JP5008883B2 - ステータ、ステータコア及びステータコア保持部材 - Google Patents

Description

本発明は、ステータ、ステータコア及びステータコア保持部材に関する。

従来のステータでは、ステータコアをハウジング等に焼きバメするようになっている（例えば、特許文献１参照）。

なお、複数のティースを有するインナコアとアウタコアとを嵌合連結する構成のステータコアが、特許文献２に開示されている。

特開２００５−２０８５６号公報 特開２００４−２４２４４４号公報

しかし、焼きバメを行うと、焼きバメによる圧縮応力によりステータコアの鉄損が増大するという問題がある。また、圧粉磁性体により形成されたステータコアの場合では、積層鋼板によるコアに比して脆いため、焼きバメの圧縮応力によりステータコアが破損するおそれがある。

そこで、本発明の解決すべき課題は、焼きバメを不要とすることができる、あるいは焼きバメを用いるにしても焼きバメの圧縮応力の低減が図れるステータ、ステータコア及びステータコア保持部材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、ロータの外周に配置されるステータコアと、前記スタータコアのティース部に外装されるコイルと、略円環状の断面形状を有し、前記ステータコアを保持するステータコア保持部材とを備えるステータであって、前記ステータコアのヨーク部のモータ径方向外方側の外周面、及びその外周面に対向する前記ステータコア保持部材の内周面に、互いに嵌合する凹凸状の嵌合部が設けられ、前記ステータコア側の前記嵌合部は、前記外周面に凹部を設けることにより形成され、前記凹部は、モータ周方向について、前記ティース部のモータ径方向外方側の位置のみに位置するように形成され、前記ステータコア保持部材の内周面には、前記ステータコアの前記凹部の位置に対応して凸部が設けられ、前記ステータ保持部材は、略筒状形状を有し、そのモータ軸方向の両端に、前記ステータコアのヨーク部をモータ軸方向両側から挟み込んで保持する保持片が設けられ、前記ヨーク部のモータ軸方向の両端部には、前記ティース部のモータ径方向外方側の位置のみに、前記ステータ保持部材に設けられる前記保持片が嵌まり込む凹部が設けられている。

また、請求項２の発明では、請求項１に記載のステータにおいて、互いに嵌合状態にある前記ステータコア及び前記ステータコア保持部材の前記嵌合部は、凹凸の頂部と谷部との間に隙間を持った状態で凹凸の歯面側面同士が接触している。

また、請求項３の発明では、請求項２に記載のステータにおいて、前記ステータコア及び前記ステータコア保持部材の前記嵌合部は、モータ周方向に規則的に形成された凹凸形状によって形成されている。

また、請求項４の発明では、請求項１ないし３のいずれかの発明に係るステータにおいて、前記ステータコアは、圧粉磁性体により形成されている。

また、請求項５の発明では、ロータの外周に配置されるステータコアであって、そのヨーク部のモータ径方向外方側の外周面に、凹部が設けられ、前記凹部は、モータ周方向について、ティース部のモータ径方向外方側の位置のみに位置するように形成され、前記ヨーク部のモータ軸方向の両端部には、前記ティース部のモータ径方向外方側の位置のみに、凹部が設けられている。

また、請求項６の発明では、モータ周方向について、ティース部のモータ径方向外方側の位置のみに位置するように形成されている凹部が、ヨーク部のモータ径方向外方側の外周面に設けられ、前記ヨーク部のモータ軸方向の両端部には、前記ティース部のモータ径方向外方側の位置のみに凹部が設けられているステータコアを保持するステータコア保持部材であって、前記ステータコアと対向する内周面に、凸部が設けられ、前記凸部は、前記ステータコアの前記凹部の位置に対応して設けられ、略筒状形状を有し、そのモータ軸方向の両端に、前記ステータコアの前記凹部に嵌まり込んで前記ヨーク部をモータ軸方向両側から挟み込んで保持する保持片が設けられている。

請求項１に記載の発明によれば、ステータコアのヨーク部のモータ径方向外方側の外周面、及びその外周面に対向するステータコア保持部材の内周面に、互いに嵌合する凹凸状の嵌合部が設けられているため、この互いに嵌合する凹凸状の嵌合部により、ステータコアの回転を確実に止めてステータコアを保持することができる。このため、焼きバメを不要とすることができ、あるいは焼きバメを用いるにしても焼きバメの圧縮応力の低減が図れ、これによって、焼きバメの圧縮応力によりステータコアの鉄損が増大したり、圧粉磁性体を用いた場合であってもステータコアが破損したりするのを防止することができる。

