JP2006187162A - ステータおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコアにつば部を有するステータを、容易に製造できる技術を提供する。
【解決手段】本発明に係るステータは、つば部を含むつば形成部材３０が、コア本体１０とは別体に成形される。このため、コア本体１０とつば形成部材３０は、それぞれ簡易な形状となり、容易に成形することができる。また、つば形成部材３０をコイル２０に取り付けた後、それをコア本体１０へ外挿することができるため、コイル２０の装着時にステータコアのつば部が障害となることはない。以上より、ステータコアにつば部を有するステータを、容易に製造することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータのステータおよびその製造方法に関する。

図８は、モータの構成要素であるステータの部分的な構成を示した断面図である。従来より、ステータ１００はステータコア１１０とコイル１２０とを備え、ステータコア１１０のティース部１１１にコイル１２０を巻回した構成となっている。

このようなステータ１００は、ロータ２００との間で磁気回路を形成し、トルクを発生させる役割を果たす。そして、コイル１２０により生成される磁場を効率よくロータ２００側へ誘導するために、ティース部１１１は、その先端に外側へ突き出したつば部１１２を有している。

このような従来のステータの構成については、たとえば、特許文献１に開示されている。

特開２００４−４０８７１号公報

上記のように、従来のステータコア１１０は、ティース部１１１の先端につば部１１２を有している。しかしながら、このような複雑な形状を有するステータコア１１０をばらつきなく製造するためには、高度な成形技術が必要となる。また、このようなステータコア１１０にコイル１２０を装着するときに、つば部１１２が障害となって装着困難となる場合があった。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、ステータコアにつば部を有するステータを、容易に製造できる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、モータのステータであって、つば部を有するステータコアと、前記ステータコアに巻回されるコイルと、を備え、前記ステータコアのうち、前記つば部を含む一部分が、他の部分と別体に成形されたものであることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のステータであって、前記一部分は、前記ステータコアの先端部分であることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のステータであって、前記コイルと、前記ステータコアの前記一部分とは、樹脂によりモールド固定されていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１から３までのいずれかに記載のステータであって、前記コイルは、平角線により構成されていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１から４までのいずれかに記載のステータであって、前記ステータコアは、圧粉磁性体により形成されていることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１から５までのいずれかに記載のステータであって、モータの周方向に配列された複数の分割ステータにより構成されることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項６に記載のステータであって、隣接する前記分割ステータの間に樹脂を充填して固定したことを特徴とする。

請求項８に係る発明は、つば部を有するステータコアと前記ステータコアに巻回されるコイルとを備えるステータの製造方法であって、前記つば部を含む前記ステータコアの一部分と前記コイルとを接合してつば付きコイルを形成する第１の工程と、前記つば付きコイルを前記ステータコアの他の部分に装着する第２の工程と、を備えることを特徴とする。

請求項１〜８に記載の発明によれば、ステータコアのうち、つば部を含む一部分と他の部分とを、それぞれ簡易な形状とすることができる。このため、ステータコアの各部分を容易に成形することができる。また、コイルにつば部を含む一部分を取り付けた後、それを他の部分へ装着することができるため、コイルの装着時にステータコアのつば部が障害となることはない。以上より、ステータコアにつば部を有するステータを、容易に製造することができる。

特に、請求項２に記載の発明によれば、ステータコアのうち、成形困難なつば部を含む先端部分のみを、他の部分と別体に成形するため、さらに成形容易となる。

特に、請求項３に記載の発明によれば、ステータコアのつば部を含む一部分とコイルとの接合を樹脂モールドにより行うため、コイルとステータコア先端との間に空間が確保され、ステータの磁場を均一化することができる。

特に、請求項４に記載の発明によれば、丸線を利用する場合と比較して、コイルの占積率が向上する。

特に、請求項５に記載の発明によれば、ステータコアの成形がさらに容易となり、形状の自由度が高くなる。また、圧粉磁性体の粒子間を電気的に絶縁可能であるため、渦電流の発生を防止し、エネルギーロスを低減できる。

特に、請求項６に記載の発明によれば、ステータを分割ステータごとに製造することができるので、ステータをさらに容易に製造することができる。

特に、請求項７に記載の発明によれば、複数の分割ステータを強固かつ容易に固定することができる。

＜１．ステータの構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るステータの部分的構成を示した断面図である。このステータは、モータの周方向に沿って円環状に配列された複数の分割ステータ１により構成されている。

