JP4700492B2 - モータ、及びモータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ステータコアがケースに収容保持されるモータ、及びモータの製造方法に関するものである。

従来、ブラシレスモータのステータとしては、巻線が巻装されるステータコアと、ステータコアが収容保持されるケースとを有し、ステータコアがケースの円筒部の内周面（圧接部）に例えば焼き嵌めにて圧接されて保持されてなるものがある。そして、このようなステータを備えるモータは、ケースの円筒部の内径精度（圧接する圧接部の真円度（寸法精度））を高くしないと、ケースに収容保持されるステータコアの内径精度が低くなってしまう。このことは、ステータコアとその内側に設けられるロータとのエアギャップにむらを生じさせ、例えばコギングトルクの増大を招く原因となる。そこで、例えば、ケースのプレス絞り加工後に、ケースの円筒部の内周面から径方向内側に内径（寸法）精度の高い圧接部（固定部）を別工程で成形する構成及び方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２６１０８５号公報

しかしながら、上記のように円筒部の内周面から径方向内側に内径（寸法）精度の高い圧接部（固定部）を別工程で成形する構成及び方法では、その工程で用いる治具や型が別途必要となるとともに、その成形工程が手間であり、製造コストや製造時間の増大を招いてしまう。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ステータコアが収容保持されるケースの円筒部における圧接部の寸法精度を高くすることができるとともに、ケースを容易に成形することができるモータ、及びモータの製造方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、巻線が巻装されるステータコアと、前記ステータコアが収容保持される磁性材料よりなるケースとを有し、前記ステータコアが前記ケースの円筒部の内周面に圧接されて保持されてなるステータと、前記ステータコアの内側で回転可能に設けられるロータとを備えたモータであって、前記ステータコアは、円環状の円環部を周方向に分割した形状のヨーク部と該ヨーク部から径方向内側に延び巻線が巻装されるティース部とを有する複数の分割コアが、前記ヨーク部の周方向端部同士が繋がるように環状に配列されたものであって、前記ケースの前記円筒部には、径方向外側に突出する軸方向に沿った突出部が形成され、前記円筒部の内周面には、前記突出部と対応した位置に形成される凹部と、該凹部を除いた部分に形成される圧接部とが周方向に交互に形成され、該凹部及び圧接部はそれぞれ等角度間隔に形成されるとともにその数が前記ティース部の数の３以上の整数倍に設定され、前記圧接部は、前記ヨーク部の周方向端部同士の繋ぎ目を含む周方向位置に配置され、前記円環部に各前記ティース部を中心として周方向に対称に圧接する。

同構成によれば、ケースの円筒部には、径方向外側に突出する軸方向に沿った突出部が形成されるため、突出部が形成されるように予肉を逃がしながらプレス絞り加工を行うことができる。これにより、プレス絞り加工時の加圧力を低減することができケースを容易に成形することができるとともに、ケース（ワーク）の応力を低減することができ圧接部の寸法精度を高くすることができる。その結果、例えば、ステータコアのケースへの組み付けを容易とすることができるとともに、ケースに収容保持されたステータコアの内径精度（ロータとの対向面の精度）をも高くすることができ、ひいてはコギングトルクを低減することができる。

又、凹部及び圧接部は、それぞれ等角度間隔に形成されるとともに、その数が前記ティース部の数の３以上の整数倍に設定され、圧接部は、円環部に各ティース部を中心として周方向に対称に圧接されるため、円環部を各ティース部に対して均等に（それぞれ同一条件で）バランス良く支持することができる。又、例えば、ステータコアのロータとの対向面である各ティース部の先端にそれぞれ僅かな歪みが生じたとしても、それらの歪みも各ティース部で均等なものとなり、ひいてはコギングトルクを低減することができる。

又、ヨーク部の周方向端部同士の繋ぎ目に僅かなクリアランスが生じて該部分の磁気抵抗が増大する虞があるが、ケースの圧接部が前記繋ぎ目を含む周方向位置に配置されるため、ケースを介した磁路が形成され周方向に隣り合う分割コア同士間の磁気抵抗の増大が抑制される。又、各前記繋ぎ目の前記クリアランスがばらついたとしても、磁気抵抗のばらつきが抑制されるので、コギングトルクを低減することができる。

