JP2019030045A - ステータ及びステータを備えたモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】内側コアの外側コアに対する周方向の位置ズレを防止しながら、使用性を向上できるとともに小型化できるステータ及びそれを備えたモータを提供する。【解決手段】ステータは、筒状の外側コア21と、外側コアの径方向内側に取り付けられた内側コア22と、を有し、内側コアは、筒状のコアバック部と、コアバック部の外周面から径方向外方に延びるとともに周方向に並んで配置された複数の第1ティース22b及び複数の第2ティース22cと、第1ティースに巻き回されるコイル22dと、を有する。少なくとも一つの第2ティースの外周面及び外側コアの内周面の一方には径方向に突出する凸部21pが設けられるとともに他方には径方向に凹む凹部22rが設けられ、凸部と凹部とが嵌め合されている。【選択図】図6
Description
本発明は、ステータ及びステータを備えたモータに関する。
従来のステータを備えたモータは特許文献1に開示されている。このモータはモータハウジングを有しており、モータハウジングの内部にはロータとステータコア(ステータ)とが収容されている。ロータはシャフトを介してモータハウジングに回転自在に支持されており、その外周面には永久磁石が固定されている。永久磁石は円筒形状に形成されており、その外周面には8つの磁極が異なる極性を隣り合わせて周方向に並んで形成されている。
ステータコアはヨーク部と3つのティース対とを有している。ヨーク部は円筒形状に形成されており、その外周面をモータハウジングの内周面に接した状態でモータハウジングに嵌合固定されている。これにより、ロータはステータコアに対して回転自在となっている。
3つのティース対は3つの相に分けられており、これらのティース対は周方向に等間隔で配置されている。各ティース対は2つの巻線ティースからなっており、2つの巻線ティースはそれぞれロータに対向するとともに周方向に延びる先端部を有する断面略T字形状に形成されている。2つの巻線ティースにはそれぞれコイルが巻装されている。また、各ティース対において、2つの巻線ティースはそれぞれの先端部において互いに連結されて一体に形成されている。そして、各ティース対はヨーク部に形成された溝部に各巻線ティースの根本部が係合されることにより、ヨーク部に嵌合固定されている。これにより、各ティース対の周方向の位置ズレを防止することができる。
また、ステータコアには、隣り合うティース対の中間に位置して、それぞれコイルが巻装されない補助ティースがヨーク部と一体に設けられている。
しかしながら、上記特許文献に開示されたステータによると、コイルが巻装された巻線ティースの根本部がヨーク部に嵌合している。このため、巻線ティースの根本部にまでコイルを巻くことができず、コイルの巻き数を増やすことができない。したがって、所望のトルクを得ることができず、ステータ及びモータの使用性が低下する問題があった。一方、コイルの巻き数を増やすために巻線ティースの径方向の長さを増大させるとステータ及びモータの径方向の長さが増大し、ステータ及びモータが大型になる問題があった。
本発明は、内側コアの外側コアに対する周方向の位置ズレを防止しながら、使用性を向上できるとともに小型化できるステータ及びそれを備えたモータを提供することを目的とする。
本発明の例示的なステータは、筒状の外側コアと、前記外側コアの径方向内側に取り付けられた内側コアと、を有し、前記内側コアは、筒状のコアバック部と、前記コアバック部の外周面から径方向外方に延びるとともに周方向に並んで配置された複数の第1ティース及び複数の第2ティースと、前記第1ティースに巻き回されるコイルと、を有し、少なくとも一つの前記第2ティースの外周面及び前記外側コアの内周面の一方には径方向に突出する凸部が設けられるとともに他方には径方向に凹む凹部が設けられ、前記凸部と前記凹部とが嵌め合されている。
本発明の例示的なモータは、上記構成のステータと、前記外側コアの軸方向に延びる中心軸を中心に回転するロータと、を備え、前記ロータは前記コアバック部の径方向内側に配置される。
例示的な本発明によれば、内側コアの外側コアに対する周方向の位置ズレを防止しながら、使用性を向上できるとともに小型化できるステータ及びそれを備えたモータを提供することができる。
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本明細書では、モータの中心軸が延びる方向を単に「軸方向」と呼び、モータの中心軸と直交する方向を単に「径方向」と呼び、モータの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を単に「周方向」と呼ぶ。ステータ及びロータの中心軸は、モータの中心軸に一致する。また、本明細書では、説明の便宜上、軸方向を上下方向とし、図4の上下方向をステータ、ロータ及びモータの上下方向として各部の形状や位置関係を説明する。なお、上下方向は単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係及び方向を限定しない。また、本明細書では、軸方向に平行な断面図を「縦断面図」と呼ぶ。
