JP2017103957A - ステータ、モータ及びステータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータのコア部材の構成部品を簡素化することができるモータ提供する。
【解決手段】モータＭの各ステータ部２１，２２は、第１及び第２ステータコア２３，２４の爪状磁極２７，２８とは径方向反対側に、第１及び第２ステータコア２３，２４とは別体であって磁性部材からなるコアバック部４４が設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステータ、モータ及びステータの製造方法に関する。

従来、例えば特許文献１に示すように、所謂ランデル型（コンシクエントポール型）構造のステータと、該ステータと径方向に対向する永久磁石を磁極としたロータとを備えたモータが知られている。ランデル型構造のステータは、周方向に複数の爪状磁極を有する環状のステータコアを対で用い、対のステータコアの各爪状磁極が周方向に交互となるように組み合わされるとともに、その対のステータコアの軸方向間にコイル部を配置し、各爪状磁極を互いに異なる磁極として機能させるようになっている。

また、ステータの各ステータコアは、例えば、ステータコアの爪状磁極とは径方向において反対側に爪状磁極と同方向に延びるコアバック部を有する。このコアバック部をステータコアに設けることによって磁気飽和が抑えられている。

特開２００７−１８１３０３号公報

ところで、上記のようなステータでは、コアバック部を設けることでコア部材（ステータコア）における磁気飽和を抑えているが、爪状磁極を含めてコア部材（ステータコア）を構成する構成部品が複雑となっていた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、コア部材の構成部品を簡素化することができるステータ、モータ及びステータの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するステータは、円板状のコアベースから軸方向に延出する爪状磁極を周方向に複数有する第１コア部と、円板状のコアベースから軸方向に延出する爪状磁極を周方向に複数有する第２コア部と、前記第１コア部及び前記第２コア部によって軸方向に挟持されるコイルと、を備えたステータであって、前記第１及び第２コア部の爪状磁極とは径方向反対側に、前記第１及び第２コア部とは別体であって磁性部材からなるコアバック部が設けられる。

この構成によれば、第１及び第２コア部の爪状磁極とは径方向反対側に、第１及び第２コア部とは別体であって磁性部材からなるコアバック部が設けられるため、コアバック部を同一部品にそれぞれ設けた場合と比較して各部品の構造を簡素化することができる。

上記ステータにおいて、前記第１コア部及び前記第２コア部は、径方向の前記コアバック部が位置する側において、前記爪状磁極側に窪んだ凹部が設けられ、前記凹部に前記コアバック部が位置することが好ましい。

この構成によれば、凹部にコアバック部が設けられるため、コアバック部によって第１及び第２コア部同士の周方向位置決めを行うことができる。
上記ステータにおいて、前記第１コア部と、前記第２コア部と、前記コイルとを有するステータ部が軸方向に複数積層され、複数の前記ステータ部を積層した状態で軸方向両側から挟持する挟持部を有することが好ましい。

この構成によれば、第１コア部と、第２コア部と、コイルとを有するステータ部が軸方向に複数積層され、複数のステータ部を積層した状態で軸方向両側から挟持する挟持部を有するため、挟持部によって複数のステータ部を積層した状態で挟持固定することができる。

上記ステータにおいて、前記挟持部は、複数の前記ステータ部を積層した状態で軸方向一方側に位置する第１挟持部と、複数の前記ステータ部を積層した状態で軸方向他方側に位置する第２挟持部と、前記第１挟持部及び前記第２挟持部の間を接続する接続部とを備え、前記接続部の一部として前記コアバック部が設けられることがこのましい。

この構成によれば、挟持部は、複数のステータ部を積層した状態で軸方向一方側に位置する第１挟持部と、複数の前記ステータ部を積層した状態で軸方向他方側に位置する第２挟持部と、第１挟持部及び前記第２挟持部の間を接続する接続部とを備え、前記接続部の一部として前記コアバック部が設けられる。即ち、挟持部にコアバック部を設けることで挟持固定を行いつつコアバック部の効果を付与することができる。また挟持部とコアバック部を別体とした場合と比較して部品点数の増加を抑えることができる。

また上記課題を解決するモータは、上記いずれかに記載のステータを備える。
この構成によれば、上記何れかに記載の効果と同様の効果を奏するモータを提供することができる。

また上記課題を解決するモータの製造方法は、円板状のコアベースから軸方向に延出する爪状磁極を周方向に複数有する第１コア部と、円板状のコアベースから軸方向に延出する爪状磁極を周方向に複数有する第２コア部と、前記第１コア部及び前記第２コア部によって軸方向に挟持されるコイルと、を備えたステータの製造方法であって、前記第１コア部及び前記第２コア部は、圧縮成形によって成形された圧粉磁心であり、磁性部材でなる別体のコアバック部が前記爪状磁極とは径方向反対側において当接配置される。

