JP2006254689A - モータのステータ - Google Patents

Abstract

【課題】ティースのネック部が、円周方向に隣接したティースのネック部と軸方向にずれるように配置されることで、向上した巻線占積率を有するモータのステータを提供する。
【解決手段】ヨーク（５０）と、ヨークの周面に放射状に配置された多数個のティース（６０）と、各ティースに巻回されたコイル（７０）とを有し、ティースはコイルが巻回されたネック部（６２）の軸方向長さがヨークの軸方向長さよりも短く、ティースのネック部はその軸方向位置が円周方向に隣接したティースのネック部の軸方向位置と相異なる、モータのステータを構成する。
【選択図】図７

Description

本発明は、モータのステータに関するもので、詳しくは、ティースのネック部が、円周方向に隣接したティースのネック部と軸方向にずれるように配置されたモータのステータに関するものである。

図１は、従来のモータのステータを示した斜視図で、図２は、従来のモータのステータを示した一部切開斜視図で、図３は、図１のＡ-Ａ断面図で、図４は、図２のＢ-Ｂ断面図である。

図１ないし図４に示したモータは、ロータ１０がステータ２０の内部に回転自在に設置され、前記ステータ２０の電磁気的な相互作用によって回転される内転型モータである。

前記ロータ１０は、前記ステータ２０の内部に所定の空隙を有して回転自在に位置されたロータコア１２と、このロータコア１２に放射状に埋め込まれた多数個のマグネット１４と、から構成される。

前記ステータ２０は、リング状に形成されたヨーク２２と、このヨーク２２の内壁に放射状に配置された複数個のティース２４と、これらティース２４に巻回されて外部電源に連結されたコイル２６と、から構成される。

前記ティース２４は、前記ヨーク２２の内壁から突出されて前記コイル２６が巻回されたネック部２３と、前記ロータ１０と対向して前記ネック部２３の端に位置されたチップ部２５と、から構成される。

前記ティース２４のネック部２３は、前記コイル２６のエンドターン部位を最小化するように、軸方向端部が外側に向かって膨らんだラウンド状に形成される。

ここで、図５に示すように、前記コイル２６のエンドターン部位２６’は、軸方向に前記ティース２４のネック部２３よりも突出された部位である。このとき、前記ティース２４のネック部２３の軸方向端部が平らであると、前記コイル２６が前記ティース２４のネック部２３の軸方向端部に密着された状態で巻回されないため、前記コイル２６のエンドターン部位２６’が多くなる。また、前記コイル２６のエンドターン部位２６’が多くなると、前記コイル２６の銅量が多くなるとともに、銅損が増加する。

一方、前記ティース２４のネック部２３は、図６に示すように、軸方向長さ２３Ｌに対する幅２３Ｗの比が１に近くなるとよい。

すなわち、図６に示すように、前記ティース２４のネック部２３の軸方向長さ２３Ｌに対する幅２３Ｗの比が１に近くなり、断面円状に近くなるほど、銅量としての前記コイル２６の巻線量が減少する。

しかしながら、図６に示すように、前記ティース２４のネック部２３の形状は、巻線占積率によって制限されるため、断面円状には形成されない。

ここで、前記巻線占積率は、前記各ティース２４間の間隔、すなわち、スロットの大きさＳに対する前記コイル２６の巻線部分の大きさの百分率であって、通常、前記各ティース２４に巻回された各コイル２６間に干渉問題があるため、７０％ないし８０％程度まで可能である。

参考に、図６は、前記ヨーク２２の大きさ、前記ティース２４の数、前記ティース２４のネック部２３の断面積及び前記コイル２６の巻線回数が一定であるとの仮定下で示したグラフである。

しかしながら、従来のモータのステータ２０は、前記ティース２４のネック部２３の形状が巻線占積率によって制約を受けるため、前記コイル２６の巻線回数及び同一巻線回数に対する銅量を減少するのに限界があるという問題点があった。

本発明は、上記のような従来の問題点を解決するためになされたもので、ティースのネック部が、円周方向に隣接したティースのネック部と軸方向にずれるように配置されることで、向上した巻線占積率を有するモータのステータを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明によるモータのステータは、ヨークと、該ヨークの周面に放射状に配置された多数個のティースと、該各ティースに巻回されたコイルとを有し、前記ティースは、前記コイルの巻回されたネック部の軸方向長さが前記ヨークの軸方向長さよりも短く、前記ティースのネック部は、その軸方向位置が円周方向に隣接したティースのネック部の軸方向位置と相異なることを特徴とする。

