JP6465330B1 - 多相クローポールモータ - Google Patents

Abstract

多相クローポールモータは、回転子（１０）と対向する磁極面（３１ａ）を有する複数の爪部（３１）と、爪部（３１）から外形側へ延在する径方向継鉄部（３２）と、からなり、軸方向に積層されて固定子内周部（３）を形成する爪磁極（３０）と、隣接する爪磁極（３０）の径方向継鉄部（３２）のそれぞれの間隙に配置される環状コイル（４）と、固定子内周部（３）の外側に周方向に配置されて固定子外周部（５）を形成する外周継鉄（５０）と、を備えている。爪磁極（３０）は磁性粉の表面を電気絶縁して圧縮した磁性成形体で形成され、外周継鉄（５０）は軟磁性積層板で形成されている。多相クローポールモータは、外周継鉄（５０）のそれぞれを所定位置に位置決めする第１の位置決め手段（７）をさらに備えている。

Description

本発明は、多相クローポールモータに関する。

従来、多相クローポール型のモータとして、図２５に示すように爪磁極（第１爪磁極１０９Ａ、第２爪磁極１０９Ｂ）の爪部１１０、径方向継鉄部（継鉄のうち径方向に延びる部分）１１１、外周側継鉄（継鉄のうちモータ外周部に位置する部分）１１２を圧粉コアで形成し、環状コイルを軸方向に挟み込んだ構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような構成のモータによれば、磁路断面積を折曲鉄板の爪部よりも上げることができる。

一般に、圧粉コアには、３次元の無方向性の磁気特性を有するという利点がある。よって、３次元的な広がりを持つことが望ましい爪部や、爪部近傍の径方向継鉄部に圧粉コアを使用することが磁気特性上の利点がある。

また、爪部を軸方向に積層した軟磁性の磁性体板による周方向リング状積層コアで形成した多相クローポールモータも開示されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２では、爪どうしは繋がった構成であるものの、極間相当の孔をあけて磁気抵抗を増やし、疑似的な爪部を構成している。

ところが、特許文献１のごとき多相クローポールモータは、高価であり、かつ磁気特性で劣る圧粉コアを空隙以外の磁路材料として用いていることから、鎖交磁束量が少なく、材料コストが高くなっていた。

また、特許文献２のごとき多相クローポールモータにおいては、電磁鋼板の場合も積層方向に交番磁束を流すと，絶縁層が渦電流の経路と平行になるため同電流を妨げず鉄損が大きくなる（渦電流が大きくなる）ことが課題となる。

これらの課題を解決するべく、本願の発明者は新しい構成の多相クローポールモータに着想するに至った。すなわち、例えば径方向継鉄部の一部と外周側継鉄とを、接線方向（周方向）に積層した無方向性電磁鋼板によるコアで形成し、環状コイルをこの積層コアによって軸方向と径方向の両方において包み込むように形成するというものである。

特許第４８７８１８３号公報 特開２０１４−２３３１８９号公報

しかし、上記のごとき構成とした場合、外周継鉄の部品点数が多くなりその組立が煩雑となるおそれがある。

そこで、本発明は、爪部が圧粉コアで形成されており、磁気抵抗が低く渦電流損が小さい構成であって、かつ、組立が煩雑となるのを抑えた多相クローポールモータを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る多相クローポールモータは、
軸方向に延在し回転子と微小間隔をもって対向する磁極面を有する複数の爪部と、爪部から外形側へ延在する径方向継鉄部と、からなる複数の爪磁極であって、互いに隣接する当該爪磁極の爪部が周方向に交互に配置された状態で、かつ、互いに隣接する当該爪磁極の径方向継鉄部が軸方向に対向した状態で、軸方向に積層されて固定子内周部を形成する爪磁極と、
隣接する爪磁極の径方向継鉄部のそれぞれの間隙に配置される環状コイルと、
複数が、固定子内周部の外側に周方向に配置されて固定子外周部を形成する外周継鉄と
を備え、
爪磁極が磁性粉の表面を電気絶縁して圧縮した磁性成形体で形成され、外周継鉄が軟磁性積層板で形成されており、
外周継鉄のそれぞれを所定位置に位置決めする第１の位置決め手段をさらに備えている。

