JP2006211820A - モータの積層コア - Google Patents

Abstract

【課題】ティース間の磁束の漏れを更に低減するとともに、容易に積層コアを作成できるようにする。
【解決手段】巻線が巻き回されるティースを磁性体からなる薄板を積層して形成するモータの積層コアにおいて、積層コアを、積層コア部と、積層コア部の外側に積層コア部とは別体で取り付けられえるヨーク１４とを備えるよう形成する。積層コア部は、放射状に配置された複数の第１ティース片１２からなり、隣接する各ティース片の内周側端部が離間するように各ティース片が配置された第１層１０と、第１層と同形状となるように放射状に配置された複数の第２ティース片１１ｄおよび隣接する各第２ティース片１１ｄの内周側端部を連結する連結部１１ｂを有する第２層１１と、を備え、第１層と第２層とが積層して形成する。これにより、コアの外側から巻線をすることができるので、作業性が向上する。また、隣のティースへの磁束の漏れを少なくでき、性能低下を防止できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、外周に磁性を有する回転子と、この回転子の周りに配置され、巻線が巻かれたティースを有する固定子を備えるモータに関し、特に、固定子が積層コアからなるモータの固定子に関する。

従来の内側に回転子を設けるタイプのモータにおいては、積層コアからなる固定子は円筒状のヨークと、このヨークから内周側に延びるティースとを一体に備えたコアを、複数枚積層した積層コアを備えている。ティースはＴ字状をしている。コアを積層した後、各々のティースの周りに巻線を巻く。このとき、ティースとティースの間の間隙が狭いため、巻線が巻きにくい。特に、重ね巻を実施する際には巻線が非常に難しく、作業性が悪い。これを解消するため、ティースの内側の端部を隣り合うティースの内側の端部と接続し、外周部のヨークを別体としたものがある（例えば、特許文献１参照。）。ここでは、隣り合うティースの間の磁束の漏れを押さえるため、ティースとティースの間に薄肉部を設けている。
ＷＯ２００４／０２１５４８号公報（Ｆｉｇ．１，Ｆｉｇ．２）

上述の技術においては、ティースとティースの間に薄肉部を設けるための加工が必要になる。また、薄肉部の薄さを調整することが難しい上、薄肉部の薄さをティースの厚さの３分の１以下にするには、加工が困難になる。薄肉部が十分薄くできないと、ティースとティースの間での磁束の漏れが大きくなる。隣り合うティースの巻線の切替タイミングをうまく行っても、磁束の漏れが大きいと、回転子への駆動力が落ち、性能が低下する。

そこで、本発明においては、ティース間の磁束の漏れを更に低減するとともに、容易に積層コアを作成できるようにすることを課題とする。

上記した課題を解決するために講じた技術的手段は、積層コアを、積層コア部と、積層コア部の外側に積層コア部とは別体で取り付けられえるヨークとを備えるよう形成するとともに、積層コア部は、放射状に配置された複数の第１ティース片を有するとともに隣接する各第１ティース片の内周側端部が離間するように各第１ティース片が配置された第１層と、前記第１層と同形状となるように放射状に配置された複数の第２ティース片および隣接する各第２ティース片の内周側端部を連結する連結部を有する第２層とを備え、前記第１層と第２層とが積層して形成されるようにしたことである。。

別の技術的手段としては、該積層コア部は、Ｔ字上辺が内周側となるように放射状に配置された複数の第１ティース片を有するとともに隣接する各第１ティース片のＴ字上辺が離間して配置される第１層と、Ｔ字上辺が内周側となるように放射状に配置される複数の第２ティース片および隣接する各第２ティース片のＴ字上辺を連結する連結部を有する第２層と、を備え、前記第１層と第２層とが積層して形成されるようにしたことである。

本発明によれば、コアの外側から巻線をすることができるので、作業性が向上する。また、隣のティースへの磁束の漏れを少なくでき、性能低下を防止できる。また、第１層ではティースの厚さは一定でよく、特別な加工を必要としない。