前記ティースのネック部は、円周方向に規則的にずれるように配置されることが好ましい。

前記ティースのネック部は、円周方向に隣接したティースのネック部と軸方向に互いに対称をなすことが好ましい。

前記ティースのネック部は、断面円状であることが好ましい。

前記ティースは、前記ネック部と、前記ネック部の端に位置され、その軸方向長さが前記ヨークの軸方向長さと同一であるチップ部と、から構成されることが好ましい。

前記ヨーク及び前記ティースからなるステータコアは、前記ステータコアが円周方向に分割された多数個のステータコア片からなり、前記各ステータコア片の個数は、前記ティースの個数と同一であることが好ましい。

前記各ステータコア片は、前記ヨークが前記ティースの数だけ円周方向に等分割された一つのヨーク片と、一つのヨーク片と一体に形成された一つのティースとを有することが好ましい。

前記ステータコア片は、一方の側に円周方向に隣接したステータコア片に向かって突出された突起と、他方の側に円周方向に隣接したステータコア片の突起に係合された溝とを有することが好ましい。

前記ヨーク及び前記ティースは、鉄粉末冶金方法により成形されることが好ましい。

また、上記の目的を達成するために、本発明によるモータのステータは、ヨークと、前記ヨークの周面に放射状に配置されてコイルが巻回された多数個のティースとを有し、前記ティースは、前記コイルが巻回され、その軸方向長さが前記ヨークの軸方向長さよりも短い断面円状のネック部と、前記ネック部の端に位置され、その軸方向長さが前記ヨークの軸方向長さと同一であるチップ部とを有し、前記ティースのネック部は、その軸方向位置が円周方向に隣接したティースのネック部と相異なり、かつ、円周方向に隣接したティースのネック部と軸方向に対称をなし、前記ヨーク及び前記ティースは、鉄粉末冶金方法によって成形されることを特徴とする。

本発明によるモータのステータは、ヨークと、該ヨークの周面に放射状に配置された多数個のティースと、それらティースに巻回されたコイルと、を含んで構成され、特に、前記ティースのネック部は、前記ヨークよりも短く形成されるとともに、円周方向に隣接したティースのネック部と軸方向に離れた構造であるため、向上した巻線占積率によって前記ティースのネック部が断面円状に形成され、同一巻線回数に対する銅量を減少できるという効果がある。

以下、本発明によるモータのステータの実施の形態を図面に基づいて説明する。

本発明によるモータのステータには、多数個の実施形態があり得るが、以下、最も好ましい実施形態について説明する。ただ、モータのステータをなす基本的な構造は、前述した従来技術と同一であるので、その詳細な説明を省略する。

図７は、本発明によるモータのステータを示した斜視図で、図８は、図７のＣ-Ｃ断面図で、図９は、本発明によるモータのステータを示した一部切開斜視図で、図１０は、本発明によるモータのステータにおけるティースを示した展開図で、図１１は、本発明によるモータのステータの製造方法を示した図である。

参考に、図７ないし図１１に示したモータは、ロータがステータの内部に回転自在に設置された内転型モータである。

図７ないし図１１に示したモータのステータは、リング状に形成されたヨーク５０と、このヨーク５０の内壁に放射状に配置された多数個のティース６０と、これらティース６０に巻回されたコイル７０と、を含む。

前記ティース６０は、前記ヨーク５０に連結されて前記コイル７０が巻回されるネック部６２と、このネック部６２のロータ側端に連結されて前記ロータと対向するチップ部６４と、から構成される。

前記ティース６０のネック部６２は、前記ティース６０に巻回された前記コイル７０のエンドターン部位を最小化するように、その軸方向端部６２’が外側に向かって膨らんだラウンド状に形成される。

特に、前記ティース６０のネック部６２は、前記コイル７０の巻線空間が広く確保されるように、その軸方向長さ６２Ｌが前記ヨーク５０の軸方向長さよりも短く、かつ、その軸方向位置が円周方向に隣接した前記ティース６０のネック部６２の軸方向位置と相異なる。

前記ティース６０のネック部６２は、前記コイル７０の巻線空間が広く確保されるように、円周方向に隣接したティース６０のネック部６２と軸方向に対称をなしている。また、前記ティース６０のネック部６２は、円周方向に規則的にずれるように配置される。

また、前記ティース６０のネック部６２は、円周方向に隣接したティース６０のネック部６２と軸方向に所定距離６０Ｌだけ離れて配置され、前記コイル７０の巻線空間が広く確保されるので、前記ネック部６２の断面は、断面積を一定に維持しながらコイル７０の銅量を最小化するために円状又は略円形に形成される。

前記ティース６０のチップ部６４は、鉄損が最小化されるように、その軸方向長さ６４Ｌが前記ヨーク５０と同一に形成されるとよい。

一方、前記ヨーク５０とティース６０との組み合わせをステータコアというが、このステータコアは、形状設計が自由になるように鉄粉末冶金方法により成形されるとよい。

併せて、前記ティース６０のネック部６２の軸方向位置が、円周方向に隣接したティース６０のネック部６２の軸方向位置と相異なるので、前記ステータコアは、金型設計が容易になるように多数個に分割されて組み立てられる。

