JP4774939B2

JP4774939B2 - ステータコア及びステータ

Info

Publication number: JP4774939B2
Application number: JP2005326966A
Authority: JP
Inventors: 敏之園田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2005-11-11
Filing date: 2005-11-11
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2025-11-11
Also published as: JP2007135331A

Description

本発明は、珪素鋼板と圧粉磁性体とを組み合わせて構成するステータコア及びその関連技術に関する。

この種の従来のステータコアとしては、特許文献１に記載のものがある。このステータコアでは、珪素鋼板を積層して形成したコアのティース部の外周に、磁性粉体による成形体を付与して、ティース部のコイル巻回し方向の曲率が一定又は連続して変化するようにしている。

特開２００１−１５７３９０号公報

しかしながら、上述の従来のステータコアでは、その珪素鋼板の積層方向に張り出すツバ部及びヨーク部の部分を珪素鋼板を積層して形成しているが、これらの部分を珪素鋼板で形成するのは、コアの製造コストが嵩み、現実的には実施が難しい。

そこで、本発明の解決すべき課題は、コイルの占積率の向上が図れるとともに、製造コストを抑制しつつ珪素鋼板の積層方向に張り出すツバ部及びヨーク部を形成して磁束の利用効率を向上させることができるステータコア及びその関連技術を提供することである。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明では、珪素鋼板と圧粉磁性体とを組み合わせて構成するステータコアであって、珪素鋼板が積層されて形成され、ステータコアのティース部からヨーク部にかけての部分を構成する中心鋼板体と、圧粉磁性体により形成され、そのモータ径方向内方端に前記珪素鋼板の積層方向に張り出すツバ部を有し、前記中心鋼板体の少なくともティース部に相当する部分に前記積層方向の両側から添付される２つのティース圧粉体と、圧粉磁性体により形成され、前記中心鋼板体の少なくともヨーク部に相当する部分に前記積層方向の両側から添付される２つのヨーク圧粉体とを備える。

また、前記ティース圧粉体は、少なくとも前記中心鋼板体のモータ軸方向両端の端面におけるティース部からヨーク部にかけた部分に重ね合わされて配置され、前記ヨーク圧粉体には、前記ティース圧粉体のヨーク側の部分に外嵌する嵌合凹部が設けられ、前記ティース圧粉体の前記ヨーク側の部分及び前記ヨーク圧粉体の前記嵌合凹部には、互いに係合して前記ティース圧粉体を前記ヨーク圧粉体に対して抜け止めする第１及び第２の係合部が設けられる。

また、請求項２の発明では、請求項１の発明に係るステータコアを用いたステータであって、前記請求項１又は２の発明に係るステータコアと、前記ステータコアのティース部に外装されるコイルとを備える。

請求項１に記載の発明によれば、珪素鋼板を積層して形成される中心鋼板体のティース部に相当する部分に、成形性に優れた圧粉磁性体からなるティース圧粉体が珪素鋼板の積層方向の両側から添付される構成であるため、ティース部の外周面の形状を丸みを帯びた形状に容易に調節することができ、その結果、ティース部とコイルとの間に生じる隙間を減らしてコイルの占積率の向上が図れる。

また、成形性に優れた圧粉磁性体からなるティース圧粉体及びヨーク圧粉体により、珪素鋼板の積層方向に張り出すツバ部及びヨーク部を形成するため、製造コストを抑制しつつ珪素鋼板の積層方向に張り出すツバ部及びヨーク部を形成して磁束の利用効率を向上させることができる。

また、ステータコアの圧粉磁性体部分を、中心鋼板体を挟んでその珪素鋼板の積層方向の両側で、ティース圧粉体とヨーク圧粉体とにそれぞれ分割して形成するため、ティース圧粉体及びヨーク圧粉体の形状を単純化することができ、その結果、ティース圧粉体及びヨーク圧粉体を成形容易な形状とすることができる。これによって、例えば、プレス成形によりティース圧粉体及びヨーク圧粉体の内部密度を容易に高めることができ、ティース圧粉体及びヨーク圧粉体の強度及び磁気特性を向上させることができる。