請求項２に記載の発明では、巻線が巻装されるステータコアと、前記ステータコアが収容保持される磁性材料よりなるケースとを有し、前記ステータコアが前記ケースの円筒部の内周面に圧接されて保持されてなるステータと、前記ステータコアの内側で回転可能に設けられるロータとを備え、前記ステータコアは、円環状の円環部を周方向に分割した形状のヨーク部と該ヨーク部から径方向内側に延び巻線が巻装されるティース部とを有する複数の分割コアが、前記ヨーク部の周方向端部同士が繋がるように環状に配列されたものであって、前記ケースの前記円筒部には、径方向外側に突出する軸方向に沿った突出部が形成され、前記円筒部の内周面には、前記突出部と対応した位置に形成される凹部と、該凹部を除いた部分に形成される圧接部とが周方向に交互に形成され、該凹部及び圧接部はそれぞれ等角度間隔に形成されるとともにその数が前記ティース部の数の３以上の整数倍に設定され、前記圧接部は、前記ヨーク部の周方向端部同士の繋ぎ目を含む周方向位置に配置され、前記円環部に各前記ティース部を中心として周方向に対称に圧接するモータの製造方法であって、前記ケースをプレス絞り加工にて成形し、ステータコアを前記ケースの円筒部の内周面に圧接して保持し、前記プレス絞り加工を行う絞り加工工程では、前記円筒部に前記突出部が形成されるとともに、前記円筒部の内周面に前記凹部と前記圧接部とが形成されるように予肉を前記突出部に逃がしながらプレス絞り加工を行うとともに、前記ステータコアを前記円筒部に保持する工程では、前記圧接部が前記ヨーク部の周方向端部同士の繋ぎ目を含む周方向位置に配置されるように、前記ステータコアを前記円筒部の内周面に圧接する。

同発明によれば、プレス絞り加工時の加圧力を低減することができケースを容易に成形することができるとともに、ケース（ワーク）の応力を低減することができ圧接部の寸法精度を高くすることができる。又、ヨーク部の周方向端部同士の繋ぎ目に僅かなクリアランスが生じて該部分の磁気抵抗が増大する虞があるが、ケースの圧接部が前記繋ぎ目を含む周方向位置に配置されるため、ケースを介した磁路が形成され周方向に隣り合う分割コア同士間の磁気抵抗の増大が抑制される。又、各前記繋ぎ目の前記クリアランスがばらついたとしても、磁気抵抗のばらつきが抑制されるので、コギングトルクを低減することができる。
又、凹部及び圧接部は、それぞれ等角度間隔に形成されるとともに、その数が前記ティース部の数の３以上の整数倍に設定され、圧接部は、円環部に各ティース部を中心として周方向に対称に圧接されるため、円環部を各ティース部に対して均等に（それぞれ同一条件で）バランス良く支持することができる。又、例えば、ステータコアのロータとの対向面である各ティース部の先端にそれぞれ僅かな歪みが生じたとしても、それらの歪みも各ティース部で均等なものとなり、ひいてはコギングトルクを低減することができる。
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載のモータの製造方法において、前記ステータコアを前記円筒部に保持する工程では、前記圧接部が前記ヨーク部の周方向端部同士の繋ぎ目を含む周方向位置に配置されるように焼き嵌めを行うことで、前記ステータコアを前記円筒部の内周面に圧接して保持する。

本発明によれば、ステータコアが収容保持されるケースの円筒部における圧接部の寸法精度を高くすることができるとともに、ケースを容易に成形することができるモータ、及びモータの製造方法を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１〜図３に従って説明する。
図１（ａ）（ｂ）に示すように、モータ（ブラシレスモータ）は、ステータ１とロータ２（図１（ｂ）中、２点鎖線で示す）とを備えている。ステータ１は、巻線３（図１（ｂ）参照、図１（ａ）では省略）が巻装されるステータコア４と、ステータコア４が収容保持されるケース５とを有する。

ケース５は、磁性材料よりなり、略有底筒形状であって、詳しくは、略円筒状の円筒部５ａと、円筒部５ａの一方（図１（ａ）中、上方）の端部を閉塞する閉塞部５ｂとを有する。ステータコア４は、円環状の円環部４ａと円環部４ａから径方向内側に延び前記巻線３が巻装される１２個のティース部４ｂとを有する。又、本実施の形態のステータコア４は、円環状（円環部４ａ）を周方向に分割した形状のヨーク部４ｃと該ヨーク部４ｃから径方向内側に延びる前記ティース部４ｂとを有する分割コア４ｄが、ヨーク部４ｃの周方向端部同士が繋がるように複数（本実施の形態では１２個）環状に配列されたものである。尚、周方向に隣り合う分割コア４ｄ同士は、ヨーク部４ｃの周方向端部（繋ぎ目）を中心に回動可能とされ、巻線３の巻装時には周方向に隣り合うティース部４ｂ同士の間隔が広くされるものである。そして、ステータコア４は焼き嵌めされることで、ケース５の円筒部５ａの内周面に圧接されて保持される。

