JP2014050225A - モータのステータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコアを複数の分割コアで構成しても、所望の寸法精度を得ることができるモータのステータ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本実施形態のステータは、樹脂が流し込まれる成形型内部に各分割コアに対応させて設けた位置決め手段であって各分割コアに対し周方向へ相互に離間した複数箇所で当接する複数の第１位置決め部により、ヨーク部におけるティース部とは反対側から各分割コアに対して当該複数の第１位置決め部を当接させた状態で成形することで、前記分割コア毎に、被覆部材から当該分割コアの一部を露出させる複数の第１露出部を設けた。
【選択図】図４

Description

本実施形態は、モータのステータ及びその製造方法に関する。

従来より、モータにおけるステータは、所定形状に打ち抜かれた鋼板を複数枚積層してステータコアを形成し、そのステータコアのヨーク部及び各ティース部の外面に、被覆部材をモールド成形したものが供されている。また、この種のステータでは、ステータコアが周方向に複数に分割された分割コア同士を接続して構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−３４１７１４号公報

しかしながら、上記したモールド成形時において、ステータコアの成形型へのセット状態如何によっては寸法精度がでない問題がある。特に、分割コアを接続した構成のステータコアにあっては、夫々の分割コアが成形型内にてがたついたまま成形され、寸法精度を確保できない虞がある。
そこで、ステータコアを複数の分割コアで構成しても、所望の寸法精度を得ることができるモータのステータ及びその製造方法を提供する。

本実施形態のモータのステータは、円環状のヨーク部の外周部または内周部に複数のティース部を有し、前記ヨーク部を周方向に分割した複数の分割コアを接続することにより構成したステータコアと、前記ステータコアにおける前記ヨーク部及び各ティース部の外面を覆うように成形により設けられた樹脂製の被覆部材と、を備え、前記樹脂が流し込まれる成形型内部に各分割コアに対応させて設けた位置決め手段であって各分割コアに対し周方向へ相互に離間した複数箇所で当接する複数の第１位置決め部により、前記ヨーク部における前記ティース部とは反対側から各分割コアに対して当該複数の第１位置決め部を当接させた状態で成形することで、前記分割コア毎に、前記被覆部材から当該分割コアの一部を露出させる複数の第１露出部を設けた。

一実施形態を示すステータを軸方向から見た図 １つの分割コアを示す図 ステータにおける第１露出部及び第２露出部の近傍を示す斜視図 成形型にセットされたステータコアの樹脂成形時の断面図 図４のＡ−Ａ線に沿う断面図 他の変更形態を示す図４相当図

以下、一実施形態について図１〜図５を参照しながら説明する。図１に示すように、モータのステータ１は、全体として略円環状をなすステータコア２を備えている。ステータコア２は、所定形状に打ち抜かれた珪素鋼板を多数枚積層し（図５参照）、それら鋼板をかしめ部２ａ（図２参照）でかしめることによって一体化した構成となっている。ステータコア２は、円環状をなすヨーク部３と、このヨーク部３の外周部において径方向外側に放射状に突出する複数のティース部４とを有している。ステータコア２は、周方向に等間隔に分割された複数（例えば６つ）の分割コア５を、各接続部において連結することにより構成されている。

図２は、１つの分割コア５を実線で示している。当該分割コア５は例えば６つのティース部４を有し、隣接する３つのティース部４は三相のＵ相，Ｖ相，Ｗ相に対応する。ティース部４は、四角柱状をなして径方向外側へ延出し、その先端部４ａは、他の部分よりも幅広な張出部とされている。分割コア５において、ヨーク部３の周方向の一端部（図２で右側の分割面５ｃ）に係合凹部５ａが設けられ、ヨーク部３の周方向の他端部（左側の分割面５ｃ）に係合凸部５ｂが設けられている。係合凹部５ａは、奥側が幅広くなるように周方向に台形状に開口し、係合凸部５ｂは、先端部が基端部よりも幅広くなるように周方向に台形状に突出するように形成されている。この分割コア５を６個用意し、隣り合った分割コア５同士を、隣り合った係合凸部５ｂと係合凹部５ａとを軸方向に嵌合させる。こうして、係合凹部５ａと係合凸部５ｂは接続部を構成し、６個の分割コア５は各接続部で円環状に連結されてステータコア２を構成する。

