JP2015107031A

JP2015107031A - モータ

Info

Publication number: JP2015107031A
Application number: JP2013249448A
Authority: JP
Inventors: 酒井　敏典; Toshinori Sakai; 敏典酒井
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2015-06-08

Abstract

【課題】ステータコアの製造が容易であり、かつ製造コストを削減することができるモータを提供することを目的とする。
【解決手段】モータ１０は、一種類のコア片２３を積層させた積層コア２２を円周方向に連結したステータコア２１を有するモータ１０であって、コア片２３のヨーク部２４は、一方の端部２５が凸状の円弧形に形成され、他方の端部２６が凸状の円弧形と略同一の曲率半径の凹状の円弧形に形成され、積層コア２２は、凸状の円弧形を隣接する積層コア２２のヨーク部２４の凹状の円弧形に係合させ、前記凹状の円弧形を隣接する積層コア２２のヨーク部２４の凸状の円弧形に係合させながら、コア片２３を交互に表裏を反転させて積層される。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数のコア片を積層された積層コアを用いたモータに関する。

従来から鉄損を減少させるためにコア片を積層させた積層コアを円周方向に連結したステータと、ロータとを有するモータが知られている。
特許文献１には、分割積層コアを円周方向に結合する場合に、コア片の端部にテーパ部を形成することでテーパ部同士を滑らせて、分割積層コアを容易に結合できるステータが開示されている。
また、特許文献２には、ティースコアが突起部と窪み部とにより連結されたユニットコアが開示されている。特許文献２のユニットコアは、ティースコア同士が突起部と窪み部を中心に回転させることでユニットコアを逆反り形態にすることができるので、コイルをティースコアに容易に巻装できるものである。

特開平７−２２２３８３号公報特開２０１２−１７０２５３号公報

しかしながら、特許文献１のステータによれば、分割積層コアを全て結合させる必要があるためステータの組立が容易ではなかった。また、結合した後の分割積層コア同士には隙間が生じる虞があり磁気抵抗が大きくなってしまうという問題があった。
また、特許文献２のティースコアは突起部と窪み部とを形成しなければならず、製造コストが削減することが困難であった。特に、コアユニット同士を組み合わせるには突起部と窪み部とは別にほぞ部と蟻溝部とを用いているために、３種類のティースコアを用意しなければならず製造コストが増加してしまうという問題があった。

本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、ステータコアの製造が容易であり、かつ製造コストを削減することができるモータを提供することを目的とする。

本発明は、一種類のコア片を積層させた積層コアを円周方向に連結したステータコアを有するモータであって、前記コア片のヨーク部は、一方の端部が凸状の円弧形に形成され、他方の端部が前記凸状の円弧形と略同一の曲率半径の凹状の円弧形に形成され、前記積層コアは、前記凸状の円弧形を隣接する積層コアのヨーク部の凹状の円弧形に係合させ、前記凹状の円弧形を隣接する積層コアのヨーク部の凸状の円弧形に係合させながら、前記コア片を交互に表裏を反転させて積層されることを特徴とする。
また、当該モータは、前記ステータコアに巻装されるコイルが、ティース部の先端に向かうにしたがって巻数が減少するインナロータ式であることを特徴とする。
また、該モータは、前記ステータコアに巻装されるコイルが、ティース部の先端に向かうにしたがって巻数が増加するアウタロータ式であることを特徴とする。

本発明によれば、積層コアは一方の端部の凸状の円弧形を隣接する積層コアのヨーク部の凹状の円弧形に係合させ、他方の端部の凹状の円弧形を隣接する積層コアのヨーク部の凸状の円弧形に係合させながら、コア片を交互に表裏を反転させて積層している。したがって、コア片を積層させる作業に伴って隣接する積層コアと連結されるために、後に積層コア同士を連結する作業を軽減でき、ステータコアを容易に製造することができる。
また、コア片のヨーク部は一方の端部が凸状の円弧形に形成され、他方の端部が凸状の円弧形と略同一の曲率半径の凹状の円弧形に形成されているので、凸状の円弧形と凹状の円弧形が係合したときに両者間を回動させることができる。したがって、コア片の形状自体で回動部を形成できるので、回動部を別個に形成する必要がなく製造コストを削減することができる。