また、軸方向において、下蓋から上蓋(蓋部)に向かう方向を単に「上方」と呼び、上蓋から下蓋に向かう方向を単に「下方」と呼ぶ。また、径方向において、中心軸に向かう方向を単に「内方」(内側)と呼び、中心軸から離れる方向を単に「外方」(外側)と呼ぶ。なお、以上に説明した方向の呼称は、実際の機器に組み込まれた場合での位置関係及び方向などを限定するものではない。
<1.モータの構成>
本発明の例示的な実施形態のモータについて以下説明する。図1は本実施形態に係るモータを示す斜視図である。モータ1は上下に延びる中心軸Cを中心に回転する所謂インナーロータ型のモータであり、例えば鉄道車両に搭載されて鉄道車両の扉の開閉機構に用いられる。また、モータ1は、例えば鉄道の駅のプラットホームに設置された安全柵装置に搭載され、安全柵装置の安全柵の開閉に用いられる。なお、モータ1は、鉄道車両の扉の開閉機構及び安全柵装置以外の用途に使用されてもよい。例えば、モータ1は、鉄道車両以外の輸送機械(例えば自動車)、OA機器、医療機器、工具、産業用の大型設備等に搭載されて種々の駆動力を発生させるものであってもよい。
本発明の例示的な実施形態のモータについて以下説明する。図1は本実施形態に係るモータを示す斜視図である。モータ1は上下に延びる中心軸Cを中心に回転する所謂インナーロータ型のモータであり、例えば鉄道車両に搭載されて鉄道車両の扉の開閉機構に用いられる。また、モータ1は、例えば鉄道の駅のプラットホームに設置された安全柵装置に搭載され、安全柵装置の安全柵の開閉に用いられる。なお、モータ1は、鉄道車両の扉の開閉機構及び安全柵装置以外の用途に使用されてもよい。例えば、モータ1は、鉄道車両以外の輸送機械(例えば自動車)、OA機器、医療機器、工具、産業用の大型設備等に搭載されて種々の駆動力を発生させるものであってもよい。
モータ1は金属製の筒状のハウジング10を有する。ハウジング10の軸方向上面及び軸方向下面はそれぞれ上蓋11(蓋部)及び下蓋15によって覆われる。軸方向から見てハウジング10の外形は略八角形であり、ハウジング10内にはステータ2(図4、図5参照)及びロータ3(図4参照)が収容される。これにより、ハウジング10はステータ2の径方向外側に設けられてステータ2の周面を覆う。
ハウジング10の外周面の上部には保持部材12が設けられる。保持部材12は1個の板部12a及び2個の円筒形状のブッシング12bを有する。板部12aは例えば金属板から成り、2個のネジ用貫通孔12c及び2個のブッシング用貫通孔12dを有する。ブッシング12bはブッシング用貫通孔12dに挿通され、ブッシング12b内には後述のリード線90が挿通される。ネジ用貫通孔12cにはネジ13(固定部材)が挿通される。本実施形態では、固定部材の一例としてネジ13を挙げているが、ネジ13以外のピンまたリベット等でもよい。
また、ハウジング10の外周面にはハウジング貫通孔10c(図2、図3参照)及びネジ孔10d(図4参照)が設けられる。ハウジング貫通孔10cにはブッシング12bが挿通される。ネジ孔10dはハウジング10を径方向に貫通し、ネジ孔10dにはネジ13が螺合する。
ブッシング12bをブッシング用貫通孔12d及びハウジング貫通孔10cに挿通させるとともにネジ13をネジ用貫通孔12cに挿通させた後に、ネジ孔10dにネジ13を螺合する。これにより、保持部材12はハウジング10の周壁外面に取り付けられる。すなわち、保持部材12はネジ13(固定部材)によってハウジング10の外周面に取り付けられる。
図2は、モータ1の上蓋11及びシャフト30を取り外した状態を軸方向上方から見た斜視図である。図3は、モータ1の上蓋11、シャフト30及び回路基板7を取り外した状態を軸方向上方から見た斜視図である。ハウジング10の軸方向上面には軸方向から見て略円形の開口部10aが設けられる。ハウジング10の軸方向上端面において開口部10aの径方向外方には4つの上面ネジ孔10bが周方向に並んで設けられる。
開口部10aは上蓋11によって塞がれる。すなわち、モータ1は、ハウジング10の軸方向上面を覆う上蓋11(蓋部)を有する。上蓋11は突出部11a(図4参照)及びフランジ部11b(図1参照)を有する。フランジ部11bは上蓋11の周縁部に配置され、フランジ部11bには4つの蓋部貫通孔11cが設けられる。4つの蓋部貫通孔11cは周方向に並んで配置され、各蓋部貫通孔11cはそれぞれ各上面ネジ孔10b(図2参照)に対向する。
突出部11aはフランジ部11bよりも径方向内方に設けられ、軸方向下方に突出する。各蓋部貫通孔11cに挿通した蓋ネジ11dを上面ネジ孔10bに螺合して上蓋11はハウジング10に取り付けられる。この時、上蓋11の突出部11aはハウジング10に嵌る。すなわち、モータ1は、ハウジング10の軸方向上面を覆う上蓋11(蓋部)を有し、上蓋11は、軸方向下方に突出してハウジング10に嵌る突出部11aを有する。
図4はモータ1を示す縦断面図である。図5はモータ1のステータ2を示す斜視図である。図6はステータ2を示す上面図である。なお、図5ではインシュレータ23の図示を省略している。ステータ2はロータ3の径方向外側に配置される。ステータ2はステータコア20(コア)及び複数のコイル22dを有する。ステータコア20は内側コア22及び筒状の外側コア21から構成され、外側コア21の径方向内側に内側コア22が取り付けられる。
<2.外側コアの構成>
