JP2007336751A - スロットレスモータのステータ及びスロットレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】インシュレータとステータコアの相対位置に差異が発生することのないスロットレスモータのステータを得ること。
【解決手段】電磁鋼板を積層して円筒状に形成したステータコア１と、円筒状に形成されるヨーク部２ａと該ヨーク部２ａから放射状に突出してコイル巻線３が巻装された複数のティース部２ｂとから成り、絶縁材料により全体として略円筒状に形成され、前記ステータコア１に挿入嵌合されるインシュレータ２と、前記インシュレータ２の一端の外周部に設けられ、前記インシュレータ２を前記ステータコア１に挿入するとき、該ステータコア１の端部に当接して該ステータコア１と該インシュレータ２とを相対位置決めする鍔部２ｃと、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スロットレスモータのステータ及びスロットレスモータに関するものである。

近年、各種の産業機器においては、高性能化のために、永久磁石界磁形モータの低コギングトルク化が要求されている。一般的な鉄製スロット付コアを用いる永久磁石界磁形モータでは、永久磁石式ロータの回転時に、鉄製スロット付コアのスロット開口部において、磁気エネルギーが変化し、コギングトルクが発生する。スロットレスモータは、鉄製スロット開口部が無くコギングトルクが抑制されるので、低コギングトルクモータとして用いられている。

従来のスロットレスモータのステータ（固定子）として、絶縁材料としての樹脂絶縁物からなる円筒状インシュレータ（円筒状体）の外周に軸方向溝を複数設けるとともに周方向に環状溝部を形成し、前記軸方向溝に巻装したコイル巻線（固定子巻線）を前記環状溝部で絶縁テープによりテーピングして固定し、前記コイル巻線を絶縁ワニスで絶縁処理した後、前記円筒状インシュレータを円筒状ステータコア（鉄心）の内周に接着剤で固着したものがある。

特開平２−１３２４７号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、インシュレータにコイル巻線を施した後、インシュレータを鉄製のステータコアに挿入するが、次のような問題がある。まず、インシュレータを鉄製のステータコアに挿入するときに、インシュレータとステータコアの軸方向の位置決めをするものがないので、コイル巻線のコイルエンドが、ステータの端面より露出してしまう恐れがある。コイルエンドがステータの端面から露出していると、ステータを金属製のブラケットに勘合したとき、コイルエンドとブラケットとが接触して地絡する恐れがある。

また、製作される機台毎に、インシュレータとステータコアの相対位置に差異が発生するため、ロータの永久磁石からコイル巻線に鎖交する磁束に差異が生じ、コイル巻線に発生する誘起電圧のばらつきが起こる。そのため、スロットレスモータの発生トルクが機台毎に異なることになり、品質の安定性に欠けるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、インシュレータとステータコアの相対位置に差異が発生することのないスロットレスモータのステータ及びスロットレスモータを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電磁鋼板を積層して円筒状に形成したステータコアと、円筒状に形成されるヨーク部と該ヨーク部から放射状に突出してコイル巻線が巻装された複数のティース部とから成り、絶縁材料により全体として略円筒状に形成され、前記ステータコアに挿入嵌合されるインシュレータと、前記インシュレータの一端の外周部に設けられ、前記インシュレータを前記ステータコアに挿入するとき、該ステータコアの端部に当接して該ステータコアと該インシュレータとを相対位置決めする鍔部と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、インシュレータとステータコアの相対位置がばらつかないスロットレスモータのステータが得られる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかるスロットレスモータのステータ及びスロットレスモータの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかるスロットレスモータのステータの実施の形態１を示す正面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

図１及び図２に示すように、絶縁材料である樹脂製の実施の形態１のインシュレータ２は、円筒状に形成された内周ヨーク部２ａと、内周ヨーク部２ａから外方へ、周方向に等間隔に、放射状に突出する複数（９枚）のティース部２ｂとから成り、全体として略円筒状に形成されている。

インシュレータ２の一端の外周部には、外径がインシュレータ２の外周部の外径より大きいリングが溶着又は接着等により固着され、インシュレータ２の鍔部２ｃを形成している。

ティース部２ｂの枚数は、スロットレスモータのロータの永久磁石の極数に応じて決められる。鍔部（リング）２ｃは、図示しない巻枠に巻いて成形した複数（９個）のコイル巻線３を各ティース部２ｂに装着（巻装）した後に、インシュレータ２の外周部としてのティース部２ｂの外周部の一端に固着される。コイル巻線３は、両端のコイルエンド３ａ、３ａの寸法が均一になるように成形されている。鍔部（リング）２ｃの取付けにより、コイル巻線３はティース部２ｂから外れなくなる。

