JP2008022593A - 電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】渦電流損を抑制することができる電動モータを提供する。
【解決手段】電動モータ１は、回転軸２に一体回転可能に連結されたロータ３と、ロータ３の外周を取り囲む環状のステータ４とを備える。ステータ４は、環状に配置した複数の分割コア７によって構成されるステータコア５と、ステータコア５に巻回されたコイル６とを含む。各分割コア７は、分割コア７を軸方向Ｚ１に分割した複数の分割体１９と、隣接する分割体１９間を絶縁する電磁鋼板２０とを有する。分割体１９は、軟磁性粉末材料からなる磁性圧粉体であり、その軸方向Ｚ１長さは短くされている。
【選択図】図１

Description

この発明は、電動モータに関するものである。

電動モータは、通常、ロータとステータとを備えている。ステータは、ステータコアと、ステータコアに巻回されたコイルとを有している。
例えば、下記特許文献１では、回転軸に一体回転可能に連結されたロータと、このロータの周囲を取り囲むステータとを含む電動モータが開示されている。ステータコアは、環状に配置された複数の分割コアを有し、各分割コアは、軟磁性材料を含む粉体材料によって形成された単一の部材によって構成されている。
特開２００４−４０９４８号公報

電動モータには、エネルギーの高効率化が要望されている。この要望を達成するための方法の一つとして、ステータコア内での渦電流によるエネルギー損失（渦電流損）を抑えることが挙げられる。
しかしながら、特許文献１記載のような電動モータでは、各分割コアの軸方向長さが長いので、ステータコア内での渦電流損が大きく、電動モータの高効率化を達成し難い。

この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、渦電流損を抑制することができる電動モータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、コイル（６）が巻回された環状のステータコア（５）を備え、ステータコアは、磁性圧粉体を含み軸方向（Ｚ１）に分割された複数の分割体（１９）と、隣接する分割体間に介在した絶縁体（２０，２６）とを含むことを特徴とする電動モータ（１）である。
本発明によれば、軸方向長さの短い複数の分割体を設け、隣接する分割体間を絶縁体によって絶縁することにより、各分割体内に生じる渦電流損を抑えることができる。したがって、電動モータのエネルギー効率を向上させることができる。

また、本発明において、上記絶縁体は、上記軸方向の端面（２１，２２）に絶縁被膜（２３）が形成された電磁鋼板を含む場合があり、上記絶縁体は粉体塗装膜を含む場合がある。この場合、上記電磁鋼板によって、隣接する分割体間を絶縁することができる。また、電磁鋼板の軸方向の端面に、絶縁性の粉体を含む粉体塗装膜を形成することにより、隣接する分割体間を確実に絶縁することができる。また、分割体の軸方向端面に粉体塗装膜を形成することにより、隣接する分割体間を確実に絶縁することができる。

なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電動モータ１の概略構成を模式的に示す断面図である。また、図２は、図１における電動モータ１のII−II線に沿う断面の一部を示す拡大断面図である。
図１を参照して、本実施形態に係る電動モータ１は、ブラシレスモータであり、回転軸２に一体回転可能に連結されたロータ３と、ロータ３の外周を取り囲む環状のステータ４とを備える。

ロータ３は、円筒状をなしており、その外周には、複数の永久磁石（図示せず）が電動モータ１の周方向Ｘ１に沿って配置されている。ロータ３の外周は、Ｎ極およびＳ極が周方向Ｘ１に交互に入れ替わる磁極となっている。
図２を参照して、ステータ４は、環状のステータコア５と、このステータコア５に巻回されたコイル６とを含む。ステータコア５は、環状に配置された複数の分割コア７により構成されており、各分割コア７は、円弧状のヨーク８と、ヨーク８の内周から電動モータ１の径方向Ｙ１内方に突出するティース９とを有する。ヨーク８およびティース９は、単一の材料によって一体に形成されている。

ティース９は、概ねＴ型形状をなし、ヨーク８の内周から径方向Ｙ１内方に突出する主体部１０と、主体部１０の先端から周方向Ｘ１の両側に延びる延設部１１とを有する。上記コイル６は、主体部１０に巻回されている。また、各延設部１１とこれに隣接する延設部１１との間には、周方向Ｘ１に関して所定の間隔が空けられている。
図１に示すように、ロータ３およびステータ４は、筒状のモータハウジング１２内に収容されている。モータハウジング１２は、筒状部１３と、筒状部１３の端部に配置された一対の端壁１４，１５とを含む。本実施形態では、一対の端壁１４，１５の一方（図１では端壁１４）は、単一の材料によって筒状部１３と一体に形成されている。

上記ステータ４は、筒状部１３の内周に保持されている。また、一対の端壁１４，１５の中央部には、回転軸２が挿通する挿通孔１６がそれぞれ形成されている。各挿通孔１６には、軸受１７を保持する軸受保持部１８が形成されており、回転軸２は、軸受保持部１８に保持された軸受１７を介してモータハウジング１２に回転可能に保持されている。
図３は、分割コア７の拡大断面図である。図１および図３を参照して、各分割コア７は、電動モータ１の軸方向Ｚ１に分割されており、各分割コア７は、複数の分割体１９によって構成されている。