図7は外側コア21を上方から見た斜視図である。図8は外側コア21を示す上面図である。軸方向から見て外側コア21の外形は略円形であり、外側コア21は複数の薄肉部21dと複数の厚肉部21eとを有する。薄肉部21dの径方向の厚みは厚肉部21eの径方向の厚みよりも小さく、軸方向から見て薄肉部21dの内周面は径方向外側に凸となるように湾曲している。薄肉部21dと厚肉部21eとは周方向に交互に配置される。すなわち、周方向に隣接する厚肉部21e間には薄肉部21dが配置される。本実施形態では、薄肉部21d及び厚肉部21eはそれぞれ6個設けられるが、薄肉部21d及び厚肉部21eの数は6個に限定されず複数であればよい。
図7は外側コア21を上方から見た斜視図である。図8は外側コア21を示す上面図である。軸方向から見て外側コア21の外形は略円形であり、外側コア21は複数の薄肉部21dと複数の厚肉部21eとを有する。薄肉部21dの径方向の厚みは厚肉部21eの径方向の厚みよりも小さく、軸方向から見て薄肉部21dの内周面は径方向外側に凸となるように湾曲している。薄肉部21dと厚肉部21eとは周方向に交互に配置される。すなわち、周方向に隣接する厚肉部21e間には薄肉部21dが配置される。本実施形態では、薄肉部21d及び厚肉部21eはそれぞれ6個設けられるが、薄肉部21d及び厚肉部21eの数は6個に限定されず複数であればよい。
外側コア21は、軸方向に積層された複数の電磁鋼板である第1鋼板21aにより構成される。各第1鋼板21aは、軸方向上面に塑性変形して軸方向に突出する複数のカシメ部21cを有する。本実施形態では、各第1鋼板21aは6個のカシメ部21cを有する。各第1鋼板21aにおいて、複数のカシメ部21cはそれぞれ各厚肉部21eに配置される。カシメ部21cの径方向の長さW2(図6参照)はカシメ部21cの周方向の長さW1(図6参照)よりも長い。本実施形態において、カシメ部21cは軸方向から見て径方向に延びる矩形形状である。複数のカシメ部21cが軸方向に重なることにより複数の第1鋼板21aは互いに固定される。
また、外側コア21の軸方向一端(上端)には軸方向に貫通する鋼板貫通孔21hを有する第2鋼板21bが設けられる。第2鋼板21bは第1鋼板21aと同様の電磁鋼板により構成され、軸方向上端の第1鋼板21a上に配置される。そして、鋼板貫通孔21hにカシメ部21cが嵌る。なお、本実施形態では、第2鋼板21bは、カシメ部21cに替えて鋼板貫通孔21hを有する第1鋼板21aと同様である。
また、外側コア21の内周面には径方向内方に突出する凸部21pが1つ設けられる。凸部21pは一つの厚肉部21eの内周面に配置され、外側コア21の軸方向上端から軸方向下端に渡って延びる。本実施形態では凸部21pの軸方向に垂直な断面の形状は半円形状である。なお、凸部21pの軸方向に垂直な断面の形状は矩形形状または半楕円形状でもよい。ここで、「垂直」とは、厳密に垂直の場合に加えて、略垂直の場合も含む。
<3.内側コアの構成>
図9は内側コア22を上方から見た斜視図である。図10は内側コア22を示す上面図である。内側コア22は複数の電磁鋼板を積層し、例えばカシメ固定されて構成される。本実施形態では、内側コア22の電磁鋼板は外側コア21の第1鋼板21aと同じ材質である。内側コア22は、筒状のコアバック部22a、複数の第1ティース22b及び複数の第2ティース22cを有する。本実施形態では第1ティース22b及び第2ティース22cはそれぞれ6個設けられる。なお、第1ティース22b及び第2ティース22cの数は6個に限定されず、複数であればよい。
図9は内側コア22を上方から見た斜視図である。図10は内側コア22を示す上面図である。内側コア22は複数の電磁鋼板を積層し、例えばカシメ固定されて構成される。本実施形態では、内側コア22の電磁鋼板は外側コア21の第1鋼板21aと同じ材質である。内側コア22は、筒状のコアバック部22a、複数の第1ティース22b及び複数の第2ティース22cを有する。本実施形態では第1ティース22b及び第2ティース22cはそれぞれ6個設けられる。なお、第1ティース22b及び第2ティース22cの数は6個に限定されず、複数であればよい。
第1ティース22b及び第2ティース22cはコアバック部22aの外周面から径方向外方に延びるとともに周方向に並んで配置される。これにより、第1ティース22b及び第2ティース22cは中心軸Cを中心に放射状に配置される。
第1ティース22bの外周端には、第1ティース22bの径方向の先端から周方向両側に延びるアンブレラ部22uが設けられる。アンブレラ部22uは外側コア21の薄肉部21dに近接して対向配置される。第1ティース22b及び第2ティース22cの上面、下面及び側面は樹脂から成るインシュレータ23により覆われる。第1ティース22bにはコイル22dが巻き回され、第2ティース22cにはコイル22dが巻き回されていない。コイル22dはインシュレータ23を介して各第1ティース22bの周囲にそれぞれ導線を巻き回して構成される。
第2ティース22cの外周面は第1ティース22bの外周面よりも径方向内側に配置される。すなわち、第2ティース22cの径方向の長さは第1ティース22bの径方向の長さよりも短い。本実施形態では第1ティース22bと第2ティース22cとは周方向に交互に配置されている。また、第2ティース22cは軸方向から見てカシメ部21cと径方向に対向する。
