側の外周縁部領域側に向けて塑性変形させることにより係合させ、上記ステータコアを上記受部領域との間において挟み込むようにして、上記ステータコアを上記ケース内に固定するための塑性変形領域とを備える。

また、他の形態におけるステータコアの固定構造においては、上記塑性変形領域が係合する上記ステータコアの他方端面側の外周縁部領域には、凹部領域が設けられ、上記塑性変形領域は、上記凹部領域に係合する。

また、他の形態におけるステータコアの固定構造においては、上記塑性変形領域は、上記ケースに設けられる溝穴を含み、上記溝穴を構成する上記ケース壁を、上記ステータコア側に膨出させている。また、他の形態として、塑性変形後の上記溝穴が、充填材によって満たされている。さらに、他の形態として、上記溝穴を構成する上記ケース壁を、上記ステータコア側に膨出させるための部材が、そのまま上記溝穴に保持されている。

また、他の形態におけるステータコアの固定構造においては、上記ステータコアは、電動機のロータに対して、所定幅の帯状部材からなる電磁鋼板を円筒形状に巻き付けた形態を有している。

この発明に基づいたステータコアの固定構造によれば、ケース内に設けられた、受部領域と塑性変形領域とにより、ステータコアを挟み込むようにしてステータコアを固定する構造を採用していることから、ステータコア自身に外方に突出するような固定領域を設ける必要がなく、電磁気上必要最小限の外径寸法の形態にできる。また、回転軸に沿った方向から、挟み込む形態となるため、ステータコアの回転軸方向の移動を抑制することを可能としている。さらに、外径方向に突出する固定部材も存在しないため、ケースの大型化を回避することが可能となる。また、受部領域および塑性変形領域の形成は、ケース自体の簡易な設計変更で対応可能であるため、製造コストの上昇を招くこともない。さらに、塑性変形領域を塑性変形させるための装置も、簡易な機構で可能である。その結果、コストの上昇を招くことなく、電動機全体の小型化および軽量化を実現させることが可能となる。

また、ステータコアに、塑性変形領域が係合する凹部領域を設けることで、ステータコアに生じる回転反力（回転トルク）を、この凹部領域で受けることが可能となり、テータコアの回転をより確実に阻止することが可能となる。このような、凹部領域の一例としては、ケースに溝穴を設け、ステータコア側の溝穴を構成するケース壁を、ステータコア側に膨出させる構成が考えられる。また、塑性変形後の溝穴が、充填材によって満たされる構成や、ステータコア側に膨出させるための部材を、そのまま溝穴に保持させる構成を採用することにより、薄肉状態になり易いケース壁の強度低下を防止する。

また、ステータコアに、電動機のロータに対して、所定幅の帯状部材からなる電磁鋼板を円筒形状に巻き付けた形態（縦型ステータコア）を採用することにより、上記回転軸方向に沿った挟み込み構造を適用した場合であっても、ステータコアの軸方向の変位量を小さくすることができるため、ステータコアを強固にかつ高精度に挟持することが可能となる。

以下、本発明に基づいたステータコアの固定構造の各実施の形態について、図を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
まず、図１から図３を参照して、実施の形態１におけるステータコアの固定構造について説明する。なお、図１は、本実施の形態におけるステータコアの固定構造が採用される電動機の内部構造を断面図であり、図２は、図１中Ｘで囲まれる領域の部分拡大図であり、（Ａ）はかしめ加工前、（Ｂ）はかしめ加工後の状態を示す。また、図３は、図１中ＩＩＩ線部分矢視図である。

（電動機１の内部構造）
図１を参照して、電動機１の内部構造について説明する。電動機１は、ケース１００内に収容される、ロータ１４０とステータコア１５０とから構成される。ロータ１４０は、ケース１００に対してベアリング３００を介在して、回転可能に収容される。ステータコア１５０は、ロータ１４０の回転を制御するため、ロータ１５０の周囲を取囲むようにして、ケース１００内に固定的に収容される。ケース１００は、外装ケース１００Ａと、蓋部材１００Ｂとを有している。ロータ１４０およびステータコア１５０は、回転軸方向から見て、略円形形状を有している。