各分割ステータ１は、コア本体１０、コイル２０、およびつば形成部材３０を備えている。これらのコア本体１０、コイル２０、およびつば形成部材３０は、あらかじめ別個に成形されたものであり、これらを結合させて分割ステータ１が構成されている。

図２（ａ）は、コア本体１０の正面図である。また、図２（ｂ）は、コア本体１０を図２（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図である。コア本体１０は、モータの外周を構成するヨーク部１１と、ヨーク部１１からモータの内方へ向かって突き出した四角柱状のティース部１２とを有している。このコア本体１０は、金属磁性粉末（たとえば、鉄粉）、または所定の被膜（たとえば、燐酸化合物被膜）で覆った金属磁性粉末を、樹脂で結合した圧粉磁性体により形成されている。圧粉磁性体の結合用樹脂としては、たとえばポリフェニレンサルファイド、可溶性ポリイミド、もしくは他の樹脂、またはこれらの混合物が用いられる。コア本体１０は、圧粉磁性体材料を所定の型に充填して加圧、圧縮した後、加熱処理して成形する。

図３（ａ）は、コイル２０の正面図である。また、図３（ｂ）は、コイル２０を図３（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。コイル２０は、平角形の銅線２１を螺旋状に巻回したものであり、コア本体１０のティース部１２に外挿される。銅線２１は、その抵抗値を一定とするために断面積は一定であるが、分割ステータ１内におけるコイル２０の占積率を確保するために、モータの外方ほど幅が広く扁平な断面形状となっている。したがって、コイル２０は、全体として略切頭四角錐状の外形となる。一方、コイル２０の内側は、コア本体１０のティース部１２の外側面と略同一寸法の四角柱形の空間となっている。なお、本発明は、このコイル２０のように、断面形状が変化する場合に限定されるものではない。たとえば、コイルの断面形状は一定であってもよい。

図４（ａ）は、つば形成部材３０の正面図である。また、図４（ｂ）は、つば形成部材３０を図４（ａ）のＣ−Ｃ線で切断した断面図である。つば形成部材３０は、コア本体１０と同一の圧粉磁性体を、略四角環形状に成形したものである。つば形成部材３０の内側面は、コア本体１０のティース部１２の外側面と略同一の寸法に形成されている。また、つば形成部材３０は、外側面のうちロータに近い部分に、外側へ突き出したつば部３１を有している。

＜２．ステータの製造手順＞
このような構成を有するステータを製造するときには、まず、上記のコア本体１０、コイル２０、およびつば形成部材３０を、それぞれ別体で成形する。

次に、図５に示したように、コイル２０につば形成部材３０を取り付けて、つば付きコイル４０を形成する。つば付きコイル４０は、コイル２０の収束側の一端とつば形成部材３０のつば部３１のない一端とが接触され、かつ、コイル２０とつば形成部材３０とが同軸となるように取り付ける。そして、コイル２０とつば形成部材３０の全体を樹脂４１によりモールド固定して接合する。

その後、図６に示したように、コア本体１０のティース部１２へ、つば付きコイル４０を外挿する。つば付きコイル４０は、つば形成部材３０を背にしてコイル２０側からティース部１２へ外挿される。ティース部１２の軸心方向の長さは、少なくともコイル２０よりも長い。このため、つば付きコイル４０が外挿された状態において、つば形成部材３０の内側面はティース部１２の外側面に対向または接触し（図１の状態）、つば形成部材３０とティース部１２とは、磁気的に一体となる。このようにして、１つの分割ステータ１が形成される。

さらに、複数の分割ステータ１を全周分並べ、隣接する分割ステータ１の間にも樹脂を充填して固定し、図１のステータが完成する。このように樹脂を充填して固定すれば、複数の分割ステータ１を強固かつ容易に固定することができる。なお、図１においては、モールド固定用の樹脂を省略している。複数の分割ステータの固定には、焼きバメなどの他の方法を利用してもよい。

