JP2011030425A - ステータ - Google Patents
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Abstract
【課題】分割されたコアピースを簡単な方法で連結することを特徴とし、モータ特性を確保することを目的とし、さらに、巻線性の向上、低振動・低騒音化を目的とする。
【解決手段】この発明に係るステータコアは、内周側にロータを配置するインナーロータ型モータのステータにおいて、ティース部を構成する、複数のステータコアと、ステータコアを内部に収納して巻線と絶縁するティース絶縁部と、ティース絶縁部の外側に形成される外周部と、外周部間にある開口部と、ティース絶縁部の内側に連結する内周連結部とを有する絶縁部材とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図3
【解決手段】この発明に係るステータコアは、内周側にロータを配置するインナーロータ型モータのステータにおいて、ティース部を構成する、複数のステータコアと、ステータコアを内部に収納して巻線と絶縁するティース絶縁部と、ティース絶縁部の外側に形成される外周部と、外周部間にある開口部と、ティース絶縁部の内側に連結する内周連結部とを有する絶縁部材とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図3
Description
この発明は、インナーロータ型モータのステータに係り、ステータコアが外周部に開口部を有するステータに関する。
「課題」が、従来のステータコアに比べて磁気抵抗が小さくかつばらつかないステータコア及びそのようなステータコアを備えたモータを提供することであり、「解決手段」が、磁性粉体と絶縁材料との複合材料は、磁性体でありかつ絶縁体であるので、積層構造にしなくても渦電流損を抑えた磁気回路を構成することができる。そして、本発明のコアピースは、複合材料の一体物であるから、コアピース同士の接合面の平面度を、従来の積層構造のものに比べて高くすることができる。これにより、本発明のステータコアでは、従来のものに比べて磁気抵抗及び磁気抵抗のばらつきが共に小さくなり、このようなステータコアを備えたモータは、従来のモータに比べて、出力トルクが大きくなり、コギングトルクを抑えることができるという、ステータコアが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、前記特許文献1のステータコアは、複数のコアピースに分割されているため、後からそれらを結合する必要があり、組立工程が多くなっていた。また、環状に結合した際の真円度等の寸法精度や、結合部での磁気特性の低下の恐れなどがあった。
前記特許文献1は、結合部の平面度が高いため、磁気特性のばらつきが抑えられることを特徴としているが、結合部の微小なギャップは避けられず、鉄粉と絶縁部材との複合材料によって形成されるコアであれば、積層鋼板より磁気特性が低くなるため、ギャップによる磁気特性の低下は更に拡大される。
さらに、前記特許文献1のステータコアは、各分割コアに巻線を巻回後に、各コアを連結するような構造となっている。分割コアであるため、各コアへの巻線は比較的用意にでき、占積率も高くすることが可能であるが、各分割コアと同数の絶縁材を設けなければならず、巻線後の結線作業の回数が多くなるなど、製造工程が多くなっていた。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、複数のティースを持つステータコアを一体に成形するか、或いは分割されたコアピースを簡単な方法で連結することを特徴とし、かつ配向磁場成形をすることで、モータ特性を確保することを目的とし、さらに、巻線性の向上、低振動・低騒音化を目的とする。
この発明に係るステータは、内周側にロータを配置するインナーロータ型モータのステータにおいて、
ティース部を構成する、複数のステータコアと、
ステータコアを内部に収納して巻線と絶縁するティース絶縁部と、ティース絶縁部の外側に形成される外周部と、外周部間にある開口部と、ティース絶縁部の内側に連結する内周連結部とを有する絶縁部材とを備えたことを特徴とする。
ティース部を構成する、複数のステータコアと、
ステータコアを内部に収納して巻線と絶縁するティース絶縁部と、ティース絶縁部の外側に形成される外周部と、外周部間にある開口部と、ティース絶縁部の内側に連結する内周連結部とを有する絶縁部材とを備えたことを特徴とする。
この発明に係るステータは、分割されたコアピースを簡単な方法で連結することを特徴とし、巻線性の向上、低振動・低騒音化が図れる。
実施の形態1.