（ステータコア１５０の固定構造）
次に、ステータコア１５０の固定構造について、図２（Ａ），（Ｂ）および図３を参照して説明する。図２（Ａ）に示すように、外装ケース１００Ａの上部内周面には、ステータコア１５０の上端面側の外周縁部領域側に向けて塑性変形させることによりステータコア１５０に係合させるための塑性変形領域としてのかしめ部１１０が設けられている。このかしめ部１１０は、外装ケース１００Ａの他の内周部領域よりも上方（ロータの回転軸が伸びる方向）に向けて突出するように設けられている。外装ケース１００Ａの上部内周面において、全周にこのかしめ部１１０を設ける構成、または、部分的に所定ピッチで所定円弧長さのかしめ部１１０を設ける構成のいずれの構成の採用も可能である。かしめ部１１０は、外装ケース１００Ａに対して一体成型されることが製造上は好ましいが、一体成型に制限されるものではない。

一方、図１および図３に示すように、外装ケース１００Ａの内周底面領域には、ステータコア１５０の下端面側の外周縁部領域をその下面側から支持するための受部領域１１１が設けられている。この受部領域１１１は、外装ケース１００Ａの内方に向けて突出するように設けられている。かしめ部１１０と同様に、外装ケース１００Ａの下端内周面において、全周にこの受部領域１１１を設ける構成、または、部分的に所定ピッチで所定円弧長さの受部領域１１１を設ける構成（図３に示す構成）のいずれの構成の採用も可能である。受部領域１１１は、外装ケース１００Ａに対して一体成型されることが製造上は好ましが、一体成型に制限されるものではない。

（作用・効果）
以上、本実施の形態におけるステータコア１５０の固定構造によれば、外装ケース１００Ａ内の所定位置にステータコア１５０を挿入した後、図２（Ｂ）に示すように、かしめ部１１０をステータコア１５０側に折り曲げるようにかしめることで、ステータコア１５０の外周縁部領域を上下から挟み込むようにして、ステータコア１５０の外装ケース１００Ａへの固定を可能とする。その結果、ステータコア１５０に、外方に向かって突出するような領域を設ける必要がなく、電動機の小型化を図ることが可能になる。また、受部領域１１１およびかしめ部１１０の形成は、外装ケース１００Ａ自体の簡易な設計変更で対応可能であるため、製造コストの上昇を招くこともない。さらに、かしめ部１１０をかしめるための装置も、簡易な機構で可能である。その結果、コストの上昇を招くことなく、電動機１全体の小型化および軽量化を実現させることが可能となる。

（実施の形態２）
次に、図４を参照して、実施の形態２におけるステータコアの固定構造について説明する。なお、図４は、図１中Ｘで囲まれる領域に対応する部分拡大図であり、（Ａ）はかしめ加工前、（Ｂ）はかしめ加工後の状態を示す。なお、電動機１の基本的構成、および、受部領域１１１の構成は、上記実施の形態１の場合と同じであるため重複する説明は繰り返さず、本実施の形態の特徴部分である塑性変形領域の構成を詳細に説明する。

（ステータコア１５０の固定構造）
図４（Ａ）に示すように、外装ケース１００Ａの上部内周面には、ステータコア１５０の上端面よりも上側の領域に、下方に向けて開放する有底の溝穴１２１が設けられ、この溝穴１２１のステータコア１５０側のケース壁１２０が塑性変形領域を構成する。外装ケース１００Ａの上部内周面において、全周にこの溝穴１２１を設ける構成、または、部分的に所定ピッチで所定円弧長さの溝穴１２１を設ける構成のいずれの構成の採用も可能である。

（作用・効果）
以上、本実施の形態におけるステータコア１５０の固定構造によれば、外装ケース１００Ａ内の所定位置にステータコア１５０を挿入した後、図４（Ｂ）に示すように、この溝穴１２１を構成するケース壁１２０をステータコア１５０側に膨出させることにより、ステータコア１５０の外周縁部領域を上下から挟み込むようにして、ステータコア１５０の固定を可能とする。その結果、上記実施の形態１の構成と同様の作用効果を得ることが可能となる。