この態様によれば、外周側継鉄やその近傍の径方向継鉄部を、無方向電磁鋼板による接線方向に積層したコアで構成することで、高出力、低損失、低材料コストを実現しうる。すなわち、磁路材料に圧粉コアを用いた場合、磁束密度が比較的低くなり、コイル外周を周回する外周側継鉄やその近傍の径方向継鉄部まで圧粉コアで作製するのは透磁率で劣り、低周波数域の鉄損で劣る圧粉コアを使用するのは、低出力、高損失、高材料コストに繋がりかねなかったが、本態様では、径方向継鉄部の一部と、外周側継鉄を接線方向に積層した無方向性電磁鋼板によるコアで形成し、環状コイルを軸方向と径方向を包み込むように形成し、高出力、低損失、低材料コストを実現可能としている。

尚かつ、本態様によれば、第１の位置決め手段によって、外周継鉄のそれぞれを所定位置に位置決めすることができる。このため、外周継鉄の部品点数が多くてもその組立が煩雑となるのを抑えることができる。

上記態様の多相クローポールモータは、爪磁極のそれぞれを所定位置に位置決めする第２の位置決め手段をさらに備えていてもよい。

上記態様の多相クローポールモータにおいて、第２の位置決め手段は、爪磁極の少なくとも一部の爪形状の間隙に位置する介在物であり、該介在物は、軸方向に対向する爪部のそれぞれに接触することで位置決めする構造とされていてもよい。

上記態様の多相クローポールモータにおいて、介在物は、非磁性かつ絶縁物であってもよい。

上記態様の多相クローポールモータにおいて、介在物は、磁性成形体がインサートされたインサート成形品であってもよい。

上記態様の多相クローポールモータにおいて、環状コイルがアルファ巻で形成されたコイルであり、介在物が、当該環状コイルがともにインサートされたインサート成形品であってもよい。

上記態様の多相クローポールモータにおいて、環状コイルは、インサート成形品に巻き付けられた巻線で構成されていてもよい。

上記態様の多相クローポールモータにおいて、介在物は、隣接する当該介在物どうしが接触した状態で、別層の磁性成形体の位置決めをする構造であってもよい。

上記態様の多相クローポールモータにおいて、第１の位置決め手段は、複数の外周継鉄の外周および周方向の端面に接触し、環状の一部を形成する形状であり、尚かつ、複数の当該第１の位置決め手段が互いに組み合わされて環状となる構造であってもよい。

上記態様の多相クローポールモータにおいて、複数の第１の位置決め手段は、互いに組み合わされた状態で、その中央近傍に、第２の位置決め手段によって位置決めされた状態の磁性成形体を挟み込む構造であってもよい。

上記態様の多相クローポールモータにおいて、複数の第１の位置決め手段は複数の外周継鉄のうちの略半数を位置決めして半環状に配置する形状であり、一対が組み合わされた当該第１の位置決め手段が、第２の位置決め手段にて位置決めされた磁性成形体を挟み込む構造であってもよい。

上記態様の多相クローポールモータにおいて、第１の位置決め手段の周方向の組み合わせ部分に溝部が形成されており、溝部を通して環状コイルのコイルリード線が引き出されていてもよい。

上記態様の多相クローポールモータにおいて、第１の位置決め手段が、軸受を支持する軸受支持構造の構成物であってもよい。

上記態様の多相クローポールモータにおいて、爪磁極の外周の外周継鉄と接する面は、爪部の延在方向に向かい、内周方向に食い込むようテーパもしくは段付などの窄まり形状であってもよい。

本発明によれば、爪部が圧粉コアで形成されており、磁気抵抗が低く渦電流損が小さい構成であって、かつ、組立が煩雑となるのを抑えた多相クローポールモータを提供することができる。

