JP3895736B2 - 固定子の構造とその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、固定子の構造に関し、特に、モーター固定子の構造とその製造方法に関するものである。

回転子組立体１、固定子２とフレーム３を含む従来のファンが図１に示されている。回転子組立体１は、ハブ１１１と回転翼１１２を有する回転翼構造１１を含み、ハブ１１１の外面の周りに設置されている。金属製ケース１２と磁石１３は、ハブ１１１に沿って設置される。軸１１３は、ハブ１１１の中心に設置され、ワッシャ１４は、軸１１３の上に設置される。固定子２は、ハウジング２１、コイル２２、上絶縁スペーサー２３、上磁極プレート２４、下絶縁スペーサー２５、下磁極プレート２６と回路基板２７を含む。ハウジング２１は、中空管からなり、その中に軸受のシステムを有している。上絶縁スペーサー２３と上磁極プレート２４は、コイル２２の上に順次に置かれ、ハウジング２１の外周を取り囲む。

次に、下絶縁スペーサー２５、下磁極プレート２６と回路基板２７が順次に置かれ、ハウジング２１の外周を取り囲む。こうして下絶縁スペーサー２５の上面がコイル２２の下端に接触し、ハウジング２１の開口を通った回転子組立体１の軸１１３は、リング１５によって固定され、回転子組立体１と固定子２に接続される。更に、センサーが回路基板２７の上に設置され、固定子２の電場を感知し、コントロールする。最後に、固定子２の底面がフレーム３に接続され、ファンの組立てが完成する。上述にみられるように、固定子２の組立ては、複雑である。

もう１つの従来の固定子が図２に示されている。固定子は、上磁極と下磁極２８、導磁性柱２９およびコイル２２を含む。導磁性柱２９の両端は、しっかりと各磁極２８の中空部に接合される。絶縁体（未表示）は、導磁性柱２９を覆い、コイル２２は、絶縁体の周りに巻かれる。磁極２８を組立て中、各上下の磁極２８の歯は、相補的に位置が合わされ、各歯２８１が均等に開けられるようにする。

もう１つの従来の固定子の構造が開示されている（特許文献１参照）。その固定子の構造は、リングに接続された４つの短い凸部と４つの長い凸部を有する中空歯車板によって一体的に形成され、４つの長い凸部は、屈曲して固定子構造を完成し、更に、４ピースの腰柱（ｗａｉｓｔ ｐｏｓｔ）を含んでいる。この固定子構造は、薄ケイ素鋼に用いられ、屈曲処置に提供される。そのため、導磁路は容易に飽和され、凸部は小さ過ぎて効率良く機能しない。

従来の固定子の組立ては複雑、且つ時間がかかり、磁極層とセンサーの相対位置が偏差し易いことから精密な組立てが要求され、これらは、モーターの効率を低減させる。上下の磁極層の一致の要求を解消するために、モーター効率を上げるシンプルで安定した固定子の構造が必要とされる。
米国特許第５、８５９、４８７号

本発明の課題は、モーターの効率を向上させる固定子の構造を提供し、上述の問題を解決する。

本発明の固定子構造は、本体、絶縁体、コイル、回路基板、固定子ブラケットを含む。第１端と第２端を有する中空ジャケット、間隔を開けて前記第１端に接続され、第１平面に延伸する複数の第１凸歯、および間隔を開けて前記第２端に接続され、第２平面に延伸する複数の第２凸歯を有し、前記第１凸歯が前記中空ジャケットの軸方向に沿って前記第２平面へ投影される時、前記第１凸歯は、２つの隣接する第２凸歯の間に位置し、前記中空ジャケット、前記第１凸歯と前記第２凸歯は、一体的に形成される本体、前記中空ジャケットの外面の上に形成される絶縁体、前記絶縁体の周りに巻かれるコイル、第２凸歯の下に設置される回路基板、および前記中空ジャケットに接合され、固定される固定子ブラケットを含む。

