JP2007236057A - モータのステータ - Google Patents

Abstract

【課題】ステータでのロータマグネットからの磁束の捕捉率を高める。
【解決手段】 本発明のモータのステータは、環状に連続するステータコア１と、ステータコア１の歯部１ｂの外周面に嵌合する胴部２ａおよび歯部１ｂの先端側で張り出す鍔部２ｂを有するインシュレータ２と、インシュレータ２を介して歯部１ｂに巻装されたコイル３とを備えている。上記インシュレータ２の鍔部２ｂのロータ側の面部に第１の磁性体５が、歯部１ｂと磁気接続された状態で設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インナロータ型ブラシレスモータ等のモータのステータに関するものである。

図６は、従来の、ステータの内側にロータを回転自在に配置した、いわゆるインナロータ型のブラシレスモータの部分断面図、図７は、図６の（vii）−（vii）線に沿った拡大断面図である。

ロータ２１は、ロータシャフト２２と、ロータシャフト２２に固定されたロータコア２３と、このロータコア２３の外周面部もしくは内部に設けられたロータマグネット２４とから構成されている。

ステータ２５は、環状に連続するステータコア２６と、このステータコア２６の内径側に突出する歯部２６ｂにインシュレータ２７を介して巻装されたコイル２８とからなる。

ステータコア２６は、磁性鋼板を積層して形成されているものであって、環状のステータコア本体２６ａと、このステータコア本体２６ａの内周に周方向に沿い等間隔に内径側に突設された複数の歯部２６ｂ，２６ｂ，…とから構成されている。各歯部２６ｂは、通常、先端側（ロータ側）に周方向両側への張り出し部２６ｃ，２６ｃを有する。

インシュレータ２７は、ステータコア２６にその軸方向両側から嵌め付けられるもので、樹脂等からなり、ステータコア２６の歯部２６ｂの外周面に嵌合する胴部２７ａと、この胴部２７ａの少なくとも一端に形成された鍔部２７ｂとを有している。周方向に隣り合う胴部２７ａ，２７ａは、連結部２７ｃにより環状に連結されている。

コイル２８は、上記のインシュレータ２７を介して、ステータコア２６の歯部２６ｂの外周に装着されるのであるが、その組み立てに当たっては、ステータコア２６の歯部２６ｂに軸方向両側からインシュレータ２７の胴部２７ａを嵌着した後に、その胴部２７ａの外周にコイル２８が巻き付けられる（特許文献１参照）。なお、この巻線の仕方は、集中巻線方式と称される。

上記ステータを備えたモータでは、張り出し部２６ｃを含む歯部２６ｂ先端部の端面がステータ磁極面となり、また、ロータマグネット２４の外周面がロータ磁極面となる。

ところで、上記のステータ２５では、ステータ磁極面となる歯部２６ｂの端面は、張り出し部２６ｃにより周方向両側には広がっているものの、軸方向両側には広がりがなく、図７に示すように、歯部２６ｂの端面の軸方向両側には、インシュレータ２７の鍔部２７ｂが存在するのみである。そのため、ステータ磁極面の軸方向両側では、ロータマグネット２４からの磁束の一部Ｍｏが鍔部２７ｂを透過して漏洩することになる。このため、従来のこの種のステータ２５では、ロータマグネット２４からの磁束の捕捉率が低く、そのことがモータの回転特性の低下の一因となっていると考えられる。

また、ステータ磁極面の軸方向両側のスペースは、コイルエンドでありながら、磁束の閉じ込めや、磁束の捕捉、漏洩防止等のために有効に利用されず、磁気的には無用の空間となっていた。
特開２０００−６００４６公報

本発明により解決すべき課題は、従来有効に使用されていなかったスペースを有効に利用し、ステータでのロータマグネットからの磁束の捕捉率を高め、モータの回転特性を向上させることである。

本発明によるモータのステータは、環状に連続するステータコアと、上記ステータコアの内径側に突出する歯部の外周面に嵌合する胴部および上記歯部の先端側で張り出す鍔部を有するインシュレータと、上記インシュレータを介して上記歯部に巻装されたコイルとを備えたモータのステータにおいて、インシュレータの上記鍔部のロータ側の面部に第１の磁性体が、上記歯部と磁気接続された状態で設けられていることを特徴とするものである。