また、第１及び第２の係合部による係合構造により、ティース圧粉体をヨーク圧粉体に対して抜け止めする構成のため、ティース圧粉体が脱落するのを確実に防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、コイルの占積率及び磁束の利用効率が高く、高性能でかつ製造容易なステータを提供できる。

図１は本発明の一実施形態に係るステータの要部断面図であり、図２は図１のステータの分解斜視図であり、図３は図１のステータに備えられる分割コアの分解斜視図である。このステータ１は、図１ないし図３に示すように、ステータ本体３と、保持リング５とを備えており、ロータの外周部に設置されてモータを構成する。ステータ本体３は、円環状に配置された複数の分割ステータ７を備えている。そして、各分割ステータ７は、分割コア（本発明のステータコアに相当）１１と、コイル１３とを備えている。

まず、分割コア１１について説明する。分割コア１１は、中心鋼板体２１と、２つのティース圧粉体２３，２５と、２つのヨーク圧粉体２７，２９とを組み合わせて構成されており、コイル１３が外装されるティース部１１ａと、そのティース部１１ａのモータ径方向Ａ外方側に設けられるヨーク部１１ｂとからなっている。ヨーク部１１ｂは、ティース部１１ａの端部からモータ周方向Ｂ両側及びモータ軸方向Ｃ両側に張り出している。また、ティース部１１ａのモータ径方内方側端部には、その端部からモータ周方向Ｂ両側及びモータ軸方向Ｃ両側に張り出すツバ部１１ｃが設けられている。

中心鋼板体２１は、平面視略Ｔ字形状を有する複数の珪素鋼板が互いに絶縁状態でモータ軸方向Ａに積層されて形成されており、分割コア１１のティース部１１ａからヨーク部１１ｂにかけての部分を構成している。そして、中心鋼板体２１のモータ径方向Ａ内方側端部には、ツバ部１１ｃの一部を形成するためのモータ周方向Ｂ両側に張り出す張出し部２１ａが形成されている。また、中心鋼板体２１のモータ径方向Ａ外方側端部には、ヨーク部１１ｂの一部を形成するためのモータ周方向Ｂ両側に張り出す張出し部２１ｂが設けられている。なお、中心鋼板体２１の珪素鋼板の積層方向とモータ軸方向Ａとは平行な関係になっている。

また、各ティース圧粉体２３，２５は、中心鋼板体２１のモータ軸方向Ｃの各端面におけるティース部１１ａからヨーク部１１ｂに相当する部分に重ね合わされて配置されている（なお、ティース圧粉体２３，２５を中心鋼板体２１に接着剤で接着するのが好ましい）。変形例として、各ティース圧粉体２３，２５のティース部１１ｂに相当する部分の形状を、中心鋼板体２１のティース部１１ａに相当する部分をモータ軸方向Ｃの両側から包み込むような形状にしてもよい。

各ティース圧粉体２３，２５のモータ径方向Ａ内方側端部には、ツバ部１１ｃの一部を形成するための、モータ周方向Ｂ両側及びモータ軸方向Ｃ外方（中心鋼板体２１から離反する方向）に張り出す張出し部２３ａ，２５ａが設けられている。各ティース圧粉体２３，２５のモータ径方向Ａ外方側端部におけるモータ軸方向Ｃ外方側の外周面には、略凸状の第１の係合部２３ｂ，２５ｂが突設され、この第１の係合部２３ｂ，２５ｂが後述するヨーク圧粉体２７，２９の第２の係合部２７ｂ，２９ｂに係合するようになっている。また、各ティース圧粉体２３，２５のティース部１１ａに相当する部分におけるモータ軸方向Ｃ外方に向いた外周面２３ｃ，２５ｃ（特に、モータ周方向Ｂの両縁のエッジ部分）は、丸みを持った形状（例えば、略シリンドリカル形状）となっている。

