JPWO2018011950A1 - ステータ、電動機、送風機、電気掃除機および巻線方法 - Google Patents

Abstract

本発明のステータは、軸線を中心とする周方向に延在するヨークと、ヨークから軸線に向かう第１の方向に延在するティースと、ティースに巻き付けられて固定されたコイルとを有する。ヨークは、軸線に対向する内壁面を有する。ティースは、ヨークにつながる根元部を有する。ヨークの内壁面は、ティースの根元部の周方向の端部から、当該端部を通って第１の方向に直交する平面よりも内周側に延在する平面である。

Description

本発明は、ステータ、電動機、送風機、電気掃除機および巻線方法に関する。

従来より、内側のロータに永久磁石を取り付け、外側のステータにコイルを取り付けたインナーロータ型の電動機が知られている。ステータにコイルを密に巻き付けるためには、コイルを整列させて巻き付けること（整列巻線）が望ましい。

そこで、例えば特許文献１には、円弧状のコア片とティースとを有する複数の分割コアを連結したステータが開示されている。分割コアを帯状に展開した状態で各ティースにコイルを巻き付け、その後、複数の分割コアを環状に組み合わせてステータとする。

特開２０００−１８４６３１号公報（図１参照）

しかしながら、ステータの内側にコイルを配置するスペースを設ける必要があるため、電動機の中心から外周までの距離、すなわちロータの回転中心からステータの外周までの距離を短くすることが難しいという問題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、コイルを配置するスペースを確保し、且つ小型化が可能なステータを提供することを目的とする。

本発明のステータは、軸線を中心とする周方向に延在するヨークと、ヨークから軸線に向かう第１の方向に延在するティースと、ティースに巻き付けられて固定されたコイルとを有する。ヨークは、軸線に対向する内壁面を有する。ティースは、ヨークにつながる根元部を有する。ヨークの内壁面は、ティースの根元部の周方向の端部から、当該端部を通って第１の方向に直交する平面よりも内周側に延在する平面である。

本発明の巻線方法は、軸線を中心とする周方向に延在するヨークと、ヨークから軸線に向かう第１の方向に延在するティースとを有するステータコアを用意する工程と、ティースに１層のコイルを巻き付ける工程と、巻き付けた１層のコイルを固着する工程とを繰り返すことにより、ティースに複数層のコイルを巻き付ける工程とを有する。

本発明によれば、コイルを配置するスペースを確保し、且つ小型化が可能なステータを提供することができる。

実施の形態１の電動機の構成を示す縦断面図である。 実施の形態１の電動機の構成を示す断面図である。 実施の形態１のステータの構成を示す断面図である。 実施の形態１のステータにおけるティースの周囲を拡大して示す図である。 実施の形態１の電動機の製造工程を説明するための平面図（Ａ）並びに断面図（Ｂ）および（Ｃ）である。 実施の形態１の巻線工程を説明するための断面図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）である。 実施の形態１の電動機の製造工程を説明するため断面図（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）である。 実施の形態１の第１の変形例のステータにおけるティースの周囲を拡大して示す図である。 実施の形態１の第２の変形例のステータにおけるティースの周囲を拡大して示す図である。 実施の形態１の第３の変形例のステータにおけるティースの周囲を拡大して示す図である。 実施の形態１の電動機を適用した送風機の構成を示す断面図である。 図１１の送風機を備えた電気掃除機の構成を示す概略図である。

実施の形態１．
＜電動機の構成＞
まず、本発明の実施の形態１の電動機について説明する。図１は、実施の形態１の電動機１００の構成を示す縦断面図である。実施の形態１の電動機１００は、例えばブラシレスＤＣモータである。

電動機１００は、ロータ５と、ロータ５の周囲に配置された環状のステータ２と、ステータ２が収容されたフレーム（ハウジング）８０と、ベアリング８５，８６と、バネ８７とを備えている。

フレーム８０は、ロータ５の回転軸（軸線Ａｘ）の方向に、第１フレーム部８１と第２フレーム部８２とに分割されている。第１フレーム部８１は円筒形状であり、内側にステータ２が挿入されている。第１フレーム部８１は、軸方向一端にベアリング保持部８１ａを有している。ベアリング保持部８１ａの内側には、ベアリング８５が装着されている。また、第１フレーム部８１は、第２フレーム部８２側の端部にフランジ部８１ｂを有している。