尚、詳しい図示は省略するが、分割コア５は前記の連結状態で、径が拡大されたときには、係合凸部５ｂと係合凹部５ａとが互いに抜止め状態に当接すると共に、係合凸部５ｂの先端部側と係合凹部５ａの奥部側との間及び対応する分割面５ｃ，５ｃ間に夫々空隙が形成され、径が縮小されたときには（図２参照）、対応する分割面５ｃ，５ｃ側が当接するようになっている。
また、分割コア５の内周側には、その周方向における中間部に位置させて径方向内側へ突出する突出部５ｄが一体に設けられている。この突出部５ｄは、後述する位置決め部に当接される被当接部として構成されている。

ステータコア２におけるヨーク部３および各ティース部４の外面には、これらの略全面を覆うように、絶縁樹脂製の被覆部材１０がモールド成形によって設けられている。この被覆部材１０の材料としては、例えば、耐熱性に優れた材料とされるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を主成分とし、これにガラス繊維（或いはガラス粉末）を混合させたものが用いられている。この場合、被覆部材１０の材料は、前記ガラスの含有率が２０重量％以上とされている。これにより、成形時における樹脂の収縮が抑制され、被覆部材１０ひいてはステータ１の寸法精度を高めつつ剛性を向上させている。

図３に示すように、各ティース部４には、三相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の巻線７が巻装されている。この場合、被覆部材１０は、全体としてはステータコア２を覆う被覆部材として機能し、このうちティース部４を覆う部分は、ステータコア２と巻線７とを絶縁する絶縁部材として機能する。また、被覆部材１０は、各ティース部４の基端部に対応する部分において軸方に突出する突起部１０ａを有し、突起部１０ａに巻線７が掛止されるようになっている。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線７は、ティース部４における基端部と先端部４ａとの間に巻装され、巻線７の末端は、ヨーク部３の周方向に前記突起部１０ａと並ぶように設けられた端子８（図１参照）に接続されている。

ヨーク部３の内周側には前記のモールド成形によって（つまり被覆部材１０として）、取付用脚部と位置決め用脚部とが一体的に形成されている。これら脚部は、例えば図示しない洗濯機の水槽背面側（後述の軸受ハウジング）に対して取付けるためのものである。

先ず、取付用脚部は、図１に符号１１ａ〜１１ｄで示すように、ヨーク部３の内周側に複数個（例えば４個）設けられている。取付用脚部１１ａ〜１１ｄは、何れもヨーク部３の内方へ突出する形状をなし、且つ軸方向に貫通する金属製の筒部材を夫々インサート成形することにより貫通孔１２が設けられている。これら取付用脚部１１ａ〜１１ｄは、同図に示すように等間隔の配置ではなく、分割コア５の数と対応するものでもない。これは、ステータ１が取付対象たる前記軸受ハウジング（或いは取付けスペース等）との関係で、脚部１１ａ〜１１ｄの配置が制約されることによる。

一方、位置決め用脚部は、図１に符号１３ａ〜１３ｃで示すように、ヨーク部３の内周側で周方向に等間隔をなすように複数個（例えば３個）設けられている。位置決め用脚部１３ａ〜１３ｃも、ヨーク部３の内方へ突出する形状をなし、被覆部材１０と同様の絶縁樹脂からなる。また、位置決め用脚部１３ａ〜１３ｃは、上記の取付用脚部１１ａ〜１１ｄの筒部材よりも小径な金属製の筒部材をインサート成形することにより軸方向に貫通する貫通孔１４が設けられている。尚、取付用脚部１１ａ〜１１ｄ及び位置決め用脚部１３ａ〜１３ｃには、夫々の基端側に凹部１２ａ，１４ａが設けられている。凹部１２ａ，１４ａは、各脚部１１ａ〜１１ｄ，１３ａ〜１３ｃの肉厚を薄くするようにして形成された所謂肉盗み形状として形成されている。