本体は、鉄心の粉末、絶縁のエポキシ樹脂、または導磁材料で覆われた鉄心の粉末によって一体的に形成することができる。

圧粉体は、加圧法、熱圧法、遠心力加圧法、射出成形法によって製造することができる。

固定子ブラケットの支えは、プラスチックの支え、または、金属製の支えからなることができる。

更に、中空ジャケットは、開口を有することができ、開口は、円形、長方形、多角形または、不規則な形からなることができる。

更に、本発明は、固定子の本体構造を提供し、モーターの効率と機械の精密度を向上させる。本体は、中空ジャケット、複数の第１凸歯と複数の第２凸歯を含む。第１端と第２端を有する中空ジャケット、間隔を開けて前記第１端に接続され、第１平面に延伸する複数の第１凸歯、および間隔を開けて前記第２端に接続され、第２平面で延伸する複数の第２凸歯を有し、前記第１凸歯が前記中空ジャケットの軸方向に沿って前記第２平面へ投影される時、前記第１凸歯は、２つの隣接する第２凸歯の間に位置し、前記中空ジャケット、前記第１凸歯と前記第２凸歯は、一体的に形成されるモーター固定子の本体構造を提供する。

第１平面は、第２平面に平行することができ、第１平面と第２平面は、中空ジャケットの軸方向に垂直であることができる。

中空ジャケットと、第１凸歯と第２凸歯は、鉄心の粉末、絶縁のエポキシ樹脂、または導磁材料で覆われた鉄心の粉末によって一体的に形成される。中空ジャケットと、複数の第１凸歯と第２凸歯は、加圧法、熱圧法、遠心力加圧法、射出成形法によって製造することができる。

更に、中空ジャケットは、開口を有し、開口は、円形、長方形、多角形または、不規則な形からなることができる。

更に、本発明は、固定子の本体構造の製造方法を提供する。固定子の本体構造の製造方法は、金属粉末を提供するステップ、および前記金属粉末を圧粉体に形成するステップを有し、前記圧粉体は、中空ジャケット、複数の第１凸歯と複数の第２凸歯を含み、前記中空ジャケットは、第１端と第２端を有し、前記第１凸歯は、間隔を開けて前記第１端に接続され、第１平面に延伸し、前記第２凸歯は、間隔を開けて前記第２端に接続され、第２平面に延伸し、前記第１凸歯が前記中空ジャケットの軸方向に沿って前記第２平面へ投影される時、前記第１凸歯は、２つの隣接する第２凸歯の間に位置される固定子の本体構造の製造方法を提供する。

本発明の固定子構造の一体構成によれば、従来の固定子の不利な点を改善することができる。更に、本発明は、導磁路を接合によって生じる漏れから防ぐことによって、モーターの効率を向上させることができる。

本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。

図３ａと図３ｂは、本発明に基づいた固定子の本体構造３０を示している。本体３０は、中空ジャケット３１、複数の第１凸歯３２と複数の第２凸歯３３を含む。中空ジャケット３１は、第１端３１１と第２端３１２を有する。間隔を開けた第１凸歯は、第１端３１１に接続され、第１平面の上に設置される。間隔を開けた第２凸歯３３は、第２端３１２に接続され、第２平面の上に設置される。本体３０の上面は、図３ｂに見られるように、第１凸歯３２が中空ジャケット３１の軸方向に沿って第２平面へ投影された時、各投影された第１凸歯３２は、２つの隣接する第２凸歯３３の間に位置される。

更に、中空ジャケット３１、複数の第１凸歯３２と複数の第２凸歯３３は、一体的に形成され、プロセスを簡素化する。更に、この実施例では、第１平面は第２平面に平行する。第１平面と第２平面は、中空ジャケット３１の軸方向に垂直である。