また、ステータコア側の嵌合部を容易に形成することができる。また、ステータコア保持部材のモータ軸方向両端に設けられた保持片により、ステータコアのモータ軸方向の位置ずれ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、互いに嵌合状態にあるステータコア及びステータコア保持部材の嵌合部において、凹凸の頂部と谷部との間に隙間を持った状態で凹凸の歯面側面同士が接触しているため、実質的に凹凸の歯面間にのみ応力が付加され、磁束の通るヨーク部に付加される応力が分散され、これによってステータコアの鉄損が改善される。

請求項３に記載の発明によれば、ステータコア及びステータコア保持部材の嵌合部は、モータ周方向に規則的に形成された凹凸形状によって形成されているため、このような嵌合部の嵌合によって調心効果が得られるとともに、大トルクを確実に保持できる。

請求項４に記載の発明によれば、ステータコアが成形容易な圧粉磁性体により形成されているため、ステータコアの凹凸状の嵌合部等の複雑な形状を容易に実現することができる。

請求項５に記載の発明によれば、ステータコアのヨーク部のモータ径方向外方側の外周面に、凹凸状の嵌合部が設けられているため、この嵌合部に嵌合するような凹凸構造をステータコア保持部材側に設けておくことにより、ステータコアの回転を確実に止めてステータコアを保持することができる。このため、焼きバメを不要とすることができ、あるいは焼きバメを用いるにしても焼きバメの圧縮応力の低減が図れ、これによって、焼きバメの圧縮応力によりステータコアの鉄損が増大したり、圧粉磁性体を用いた場合であってもステータコアが破損したりするのを防止することができる。

請求項６に記載の発明によれば、ステータコア保持部材のステータコアと対向する内周面に、凹凸状の嵌合部が設けられているため、この嵌合部に嵌合するような凹凸構造をスタータコア側に設けておくことにより、ステータコアの回転を確実に止めてステータコアを保持することができる。このため、焼きバメを不要とすることができ、あるいは焼きバメを用いるにしても焼きバメの圧縮応力の低減が図れ、これによって、焼きバメの圧縮応力によりステータコアの鉄損が増大したり、圧粉磁性体を用いた場合であってもステータコアが破損したりするのを防止することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るステータの分解斜視図である。このステータ１は、図１に示すように、ステータ本体３と、本発明のステータコア保持部材に相当する保持リング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、図２に示すように、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。このような分割コア１１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。

また、分割コア１１のヨーク部１１ｂのモータ径方向Ａ外方側の外周面１１ｄには、ヨーク部１１ｂをモータ軸方向Ｃに縦断する溝状の凹部（本発明の嵌合部に相当）１１ｅが設けられている。この凹部１１ｅには、後述する保持リング５に設けられる凸部５ａと嵌合するようになっている。

この凹部１１ｅは、図３に示すように、モータ周方向Ｂについて、ティース部１１ａのモータ径方向Ａ外方側に位置するように形成されている。この凹部１１ｅが設けられるヨーク部１１ｂの部分は、ティース部１１ａ中に沿って形成された磁束φがモータ周方向Ｂの両側の分割コア１１に向けて分流され、磁束密度が粗になるポイントであるため、凹部１１ｅを設けても、それによって磁束φの流れが阻害されるのが防止されるようになっている。

また、ヨーク部１１ｂのモータ軸方向Ｃの両端部には、後述する保持リング５に設けられる保持片５ｂ，５ｃが嵌まり込む凹部１１ｆ，１１ｇが設けられている。

そして、このような分割コア１１のティース部１１ａ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を外方から保持することにより、分割ステータ７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（例えば、軟鉄（S15C）、アルミニウム等）により形成された略円筒形の形状を有し、ステータ本体３を外囲して保持する。保持リング５の内周面には、円環状に配置された各分割コア１１の凹部１１ｅの位置に対応して、モータ周方向Ｂに間隔をあけて規則的に複数の凸部（本発明の嵌合部に相当）５ａが設けられている。

また、保持リング５のモータ軸方向Ｃの両端部には、円環状に配置された各分割コア１１の凹部１１ｆ，１１ｇの位置に対応して、モータ周方向Ｂに間隔をあけて規則的に複数の保持片５ｂ，５ｃが設けられている。この保持片５ｂ，５ｃは、図４に示すように、保持リング５がステータ本体３に外嵌された際に、各分割ステータ７をモータ軸方向Ｃの両側から挟み込むようになっている。