図示は省略するが、前記モータのロータは、そのフレームとロータコアと複数の永久磁石とを備える。前記フレームは、浅底の扁平な有底円筒状をなすもので、その中心部に回転軸（図示略）が取り付けられると共に、その内周部にロータコアが配設される。複数の永久磁石はロータコア内に挿入され、フレーム及びロータコアと共にモールド成形によって一体化されることにより、ロータが構成される。当該ロータは、ステータ１に対して所定の隙間（エアギャップ）を隔てて回転可能に配設され、以って、アウターロータ型の直流ブラシレスモータとしてモータが構成される。

ここで、前記軸受ハウジングに対するステータ１の取付けについて簡単に説明する。図示は省略するが、軸受ハウジングは、水槽の背面中央部に設けられるものであり、その中央部にて円形状に開口した軸受挿入部と、この軸受挿入部の周囲にあって取付用脚部１１ａ〜１１ｄ及び位置決め用脚部１３ａ〜１３ｃに対応する位置に、取付用ボルト孔及び位置決め用治具孔とを有する。前記軸受挿入部には、図示しない軸受が挿入固定される。

また、図示は省略するが、ステータ１は、各位置決め用脚部１３ａ〜１３ｃの貫通孔１４に三又状の治具が挿通されることにより、軸受ハウジングの位置決め用治具孔に対して位置決めされる。この状態で、図示しない固定用ボルトが、取付用脚部１１ａ〜１１ｄの貫通孔１２に挿通されて軸受ハウジングの取付用ボルト孔にねじ止めされることにより、ステータ１が軸受ハウジングに取付けられる。尚、この取付け後、治具は取り外される。また、前記ロータは、軸受ハウジングに固定されたステータ１に対して所定の隙間を有した状態で配設され、前記回転軸は、前記軸受ハウジングの軸受によって支承され、水槽内部に突出するようになっている。

さて、ステータ１は、取付用脚部１１ａ〜１１ｄと各分割コア５との相対的位置関係が周方向にずれており、モールド成形時における樹脂の収縮等により、全体の寸法精度に影響を及ぼすようにも思われる。
この点、本実施形態のステータ１は、前述した被覆部材１０の材料としてガラスの含有率が２０重量％以上であるため、樹脂の収縮等の影響が少なく、又、以下の成形型１５が用いられることにより、所望の寸法精度が得られるようになっている。

ここで、図４及び図５は、成形型１５にセットされたステータコア２を樹脂（被覆部材１０）と共に断面図で示している。成形型１５は、その内周側（図５で左側）の内型１６及び外周側の外型１７を有すると共に、各分割コア５に対応させて設けた位置決め手段を有する。詳細には、図４に示すように内型１６の周壁部１６ａには、各分割コア５に対し周方向へ相互に離間した複数箇所（例えば２箇所）で当接する複数（この場合、一対）の第１位置決め部１８ａ，１８ｂが、各分割コア５に対応させた等間隔（例えば６０度間隔）で一体に設けられている。従ってこの場合、第１位置決め部１８ａ，１８ｂは、内型１６に全部で１２箇所に形成されていて、ステータコア２の内周壁に対し１２箇所で当接する。第１位置決め部１８ａ，１８ｂは、内型１６の周壁部１６ａから径方向外側へ突出し、各分割コア５を径方向のずれが生じないように位置決めする。図４で右側の第１位置決め部１８ａは、右側の分割面５ｃから若干（例えばティース部４相互間の間隔分）左側の位置にあって、分割コア５の内周面と当接する。左側の第１位置決め部１８ｂは、左側の分割面５ｃから若干右側の位置にあって、分割コア５の内周面と当接する。

