JP6912503B2 - 防水性を高めたステータコア及び電動機 - Google Patents

Description

本発明は、電動機に関し、特に防水性を高めたステータコア及び電動機に関する。

電磁鋼板を打抜き加工した薄板を複数積層してステータコアを製造する場合、薄板の周縁部に打抜きバリが形成される。斯かるバリに関する先行技術としては、下記文献が公知である。

特許文献１には、電磁鋼板を一方の板面側から可動型で打抜いたコアプレートを複数積層したステータコアにおいて、一方の板面が軸方向一方側に向くコアプレートと、一方の板面が軸方向他方側に向くコアプレートとを軸方向で交互に積層し、積層したコアプレート間の隙間から接着材料を充填することが開示されている。

特許文献２には、薄片積層体を２つの部分薄片積層体に分割し、隣接する薄片の接合箇所で打抜きバリが互いに離れる方向を向くように、２つの部分薄片積層体を組み合わせて１つの薄片積層体を形成することにより、薄片積層体の軸方向誤差もしくは幅誤差を抑えることが開示されている。

特許文献３には、打抜かれた電磁鋼板の周縁部の板厚を、電磁鋼板の板厚と打抜き時に発生するバリ高との差より小さくすることにより、バリによる電磁鋼板間の絶縁不良を防止することが開示されている。

特許文献４には、ステータコアの外周面を被覆するハウジングを省略した電動機において、ステータコアを挟持する前部支持部材及び後部支持部材を備え、各支持部材がステータコアに隣接する夫々の端面の近傍に、外周面から半径方向外方へ突出する環状突起を有し、環状突起の間に位置する両支持部材の外周面及びステータコアの外周面を被覆するように、封止剤が塗着され且つ固化された防水式電動機が開示されている。

特許文献５には、薄板の周縁より凹んだ破断面に、隣接する薄板の剪断面から派生したバリが覆うように、薄板を複数積層したステータヨークが開示されている。

特許文献６には、プレス加工によって生じた「かえり」の突出方向が異なる一対の鋼板を交互に重積し、「かえり」を互いに突き合せた一対の鋼板の突合せ部のみを短絡させることにより、多数重積した鋼板の縁部が全面的に短絡するのを防止することが開示されている。

特許文献７には、外径の異なる２種類のステータ素材を交互に積層することにより、ステータ素材の打抜き端面が揃わないように形成し、打抜き端面による渦電流を防止するステータコアが開示されている。

特開２０１６−３２３３１号公報 特開２００９−６５８３１号公報 特開２００４−１４０９６６号公報 特開平７−１６３０８３号公報 特開平４−２４４７４８号公報 特開昭５３−８９９０２号公報 特開２０００−３４１９１３号公報

図９Ａはステータコアの一部断面図であり、図９Ｂはステータコアの一部側面図である。薄板９０を複数積層してステータコアを製造する際、モータ特性向上等（特に段スキューによるコギング低減）のために薄板９０を反転させて積層することがある。この際、破線９１で示すように薄板９０に形成されたバリ９２の先端同士が向い合う箇所では、バリ９２間に比較的大きな隙間を生じる。斯かる隙間は１０μｍ以上あり、経時変化によって７０−８０μｍに達することもある。従って、ステータコアの防水性に影響が出る。特にステータコアの外周面を被覆するハウジングを省略した電動機を工作機械等に適用した場合には、切削液等が矢印９３で示す方向から電動機に侵入することがある。

そこで、モータ特性を向上しつつ、ステータコアの防水性を高める技術が求められている。

本開示の一態様は、大径薄板を複数積層していて大径薄板の外周縁バリが互いに向かい合うように反転配置された第１コアブロック及び第２コアブロックと、第１コアブロックと第２コアブロックとの間に挟持されていて大径薄板より小さい外径を有する小径薄板と、を備えるステータコアを提供する。
本開示の他の態様は、本開示のステータコアを備え、ステータコアの外周面を被覆するハウジングを省略した電動機を提供する。