また、第２層に対する第１層の数を３倍以上としたことにより、隣のティースへの磁束の漏れをより少なくできる。

本発明に従った実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１にモータの積層コア部１３を用いた固定子１を示す。固定子１は、積層コア部１３とヨーク１４からなる積層コア、及び巻線１５を備える。積層コア部１３は図２に示すように、薄板を積層した構造を持つ。層は２種類あり、ティースの内周側を連結しない第１層１０と、ティースの内側を連結した第２層１１からなる。各層は、それぞれ磁性体で形成されている。

第１層１０は、図３に示すように、略Ｔ字状の第１ティース片１２を、そのＴ字上辺１２ｂがそれぞれ内周側に向かい合うように配置されている。Ｔ字上辺１２ｂは同一の中心と半径を持つ曲面になっている。１つの第１ティース片のＴ字の上辺１２ｂの右端１２ｄと、右側で隣り合う第１ティース片のＴ字の上辺１２ｂの左端１２ｅとの間には間隙ができる。このように、第１層１０は、間隙により分断されたＴ字の上辺１２ｂからなるリング状の部分と、このリング状の部分から放射状に延びる部分１２ｃから形成されるようになっている。この実施態様では１２個のティース片を用いている。

第２層１１は、図４に示すように、第１層１０に近似している。第２ティース片部１１ｄのＴ字の上辺が隣り合うＴ字の上辺と連結部１１ｂにより連結され、一体となった形状をしている点が第１の層１０と異なる。このように、第２層１１は連結部１１ｂにより連結されたＴ字の上辺からなるリング状の部分１１ｃと、このリング上の部分から放射状に延びる第２ティース片部１１ｄから形成されるようになっている。

積層コア部１３は上述の第１層１０と第２層１１を積み重ねて形成する。第１層１０の間隙により分断されたＴ字の上辺１２ｂからなるリング状の部分と、第２層１１のリング状の部分１１ｃとは、同一中心、同一半径で重なるようになっている。また、第１層１０の放射状に延びる部分１２ｃと、第２層１１の放射状に延びる第２ティース片部１１ｄも軸方向に重なるように形成されている。この部分１２ｃと１１ｄから形成される直方体状の部分１３ｂの周りに巻線が巻かれるようになる。

第１ティース片１２及び第２層１１には、それぞれ同一形状の凹凸１２ａ及び１１ａが設けられている。第１層１０と第２層１１を重ね合わせるとき、それぞれの凹凸が嵌まり合い、ずれることはない。尚、凹凸の代わりに穴を設け、第１層１０と第２層１１をピン等により貫通させて固定するようにしてもよい。

このように形成した積層コア部１３の直方体状の部分１３ｂの周りに、図１に示すように巻線１５を巻回し、更に、外周側にリング状のヨーク１４をはめ込むことで、固定子１を製造する。ヨーク１４は磁性体でできている。直方体状の部分１３ｂは放射状に外側に延びているので、巻線を巻きやすい。中央の円筒状の空間に、外周が磁化されている回転子を回転可能に配置する。巻線１５に通電することにより、回転子が回転するようになる。

図２においては、第２層１１、１層に対して、第１層１０を５層分重ねている。このため、第１層１０の第１ティース片１２間の間隙と第２層１１の連結部１１ｂとにより形成される窓１３ａは軸方向に縦長になる。巻線１５に通電するとき、磁力線は直方体状の部分１３ｂから第２層１１の連結部１１ｂを通って漏れるが、第１層１０と第２層１１の厚さを同じとすると、連結部１１ｂの厚みは積層コア部１３全体の厚みの６分の１程度となるため、磁束の漏れ量は低くなる。積層コア部１３は第２層１１によりその形状が維持される。上記では第２層と第１層の比率を１：５としたが、強度が保たれるならば更に大きな比率、例えば、１：１０としてもよい。また、使用条件を鑑み、強度を必要とするならば、第２層と第１層の比率を１：３程度としてもよい。好ましくは、第２層と第１層の比率を１：３〜１０とすると、強度を確保した上で磁束の漏れを低く抑えることができる。

また、第２層１１の厚みを第１層１０の厚みよりも薄くしてもよい。第２層１１の厚みを減らすことで、相対的に磁束の漏れを減少させることができる。第２層１１の厚みに対して、連結部１１ｂの厚みのみ薄くするよう加工してもよい。