1つの第2ティース22cの外周面には径方向内方に凹む凹部22rが設けられる。なお、「外周面」とは、径方向外側の外周面を示す。凹部22rは第2ティース22cの軸方向上端から軸方向下端に渡って延びる。内側コア22を外側コア21に取り付けた際に凸部21pと凹部22rとは嵌め合されている。本実施形態では凹部22rの軸方向に垂直な断面の形状は半円形状である。なお、凹部22rの軸方向に垂直な断面の形状は矩形形状または半楕円形状でもよい。ここで、「垂直」とは、厳密に垂直の場合に加えて、略垂直の場合も含む。また、凸部21pは外側コア21の軸方向上端から軸方向下端まで延びていなくともよいが、外側コア21の軸方向上端から軸方向下端に渡って延びることが望ましい。
各第1ティース22bは金属製の端子25を有する。本実施形態では、端子25は第1ティース22bの軸方向上面に設けられる。すなわち、端子25は複数設けられ、複数の端子25は周方向に並べて配置される。端子25の種類に特に限定はないが、例えばマグメイト端子を用いることができる。
図11は端子25を示す斜視図である。端子25は基部25a及び基板接続部25bを有する。基板接続部25bは基部25aの軸方向上端面から軸方向上方に延び、後述の回路基板7の基板貫通孔7bに挿入される。基部25aには軸方向下端を開放して軸方向上方に延びるスリット25sが設けられる。なお、スリット25sは基部25aの軸方向上端を開放して軸方向下方に延びてもよい。すなわち、端子25は、軸方向一端を開放して軸方向に延びるスリット25sを有する。
コイル22dの端部はスリット25s内に配置され、スリット25sの周方向Aの両端面により挟まれる。これにより、端子25はコイル22dの端部を周方向Aで挟む。また、インシュレータ23の上部は基部25aを覆う。この時、コイル22dの先端は、基部25aを覆うインシュレータ23に設けられた開口部(不図示)を介して端子25の外周面よりも径方向外側に露出する。
内側コア22の外側コア21への取付方法について説明する。電磁鋼板の原板から、外側コア21を構成して外形が円形の第1鋼板21aを複数枚打ち抜く。この時、第1鋼板21aの径方向内側の部分は内側コア22を構成する電磁鋼板(放射状の形状の鋼板)の形に打ち抜かれる。次に、複数の第1鋼板21aを軸方向に積層した後に最も上の第1鋼板21aの上方に1枚の第2鋼板21bを積層する。これにより、第2鋼板21bを有する外側コア21が形成される。また、放射状の形状の鋼板を軸方向に積層することにより内側コア22が形成される。
次に、内側コア22の各第1ティース22bには巻線機(不図示)によりコイル22dが巻き回される。また、例えば巻線機に凹部22rに嵌る凸部(不図示)を設けると、内側コア22を巻線機に対して容易に位置決めすることができる。この時、内側コア22に外側コア21が取り付けられていないため、第1ティース22bにコイル22dを容易に巻くことができる。次に、各第1ティース22bの軸方向上面に端子25を設けるとともに、コイル22dの端部をスリット25s内に配置する。
次に、外側コア21を挟持部材(不図示)により挟持し、外側コア21の径方向内側に内側コア22を軸方向から圧入する。この時、凸部21pと凹部22rとが嵌め合される。これにより、内側コア22の外側コア21に対する周方向の位置ずれを防止することができる。したがって、内側コア22を外側コア21に精度良く取り付けることができる。なお、内側コア22を挟持部材により挟持し、内側コア22の径方向外側に外側コア21を軸方向から圧入してもよい。
また、本実施形態では、凸部21p及び凹部22rはそれぞれ1つのみ設けられている。これにより、凸部21pと凹部22rとが嵌め合される箇所が1箇所になり、内側コア22の外側コア21への取付時の作業性を向上させることができる。なお、凸部21p及び凹部22rはそれぞれ複数設けられてもよい。
ステータコア20よりも軸方向上方には回路基板7(図2、図4参照)が設けられる。回路基板7はハウジング10内に収容され、回路基板7の軸方向上面にはコネクタ7a及びコンデンサ等の電子部品(不図示)が実装される。コネクタ7aは回路基板7上の駆動回路(不図示)等に接続される。コネクタ7aにはリード線90の一端が接続され、リード線90の他端は例えば外部電源装置(不図示)に接続される。
また、回路基板7は軸方向に貫通する基板貫通孔7bを有し、基板貫通孔7bには端子25の基板接続部25b(図11参照)が挿通される。基板貫通孔7bに挿通された基板接続部25bは回路基板7にハンダ付けされ、駆動回路等に電気的に接続される。すなわち、モータ1は、ハウジング10内に収容されて端子25が接続される回路基板7と、回路基板7に接続されるリード線90とを有する。これにより、コイル22dは回路基板7に電気的に接続され、コイル22dに電力が供給される。
<4.絶縁部材の構成>
また、外側コア21の軸方向上方には一枚の帯状の絶縁部材28が載置される。絶縁部材28はシート状の単一の部材により構成され、端子25とハウジング10との径方向間に配置される。なお、シート状の絶縁部材28は樹脂等で構成されて変形可能な状態である。絶縁部材28をシート状にすることにより絶縁部材28をハウジング10の内周面に沿ってハウジング10内に容易に収容することができる。絶縁部材28はハウジング10及びステータ2に対して非固定状態であり、ハウジング10内に収容された絶縁部材28は軸方向から見て環状である。絶縁部材28の材質に特に限定はないが、例えばポリアミド等の樹脂を用いることができる。なお、「樹脂」にはプラスチック等が含まれる。
