JP6900903B2 - モータおよびモータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータおよびモータの製造方法に関する。

特許文献１には、方向性電磁鋼板を積層して構成された積層鉄心を備えたモータが開示されている。

特開平８−４７１８５号公報

特許文献１によれば、方向性電磁鋼板を用いた積層鉄心により、コギングトルクおよびトルクリップルが低減できるとされている。しかしながら、近年急速に発達した解析手法によりティース部の詳細な形状を加味した解析を行うと、積層鉄心に方向性電磁鋼板を用いたモータは、コギングトルクが改善されない場合がある。ティース部は、回転子側の永久磁石と対向して先端に広がった部分（アンブレラ部）を有する。方向性電磁鋼板の磁気特性は、強い方向性を有する為に、ティース部内を通過する磁束の方向を強く制限する。そのため、アンブレラ部の周方向側面からティース部を通過しようとする磁束が制限されてしまい、コギングトルクおよびトルクリップルが大きくなってしまう場合がある。さらに、方向性電磁鋼板は、価格が高く、またプレス加工しにくいという問題があり、無方向性電磁鋼板を用いて、コギングトルクおよびトルクリップルを低減する技術が望まれている。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、無方向性電磁鋼板を用いて、コギングトルクおよびトルクリップルを低減できるモータを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本願の例示的な第１発明のモータは、軸方向に延びる中心軸を中心として回転する回転子と、固定子と、を備え、 前記固定子は、周方向に延びるコアバック部と、前記コアバック部から径方向に延びるティース部とを有する複数の積層鉄心を周方向に配列した固定子鉄心と、前記ティース部に巻き付けられたコイルと、を有し、
前記ティース部は、前記コアバック部の周方向中央から径方向に延びるティース基部と、前記ティース基部の先端に位置して、周方向両側に広がった形状を有するアンブレラ部と、を有し、 前記積層鉄心は、板厚方向に積層された板状の複数の鉄心片を有し、 前記鉄心片は、無方向性電磁鋼板からなり、 前記鉄心片の圧延方向は、径方向に対して傾きを有し、前記積層鉄心は、前記傾きが同じ前記鉄心片を積層されてなり、 周方向に隣り合う少なくとも一対の前記積層鉄心は、前記傾きが互いに逆であり、
前記傾きは、前記ティース部の周方向側面を径方向内側に延長した際の前記ティース部の径方向内周面との交差点を径方向内側交点とし、前記ティース部の周方向側面を径方向外側に延長した際の前記コアバック部の径方向外周面と交差点を径方向外側交点とした場合に、前記傾きは前記径方向内周側交点と前記径方向外側交点を対角線上に結んだ方向であり、前記傾きは前記ティース部が延びる方向に対して、回転子の回転する方向に１０°から４５°傾いている。

本発明に係る例示的な一実施形態によれば、コギングトルクおよびトルクリップルを低減するモータを提供できる。

図１は、一実施形態のモータの断面模式図である。 図２は、一実施形態の積層鉄心の斜視図である。 図３は、一実施形態の鉄心片を打ち抜く金型構成の一例を示す模式図である。 図４は、図１における矢印IVから見た矢視図である。 図５は、変形例１のモータの断面模式図である。 図６は、変形例２のモータの断面模式図である。 図７は、変形例２の鉄心片を打ち抜く金型構成の一例を示す模式図である。 図８は、変形例３のモータの断面模式図である。 図９は、変形例３のモータの積層鉄心の平面図である。 図１０は、変形例３のモータにおいて圧延角度とトルクリップルとの関係を示すグラフである。 図１１は、変形例３のモータにおいて圧延角度とコギングトルクとの関係を示すグラフである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るモータについて説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

また、図面においては、モータの中心軸Ｊと平行なＺ軸を示す。Ｚ軸方向は、上下方向とする。また、特に断りのない限り、以下の説明においては、上下方向（Ｚ軸方向）に延びる中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向、すなわち、中心軸Ｊの軸周りを単に「周方向」と呼び、中心軸Ｊと平行な方向（即ち、上下方向又はＺ軸方向）を、軸方向と呼ぶ。

なお、本明細書において、軸方向に延びる、とは、厳密に中心軸Ｊと平行な方向に延びる場合に加えて、軸方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。
また、本明細書において、径方向に延びる、とは、厳密に径方向、すなわち、上下方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な方向に延びる場合に加えて、径方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。

［モータ］
図１は、本実施形態のモータ１を示す断面模式図である。
本実施形態のモータ１は、８ポール、１２スロットのインナーロータ型のブラシレスモータである。モータ１は、回転子（ロータ）１０と、固定子（ステータ）２０と、を備える。

［回転子］
回転子１０は、軸方向（Ｚ軸方向）に延びる中心軸Ｊを中心として回転する。回転子１０は、シャフト１１と、ロータコア１２と、ロータマグネット（永久磁石）１３と、を有する。

シャフト１１は、一方向（Ｚ軸方向）に延びる中心軸Ｊを中心とする円柱形状を有する。シャフト１１は、図示略のベアリングによって、軸周りに回転可能に支持されている。ロータコア１２は、シャフト１１を軸周りに囲んで、シャフト１１に固定されている。ロータマグネット１３は、ロータコア１２の軸周りに沿って、ロータコア１２の外側面に固定されている。ロータマグネット１３は、周方向に８つの極（８極）を有する永久磁石である。ロータコア１２およびロータマグネット１３は、シャフト１１と一体となって回転する。

［固定子］
固定子２０は、筒形状を有し回転子１０を径方向外側から囲む。固定子２０は、固定子鉄心２２と、インシュレータ２３と、コイル２１と、を有する。

固定子鉄心２２は、１２個の積層鉄心３０を有する。すなわち、積層鉄心３０の数は、偶数である。１２個の積層鉄心３０は、周方向に配列されている。それぞれの積層鉄心３０は、周方向に延びるコアバック部３２と、コアバック部３２から径方向内側に延びるティース部３１と、を有する。