本開示の一態様によれば、小径薄板によってコアブロック間の防水性を高めたステータコアを提供できる。特に本開示のステータコアは、ステータコアの外周面を被覆するハウジングを省略した電動機に有用である。

一実施形態における電動機の側面図である。 一実施形態における大径薄板の表側を示す平面図である。 一実施形態における大径薄板の裏側を示す平面図である。 一実施形態におけるステータコアの一部断面図である。 ステータコアの変形例を示す断面図である。 小径薄板の変形例を示す断面図である。 ステータコアの他の変形例を示す断面図である。 大径薄板の変形例を示す断面図である。 ステータコアの別の変形例を示す断面図である。 ステータコアの一部断面図である。 ステータコアの一部側面図である。

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を詳細に説明する。各図面において、同一又は類似の構成要素には同一又は類似の符号が付与されている。また、以下に記載する実施形態は、特許請求の範囲に記載される発明の技術的範囲及び用語の意義を限定するものではない。本明細書において、用語「前方」とは電動機の負荷側、出力側を意味し、用語「後方」とは電動機の反負荷側、反出力側を意味することに留意されたい。

図１は、本実施形態における電動機１０の側面図である。本例の電動機１０は、工作機械、産業用ロボット等に用いるサーボモータであるが、これに限定されるものではなく、ステータコアの外周面を被覆するハウジングを省略した電動機であれば、他の電動機にも適用できることに留意されたい。電動機１０は、前方ハウジング１１と後方ハウジング１２との間に挟持されたステータコア１３を備えている。ステータコア１３は、第１コアブロック２０と、第２コアブロック２１と、第１コアブロック２０と第２コアブロック２１との間に挟持された小径薄板２２とを備えている。第１コアブロック２０及び第２コアブロック２１は、電磁鋼板を打抜き加工した大径薄板（図２参照。）を複数積層している。小径薄板２２の外径は、大径薄板の外周全体にわたって大径薄板の外径より小さい。

図２Ａは大径薄板３０の表側を示す平面図であり、図２Ｂは大径薄板３０の裏側を示す平面図である。大径薄板３０は、概して３つの打抜き工程を経て成形される。第１工程では電動機１０のロータ部分（図示せず）を打抜き、第２工程では大径薄板３０の内形部分及びスロット部分を打抜き、第３工程では大径薄板３０の外形部分を打抜く。本例では、大径薄板３０の内形部分及びスロット部分が電磁鋼板の表側から裏側へ打抜かれるため、大径薄板３０の内周縁バリ（図３参照。）は大径薄板３０の裏側に形成される。また、大径薄板３０の外形部分は電磁鋼板の裏側から表側へ打抜かれるため、大径薄板３０の外周縁バリ（図３参照。）は大径薄板３０の表側に形成される。

また、大径薄板３０は、上下左右で非対象な位置に複数の極歯３１を備えていることが好ましい。これにより、例えば２枚の大径薄板３０を反転配置した場合、薄板間で複数の極歯３１が周方向で位置ずれるため、段スキューを形成できる。

図３は、本実施形態におけるステータコア１３の一部断面図である。理解を容易にするため、図３では６枚の大径薄板３０のみが示されているが、ステータコア全体で１４０−１５０枚程度の薄板が積層される点に留意されたい。また理解を容易にするため、本開示ではバリが比較的大きく描かれている点にも留意されたい。第１コアブロック２０は、大径薄板３０の外周縁バリ３０ａが同一方向を向くように大径薄板３０を複数積層している。第２コアブロック２１は、第１コアブロック２０と同一構成を有するものの、第１コアブロック２０及び第２コアブロック２１は、大径薄板３０の外周縁バリ３０ａが互いに向かい合うように反転配置される。前述の通り、反転配置によってコアブロック間で複数の極歯３１（図２参照。）が周方向で位置ずれするため、第１コアブロック２０と第２コアブロック２１との間に段スキューが形成される。これにより、電動機１０のコギングが低減される。