計３対の爪磁極を重ね合わせて構成した固定子内周部の斜視図である。 図１に示す固定子内周部に１つの外周継鉄を突き合わせて密着させた状態を示す斜視図である。 固定子内周部の周囲にすべての外周継鉄が配置され、かつ、環状コイルの巻線端末が引き出された状態の固定子を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態における一対の爪磁極の一方の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態における一対の爪磁極のもう一方の構成を示す図である。 多相クローポールモータの正面図である。 図６のVII-VII線における断面の構造を示す図である。 アルファ巻で形成された環状コイルの正面図である。 アルファ巻で形成された環状コイルの側面図である。 アルファ巻で形成された環状コイルの斜視図である。 アルファ巻で形成された環状コイルの、巻線の両端末の周辺構造を拡大して示す斜視図である。 アルファ巻で形成された３個の環状コイルを順次周方向にずらして配置した状態を、内部が見えるように外周継鉄部を一つ外して示す斜視図である。 一対の爪磁極と環状コイルの分解斜視図である。 介在物を外した状態の固定子内周部および外周継鉄を示す斜視図である。 介在物を外した状態の固定子内周部および外周継鉄を示す斜視図である。 外周継鉄に係合部が形成され、爪磁極の外周に該係合部と係合する被係合部が形成された固定子内周部と、外周継鉄と、環状コイルの一例を示す斜視図である。 図１６から環状コイルを外した状態の固定子内周部および外周継鉄を示す斜視図である。 固定子内周部と、突き合わせる前の一対の半環状物とを示す斜視図である。 固定子内周部と、その外周に突き合わせた後の一対の半環状物とを示す斜視図である。 環状コイル、介在物および一対の爪磁極の分解斜視図である。 環状コイル、介在物および一対の爪磁極を組み合わせて形成された１相分の固定子内周部の斜視図である。 半環状物を含む多相クローポールモータの分解斜視図である。 半環状物を含む多相クローポールモータの斜視図である。 多相クローポールモータの組み立て手順を示す図である。 従来の多相クローポールモータの構成例を示す図である。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。

本実施形態の多相クローポールモータ１は、固定子（ステータヨーク）２、環状コイル４、シャフト１１などを備える。固定子２は、爪磁極３０によって構成される固定子内周部３と、外周継鉄５０によって構成される固定子外周部５とからなる。爪磁極３０は磁性粉の表面を電気絶縁して圧縮した成形体で形成され、外周継鉄５０は軟磁性積層板で形成されている（図２２参照）。

［第１実施形態］
本実施形態の多相クローポールモータ１において、爪磁極３０は、爪部３１、磁極面３１ａ、径方向継鉄部３２を有する（図１、図４、図５等参照）。

爪部３１は、軸方向（シャフト１１の回転軸の方向を指す）に延在しており、クローポールを形成する。爪部３１には、該シャフト１１とともに回転するロータコアの外周面と所定の微小間隔をもって対向する磁極面３１ａが形成される。爪部３１は、単一の爪磁極３０において複数（一例として、８個）形成されている（図１、図４等参照）。また、径方向継鉄部３２は、上記の爪部３１から、爪磁極３０の外形側（外周側）へ延在する環状部分である。

これら複数の爪部３１と径方向継鉄部３２は、多相クローポールモータ１における磁路断面積を拡大するべく、磁性粉の表面を電気絶縁して圧縮した成形体（圧粉コア）によって形成されている。

本実施形態の多相クローポールモータ１では、複数の外周継鉄５０によって固定子外周部５が構成されている。これら複数の外周継鉄５０は、固定子内周部３の外側に、周方向に等間隔に配置される（図３参照）。

それぞれの外周継鉄５０は、固定子内周部３の外側に配置された際、環状コイル４が収まる溝部（凹部）５０ｂを形成するよう、その一部（突出部５０ａ）が径方向内側に延在した形状である（図２参照）。径方向に延在した部分は、溝部（凹部）５０ｂに収まった状態の環状コイル４と重なり合った状態となる（図３参照）。

また、外周継鉄５０は、軸方向にも延在し、複数の爪磁極３０に接する形状であることが好適である。本実施形態では、４つの突出部５０ａと３つの溝部５０ｂとからなる櫛歯あるいは鋤のような形状の外周継鉄５０を採用している（図２参照）。この外周継鉄５０は、対向する２個１対で１相分の爪磁極３０を、６個３対で３相分重ねたときの軸方向長さに対応している（図２参照）。このように外周継鉄５０を、複数相（本実施形態の場合、３相）の爪磁極３０に共通の構造とすることで、部品点数減少と構造や組み付けの簡素化を実現することができる。

外周継鉄５０は、櫛歯あるいは鋤のような形状の薄い電磁鋼板５１を複数枚重ね合わせて積層された積層コアからなる（図２の丸い枠で示す部分参照）。圧粉コアで一体的に成形されていた従来型のステータヨークのうち、径方向継鉄部を構成していた部分の一部（本実施形態の構成でいえば、爪磁極３０よりも径方向外側の部分、すなわち突出部５０ａの部分）と、外周側継鉄を構成していた部分、別言すれば、爪形状付近を除く部分を、本実施形態では、無方向の電磁鋼板５１を横断面における接線方向に積層したコアで構成し、高出力、低損失、低材料コストの多相クローポールモータ１を実現している。

