JP6230962B2 - 電機子及びモータ - Google Patents

Description

本発明は、積層型のコアを用いる電機子及びモータに関するものである。

モータの電機子は、回転軸に固着される電機子コアのティースに巻線が巻装されて構成されている。電機子コアにおいては、電磁鋼板から形成されるコアシートを軸方向に複数枚積層してなる積層型のコアが知られている。

積層型の電機子コアでは、表裏で対応する例えば円形状凹凸部よりなるかしめ固定部が個々のコアシートに形成されている。そして、コアシートのかしめ固定部の凸部を次層のコアシートのかしめ固定部の凹部に嵌合させて相互に固定し、これを複数枚のコアシート間で繰り返し行うことで、複数枚のコアシートが一体化された電機子コアとして構成されるようになっている。

このようなかしめ固定部は、例えば特許文献１や特許文献２に示されるように、ティースの先端部に設定されるものが知られている。ティースは、回転軸が嵌挿される環状部外周縁から径方向外側に延びる径方向部分と、その先端部で周方向両側に延びる周方向部分とを有する略Ｔ字状をなしている。そして、かしめ固定部は、ティースの先端部におけるその径方向部分と周方向部分とが交差する部分の中心部に設けられている。

特開平５−１０３４４８号公報 特開２００１−５７７４７号公報

ところで、電機子コア（コアシート）の小型化や、かしめ固定部による固定力の向上を図るためには、ティースの先端部においてかしめ固定部の径を相対的に大きくする必要がある。

ここで、特許文献１や特許文献２に示されるように、ティースは、周方向中心線（幅方向中心線）に対して線対称形状をなしているのが一般的である。つまり、かしめ固定部においても、周方向中心線上にかしめ固定部の中心が位置する配置となっている。

一方、表裏に凹凸状をなすかしめ固定部はその形状的に磁気抵抗となることから、かしめ固定部が設けられるティースの先端部、即ち径方向部分と周方向部分とが交差する部分では、かしめ固定部を避けるようにその両側を磁束が通る磁路となっている。

このような状況において、かしめ固定部を相対的に大きくすると、ティースの先端部において特に交差部分両側の角部が凹曲状（入り込む形状）をなしていることで近接しやすい。つまり、この凹曲状の角部の縁部とかしめ固定部の外周部との間の磁路が最も狭くなりやすく、この部分において磁路飽和が生じて出力に影響を与えかねない。

そこで、かしめ固定部の径を相対的に大きくすることに伴って、ティースの先端部において角部を含むかしめ固定部の周囲の形状も同時に見直す必要があるが、ティースの先端部の形状変更に伴うティースへの巻線の巻装時の巻き崩れ等の不具合に対する配慮も必要である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、かしめ固定部の相対的な拡大に伴うティースの先端部の形状変更にて、かしめ固定部の周囲の磁気飽和の抑制と、ティースへの巻線の巻装にかかる不具合の抑制とを図ることができる電機子、及びその電機子を備えたモータを提供する。

上記課題を解決する電機子は、複数枚のコアシートを軸方向に積層してなる積層型の電機子コアを有し、該電機子コアのティースに巻線が巻装されてなる電機子であって、前記電機子コアは、前記ティースが径方向外側に延びる径方向部分とその先端部で周方向両側にそれぞれ延びる周方向部分とで構成される略Ｔ字状をなし、前記ティースの先端部において積層前後の前記コアシートの連結を図るべくかしめ固定部が設けられるものであり、前記ティースの先端部において、前記かしめ固定部の中心を前記ティースの周方向中心線に対して一方側にずらすとともに、前記径方向部分と一方側の前記周方向部分との間の角部と、前記径方向部分と他方側の前記周方向部分との間の角部とにおいて、前記かしめ固定部をずらした方向である一方側の角部の凹形状を他方側の凹形状に対して膨出させて構成される。

この構成によれば、略Ｔ字状をなすティースの先端部において相対的に径を拡大するかしめ固定部を設定する際、かしめ固定部の中心がティースの周方向中心線に対して一方側にずらされ、略Ｔ字を構成するティースの径方向部分と周方向部分との間の一対の角部の内の、かしめ固定部をずらした方向である一方側の角部の凹形状が他方側の凹形状に対して膨出される。この膨出させる際には、形状的に磁路が狭くなりがちな角部とかしめ固定部との磁路幅が考慮される。これにより、かしめ固定部の径の相対的拡大を図っても、かしめ固定部の周囲での磁気飽和の抑制が可能であり、また他方側の角部の凹形状が深い凹形状に維持できるため、巻線の引っ掛かりの良さを維持でき、巻線の巻装時の巻き崩れ等の不具合の抑制が可能となる。