コアバック部３２は、周方向一方側に位置する第１の周方向端面３２ａと、周方向他方側に位置する第２の周方向端面３２ｂと、を有する。第１の周方向端面３２ａは、周方向に向かって突出する凸部３２ｃを有する。第２の周方向端面３２ｂは、周方向に向かって凹む凹部３２ｄを有する。凸部３２ｃと凹部３２ｄとは、周方向端面３２ａ、３２ｂに対して、互いに反転した形状を有している。周方向に隣接する積層鉄心３０は、周方向に対向する第１の周方向端面３２ａと第２の周方向端面３２ｂとが向かい合って接合される。隣接する積層鉄心３０の凸部３２ｃと凹部３２ｄとは、嵌合する。

ティース部３１は、コアバック部３２の周方向中央から延びるティース基部３１ａと、ティース基部３１ａの先端に位置するアンブレラ部３１ｂと、を有する。アンブレラ部３１ｂは、ティース基部３１ａに対し周方向両側に広がった形状を有している。アンブレラ部３１ｂは、ロータマグネット１３と対向する対向面３１ｃを有する。対向面３１ｃは、軸方向から見て回転子１０の外周面に沿う湾曲した円弧形状を有する。

固定子鉄心２２には、複数（１２個）のスロット２５が設けられている。スロット２５は、周方向に隣り合う２つのティース部３１の側面と、コアバック部３２の内側面とにより囲まれた領域である。

インシュレータ２３は、スロット２５内に設けられる。インシュレータ２３はティース部３１の軸方向の両面を覆う図示略の絶縁部材を含んでもよい。
コイル２１は、インシュレータ２３を介してティース部３１に巻き付けられる。

次に、積層鉄心３０について詳細に説明する。
図２に積層鉄心３０の斜視図を示す。図２に示すように、積層鉄心３０は、複数の鉄心片４０を有する。複数の鉄心片４０は板状であり、同形状である。同形状の鉄心片４０が板厚方向に積層されるため、積層鉄心３０は軸方向に沿って一様な形状を有する。

鉄心片４０は、要素ティース部（ティース部）４１と、要素コアバック部４２と、を有する。要素ティース部４１は、鉄心片４０が積層されることで、積層鉄心３０のティース部３１を構成する。同様に、要素コアバック部４２は、鉄心片４０が積層されることで、積層鉄心３０のコアバック部３２を構成する。

鉄心片４０は、無方向性鋼板によって構成される。ここで、無方向性鋼板とは、２０１４年度改定ＪＩＳ Ｃ ２５５２（ＩＥＣ ６０４０４−８−４に対応）に規格化された無方向性電磁鋼帯と同様のものである。無方向性電磁鋼板は、鉄損の異方性の最大値が、ＪＩＳで規定された閾値より小さく、磁気特性に顕著な方向性を持たせていない鋼板である。しかしながら、無方向性鋼板は、圧延板であるため、圧延方向Ｒ１に沿って、ＪＩＳで規定された閾値以下の方向性を有し、圧延方向Ｒ１に磁化しやすい特性を有する。すなわち、鉄心片４０は、磁化容易方向Ｒ１を有し、磁化容易方向Ｒ１は、圧延方向Ｒ１と一致する。

図２に示す様に、要素ティース部４１の延びる方向をティース方向Ｔとする。鉄心片４０の圧延方向Ｒ１は、ティース方向Ｔに対して傾きｋを有する。傾きｋとティース方向Ｔとがなす角を傾き角θ１とする。本実施形態において、ティース方向Ｔは、モータ１の径方向と一致するため、圧延方向Ｒ１は、径方向に対して傾きｋを有する。ティース方向Ｔに対する圧延方向Ｒ１の傾き角θ１は、０°より大きく９０°より小さい。ここで、任意の傾き角θが、０°より大きく９０°より小さい範囲であれば、傾き角θ１と同一の傾きｋであるとする。一方で、任意の傾き角θが、傾き角θが９０°より大きく１８０°より小さい範囲であれば、傾き角θ１と同一の傾きｋではないとする。

積層鉄心３０は、傾きｋが同じ鉄心片４０を積層して形成される。積層鉄心３０は、各鉄心片４０の圧延方向Ｒ１およびＲ２、（Ｒ３、Ｒ４、・・・）の合成によって規定される磁化容易方向Ｒを有する。磁化容易方向Ｒは、各鉄心片の傾き角θ１およびθ２（θ３、θ４、・・・）の合成によって規定される傾きｋを有する。本実施形態において、単一の積層鉄心３０に含まれる鉄心片４０の圧延方向Ｒ１の傾き角θ１と圧延方向Ｒ２の傾き角θ２は、一致している（図２において、θ１＝θ２）。したがって、積層鉄心３０の磁化容易方向Ｒの傾きｋは、鉄心片４０の圧延方向Ｒ１および圧延方向Ｒ２の傾きｋと一致する。

なお、単一の積層鉄心３０に含まれる複数の鉄心片４０の圧延方向Ｒ１の傾き角θ１と圧延方向Ｒ２の傾き角θ２は、異なっていてもよい（図２においてθ１≠θ２）。この場合、鉄心片４０の圧延方向Ｒ１の傾きｋと圧延方向Ｒ２の傾きｋが同一であれば、傾きθ１とθ２が異なっていても積層鉄心３０の傾きｋは一致する。
また、単一の積層鉄心３０に、傾きの方向が異なる鉄心片４０が含まれていてもよい。その場合、各鉄心片４０の傾き角θ１およびθ２（θ３、θ４、・・・）によって合成される積層鉄心３０の磁化容易方向Ｒが、ティース方向Ｔに対して所定の方向に傾きを有していればよい。同様に、単一の積層鉄心３０は、圧延方向Ｒ１がティース方向Ｔに対して傾きを有していない鉄心片４０が含まれていてもよい。しかしながら、単一の積層鉄心３０に含まれる鉄心片４０の圧延方向Ｒ１をティース方向Ｔに対する傾き方向を一致させることが好ましい。これにより、積層鉄心３０の磁化容易方向Ｒを、ティース方向Ｔに対して所定の方向に確実に傾けて構成できる。