すなわち、本実施形態では、磁気特性で劣り、低出力、高損失、高材料コストに繋がりやすい圧粉コアで形成された引用文献１の爪磁極１０９Ａのうち鎖交磁束を効果的に増大させうる部分を無方向性電磁鋼板５１によるコアで形成することで、出力やコストを高次元で両立させた多相クローポールモータ１を実現可能としている。

一方、爪磁極３０の外周は、外周継鉄５０と接する面が平面で形成された多角形であることが好適である。上記のように電磁鋼板５１の積層コアからなる外周継鉄５０においては、その内周面を円筒外周面のような曲面にする場合、電磁鋼板５１を１枚ずつ段差（ずれ）が生じる構造にせざるを得ず、爪磁極３０の外周面に隙間なく密着させることが難しくなる。この点、外周継鉄５０と接する面が平面であれば、外周継鉄５０の内周面を隙間なく密着させることが可能となる。

このように爪磁極３０の外周を多角形とする場合、多相クローポールモータ１の相数が３であれば、爪磁極３０の外周を爪部３１の３倍の辺数の多角形で形成することが好適である。一例として、本実施形態では、爪部３１の数が８、外周が正２４角形である爪磁極３０として、爪部３１の径方向外側（裏側）の部分が辺を含む平面部３３ｆである爪磁極３０Ａ（図４参照）と、爪部３１の径方向外側の部分が角部（平面部３３ｆと平面部３３ｆの間）３３ｃである爪磁極３０Ｂ（図５参照）の２種類を採用し、これらを爪磁極３０Ａ，３０Ｂを一対として周方向に２２．５°ずらして対向させて組み合わせて１相分とし、計３対を電気角１２０°もしくは機械角１５°ずつ順次ずらして重ね合わせて３相分の爪磁極３０を構成している。こうした場合、３相の爪磁極３０に共通の構造である外周継鉄５０の突出部５０ａを、いずれの爪磁極３０に対してもその外周の平面部３３ｆに隙間なく突き合わせて密着させることができる（図２、図３参照）。

環状コイル４は、爪磁極３０の外側であってかつ外周継鉄５０の内側に配置される。本実施形態の多相クローポールモータ１においては、３つの環状コイル４が、各相の爪磁極３０の対に対応して軸方向に等間隔に配置される（図３参照）。各環状コイル４は、軸方向においては突出部５０ａによって挟まれ、径方向においては爪磁極３０と外周継鉄５０とで包まれたような状態となる。

なお、固定子内周部３の周囲には計２４個の外周継鉄５０が周方向に配置され、かつ、環状コイル４の巻線４１の端末４２が外周継鉄５０と外周継鉄５０の間の隙間５６から引き出された状態となり、固定子２が形成される（図３参照）。巻線４１を引き出す隙間は、軸方向に延在するように空いている。

ここで、上記のごとく構成された固定子２を含む多相クローポールモータ１を図６、図７、図２２等に示しておく。また、符号を付した構成の名称は以下のとおりである。すなわち、符号１０は回転子、１２は軸受、１３はロータコア、１４は永久磁石、１５はセンサー磁石、１６は前面ブラケット、１７は背面ブラケット、１８はセンサー、１９は樹脂モールドである。また、符号６は、対をなす爪磁極３０と爪磁極３０の間に介在する介在物である。

ここまで説明したように、上記各実施形態では、圧粉コアで形成されていた従来のクローポールにおける径方向継鉄部の一部（本実施形態の構成でいえば、爪磁極３０よりも径方向外側の部分、すなわち突出部５０ａの部分）と外周側の継鉄の部分とを、接線方向に積層した無方向性電磁鋼板５１による積層コアで形成し、また、環状コイル４を軸方向と径方向とで包み込む構造としたことから、高出力、低損失、低材料コストの多相クローポールモータ１を実現している。

しかも、積層コアからなる外周継鉄５０の磁束流入面および流出面となる側面が積層方向に概ね直線状となることから、上記の各実施形態では、爪磁極３０の外周のうち、当該直線状の面に接する部分（圧粉コア面）を区分的な平面部３３ｆとし、爪磁極３０を全体的には概ね多角形としたことで、外周継鉄５０と爪磁極３０とを隙間なく突き合わせて密着させることを可能としている。