また、外側コア21の軸方向上方には一枚の帯状の絶縁部材28が載置される。絶縁部材28はシート状の単一の部材により構成され、端子25とハウジング10との径方向間に配置される。なお、シート状の絶縁部材28は樹脂等で構成されて変形可能な状態である。絶縁部材28をシート状にすることにより絶縁部材28をハウジング10の内周面に沿ってハウジング10内に容易に収容することができる。絶縁部材28はハウジング10及びステータ2に対して非固定状態であり、ハウジング10内に収容された絶縁部材28は軸方向から見て環状である。絶縁部材28の材質に特に限定はないが、例えばポリアミド等の樹脂を用いることができる。なお、「樹脂」にはプラスチック等が含まれる。
絶縁部材28がハウジング10内に収容された状態において、図4に示すように、絶縁部材28の軸方向下端面は外側コア21の軸方向上端面に接触する。また、絶縁部材28の軸方向上端は上蓋11の突出部11aに対向する。この時、絶縁部材28の軸方向上端は突出部11aに接触または近接する。これにより、絶縁部材28の軸方向の移動を規制することができ、コイル22dの端部及び端子25とハウジング10とを絶縁することができる。
絶縁部材28は、端子25よりも軸方向上方に軸方向に切り欠かれた切欠き部28nを有する。本実施形態では、径方向から見て切欠き部28nの形状は矩形形状である。なお、径方向から見て切欠き部28nの形状は矩形形状に限定されず、その他の形状(例えば半円形状または半楕円形状等)でもよい。なお、「矩形」、「半円」、「半楕円」とは、厳密に矩形、半円、半楕円の場合に加えて、略矩形、略半円、略半楕円の場合も含む。
リード線90はハウジング貫通孔10c及び切欠き部28n内に配置される。この時、ブッシング12bは切欠き部28nの軸方向下端面に接触してもよい。また、ブッシング12bを省いた場合にはリード線90は切欠き部28nの軸方向下端面または周方向の端面に接触してもよい。すなわち、切欠き部28nの内壁面はリード線90に接触してもよい。
また、ネジ13のハウジング10の内側の部分は、切欠き部28nの軸方向下端面に接触する。
図4に示すように、ロータ3はステータ2の径方向内側に配置される。ロータ3は筒状のロータコア31及び複数のマグネット32を有する。複数のマグネット32はロータコア31の外周面に配置される。各マグネット32の外周面は、コアバック部22aの内周面に対向する。これにより、ロータ3はコアバック部22aの径方向内側に配置される。複数のマグネット32はN極の磁極面とS極の磁極面とが周方向に交互に並び、周方向に等間隔に配置される。
なお、複数のマグネット32に替えて、単一の環状のマグネットを用いてもよい。この場合、マグネットの外周面にN極とS極とが周方向に交互に着磁されていればよい。また、マグネット及びロータコアが磁性体粉を配合した樹脂により一体に成形されてもよい。
ロータコア31は軸方向に延びるシャフト30を保持する。シャフト30は上下の軸受部33(図4参照)により支持され、中心軸Cを中心としてロータ3とともに回転する。
上方の軸受部33は上蓋11の中央部に配置され、下方の軸受部33は下蓋15の中央部に配置される。上下の軸受部33はボールベアリングから成る。なお、上下の軸受部33は他の方式の軸受(例えば、すべり軸受等)を有してもよい。シャフト30の軸方向下端部は下蓋15から下方に突出し、駆動対象(不図示)に接続される。
以上のように、ステータ2は、筒状の外側コア21と、外側コア21の径方向内側に取り付けられた内側コア22と、を有する。内側コア22は、筒状のコアバック部22aと、コアバック部22aの外周面から径方向外方に延びるとともに周方向に並んで配置された複数の第1ティース22b及び複数の第2ティース22cと、第1ティース22bに巻き回されるコイル22dと、を有する。そして、外側コア21の内周面には径方向に突出する凸部21pが設けられるとともに第2ティース22cの外周面には径方向に凹む凹部22rが設けられる。凸部21pと凹部22rとが嵌め合されている。
これにより、内側コア22の外側コア21に対する周方向の位置ズレを防止することができる。したがって、内側コア22を外側コア21に精度良く取り付けることができる。また、第1ティース22bには凸部21p及び凹部22rを設けないため、第1ティース22bの径方向の長さを増大させることなく、第1ティース22bにおいてコイル22dの巻き数を増やすことができる。したがって、モータ1の小型化を図りながら、モータ1において所望のトルクを得ることができる。
モータ1は、上下に延びる中心軸Cを中心に回転してマグネット32を有するロータ3と、ロータ3の径方向外側に配置されるステータ2と、ステータ2の径方向外側に設けられてステータ2の周面を覆う金属製の筒状のハウジング10と、を有する。ステータ2は、ステータコア20(コア)と、ステータコア20に巻き回されるコイル22dと、ステータコア20の軸方向上端面に配置されてコイル22dの端部が接続される端子25と、絶縁部材28と、を有する。絶縁部材28は、ステータコア20の軸方向上方に載置され、端子25とハウジング10との間に配置される。これにより、コイル22dの端部及び端子25とハウジング10とを絶縁することができる。