図1、図2は実施の形態1を示す図で、図1はステータコア1と、ステータコア1を成形するステータコア成形金型2とを示す平面図、図2はステータコア成形金型2内でのステータコア1の磁束の流れを示す図である。
図1、図2は実施の形態1を示す図で、図1はステータコア1と、ステータコア1を成形するステータコア成形金型2とを示す平面図、図2はステータコア成形金型2内でのステータコア1の磁束の流れを示す図である。
図1に示すように、ステータコア1は、内周側にロータを配置するインナーロータ型モータを構成する。通常、インナーロータ型モータのステータコアは、磁路の短絡を防ぐためと、巻線を挿入するために、ロータの対向面に開口部(スロットオープニング)を有する構造になっている。
本実施の形態のステータコア1は、ロータとの対向面である内周面に開口部を設けず、内周面は連続している。外周面に開口部1cを設けている。ステータコア1は、放射状に径方向に延びるティース1aを複数個(図1の例は6個)有する。ティース1a同士の間は、内周側の薄肉部1b(連結部の一例)で連結している。薄肉部1bの厚さは、例えば、0.5〜0.7mm程度である。
ステータコア1の材料には、軟質磁性粉末と樹脂との混練材料を使用する。この軟質磁性粉末と樹脂との混練材料を用いて、図1のステータコア成形金型2によりステータコア1の成形を行う。ステータコア成形金型2は、周方向に配列されたティース1aと同数(図1では6個)の配向磁石2a及び配向ヨーク2bを有する。配向磁石2aは、隣接する配向磁石2aの極が同極となるように配置する。配向ヨーク2bは、ティース1aと対向するように径方向に配置される。
上記のように構成されたステータコア成形金型2の内部に、軟質磁性粉末と樹脂との混練材料を射出してステータコア1を成形すると、成形時軟質磁性粉末は図2に示す磁束の流れ(矢印で示す)に沿って並ぶ。
以上のように成形されたステータコア1は、次のような特徴がある。
(a)ロータとの対向面が全て薄肉部1bで連結されていることにより、磁束の流れが滑らかになり、コギングトルクやトルクリプルを低く抑えることができる。
(b)積層鋼板などの透磁率の高い材料で同形状にした場合は、薄肉部1bで磁路の短絡が起き、磁性材の使用量に対して、モータ特性が著しく低下する。しかし、本実施の形態では、軟質磁性粉末と樹脂との混練材料を用いているため、磁気抵抗が高くなり、連結部分が薄肉部1bであれば、磁路の短絡は少なく、モータ特性の低下も防げる。
(c)開口部1cを外周側に設けたことで、巻線性が大幅に良好となる。また、内周側で既に連結されているので、分割コアのように巻線後に結合する工程が不要となり、最初から寸法精度(真円度)の高いステータコア1を得ることができる。
(d)前述のように、図2のような磁場内で成形することにより、矢印の向きに磁束が通りやすいステータコア1を得ることができ、通常の粉体鉄心よりも磁気特性が高くなる。
(a)ロータとの対向面が全て薄肉部1bで連結されていることにより、磁束の流れが滑らかになり、コギングトルクやトルクリプルを低く抑えることができる。
(b)積層鋼板などの透磁率の高い材料で同形状にした場合は、薄肉部1bで磁路の短絡が起き、磁性材の使用量に対して、モータ特性が著しく低下する。しかし、本実施の形態では、軟質磁性粉末と樹脂との混練材料を用いているため、磁気抵抗が高くなり、連結部分が薄肉部1bであれば、磁路の短絡は少なく、モータ特性の低下も防げる。
(c)開口部1cを外周側に設けたことで、巻線性が大幅に良好となる。また、内周側で既に連結されているので、分割コアのように巻線後に結合する工程が不要となり、最初から寸法精度(真円度)の高いステータコア1を得ることができる。
(d)前述のように、図2のような磁場内で成形することにより、矢印の向きに磁束が通りやすいステータコア1を得ることができ、通常の粉体鉄心よりも磁気特性が高くなる。
なお、軟質磁性粉末と樹脂との混練材料は、樹脂の比率によっては磁気特性が十分に上がらない場合もあるが、その場合でも、コアバック側の磁路として、ステータコア1を収納する磁性フレームが磁路となるので、モータ特性を損なうことはない。
実施の形態2.