［第２実施形態］
本実施形態では、アルファ巻で形成された環状コイル４を採用している（図８〜図１１参照）。アルファ巻で形成された環状コイル４においては、銅線が、最内周では螺旋巻、その他では巻軸方向に２層でそれぞれ逆巻の渦巻状に巻線されており、巻線４１の両端末４２が最外周に位置する（図１０、図１１等参照）。また、巻線４１には平角線が用いられており、これによって隣接する巻線４１どうしの間に隙間ができ難くし、巻線４１の巻密度を向上させている。

アルファ巻で形成された環状コイル４によれば、巻線４１の両端末４２が当該環状コイル４の外側から引き出されるため、端末を避けるスペースが必要なくなり、磁気回路断面積が増え、巻線処理を簡便にすることができる。

なお、アルファ巻は、例えば、巻線４１の内周における１巻を螺旋状にし、その他を逆巻の渦巻形状に巻線し、空芯巻後、加熱で固着させる手法（自己融着平角線アルファ巻）等によって実施することができる。

アルファ巻で形成された環状コイル４は、例えば本実施形態のごとき３相の多相クローポールモータ１であれば３個が、順次周方向にずらした状態で設けられてもよい。

また、本実施形態における巻線４１は、断面辺長が異なる平角線であって、断面長手方向を軸方向に向けて巻くフラットワイズ巻とされている。一般的に、コイルの口出し線は外周継鉄同士の間隙を通り抜けるようにして外周に引き出す必要があるが、外周継鉄は磁気抵抗を低減するため、できるだけ磁路断面積を拡大する必要があり、外周継鉄間の間隙は狭い方が好ましい。このような状況で、本実施形態では、断面長手方向を軸方向に向けたフラットワイズかつα巻きの環状コイル４を使用し、コイルの口出し線（巻線４１）が軸方向に並んだ状態としていることから（図１０、図１１等参照）、接線方向に狭い断面配置（別言すれば、爪磁極３０の外周継鉄部３４の切り欠き３４ａの周方向の隙間が狭い状態）で外周継鉄の間隙を通すことができ、巻線断面積を確保できるため、全体として低銅損のコイルを提供できる。

［第３実施形態］
本実施形態の多相クローポールモータ１は、磁性粉を圧縮した磁性成形体で形成された爪磁極３０を備える。爪磁極３０は、複数の爪部３１と、軸方向に延在し回転子１０と微小間隔をもって対向する磁極面３１ａを有する複数の爪部３１と、爪部３１から外形側へ延在する径方向継鉄部３２と、軸方向に延在する外周継鉄部３４と、からなる（図１２、図１３参照）。爪磁極３０は、複数が、互いに隣接する当該爪磁極３０の爪部３１が周方向に交互に配置された状態で、かつ、互いに隣接する当該爪磁極３０の径方向継鉄部３２が軸方向に対向した状態で、軸方向に積層されて固定子２を形成している。

爪磁極３０の外周継鉄部３４には、環状コイル４の巻線４１を外周側へ引き出すための切り欠き３４ａが形成されている。切り欠き３４ａは、隣接する対の爪磁極３０の径方向継鉄部３２を軸方向に対向させた状態で、切り欠き３４ａどうしが向かい合い、巻線４１の大きさに対応した引き出し孔が形成されるように配置されていてもよい（図１２、図１３参照）。

環状コイル４は、上記の実施形態と同様、アルファ巻で形成されており、隣接する爪磁極３０の径方向継鉄部３２のそれぞれの間隙に配置される。巻線４１には平角線が用いられており、一対の切り欠き３４ａが向かい合って形成される引き出し孔から外周側へ引き出されている（図１２、図１３参照）。

アルファ巻で形成された環状コイル４は、例えば本実施形態のごとき３相の多相クローポールモータ１であれば３個が、順次周方向にずらした状態で設けられる（図１２参照）。

本実施形態の多相クローポールモータ１のように、固定子２のすべてが磁性粉を圧縮した磁性成形体で形成されている場合にも、上記の実施形態と同様にアルファ巻で形成された環状コイル４を採用することで、巻線４１の両端末４２が当該環状コイル４の外側から引き出されるようにして、巻線処理を簡便にすることができる。

［第４実施形態］
本実施形態の多相クローポールモータ１は、複数の外周継鉄５０のそれぞれを所定位置に位置決めする位置決め手段として機能する部材、例えば半環状物７を備える（図１８等参照）。半環状物７は筒状物が縦断面に沿って分割された一対からなり、外周継鉄５０の周囲に配置され、これら一対が互いに組み合わされて環状となり、樹脂モールド１９（図２３参照）を形成する。半環状物７は、一対が組み合わされると、下記の介在物６にて位置決めされた爪磁極３０を挟み込むように構成されている（図２２等参照）。また、本実施形態の半環状物７は、軸受１２を支持する軸受支持構造の構成物でもある。