また、上記の電機子において、前記電機子コアの周方向所定数おきの前記ティースに前記かしめ固定部が設けられるものであり、前記かしめ固定部の有無にかかわらず、前記ティースの一対の角部の凹形状が全部のティースにおいて同一形状にて構成されることが好ましい。

この構成によれば、かしめ固定部の有るティース、無いティースにかかわらず、ティースの一対の角部の凹形状が同一形状にて構成されるため、ティース毎の重量ばらつきを小さく抑えること等の効果が期待できる。

また、上記の電機子において、前記ティースの一対の角部は、それぞれ凹曲形状をなすものであり、一方側の角部の凹形状を他方側の凹形状に対して膨出させる際、各角部の曲率を互いに異ならせて構成されることが好ましい。

この構成によれば、一方側の角部の凹形状を他方側の凹形状に対して膨出させる場合に、各角部の曲率を互いに異ならせることとしたため、角部の縁部に曲線形状を用いつつも、角部の形状の設定を容易に行うことが可能である。

また、上記課題を解決するモータは、上記の電機子を備える。
この構成によれば、電機子コアのティースにおいてかしめ固定部の周囲の磁気飽和の抑制と、ティースへの巻線の巻装にかかる不具合の抑制とが可能な電機子を備えるモータとして提供できる。

本発明の電機子及びモータによれば、かしめ固定部の相対的な拡大に伴うティースの先端部の形状変更にて、かしめ固定部の周囲の磁気飽和の抑制と、ティースへの巻線の巻装にかかる不具合の抑制とを図ることができる。

実施形態のモータの正面図である。 （ａ）は、同形態のコアシートの平面図であり、（ｂ）は、コアシートのティースの先端部における拡大平面図である。

以下、電機子及びモータの一実施形態について説明する。
図１に示す本実施形態のモータ１０は、車両のウインドガラスを電動で昇降させるパワーウインド装置の駆動源として用いられるものである。モータ１０は、モータ本体１１と、モータ本体１１の出力側(図１においてモータ部１０の下側)に設けられた減速部１２とを備える。なお、減速部１２は、モータ本体１１の回転軸１３から生じた回転を減速して出力する減速機構（図示略）をギヤハウジング１４内に有している。

モータ本体１１のヨークハウジング１５は、一端側（図１において上側の端部）が閉塞された筒状をなしている。またヨークハウジング１５内は、他端側（図１において下側の端部）が開口しており、開口部には径方向外側に延びてギヤハウジング１４との組み付けを図るためのフランジ部１５ａが形成されている。このヨークハウジング１５の内周面には例えば４極のマグネット（図示略）が固着され、さらにそのマグネットの内側に電機子１６が配置されている。

電機子１６は、回転軸１３と、回転軸１３に一体回転可能に固定された電機子コア１７と、電機子コア１７に巻装された巻線１８と、回転軸１３において電機子コア１７よりも先端側（図１において下側の端部）に固定された整流子１９とから構成されている。

回転軸１３は、所定部位がヨークハウジング１５等に設けた軸受（図示略）にて回転可能に支持され、先端部（図１において下側の端部）がヨークハウジング１５の開口部からギヤハウジング１４内に突出して、該ハウジング１４内の図示略の減速機構と駆動連結されている。また、ヨークハウジング１５の開口部付近の回転軸１３に固定された整流子１９は、巻線１８と電気的に接続され、給電ブラシとの摺接によって電機子１６の回転のための巻線１８への給電を行うようになっている。

本実施形態の電機子コア１７は、積層型のコアが用いられている。即ち電機子コア１７は、同一の打ち抜き型で電磁鋼板からプレス成形された複数枚のコアシート２１が軸方向に積層されて構成されている。

図２（ａ）に示すように、電機子コア１７（コアシート２１）の中央部には、中心に回転軸１３を圧入するための軸圧入孔２２を有する円環状の軸固定部２３が備えられている。軸固定部２３の外周縁には、等角度間隔で例えば１０本のティース２４が径方向外側に向けて延出するように設けられている。ティース２４は軸固定部２３の外周縁から径方向外側に直線状に延びる径方向部分２５と、その先端部で周方向両側にそれぞれ延びる周方向部分２６，２７とを有する略Ｔ字状をなしている。ティースの径方向部分２５には巻線１８（図２では省略）が巻装され、ティース２４間のスロット２８に巻線１８が収容される。