第２フレーム部８２は、内側にベアリング８６が装着されており、第１フレーム部８１側の端部にフランジ部８２ｂを有している。第１フレーム部８１および第２フレーム部８２のフランジ部８１ｂ，８２ｂは、接着、ネジによる締結、または溶接によって互いに固定されている。

ベアリング８５，８６は、ロータ５のシャフト６を回転可能に支持する。シャフト６は、第２フレーム部８２を軸方向に貫通して外部に突出しており、シャフト６の先端部には例えば羽根車９１（図１１）が取り付けられている。

第１フレーム部８１のベアリング保持部８１ａとベアリング８５との間には、ベアリング８５に軸方向の与圧を与えるバネ８７が配置されている。バネ８７は、例えばウェーブワッシャなどで構成される。

以下では、ロータ５の回転軸（すなわちシャフト６の中心軸）である軸線Ａｘの方向を、「軸方向」とする。また、軸線Ａｘを中心とする回転円周方向（すなわちロータ５およびステータ２の外周に沿った方向）を、「周方向」とする。また、軸線Ａｘを中心とする回転半径方向（すなわちロータ５およびステータ２の径方向）を、「径方向」とする。

図２は、実施の形態１の電動機１００の構成を示す断面図である。この図２は、図１における線分ＩＩ−ＩＩにおける矢視方向の断面図に相当する。なお、図２では、フレーム８０（図１）を省略している。

図２に示すように、ロータ５は、シャフト６と、シャフト６の外周側に配設された永久磁石７とを備えている。永久磁石７は、円弧形状の磁石部７１，７２をそれぞれ２つずつ有しており、全体で円環状に構成されている。すなわち、永久磁石７の数（極数）は、４極である。永久磁石７（磁石部７１，７２）は、シャフト６の外周面に、接着等により固定されている。

磁石部７１は、外周面がＮ極となるように着磁されている。磁石部７２は、外周面がＳ極となるように着磁されている。永久磁石７の隣り合う磁石部７１，７２の境界は、極間である。

なお、ロータ５の構成は、上述した例に限定されるものではない。例えば、ロータ５は、ロータコアの外周面または磁石挿入孔に、平板状または蒲鉾型の永久磁石を取り付けた構成であってもよい。また、シャフト６は、円形断面を有するものに限らず、永久磁石７を取り付ける部分が多角形断面を有していてもよい。

図３は、ステータ２の構成を示す断面図である。ステータ２は、ステータコア１と、ステータコア１に配設されたインシュレータ３と、インシュレータ３を介してステータコア１に巻き付けられたコイル４（巻線）とを有している。

ステータコア１は、厚さ０．１〜０．７ｍｍの複数の電磁鋼板５０（図５（Ａ））を打ち抜き、軸方向に積層して、カシメ等により固着して形成される。この点については、後述する。

ステータコア１は、ロータ５の回転軸（シャフト６の中心軸）である軸線Ａｘを中心とする環状のヨーク９と、ヨーク９から軸線Ａｘに向かう方向（第１の方向）に延在する４つのティース１２とを有している。４つのティース１２は、軸線Ａｘを中心とする周方向に等間隔に配置されている。周方向に隣り合うティース１２の間には、スロットが形成される。

ティース１２は、周方向の両端面である一対の側面１２ａと軸方向の両端面（図視せず）とを含む巻き付け面を有し、この巻き付け面にコイル４が巻き付けられる。各ティース１２の中心線Ｃは、上記の軸線Ａｘを通る半径方向の直線である。ティース１２の側面１２ａは、中心線Ｃと平行な平面である。

ティース１２の径方向内側の先端には、ロータ５（図２）の外周面に対向する円弧状の内周面１２ｂが形成されている。また、ティース１２の当該先端には、周方向両側に突出するフランジ部１３が形成されている。

ヨーク９は、ティース１２につながる第１ヨーク部１０と、この第１ヨーク部１０に周方向に隣接する第２ヨーク部１１とを有している。第１ヨーク部１０および第２ヨーク部１１は、それぞれ４つ設けられており、周方向に交互に配置されている。

また、ヨーク９は、各ティース１２を周方向両側から挟み込む位置に、分割面２１を有している。ティース１２の数は４つであるため、分割面２１は８つ設けられている。ヨーク９の分割面２１は、第１ヨーク部１０の周方向中心（ティース１２の中心線Ｃ）と第２ヨーク部１１の周方向中心との間に形成されている。ここでは、ヨーク９の分割面２１は、第１ヨーク部１０と第２ヨーク部１１との境界に形成されている。