半環状物７の内周には、複数の外周継鉄５０のおよそ半分、一例として１２個をそれぞれ所定の位置に固定子２を中心として扇状ないし半環状に配置するための、例えば平面、溝、窪み、仕切り、あるいはこれらの組み合わせからなる配置手段が形成されている。配置手段は、例えば半環状物７を樹脂で成形する際、内周側に同時に成形する等して形成することができる。配置手段は、複数の外周継鉄５０それぞれの外周および周方向の端面（側面）に接触する形状などに形成されている。半環状物７の内周に複数の外周継鉄５０を配置し、一対の半環状物７，７を組み合わせることによって、すべての外周継鉄５０を固定子内周部３の周囲の所定の位置に同時に配置することができる（図１８、図１９等参照）。外周継鉄５０をインサートとして含むインサート成形品を半環状物７としてもよい。

一対の半環状物７の周方向組み合わせ部分となる突き合わせ面７２の一方または両方には、巻線４１を外側に引き出すための引き出し用溝７１が形成されている（図１８、図１９等参照）。巻線４１は、外周継鉄５０と外周継鉄５０の間の隙間５６を通り（図３参照）、さらに半環状物７の突き合わせ面７２に形成された引き出し用溝７１を通って外部に引き出される。

本実施形態の半環状物７は、対向する２個一対で１相分の爪磁極３０が３相分重ね合わされてなる固定子内周部３を収容する大きさに形成されている。また、半環状物７は、一対が互いに組み合わされた状態で、その中央近傍に、３相分が重ね合わされた状態の爪磁極３０を含む固定子内周部３を挟み込むように形成されている。

なお、ここで説明した半環状物７は、複数の外周継鉄５０のそれぞれを所定位置に位置決めする位置決め手段として機能する部材の好適な一例にすぎないことはいうまでもなく、同様の機能を発揮しうるのであれば、周方向に２等分された部材のほか、３等分、４等分などとされた部材を採用することができる。

また、本実施形態の多相クローポールモータ１は、爪磁極３０を軸方向において位置決めする位置決め手段として機能する介在物６を備えている（図２０等参照）。向き合って重ね合わせられる一対の爪磁極３０どうしの間に例えば筒状の介在物６を介在させ、磁気吸引力を当該介在物６によって受け止めることで、環状コイル４等に余計な圧力が作用しない構成とすることができる。

このように、磁気吸引力を受け止めることで環状コイル４等に余計な圧力を作用させない構成である限り、当該介在物６の具体的な構成は特に限定されないが、爪磁極３０の少なくとも一部の爪部３１の間隙に位置する形状であり、軸方向に対向する爪磁極３０のそれぞれに接触することで位置決めする構造となっている。例えば本実施形態では、爪部３１が対向する一対の爪磁極３０の当該爪部３１のそれぞれが収容される爪部収容凹部６１が周方向に沿って形成された筒状の介在物６を採用している（図２０等参照）。また、本実施形態の介在物６は非磁性かつ絶縁性の樹脂成形品である。この場合、介在物６は、金属などを含むインサート成形品であってもよいし、爪磁極３０を含むインサート成形品であってもよい。なお、爪磁極３０をインサートして含むインサート成形品である介在物６は、α巻きの環状コイル４も含めて一緒にインサート成形する場合、あるいは、成形後の介在物６に巻線を巻きつける方式で巻相する場合に用いられることができる。筒状の介在物６は、環状コイル４の中空部の大きさに合わせた外径である。一対の爪磁極３０で当該介在物６および環状コイル４を挟み込むようにして組み立てて、１相分の固定子内周部３が形成される（図２１参照）。

また、介在物６において、隣接する爪部収容凹部６１の間の部分には、上記の１相分の固定子内周部３において軸方向に露出する軸方向端面６２が形成されている（図２０、図２１参照）。上記１相分の固定子内周部３を３相分軸方向に重ね合わせる際、隣接し合う介在物６どうしは、この軸方向端面６２を介して接触し合う。このように介在物６どうしが接触し合う構成の場合、例えば、特に図示していない互いの凹凸を合わせるように重ねれば機械角で１５°ずつずれるようにするといった、別層の爪磁極３０の位置決めをする構造であってもよい。