また、内型１６には、各分割コア５に対して軸方向両側から当接する第２位置決め部１９ａ，１９ｂが一体に設けられている（図５参照）。第２位置決め部１９ａ，１９ｂは、内型１６の周壁部１６ａにおいて分割コア５の突出部５ｄと対応して窪ませた凹所１６ｂ（図４参照）に位置する。即ち、図５における上側の位置決め部１９ａ及び下側の位置決め部１９ｂは、一対の第１位置決め部１８ａ，１８ｂの間における周方向の中間部に位置する。また、第２位置決め部１９ａ，１９ｂは、分割コア５における周方向の中間部の突出部５ｄに対して上下方向から挟むようにして当接する。

更に、ステータコア２は、その外周部（ティース部４の先端部４ａ）における外周側と上下両側とが外型１７に当接し、内周部が上記した第１位置決め部１８ａ，１８ｂ及び第２位置決め部１９ａ，１９ｂに当接する。よって、ステータコア２は、モールド成形の際に当接する部分に対応して、被覆部材１０によって覆われることなく露出した多数の露出部が形成される。このときの露出部は、各ティース部４の先端部４ａに形成される外周側の露出部２０と、内周側の第１露出部２１ａ，２１ｂ及び第２露出部２２ａ，２２ｂとを含む（図３〜図５参照）。

次に、ステータコア２の製造方法、特にはモールド成形について説明する。
まず、成形型１５内の所定位置に、ステータコア２、貫通孔１２，１４を構成する筒部材の夫々を収容配置する。このとき、ステータコア２は、隣り合った分割コア５同士を接続した状態で配置されるが、各分割コア５は、第１位置決め部１８ａ，１８ｂによりステータコア２全体の真円度が高まるように位置決めされる。また、各分割コア５は、その周方向の中間部であって且つ第１位置決め部１８ａ，１８ｂ間の中間位置で第２位置決め部１９ａ，１９ｂにより積層方向に位置決めされる。従って、成形型１５内において、各分割コア５ががたつくことなくセットされる。

その後、溶融した樹脂が成形型１５のゲート（図示略）から成形型１５内に注入され、その樹脂が成形型１５内にて硬化することにより、ステータコア２の外面にこれを覆うように被覆部材１０が成形される。このとき、被覆部材１０のうちヨーク部３の内周面を覆う部分の一部には、前述した取付用脚部１１ａ〜１１ｄと位置決め用脚部１３ａ〜１３ｃが一体的に成形される。そして、樹脂が硬化した後、成形型１５を外すことにより、成形が完了する。こうして、ステータ１には、分割コア５毎に、第１位置決め部１８ａ，１８ｂに対応する位置に第１露出部２１ａ，２１ｂが形成され、第２位置決め部１９ａ，１９ｂに対応する位置に第２露出部２２ａ，２２ｂが形成される。

以上説明したように、本実施形態のステータ１は、樹脂が流し込まれる成形型１５内部に各分割コア５に対応させて設けた位置決め手段であって各分割コア５に対し周方向へ相互に離間した複数箇所で当接する複数の第１位置決め部１８ａ，１８ｂにより、ヨーク部３におけるティース部４とは反対側から各分割コア５に対して当該複数の第１位置決め部１８ａ，１８ｂを当接させた状態で成形することで、分割コア５毎に、被覆部材１０から当該分割コア５の一部を露出させる複数の第１露出部２１ａ，２１ｂを設けた。

この構成によれば、成形型１５内部において、各分割コア５は、複数の第１位置決め部１８ａ，１８ｂにより周方向に間隔をおいた複数箇所で位置決めされる。従って、ステータコア２を複数の分割コア５で構成してもステータの寸法精度（真円度）を高めることができ、その分割面５ｃにおける磁気的損失を極力少なくすることができる。
また、成形型１５内にステータコア２をセットし、そのステータコア２についてティース部４とは反対側から各分割コア５に複数の第１位置決め部１８ａ，１８ｂを当接させた位置決め状態で成形する上記の製造方法によっても、上記したステータ１と同様の効果を奏する。