ロータ２は、図示しない永久磁石を有し、ステータコア４の内側で回転可能に設けられる。
ここで、前記ケース５の円筒部５ａには、図１（ａ）及び図２に示すように、径方向外側に突出する軸方向に沿った突出部５ｃが形成されている。又、円筒部５ａの内周面には、図２に示すように、突出部５ｃと対応した位置に形成される凹部５ｄと、該凹部５ｄを除いた部分に形成される圧接部５ｅとが周方向に交互に形成されている。本実施の形態の突出部５ｃ、凹部５ｄ及び圧接部５ｅは、それぞれ等角度間隔に形成されるとともに、その数がティース部４ｂ（分割コア４ｄ）の数（１２個）の整数倍に設定され、本実施の形態では周方向に３６個形成されている。又、図２に示すように、圧接部５ｅは、周方向に隣り合うヨーク部４ｃの周方向端部同士の繋ぎ目を含む周方向位置に配置されている。尚、本実施の形態では、ヨーク部４ｃ（ティース部４ｂ）の周方向中心に突出部５ｃ（凹部５ｄ）が一致するように配置されている。よって、圧接部５ｅは、ヨーク部４ｃ（円環部４ａ）に各ティース部４ｂの周方向中心を中心として周方向に対称に圧接され、詳しくは前記周方向中心から若干ずれた位置と周方向端部とでそれぞれ圧接されることになる。尚、図２では、前記突出部５ｃ及び凹部５ｄを視覚的に分かり易くするために、それらの凹凸を誇張して模式的に図示している。

次に、上記したケース５及びモータの製造方法について説明する。
上記ケース５は、図３に示すように、ワーク１１を挟むようにパンチ１２とダイ１３とを軸方向に相対移動させるプレス絞り加工にて成形される。ダイ１３は、ケース５の外周面と対応した成形凹部１３ａを有し、その成形凹部１３ａの内周面には突出部５ｃと対応して径方向外側に凹設された溝１３ｂが軸方向に沿って形成されている。この溝１３ｂは、周方向に３６箇所形成される。又、溝１３ｂは、突出部５ｃの突出量より十分深く凹設されている。

そして、絞り加工工程では、図３に示すように、円筒部５ａに径方向外側に突出する軸方向に沿った突出部５ｃが形成されるとともに、円筒部５ａの内周面に前記凹部５ｄ（図２参照）と前記圧接部５ｅ（図２参照）とが周方向に交互に形成されるように、溝１３ｂ内に（突出部５ｃとなる）予肉を逃がしながらプレス絞り加工を行う（図３中、パンチ１２をダイ１３に対して上方に相対移動させる）。尚、図３は、絞り加工工程途中を示す図であるが、便宜上、成形前のワーク１１と成形後のケース５（その各部）とを混同して符号を付している。又、図３では、前記突出部５ｃの突出量等を誇張して模式的に図示している。又、前記凹部５ｄは、前述したように予肉が逃げてその部分の応力が小さくなることで僅かに形成されることになる。

そして、焼き嵌め工程では、図２に示すように、圧接部５ｅが周方向に隣り合うヨーク部４ｃの周方向端部同士の繋ぎ目を含む周方向位置に配置されるように、ステータコア４のケース５への焼き嵌めを行う。尚、焼き嵌めとは、ケース５を加熱して膨張させ、円筒部５ａ内にステータコア４を挿入し、ケース５を冷却することでステータコア４を円筒部５ａの内周面に圧接保持させることである。

次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）ケース５の円筒部５ａには、径方向外側に突出する軸方向に沿った突出部５ｃが形成されるため、突出部５ｃが形成されるように予肉を逃がしながらプレス絞り加工（絞り加工工程）を行うことができる。これにより、プレス絞り加工時の加圧力を低減することができケース５を容易に成形することができるとともに、ケース５（ワーク１１）の応力を低減することができ圧接部５ｅの寸法精度（真円度）を高くすることができる。その結果、例えば、ステータコア４のケース５への組み付けを容易とすることができるとともに、ケース５に収容保持されたステータコア４の内径精度（ロータ２との対向面の精度）をも高くすることができ、ひいてはコギングトルクを低減することができる。又、焼き嵌め後では、凹部５ｄ内にステータコア４がくい込むようになり、ケース５とステータコア４との相対回動が低減される（空転抵抗が大きくなる）という効果も期待できる。