上記のごとき半環状物７と介在物６を備える本実施形態の多相クローポールモータ１の組み立てについて説明する（図２４等参照）。

(1)対をなす爪磁極３０の一方（例えば爪磁極３０Ａ）を準備し（図２４（１）参照）、(2)当該爪磁極３０の爪部３１のある側に介在物６を嵌合させる（図２４（２）参照）。(3)さらに環状コイル４を嵌合し（図２４（３）参照）、(4)対をなす爪磁極３０の他方を嵌合し、１相分の固定子内周部３を形成する（図２０、図２１、図２４（４）参照）。なお、このとき、環状コイル４は、対をなす爪磁極３０および介在物６に対して相対回転が自在の状態にある。(5)上記１相分の固定子内周部３を３つ、周方向へ所定角度ずつずらして突き合わせ、３相分の固定子内周部３を形成する（図２４（５）参照）。

対をなす半環状物７のそれぞれの内周の所定位置に複数の爪磁極３０を配置し（図１８、図２２参照）、３相分の固定子内周部３を挟み込むようにしてこれら半環状物７を組み合わせる。このとき、各爪磁極３０は、介在物６によって位置決めされた状態で、これら一対の半環状物７によって挟み込まれた状態となる。また、固定子外周部５をなす外周継鉄５０が、固定子内周部３の周囲の所定の位置に配置されて固定子２が形成される（図１９等参照）。

かかる固定子２に対し、ロータコア１３と永久磁石１４が取り付けられているシャフト１１、軸受１２、ロータコア１３、センサー磁石１５、前面ブラケット１６および背面ブラケット１７を取り付けることにより（図２２等参照）、多相クローポールモータ１が組み立てられる（図７、図２３参照）。

上記の実施形態のごとき半環状物７を備える多相クローポールモータ１によれば、内周に複数の外周継鉄５０のそれぞれを配置した当該半環状物７を、固定子内周部３の外周側に設置することで、これら複数の外周継鉄５０をいちどに所定位置に位置決めすることができる。このため、外周継鉄５０の部品点数が多くてもその組立が煩雑となるのを抑えることができる。

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上記の実施形態では特に言及しなかったが、爪磁極３０の外周と接する、外周継鉄５０の突出部５０ａの面に係合部５５を形成し、かつ、爪磁極３０の外周の外周継鉄５０と接する面に、爪部３１の延在方向に向かい、内周方向に食い込む形状で構成され、外周継鉄５０の係合部５５と係合する被係合部３５が形成されていてもよい。このような構造は下記のごとく作用する。

すなわち、上記の実施形態のごとく向き合って重ね合わせられた一対の爪磁極（圧粉コア）３０には、互いに磁気吸引力が作用するところ、当該磁気吸引力は、径方向、周方向においては全周で相殺されるが、軸方向においては相殺されることなくそのまま作用する。本実施形態の多相クローポールモータ１において、爪磁極３０間には環状コイル４が配置されるが（図１４等参照）、この環状コイル４で吸引力を支持することは絶縁等の観点で好ましくない。この点、上記のごとく爪磁極３０の外周面に被係合部３５を形成し、これらを外周継鉄５０の係合部５５に係合させ、向き合って重ね合わせられた一対の爪磁極３０どうしが所定距離よりも接近し合わないように間隔を規制することで、その吸引力を環状コイル４に作用させずに外周継鉄５０で支持することができる。別言すれば、外周継鉄５０を、爪磁極３０どうしの最小間隔を環状コイル４の厚みよりもわずかに大きい程度に規定するストッパー（つっかえ）として機能させることにより、環状コイル４に作用する力を制限することができる。

なお、被係合部３５や係合部５５は、互いが係合することによって爪磁極３０を所定間隔に保持しうる限り、の具体的な構造が特に限定されることはない。例示すれば、被係合部３５は、爪部３１の延在方向に向かい内周方向に食い込むように傾斜した斜面をもつテーパ形状であってもよいし、あるいは、図１４、図１５に示すような段付形状であってもよい。

また、向き合って重ね合わせられる一対の爪磁極３０どうしの間に介在物６を介在させ、磁気吸引力を当該介在物６によって受け止める構造の場合にあっては、上記のごとき被係合部３５や係合部５５を併設することによって当該介在物６が受ける磁気吸引力を複数の外周継鉄５０に負担させて軽減させてもよい（図１６、図１７等参照）。

本発明は、多相クローポールモータ、さらには該モータを駆動源とする電動パワーステアリング等の各種産業機械や各種駆動装置、さらには、これらが搭載された車両などに適用して好適である。