第１の実施形態のインナロータ式のモータを示す断面図である。コア片の構成を示す斜視図である。コア片をステータコアの一段目に配置した平面図である。積層させたコア片を上下方向に離した状態を示す斜視図である。コア片が積層された積層コアを抜き出した状態を示す斜視図である。積層コアの連結を解除した状態を示す平面図である。第２の実施形態のアウタロータ式のモータのステータを示す平面図である。

以下、本発明に係るモータについて図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係るインナロータ式のモータ１０を示す断面図である。
インナロータ型のモータ１０は、中空状のステータ２０と、ステータ２０の中空部に間隔を介して配置されるロータ３５と、ステータ２０およびロータ３５とを収容する円筒状のモータハウジング３６とを有している。

ステータ２０は、円筒状のステータコア２１と、巻線が巻装された複数のコイル３１とを有している。本実施形態のステータコア２１は、一種類のコア片を積層させた複数の積層コア２２を円周方向に連結させることで形成される。本実施形態の例では、ステータコア２１は、モータ１０の回動軸Ｏを中心として３０°間隔の境界線Ｂで区分けされる１２個の積層コア２２が連結されている。

以下、具体的に、ステータコア２１の構成について説明する。
図２は、ステータコア２１に用いるコア片２３の構成を示す斜視図である。本実施形態のステータコア２１は一種類のコア片２３のみによって構成される。コア片２３は、上面から見て略Ｔ字の薄板状であり、例えば電磁鋼板をプレス機により打ち抜くことで形成される。
コア片２３には、ステータコア２１の外側に位置するヨーク部２４と、ヨーク部２４の中心からロータ３５の回動軸Ｏに向かって延出するティース部２９とを有している。

本実施形態のヨーク部２４は、ステータコア２１の円周方向に沿って長く、一方の端部２５には凸状の円弧形が水平方向に突出して形成され、他方の端部２６には凹状の円弧形が形成される。ここで、凸状の円弧形と凹状の円弧形とは略同一の曲率半径ｒである。また、図２に示すように、凸状の円弧形の仮想中心点Ｏ₁と、凹状の円弧形の仮想中心点Ｏ₂とは、コア片２３の中心線Ｃに対して線対称に位置する。
以下では、理解を容易にするために、コア片２３のうち図２における上面を表面２７と称し、隠れている下面を裏面２８と称するものとする。

次に、ステータコア２１の製造方法の一例について図３〜図６を参照して説明する。
まず、表面２７を上側にしたコア片２３をステータコア２１の一段目として配置する。具体的には、図３に示すように隣接するコア片２３の端部２５、２６同士を当接させる。ここで、一方の端部２５の凸状の円弧形と他方の端部２６の凹状の円弧形とは略同一の曲率半径であることから、一方の端部２５と他方の端部２６とは隙間なく係合する。
ここでは、実際のステータコア２１の配置と異なり、コア片２３のヨーク部２４が内側に配置され、ティース部２９は回動軸Ｏから径方向の外側に向かうように配置される。各コア片２３は図示しない治具を用いて位置決めしながら配置される。

次に、裏面２８を上側にしたコア片２３をステータコア２１の二段目として配置する。このとき、二段目のコア片２３は、ティース部２９が一段目のコア片２３のティース部２９に重なるように配置する。また、一段目のコア片２３と同様に、隣接するコア片２３の端部２５、２６同士を当接させることで隙間なく係合される。一段目のコア片２３と二段目のコア片２３とは、ティース部２９への半抜きプレスにより固定される。したがって、上下のティース部２９同士に比べて、上下のヨーク部２４同士は比較的、上下移動が可能である。
次に、表面２７を上側にしたコア片２３をステータコア２１の三段目として配置して固定する。以降も同様に、コア片２３を交互に表裏を反転させながら配置して固定することで、コア片２３を積層させていく。したがって、ティース部２９が外側でヨーク部２４が内側に配置された逆反り環状のステータコアが形成される。