さらに、ヨーク９の４つの第２ヨーク部１１のうちの１つ（図３において左上に位置する第２ヨーク部１１）の周方向中央には、接合面２３が形成されている。この接合面２３は、帯状に展開した分割コア（後述）を組み合わせてステータコア１を形成する際に溶接される端面（突き合わせ部）である。

ここでは、溶接時の熱によるコイル４の絶縁皮膜へのダメージを抑制するため、１つの第２ヨーク部１１の周方向中心に接合面２３を形成している。後述するように、分割コアの突き合わせ部を互いに突きあわせ、所定の深さで、ビード状にまたは数点で溶接する。

図４は、ステータコア１のティース１２とその周囲を拡大して示す図である。上記の通り、ヨーク９は、第１ヨーク部１０と第２ヨーク部１１とを有しており、ティース１２は第１ヨーク部１０から径方向内側（軸線Ａｘに向かう方向）に延在している。

ティース１２は、その根元部（第１ヨーク部１０につながる部分）の周方向両側に、傾斜面１５を有している。傾斜面１５は、ティース１２の側面１２ａからの周方向の距離が増加するほど、軸線Ａｘからの距離が広がるように傾斜している。

第２ヨーク部１１は、内周側（すなわち軸線Ａｘに対向する側）に内壁面１１ａを有し、外周側（すなわち軸線Ａｘとは反対の側）に外壁面１１ｂ（図３）を有している。内壁面１１ａおよび外壁面１１ｂは、いずれも平面である。

第２ヨーク部１１の内壁面１１ａは、軸線Ａｘに直交する面内において、ティース１２の根元部の周方向の端部Ｇから直線状に延在している。ここでは、第２ヨーク部１１の内壁面１１ａとティース１２の傾斜面１５との境界に、ヨーク９の分割面２１が配置されている。

すなわち、第２ヨーク部１１の内壁面１１ａは、ティース１２の根元部の周方向の端部Ｇから、当該端部Ｇを通って中心線Ｃに直交する平面Ｖよりも径方向内側（軸線Ａｘ側）に延在する平面である。第２ヨーク部１１の外壁面１１ｂは、内壁面１１ａと平行に延在する平面である。

このように構成されているため、第２ヨーク部１１の内壁面１１ａおよび外壁面１１ｂ（図３）が軸線Ａｘを中心とする円筒面である場合と比較して、軸線Ａｘから第２ヨーク部１１の外周（外壁面１１ｂ）までの距離を短くすることができる。

第２ヨーク部１１の内壁面１１ａと、ティース１２の側面１２ａ（中心線Ｃと平行）とのなす角度Ｂは、例えば６０度である。但し、この角度Ｂは、６０度に限定されるものではなく、９０度未満であればよい。

図３に示すように、第２ヨーク部１１の外壁面１１ｂの周方向中心には、軸線Ａｘを中心とする周方向に沿い、且つ上記の平面Ｖに対して４５度の角度をなす平面１８が形成されている。この平面１８を形成することで、軸線Ａｘから第２ヨーク部１１の外周までの距離をさらに短くすることができる。

図４に示すように、ティース１２の先端のフランジ部１３には、第２ヨーク部１１の内壁面１１ａに対向する傾斜面１３ａが形成されている。傾斜面１３ａは平面であり、第２ヨーク部１１の内壁面１１ａと平行に形成されている。

第２ヨーク部１１の内壁面１１ａと、ティース１２の傾斜面１５と、ティース１２の側面１２ａと、フランジ部１３の傾斜面１３ａとで囲まれた領域は、ティース１２に巻き付けるコイル４が配置される領域である。

ティース１２にコイル４を巻き付ける際に、上述したティース１２の傾斜面１５およびフランジ部１３の傾斜面１３ａが、１層目のコイル４の外周側と内周側の端部にそれぞれ当接して、コイル４の位置ずれを防止する。すなわち、ティース１２の傾斜面１５およびフランジ部１３の傾斜面１３ａは、ティース１２にコイル４を巻き付ける際のストッパとして機能する。

ティース１２の側面１２ａから分割面２１までの周方向における距離Ｈは、コイル４の直径すなわち線径Ｄの０．５倍〜１．５倍の範囲内であることが望ましい。この範囲にあれば、ティース１２の周囲にコイル４を複数層に巻き付ける際に、１層目のコイル４を位置ずれしないようにガイドすることができ、且つティース１２の周方向両側に、巻線作業のための十分なスペースを確保することができるからである。