この構成によれば、第１コア部及び前記第２コア部は、圧縮成形によって成形された圧粉磁心であり、磁性部材でなる別体のコアバック部が爪状磁極とは径方向反対側において当接配置される。このため、第１及び第２コア部の爪状磁極とは径方向反対側に、第１及び第２コア部とは別体であって磁性部材からなるコアバック部が設けられるため、コアバック部を同一部品にそれぞれ設けた場合と比較して各部品の構造を簡素化することができる。

本発明のステータ、モータ及びステータの製造方法によれば、コア部材の構成部品を簡素化することができる。

一実施形態におけるモータの断面図。 同形態のモータの分解斜視図。 同形態のステータの分解斜視図。 同形態のステータの断面斜視図。

以下、モータの一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態のモータＭは、ブラシレスモータであって、ロータ１０及びステータ２０とを有する。

図１及び図２に示すように、ロータ１０は、磁性体よりなるロータコア１１と、ロータコア１１に固着された磁石１２，１３とを有する。
ロータコア１１は、ロータ１０の軸線Ｌを中心とする円筒状をなす内周側円筒部１４と、軸線Ｌを中心とする円筒状をなし、内周側円筒部１４よりも外周側に位置する外周側円筒部１５と、内周側円筒部１４と外周側円筒部１５の軸方向一端を繋ぐ上底部１６とを有している。上底部１６は、軸線Ｌに対して垂直をなす平板状に形成されている。ロータコア１１は、内周側円筒部１４の内周面が支軸１７に対して軸受１８を介して回転可能に支持される。

外周側円筒部１５の内周面には、Ａ相用の磁石１２と、Ｂ相用の磁石１３とが固着されている。磁石１２，１３は軸方向に並んで配置されており、磁石１２は後述の第１ステータ部２１と径方向に対向し、磁石１３は後述の第２ステータ部２２と径方向に対向するようになっている。各磁石１２，１３は径方向に磁化され、Ｎ極・Ｓ極が周方向において等間隔に交互に構成されている。

ステータ２０は、ハウジングＨに固定されるものであり、円環状をなす第１ステータ部２１と、円環状をなす第２ステータ部２２と、第１ステータ部２１及び第２ステータ部２２をハウジングＨに対して固定するための固定部４０とを有する。

第１及び第２ステータ部２１，２２は、互いに同一構成、同一形状をなし、軸方向に並設されている。なお、第２ステータ部２２が軸方向の前記上底部１６側（図１及び図２において上側）に配置され、第１ステータ部２１がロータコア１１の軸方向開放端側（図１及び図２において下側）に配置される。

本実施形態では、第１ステータ部２１はＡ相用とされ、それらには同相（Ａ相）の駆動電流が供給される。また、第２ステータ部２２はＢ相用とされ、それらには同相（Ｂ相）の駆動電流が供給される。

図２及び図３に示すように、第１及び第２ステータ部２１，２２はそれぞれ、互いに同一形状を有する一対のステータコア（第１ステータコア２３及び第２ステータコア２４）と、該一対のステータコア２３，２４の間に配置された巻線２５とを備えている。

各ステータコア２３，２４は、例えば圧縮成形によって形成された圧粉磁心であって、円筒状をなすコアベース２６と、そのコアベース２６からに延出された複数（本実施形態では６つ）の爪状磁極とを備えている。なお、第１ステータコア２３に形成された爪状磁極を第１爪状磁極２７とし、第２ステータコア２４に形成された爪状磁極を第２爪状磁極２８とする。各爪状磁極２７，２８は、互いに同一形状をなしている。また、各第１爪状磁極２７は周方向において等間隔（６０度間隔）に設けられ、各第２爪状磁極２８も同様に周方向において等間隔（６０度間隔）に設けられている。

各爪状磁極２７，２８は、コアベース２６から径方向外側に延出されるとともに軸方向を向くように直角に屈曲形成されている。ここで、各爪状磁極２７，２８において、コアベース２６から径方向外側に延出した部分を径方向延出部２９といい、軸方向に屈曲された先端部分を磁極部３０という。径方向延出部２９は、外周側ほど周方向幅が狭くなるように形成されている。磁極部３０の外周面（径方向外側面）は、軸線Ｌを中心とする円弧面に形成されている。

また、各ステータコア２３，２４は、径方向内側面に径方向外側に窪んだ凹部２３ａ，２４ａが形成される。
上記構成の第１及び第２ステータコア２３，２４は、それらの第１及び第２爪状磁極２７，２８（磁極部３０）が軸方向において互いに反対方向を向くように組み付けられる。また、この組付状態において、第１爪状磁極２７の磁極部３０と、第２爪状磁極２８の磁極部３０とが周方向等間隔に交互に配置される。