また、各ヨーク圧粉体２７，２９は、対応する各ティース圧粉体２３，２５のヨーク部１１ｂに相当する部分に外嵌する嵌合凹部２７ａ，２９ａが設けられ、中心鋼板体２１のモータ軸方向Ｃの各端面におけるヨーク部１１ｂに相当する部分にティース圧粉体２３，２５の上から重ね合わされて配置されている（なお、ヨーク圧粉体２７，２９を中心鋼板体２１及びティース圧粉体２３，２５に接着剤で接着するのが好ましい）。そして、この各ヨーク圧粉体２７，２９はヨーク部１１ｂの一部を形成する。

各ヨーク圧粉体２７，２９の嵌合凹部２７ａ，２９ａ内には、対応する各ティース圧粉体２３，２５の第１の係合部２３ｂ，２５ｂと係合する略凹状の第２の係合部２７ｂ，２９ｂが凹設されている。そして、ヨーク圧粉体２７，２９の嵌合凹部２７ａ，２９ａがティース圧粉体２３，２５のヨーク部１１ｂ側の部分に外嵌されて、第１の係合部２３ｂ，２５ｂと第２の係合部２７ｂ，２９ｂとが係合することにより、ティース圧粉体２３，２５がヨーク圧粉体２７，２９に対して抜け止め保持されるようになっている。より詳細には、第１の係合部２３ｂ，２５ｂ及び第２の係合部２７ｂ，２９ｂは互いに係合するテーパ状の傾斜面３１，３３（図１参照）を有しており、この傾斜面が互いに係合して抜け止めが図られるようになっている。なお、この第１の係合部２３ｂ，２５ｂ及び第２の係合部２７ｂ，２９ｂの係合構造の変形例として、図４に示すように、係合面を段差形にしてもよい。

ティース圧粉体２３，２５及びヨーク圧粉体２７，２９は、金属磁性粉末、又は所定の絶縁被膜で覆った金属磁性粉末を樹脂で結合した圧粉磁性体により構成されており、圧粉磁性材料を所定の成型用の型に充填して加圧、圧縮した後、加熱処理することにより形成される。

そして、このような分割コア１１のティース部１１ｂにコイル１３が外装されて、分割ステータ７が構成され、さらに、その分割ステータ７が円環状に複数配置されてステータ本体３が構成されるようになっている。後述する保持リング５が、ステータ本体３を外方から締め付けて保持することにより、分割ステータ３の円環状の配置状態が保持されるようになっている。

保持リング５は、金属材料により形成された略円筒形の形状を有しており、プレスなどで打ち抜いて深しぼり等により筒状にすることにより作製される。

保持リング５の取り付けは、保持リング５を加熱し、保持リング５をステータ本体３の外周に焼きバメして行われる。

このような構成により、各分割コア１１のツバ部１１ｃにおけるモータ周方向Ｂ両側に張り出す部分は、中心鋼板体２１の張出し部２１ａ、ティース圧粉体２３，２５の張出し部２３ａ，２５ａによって構成され、またツバ部１１ｃにおけるモータ軸方向Ｃ外方に張り出す部分は、ティース圧粉体２３，２５の張出し部２３ａ，２５ａによって構成されるようになっている。

また、各分割コア１１のヨーク部１１ｂにおけるモータ周方向Ｂ両側に張り出す部分は、中心鋼板体２１の張出し部２１ｂ及びヨーク圧粉体２７，２９によって構成され、またヨーク部１１ｂにおけるモータ軸方向Ｃ外方に張りだす部分は、ヨーク圧粉体２７，２９によって構成されるようになっている。

以上のように、本実施形態によれば、上記のような構成によりコイル１３の占積率及び磁束の利用効率が高く、高性能でかつ製造容易なステータ１を提供できるようになっている。