コイル４は、例えば俵積み状に高密度に巻き付けられる。俵積み状の巻き付けとは、下側の層のコイル４の隣り合う２つのコイル部分（ワイヤ）の間の凹部に、上側の層のコイル４のコイル部分（ワイヤ）を配置するように巻き付ける方法をいう。

第２ヨーク部１１の内壁面１１ａとティース１２の側面１２ａ（中心線Ｃと平行）とのなす角度Ｂは、６０度が最も望ましい。角度Ｂが６０度であれば、第２ヨーク部１１の内壁面１１ａは、ティース１２に巻き付けられたコイル４の包絡線に沿う平面となる。このように構成すれば、より小さな外径のステータ２に、より多くのコイル４を巻き付けることができる。

このようにコイル４を高密度に巻き付けることができるため、スロットの断面積に対するコイル４の断面積の割合（巻線占積率）を大きくし、これにより銅損を低減することができる。

インシュレータ３は、ステータコア１のヨーク９およびティース１２のうち、コイル４を巻き付ける部分およびコイル４に対向する部分を覆うように設けられ、コイル４とステータコア１とを絶縁する。

具体的には、インシュレータ３は、ティース１２の傾斜面１５を覆う傾斜面部３０と、第２ヨーク部１１の内壁面１１ａを覆う内壁面部３１と、ティース１２の側面１２ａおよび軸方向両端面（すなわちコイル４が巻き付けられる面）を覆う巻付面部３２と、フランジ部１３の傾斜面１３ａを覆う傾斜面部３３と、フランジ部１３の周方向端面を覆うフランジ端面部３４とを有している。傾斜面部３０と内壁面部３１とは、分割面２１を挟んで周方向に隣り合っている。

インシュレータ３は、絶縁材料で形成されている。より具体的には、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂で形成されている。

インシュレータ３は、ステータコア１を金型内にセットして樹脂を充填することにより、ステータコア１と一体に成型することができる。あるいは、予め成型した樹脂成型体をステータコア１に嵌め込んでもよい。

樹脂成型体の場合には、インシュレータ３のうち、傾斜面部３０、巻付面部３２、傾斜面部３３およびフランジ端面部３４（すなわち第２ヨーク部１１に設けられる内壁面部３１以外の部分）を一体に形成してもよい。

＜電動機の製造方法＞
次に、電動機１００の製造方法について説明する。図５（Ａ）は、電動機１００の製造工程を説明するための平面図である。図５（Ｂ）および（Ｃ）は、電動機１００の製造工程を説明するための断面図である。

まず、図５（Ａ）に示すように、電磁鋼板５０を、複数の分割コア５１が帯状に連結された形状に打ち抜く。ここでは、分割コア５１は、ティース１２と第１ヨーク部１０とからなる４つの分割コア５２と、第２ヨーク部１１からなる４つの分割コア５３とを含む。分割コア５２と分割コア５３とは交互に帯状に連結されて、分割コア列を構成している。また、分割コア列の両端は、第２ヨーク部１１からなる１つの分割コア５３を２分割したものである。

隣り合う分割コア５１の間、すなわち第１ヨーク部１０（分割コア５２）と第２ヨーク部１１（分割コア５３）との間には、薄肉部２２が形成されている。薄肉部２２は、第１ヨーク部１０と第２ヨーク部１１との間で、且つ外周側の端部に形成されている。分割コア５１を環状に連結する際（後述する図７（Ａ），（Ｂ））には、この薄肉部２２が塑性変形する。

図５（Ａ）では、できるだけ多くの分割コア列を電磁鋼板５０から打ち抜くため、２列の分割コア列を、一方の列のティース１２と他方の列の第２ヨーク部１１とを対向させるように打ち抜いている。但し、電磁鋼板５０の打ち抜きパターンは、この例に限定されるものではない。

打ち抜かれた電磁鋼板５０を軸方向に複数枚積層し、カシメ、溶接または接着等によって固着することにより、図５（Ｂ）で示すようなステータコア１が形成される。この段階では、ステータコア１を構成する分割コア５１は環状に連結されておらず、帯状（直線状）に展開されている。

次に、ステータコア１のヨーク９（第１ヨーク部１０および第２ヨーク部１１）およびティース１２に、インシュレータ３を形成する。インシュレータ３は、上述したように、ステータコア１を金型内にセットして樹脂を充填することにより、ステータコア１と一体に成型するか、あるいは、予め成型した樹脂成型体をステータコア１に嵌め込んで形成する。