図４は、本発明の固定子構造を示している。固定子構造は、本体３０、絶縁体４１、コイル４２、回路基板４３、固定子ブラケット４４を含む。本体３０は、中空ジャケット３１、複数の第１端３２と複数の第２端３３を含む。中空ジャケット３１は、第１端３１１と第２端３１２を有する。間隔を開けた第１凸歯は、第１端に接続され、第１平面に延伸する。間隔を開けた第２凸歯は、第２端に接続され、第２平面に延伸する。第１凸歯３２が中空ジャケット３１の軸方向に沿って第２平面へ投影された時、各投影された第１凸歯３２は、２つの隣接する第２凸歯３３の間に位置される。中空ジャケット、第１凸歯と第２凸歯は、一体的に形成される。中空ジャケット３１の外面に形成された絶縁体４１は、例えば、固定子とプラスチック射出成形で一体的に形成される。コイル４２は、絶縁体４１の周りに巻かれ、また、回路基板４３は、第２凸歯３３の下に設置される。

回転子（未表示）は、固定子構造と接続され、電気回路は、回路基板４３の上に形成される。電気基板は、回転子の位置を感知するのに用いられ、固定子構造によって生じた電場をコントロールする。固定子ブラケット４４は、次に、中空ジャケット３１に接合され、その上に固定子構造を固定する。固定子ブラケット４４は、支え４４２とハウジング４４１を含み、支え４４２の中心から突出している。ハウジング４４１は、回路基板４３と中空ジャケット３１に沿って通過し、固定子構造を完成する。その後、回転子１のシャフト１１３（図１参照）は、ハウジング４４１を通ってフレーム３に接合し、モーターを形成する。この実施例では、固定子ブラケット４４は、既にフレーム３に固定されている。

更に、絶縁体４１は、プラスチック製であり、固定子ブラケット４４の支え４４２は、例えばプラスチックによって電気的に絶縁される。更に、支え４４２は、金属の支えでもよい。ハウジング４４１は、金属またはプラスチックの材料からなることができる。

続いて、本発明の固定子の本体構造の製造方法を説明する。

図５では、本体の製造方法は、金属粉末（Ｓ１）を提供し、金属粉末を圧粉体（Ｓ２）に形成する。ステップＳ１では、金属粉末は、鉄心の粉末、絶縁のエポキシ樹脂、または導磁材料で覆われた鉄心の粉末である。

ステップＳ２では、圧粉体が本発明の本体である。より詳細に述べると、圧粉体は、中空ジャケット、複数の第１凸歯と複数の第２凸歯を含む。中空ジャケットは、第１端と第２端を有する。第１凸歯は、間隔を開けて第１端に接続され、第１平面に延伸する。第２凸歯は、間隔を開けて第２端に接続され、第２平面に延伸する。第１凸歯が中空ジャケットの軸方向に沿って第２平面へ投影する時、各投影された第１凸歯は、２つの隣接する第２凸歯の間に位置される。

更に、圧粉体は、金属粉末を加圧することで製造される。更に、圧粉体は、金属粉末を熱圧することで製造される。また、圧粉体は、金属粉末を遠心力加圧することで製造することができる。また、圧粉体は、金属粉末を射出成形することで製造することができる。

固定子の本体構造の強度を増強するために、圧粉体を焼結し、焼結体にするステップ３の方法を更に含むことができる。

更に、本発明の方法は、焼結体のサイズを修正し、寸法精度を与えるステップＳ４を含むことができる。

また、上述の中空ジャケットは、開口を有することができる。図６ａと図６ｂに示されているように、開口３４、３４’は、円形、長方形、多角形、または不規則な形からなることができる。

続いて、本発明の固定子の本体構造の製造方法を説明する。

図７では、本体の製造方法は、円筒形の圧粉体（Ｓ５）を提供することと、円筒形の圧粉体（Ｓ６）を一体的にプレスすることを含んでいる。ステップＳ５では、円筒形の圧粉体は、鉄心の粉末、絶縁のエポキシ樹脂、または導磁材料で覆われた鉄心の粉末によって一体的に形成される。