<5.モータの動作>
上記構成のモータ1において、リード線90を介して回路基板7に電力が供給されると、外側コア21及び内側コア22に磁束が生じる。そして、外側コア21及び内側コア22とマグネット32との間の磁束の作用により周方向のトルクが発生する。これにより、ロータ3がステータ2に対して中心軸Cを中心として回転する。この時、ステータ2は、コイル22dを巻き回した第1ティース22bと、コイル22dを巻き回していない第2ティース22cとを有する。これにより、モータ1のコギングを低減することができる。
上記構成のモータ1において、リード線90を介して回路基板7に電力が供給されると、外側コア21及び内側コア22に磁束が生じる。そして、外側コア21及び内側コア22とマグネット32との間の磁束の作用により周方向のトルクが発生する。これにより、ロータ3がステータ2に対して中心軸Cを中心として回転する。この時、ステータ2は、コイル22dを巻き回した第1ティース22bと、コイル22dを巻き回していない第2ティース22cとを有する。これにより、モータ1のコギングを低減することができる。
<6.変形例>
図12はモータ1のステータ2の変形例を示す上面図である。同図に示すように、一つの第2ティース22cの外周面には凸部21pが設けられるとともに、外側コア21の内周面には凹部22rが設けられてもよい。この場合でも、内側コア22の外側コア21に対する周方向の位置ズレを防止することができる。したがって、内側コア22を外側コア21に精度良く取り付けることができる。この時、凹部22rは外側コア21の軸方向上端から軸方向下端に渡って軸方向に延びると望ましい。
図12はモータ1のステータ2の変形例を示す上面図である。同図に示すように、一つの第2ティース22cの外周面には凸部21pが設けられるとともに、外側コア21の内周面には凹部22rが設けられてもよい。この場合でも、内側コア22の外側コア21に対する周方向の位置ズレを防止することができる。したがって、内側コア22を外側コア21に精度良く取り付けることができる。この時、凹部22rは外側コア21の軸方向上端から軸方向下端に渡って軸方向に延びると望ましい。
また、図12に示すように、絶縁部材28は複数の片状部28aから成り、各片状部28aは端子25とハウジング10との径方向間にそれぞれ配置されてもよい。この時、周方向に隣接する片状部28aの周方向端面は互いに接触してもよい。これにより、各端子25毎に絶縁性の片状部28aを設け、隣接する2つの片状部28aが周方向に移動した場合でも端子25とハウジング10との間の絶縁性を確保することができる。また、不具合の生じた片状部28aのみを交換することもでき、単一の部材から成る絶縁部材の構成に比し、絶縁部材28を節約することができる。
<7.本実施形態の作用効果>
本実施形態によると、ステータ2は、筒状の外側コア21と、外側コア21の径方向内側に取り付けられた内側コア22と、を有する。内側コア22は、筒状のコアバック部22aと、コアバック部22aの外周面から径方向外方に延びるとともに周方向に並んで配置された複数の第1ティース22b及び複数の第2ティース22cと、第1ティース22bに巻き回されるコイル22dと、を有する。そして、少なくとも一つの第2ティース22cの外周面及び外側コア21の内周面の一方には径方向に突出する凸部21pが設けられるとともに他方には径方向に凹む凹部22rが設けられる。凸部21pと凹部22rとが嵌め合されている。
本実施形態によると、ステータ2は、筒状の外側コア21と、外側コア21の径方向内側に取り付けられた内側コア22と、を有する。内側コア22は、筒状のコアバック部22aと、コアバック部22aの外周面から径方向外方に延びるとともに周方向に並んで配置された複数の第1ティース22b及び複数の第2ティース22cと、第1ティース22bに巻き回されるコイル22dと、を有する。そして、少なくとも一つの第2ティース22cの外周面及び外側コア21の内周面の一方には径方向に突出する凸部21pが設けられるとともに他方には径方向に凹む凹部22rが設けられる。凸部21pと凹部22rとが嵌め合されている。
これにより、内側コア22の外側コア21に対する周方向の位置ズレを防止し、内側コア22を外側コア21に精度良く取り付けることができる。また、第2ティース22cに凸部21pまたは凹部22rが設けられ、第1ティース22bには凸部21p及び凹部22rは設けられない。これにより、第1ティース22bの径方向の長さを増大させることなくコイル22dの巻き数を十分確保して所望のトルクを得ることができる。したがって、内側コア22の外側コア21に対する周方向の位置ズレを防止しながら、ステータ2の使用性を向上できるとともにステータ2を小型化することができる。
凹部22rは、凹部22rを設けた第2ティース22cまたは凹部22rを設けた外側コア21の軸方向上端から軸方向下端に渡って軸方向に延びる。これにより、凹部22rを容易に実現できるとともに内側コア22を外側コア21により精度良く取り付けることができる。この時、凸部21pも、凸部21pを設けた外側コア21または凸部21pを設けた第2ティース22cの軸方向上端から軸方向下端に渡って軸方向に延びることが望ましい。これにより、凸部21pを容易に実現できるとともに内側コア22を外側コア21により一層精度良く取り付けることができる。