１…多相クローポールモータ、２…固定子、３…固定子内周部、４…環状コイル、５…固定子外周部、６…介在物（第２の位置決め手段）、７…半環状物（第１の位置決め手段）、１０…回転子、１１…シャフト、１２…軸受、３０…爪磁極（磁性成形体）、３１…爪部、３１ａ…磁極面、３２…径方向継鉄部、４１…巻線、４２…巻線端末、５０…外周継鉄、６１…爪部収容凹部、７１…引き出し用溝（溝部）、７２…突き合わせ面

Claims (14)

1. 多相クローポールモータであって、
   軸方向に延在し回転子と微小間隔をもって対向する磁極面を有する複数の爪部と、前記爪部から外形側へ延在する径方向継鉄部と、からなる複数の爪磁極であって、互いに隣接する当該爪磁極の前記爪部が周方向に交互に配置された状態で、かつ、互いに隣接する当該爪磁極の前記径方向継鉄部が軸方向に対向した状態で、軸方向に積層されて固定子内周部を形成する爪磁極と、
   隣接する前記爪磁極の前記径方向継鉄部のそれぞれの間隙に配置される環状コイルと、
   複数が、前記固定子内周部の外側に周方向に配置されて固定子外周部を形成する外周継鉄と、
   を備え、
   前記爪磁極が磁性粉の表面を電気絶縁して圧縮した磁性成形体で形成され、前記外周継鉄が軟磁性積層板で形成されており、
   前記外周継鉄のそれぞれを所定位置に位置決めする第１の位置決め手段をさらに備えていることを特徴とする多相クローポールモータ。
2. 前記爪磁極のそれぞれを所定位置に位置決めする第２の位置決め手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の多相クローポールモータ。
3. 前記第２の位置決め手段は、前記爪磁極の少なくとも一部の爪形状の間隙に位置する介在物であり、該介在物は、軸方向に対向する爪部のそれぞれに接触することで位置決めする構造とされていることを特徴とする請求項２に記載の多相クローポールモータ。
4. 前記介在物は、非磁性かつ絶縁物であることを特徴とする請求項３に記載の多相クローポールモータ。
5. 前記介在物は、前記磁性成形体がインサートされたインサート成形品であることを特徴とする請求項３に記載の多相クローポールモータ。
6. 前記環状コイルがアルファ巻で形成されたコイルであり、前記介在物が、当該環状コイルがともにインサートされたインサート成形品であることを特徴とする請求項５に記載の多相クローポールモータ。
7. 前記環状コイルは、前記インサート成形品に巻き付けられた巻線で構成されていることを特徴とする請求項５に記載の多相クローポールモータ。
8. 前記介在物は、隣接する当該介在物どうしが接触した状態で、別層の前記磁性成形体の位置決めをする構造であることを特徴とする請求項３に記載の多相クローポールモータ。
9. 前記第１の位置決め手段は、複数の前記外周継鉄の外周および周方向の端面に接触し、環状の一部を形成する形状であり、尚かつ、複数の当該第１の位置決め手段が互いに組み合わされて環状となる構造であることを特徴とする請求項２から８のいずれか一項に記載の多相クローポールモータ。
10. 複数の前記第１の位置決め手段は、互いに組み合わされた状態で、その中央近傍に、前記第２の位置決め手段によって位置決めされた状態の前記磁性成形体を挟み込む構造であることを特徴とする請求項９に記載の多相クローポールモータ。
11. 複数の前記第１の位置決め手段は複数の前記外周継鉄のうちの略半数を位置決めして半環状に配置する形状であり、一対が組み合わされた当該第１の位置決め手段が、前記第２の位置決め手段にて位置決めされた前記磁性成形体を挟み込む構造であることを特徴とする請求項１０に記載の多相クローポールモータ。
12. 前記第１の位置決め手段の周方向の組み合わせ部分に溝部が形成されており、前記溝部を通して前記環状コイルのコイルリード線が引き出されていることを特徴とする請求項９に記載の多相クローポールモータ。
13. 前記第１の位置決め手段が、軸受を支持する軸受支持構造の構成物であることを特徴とする請求項９に記載の多相クローポールモータ。
14. 前記爪磁極の外周の前記外周継鉄と接する面は、前記爪部の延在方向に向かい、内周方向に食い込むようテーパもしくは段付などの窄まり形状であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の多相クローポールモータ。
    
    
    

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