このように、本実施形態のステータは、ステータコアの先端部分となるつば形成部材３０が、コア本体１０とは別体に成形される。このため、コア本体１０とつば形成部材３０は、それぞれ簡易な形状となり、容易に成形することができる。また、つば形成部材３０をコイル２０に取り付けた後、それをコア本体１０へ外挿することができるため、コイル２０の装着時にステータコアのつば部３１が障害となることはない。以上より、ステータコアにつば部３１を有するステータを、容易に製造することができる。

＜３．変形例＞
上記の実施形態においては、ステータコアの先端部分となるつば形成部材３０を、コア本体１０と別体に成形する場合について説明したが、図７に示したように、つば部５１を含む略筒状のコア側面部分５０を、コア本体６０と別体に成形するようにしてもよい。この場合におけるコア本体６０のティース部６２は、上記コア本体１０のティース部１２よりも、コア側面部分５０の厚み分だけ細くなる。製造の際には、まず、コア側面部分５０に、つば部５１の逆側からコイル２０を外挿し、つば付きコイル７０を形成する。そして、つば付きコイル７０を、コア本体６０のティース部６２に外挿して、分割ステータ２を形成する。この場合にも、コイル２０の装着時にステータコアのつば部５１が障害となることはなく、ステータを容易に製造することができる。

すなわち、ステータコアのティース部のうち、つば部を含む一部分を、他の部分と別体に成形すれば、各部分の形状は比較的簡易なものとなり、成型が容易となる。また、つば部を含む一部分をコイルに取り付けた後に、それを他の部分に装着することができるので、つば部が障害となることはなく、ステータの製造が容易となる。

上記の分割ステータ１，２では、コア本体１０，６０、つば形成部材３０、コア側面部分５０は、いずれも、圧粉磁性体により構成されていた。しかしながら、コア本体１０、６０，つば形成部材３０，コア側面部分５０は、電磁鋼板を複数枚積層して構成したものであってもよい。ただし、上記の分割ステータ１，２のように、圧粉磁性体を利用すれば、成形が容易であり、形状の自由度が高くなる利点がある。また、圧粉磁性体を利用すれば、粉末粒子間を電気的に絶縁可能であるため、渦電流の発生を防止し、エネルギーロスを低減できる利点もある。

ステータの部分的構成を示した断面図である。 コア本体の構成を示した図である。 コイルの構成を示した図である。 つば形成部材の構成を示した図である。 つば付きコイルを示した図である。 コア本体へ、つば付きコイルを外挿する様子を示した図である。 変形例に係るステータの構成を示した断面図である。 従来のステータの部分的構成を示した断面図である。

符号の説明

１，２ 分割ステータ
１０，６０ コア本体
１２，６２ ティース部
２０ コイル
２１ 銅線
３０ つば形成部材
３１，５１ つば部
４０，７０ つば付きコイル
４１ 樹脂
５０ コア側面部分

Claims (8)

1. モータのステータであって、
   つば部を有するステータコアと、
   前記ステータコアに巻回されるコイルと、
   を備え、
   前記ステータコアのうち、前記つば部を含む一部分が、他の部分と別体に成形されたものであることを特徴とするステータ。
2. 請求項１に記載のステータであって、
   前記一部分は、前記ステータコアの先端部分であることを特徴とするステータ。
3. 請求項１または２に記載のステータであって、
   前記コイルと、前記ステータコアの前記一部分とは、樹脂によりモールド固定されていることを特徴とするステータ。
4. 請求項１から３までのいずれかに記載のステータであって、
   前記コイルは、平角線により構成されていることを特徴とするステータ。
5. 請求項１から４までのいずれかに記載のステータであって、
   前記ステータコアは、圧粉磁性体により形成されていることを特徴とするステータ。
6. 請求項１から５までのいずれかに記載のステータであって、
   モータの周方向に配列された複数の分割ステータにより構成されることを特徴とするステータ。
7. 請求項６に記載のステータであって、
   隣接する前記分割ステータの間に樹脂を充填して固定したことを特徴とするステータ。
8. つば部を有するステータコアと前記ステータコアに巻回されるコイルとを備えるステータの製造方法であって、
   前記つば部を含む前記ステータコアの一部分と、前記コイルとを接合してつば付きコイルを形成する第１の工程と、
   前記つば付きコイルを前記ステータコアの他の部分に装着する第２の工程と、
   を備えることを特徴とするステータの製造方法。

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