次に、鍔部２ｃが設けられたインシュレータ２を、鍔部２ｃの他端側から、リング状に形成された電磁鋼板を積層して円筒状に形成したステータコア１内に挿入嵌合させる。コイル巻線３が、ティース部２ｂから外れなくなっているので、インシュレータ２をステータコア１内に挿入するときの作業性がよい。

インシュレータ２をステータコア１内に挿入していくと、ステータコア１の端部に、インシュレータ２の鍔部２ｃが当接して、ステータコア１とインシュレータ２が相対位置決めされる。ステータコア１とインシュレータ２が、構造的に相対位置決めされるので、治具等による位置合せ作業が不要となり、作業性がよく、また、ステータの品質が向上する。

ステータコア１とインシュレータ２が相対位置決めされて嵌合された状態で、ステータを樹脂モールド注形型内に設置してモールド成型を行ない、スロットレスモータのステータ１００を製作する。このステータ１００内に、外周部に永久磁石を配置したロータ（図示せず）を設置して、スロットレスモータを製作する。

実施の形態２．
図３は、本発明にかかるスロットレスモータのステータの実施の形態２を示す正面図であり、図４は、図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、図５は、実施の形態２の略円筒状のインシュレータを直線状に展開した状態を示す正面図である。

図３及び図５に示すように、実施の形態２のインシュレータ２２は、薄肉部２２ｄにより互いに折り曲げ可能に接続され、丸められて円筒状になる複数の外周ヨークピース２２ａと、外周ヨークピース２２ａから内方へ放射状に突出する複数のティース部２２ｂから成り、絶縁材料である樹脂により、図５に示すように、直線状に展開した形態に成型される。

インシュレータ２２の一端の（外周ヨークピース２２ａの）外周部には、外径がインシュレータ２２の外周部の外径より大きい鍔部２２ｃが形成されている。

コイル巻線３は、展開されて互いの間隔が広くなった各ティース部２２ｂに巻装されるので、機械巻きによる巻線ノズルの通過スペースを広く取ることができ、高密度な整列巻線を施すことができる。

図３に示すように、各ティース部２２ｂにコイル巻線３が巻装された展開インシュレータ２２を各薄肉部２２ｄで折り曲げて丸め、円筒状に形成する。次に、鍔部２２ｃが形成されたインシュレータ２２を、鍔部２２ｃの軸方向他端側から、リング状に形成された電磁鋼板を積層して円筒状に形成したステータコア１内に挿入嵌合させる。

インシュレータ２２をステータコア１内に挿入していくと、ステータコア１の端部に、インシュレータ２２の鍔部２２ｃが当接して、ステータコア１とインシュレータ２２が相対位置決めされる。ステータコア１とインシュレータ２２が、構造的に相対位置決めされるので、治具等による位置合せ作業が不要となり、作業性がよく、また、ステータの品質が向上する。

ステータコア１とインシュレータ２２が相対位置決めされて嵌合された状態で、ステータを樹脂モールド注形型内に設置してモールド成型を行ない、スロットレスモータのステータ２００を製作する。このステータ２００内に、外周部に永久磁石を配置したロータ（図示せず）を設置して、スロットレスモータを製作する。

実施の形態３．
図６は、本発明にかかるスロットレスモータのステータの実施の形態３を示す正面図であり、図７は、図６のＣ−Ｃ線に沿う断面図であり、図８は、実施の形態３の略円筒状のインシュレータを直線状に展開した状態を示す正面図である。

図６及び図８に示すように、実施の形態３のインシュレータ３２は、ピン３２ｄによりラップ部３２ｅで互いに折り曲げ可能に接続され、丸められて円筒状になる複数の外周ヨークピース３２ａと、外周ヨークピース３２ａから内方へ放射状に突出する複数のティース部３２ｂから成り、絶縁材料である樹脂で製作され、図８に示すように、直線状に展開させることができる。

インシュレータ３２の一端の（外周ヨークピース３２ａの）外周部には、外径がインシュレータ３２の外周部の外径より大きい鍔部３２ｃが形成されている。

コイル巻線３は、展開されて互いの間隔が広くなった各ティース部３２ｂに巻装されるので、機械巻きによる巻線ノズルの通過スペースを広く取ることができ、高密度な整列巻線を施すことができる。コイル巻線３は、外周ヨークピース３２ａをピン３２ｄで接続する前の、個別のインシュレータ３２の各ティース部３２ｂに巻装してもよい。

図６に示すように、各ティース部３２ｂにコイル巻線３が巻装された展開インシュレータ３２をピン３２ｄで折り曲げて丸め、円筒状に形成する。次に、鍔部３２ｃが設けられたインシュレータ３２を、鍔部３２ｃの軸方向他端側から、リング状に形成された電磁鋼板を積層して円筒状に形成したステータコア１内に挿入嵌合させる。