（２）ヨーク部４ｃの周方向端部同士の繋ぎ目には僅かなクリアランスが生じて該部分の磁気抵抗が増大する虞があるが、ケース５の圧接部５ｅが前記繋ぎ目を含む周方向位置に配置されるため、ケース５を介した磁路が形成され周方向に隣り合う分割コア４ｄ同士間の磁気抵抗の増大が抑制される。言い換えると、前記凹部５ｄと前記繋ぎ目が周方向に一致してしまうと、ケース５を介した磁路が遠く（長く）なるので周方向に隣り合う分割コア４ｄ同士間の磁気抵抗が大きくなる虞があるが、上記構成ではこのことが防止される。又、各前記繋ぎ目の前記クリアランスがばらついたとしても、磁気抵抗のばらつきが抑制されるので、コギングトルクを低減することができる。又、各ヨーク部４ｃの各周方向端部が圧接部５ｅに圧接されて支持されるため、各分割コア４ｄを良好に（安定して）支持することができる。その結果、例えば、ステータコア４の内径精度（ロータ２との対向面の精度）を更に高くすることができ、ひいてはコギングトルクを更に低減することができる。

（３）突出部５ｃ、凹部５ｄ及び圧接部５ｅは、それぞれ等角度間隔に形成されるとともに、その数がティース部４ｂ（分割コア４ｄ）の数（１２個）の整数倍に設定され、本実施の形態では周方向に３６個形成される。そして、圧接部５ｅは、ヨーク部４ｃ（円環部４ａ）に各ティース部４ｂの周方向中心を中心として周方向に対称に圧接されるため、ヨーク部４ｃ（円環部４ａ）を各ティース部４ｂに対して均等に（それぞれ同一条件で）バランス良く支持することができる。その結果、例えば、ステータコア４の内径精度を更に高くすることができ、ひいてはコギングトルクを更に低減することができる。又、例えば、ステータコア４のロータ２との対向面である各ティース部４ｂの先端にそれぞれ僅かな歪み（傾き等）が生じたとしても、それらの歪みも各ティース部４ｂで均等なものとなり、ひいてはコギングトルクを低減することができる。

上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施の形態では、ステータコア４は、分割コア４ｄが複数（本実施の形態では１２個）環状に配列されたものであるとしたが、これに限定されず、円環部４ａ（ヨーク部４ｃ）が一体のもの（分解や回動が不能なもの）としてもよい。

・上記実施の形態では、圧接部５ｅは、ヨーク部４ｃ（円環部４ａ）に各ティース部４ｂの周方向中心を中心として周方向に対称に圧接されるとしたが、これに限定されず、例えば、非対称に圧接されるようにしてもよい。又、圧接部５ｅは、ヨーク部４ｃの周方向端部同士の繋ぎ目を含む周方向位置に配置されるとしたが、これに限定されず、凹部５ｄを、前記繋ぎ目を含む周方向位置に配置してもよい。尚、勿論、上記別例（ステータコア４の円環部４ａ（ヨーク部４ｃ）が一体のもの）のものにおいては、前記繋ぎ目がないので、繋ぎ目と圧接部５ｅとの周方向の関係が限定されるものではない。

・上記実施の形態では、突出部５ｃ、凹部５ｄ及び圧接部５ｅは、それぞれ等角度間隔に形成されるとともに、その数がティース部４ｂ（分割コア４ｄ）の数（１２個）の整数倍に設定されるとしたが、これに限定されず、例えば不等角度間隔に形成してもよいし、ティース部４ｂ（分割コア４ｄ）の数の整数倍以外の数に設定してもよい。又、勿論、突出部５ｃ、凹部５ｄ及び圧接部５ｅの数は、ティース部４ｂ（分割コア４ｄ）の数の他の整数倍（３倍以外の整数倍）にしてもよい。

・上記実施の形態では、ティース部４ｂ（分割コア４ｄ）の数を１２個としたが、これに限定されず、他の数に変更してもよい。又、この場合、勿論、突出部５ｃ、凹部５ｄ及び圧接部５ｅの数をティース部４ｂ（分割コア４ｄ）の数に応じて変更してもよい。

・上記実施の形態では、ステータコア４は焼き嵌めされることで、ケース５の円筒部５ａの内周面に圧接されて保持されるとしたが、ステータコアが円筒部の内周面に圧接されて保持されれば、他の構成（方法）に変更してもよく、例えば、加熱せずに円筒部５ａにステータコア４を圧入するようにしてもよい。

上記各実施の形態から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
（イ）円筒部を有し、ステータコアが前記円筒部の内周面に圧接されて保持されるケースであって、前記円筒部には、径方向外側に突出する軸方向に沿った突出部が形成され、前記円筒部の内周面には、前記突出部と対応した位置に形成される凹部と、該凹部を除いた部分に形成されその少なくとも一部が前記ステータコアに圧接される圧接部とが周方向に交互に形成されたことを特徴とするケース。