図４は、積層させたコア片２３を上下方向に離した状態を示す斜視図である。
隣り合うコア片２３ａ、２３ｂの連結部分Ｐ（図４に示す二点鎖線）に注目すると、一段目ではコア片２３ａの端部２５とコア片２３ｂの端部２６とが係合され、二段目ではコア片２３ａの端部２６とコア片２３ｂの端部２５とが係合される。すなわち、一段ごとにコア片２３ａとコア片２３ｂとの端部２５、２６が交互になって係合される。

図５は、コア片２３ａが積層された積層コア２２を一つだけ抜き出した状態を示す斜視図である。上述したようにコア片２３を交互に表裏を反転させながら積層させることで、一段目のコア片２３ａの端部２５と三段目のコア片２３ａの端部２５との間には隙間ｇが形成される。この隙間ｇには隣り合う積層コア２２の二段目のコア片２３ｂの端部２５が位置する。

このように積層コア２２を構成することで、図２で説明したコア片２３ａ、２３ｂの凸状の円弧形の仮想中心点Ｏ₁と凹状の円弧形の仮想中心点Ｏ₂とが、図４に示す鉛直線Ｖ上に重なる。そして、凸状の円弧形と凹状の円弧形の曲率半径が同一であることから、コア片２３ａ、２３ｂとの連結部分Ｐが回動部となって、隣接する積層コア２２同士を鉛直線Ｖを中心として回動させることができる。同様に、全ての積層コア２２同士で回動される。

次に、逆反り環状のステータコア２１の各積層コア２２のティース部２９にインシュレータを挿入した後、ティース部２９に巻線を巻装させてコイル３１を形成する。このとき、ティース部２９が回動軸Ｏから径方向の外側に向かって配置されるので、隣り合うティース部２９との間隔が広がっている。したがって、既に巻装させたコイル３１に干渉されることなく、ティース部２９に巻線を巻装させることができる。本実施形態では、ティース部２９の先端に向かうにしたがって、コイル３１の巻数を減少させるように巻装することで、各コイル３１を図１に示す境界線Ｂに近接させることができる。

次に、図６に示すように、逆反り環状のステータコア２１のうち一箇所だけ積層コア２２同士の連結を解除する。連結を解除するには、隣接する積層コア２２同士を離間する方向に引っ張ることで、各段で端部２５と端部２６との係合が外れ、積層コア２２同士の連結が解除される。
次に、図１に示すようにヨーク部２４が外側に配置され、ティース部２９が内側に配置されるように、隣接する積層コア２２同士をそれぞれ回動させる。連結を解除した積層コア２２同士を再び連結することで、図１に示すように中空状のステータ２０が製造される。ステータ２０はボルトによってヨーク部２４とモータハウジング３６が締結されることでモータハウジング３６内に固定される。

なお、連結を解除した積層コア２２同士を連結するには、図５に示すように一方の積層コア２２の端部２５と端部２５との隙間ｇに、他方の積層コア２２の端部２５をそれぞれ水平方向から挿入する。このとき、端部２５は、上下方向に突起を有しておらず水平方向に突出した形状であると共に比較的、上下移動が可能であることから、隙間ｇに端部２５を容易に挿入することができる。また、連結する積層コア２２同士は、逆反り環状のステータコア２１において一度、連結した積層コア２２同士であるために再度の連結が容易である。

本実施形態によれば、積層コア２２は一方の端部２５の凸状の円弧形を隣接する積層コア２２のヨーク部２４の凹状の円弧形に係合させ、他方の端部２６の凹状の円弧形を隣接する積層コア２２のヨーク部２４の凸状の円弧形に係合させながら、コア片２３を交互に表裏を反転させて積層している。したがって、コア片２３を積層させる作業に伴って隣接する積層コア２２と連結されるために、後に積層コア２２同士を連結する作業を軽減でき、ステータコア２１を容易に製造することができる。具体的には、積層コア２２同士を連結する箇所を一箇所のみにすることができる。

また、コア片２３のヨーク部２４は一方の端部２５が凸状の円弧形に形成され、他方の端部２６が凸状の円弧形と略同一の曲率半径の凹状の円弧形に形成されているので、凸状の円弧形と凹状の円弧形が係合したときに両者間を回動させることができる。したがって、コア片２３の形状自体で回動部を形成できるので、回動部を別個に形成する必要がなく製造コストを削減することができる。