更に、積層コア部１３の一番上の層と一番下の層のみを第２層１１とし、他の中間の層を第１層１０としてもよい。この場合、第２層１１の材質は、磁性材でなくともよく、こうすることで更に磁束の漏れを抑えることができる。

上記実施態様では、第１ティース片１２および第２層１１は平板状であり、製造しやすい。また、平面度を出しやすい。数多く使用されるティース片１２は全て同じ形状であり、大量生産により、コストを低減できるというメリットもある。

上記実施態様では、積層コア部１３の直方体状の部分１３ｂの周りに、図１に示すように、外周側にリング状のヨーク１４をはめ込むようにした。この場合、Ｔ字の底部の形状と、このＴ字の底部がヨーク１４の内側に当接する部分のヨーク１４の形状を合わせる必要がある。ここで、図５に示すように、直方体状の部分の長さを延長した積層コア１６と、複数の溝１７ａを持つリング状のヨーク１７を用いて、溝１７ａに積層コア１６の外周縁部をはめ込むようにしてもよい。この場合、ヨーク１７が、積層コア１６の円周方向の回り止めを兼ねるようになる。

更に、図６に示すように、積層コアの外周縁部を円周方向に延在させた積層コア１８と、この延在部の形状に合った溝１９ａを備えるリング状のヨーク１９を用いて、溝１９ａに積層コア１８の外周縁部をはめ込むようにしてもよい。この場合、積層コア１８の外周縁部とヨーク１９の磁気的結合がより強固になるというメリットがある。

上記実施態様では、ティース片の形状を略Ｔ字状とした。これは、巻線を施したときに内周側に巻線が入り込みにくくするためであるが、ティース片の形状は、他の形状としても構わない。例えば、棒状、Ｉ字状、エ字状など、とすることが可能である。

第１実施態様の積層コアを用いた固定子の上視図 図１の積層コアの斜視図 図２の第１層の上視図 図２の第２層の上視図 第２実施態様の積層コアを用いた固定子の上視図 第３実施態様の積層コアを用いた固定子の上視図

符号の説明

１ 固定子
１０ 第１層
１１ 第２層
１１ｂ 連結部
１１ｃ リング状の部分
１１ｄ 第２ティース片部
１２ｃ 放射状に延びる部分
１２ 第１ティース片
１２ａ，１１ａ 凹凸
１２ｂ Ｔ字の上辺
１３，１６，１８ 積層コア部
１３ａ 窓
１３ｂ 直方体状の部分
１４，１７，１９ ヨーク
１５ 巻線
１７ａ，１９ａ 溝

Claims (3)

1. 巻線が巻き回されるティースを磁性体からなる薄板を積層して形成するモータの積層コアにおいて、
   放射状に配置された複数の第１ティース片を有するとともに隣接する各第１ティース片の内周側端部が離間するように各第１ティース片が配置された第１層と、前記第１層と同形状となるように放射状に配置された複数の第２ティース片および隣接する各第２ティース片の内周側端部を連結する連結部を有する第２層と、を備え、前記第１層と第２層とが積層して形成される積層コア部と、
   前記積層コア部の外側に前記積層コア部とは別体で取り付けられるヨークと、
   を備えることを特徴とする、積層コア。
2. 巻線が巻き回されるティースを磁性体からなる薄板を積層して形成するモータの積層コアにおいて、
   Ｔ字上辺が内周側となるように放射状に配置された複数の第１ティース片を有するとともに隣接する各第１ティース片のＴ字上辺が離間して配置される第１層と、Ｔ字上辺が内周側となるように放射状に配置される複数の第２ティース片および隣接する各第２ティース片のＴ字上辺を連結する連結部を有する第２層と、を備え、前記第１層と第２層とが積層して形成される積層コア部と、
   前記積層コア部の外側に前記積層コア部とは別体で取り付けられえるヨークと、
   を備えることを特徴とする、積層コア。
3. 第２層に対する第１層の数を３倍以上としたことを特徴とする請求項１又は２記載のモータの積層コア。

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