インシュレータ３の傾斜面部３０は、ティース１２の根元部の傾斜面１５（図４）を覆うように形成され、内壁面部３１は、第２ヨーク部１１の内壁面１１ａ（図４）を覆うように形成される。巻付面部３２は、ティース１２の巻き付け面を覆うように形成される。インシュレータ３の傾斜面部３３（図４）は、フランジ部１３の傾斜面１３ａを覆うように形成され、フランジ端面部３４（図４）はフランジ部１３の周方向端面を覆うように形成される。

次に、図５（Ｃ）に示すように、各ティース１２の周囲のインシュレータ３（より具体的には、巻付面部３２）に、コイル４を巻き付けて固定する。すなわち、コイル４の巻線作業を行う。ステータコア１が帯状に展開されているため、各ティース１２の両側に十分なスペースがあり、コイル４の巻線工程を容易に行うことができる。

図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）は、図５（Ｃ）に示したコイル４の巻線工程を説明するための模式図である。まず、図６（Ａ）に示すように、ティース１２の周囲のインシュレータ３上に、１層目のコイル４（第１層４１とする）を隙間なく巻き付ける。

第１層４１のコイル４の巻き付けは、例えば、ティース１２の傾斜面１５に当接する位置から開始する。第１層４１のコイル４の終端は、フランジ部１３の傾斜面１３ａに当接する。このように、第１層４１のコイル４が、ティース１２の傾斜面１５およびフランジ部１３の傾斜面１３ａによって両側からガイドされるため、第１層４１のコイル４の位置ずれを防止することができる。

第１層４１のコイル４を巻き付けたのち、第１層４１のコイル４に紫外線硬化型の接着剤を付与（例えば滴下）し、さらに矢印Ｅで示すように紫外線を照射する。紫外線の照射により接着剤が硬化し、第１層４１のコイル４がティース１２の周囲のインシュレータ３上に固着される。また、第１層４１のコイル４の隣り合うコイル部分（ワイヤ）も互いに固着される。

次に、図６（Ｂ）に示すように、第１層４１のコイル４の上に、２層目のコイル４（第２層４２とする）を巻き付ける。ここでは、上述した俵積み状に、すなわち第２層４２のコイル４の各コイル部分（ワイヤ）が、第１層４１のコイル４の隣り合うコイル部分の間の凹部に入り込むように巻き付けを行う。

上記の通り、第１層４１のコイル４がティース１２の傾斜面１５等によって位置決めされているため、第１層４１のコイル４の上に第２層４２のコイル４を安定した状態で配置することができる。なお、第２層４２のコイル４は、ティース１２の傾斜面１５には当接しないが、フランジ部１３の傾斜面１３ａには当接する。

第２層４２のコイル４を巻き付けたのち、紫外線硬化型の接着剤を付与し、さらに矢印Ｅで示すように紫外線を照射する。紫外線の照射により接着剤が硬化し、第２層４２のコイル４が第１層４１のコイル４上に固着される。また、第２層４２のコイル４の隣り合うコイル部分（ワイヤ）も互いに固着される。

次に、図６（Ｃ）に示すように、第２層４２のコイル４の上に、３層目のコイル４（第３層４３とする）を俵積み状に巻き付ける。第３層４３のコイル４を巻き付けたのち、紫外線硬化型の接着剤を付与し、さらに矢印Ｅで示すように紫外線を照射する。紫外線の照射により接着剤が硬化し、第３層４３のコイル４が第２層４２のコイル４上に固着される。また、第３層４３のコイル４の隣り合うコイル部分も互いに固着される。

次に、図６（Ｄ）に示すように、第３層４３のコイル４の上に、４層目のコイル４（第４層４４とする）を俵積み状に巻き付ける。第４層４４のコイル４は、フランジ部１３の傾斜面１３ａによってガイドされないため、第３層４３よりも少ない巻き数で巻き付けを行う。第４層４４のコイル４を巻き付けたのち、紫外線硬化型の接着剤を付与し、さらに矢印Ｅで示すように紫外線を照射する。紫外線の照射により接着剤が硬化し、第４層４４のコイル４が第３層４３のコイル４上に固着される。また、第４層４４のコイル４の隣り合うコイル部分も互いに固着される。