すなわち、前記ステータコアは、前記ステータコアが円周方向に分割された多数個のステータコア片Ｓからなり、該各ステータコア片Ｓの個数は、一つのステータコアをなすティース６０の個数と同一である。

前記各ステータコア片Ｓは、互いに同一の形状を有するように、前記ヨーク５０が前記一つのステータコアをなすティース６０の数だけ円周方向に分割された一つのヨーク片５０'と、この一つのヨーク片５０’と一体に形成された一つのティース６０と、から構成される。

併せて、前記ステータコア片Ｓは、円周方向に隣接したステータコア片Ｓと堅固に結合されるように、一方の側に円周方向に隣接したステータコア片Ｓに向かって突出された突起５０ａが備わり、他方の側に円周方向に隣接したステータコア片Ｓの突起５０ａに係合される溝５０ｂが備わる。

以下、上記のように構成される本発明によるモータのステータの作用を説明する。

前記ティース６０のネック部６２は、円周方向に隣接したティース６０のネック部６２と軸方向に離れて断面円状に形成されるため、同一巻線回数に対する銅量及び銅損を最小化できるか、または、前記コイル７０の巻線回数を増加できる。

一方、図面に示してないが、本発明によるモータは、ロータがステータの外部に回転自在に設置される外電型モータとしても実現できる。

従来のモータのステータを示した斜視図である。 従来のモータのステータを示した一部切開斜視図である。 図１のＡ-Ａ断面図である。 図２のＢ-Ｂ断面図である。 従来のモータのステータのエンドコイル部を示した図である。 一般的なティースのネック部の大きさに対する巻線占積率と銅量との関係を示したグラフである。 本発明によるモータのステータを示した斜視図である。 図７のＣ-Ｃ断面図である。 本発明によるモータのステータを示した一部切開斜視図である。 本発明によるモータのステータにおけるティースを示した展開図である。 本発明によるモータのステータの製造方法を示した図である。

符号の説明

５０ ヨーク
６０ ティース
６２ ネック部
６４ チップ部
７０ コイル

Claims (10)

1. ヨークと、前記ヨークの周面に放射状に配置された多数個のティースと、前記各ティースに巻線されたコイルと、を有し、
   前記ティースは、前記コイルが巻回されたネック部の軸方向長さが前記ヨークの軸方向長さよりも短く、
   前記ティースのネック部は、その軸方向位置が円周方向に隣接したティースのネック部の軸方向位置と相異なる、ことを特徴とするモータのステータ。
2. 前記ティースのネック部は、円周方向に規則的にずれるように配置されている、請求項１に記載のモータのステータ。
3. 前記ティースのネック部は、円周方向に隣接したティースのネック部と軸方向に互いに対称をなす、請求項１に記載のモータのステータ。
4. 前記ティースのネック部は、断面円状である、請求項１に記載のモータのステータ。
5. 前記ティースは、前記ネック部と、前記ネック部の端に位置され、その軸方向長さが前記ヨークの軸方向長さと同一であるチップ部とから構成される、請求項１に記載のモータのステータ。
6. 前記ヨーク及びティースからなるステータコアは、前記ステータコアが円周方向に分割された多数個のステータコア片からなり、前記各ステータコア片の個数は、前記ティースの個数と同一である、請求項１に記載のモータのステータ。
7. 前記各ステータコア片は、前記ヨークが前記ティースの数だけ円周方向に等分割された一つのヨーク片と、前記一つのヨーク片と一体に形成された一つのティースとから構成される、請求項６に記載のモータのステータ。
8. 前記ステータコア片は、一方の側に円周方向に隣接したステータコア片に向かって突出された突起と、他方の側に円周方向に隣接したステータコア片の突起に係合された溝とを有する、請求項６に記載のモータのステータ。
9. 前記ヨーク及び前記ティースは、鉄粉末冶金方法により成形される、請求項１に記載のモータのステータ。
10. ヨークと、前記ヨークの周面に放射状に配置されてコイルが巻回された多数個のティースとを有し、
    前記ティースは、前記コイルが巻回され、その軸方向長さが前記ヨークの軸方向長さよりも短い断面円状のネック部と、前記ネック部の端に位置され、その軸方向長さが前記ヨークの軸方向長さと同一であるチップ部と、を有し、
    前記ティースのネック部は、その軸方向位置が円周方向に隣接したティースのネック部と相異なり、かつ、円周方向に隣接したティースのネック部と軸方向に対称をなし、
    前記ヨーク及び前記ティースは、鉄粉末冶金方法によって成形される、
    ことを特徴とするモータのステータ。

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