第1ティース22bは端子25を有し、端子25にはコイル22dが接続される。これにより、端子25を設けながら凸部21p及び凹部22rを設けるスペースを確保できるとともに、端子25を設ける位置を凹部22rで容易に確認することができる。
外側コア21は、軸方向に積層された複数の第1鋼板21aにより構成され、各第1鋼板21aは、軸方向上面に塑性変形して軸方向に突出するカシメ部21cを有する。カシメ部21cは、軸方向から見たときに第2ティース22cと径方向に対向する。また、第2ティース22cの外周面は第1ティース22bの外周面よりも径方向内側に配置される。これにより、ステータ2の径方向の長さを増大させることなくカシメ部21cのスペースを設けることができる。したがって、カシメ部21cを設けながらステータ2の小型化を図ることができる。
カシメ部21cの径方向の長さW2はカシメ部21cの周方向の長さW1よりも長い。これにより、カシメ部21cによる第1鋼板21aの周方向の変形を抑制することができる。したがって、内側コア22を外側コア21に円滑に嵌め込むことできる。また、第1鋼板21aのめくれを防止することができる。
凸部21pが外側コア21に設けられるとともに、凹部22rが第2ティース22cに設けられる。これにより、カシメ部21cのスペースをより確保することができる。
外側コア21の軸方向一端には軸方向に貫通する鋼板貫通孔21hを有する第2鋼板21bが設けられ、鋼板貫通孔21hにカシメ部21cが嵌る。これにより、カシメ部21cの外側コア21の軸方向一端面から軸方向への突出量を抑えることができる。したがって、カシメ部21cと他の部材(ステータコア20以外の部材)との干渉を低減することができる。
モータ1は、ステータ2と、外側コア21の軸方向に延びる中心軸Cを中心に回転するロータ3と、を有し、ロータ3はコアバック部22aの径方向内側に配置される。これにより、使用性を向上して小型化できるステータ2を有するモータ1を容易に実現することができる。
また、モータ1は、上下に延びる中心軸Cを中心に回転してマグネット32を有するロータ3と、ロータ3の径方向外側に配置されるステータ2と、ステータ2の径方向外側に設けられてステータ2の周面を覆う金属製の筒状のハウジング10と、を有する。ステータ2は、ステータコア20(コア)と、ステータコア20に巻き回されるコイル22dと、ステータコア20の軸方向上端面に配置されてコイル22dの端部が接続される端子25と、絶縁部材28と、を有する。絶縁部材28は、ステータコア20の軸方向上方に載置され、端子25とハウジング10との間に配置される。このため、例えばモータ1の形成時にコイル22dの端部の端子25の外周側への突出量にバラつきが生じても絶縁部材28によりコイル22dの端部及び端子25とハウジング10とを絶縁することができる。したがって、モータ1の信頼性を向上させることができる。
コイル22dの先端が端子25の外周面よりも径方向外側に露出する。この時、露出したコイル22dの先端とハウジング10との径方向間に絶縁部材28が配置される。これにより、コイル22dの端部を端子25に接続する際にコイル22dの端部を絶縁性の被覆材等で逐一覆う必要がなくなり、コイル22dの端子25への接続時の作業性を向上させることができる。
端子25は、軸方向一端を開放して軸方向に延びるスリット25sを有し、コイル22dは、スリット25s内に配置される。これにより、コイル22dを端子25に容易に電気的に接続することができる。
モータ1は、ハウジング10の軸方向上面を覆う上蓋11(蓋部)を有し、上蓋11は、軸方向下方に突出してハウジング10に嵌る突出部11aを有し、絶縁部材28の軸方向上端は突出部11aに対向する。これにより、絶縁部材28の軸方向の移動を規制することができ、コイル22dの端部及び端子25とハウジング10との間の絶縁性をより向上させることができる。
端子25は複数設けられ、複数の端子25は周方向に並べて配置される。絶縁部材28は複数の片状部28aから成り、各片状部28aは端子25とハウジング10との径方向間にそれぞれ配置されてもよい。この時、周方向に隣接する片状部28aの周方向端面は互いに接触してもよい。これにより、各端子25毎に絶縁性の片状部28aを設け、隣接する2つの片状部28aが周方向に移動した場合でもコイル22dの端部及び端子25とハウジング10との間の絶縁性を確保することができる。また、不具合の生じた片状部28aのみを交換することもでき、単一の部材から成る絶縁部材の構成に比し、絶縁部材28を節約することができる。
端子25は複数設けられ、複数の端子25は周方向に並べて配置される。各端子25とハウジング10との径方向間には絶縁部材28が配置される。絶縁部材28は単一の部材により構成される。これにより、絶縁部材28の取付時の作業性を向上させることができる。また、絶縁部材28が周方向に移動した場合でもコイル22dの端部及び端子25とハウジング10との間の絶縁性をより確保することができる。
絶縁部材28はシート状である。これにより、絶縁部材28を設けてもモータ1の径方向の長さの増大を抑制することができる。