本発明によると、これまでロータマグネットからの磁束の一部が漏洩する個所に第１の磁性体がステータコアの歯部と磁気接続された状態で存在するから、この第１の磁性体により、実質的にステータ磁極面の面積が増大し、ロータマグネットからの磁束の捕捉率が向上して磁気効率が改善される。その結果、モータの回転特性を改善することができるようになった。

また、第１の磁性体は、それまで磁気的に利用されていなかったスペースに設けるので、他の既存の部材について設計変更する必要がなく、既存の部材を従来通りの大きさとしたまま同体格でトルクの増大を図ることができる。

本発明の好適な一態様は、上記モータのステータにおいて、インシュレータの胴部の内周に、ステータコアの歯部の外周面に接する第２の磁性体が、上記第１の磁性体と磁気接続された状態で設けられていることである。

この態様によると、第１の磁性体により捕捉された磁束が、第２の磁性体に沿って、漏れがごく少ない状態で歯部に導かれることになり、一段と磁気効率が向上する。

本発明の他の好適な一態様は、歯部の先端側に、周方向両側への張り出し部を有し、この張り出し部の軸方向両側に上記第１の磁性体が設けられていることである。

本発明によれば、ステータでのロータマグネットからの磁束の捕捉率が高まり、同体格でモータの回転特性を向上させることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態に係るモータのステータを説明すると、図１は、第１の実施形態に係るモータのステータの正面図、図２は、図１の（ii）−（ii）線での拡大断面図、図３は、図１のステータの要部の斜視図である。

本実施例のステータは、環状に連続するステータコア１を備える。ステータコア１は、磁性鋼板を積層して形成されているものであって、環状のステータコア本体１ａと、このステータコア本体１ａの内周に周方向に沿い等間隔に内径側に突設された複数（図示例では６個）の歯部１ｂ，１ｂ，…とから構成されている。各歯部１ｂの先端側（ロータ側）には、周方向両側への張り出し部１ｃ，１ｃ（図２、図３に図示）が一体に形成されている。

ステータコア１の各歯部１ｂには、インシュレータ２を介してコイル３が巻装されている。インシュレータ２は、ステータコア１にその軸方向両側から嵌め付けられるもので、樹脂等からなり、ステータコア１の歯部１ｂの外周面に嵌合する胴部２ａと、この胴部２ａから外周側に突出する鍔部２ｂ，２ｃとを有している。周方向に隣り合う胴部２ａ，２ａは、連結部２ｄにより環状に連結されている。インシュレータ２の鍔部２ｂ，２ｃのうち、歯部１ｂの先端側に位置する鍔部２ｂは、歯部１ｂの先端側の張り出し部１ｃと同様に、ロータ４（図２に一部を鎖線で示す）の回転軌跡に沿って湾曲している。

コイル３は、いわゆる集中巻線方式により、上記インシュレータ２を介してステータコア１の歯部１ｂの外周に巻装されている。すなわち、ステータコア１の歯部１ｂに軸方向両側からインシュレータ２の胴部２ａを嵌着した後に、その胴部２ａの外周にコイル３が巻き付けられている。

本発明は、上記構成のうち、インシュレータ２のロータ４側の部分の構造に特徴があり、図２および図３に明示するように、ステータ磁極面となる歯部１ｂの端面の軸方向両側において、インシュレータ２の歯部１ｂ先端側の鍔部２ｂのロータ４側の面部には、第１の磁性体５が設けられている。

本実施形態では、第１の磁性体５は、フェライトや鉄系金属等の薄板体で、歯部１ｂの張り出し部１ｃに沿って周方向に広がっており、その軸方向内側部分で歯部１ｂの先端部分もしくは張り出し部１ｃに接触することで、歯部１ｂと磁気的に接続している。なお、第１の磁性体５の表面と、歯部１ｂおよび張り出し部１ｃの先端面とは、面一になっていることが望ましい。第１の磁性体５と歯部１ｂとは、微小なギャップをおいて近接させることで、磁気的に接続するようにしてもよい。

第１の磁性体５は、上記したように薄板体である場合は、例えば、接着剤により鍔部２ｂの先端面に貼着されるが、インサート成形により鍔部２ｂと一体化してもよく、また、膜状としてメッキにより付設してもよく、第１の磁性体５を鍔部２ｂに付設する手段は特に問わない。