また、積層コア２２同士を回動させることができるために、ステータコア２１を逆反りにすることができる。すなわち、隣接するティース部２９との間隔を離すことができるので、巻線を境界線Ｂまで巻装させてコイル３１を形成することができる。したがって、モータ１０の小型化および軽量化を図ることができる。また、隣接するティース部２９との間隔を離すことができるので、自動巻線機を用いてコイル３１を形成することができ、更に製造コストを削減することができる。

また、凸状の円弧形と凹状の円弧形とは略同一の曲率半径であるために、積層コア２２同士がどのような回動角度であっても端部２５と端部２６とは隙間なく常に係合する。したがって、ステータコア２１に形成される磁路が遮断されることなく磁気抵抗が少ないモータ１０を製造することができる。更に、端部２５と端部２６とは隙間なく係合することで、隙間による異音の発生を防止することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図７を参照して説明する。第１の実施形態ではインナロータ式のモータ１０について説明したが、アウタロータ式のモータであっても同様にステータコアを製造することができる。
図７は、本実施形態に係るアウタロータ式のモータに用いるステータ４０を示す断面図である。ステータ４０は、円筒状のステータコア４１と、巻線が巻装された複数のコイル５１とを有している。本実施形態のステータコア４１も、一種類のコア片４３を積層させた複数の積層コア４２を円周方向に連結させることで形成される。ここでは、ステータコア４１は、回動軸Ｏを中心として４０°間隔で分けられた９個の積層コア４２が連結される。

本実施形態は、第１の実施形態と同様、ヨーク部４４の一方の端部２５に凸状の円弧形が形成され、他方の端部２６に凹状の円弧形が形成された一種類のコア片４３が交互に表裏を反転させて積層させてステータコア４１を製造する。なお、アウタロータ式のモータに用いるステータコア４１は、ティース部４９の先端に向かうにしたがって、コイル３１の巻数を増加させるように巻装する。したがって、例えば９個の積層コア４２のうち、５個の積層コア４２と４個の積層コア４２とをそれぞれ分けて製造し、別々にコイル５１を巻装させた後に、５個の積層コア４２と４個の積層コア４２とを連結するとよい。このように予め分けて積層コア４２を製造することで、積層コア４２同士を回動させて隣り合うティース部４９との間隔が広い状態で巻線を巻装できることから、既に巻装させたコイル５１に干渉されることなく、ティース部４９に巻線を巻装させることができる。

以上、本発明を上述した実施形態を用いて説明したが、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
第１の実施形態では、逆反り環状にステータコアを組み立てる場合について説明したが、この場合に限られない。特にステータコア２１を量産する場合には、逆反りさせて隣り合うティース部２９との間隔を広くできればよく、環状にしなくてもよい。
また、第１の実施形態および第２の実施形態の積層コア２２、４２の個数や、第２の実施形態において分けて製造する積層コア４２の個数は、上述した場合に限られない。

１０：モータ２０：ステータ２１：ステータコア２２：積層コア２３：積層コア２４：ヨーク部２５：一方の端部２６：他方の端部２７：表面２８：裏面２９：ティース部３１：コイル３５：ロータ３６：モータハウジング４０：ステータ４１：ステータコア４２：積層コア４３：積層コア４４：ヨーク部４９：ティース部５１：コイル

Claims

一種類のコア片を積層させた積層コアを円周方向に連結したステータコアを有するモータであって、
前記コア片のヨーク部は、
一方の端部が凸状の円弧形に形成され、
他方の端部が前記凸状の円弧形と略同一の曲率半径の凹状の円弧形に形成され、
前記積層コアは、前記凸状の円弧形を隣接する積層コアのヨーク部の凹状の円弧形に係合させ、前記凹状の円弧形を隣接する積層コアのヨーク部の凸状の円弧形に係合させながら、前記コア片を交互に表裏を反転させて積層されることを特徴とするモータ。
当該モータは、
前記ステータコアに巻装されるコイルが、ティース部の先端に向かうにしたがって巻数が減少するインナロータ式であることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
当該モータは、
前記ステータコアに巻装されるコイルが、ティース部の先端に向かうにしたがって巻数が増加するアウタロータ式であることを特徴とする請求項１に記載のモータ。