図１に示す様に、固定子鉄心２２を構成する１２個の積層鉄心３０は、それぞれ磁化容易方向Ｒを有する。１２個の積層鉄心３０は、径方向に対する磁化容易方向Ｒの傾きｋの方向が異なる第１の積層鉄心３０Ａと、第２の積層鉄心３０Ｂと、に分類される。第１の積層鉄心３０Ａの傾きｋを第１の傾きｋ１、第２の積層鉄心３０Ｂの傾きｋを第２の傾きｋ２とする。第１の傾きｋ１は、ティース部３１の根元側から先端側に向かって延び、時計回り方向である回転子の第１の回転方向Ｄ１へ向かって傾いている。つまり、第一の傾きｋ１は、一方側への傾きを有する。第２の傾きｋ２は、ティース部３１の根元側から先端側に向かって延び、反時計回り方向である回転子の第２の回転方向Ｄ２へ向かって傾いている。つまり、第二の傾きｋ２は、他方側への傾きを有する。第１の積層鉄心３０Ａと第２の積層鉄心３０Ｂの数は同数である。本実施形態において、第１の積層鉄心３０Ａと第２の積層鉄心３０Ｂの数はそれぞれ６個である。第１の積層鉄心３０Ａと第２の積層鉄心３０Ｂとは、周方向に交互に配列されている。すなわち、周方向に隣り合う一対の積層鉄心３０Ａ、３０Ｂは、傾きｋが互いに逆である。

図１に示す様に、互いに隣り合う第１の積層鉄心３０Ａと第２の積層鉄心３０Ｂとは、積層鉄心対３５を構成する。積層鉄心対３５において、第１の積層鉄心３０Ａと第２の積層鉄心３０Ｂは、ティース部３１の根元側から先端側に向かって磁化容易方向Ｒが相手側に傾いている。言い換えると、第一の積層鉄心３０Ａ、スロット２５、第二の積層鉄心３０Ｂの順で周方向に並んでいた際に、第一積層鉄心３０Ａと第二積層鉄心３０Ｂのそれぞれの磁化容易方向Ｒは、ティース部３１の根元側から先端側に向かってスロット２５側に傾いている。また、異なる積層鉄心対３５に属し、かつ隣り合う第１の積層鉄心３０Ａと第２の積層鉄心３０Ｂは、ティース部３１の根元側から先端側に向かって磁化容易方向Ｒが相手と反対側に傾いている。言い換えると、第二の積層鉄心３０Ｂ、スロット２５、第一の積層鉄心３０Ａの順で周方向に並んでいた際に、第一積層鉄心３０Ａと第二積層鉄心３０Ｂのそれぞれの磁化容易方向Ｒは、ティース部３１の根本側から先端側に向かってスロット２５と反対側に傾いている。

本実施形態のモータ１によれば、隣り合うティース部３１間の磁気的な不連続さを軽減して、コギングトルクおよびトルクリップルを低減することができる。
一般的なモータにおいて、コイルを貫く磁束の数は、回転子のＮ極又はＳ極がティース部のアンブレラ部の対向面に位置している場合に、最大となる。また、コイルを貫く磁束の数は、ティース部同士の間（すなわち、スロットの正面）に位置している場合に、最も少なくなる。Ｎ極又はＳ極が、ティース部３１の正面からスロット２５の正面を通過して、隣り合うティース部３１の正面に移動する際に、磁気的な不連続さが生じて、コギングトルクおよびトルクリップルが生じる。
これに対し、本実施形態のモータ１によれば、積層鉄心対３５において、第１および第２の積層鉄心３０Ａ、３０Ｂの磁化容易方向Ｒが、ティース方向Ｔに対し相手側に向かって傾いている。したがって、積層鉄心対３５において、第１および第２の積層鉄心３０Ａ、３０Ｂは、お互いのティース部３１側に傾いた方向の磁束に対して鉄損および磁気飽和を抑制し磁化されやすい。これにより、コイル２１を貫く磁束の変動がなだらかとなり、積層鉄心対３５のティース部３１同士の間（スロット２５の正面）に、Ｎ極又はＳ極が位置する場合の磁気的な不連続さを軽減することができる。また、異なる積層鉄心対３５に属し、かつ隣り合う第１および第２の積層鉄心３０Ａ、３０Ｂに着目すると、互いのティース部３１の磁化容易方向Ｒは、ティース方向Ｔに対し相手と反対側に傾いている。これにより、ティース部同士の間を回転子１０のＮ極又はＳ極が通過する際の、コイル２１を貫く磁束の変動がなだらかとなり、磁気的な不連続さが軽減される。
このようにティース部３１間の磁気的な不連続さが軽減されることで、コギングトルクおよびトルクリップルのピーク値を低減することができる。

本実施形態のモータ１によれば、積層鉄心３０が無方向性電磁鋼板によって形成されるため、磁化容易方向Ｒ以外の方向へも磁化しやすい。したがって、ティース部３１のアンブレラ部３１ｂにおいて、周方向側面からも磁束が通過しやすい。このため、回転子１０が回転し、ティース部３１を通過しようとする磁束の方向が様々に変化する場合であっても、回転に伴うティース部３１内の磁気的な不連続さを生じにくく、トルクリップルを低減することができる。
無方向性電磁鋼板は、方向性電磁鋼板と比較して安価である上に、プレスによる打ち抜き加工が容易である。積層鉄心３０を無方向性電磁鋼板から構成することで、モータ１を安価に提供できる。