成形型１５内部に位置決め手段として各分割コア５に対し軸方向両側から当接し且つ第１位置決め部１８ａ，１８ｂから周方向にずれた第２位置決め部１９ａ，１９ｂにより、各分割コア５に対して当該第２位置決め部１９ａ，１９ｂを当接させた状態で成形することで、分割コア５毎に、被覆部材１０から当該分割コア５の一部を露出させる第２露出部２２ａ，２２ｂを設けた。これによれば、成形型１５内部にて第２位置決め部１９ａ，１９ｂにより各分割コア５の軸方向の位置決めがなされるため、分割コア５相互間における軸方向のずれをなくすことができ、軸方向の寸法精度を高めることができる。また、第２位置決め部１９ａ，１９ｂは、第１位置決め部１８ａ，１８ｂに対し周方向にずれているため、次の効果を奏する。

即ち、本実施形態と異なり、径方向に当接する当接部と軸方向に当接する当接部とが周方向に同じ位置にあり、これら「Ｌ」字状に連なる当接部でステータコアの角（かど）を位置決めすることも考えられる。しかしながら、角部を「Ｌ」字状の当接部で位置決めする構成よりも、第１位置決め部１８ａ，１８ｂと第２位置決め部１９ａ，１９ｂとが周方向にずれた位置で位置決めする本実施形態の方が、径方向と軸方向とで各別に位置決めを行うことができるため、精度を高めることができる。特に、複数の分割コア５からなるステータコア２にあっては、各分割コア５に対して、第１位置決め部１８ａ，１８ｂが周方向に離間した複数箇所で当接し、且つ第２位置決め部１９ａ，１９ｂが第１位置決め部１８ａ，１８ｂから周方向へずれた箇所で第１位置決め部１８ａ，１８ｂと異なる方向から当接するため、各分割コア５の径方向及び軸方向のずれを極力抑制することができる。

複数の第１露出部２１ａ，２１ｂは、各分割コア５の周方向両側に離間して形成され、第２露出部２２ａ，２２ｂは、複数の第１露出部２１ａ，２１ｂのうちの一方の露出部２１ａと他方の露出部２１ｂとの中間部、又は分割コア５における周方向の中間部に形成されている。これによれば、各分割コア５に対して、一方の第１位置決め部１８ａと他方の第１位置決め部１８ｂとが周方向に離間した両側方で当接し、且つその中間部で第２位置決め部１９ａ，１９ｂが軸方向から当接するため、より効果的に精度の高い位置決めを行うことができる。

この点、ステータの取付手段たる取付用脚部１１ａ〜１１ｄは、各分割コア５と対応する位置関係にない。しかしながら、上記したように各分割コア５は、成形型１５内で第１位置決め部１８ａ，１８ｂと第２位置決め部１９ａ，１９ｂとで各別に保持されるため、モールド成形時における樹脂の収縮等の影響を少なくして高精度のステータを得ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

例えば、上記したステータ１の取付対象は洗濯機に限られるものではなく、各種の取付対象物に取付けることができる。本発明のステータ１は、上述したアウターロータ型のモータに限ることなく、インナーロータ型のモータ、即ち、ステータコアのヨーク部の内周面に複数のティース部を有したステータと、このステータの内部に回転可能に設けられたロータとからなるモータにも適用することができる。