モータ1は、ハウジング10内に収容されて端子25が接続される回路基板7と、回路基板7に接続されるリード線90と、を有する。ハウジング10の外周面には径方向に貫通するハウジング貫通孔10cが設けられる。絶縁部材28は、端子25よりも軸方向上方に軸方向に切り欠かれた切欠き部28nを有し、リード線90はハウジング貫通孔10c及び切欠き部28n内に配置される。これにより、リード線90をハウジング10の外部に容易に引き出すことができる。したがって、回路基板7へのリード線90の取付時の作業性を向上させることができる。
切欠き部28nの内壁面はリード線90に接触してもよい。この場合、リード線90により絶縁部材28の周方向または軸方向の移動を規制することができる。
モータ1は、リード線90を保持する保持部材12を有し、保持部材12はネジ13(固定部材)によってハウジング10の外周面に取り付けられる。ネジ13のハウジング10の内側の部分は、切欠き部28nの軸方向下端面に接触する。これにより、保持部材12を取り付けるネジ13によって絶縁部材28の軸方向の移動をより規制することができる。この時、切欠き部28nの軸方向下端面に接触する突起部等をネジ13とは別途に設ける構成と比較して、モータ1の部品点数を少なくすることができる。なお、本実施形態では固定部材としてネジ13を例示しているが、ネジ13に替えて、ピンまたはリベット等を用いてもよい。この場合、ピンまたはリベットをかしめて保持部材12をハウジング10に取り付ける。
以上、本発明の実施形態及び変形例について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。また、以上に示した本発明の実施形態及び変形例は、矛盾が生じない範囲で組み合わせて実施されてもよい。
本発明によると、例えば、ステータ及びそれを備えたモータに利用することができる。
1・・・モータ、2・・・ステータ、3・・・ロータ、7・・・回路基板、7a・・・コネクタ、7b・・・基板貫通孔、10・・・ハウジング、10a・・・開口部、10b・・・上面ネジ孔、10c・・・ハウジング貫通孔、10d・・・ネジ孔、11・・・上蓋(蓋部)、11a・・・突出部、11b・・・フランジ部、11c・・・蓋部貫通孔、11d・・・蓋ネジ、12・・・保持部材、12a・・・板部、12b・・・ブッシング、12c・・・ネジ用貫通孔、12d・・・ブッシング用貫通孔、13・・・ネジ(固定部材)、15・・・下蓋、20・・・ステータコア、21・・・外側コア、21a・・・第1鋼板、21b・・・第2鋼板、21c・・・カシメ部、21d・・・薄肉部、21e・・・厚肉部、21h・・・鋼板貫通孔、21p・・・凸部、22・・・内側コア、22a・・・コアバック部、22b・・・第1ティース、22c・・・第2ティース、22d・・・コイル、22r・・・凹部、22u・・・アンブレラ部、23・・・インシュレータ、25・・・端子、25a・・・基部、25b・・・基板接続部、25s・・・スリット、28・・・絶縁部材、28a・・・片状部、28n・・・切欠き部、30・・・シャフト、31・・・ロータコア、32・・・マグネット、90・・・リード線、A・・・周方向、C・・・中心軸、W1・・・長さ、W2・・・長さ
Claims (8)
- 筒状の外側コアと、
前記外側コアの径方向内側に取り付けられた内側コアと、
を有し、
前記内側コアは、
筒状のコアバック部と、
前記コアバック部の外周面から径方向外方に延びるとともに周方向に並んで配置された複数の第1ティース及び複数の第2ティースと、
前記第1ティースに巻き回されるコイルと、
を有し、
少なくとも一つの前記第2ティースの外周面及び前記外側コアの内周面の一方には径方向に突出する凸部が設けられるとともに他方には径方向に凹む凹部が設けられ、
前記凸部と前記凹部とが嵌め合されている、ステータ。 - 前記凹部は、前記凹部を設けた前記第2ティースまたは前記凹部を設けた前記外側コアの軸方向上端から軸方向下端に渡って軸方向に延びる、請求項1に記載のステータ。
- 前記第1ティースは端子を有し、
前記端子には前記コイルが接続される、請求項1または請求項2に記載のステータ。 - 前記外側コアは、軸方向に積層された複数の第1鋼板により構成され、
各前記第1鋼板は、軸方向上面に塑性変形して軸方向に突出するカシメ部を有し、
前記カシメ部は、軸方向から見たときに前記第2ティースと径方向に対向し、
前記第2ティースの外周面は前記第1ティースの外周面よりも径方向内側に配置される、請求項1〜請求項3のいずれかに記載のステータ。 - 前記カシメ部の径方向の長さは前記カシメ部の周方向の長さよりも長い、請求項4に記載のステータ。
- 前記凸部が前記外側コアに設けられるとともに、前記凹部が前記第2ティースに設けられる、請求項4または請求項5に記載のステータ。
- 前記外側コアの軸方向一端には軸方向に貫通する鋼板貫通孔を有する第2鋼板が設けられ、
前記鋼板貫通孔に前記カシメ部が嵌る、請求項4〜請求項6のいずれかに記載のステータ。 - 請求項1〜請求項7のいずれかに記載のステータと、
前記外側コアの軸方向に延びる中心軸を中心に回転するロータと、
を有し、前記ロータは前記コアバック部の径方向内側に配置される、モータ。
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