なお、モータ１は、複数の積層鉄心３０のうち、周方向に隣り合う少なくとも一対の積層鉄心３０の傾きｋが逆であれば、コギングトルクおよびトルクリップルを低減できる。したがって、例えば、一対の積層鉄心３０を除き、他の積層鉄心３０の磁化容易方向Ｒをティース方向Ｔと一致させてもよい。

本実施形態のモータ１において、第１の積層鉄心３０Ａの数と第２の積層鉄心３０Ｂの数が同数である。このため、第１の回転方向Ｄ１および第２の回転方向Ｄ２のいずれの方向に回転子１０が回転したとしても、コギングトルクおよびトルクリップルのピーク値を低減することができる。

本実施形態のモータ１において、固定子鉄心２２は、傾きｋが一方側（第１の傾きｋ１）である第１の積層鉄心３０Ａと、傾きｋが他方側（第２の傾きｋ２）である第２の積層鉄心３０Ｂとが、周方向に交互に配置されている。また、積層鉄心３０の数は、偶数である。したがって、コギングトルクおよびトルクリップル低減の効果が、回転子１０の回転方向に依存しにくいモータ１を提供できる。モータ１は、回転子１０をいずれの方向にも回転させるモータとして好適である。

［製造方法］
次に、モータ１の製造方法について説明する。
まず、鉄心片４０を形成する工程（第１工程）について説明する。
図３は、帯板５０から鉄心片４０を打ち抜く際の、金型構成の一例を示す模式図である。図３および以下の説明において、図１の第１の積層鉄心３０Ａに含まれる鉄心片４０を第１の鉄心片４０Ａとし、第２の積層鉄心３０Ｂに含まれる鉄心片４０を第２の鉄心片４０Ｂとする。

まず無方向性電磁鋼板からなる帯板５０を用意する。無方向性電磁鋼板からなる帯板５０は、圧延方向Ｒ１と一致する長手方向と、圧延方向Ｒ１と直交する幅方向とに延びている。帯板５０は、長手方向を搬送方向として、図示略の搬送装置により搬送される。帯板５０の幅方向両端部には、パイロット穴５１が長手方向に等間隔に設けられている。パイロット穴５１には、搬送装置のパイロット（図示略）が挿入され、パイロットにより搬送および位置合わせが行われる。

次いで、帯板５０には、パンチ装置（図示略）によりカシメ穴４９が形成される。カシメ穴４９は、後段に説明する積層鉄心３０を形成する工程（第２の工程）において、積層された鉄心片４０同士を接合するために設けられている。本実施形態において、１つの鉄心片４０に対し１つのカシメ穴４９が設けられる。

次いで、帯板５０から鉄心片４０を打ち抜く。図３に示す様に、帯板５０には、帯板５０の長手方向（すなわち圧延方向Ｒ１）に延びる基準線Ｋ１が設けられる。基準線Ｋ１は、帯板５０の幅方向中央を通過する。基準線Ｋ１は、帯板５０を、幅方向一方側（図３の紙面右側）の第１領域Ａ１と、幅方向他方側（図３の紙面左側）の第２領域Ａ２とに区画する。

第１領域Ａ１からは、複数の第１の鉄心片４０Ａが打ち抜かれ、第２領域Ａ２からは、複数の第２の鉄心片４０Ｂが打ち抜かれる。第１領域Ａ１内で、複数の第１の鉄心片４０Ａのティース方向Ｔは、平行に配置されている。同様に第２領域Ａ２内で、複数の第２の鉄心片４０Ｂのティース方向Ｔは、平行に配置されている。第１の鉄心片４０Ａおよび第２の鉄心片４０Ｂは、基準線Ｋ１に対するティース方向Ｔの傾きｋを互いに逆向きとして、帯板５０から打ち抜かれる。なお、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２から打ち抜かれる鉄心片４０Ａ、４０Ｂの一部は、基準線Ｋ１と重なって配置される。

帯板５０の圧延方向Ｒ１に対し要素ティース部４１の延びる方向を傾けて打ち抜くことで、ティース方向Ｔに対して圧延方向（磁化容易方向）Ｒ１が傾いた鉄心片４０を形成できる。また、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２でティース方向Ｔが異なるように鉄心片４０を配置することによって、ティース方向Ｔに対し異なった方向に傾く圧延方向Ｒ１を有する第１の鉄心片４０Ａと第２の鉄心片４０Ｂとを形成できる。第１の鉄心片４０Ａと第２の鉄心片４０Ｂとを同数だけ形成する場合には、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とを区画する基準線Ｋ１を帯板５０の幅方向中央に設定することが好ましい。これにより、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との面積を同じとして、容易に同数の第１および第２の鉄心片４０Ａ、４０Ｂを形成できる。

第１領域Ａ１および第２領域Ａ２において、複数の鉄心片４０は、帯板５０の幅方向に傾いた列をなして配置されている。また、帯板５０の圧延方向Ｒ１の前後（図３の紙面上下）に位置する鉄心片４０の列同士は、向かい合って配置され、ティース部４１が延びる方向が前後に反転している。幅方向に一列に並ぶ鉄心片４０の要素ティース部４１同士の間には、向かい合う列の鉄心片４０の要素ティース部４１が位置している。
このように配置することで、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２において、単位面積当たりの鉄心片４０の取り数を多くすることができる。

基準線Ｋ１により第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とを区画して、それぞれ第１の鉄心片４０Ａおよび第２の鉄心片４０Ｂとを打ち抜く。これにより、単一の帯板５０から、単一の金型構成により、第１の鉄心片４０Ａと第２の鉄心片４０Ｂとを同時に形成できる。第１の鉄心片４０Ａと第２の鉄心片４０Ｂとを打ち抜く領域を区画することで、領域内での鉄心片４０の取り数を増やすことができる。したがって、安価に鉄心片４０を製造することができる。