また、この組付状態において、第１及び第２ステータコア２３，２４の軸方向の間には巻線２５が介在されている。なお、巻線２５と第１及び第２ステータコア２３，２４との間には、図示しない絶縁部材が介装されている。巻線２５は、ステータ２０の周方向に沿った円環状をなしている。また、巻線２５は、軸方向においては第１爪状磁極２７の径方向延出部２９と第２爪状磁極２８の径方向延出部２９との間に配置されるとともに、径方向においては各ステータコア２３，２４のコアベース２６と各爪状磁極２７，２８の磁極部３０との間に配置されている。

上記のように構成された各ステータ部２１，２２は、所謂ランデル型構造をなす。つまり、第１及び第２ステータ部２１，２２は、第１及び第２ステータコア２３，２４間に配置された巻線２５によって、第１及び第２爪状磁極２７，２８をその時々で互いに異なる磁極に励磁する１２極のランデル型構造をなす。

図２に示すように、第１及び第２ステータ部２１，２２は、第２ステータコア２４同士が軸方向に隣接するように積層される。
なお、Ａ相用の第１ステータ部２１に対するＢ相用の第２ステータ部２２の配置角度は、軸方向上側（ステータ部２１側）から見て時計回り方向に予め定めた所定角度だけずれている。つまり、第１ステータ部２１の磁極（各爪状磁極２７，２８）に対し、第２ステータ部２２の磁極（各爪状磁極２７，２８）が、時計回り方向に所定角度だけずれるように構成されている。

また、第１及び第２ステータ部２１，２２と径方向に対向するロータ１０側の磁石１２，１３においても、周方向に互いにずれるように構成されている。詳しくは、軸方向上側（磁石１３側）から見て、Ｂ相用の磁石１３のＮ極（Ｓ極）が、Ａ相用の磁石１２のＮ極（Ｓ極）に対し、反時計回り方向に予め定めた所定角度だけずれるように配置されている。

図１、図２及び図４に示すように、各ステータ部２１，２２は、軸方向に積層した状態で固定部４０によって挟持されてハウジングＨに固定される。
固定部４０は、第１固定部４１と第２固定部４２とを有する。第１及び第２固定部４１，４２は、それぞれ各ステータ部２１，２２と軸方向において当接する当接部４３と、複数のコアバック部４４と、複数の取付部４５とを有する。

第１及び第２固定部４１，４２の当接部４３は、それぞれ円環板状をなすように形成される。第１固定部４１の当接部４３は第１ステータ部２１の第１ステータコア２３のコアベース２６と軸方向において当接し、第２固定部４２の当接部４３は第２ステータ部２２の第１ステータコア２３のコアベース２６と軸方向において当接する。

各コアバック部４４は、第１固定部４１，４２のそれぞれに径方向内側から軸方向に延出するように形成される。各コアバック部４４は、軸直交方向に切った断面が円弧状をなすように形成され、各コアバック部４４が各ステータコア２３，２４に設けられる凹部２３ａ，２４ａに嵌入されるようになっている。

取付部４５は、各コアバック部４４の先端側において径方向内側に延出するよう形成される。取付部４５には、挿通孔４５ａが形成され、ハウジングＨの被取付部Ｈ１に対して例えばボルト等によって取付可能となっている。

また、取付部４５は、第１ステータ部２１と第２ステータ部２２の軸方向における境界位置、即ち、各相（Ａ相、Ｂ相）の境界位置に配置される。
上記のように構成された固定部４０は、第１及び第２固定部４１，４２の当接部４３によって第１及び第２ステータ部２１，２２を軸方向に積層した状態で挟持し、取付部４５がハウジングＨに対して取り付けられることで第１及び第２ステータ部２１，２２がハウジングＨに対して固定される。

次に、本実施形態の作用について説明する。
Ａ相用の第１ステータ部２１の各巻線２５にはＡ相駆動電流が供給され、Ｂ相用の第２ステータ部２２の各巻線２５にはＢ相駆動電流が供給される。Ａ相駆動電流及びＢ相駆動電流は交流電流であり、互いの位相差が例えば９０度に設定される。そして、各ステータ部２１，２２に対応するＡ相及びＢ相駆動電流が供給されると、磁石１２，１３を回転させるトルクが発生し、ロータ１０が回転駆動される。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）第１及び第２ステータコア２３，２４の爪状磁極２７，２８とは径方向反対側に、第１及び第２ステータコア２３，２４とは別体であって磁性部材からなるコアバック部４４が設けられるため、コアバック部４４を同一部品にそれぞれ設けた場合と比較して各部品（ステータコア２３，２４やコアバック部４４）の構造を簡素化することができる。