（実施の形態３）
次に、図５から図８を参照して、実施の形態３におけるステータコアの固定構造について説明する。なお、図５は、図１中Ｘで囲まれる領域に対応する部分拡大図であり、（Ａ）はかしめ加工前、（Ｂ）はかしめ加工後の状態を示す。また、図６は、図５中の矢視ＶＩ（Ａ）、ＶＩ（Ｂ）に対応する部分矢視図であり、（Ａ）はかしめ加工前、（Ｂ）はかしめ加工後の状態を示す。また、図７は、他の形態における、図５（Ｂ）に相当する状態を示す部分拡大断面図であり、図８は、さらに他の形態における図５（Ａ），（Ｂ）に相当する状態を示す部分拡大断面図である。なお、電動機１の基本的構成、および、受部領域１１１の構成は、上記実施の形態１の場合と同じであるため重複する説明は繰り返さず、本実施の形態の特徴部分である塑性変形領域の構成を詳細に説明する。

（ステータコア１５０の固定構造）
図５（Ａ）に示すように、外装ケース１００Ａの上部内周面には、上記実施の形態２の場合と同様の、下方に向けて開放する有底の溝穴１２１が設けられ、この溝穴１２１のステータコア１５０側のケース壁１２０が塑性変形領域を構成する。また、テータコア１５０の、溝穴１２１のケース壁１２０に対応する位置には、内方に向かって凹む凹部領域１５１が形成されている。溝穴１２１および凹部領域１５１は、外装ケース１００Ａの上部内周面において、全周にこの溝穴１２１および対応する凹部領域１５１を設ける構成、または、図６に示すように、部分的に所定ピッチで所定円弧長さの溝穴１２１および対応する凹部領域１５１を設ける構成のいずれの構成の採用も可能である。

（作用・効果）
以上、本実施の形態におけるテータコア１５０の固定構造によれば、外装ケース１００Ａ内の所定位置にステータコア１５０を挿入した後、図５（Ｂ）および図６（Ｂ）に示すように、この溝穴１２１を構成するケース壁１２０をステータコア１５０側に膨出させることにより、ステータコア１５０の外周縁部領域を上下から挟み込むようにして、ステータコア１５０の固定を可能とする。その結果、上記実施の形態１の構成と同様の作用効果を得ることが可能となる。さらに、図６に示すように、ステータコア１５０に凹部領域１５１を部分的に設けることにより、ステータコア１５０に生じる回転反力（回転トルク）を、この凹部領域１５１で受けることが可能となり、ステータコア１５０の回転をより確実に阻止することが可能となる。

なお、溝穴１２１を構成するケース壁１２０は薄肉状態となっているために、強度上の問題が生じるおそれある。このような場合には、図７に示すように、接着剤、はんだ、ろう材等の充填材１７０を溝穴１２１に充填させることにより、ケース壁１２０の強度低下を防止することが可能になる。

また、この溝穴１２１を構成するケース壁１２０をステータコア１５０側に膨出させる際に、図８（Ａ）に示すような、楔形充填材１８０を用いることにより、かしめ（膨出）作業と充填作業とを同時に行なうことができ（図８（Ｂ）参照）、作業の効率化を図ることが可能となる。

（実施の形態４）
次に、図９〜図１２を参照して、実施の形態４におけるステータコアの固定構造について説明する。なお、図９は、実施の形態１におけるステータコアの固定構造に、縦型ステータコア２５０を適用した場合を示し、図１０〜図１２は、実施の形態３の図５、図７および図８に示すステータコアの固定構造に、縦型ステータコア２５０を適用した場合を示している。

（ステータコア２５０の固定構造）
上述の実施の形態１〜３において用いたステータコア１５０は、環状の電磁鋼板を積層した構成であるのに対して、本実施の形態においては、電動機のロータ１４０に対して、所定幅の帯状部材からなる電磁鋼板を円筒状に巻き付けた、いわゆる縦型のステータコア２５０を採用した場合を示している。