基準線Ｋ１は、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２から打ち抜かれる第１の鉄心片４０Ａおよび第２の鉄心片４０Ｂのうち少なくとも一部と重なる。これにより、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との境界において、第１の鉄心片４０Ａと第２の鉄心片４０Ｂを入り組んで配置でき、帯板５０からの鉄心片４０の取り数を増やすことができる。

次に、積層鉄心３０を形成する工程（第２工程）について説明する。
まず、図２に示す様に、鉄心片４０を板厚方向に積層する。このとき、第１の鉄心片４０Ａ同士が積層されて第１の積層鉄心３０Ａが形成され、第２の鉄心片４０Ｂ同士が積層されて第２の積層鉄心３０Ｂが形成される。すなわち、ティース方向Ｔに対する圧延方向Ｒ１の傾きｋの方向を揃えて鉄心片４０を積層する。

また、積層工程において、鉄心片４０同士は、打ち抜き方向を揃えて積層する。これにより、打ち抜き時に生じた鉄心片４０のバリが向かい合って積層されることがなく、鉄心片４０同士の間に隙間が生じにくい。

鉄心片４０の積層にあたって、各鉄心片４０に形成されたカシメ穴４９同士が、嵌め合わされる。さらに、鉄心片４０同士は、カシメ穴４９においてカシメが行われて固定される。これにより、積層された鉄心片４０が連結される。なお、鉄心片４０同士を連結する方法は、カシメに限られるものではなく、接着又はレーザー溶接などの手段を用いても良い。

次に、固定子鉄心２２を形成する工程（第３工程）について説明する。
まず、図１に示す様に、第１の積層鉄心３０Ａと第２の積層鉄心３０Ｂとを、周方向に交互に配列する。すなわち、周方向に隣り合う位置に配列される一対の積層鉄心３０は、傾きｋが互いに逆となるように配列される。

次いで、隣り合う積層鉄心３０を、コアバック部３２の周方向端面３２ａ、３２ｂにおいて、溶接により接合する。
図４は、図１における矢印IVから見た矢視図であり、溶接前の状態を示す図である。図４に示す様に、積層された鉄心片４０の周縁端面には、それぞれ打ち抜き方向に沿ってせん断面４７と破断面４８とが形成されている。
一般的に、打ち抜き加工を行った板材の周縁端面には、打ち抜き方向に沿ってせん断面と破断面とがこの順で形成される。せん断面は滑らかな面となるのに対して、破断面は材料をむしり取ったような凹凸面となる。このような破断面は、溶接による接合を行った場合に、接合強度が不十分となる場合がある。
本実施形態においては、第１の鉄心片４０Ａおよび第２の鉄心片４０Ｂが同じ方向から打ち抜かれている。したがって、第１の積層鉄心３０Ａおよび第２の積層鉄心３０Ｂにおいて、せん断面４７および破断面４８同士の位置が一致している。したがって、せん断面４７同士で強固な溶接接合が行われて、十分な接合強度を得ることができる。

以上の工程によって製造した固定子鉄心２２のティース部３１にインシュレータ２３を介しコイル２１を巻き付けて、固定子２０を形成する。さらに、固定子２０の径方向内側に回転子１０を配置することで、モータ１を製造することができる。

本実施形態のモータ１の製造方法によれば、単一の帯板５０から、圧延方向Ｒ１に対してティース方向Ｔの傾きが反対側である第１の鉄心片４０Ａおよび第２の鉄心片４０Ｂを打ち抜くことで、安価にモータ１を製造することができる。また、第１の鉄心片４０Ａと第２の鉄心片４０Ｂを同じ打ち抜き方向を揃えて積層でき、積層鉄心３０同士を溶接接合する際に、積層方向におけるせん断面４７の位置を一致させて強固に接合できる。

＜変形例１＞
次に、変形例１のモータ２について説明する。
図５は、本変形例のモータ２を示す断面模式図である。なお、図５において、コイルとインシュレータとを省略する。なお、上述のモータ１と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

モータ２は、モータ１と同様に、８ポール、１２スロットのインナーロータ型のブラシレスモータである。モータ２は、上述したモータ１と比較して、複数の積層鉄心１３０の磁化容易方向Ｒのティース方向Ｔに対する傾きｋの構成が異なる。

モータ２は、固定子鉄心１２２と、インシュレータ２３（図１参照）と、コイル２１（図１参照）と、を有する固定子１２０を備える。
固定子鉄心１２２は、周方向に配列された１２個の積層鉄心１３０を有する。それぞれの積層鉄心１３０は、周方向に延びるコアバック部１３２と、コアバック部１３２から径方向内側に延びるティース部１３１と、を有する。積層鉄心１３０は、上述の積層鉄心３０と同様に、鉄心片が積層されてなり、鉄心片の圧延方向により規定される磁化容易方向Ｒを有する。

固定子鉄心１２２を構成する１２個の積層鉄心１３０は、それぞれ磁化容易方向Ｒを有する。１２個の積層鉄心１３０は、１個の第１の積層鉄心１３０Ａと、１１個の第２の積層鉄心１３０Ｂと、に分類される。第１の積層鉄心１３０Ａと第２の積層鉄心１３０Ｂとは、径方向に対する磁化容易方向Ｒの傾きｋの方向が異なる。第１の積層鉄心１３０Ａにおける傾きｋは、第１の傾きｋ１であり、第２の積層鉄心１３０Ｂにおける傾きｋは、第２の傾きｋ２である。

図５に示す様に、固定子鉄心１２２は、一対の積層鉄心対１３５を有している。積層鉄心対１３５において、第１の積層鉄心１３０Ａと第２の積層鉄心１３０Ｂとは、互いに隣り合っている。積層鉄心対１３５において、第１の積層鉄心１３０Ａと第２の積層鉄心１３０Ｂは、ティース部１３１の根元側から先端側に向かって磁化容易方向Ｒが相手側に向かって傾いている。すなわち、周方向に隣り合う一対の積層鉄心１３０Ａ、１３０Ｂは、傾きｋが互いに逆である。