インシュレータ３２をステータコア１内に挿入していくと、ステータコア１の端部に、インシュレータ３２の鍔部３２ｃが当接して、ステータコア１とインシュレータ３２が相対位置決めされる。ステータコア１とインシュレータ３２が、構造的に相対位置決めされるので、治具等による位置合せ作業が不要となり、作業性がよく、また、ステータの品質が向上する。

ステータコア１とインシュレータ３２が相対位置決めされて嵌合された状態で、ステータを樹脂モールド注形型内に設置してモールド成型を行ない、スロットレスモータのステータ３００を製作する。このステータ３００内に、外周部に永久磁石を配置したロータ（図示せず）を設置して、スロットレスモータを製作する。

実施の形態４．
図９は、本発明にかかるスロットレスモータのステータの実施の形態４を示す横断面図であり、図１０は、実施の形態４のステータのステータブロックを示す横断面図である。

図１０に示すように、ステータブロック４１は、電磁鋼板を積層して円筒を周方向に（９つに）複数分割した形状に形成した外周ヨークピース４１ａと、外周ヨークピース４１ａから内方へ突出するように該外周ヨークピース４１ａに一体成型又は接着されて固着された樹脂製のティース部４２ｂと、ティース部４２ｂに巻装されたコイル巻線３と、を備えて構成されている。

コイル巻線３は、ステータブロック４１毎に個々に巻装されるので、機械巻きによる巻線ノズルの通過スペースを広く取ることができ、高密度な整列巻線を施すことができる。

図９に示すように、コイル巻線３が巻装された複数のステータブロック４１を円筒状に配置し、隣接する外周ヨークピース４１ａの端部４１ｅ同士を溶接又は接着により固着させ、全体として略円筒状のステータを形成する。ステータを樹脂モールド注形型内に設置してモールド成型を行ない、実施の形態４のスロットレスモータのステータ４００を製作する。このステータ４００内に、外周部に永久磁石を配置したロータ（図示せず）を設置して、スロットレスモータを製作する。

実施の形態４のステータ４００では、外周ヨークピース４１ａと樹脂製のティース部４２ｂとが、ステータブロック４１の製作時に固着され、両者が構造的に相対位置決めされるので、治具等による位置合せ作業が不要となり、作業性がよく、また、ステータの品質が向上する。

実施の形態５．
図１１は、本発明にかかるスロットレスモータのステータの実施の形態５を示す横断面図であり、図１２は、実施の形態５の円筒状のステータを直線状に展開した状態を示す横断面図である。

図１２に示すように、実施の形態５の展開ステータ５１は、電磁鋼板を積層して形成され、薄肉部５１ｄにより互いに折り曲げ可能に接続され、丸められて円筒状になる複数の外周ヨークピース５１ａと、外周ヨークピース５１ａから内方へ突出するように外周ヨークピース５１ａに一体成型又は接着されて固着された樹脂製のティース部５２ｂと、ティース部５２ｂに巻装されたコイル巻線３と、を備えて構成されている。

コイル巻線３は、展開されて互いの間隔が広くなった各ティース部５２ｂに巻装されるので、機械巻きによる巻線ノズルの通過スペースを広く取ることができ、高密度な整列巻線を施すことができる。

図１１に示すように、コイル巻線３が巻装された展開ステータ５１を、各薄肉部５１ｄで折り曲げて円筒状に丸め、隣接する外周ヨークピース５１ａの端部同士を溶接又は接着し、全体として略円筒状のステータを形成する。ステータを樹脂モールド注形型内に設置してモールド成型を行ない、実施の形態５のスロットレスモータのステータ５００を製作する。このステータ５００内に、外周部に永久磁石を配置したロータ（図示せず）を設置して、スロットレスモータを製作する。

実施の形態５のステータ５００では、外周ヨークピース５１ａと樹脂製のティース部５２ｂとが、展開ステータ５１の製作時に固着され、両者が構造的に相対位置決めされるので、治具等による位置合せ作業が不要となり、作業性がよく、また、ステータの品質が向上する。

以上説明した実施の形態１〜５のスロットレスモータのステータ及びスロットレスモータによれば、鋼板製の外周ヨークピースと樹脂製のティース部を一体成型するか、又は、鋼板製のステータコアに樹脂製のインシュレータを挿入するとき、インシュレータの一端の外周部に設けられた鍔部がステータコアの端部に当接するので、ステータコアとインシュレータとの相対位置決めを、ステータの構造によって行なうことができる。