保持リング５の取り付けは、例えば次のようして行われる。すなわち、図１に示すように、一方の保持片５ｂ，５ｃ（図２の構成では５ｂ）のみを内側に曲げ、他方の保持片５ｂ，５ｃ（図１の構成では５ｃ）を立たせた状態で、保持リング５をステータ本体３に外嵌させ、他方の保持片５ｂ，５ｃを内側に曲げて、保持片５ｂ，５ｃによって各分割ステータ７を挟み込む。

この保持リング５の装着状態において、保持リング５の各凸部５ａが各分割コア１１の凹部１１ｅに嵌合し、これによって、ステータ本体３のモータ周方向Ｂの回転が確実に止められて、ステータ本体３が保持されるようになっている。また、保持リング５の保持片５ｂ，５ｃによって各分割コア１１のモータ軸方向Ｃの移動も確実に止められるようになっている。このとき、保持片５ｂ，５ｃは分割コア１１の凹部１１ｆ，１１ｇ内に嵌まり込むようになっている。

以上のように、本実施形態によれば、各分割コア１１のヨーク部１１ｂのモータ径方向Ａ外方側の外周面１１ｄに凹部１１ｅを設けるとともに、その凹部１１ｅに嵌合する複数の凸部５ａを保持リング５の内周面に設けているため、これらの凹部１１ｅと凸部５ａとの嵌合により、ステータ本体３のモータ周方向Ｂの回転を確実に止めてステータ本体３を保持することができる。このため、焼きバメを不要とすることができ、焼きバメの圧縮応力により分割コア１１の鉄損が増大したり、圧粉磁性体製の分割コア１１が破損したりするのを防止することができる。

また、凹部１１ｅが、モータ周方向Ｂについてティース部１１ａのモータ径方向Ａ外方側に位置するように形成されているため、凹部１１ｅを形成することによる分割コア１１の磁気特性の低下を防止できる。

また、分割コア１１が成形容易な圧粉磁性体により形成されているため、分割コア１１の凹部１１ｅ等の複雑な形状を容易に実現することができる。

また、保持リング５の保持片５ｂ，５ｃにより、各分割コア１１のモータ軸方向Ｃの位置ずれを確実に防止することができる。

なお、背景技術の説明で言及した特許文献２（特開２００４−２４２４４４号公報）では、ステータのインナコアは、円筒部と、当該円筒部の外周面に沿って並設された複数のティースとを備えている。そして、ケースの内面に形成された溝に、インナコアの円筒部の先端が嵌合することによって、ステータがケース内部に収容保持される。しかし、アウタコアの外周面に凹部を設けて保持リングの凸部に嵌合させることでステータを保持することについては、特許文献２には開示されていない。

＜変形例＞
なお、上述の実施形態に係る分割コア１１及び保持リング５に設ける凹部１１ｅ及び凸部５ａの変形例として、図５に示す構成が考えられる。この構成では、図５に示すように、分割コア１１の外周面１１ｄ及び保持リング５の内周面に互いに嵌合する凹凸状の嵌合部２１，２３がモータ周方向Ｂに規則的に形成され、これによってスプラインを構成している（なお、インボリュートスプラインを構成し、さらに調心効果を高めるようにしてもよい）。そして、この嵌合部２１，２３は、互いに嵌合した状態にあるときに、互いに対応する嵌合部２１，２３の頂部２１ａ，２３ａと谷部２１ｂ，２３ｂとの間にモータ径方向Ａに隙間Ｓが生じた状態で、嵌合部２１，２３の歯面２１ｃ，２３ｃの側面同士が接触する構造となっている。このため、ステータ本体３の外周に保持リング５が装着され、嵌合部２１，２３が互いに嵌合した際に、図５の矢印Ｄで示すように、実質的に分割コア１１の嵌合部２１の凹凸の歯面２１ｃ間にのみ応力が付加され、磁束の通るヨーク部１１ｂに付加される応力が分散され、これによって分割コア１１の鉄損が改善される。また、嵌合部２１，２３がスプラインを構成しているため、嵌合部２１，２３の嵌合によって調心効果が得られるとともに、大トルクを確実に保持できる。

また、上述の実施形態では、焼きバメを行わずに保持リング５の装着を行ったが、軽い焼きバメを行って保持リング５を装着するようにしてもよい。この場合、凹部１１ｅと凸部５ａとの嵌合により、ステータ本体３の回転は止められるため、焼きバメの圧縮応力を抑制できるようになっている。