図3乃至図6は実施の形態2を示す図で、図3はステータ50の斜視図、図4はステータコア10を示す図、図5は絶縁部材3の斜視図、図6はステータ50の側面図である。
図3乃至図6は実施の形態2を示す図で、図3はステータ50の斜視図、図4はステータコア10を示す図、図5は絶縁部材3の斜視図、図6はステータ50の側面図である。
図3に示すステータ50は、径方向に放射状に配置される複数個(図3では6個)のステータコア10と、このステータコア10を内部に収納する第1の絶縁部材3aと第2の絶縁部材3bとからなる絶縁部材3と、絶縁部材3の外周部に嵌合する磁性フレーム4とを備える。尚、実施の形態1のステータコア1にも絶縁部材3は使用可能である。
ステータコア10は、図4に示すように、ステータ50の磁束が主に通るティース部を構成する形状である。即ち、内周面、外周面が、内部に配置されるロータと同心の円弧形状になっている。それぞれの円弧形状の両端に顎部10a(内周側)、顎部10b(外周側)を有する。これらの顎部10a、顎部10bは、磁束の変化を緩和するために設けるものであり、内周側の顎部10aだけを設けてもよい。
ステータコア10は、電磁鋼板を積層した積層鋼板で形成してもよいし、軟質磁性粉末と樹脂との混練材料を射出成形することにより形成してもよい。
軟質磁性粉末と樹脂との混練材料によって各ステータコア10を形成する場合、図4に示すように、実施の形態1と同様、モータの磁束の流れる向き(図4の矢印の向き)に沿って軟質磁性粉末が並ぶようにするのが好ましい。それにより磁気特性が向上する。この場合、実施の形態1よりも簡単な構造の金型と配向磁石で成形できる。
ステータコア10を、内周側が連結され、外周側に開口部を有する絶縁部材3の内部に配置し、巻線(図示せず)後に磁性フレーム4に嵌合することで、環状のステータ50が完成する。
絶縁部材3は、図5に示すように、軸方向の略中央部において、軸方向に2分割されている。絶縁部材3は、第1の絶縁部材3aと、第2の絶縁部材3bとからなる。
第1の絶縁部材3aは、ステータコア10を内部に収納して巻線と絶縁するティース絶縁部5a(図5の例では、6個)、ティース絶縁部5aの外側に形成される外周部8a、外周部8a間にある開口部6a、ティース絶縁部5aの内側に連結する内周連結部7aを備える。
第2の絶縁部材3bは、ステータコア10を内部に収納して巻線と絶縁するティース絶縁部5b(図5の例では、6個)、ティース絶縁部5bの外側に形成される外周部8b、外周部8b間にある開口部6b、ティース絶縁部5bの内側に連結する内周連結部7bを備える。
尚、低電圧仕様のモータでは、片側のみの簡単な構成の絶縁部材でもよい。
磁性フレーム4に嵌合する前のステータ50は、実施の形態1と同様、外周側から巻線を巻回することができる。内周側から巻線するのに比べ、巻線性の大幅な向上と、占積率の拡大が実現できる。また、各ティースを連結する、一体型の絶縁部材3は、巻線の巻枠としても利用できる。
また、実施の形態1と同様、外周側の磁路形成として、ステータコアを収納する磁性フレーム4を磁路として利用してもよい(図6参照)。このとき、ステータコア10(ティース部)の外径と、磁性フレーム4の内径とが略同寸法であり、圧入することが望ましい。
1 ステータコア、1a ティース、1b 薄肉部、1c 開口部、2 ステータコア成形金型、2a 配向磁石、2b 配向ヨーク、3 絶縁部材、3a 第1の絶縁部材、3b 第2の絶縁部材、4 磁性フレーム、5a ティース絶縁部、5b ティース絶縁部、6a 開口部、6b 開口部、7a 内周連結部、7b 内周連結部、8a 外周部、8b 外周部、10 ステータコア、10a 顎部、10b 顎部、50 ステータ。
Claims (6)
- 内周側にロータを配置するインナーロータ型モータのステータにおいて、
ティース部を構成する、複数のステータコアと、
前記ステータコアを内部に収納して巻線と絶縁するティース絶縁部と、前記ティース絶縁部の外側に形成される外周部と、前記外周部間にある開口部と、前記ティース絶縁部の内側に連結する内周連結部とを有する絶縁部材とを備えたことを特徴とするステータ。 - 前記ステータコアは、内周面と外周面とが、内部に配置されるロータと同心の略円弧形状であり、少なくとも内周側の円弧形状の両端に顎部を有することを特徴とする請求項1記載のステータ。
- 前記絶縁部材は、軸方向に分割された第1の絶縁部材と、第2の絶縁部材とから構成されることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のステータ。
- 前記絶縁部材が内部に嵌合され、磁路の一部となる磁性フレームを備えたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のステータ。
- 前記ステータコアは、電磁鋼板を積層した積層鋼板又は軟質磁性粉末と樹脂との混練材料により形成されることを特徴とする請求項5記載のステータ。
- 前記ステータコアが、軟質磁性粉末と樹脂との混練材料によって形成される場合、モータの磁束の流れる向きに沿って軟質磁性粉末が並ぶように成形されることを特徴とする請求項5記載のステータ。
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---|---|---|---|---|
US9973052B2 (en) | 2011-08-16 | 2018-05-15 | Lg Innotek Co., Ltd. | Stator of motor having insulation structure for separation of stator winding groups |
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JP2006129590A (ja) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Nippon Densan Corp | モータおよび電機子の製造方法 |
JP2006217702A (ja) * | 2005-02-02 | 2006-08-17 | Mitsubishi Electric Corp | モータのステータ及びモータのロータ及びモータ用コアの製造方法 |
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2010
- 2010-11-11 JP JP2010252615A patent/JP2011030425A/ja active Pending
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