その結果、次の効果が得られる。
（１）従来必要であったステータコアとインシュレータとの相対位置合わせの作業が不要となり、ステータ製作の作業工数が低減されるとともに、作業コストの削減ができる。
（２）コイルエンドの軸方向の位置ずれが生じないので、コイルエンド位置の不良や、耐圧不良が発生しない。
（３）ステータコアとインシュレータの軸方向の位置ずれが生じないので、製作する機台毎に、ロータの永久磁石からコイル巻線に鎖交する磁束に差異が生じることがなく、モータの発生するトルクが機台毎に変動せず、安定した品質のモータが得られる。
（４）実施の形態２〜５のステータでは、コイル巻線時のティース部の間隔を広く取ることができ、高密度な整列巻線を施すことができる。その結果、小型高トルクのスロットレスモータを得ることができる。

以上のように、本発明にかかるスロットレスモータのステータは、小型、高トルク、高品質のスロットレスモータ用として有用である。

本発明にかかるスロットレスモータのステータの実施の形態１を示す正面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 スロットレスモータのステータの実施の形態２を示す正面図である。 図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 実施の形態２の略円筒状のインシュレータを直線状に展開した状態を示す正面図である。 スロットレスモータのステータの実施の形態３を示す正面図である。 図６のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 実施の形態３の略円筒状のインシュレータを直線状に展開した状態を示す正面図である。 スロットレスモータのステータの実施の形態４を示す横断面図である。 実施の形態４のステータのステータブロックを示す横断面図である。 スロットレスモータのステータの実施の形態５を示す横断面図である。 実施の形態５の円筒状のステータを直線状に展開した状態を示す横断面図である。

符号の説明

１ ステータコア
２ インシュレータ
２ａ 内周ヨーク部
２ｂ ティース部
２ｃ 鍔部
３ コイル巻線
３ａ コイルエンド
２２ （展開）インシュレータ
２２ａ 外周ヨークピース
２２ｂ ティース部
２２ｃ 鍔部
２２ｄ 薄肉部
３２ （展開）インシュレータ
３２ａ 外周ヨークピース
３２ｂ ティース部
３２ｃ 鍔部
３２ｄ ピン
３２ｅ ラップ部
４１ ステータブロック
４１ａ 外周ヨークピース
４１ｅ 端部
４２ｂ ティース部
５１ 展開ステータ
５１ａ 外周ヨークピース
５１ｄ 薄肉部
５２ｂ ティース部

Claims (7)

1. 電磁鋼板を積層して円筒状に形成したステータコアと、
   円筒状に形成されるヨーク部と該ヨーク部から放射状に突出してコイル巻線が巻装された複数のティース部とから成り、絶縁材料により全体として略円筒状に形成され、前記ステータコアに挿入嵌合されるインシュレータと、
   前記インシュレータの一端の外周部に設けられ、前記インシュレータを前記ステータコアに挿入するとき、該ステータコアの端部に当接して該ステータコアと該インシュレータとを相対位置決めする鍔部と、
   を備えることを特徴とするスロットレスモータのステータ。
2. 前記インシュレータは、円筒状に形成された内周ヨーク部と該内周ヨーク部から外方へ放射状に突出する複数のティース部から成ることを特徴とする請求項１に記載のスロットレスモータのステータ。
3. 前記インシュレータは、薄肉部により互いに折り曲げ可能に接続され、丸められて円筒状になる複数の外周ヨークピースと該外周ヨークピースから内方へ放射状に突出する複数のティース部から成ることを特徴とする請求項１に記載のスロットレスモータのステータ。
4. 前記インシュレータは、ピンで互いに折り曲げ可能に接続され、丸められて円筒状になる複数の外周ヨークピースと該外周ヨークピースから内方へ放射状に突出する複数のティース部から成ることを特徴とする請求項１に記載のスロットレスモータのステータ。
5. 電磁鋼板を積層して円筒を周方向に複数分割した形状に形成した外周ヨークピースと、
   前記外周ヨークピースから内方へ突出するように該外周ヨークピースに固着された絶縁材料製のティース部と、
   前記ティース部に巻装されたコイル巻線と、
   を備えて成る複数のステータブロックを、前記外周ヨークピースの端部同士を固着させて、全体として略円筒状に形成したことを特徴とするスロットレスモータのステータ。
6. 電磁鋼板を積層して形成され、薄肉部により互いに折り曲げ可能に接続され、丸められて円筒状になる複数の外周ヨークピースと、
   前記外周ヨークピースから内方へ突出するように該外周ヨークピースに固着された絶縁材料製のティース部と、
   前記ティース部に巻装されたコイル巻線と、
   を備えて成る展開ステータを、全体として略円筒状に丸め、前記外周ヨークピースの端部同士を固着させたことを特徴とするスロットレスモータのステータ。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のステータを備えることを特徴とするスロットレスモータ。

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