（作用・効果）
本実施の形態におけるステータコア２５０の固定構造によれば、上記各実施の形態と同様の作用効果が得られる。さらに、縦型ステータコア２５０を採用することにより、回転軸方向に沿った挟み込み構造を適用した場合であっても、ステータコア２５０の軸方向の変位量を小さくすることができるため、ステータコア２５０を強固にかつ高精度に挟持することが可能となる。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるのではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

この発明に基づいた実施の形態１におけるステータコアの固定構造が採用される電動機の内部構造を示す断面図である。 図１中Ｘで囲まれる領域の部分拡大図であり、（Ａ）はかしめ加工前、（Ｂ）はかしめ加工後の断面図である。 図１中ＩＩＩ線部分矢視図である。 この発明に基づいた実施の形態２におけるステータコアの固定構造を示す図であり、（Ａ）はかしめ加工前、（Ｂ）はかしめ加工後の断面図である。 この発明に基づいた実施の形態３におけるステータコアの固定構造を示す図であり、（Ａ）はかしめ加工前、（Ｂ）はかしめ加工後の断面図である。 図５中の矢視ＶＩ（Ａ）、ＶＩ（Ｂ）に対応する部分矢視図であり、（Ａ）はかしめ加工前、（Ｂ）はかしめ加工後の部分矢視図である。 この発明に基づいた実施の形態３の他の形態におけるステータコアの固定構造を示す断面図である。 この発明に基づいた実施の形態３のさらに他の形態におけるステータコアの固定構造を示す断面図であり、（Ａ）はかしめ加工前、（Ｂ）はかしめ加工後の断面図である。 この発明に基づいた実施の形態４におけるステータコアの固定構造を示す断面図である。 この発明に基づいた実施の形態４の他の形態におけるステータコアの固定構造を示す断面図である。 この発明に基づいた実施の形態４のさらに他の形態におけるステータコアの固定構造を示す断面図である。 この発明に基づいた実施の形態４のさらに他の形態におけるステータコアの固定構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 電動機、１００ ケース、１００Ａ 外装ケース、１００Ｂ 蓋部材、１１０ かしめ部、１１１ 受部領域、１２１ 溝穴、１２０ ケース壁、１４０ ロータ、１５０，２５０ ステータコア、１５１，２５１ 凹部領域、１７０ 充填材、１８０ 楔型充填材、３００ ベアリング。

Claims (6)

1. ケース内に収容されるステータコアを前記ケースに固定する、ステータコアの固定構造であって、
   前記ステータコアを、前記ケース内に固定するため、前記ステータコアの一端面側の外周縁部領域をその一端面側から支持するため、前記ケースの内側に設けられる受部領域と、
   前記ケースに設けられ、前記ステータコアの他方端面側の外周縁部領域側に向けて塑性変形させることにより係合させ、前記ステータコアを前記受部領域との間において挟み込むようにして、前記ステータコアを前記ケース内に固定するための塑性変形領域と、
   を備える、ステータコアの固定構造。
2. 前記塑性変形領域が係合する前記ステータコアの他方端面側の外周縁部領域には、凹部領域が設けられ、
   前記塑性変形領域は、前記凹部領域に係合する、請求項１に記載のステータコアの固定構造。
3. 前記塑性変形領域は、前記ケースに設けられる溝穴を含み、前記溝穴を構成する前記ケース壁を、前記凹部領域側に膨出させることを特徴とする、請求項１または２に記載のステータコアの固定構造。
4. 塑性変形後の前記溝穴が、充填材によって満たされていることを特徴とする、請求項３に記載のステータコアの固定構造。
5. 前記溝穴を構成する前記ケース壁を、前記凹部領域側に膨出させるための部材が、そのまま前記溝穴に保持されていることを特徴とする、請求項３に記載のステータコアの固定構造。
6. 前記ステータコアは、電動機のロータに対して、所定幅の帯状部材からなる電磁鋼板を円筒形状に巻き付けた形態を有する、請求項１から５のいずれかに記載のステータコアの固定構造。

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