また、個々のコアシート２１において周方向１つおきのティース２４には、その先端部、即ち径方向部分２５と周方向部分２６，２７との交差部分２９の略中央部に、表裏で対応する円形状凹凸部よりなるかしめ固定部３０が形成されている。積層前後のコアシート２１においてそれぞれのかしめ固定部３０の凸部と凹部とを嵌合させることで、複数枚のコアシート２１の一体化が図られ、電機子コア１７として構成される。

ここで、表裏に凹凸状をなすかしめ固定部３０はその形状的に磁気抵抗となることから、かしめ固定部３０が設けられるティース２４の先端部、即ち径方向部分２５と周方向部分２６，２７との交差部分２９においては、主とした磁束がかしめ固定部３０を避けるようにその両側を通る磁路となっている。

一方で、電機子コア１７（コアシート２１）の小型化や、かしめ固定部３０による固定力の向上を図るべく、ティース２４の先端部においてかしめ固定部３０の径を相対的に大きく設定する要求がある。そのため、本実施形態では、かしめ固定部３０の径の相対的拡大に伴う、ティース２４の先端部（かしめ固定部３０の周囲）の形状の設定において、磁路確保を図りつつ、さらにはティース２４への巻線１８の巻装にも考慮した形状としている。

図２（ｂ）に示すように、ティース２４の先端部における交差部分２９の両側の角部３１，３２、詳しくはティース２４の径方向部分２５と周方向一方側に延びる周方向部分２６との間の角部３１、及びティース２４の径方向部分２５と周方向他方側に延びる周方向部分２７との間の角部３２はそれぞれ凹曲状をなしている。この形状から、角部３１，３２の縁部とかしめ固定部３０の外周部との間がティース２４の先端部（かしめ固定部３０の周囲）の内で最も磁路幅が狭く、それぞれ最も近接する部分の磁路幅Ｄ１，Ｄ２は、最大磁束が流れても磁気飽和しない幅寸法に設定する必要がある。

ここで、仮に、ティース２４（先端部）を周方向中心線（幅方向中心線）Ｌ１に対して線対称となるように設定し、また相対的に径を大きくしたかしめ固定部３０を周方向中心線Ｌ１上にその中心Ｏ１が位置するように配置する態様としたとする。この場合、最も磁路が狭くなりやすいかしめ固定部３０の外周部と角部３１，３２の縁部との間において、磁気飽和しない幅寸法の磁路幅Ｄ１，Ｄ２をともに確保しようとすると、かしめ固定部３０の径を大きくする前の状況よりも凹曲状の角部３１，３２の曲率を両者とも若干大きくし、角部３１，３２の縁部をスロット２８側に若干膨出させることになる。

しかしながら、角部３１，３２の縁部の凹曲形状がともに緩やかになると、両者の角部３１，３２に掛け止められる巻線１８が角部３１，３２の縁部に沿って移動しやすくなり、巻線１８の巻き崩れ等の不具合が生じやすくなってしまう。従って、単にかしめ固定部３０の中心Ｏ１をティース２４の周方向中心線Ｌ１上としたままで、かしめ固定部３０の径を拡大するには問題がある。

これを踏まえ本実施形態では、かしめ固定部３０の径を相対的に大きくする場合に、磁路が狭くなりがちな角部３１，３２の縁部とかしめ固定部３０の外周部との間の磁路幅Ｄ１，Ｄ２を確保しつつも、かしめ固定部３０の中心Ｏ１をティース２４の周方向中心線Ｌ１に対して片側の周方向部分２６側にずらして配置する態様としている。つまり、一方の角部３１の凹曲形状のみの曲率を小さくして角部３１の縁部をスロット２８側に膨出させた緩やかな凹曲形状とする一方、他方の角部３２の凹曲形状の曲率は大きいままとして深い凹曲形状を維持することで、磁路幅Ｄ１，Ｄ２を確保するようにしている。そのため、角部３１，３２に掛け止められる巻線１８が角部３１の縁部に沿って移動しやすい緩やかな凹曲形状をなすものの、もう一方の深い凹曲形状をなす角部３２により巻線１８の引っ掛かりの良さが維持され、巻線１８の巻き崩れ等の不具合の発生が抑制可能である。