上記構成によると、歯部１ｂの先端面の軸方向両側に第１の磁性体５が該歯部１ｂと磁気接続された状態で存在するから、この第１の磁性体５により、実質的にステータ磁極面の面積が軸方向両側へ広がり、ロータマグネットからの磁束の捕捉率が向上する。

図４は、本発明の第２の実施形態に係るステータの要部の拡大断面図である。この第２の実施形態では、第１の実施形態のように、ステータ磁極面となる歯部１ｂの端面の軸方向両側において、インシュレータ２の歯部１ｂ先端側の鍔部２ｂのロータ側の面部に第１の磁性体５が設けられているほか、インシュレータ２の胴部２ａの内周に、歯部１ｂの外周面に接する第２の磁性体６が設けられている。この第２の磁性体６は、第１の磁性体５と磁気的に接続されていればよいが、図示例では、第２の磁性体６と第１の磁性体５とは一体に成形されている。他の構造は、第１の実施形態と同じなので、第１実施形態と対応する部分には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。

この実施形態の構成によると、第１の磁性体５により捕捉された磁束が、第２の磁性体６に沿って歯部１ｂに導かれることになり、漏洩する磁束が減少し、一段と磁気効率が向上する。

次に、上記した実施形態では、コイル３は、集中巻線方式により、ステータコア１の歯部１ｂにインシュレータ２を介して巻装されているが、他の方式により巻装することができる。すなわち、コイルを、歯部に装着する前のインシュレータの外周に予め巻回してユニット化しておき、このインシュレータとコイルとのユニットを、各歯部に外嵌することで、コイルをステータコアの歯部にインシュレータを介して巻装することができる。上記方式により組み立てられたステータでは、その歯部にインシュレータとコイルとのユニットを外嵌する関係で、歯部の先端には張り出し部がなく、ステータ磁極面となる歯部の端面は、インシュレータの胴部の内周に嵌合する大きさとなる。

上記のように、先端に張り出し部がない歯部に対しては、図５に示すような構成とすればよい。図５は、本発明の第３実施形態に係るステータの要部の斜視図である。

図５において、インシュレータ２の歯部１１ｂ先端側の鍔部２ｂのロータ側の面部には、歯部１１ｂの端面を囲むように、第１の磁性体５１が設けられている。ここでの第１の磁性体５１は、上記鍔部２ｂの先端側の面部に沿って周方向および軸方向に広がっている。第１の磁性体５１は、その内周部分で歯部１１ｂに接触することで、歯部１１ｂと磁気的に接続している。

上記構成では、第１の磁性体５１により、ステータ磁極面の面積が周方向にも軸方向にも広がり、ロータマグネットからの磁束の捕捉率が向上する。

なお、本発明は、ブラシレスモータに限らず、インナロータ型モータであれば、そのステータに適用することができる。

本発明の第１実施形態に係るモータのステータの正面図。 図１の（ii）−（ii）線での拡大断面図。 図１のステータの要部の斜視図。 本発明の第２の実施形態に係るモータのステータの要部の拡大断面図。 本発明の第３実施形態に係るステータの要部の斜視図。 従来のインナロータ型のブラシレスモータの部分断面図。 図６の（vii）−（vii）線に沿った拡大断面図。

符号の説明

１ ステータコア
１ｂ 歯部
１ｃ 張り出し部
２ インシュレータ
２ａ 胴部
２ｂ 鍔部（先端側）
３ コイル
５ 第１の磁性体
６ 第２の磁性体

Claims (3)

1. 環状に連続するステータコアと、上記ステータコアの内径側に突出する歯部の外周面に嵌合する胴部および上記歯部の先端側で張り出す鍔部を有するインシュレータと、上記インシュレータを介して上記歯部に巻装されたコイルとを備えたモータのステータにおいて、
   インシュレータの上記鍔部のロータ側の面部に第１の磁性体が、上記歯部と磁気接続された状態で設けられている、ことを特徴とするモータのステータ。
2. 請求項１に記載のモータのステータにおいて、上記インシュレータの胴部の内周に、上記歯部の外周面に接する第２の磁性体が、上記第１の磁性体と磁気接続された状態で設けられている、ことを特徴とするモータのステータ。
3. 請求項１または２に記載のモータのステータにおいて、上記歯部は、先端側に周方向両側への張り出し部を有し、この張り出し部の軸方向両側に上記第１の磁性体が設けられている、ことを特徴とするモータのステータ。

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