本変形例のモータ２は、複数の積層鉄心１３０のうち、傾きｋが一方側（第１の傾きｋ１）である第１の積層鉄心１３０Ａの数より、傾きｋが他方側（第２の傾きｋ２）である第２の積層鉄心１３０Ｂの数が多い。このため、回転子１０のＮ極又はＳ極が、第１の回転方向Ｄ１に回転して第２の積層鉄心１３０Ｂに近づく場合、Ｎ極又はＳ極から放出される磁束は、スムーズに第２の積層鉄心１３０Ｂのティース部１３１を通過でき、磁気的な不連続さが軽減される。したがって、本変形例のモータ２は、第２の傾きｋ２を有する第２の積層鉄心１３０Ｂの数を多くすることで、回転子１０が第１の回転方向Ｄ１に回転する場合にトルクリップルを低減でき、同様にコギングトルクを低減できる。本変形例によれば、回転子１０を第１の回転方向Ｄ１に回転させる頻度の高い用途に用いる場合に有用なモータを提供できる。

また、モータ２のトルクは、それぞれの積層鉄心１３０に巻き付けられたコイルにより生ずるトルクの合算となる。したがって、それぞれのコイルで生じるトルクの脈動の合算が、モータ２全体としてのトルクリップルとなる。一方側の傾きｋを有する積層鉄心１３０のみを並べると脈動のピークが重なり、トルクリップも大きくなる虞がある。本変形例によれば、複数の積層鉄心１３０のうち、第２の積層鉄心１３０Ｂの数を多くしつつ、第１の積層鉄心１３０Ａを加えることで、脈動のピークをずらして、トルクリップルおよびコギングトルクの低減効果をさらに高めることができる。

＜変形例２＞
次に、変形例２のモータ３について説明する。
図６は、本変形例のモータ３を示す断面模式図である。なお、図６において、コイルとインシュレータとを省略する。なお、上述のモータ１と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

モータ３は、８ポール、９スロットのインナーロータ型のブラシレスモータである。モータ３は、上述したモータ１と比較して、積層鉄心２３０の数と磁化容易方向Ｒのティース方向Ｔに対する傾きｋの構成が異なる。

モータ３は、固定子鉄心２２２と、インシュレータ２３（図１参照）と、コイル２１（図１参照）と、を有する固定子２２０を備える。
固定子鉄心２２２は、周方向に配列された９個の積層鉄心２３０を有する。すなわち、積層鉄心２３０の数は、奇数である。それぞれの積層鉄心２３０は、周方向に延びるコアバック部２３２と、コアバック部２３２から径方向内側に延びるティース部２３１と、を有する。積層鉄心２３０は、上述の積層鉄心３０と同様に、鉄心片が積層されてなり、鉄心片の圧延方向により規定される磁化容易方向Ｒを有する。

固定子鉄心２２２を構成する９個の積層鉄心２３０は、それぞれ磁化容易方向Ｒを有する。９個の積層鉄心２３０は、４個の第１の積層鉄心２３０Ａと、５個の第２の積層鉄心２３０Ｂと、に分類される。第１の積層鉄心２３０Ａと第２の積層鉄心２３０Ｂとは、径方向に対する磁化容易方向Ｒの傾きｋの方向が異なる。つまり、第１の積層鉄心２３０Ａは第１の傾きｋ１を有し、第２の積層鉄心２３０Ｂは第２の傾きｋ２を有する。

図６に示す様に、第１の積層鉄心２３０Ａと第２の積層鉄心２３０Ｂとは、起点Ｓから周方向に交互に配列されている。本実施形態では積層鉄心２３０の数が奇数であるため、起点Ｓを挟む両側には、同じ方向の第２の傾きｋ２を有する第２の積層鉄心２３０Ｂが位置する。

本変形例のモータ３は、第１の積層鉄心２３０Ａと第２の積層鉄心２３０Ｂとが、周方向に交互に配置されていることで、上述したモータ１と同様に、磁気的な不連続さを軽減して、コギングトルクおよびトルクリップルを低減できる。
加えて、本変形例のモータ３は、積層鉄心２３０の数が奇数であるために、傾きｋが一方側（第１の傾きｋ１）である第１の積層鉄心２３０Ａの数より、傾きｋが他方側（第２の傾きｋ２）である第２の積層鉄心２３０Ｂの数が多い。これにより、回転子１０が第１の回転方向Ｄ１に回転する場合のトルクリップルを効果的に低減できる。したがって、回転子１０を第１の回転方向Ｄ１に回転させる頻度の高い用途に用いる場合に有用なモータ３を提供できる。

次に、本変形例のモータ３の、第１の積層鉄心２３０Ａを構成する第１の鉄心片２４０Ａおよび第２の積層鉄心２３０Ｂを構成する第２の鉄心片２４０Ｂを形成する工程（第１工程）について説明する。
図７は、帯板２５０から第１の鉄心片２４０Ａおよび第２の鉄心片２４０Ｂを打ち抜く際の、金型構成の一例を示す模式図である。

図７に示す様に、帯板２５０には、帯板２５０の長手方向（すなわち圧延方向）に延びる基準線Ｋ２が設けられる。基準線Ｋ２は、帯板２５０の幅方向の一方側（図７の紙面右側）に偏って配置される。基準線Ｋ２は、帯板２５０を、幅方向一方側の第１領域Ａ１と、幅方向他方側の第２領域Ａ２とに区画する。

第１領域Ａ１からは、複数の第１の鉄心片２４０Ａが打ち抜かれ、複数の第２領域Ａ２からは、第２の鉄心片２４０Ｂが打ち抜かれる。第２領域Ａ２は、第１領域Ａ１より広く、第１領域Ａ１で打ち抜かれる第１の鉄心片２４０Ａの数より、第２領域Ａ２で打ち抜かれる第２の鉄心片２４０Ｂの数が多い。このように、基準線Ｋ２の位置を幅方向一方側に偏らせることで、単一の帯板２５０から、傾きｋの異なる第１の鉄心片２４０Ａおよび第２の鉄心片２４０Ｂを必要な数量を打ち抜くことができる。