ステップＳ６では、一体的に形成された円筒形の圧粉体が本発明の本体である。より詳細に述べると、円筒形の圧粉体は、中空ジャケット、複数の第１凸歯と複数の第２凸歯を含む。中空ジャケットは、第１端と第２端を有する。第１凸歯は、間隔を開けて第１端に接続され、第１平面に延伸する。第２凸歯は、間隔を開けて第２端に接続され、第２平面に延伸する。第１凸歯が中空ジャケットの軸方向に沿って第２平面へ投影する時、各投影された第１凸歯は、２つの隣接する第２凸歯の間に位置される。

更に、円筒形の圧粉体は、金属粉末を加圧することで製造される。更に、円筒形の圧粉体は、金属粉末を熱圧することで製造される。また、円筒形の圧粉体は、金属粉末を遠心力加圧することで製造することができる。また、円筒形の圧粉体は、金属粉末を射出成形することで製造することができる。

更に、本発明の方法は、焼結体のサイズを修正し、寸法精度を与えるステップＳ４を含むことができる。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

従来のファンの概略図である。 従来の固定子の概略図である。 本発明に基づいた固定子の本体構造の概略図である。 本体のもう１つの視角の図である。 本発明の固定子構造の概略図である。 本発明に基づいた固定子の本体構造を形成する方法のフローチャートである。 中空ジャケットの異なる実施例を示す図である。 中空ジャケットの異なる実施例を示す図である。 本発明による固定子の本体構造を形成する方法の他の実施例のフローチャートである。

符号の説明

３ フィルム
３０ 本体構造
３１ 中空ジャケット
３１１ 第１平面
３１２ 第２平面
３２ 第１凸歯
３３ 第２凸歯
４１ 絶縁体
４２ コイル
４３ 回路基板
４４ 固定子ブラケット
４４１ ハウジング
４４２ 支え

Claims (4)

1. 第１端と第２端を有する中空ジャケット、
   間隔を開けて前記第１端に接続され、第１平面に延伸する複数の第１凸歯、および
   間隔を開けて前記第２端に接続され、第２平面に延伸する複数の第２凸歯を有し、
   前記第１凸歯が前記中空ジャケットの軸方向に沿って前記第２平面へ投影される時、前記第１凸歯は、２つの隣接する第２凸歯の間に位置し、前記中空ジャケット、前記第１凸歯と前記第２凸歯は、一体的に形成される本体、
   前記中空ジャケットの外面の上に形成される絶縁体、
   前記絶縁体の周りに巻かれるコイル、
   第２凸歯の下に設置される回路基板、および
   前記中空ジャケットに接合され、固定される固定子ブラケットを含む固定子構造。
2. 第１端と第２端を有する中空ジャケット、
   間隔を開けて前記第１端に接続され、第１平面に延伸する複数の第１凸歯、および
   間隔を開けて前記第２端に接続され、第２平面で延伸する複数の第２凸歯を有し、
   前記第１凸歯が前記中空ジャケットの軸方向に沿って前記第２平面へ投影される時、前記第１凸歯は、２つの隣接する第２凸歯の間に位置し、前記中空ジャケット、前記第１凸歯と前記第２凸歯は、一体的に形成されるモーター固定子の本体構造。
3. 金属粉末を提供するステップ、および
   加圧法、熱圧法、遠心力加圧法、射出形成法によって、前記金属粉末を圧粉体に形成するステップを有し、
   前記圧粉体は、中空ジャケット、複数の第１凸歯と複数の第２凸歯を含み、前記中空ジャケットは、第１端と第２端を有し、
   前記第１凸歯は、間隔を開けて前記第１端に接続され、第１平面に延伸し、
   前記第２凸歯は、間隔を開けて前記第２端に接続され、第２平面に延伸し、
   前記第１凸歯が前記中空ジャケットの軸方向に沿って前記第２平面へ投影される時、前記第１凸歯は、２つの隣接する第２凸歯の間に位置される固定子の本体構造の製造方法。
4. 前記金属粉末は、鉄心の粉末、或いは、絶縁のエポキシ樹脂で覆われた鉄心の粉末である請求項３に記載の固定子の本体構造の製造方法。

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