（２）ステータコア２３，２４の凹部２３ａ，２４ａにコアバック部４４が設けられるため、コアバック部４４によってステータコア２３，２４同士の周方向位置決めを行うことができる。

（３）第１ステータコア２３と、第２ステータコア２４と、巻線２５とを有するステータ部２１，２２が軸方向に複数積層され、複数のステータ部２１，２２を積層した状態で軸方向両側から挟持する挟持部を構成する固定部４０を有するため、固定部４０によって複数のステータ部２１，２２を積層した状態で挟持固定することができる。

（４）固定部４０は、複数のステータ部２１，２２を積層した状態で軸方向一方側に位置する第１固定部４１の当接部４３と、複数のステータ部２１，２２を積層した状態で軸方向他方側に位置する第２固定部４２の当接部４３と、各当接部４３の間を接続する接続部としてのコアバック部４４及び取付部４５とを備える。即ち、固定部４０の一部としてコアバック部４４を設けることで挟持固定を行いつつコアバック部４４の効果を付与することができる。また固定部４０とコアバック部４４を別体とした場合と比較して部品点数の増加を抑えることができる。

（５）取付部４５が第１ステータ部２１と第２ステータ部２２との境界位置に配置されるので、第１ステータ部２１と第２ステータ部２２との相互間における周方向位置の微調整が可能である。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、第１ステータ部２１と第２ステータ部２２とを軸方向に積層してステータ２０を構成したが、その積層数は適宜変更してもよい。

また、第１ステータ部２１及び第２ステータ部２２のいずれか一方のみでステータ２０を構成してもよい。
・上記実施形態では、固定部４０と、コアバック部４４を一体形成したが、別体であってもよい。

・上記実施形態では、ステータコア２３，２４に凹部２３ａ，２４ａを形成し、その凹部２３ａ，２４ａにコアバック部４４が嵌入される構成としたが、ステータコア２３，２４と径方向においてコアバック部４４が当接していれば、凹部２３ａ，２４ａを省略した構成を採用してもよい。

・上記実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。

Ｍ…モータ、２０…ステータ、２１…第１ステータ部、２２…第２ステータ部、２３…第１ステータコア（第１コア部）、２３ａ…凹部、２４…第２ステータコア（第２コア部）、２４ａ…凹部、２５…コイル（巻線）、２６…コアベース、２７，２８…爪状磁極、４０…固定部（挟持部）、４３…当接部（第１挟持部及び第２挟持部）、４４…コアバック部（接続部）、４５…取付部（接続部）。

Claims (6)

1. 円板状のコアベースから軸方向に延出する爪状磁極を周方向に複数有する第１コア部と、円板状のコアベースから軸方向に延出する爪状磁極を周方向に複数有する第２コア部と、前記第１コア部及び前記第２コア部によって軸方向に挟持されるコイルと、を備えたステータであって、
   前記第１及び第２コア部の爪状磁極とは径方向反対側に、前記第１及び第２コア部とは別体であって磁性部材からなるコアバック部が設けられることを特徴とするステータ。
2. 請求項１に記載のステータにおいて、
   前記第１コア部及び前記第２コア部は、径方向の前記コアバック部が位置する側において、前記爪状磁極側に窪んだ凹部が設けられ、
   前記凹部に前記コアバック部が位置することを特徴とするステータ。
3. 請求項１又は２に記載のステータにおいて、
   前記第１コア部と、前記第２コア部と、前記コイルとを有するステータ部が軸方向に複数積層され、
   複数の前記ステータ部を積層した状態で軸方向両側から挟持する挟持部を有することを特徴とするステータ。
4. 請求項３に記載のステータにおいて、
   前記挟持部は、複数の前記ステータ部を積層した状態で軸方向一方側に位置する第１挟持部と、複数の前記ステータ部を積層した状態で軸方向他方側に位置する第２挟持部と、前記第１挟持部及び前記第２挟持部の間を接続する接続部とを備え、
   前記接続部の一部として前記コアバック部が設けられることを特徴とするステータ。
5. 請求項１〜４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モータ。
6. 円板状のコアベースから軸方向に延出する爪状磁極を周方向に複数有する第１コア部と、円板状のコアベースから軸方向に延出する爪状磁極を周方向に複数有する第２コア部と、前記第１コア部及び前記第２コア部によって軸方向に挟持されるコイルと、を備えたステータの製造方法であって、
   前記第１コア部及び前記第２コア部は、圧縮成形によって成形された圧粉磁心であり、磁性部材でなる別体のコアバック部が前記爪状磁極とは径方向反対側において当接配置されることを特徴とするステータの製造方法。

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