以上に、本発明の実施形態および変形例を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。

例えば、上述の実施形態において、固定子は、インシュレータを有するが、これらを有していなくても良い。この場合は、固定子鉄心に絶縁コーティングをすることが好ましい。
また、上述の実施形態においては、インナーロータ型のモータについて説明したが、アウターロータ型のモータについても、同様の構成を採用できる。

＜変形例３＞
また、図８に示すように、全ての積層鉄心３３０の磁化容易方向Ｒの傾きｋが他方側（第２の傾きｋ２）である第２の積層鉄心３３０Ｂのみのモータ４を構成すると、回転子１０が第１の回転方向Ｄ１にのみ回転させる用途の場合にはコギングトルクとトルクリップルの低減効果を得ることができる、という発明を創出することができる。なお、同様に、傾きｋが一方側（第１の傾きｋ１）である第１の積層鉄心のみでモータを構成する場合には、回転子１０が第２の回転方向Ｄ２にのみ回転させる用途の場合にはコギングトルクとトルクリップルの低減効果を得ることができる。

本変形例のモータ４によれば、全ての積層鉄心３３０の傾きｋが回転子１０の回転方向と対向する向きとなることで、回転子１０のＮ極がコイル２１を通過する際に、コイル２１を貫く磁束の変動がなだらかとなり、磁気的な不連続さが軽減される。よって、コギングトルクとトルクリップルの低減効果を得ることができる。

モータ４であって、中心軸Ｊを中心に回転する回転子１０と、回転子１０に対向する環状の固定子３２０と、回転子１０および固定子を収容するハウジングと、備え、固定子３２０は、環状のコアバック部３３２と、コアバック部３３２より径方向に延びる複数のティース部３３１とを有し、固定子３２０は無方向性電磁鋼板を軸方向に積層した鉄心片４０（図２参照）からなり、無方向性電磁鋼板は一方向に向いた磁化容易方向を有し、その特徴は、各ティース部３３１に対し、磁化容易方向の傾きが同一である。
また、図９に示すように、固定子３２０の積層鉄心３３０は、ティース部３３１の周方向側面を径方向内側に延長した際のティース部３３１の径方向内周面の径方向内側交点ＩＰ１、ＩＰ２を有し、ティース部３３１は、銅線が巻回された複数のティース部３３１の周方向側面を径方向外側に延長した際のコアバック部３３２の径方向外周面との径方向外側交点ＯＰ１、ＯＰ２を有し、磁化容易方向Ｒはティース部３３１の径方向内周面の径方向内周側交点とコアバック部３３２との径方向外側交点を対角線上に結んだ方向である。なお、このようなティース部３３１における磁化容易方向Ｒの構成は、本変形例に限るものではなく、上述した実施形態および各変形例に適用してもよい。
また、磁化容易方向Ｒは、ティース部３３１が延びる方向に対して、ティース部３３１の延びる方向に対して、回転子１０の回転する方向に傾いている。

この構成によって、各ティース部は同一方向に磁化容易方向Ｒが傾斜しているため、鉄損を抑えるとともに、磁気飽和を抑え、モータ４のコギングトルクとトルクリップルの低減を実現できる。

また、磁化容易方向Ｒは、ティース部３３１が延びる方向に対して、回転子１０の回転する方向に１０°から４５°傾いている。

この構成によると、磁化容易方向Ｒが１０°から４５°傾いているため鉄損を抑えるとともに、磁気飽和を抑えモータ３のコギングトルクとトルクリップルの低減を実現している。特にコギングトルクの低減を実現している。

磁化容易方向Ｒはティース部３３１が延びる方向に対して、回転子１０の回転する方向に２５°から３０°傾いていてもよい。

この構成によると、磁化容易方向Ｒが２５°から３５°に傾いていることにより鉄損を抑えるとともに、磁気飽和を抑えモータ４のコギングトルクとトルクリップルの低減を実現している。図１０は、圧延角度（ここでは、ティース部３３１が延びる方向に対する磁化容易方向Ｒの傾き角度）を変えた場合のトルクリップルの変化を示すグラフである。図１０に示すように、この構成のモータ４によれば、特にトルクリップルの低減を実現できる。なお、このような磁化容易方向Ｒの構成は、本変形例に限るものではなく、上述した実施形態および各変形例に適用してもよい。

磁化容易方向Ｒは、ティース部３３１が延びる方向に対して、回転子１０の回転する方向に２０°から２５°傾いていてもよい。

この構成によると、磁化容易方向Ｒが２０°から２５°に傾いているため鉄損を抑えるとともに、モータ３のトルクリップルとコギングトルクの低減を実現している。図１１は、圧延角度を変えた場合のコギングトルクの変化を示すグラフである。図１１に示すように、この構成のモータ４によれば、特に、コギングトルクが低減できる。なお、このような磁化容易方向Ｒの構成は、本変形例に限るものではなく、上述した実施形態および各変形例に適用してもよい。