ここで、図６は、上記した位置決め部１８ａ，１８ｂを第１位置決め部１８ａ´，１８ｂ´に変更した変更形態を示しおり、当該変更形態は、上記した実施形態と以下の点で相違する。即ち、第１位置決め部１８ａ´，１８ｂ´は、上記位置決め部１８ａ，１８ｂに比し幅広に形成されており、各分割コア５の左右両端部に対して内周側から当接する。この場合、同図で右側の第１位置決め部１８ａ´を、分割コア５の右端部と右隣りの分割コア５左端部とに当接させた状態で成形を行うことにより、その当接面に対応する幅広な第１露出部２１ａ´が形成される。また、左側の第１位置決め部１８ｂ´を、分割コア５の左端部と左隣りの分割コア５右端部とに当接させた状態で成形することで、その当接面に対応する幅広な第１露出部２１ｂ´が形成される。

このように、複数の第１露出部２１ａ´，２１ｂ´は、分割コア５における周方向の両端部に形成される。この変更形態のように、第１位置決め部１８ａ´，１８ｂ´を分割コア５の左右両端部に当接するように配置することで、より寸法精度を高めることができ、高品質のステータ１を提供することができる。また、第１位置決め部１８ａ´，１８ｂ´は、他の分割コア５の端部とも当接するため、上記した実施形態と比べて第１位置決め部の数を半減した簡単な構成とすることができる。その他、本変更形態によれば上記した実施形態と同様の効果を奏する。

図面中、１はステータ、２はステータコア、３はヨーク部、４はティース部、５は分割コア、１０は被覆部材、１５は成形型、１８ａ，１８ｂ、１８ａ´，１８ｂ´は第１位置決め部、１９ａ，１９ｂは第２位置決め部、２１ａ，２１ｂ、２１ａ´，２１ｂ´は第１露出部、２２ａ，２２ｂは第２露出部を示す。

Claims (5)

1. 円環状のヨーク部の外周部または内周部に複数のティース部を有し、前記ヨーク部を周方向に分割した複数の分割コアを接続することにより構成したステータコアと、
   前記ステータコアにおける前記ヨーク部及び各ティース部の外面を覆うように成形により設けられた樹脂製の被覆部材と、を備え、
   前記樹脂が流し込まれる成形型内部に各分割コアに対応させて設けた位置決め手段であって各分割コアに対し周方向へ相互に離間した複数箇所で当接する複数の第１位置決め部により、前記ヨーク部における前記ティース部とは反対側から各分割コアに対して当該複数の第１位置決め部を当接させた状態で成形することで、前記分割コア毎に、前記被覆部材により覆われていない複数の第１露出部を設けたことを特徴とするモータのステータ。
2. 前記成形型内部に前記位置決め手段として各分割コアに対し軸方向両側から当接し且つ前記第１位置決め部から周方向にずれた第２位置決め部により、各分割コアに対して当該第２位置決め部を当接させた状態で成形することで、前記分割コア毎に、前記被覆部材により覆われていない軸方向両側の第２露出部を設けたことを特徴とする請求項１記載のモータのステータ。
3. 前記複数の第１露出部は、各分割コアの周方向両側に離間して形成され、
   前記第２露出部は、前記複数の第１露出部のうちの一方の露出部と他方の露出部との中間部、又は前記分割コアにおける周方向の中間部に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のモータのステータ。
4. 前記複数の第１露出部は、前記分割コアにおける周方向の両端部に形成されていることを特徴とする請求項３記載のモータのステータ。
5. 円環状のヨーク部の外周部または内周部に複数のティース部を有し、前記ヨーク部を周方向に分割した複数の分割コアを接続することにより構成したステータコアと、
   前記ステータコアにおける前記ヨーク部及び各ティース部の外面を覆うように成形により設けられた樹脂製の被覆部材と、を備えたモータのステータの製造方法において、
   前記樹脂が流し込まれる成形型は、その内部に各分割コアに対応させて設けた位置決め手段であって各分割コアに対し周方向へ相互に離間した複数箇所で当接する複数の第１位置決め部を備え、前記成形型内に前記ステータコアをセットし、そのステータコアについて前記ティース部とは反対側から各分割コアに前記複数の第１位置決め部を当接させた位置決め状態で成形することを特徴とするモータのステータの製造方法。

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