その後、第５層から予め設定した層数までコイル４を巻き付け（図４参照）、１層のコイル４を巻き付ける毎に紫外線の照射を行う。すなわち、コイル４の巻き付け、接着剤の付与および紫外線照射を、コイル４を１層巻き付ける毎に繰り返し行う。また、第４層４４以降は、コイル４を１層巻き付ける毎に、１層当たりの巻き数を１つずつ少なくする。

このようにコイル４を１層巻き付ける毎に固着するため、コイル４が巻き付け中に崩れることがなく、図４に示したようにコイル４を高密度に整列して巻き付けることができる。なお、図２〜４では、図示の便宜上、コイル４の巻き付け層数を８層として示しているが、このような例に限定されるものではない。

また、上記のように、ティース１２の傾斜面１５およびフランジ部１３の傾斜面１３ａがコイル４のストッパ（当接面）となるため（図６（Ａ））、巻線工程において、また巻線後においても、コイル４の位置ずれを抑制することができる。そのため、生産性が向上し、製造コストを低減することができる。

なお、コイル４の巻き付けは、コイル４に適度な張力を付与しながら行うことが望ましい。張力が強すぎると、コイル４が伸びて表面の絶縁被膜が劣化し、あるいは断面積の減少によって電気抵抗が増加する可能性があり、張力が弱すぎると、コイル４の撓みが生じて、整列巻線が困難になる可能性があるためである。

そのため、コイル４の巻き付けを行う巻線機は、コイル４の位置を制御する巻線ノズルを、巻き付け目標位置に対して、ティース１２の側面１２ａに垂直な方向に位置決めする必要がある。そのためには、ティース１２の側面１２ａの周方向両側を開放する必要がある。

ヨーク９の分割面２１が、上記のように第１ヨーク部１０の周方向中心と第２ヨーク部１１の周方向中心との間に配置されているため、ステータコア１を帯状に展開した状態で、ティース１２の側面１２ａの周方向両側を広く開放することができる。

なお、上記の説明では、コイル４の固着に紫外線硬化型の接着剤を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、加熱により硬化する接着剤を用いてもよいし、２種類の液体を反応させることで硬化する接着剤を用いてもよい。

図７（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、コイル４の巻線の完了後の電動機１００の製造工程を説明するための断面図である。コイル４の巻線の完了後、図７（Ａ）に示すように、帯状に展開したステータコア１を環状に折り曲げる。これに伴い、隣り合う第１ヨーク部１０と第２ヨーク部１１との間の薄肉部２２が塑性変形する。

次に、図７（Ｂ）に示すように、ステータコア１の両端の突き合わせ部（接合面２３となる部分）を互いに付き合わせ、所定の深さで、ビード状にまたは数点で溶接することにより、環状のステータコア１を形成する。これにより、ステータコア１と、インシュレータ３とコイル４とを備えたステータ２が得られる。その後、ステータ２を、図１に示したフレーム８０の第１フレーム部８１に圧入する。なお、図７では、フレーム８０（第１フレーム部８１）を省略している。

一方、ロータ５については、シャフト６に永久磁石７を取り付けたのち、シャフト６にベアリング８５，８６（図１）を装着する。そして、図７（Ｃ）に示すように、ロータ５を、ステータ２のステータコア１の内側に挿入する。その後、第１フレーム部８１に第２フレーム部８２を取り付けてフレーム８０（図１）を構成する。これにより、電動機１００が完成する。

なお、ここでは、ステータコア１を、薄肉部２２を介して連続的に形成したものを用いたが、ステータコア１を構成する分割コアをそれぞれ独立した部材として形成し、環状に組み合わせて互いに溶接してもよい。

＜実施の形態の効果＞
以上説明したように、本発明の実施の形態１では、ステータコア１のヨーク９が第１ヨーク部１０と第２ヨーク部１１とを有しており、第２ヨーク部１１の内壁面１１ａが、ティース１２の根元部の周方向の端部Ｇから、当該端部Ｇを通って中心線Ｃに直交する平面Ｖよりも径方向内側に平面状に延在している。このように構成されているため、コイル４の配置スペースを確保しながら、軸線Ａｘからステータコア１の外周（より具体的には第２ヨーク部１１の外周）までの距離を短くすることができる。すなわち、電動機１００の小型化を実現することができる。

加えて、ヨーク９が、第１ヨーク部１０の周方向の中心と第２ヨーク部１１の周方向の中心との間に分割面２１を有しているため、ステータコア１を帯状に展開した状態で、ティース１２の側面１２ａの周方向両側を広く開放することができる。そのため、巻線機によるコイル４の巻線作業を、簡単且つ正確に行うことができる。