また、上述の実施形態では、保持片５ｂ，５ｃの一方を立たせた状態で保持リング５を装着するようにしたが、両方の保持片５ｂ，５ｃを内側に寝かせた状態で形成しておき、軽い焼きバメを行って、保持リング５の装着を行うようにしてもよい。この場合、保持片５ｂ，５ｃの少なくとも一方の内方側への張出寸法は、焼きバメ代に応じて小さく設定する必要がある。

また、上述の実施形態では、分割コア１１の凹部１１ｅに嵌合する凸部５ａを保持リング５に設けるようにしたが、保持リング５を省略し、凸部５ａをモータハウジングの内周面に設けるようにしてもよい。この場合、本発明のステータコア保持部材にはモータハウジングが相当することとなる。

また、上述の実施形態では、分割コア１１を用いてステータ１を構成するようにしたが、一体物のステータコアを用いてステータ１を構成するようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、分割コア１１を圧粉磁性体を用いて形成したが、分割コア１１を鋼板磁性体（珪素鋼板を積層して形成した磁性体）てもよく、あるいは、分割コア１１を圧粉磁性体と鋼板磁性体とを組み合わせて形成してもよい。

本発明の一実施形態に係るステータの分解斜視図である。 分割コアの斜視図である。 分割コア中に生成される磁束の様子を示す図である。 ステータの断面図である。 分割コア及び保持リングに設ける嵌合部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
５ａ 凸部
５ｂ，５ｃ 保持片
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
１１ｅ 凹部
１３ コイル
２１，２３ 嵌合部
Ａ モータ径方向
Ｂ モータ周方向
Ｃ モータ軸方向

Claims (6)

1. ロータの外周に配置されるステータコアと、
   前記スタータコアのティース部に外装されるコイルと、
   略円環状の断面形状を有し、前記ステータコアを保持するステータコア保持部材と、
   を備えるステータであって、
   前記ステータコアのヨーク部のモータ径方向外方側の外周面、及びその外周面に対向する前記ステータコア保持部材の内周面に、互いに嵌合する凹凸状の嵌合部が設けられ、
   前記ステータコア側の前記嵌合部は、前記外周面に凹部を設けることにより形成され、
   前記凹部は、モータ周方向について、前記ティース部のモータ径方向外方側の位置のみに位置するように形成され、
   前記ステータコア保持部材の内周面には、前記ステータコアの前記凹部の位置に対応して凸部が設けられ、
   前記ステータ保持部材は、略筒状形状を有し、そのモータ軸方向の両端に、前記ステータコアのヨーク部をモータ軸方向両側から挟み込んで保持する保持片が設けられ、前記ヨーク部のモータ軸方向の両端部には、前記ティース部のモータ径方向外方側の位置のみに、前記ステータ保持部材に設けられる前記保持片が嵌まり込む凹部が設けられてい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、
   互いに嵌合状態にある前記ステータコア及び前記ステータコア保持部材の前記嵌合部は、凹凸の頂部と谷部との間に隙間を持った状態で凹凸の歯面側面同士が接触していることを特徴とするステータ。
3. 請求項２に記載のステータにおいて、
   前記ステータコア及び前記ステータコア保持部材の前記嵌合部は、モータ周方向に規則的に形成された凹凸形状によって形成されていることを特徴とするステータ。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のステータにおいて、
   前記ステータコアは、圧粉磁性体により形成されていることを特徴とするステータ。
5. ロータの外周に配置されるステータコアであって、
   そのヨーク部のモータ径方向外方側の外周面に、凹部が設けられ、
   前記凹部は、モータ周方向について、ティース部のモータ径方向外方側の位置のみに位置するように形成され、
   前記ヨーク部のモータ軸方向の両端部には、前記ティース部のモータ径方向外方側の位置のみに、凹部が設けられていることを特徴とするステータコア。
6. モータ周方向について、ティース部のモータ径方向外方側の位置のみに位置するように形成されている凹部が、ヨーク部のモータ径方向外方側の外周面に設けられ、前記ヨーク部のモータ軸方向の両端部には、前記ティース部のモータ径方向外方側の位置のみに凹部が設けられているステータコアを保持するステータコア保持部材であって、
   前記ステータコアと対向する内周面に、凸部が設けられ、
   前記凸部は、前記ステータコアの前記凹部の位置に対応して設けられ、
   略筒状形状を有し、そのモータ軸方向の両端に、前記ステータコアの前記凹部に嵌まり込んで前記ヨーク部をモータ軸方向両側から挟み込んで保持する保持片が設けられていることを特徴とするステータコア保持部材。

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