このように本実施形態では、ティース２４の形状を周方向中心線Ｌ１に対して左右対称形状とすることにこだわらず、上記のように周方向中心線Ｌ１に対して左右非対称形状として、かしめ固定部３０の径の相対的拡大、磁路幅Ｄ１，Ｄ２の確保、巻線１８の巻き崩れ等の巻装時の不具合解消を考慮した合理的な構成を採用している。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）略Ｔ字状をなすティース２４の先端部において相対的に径を拡大するかしめ固定部３０を設定する際、かしめ固定部３０の中心Ｏ１がティース２４の周方向中心線Ｌ１に対して一方側にずらされる。またこれに伴い、略Ｔ字を構成するティース２４の径方向部分２５と周方向部分２６，２７との間の一対の角部３１，３２の内の、かしめ固定部３０をずらした方向である一方側の角部３１の凹曲形状が他方側の凹曲形状に対して膨出させている。この膨出させる際には、形状的に磁路が狭くなりがちな角部３１，３２とかしめ固定部３０との磁路幅Ｄ１,Ｄ２が考慮（確保）される。これにより、かしめ固定部３０の径の相対的拡大を図っても、かしめ固定部３０の周囲での磁気飽和を抑制することができ、また他方側の角部３２の凹曲形状が深い凹曲形状に維持できるため、巻線１８の引っ掛かりの良さを維持でき、巻線１８の巻装時の巻き崩れ等の不具合を抑制することができる。

（２）周方向１つおきのティース２４にかしめ固定部３０を設けるものであり、そのかしめ固定部３０の有無にかかわらず、ティース２４の一対の角部３１，３２の凹曲形状が同一形状にて構成されている。そのため、ティース２４毎の重量ばらつきを小さく抑えること等の効果が期待できる。

（３）一方側の角部３１の凹形状（本実施形態では凹曲形状）を他方側の凹形状に対して膨出させる場合に、各角部３１，３２の曲率を互いに異ならせることとしている。そのため、角部３１，３２の縁部に曲線形状を用いつつも、角部３１，３２の形状の設定を容易に行うことができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、周方向１つおきのティース２４の先端部にかしめ固定部３０を設定したが、周方向２つおき以上、若しくは全部のティース２４に対してかしめ固定部３０を設定してもよい。

・上記実施形態では、周方向１つおきのティース２４にかしめ固定部３０を設定しつつも、全部のティース２４に対して角部３１の形状変更を行ったが、かしめ固定部３０が設定されるティース２４のみに対して角部３１の形状変更を行うようにしてもよい。

・上記実施形態では、かしめ固定部３０をティース２４の周方向中心線Ｌ１から反時計回り方向にずらしたが、時計回り方向にずらしてもよい。この場合、角部３２の形状変更を行う。

・上記実施形態では、角部３１の膨出度合いをその凹曲形状の曲率を変更することで行ったが、これ以外で膨出度合いを調整してもよい。例えば、角部３１の凹形状の一部に直線部分を含んでもよい。

・上記実施形態では、パワーウインド装置用のモータ１０の電機子コア１７（コアシート２１）に適用したが、その他のモータの電機子コアに適用してもよい。

１０…モータ、１６…電機子、１７…電機子コア、１８…巻線、２１…コアシート、２４…ティース、２５…径方向部分、２６，２７…周方向部分、３０…かしめ固定部、３１，３２…角部、Ｏ１…中心、Ｌ１…周方向中心線。

Claims (4)

1. 複数枚のコアシートを軸方向に積層してなる電機子コアを有し、該電機子コアのティースに巻線が巻装されてなる電機子であって、
   前記電機子コアは、前記ティースが径方向外側に延びる径方向部分とその先端部で周方向両側にそれぞれ延びる周方向部分とで構成される略Ｔ字状をなし、前記ティースの先端部において積層前後の前記コアシートの連結を図るべくかしめ固定部が設けられるものであり、
   前記ティースの先端部において、前記かしめ固定部の中心を前記ティースの周方向中心線に対して一方側にずらすとともに、
   前記径方向部分と前記一方側の周方向部分との間の角部と、前記径方向部分と他方側の前記周方向部分との間の角部とにおいて、前記かしめ固定部をずらした方向である一方側の角部の凹形状を他方側の凹形状に対して膨出させて構成されていることを特徴とする電機子。
2. 請求項１に記載の電機子において、
   前記電機子コアの周方向所定数おきの前記ティースに前記かしめ固定部が設けられるものであり、
   前記かしめ固定部の有無にかかわらず、前記ティースの一対の角部の凹形状が全部のティースにおいて同一形状にて構成されていることを特徴とする電機子。
3. 請求項１又は２に記載の電機子において、
   前記ティースの一対の角部は、それぞれ凹曲形状をなすものであり、
   一方側の角部の凹形状を他方側の凹形状に対して膨出させる際、各角部の曲率を互いに異ならせて構成されていることを特徴とする電機子。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電機子を備えたことを特徴とするモータ。