また、ステータコア１が周方向に等間隔に配置された４つのティース１２を有しているため、例えば電気掃除機の送風機用の電動機など、高速回転が必要な電動機において、小型化を実現することができる。

また、コイル４が接着剤で固定されているため、ティース１２に巻き付けたコイル４を安定して保持することができ、電動機１００の動作の安定性を向上することができる。また、接着剤として、紫外線硬化型接着剤を用いているため、コイル４を１層巻き付ける毎に紫外線照射により接着剤を硬化させるという工程を繰り返すことができる。そのため、巻き付け中のコイル４の崩れを防止することができ、高密度の整列巻線が可能になる。

また、ティース１２の側面１２ａから分割面２１までの距離Ｈが、コイル４の直径Ｄの０．５倍以上であれば、巻線工程において、第１層４１のコイル４がティース１２の傾斜面１５を乗り越えることが抑制される。すなわち、ティース１２の傾斜面１５が第１層４１のコイル４のストッパとなるため、ティース１２の周囲にコイル４を高密度に巻き付けることができる。

また、ティース１２の側面１２ａから分割面２１までの距離Ｈが大きすぎると、ステータコア１を帯状に展開した状態で、ティース１２の側面１２ａの周方向両側のエリア内に第２ヨーク部１１が入り込んで巻線作業の妨げになる可能性がある。距離Ｈがコイル４の直径Ｄの１．５倍以下であれば、ティース１２の側面１２ａの周方向両側のエリアに第２ヨーク部１１が入り込まないため、巻線作業を円滑に行うことができる。

また、ヨーク９の分割面２１が、第１ヨーク部１０と第２ヨーク部１１との境界に形成されているため、第１ヨーク部１０および第２ヨーク部１１のそれぞれの構成を簡単にすることができる。

また、ティース１２の傾斜面１５が、ティース１２からの周方向の距離が増加するにつれて軸線Ａｘからの距離が増加するような傾斜を有しているため、傾斜面１５がコイル４を巻き付ける際のストッパとして機能しやすい。

また、複数層のコイル４が、ティース１２からの距離が増加するほど巻き数が少なくなるように巻き付けられているため、巻き付けたコイル４の包絡線が第２ヨーク部１１の内壁面１１ａに沿うように巻き付けを行うことができる。

第２ヨーク部１１の外壁面１１ｂが、第２ヨーク部１１の内壁面１１ａと平行に延在しているため、軸線Ａｘからステータコア１の第２ヨーク部１１の外周（すなわち外壁面１１ｂ）までの距離を効果的に短くすることができる。

第１の変形例．
図８は、実施の形態１の第１の変形例のステータ２におけるティース１２の周囲を拡大して示す模式図である。上述した実施の形態１では、ヨーク９の分割面２１が、第１ヨーク部１０と第２ヨーク部１１との境界に形成されていた。これに対し、この第１の変形例では、ヨーク９の分割面２４が、第１ヨーク部１０と第２ヨーク部１１との境界（符号Ｐで示す）に対して、周方向にシフトした位置に形成されている。

ここでは、分割面２４は、第１ヨーク部１０に形成されている。その他の構成は、実施の形態１で説明したとおりである。すなわち、第２ヨーク部１１の内壁面１１ａの形状および配置は、実施の形態１と同様である。また、ティース１２の側面１２ａから分割面２４までの周方向における距離Ｈは、コイル４の直径Ｄの０．５倍〜１．５倍の範囲内であることが望ましい。

なお、図８に示した例では、分割面２４を第１ヨーク部１０に形成したが、第２ヨーク部１１に形成してもよい。この場合も、ティース１２の側面１２ａから分割面２１までの周方向における距離Ｈは、コイル４の直径Ｄの０．５倍〜１．５倍の範囲内が望ましい。

この第１の変形例においても、実施の形態１と同様に、軸線Ａｘからステータコア１の外周（より具体的には第２ヨーク部１１の外周）までの距離を短くすることができる。また、ティース１２の側面１２ａから分割面２１までの周方向における距離Ｈを、コイル４の直径Ｄの０．５倍〜１．５倍の範囲内とすることで、コイル４の位置ずれを抑制し、また、ティース１２の側面１２ａの周方向両側を広く開放して、円滑な巻線作業を実現することができる。