すなわち、より詳細には、各分割コア１１のティース部１１ａにおける中心鋼板体２１のモータ軸方向Ｃの両端面には、ティース圧粉体２３，２５が重ね合わされて配置されるため、丸みを持ったティース圧粉体２３，２５の外周面によりティース部１１ｂの外周形状に丸みを持たせることができ、その結果、ティース部１１ａとコイル１３との間に生じる隙間を減らしてコイル１３の占積率の向上が図れる。

また、成形性に優れた圧粉磁性体からなるティース圧粉体２３，２５及びヨーク圧粉体２７，２９により、モータ軸方向Ｃ外方に張り出すツバ部１１ｃの部分及びヨーク部１１ｂの部分を形成するため、製造コストを抑制しつつモータ軸方向Ｃに張り出すツバ部１１ｃ及びヨーク部１１ｂを形成して磁束の利用効率を向上させることができる。

また、分割コア１１の圧粉磁性体部分を、中心鋼板体２１を挟んでモータ軸方向Ｃの両側で、ティース圧粉体２３，２５とヨーク圧粉体２７，２９とにそれぞれ分割して形成するため、ティース圧粉体２３，２５及びヨーク圧粉体２７，２９の形状を単純化することができ、その結果、ティース圧粉体２３，２５及びヨーク圧粉体２７，２９を成形容易な形状とすることができる。これによって、例えば、プレス成形によりティース圧粉体２３，２５及びヨーク圧粉体２７，２９の内部密度を容易に高めることができ、ティース圧粉体２３，２５及びヨーク圧粉体２７，２９の強度及び磁気特性を向上させることができる。

また、第１の係合部２３ｂ，２５ｂ及び第２の係合部２７ｂ，２９ｂによる係合構造により、ティース圧粉体２３，２５をヨーク圧粉体２７，２９に対して抜け止めする構成のため、ティース圧粉体２３，２５がロータ側に脱落するのを確実に防止することができる。

本発明の一実施形態に係るステータの要部断面図である。図１のステータの分解斜視図である。図１のステータに備えられる分割コアの分解斜視図である。ティース圧粉体とヨーク圧粉体との係合構造の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１ステータ
３ステータ本体
５保持リング
７分割ステータ
１１分割コア
１１ａティース部
１１ｂヨーク部
１１ｃツバ部
１３コイル
２１中心鋼板体
２３，２５ティース圧粉体
２３ａ，２５ａ張出し部
２３ｂ，２５ａ第１の係合部
２７，２９ヨーク圧粉体
２７ａ，２９ａ嵌合凹部
２７ｂ，２９ｂ第２の係合部
Ａモータ径方向
Ｂモータ周方向
Ｃモータ軸方向

Claims

珪素鋼板と圧粉磁性体とを組み合わせて構成するステータコアであって、
珪素鋼板が積層されて形成され、ステータコアのティース部からヨーク部にかけての部分を構成する中心鋼板体と、
圧粉磁性体により形成され、そのモータ径方向内方端に前記珪素鋼板の積層方向に張り出すツバ部を有し、前記中心鋼板体の少なくともティース部に相当する部分に前記積層方向の両側から添付される２つのティース圧粉体と、
圧粉磁性体により形成され、前記中心鋼板体の少なくともヨーク部に相当する部分に前記積層方向の両側から添付される２つのヨーク圧粉体と、
を備え、
前記ティース圧粉体は、少なくとも前記中心鋼板体のモータ軸方向両端の端面におけるティース部からヨーク部にかけた部分に重ね合わされて配置され、
前記ヨーク圧粉体には、前記ティース圧粉体のヨーク側の部分に外嵌する嵌合凹部が設けられ、
前記ティース圧粉体の前記ヨーク側の部分及び前記ヨーク圧粉体の前記嵌合凹部には、互いに係合して前記ティース圧粉体を前記ヨーク圧粉体に対して抜け止めする第１及び第２の係合部が設けられることを特徴とするステータコア。
請求項１記載のステータコアを用いたステータであって、
前記請求項１記載のステータコアと、
前記ステータコアのティース部に外装されるコイルと、
を備えることを特徴とするステータ。