１、２、３、４…モータ、１０…回転子（ロータ）、１１…シャフト、１３…ロータマグネット（永久磁石）、２０、１２０、２２０、３２０…固定子（ステータ）、２１…コイル、２２、１２２、２２２…固定子鉄心、２３…インシュレータ、２５…スロット、３０、１３０、２３０、３３０、…積層鉄心、３０Ａ、１３０Ａ、２３０Ａ…（第１の）積層鉄心、３０Ｂ、１３０Ｂ、２３０Ｂ、３３０Ｂ…（第２の）積層鉄心、３１、１３１、２３１、３３１…ティース部、３１ａ…ティース基部、３１ｂ…アンブレラ部、３２、１３２、２３２、３３２…コアバック部、３５、１３５…積層鉄心対、４０…鉄心片、４０Ａ、２４０Ａ…（第１の）鉄心片、４０Ｂ、２４０Ｂ…（第２の）鉄心片、４１…（要素）ティース部、４７…せん断面、４８…破断面、４９…カシメ穴、５０、２５０…帯板、Ａ１…第１領域、Ａ２…第２領域、Ｄ１…第１の回転方向、Ｄ２…第２の回転方向、Ｊ…中心軸、Ｋ１、Ｋ２…基準線、Ｒ…磁化容易方向（圧延方向）、Ｒ１、Ｒ２…圧延方向、Ｓ…起点、Ｔ…ティース方向、ｋ…傾き、ｋ１…（第１の）傾き、ｋ２…（第２の）傾き、θ１、θ２…傾き角

Claims (11)

1. 軸方向に延びる中心軸を中心として回転する回転子と、固定子と、を備え、
   前記固定子は、周方向に延びるコアバック部と、前記コアバック部から径方向に延びるティース部とを有する複数の積層鉄心を周方向に配列した固定子鉄心と、前記ティース部に巻き付けられたコイルと、を有し、
   前記ティース部は、前記コアバック部の周方向中央から径方向に延びるティース基部と、前記ティース基部の先端に位置して、周方向両側に広がった形状を有するアンブレラ部と、を有し、
   前記積層鉄心は、板厚方向に積層された板状の複数の鉄心片を有し、
   前記鉄心片は、無方向性電磁鋼板からなり、
   前記鉄心片の圧延方向は、径方向に対して傾きを有し、
   前記積層鉄心は、前記傾きが同じ前記鉄心片を積層されてなり、
   周方向に隣り合う少なくとも一対の前記積層鉄心は、前記傾きが互いに逆であり、
   前記傾きは、
   前記ティース部の周方向側面を径方向内側に延長した際の前記ティース部の径方向内周面との交差点を径方向内側交点とし、
   前記ティース部の周方向側面を径方向外側に延長した際の前記コアバック部の径方向外周面と交差点を径方向外側交点とした場合に、
   前記傾きは前記径方向内周側交点と前記径方向外側交点を対角線上に結んだ方向であり、
   前記傾きは前記ティース部が延びる方向に対して、回転子の回転する方向に１０°から４５°傾いている、
   モータ。
2. 前記固定子鉄心は、前記傾きが、一方側である前記積層鉄心と、前記傾きが、他方側である前記積層鉄心とが、周方向に交互に配列されている、
   請求項１に記載のモータ。
3. 前記積層鉄心の数が、偶数である、
   請求項２に記載のモータ。
4. 前記積層鉄心の数が、奇数である、
   請求項２に記載のモータ。
5. 複数の前記積層鉄心のうち、前記傾きが一方側である前記積層鉄心の数より、前記傾きが他方側である前記積層鉄心の数が多い、
   請求項１に記載のモータ。
6. 前記固定子鉄心は、１２個の前記積層鉄心を有し、
   前記回転子は、周方向に８極の永久磁石を有する、
   請求項３に記載のモータ。
7. 軸方向に延びる中心軸を中心として回転する回転子と、周方向に延びるコアバック部と、前記コアバック部から径方向に延びるティース部とを有する固定子鉄心および前記ティース部に巻き付けられたコイルを有する固定子と、を備えたモータの製造方法であって、
   前記ティース部は、前記コアバック部の周方向中央から径方向に延びるティース基部と、前記ティース基部の先端に位置して周方向両側に広がった形状を有するアンブレラ部と、を有し、
   無方向性電磁鋼板からなる帯板を打ち抜いて、前記ティース部を有する板状の複数の鉄心片を形成する第１工程と、
   前記鉄心片を板厚方向に積層して、積層鉄心を形成する第２工程と、
   前記積層鉄心を周方向に配列して接合し、固定子鉄心を形成する第３工程と、を含み、
   前記第１工程において、前記帯板の圧延方向に対し前記ティース部の延びる方向を傾けて前記帯板から前記鉄心片を打ち抜き、
   前記第２工程において、前記ティース部の延びる方向に対する圧延方向の傾きを揃えて前記鉄心片を積層し、
   前記第３工程において、周方向に隣り合う位置に配列される少なくとも一対の前記積層鉄心は、前記傾きが互いに逆として配列され、
   前記傾きは、
   前記ティース部の周方向側面を径方向内側に延長した際の前記ティース部の径方向内周面との交差点を径方向内側交点とし、
   前記ティース部の周方向側面を径方向外側に延長した際の前記コアバック部の径方向外周面と交差点を径方向外側交点とした場合に、
   前記傾きは前記径方向内周側交点と前記径方向外側交点を対角線上に結んだ方向であり、
   前記傾きは前記ティース部が延びる方向に対して、回転子の回転する方向に１０°から４５°傾いている、
   モータの製造方法。
8. 前記第１工程において、
   前記帯板の圧延方向に延び、前記帯板を幅方向一方側の第１領域と幅方向他方側の第２領域とに区画する基準線を設け、
   前記第１領域および前記第２領域において、前記基準線に対する前記ティース部の延びる方向の傾きを互いに逆向きとして、前記帯板から前記鉄心片を打ち抜く、
   請求項７に記載のモータの製造方法。
9. 前記基準線が、前記第１領域および前記第２領域から打ち抜かれる鉄心片のうち少なくとも一部の鉄心片と重なる、
   請求項８に記載のモータの製造方法。
10. 前記基準線が、前記帯板の幅方向中央を通過する、
    請求項８又は９に記載のモータの製造方法。
11. 前記基準線が、前記帯板の幅方向の一方側に偏り、
    前記第１領域で打ち抜かれる前記鉄心片の数より、前記第２領域で打ち抜かれる前記鉄心片の数が多い、
    請求項８又は９に記載のモータの製造方法。
    
    

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