具体的には、各分割体１９は、軟磁性材料を含む粉末材料によって形成された磁性圧粉体であり、軸方向Ｚ１に隣接する分割体１９間には、それらの分割体１９間を絶縁する絶縁体としての電磁鋼板２０が介在している。複数の分割体１９は、電磁鋼板２０を介して積層固定されている。また、各分割体１９は、軸方向Ｚ１に短くされている。
上記軟磁性材料としては、例えば、純鉄、鉄シリコン合金、鉄アルミ合金、鉄ニッケル合金、カルボニル鉄、ＣＳＣ（Coasted Single Crystal）、フェライト等が挙げられる。

電磁鋼板２０は、所定の形状（図２に示す分割コア７の断面形状に相当）に形成された薄板であり、その軸方向Ｚ１の各端面２１，２２には、絶縁被膜２３が設けられている。電磁鋼板２０としては、例えば薄いケイ素鋼板を用いることができ、絶縁被膜２３としては、例えば粉体塗装膜を用いることができる。
粉体塗装膜は、例えば、予熱された被塗装物（電磁鋼板２０）を粉体塗料中に浸漬させ、被塗装物の予熱を利用して粉体塗料を被塗装物に付着溶融させる流動浸漬法や、粉体塗料を電気的に被塗装物に付着させ、付着した粉体塗料を加熱溶融させる静電塗着法により形成された膜である。上記粉体塗料としては、例えば、絶縁性を有する熱硬化樹脂や熱可塑化樹脂等の粉体を含むものが挙げられる。絶縁性を有する熱硬化樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。絶縁性を有する熱可塑化樹脂としては、例えば、塩化ビニル樹脂、ナイロン、ポリエチレン、フッ素樹脂等が挙げられる。

なお、上記絶縁被膜２３は、電磁鋼板２０の各端面２１，２２だけでなく、電磁鋼板２０の表面全域に形成されていてもよい。
複数の分割体１９は、上述のように、電磁鋼板２０を介して軸方向Ｚ１に積層固定されており、積層体を構成している。また、この積層体の軸方向Ｚ１の端部をなす分割体１９には、第１および第２の突部２４，２５がそれぞれ設けられている。第１の突部２４は、当該分割体１９のヨーク８に対応する位置から軸方向Ｚ１の外向きに突出しており、第２の突部２５は、当該分割体１９のティース９の延設部１１に対応する位置から軸方向Ｚ１の外向きに突出している。これら第１および第２の突部２４，２５は、径方向Ｙ１に所定の間隔を隔てて配置されており、第１および第２の突部２４，２５間には、コイル６の一部が配置されている。

第１および第２の突部２４，２５は、同一の材料（上記軟磁性材料を含む粉末材料）によって上記端部をなす分割体１９と一体形成されており、当該分割体１９の一部を構成している。
以上のように、本実施形態では、各分割コア７が軸方向Ｚ１長さの短い複数の分割体１９によって構成されており、隣接する分割体１９の間は、電磁鋼板２０によって絶縁されているので、分割コア７内に生じる渦電流損を抑制することができる。したがって、電動モータ１のエネルギー効率を向上させることができる。また、上記電磁鋼板２０の軸方向Ｚ１の各端面２１，２２には、粉体塗装膜による絶縁被膜２３が形成されているので、隣接する分割体１９間を確実に絶縁することができる。

図４は、本発明の別の実施形態に係る分割コア７の拡大断面図である。この図４において、上述の図３に示された各部と同等の構成部分については、図３と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図４を参照して、本実施の形態が上述の実施形態と主に相違するのは、各分割体１９の軸方向Ｚ１の端面に絶縁体としての粉体塗装膜２６が形成されており、各分割体１９は、粉体塗装膜２６によって互いに絶縁されていることにある。

本実施形態では、軸方向Ｚ１長さの短い複数の分割体１９を粉体塗装膜２６によって互いに絶縁することにより、各分割コア７内に生じる渦電流損を抑えることができる。また、隣接する分割体１９間に、上記電磁鋼板２０に代えて、粉体塗装膜２６を介在させることにより、各分割コア７の構成を簡素化することができる。
この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、複数の分割体１９が圧粉体である場合について説明したが、複数の分割体１９は、例えば、上記軟磁性材料を含む粉末材料を所要の形状に圧縮し、高温加熱して結合させた焼結体であってもよい。

なお、ステータコアは、ステータの周方向に分割された分割コアから構成されたものに限らず、周方向に一体形成のものでも本発明を適用できる。

本発明の一実施形態に係る電動モータの概略構成を模式的に示す断面図である。 図１における電動モータのII−II線に沿う断面の一部を示す拡大断面図である。 分割コアの拡大断面図である。 本発明の別の実施形態に係る分割コアの拡大断面図である。

符号の説明

１・・・電動モータ、５・・・ステータコア、６・・・コイル、１９・・・分割体、２０・・・電磁鋼板（絶縁体）、２１，２２・・・端面、２３・・・絶縁被膜、２６・・・粉体塗装膜（絶縁体）、Ｚ１・・・軸方向

Claims (3)

1. コイルが巻回された環状のステータコアを備え、
   ステータコアは、磁性圧粉体を含み軸方向に分割された複数の分割体と、隣接する分割体間に介在した絶縁体とを含むことを特徴とする電動モータ。
2. 請求項１において、上記絶縁体は、上記軸方向の端面に絶縁被膜が形成された電磁鋼板を含むことを特徴とする電動モータ。
3. 請求項１または２において、上記絶縁体は粉体塗装膜を含むことを特徴とする電動モータ。

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