ステータコア１３の外周面には封止剤４０が塗着され、さらに封止剤４０の外周面には塗装剤４１が塗装される。第１コアブロック２０又は第２コアブロック２１の外周面ではバリ先端同士がぶつからないため、隙間が形成され難い。従って、ステータコア１３の外周面を被覆するハウジングを省略した電動機では、封止剤４０、塗装剤４１等によって防水性が保たれる。しかし、破線で示すコアブロック間４２の外周面ではバリ先端同士がぶつかるため、コアブロック間４２に大径薄板３０の外径Ａより小さい外径Ｂを有する小径薄板２２を挿入することによって比較的大きな隙間を無くし、防水性を高める。

また、小径薄板２２は、外周縁バリ２２ａと、外周縁バリ２２ａとは反対方向に突出する内周縁バリ２２ｂとを有している。本例の小径薄板２２の内径Ｃは大径薄板３０の内径Ｄと同一であり、小径薄板２２の内周縁バリ２２ｂの突出側の薄板間の隙間が他の薄板間の隙間と比べて狭いため、小径薄板２２の内周縁バリ２２ｂの先端が隣の大径薄板３０を外方へ押出し、破線で示すコアブロック間４２の外周面に二次的な隙間を生じさせる可能性がある。従って、小径薄板２２の内周縁バリ２２ｂは大径薄板３０の外周縁バリ３０ａより小さく、薄板間の隙間に収まることが好ましい。バリ高の制御は、パンチ及びダイ間のクリアランス調整や、小径薄板２２と大径薄板３０との間の板厚調整等（小径薄板２２の板厚を大径薄板３０の板厚より薄くする等）によって行うことができる。

図４は、ステータコア１３の変形例を示す断面図である。本例のステータコア１３は、第１コアブロック２０、第２コアブロック２１、及び小径薄板２２を有する第１コアセット５０と、第１コアセット５０と同一構成を有していて第１コアセット５０との間で段スキューを形成する第２コアセット５１と、を備えている。破線で示すコアセット間４３でもバリ先端同士がぶつかるため、コアセット間４３には大径薄板３０の内径Ｄより大きい内径Ｅを有するセット間薄板２３を挿入することによって比較的大きな隙間を無くし、防水性を高める。

図５は、小径薄板の変形例を示す断面図である。本例の小径薄板２４の内周縁バリ２４ｂは小径薄板２４の外周縁バリ２４ａと同一方向に突出している点で、前述のものとは異なる。小径薄板２４の内周縁バリ２４ｂの突出側の薄板間の隙間は他の薄板間の隙間より広いため、小径薄板２４の内周縁バリ２４ｂの先端が隣の大径薄板３０を外方へ押出すことはない。これにより、破線で示すコアブロック間４２の外周面には二次的な隙間が生じ難い。また、本例の小径薄板２４はバリ高を制御する必要もない。

図６は、ステータコア１３の他の変形例を示す断面図である。本例のステータコア１３は、第１コアブロック２０、第２コアブロック２１、及び小径薄板２４を有する第１コアセット５２と、第１コアセット５２と同一構成を有していて第１コアセット５２との間で段スキューを形成する第２コアセット５３と、を備えている。破線で示すコアセット間４３でもバリ先端同士がぶつかるため、コアセット間４３には大径薄板３０の内径Ｄより大きい内径Ｅを有するセット間薄板２５を挿入することによって比較的大きな隙間を無くし、防水性を高める。