同構成によれば、ケースの円筒部には、径方向外側に突出する軸方向に沿った突出部が形成されるため、突出部が形成されるように予肉を逃がしながらプレス絞り加工を行うことができる。これにより、プレス絞り加工時の加圧力を低減することができケースを容易に成形することができるとともに、ケース（ワーク）の応力を低減することができ圧接部の寸法精度を高くすることができる。

（ａ）本実施の形態におけるステータの一部断面図。（ｂ）ロータを含む（ａ）のＡ−Ａ断面図。 本実施の形態における突出部及び凹部を説明するための模式拡大図。 本実施の形態における製造方法を説明するための説明図。

符号の説明

１…ステータ、２…ロータ、３…巻線、４…ステータコア、４ａ…円環部、４ｂ…ティース部、４ｃ…ヨーク部、４ｄ…分割コア、５…ケース、５ａ…円筒部、５ｃ…突出部、５ｄ…凹部、５ｅ…圧接部。

Claims (3)

1. 巻線が巻装されるステータコアと、前記ステータコアが収容保持される磁性材料よりなるケースとを有し、前記ステータコアが前記ケースの円筒部の内周面に圧接されて保持されてなるステータと、
   前記ステータコアの内側で回転可能に設けられるロータと
   を備えたモータであって、
   前記ステータコアは、円環状の円環部を周方向に分割した形状のヨーク部と該ヨーク部から径方向内側に延び巻線が巻装されるティース部とを有する複数の分割コアが、前記ヨーク部の周方向端部同士が繋がるように環状に配列されたものであって、
   前記ケースの前記円筒部には、径方向外側に突出する軸方向に沿った突出部が形成され、前記円筒部の内周面には、前記突出部と対応した位置に形成される凹部と、該凹部を除いた部分に形成される圧接部とが周方向に交互に形成され、該凹部及び圧接部はそれぞれ等角度間隔に形成されるとともにその数が前記ティース部の数の３以上の整数倍に設定され、
   前記圧接部は、前記ヨーク部の周方向端部同士の繋ぎ目を含む周方向位置に配置され、前記円環部に各前記ティース部を中心として周方向に対称に圧接することを特徴とするモータ。
2. 巻線が巻装されるステータコアと、前記ステータコアが収容保持される磁性材料よりなるケースとを有し、前記ステータコアが前記ケースの円筒部の内周面に圧接されて保持されてなるステータと、
   前記ステータコアの内側で回転可能に設けられるロータとを備え、
   前記ステータコアは、円環状の円環部を周方向に分割した形状のヨーク部と該ヨーク部から径方向内側に延び巻線が巻装されるティース部とを有する複数の分割コアが、前記ヨーク部の周方向端部同士が繋がるように環状に配列されたものであって、
   前記ケースの前記円筒部には、径方向外側に突出する軸方向に沿った突出部が形成され、前記円筒部の内周面には、前記突出部と対応した位置に形成される凹部と、該凹部を除いた部分に形成される圧接部とが周方向に交互に形成され、該凹部及び圧接部はそれぞれ等角度間隔に形成されるとともにその数が前記ティース部の数の３以上の整数倍に設定され、
   前記圧接部は、前記ヨーク部の周方向端部同士の繋ぎ目を含む周方向位置に配置され、前記円環部に各前記ティース部を中心として周方向に対称に圧接するモータの製造方法であって、
   前記ケースをプレス絞り加工にて成形し、ステータコアを前記ケースの円筒部の内周面に圧接して保持し、
   前記プレス絞り加工を行う絞り加工工程では、前記円筒部に前記突出部が形成されるとともに、前記円筒部の内周面に前記凹部と前記圧接部とが形成されるように予肉を前記突出部に逃がしながらプレス絞り加工を行うとともに、
   前記ステータコアを前記円筒部に保持する工程では、前記圧接部が前記ヨーク部の周方向端部同士の繋ぎ目を含む周方向位置に配置されるように、前記ステータコアを前記円筒部の内周面に圧接することを特徴とするモータの製造方法。
3. 請求項２に記載のモータの製造方法において、
   前記ステータコアを前記円筒部に保持する工程では、前記圧接部が前記ヨーク部の周方向端部同士の繋ぎ目を含む周方向位置に配置されるように焼き嵌めを行うことで、前記ステータコアを前記円筒部の内周面に圧接して保持することを特徴とするモータの製造方法。

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