図７は、大径薄板の変形例を示す断面図である。本例では、大径薄板３２の内周縁バリ３２ｂが大径薄板３２の外周縁バリ３２ａと同一方向に突出しており、小径薄板２６の内径Ｅが大径薄板３２の内径Ｄより大きい点で、前述のものとは異なる。これにより、大径薄板３２の内周縁バリ３２ｂの先端が小径薄板２６の内周縁バリ２６ｂの先端とぶつからないため、破線で示すコアブロック間４２の外周面には二次的な隙間が生じ難い。また、本例の小径薄板２６もバリ高を制御する必要がない。

図８は、ステータコア１３の別の変形例を示す断面図である。本例のステータコア１３は、第１コアブロック２７、第２コアブロック２８、及び小径薄板２６を有する第１コアセット５４と、第１コアセット５４と同一構成を有する第２コアセット５５と、を備えている。本例では、破線で示すコアセット間４３でバリ先端同士がぶつからないため、コアセット間にセット間薄板を挿入する必要がない。

以上の実施形態によれば、小径薄板２２、２４、２６によってコアブロック間の防水性を高めたステータコア１３を提供できる。また、セット間薄板２３、２５によってコアセット間の防水性も高めることができる。特に本開示のステータコア１３は、ステータコアの外周面を被覆するハウジングを省略した電動機に有用である。

本明細書において種々の実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲に記載された範囲内において種々の変更を行えることを認識されたい。

１０ 電動機
１１ 前方ハウジング
１２ 後方ハウジング
１３ ステータコア
２０、２７ 第１コアブロック
２１、２８ 第２コアブロック
２２、２４、２６ 小径薄板
２２ａ、２４ａ 外周縁バリ
２２ｂ、２４ｂ 内周縁バリ
２３、２５ セット間薄板
３０、３２ 大径薄板
３０ａ、３２ａ 外周縁バリ
３０ｂ、３２ｂ 内周縁バリ
３１ 極歯
４０ 封止剤
４１ 塗装剤
４２ コアブロック間
４３ コアセット間
５０、５２、５４ 第１コアセット
５１、５３、５５ 第２コアセット
Ａ 大径薄板の外径
Ｂ 小径薄板の外径
Ｃ 小径薄板の内径
Ｄ 大径薄板の内径
Ｅ セット間薄板の内径

Claims (9)

1. 大径薄板を複数積層していて前記大径薄板の外周縁バリが互いに向かい合うように反転配置された第１コアブロック及び第２コアブロックと、
   前記第１コアブロックと前記第２コアブロックとの間に挟持されていて前記大径薄板の外径より小さい外径を有する小径薄板と、
   を備えることを特徴とする電動機のステータコア。
2. 外周面に封止剤をさらに備える、請求項１に記載の電動機のステータコア。
3. 前記小径薄板が、外周縁バリと、前記外周縁バリとは反対方向に突出する内周縁バリとを有しており、前記小径薄板の前記内周縁バリが薄板間の隙間に収まる、請求項１又は２に記載の電動機のステータコア。
4. 前記小径薄板が、外周縁バリと、前記外周縁バリと同一方向に突出する内周縁バリと、を有する、請求項１又は２に記載の電動機のステータコア。
5. 前記大径薄板の内周縁バリが前記大径薄板の前記外周縁バリと同一方向に突出しており、前記小径薄板の内径が前記大径薄板の内径より大きい、請求項１又は２に記載の電動機のステータコア。
6. 前記反転配置によって前記第１コアブロックと前記第２コアブロックとの間に段スキューが形成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の電動機のステータコア。
7. 前記第１コアブロック、前記第２コアブロック、及び前記小径薄板を備える第１コアセットと、前記第１コアセットと同一構成を有していて前記第１コアセットとの間で段スキューを形成する第２コアセットと、を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の電動機のステータコア。
8. 前記第１コアセットと前記第２コアセットとの間にセット間薄板をさらに備え、前記セット間薄板の内径が前記大径薄板の内径より大きい、請求項７に記載の電動機のステータコア。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のステータコアを備え、前記ステータコアの外周面を被覆するハウジングを省略した電動機。

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