第２の変形例．
図９は、実施の形態１の第２の変形例のステータ２におけるティース１２の周囲を拡大して示す模式図である。上述した実施の形態１では、ティース１２の傾斜面１５（図４）と、第２ヨーク部１１の内壁面１１ａとが隣接していた。これに対し、この第２の変形例では、ティース１２の傾斜面１５と第２ヨーク部１１の内壁面１１ａとの間に、もう１つの内壁面１６が形成されている。

傾斜面１５は、実施の形態１で説明したように構成されており、巻線工程において第１層のコイル４のストッパとなる。もう１つの内壁面１６は、傾斜面１５の周方向外側の端部から、さらに周方向外側に延在している。

第２ヨーク部１１の内壁面１１ａは、この内壁面１６の周方向外側の端部Ｇから、当該端部Ｇを通って中心線Ｃに直交する平面Ｖよりも径方向内側に延在する平面である。実施の形態１と同様、ティース１２の側面１２ａから分割面２１までの周方向における距離Ｈは、コイル４の直径Ｄの０．５倍〜１．５倍の範囲内であることが望ましい。

この第２の変形例においても、実施の形態１と同様に、軸線Ａｘからステータコア１の外周（より具体的には第２ヨーク部１１の外周）までの距離を短くすることができる。また、コイル４の位置ずれを抑制すると共に、ティース１２の周方向両側を広く開放して、円滑な巻線作業を実現することができる。

第３の変形例．
図１０は、実施の形態１の第３の変形例のステータ２におけるティース１２の周囲を拡大して示す模式図である。上述した実施の形態１では、第１ヨーク部１０が平面状の傾斜面１５（図４）を有していた。この第３の変形例の第１ヨーク部１０は、平面状の傾斜面１５の代わりに、曲面１７を有している。

曲面１７は、ティース１２の側面１２ａからの周方向の距離が増加するほど、軸線Ａｘからの距離が広がるように湾曲している。そのため、曲面１７は、巻線工程において第１層のコイル４のストッパ（当接面）として機能する。

第２ヨーク部１１の内壁面１１ａは、この曲面１７の周方向外側の端部Ｇから、当該端部Ｇを通って中心線Ｃに直交する平面Ｖよりも径方向内側に延在する平面である。実施の形態１と同様、ティース１２の側面１２ａから分割面２１までの周方向における距離Ｈは、コイル４の直径Ｄの０．５倍〜１．５倍の範囲内であることが望ましい。

この第２の変形例においても、実施の形態１と同様に、軸線Ａｘから第２ヨーク部１１の外周までの距離を短くすることができる。また、コイル４の位置ずれを抑制すると共に、ティース１２の周方向両側を広く開放して、円滑な巻線作業を実現することができる。

＜送風機＞
次に、上述した各実施の形態の電動機が適用される送風機１１０について説明する。図１１は、各実施の形態の電動機が適用される送風機１１０を示す断面図である。送風機１１０は、例えば電気掃除機２００（図１２）に用いられる。

送風機１１０は、電動機１００の第２フレーム部８２に取り付けられたブロア部９０を有する。ブロア部９０は、シャフト６を貫通させる貫通孔９２ａを有する主板９２と、主板９２の貫通孔９２ａを貫通したシャフト６の先端に取り付けられた羽根車９１と、羽根車９１を外側から覆うファンカバー９３とを備えている。

ファンカバー９３の中央には、吸気口９３ａが形成されている。主板９２とファンカバー９３との間には、吸気口９３ａから流入した空気の流路（風路）が形成される。

電動機１００のロータ５が回転すると、ロータ５のシャフト６に取り付けられた羽根車９１が回転する。羽根車９１が回転すると、吸気口９３ａから空気が流入し、主板９２とファンカバー９３との間の風路を外周側に向けて流れ、外周側に設けられた排気口（図示せず）から排気される。

上述した実施の形態１または各変形例の電動機１００は、中心からステータコア１の外周までの距離を短くすることができる。そのため、この電動機１００を送風機１１０に適用することにより、ブロア部９０からの排気風路を電動機１００の外側に形成し、送風機１１０の外径を小さくすることができる。

＜電気掃除機＞
次に、上述した各実施の形態の電動機が適用される送風機１１０を備えた電気掃除機２００について説明する。図１２は、各実施の形態の電動機が適用される送風機１１０を備えた電気掃除機２００を示す模式図である。

電気掃除機２００は、掃除機本体２０１と、掃除機本体２０１に接続されたパイプ２０３と、パイプ２０３の先端部に接続された吸引部２０４とを備えている。吸引部２０４には、塵埃を含む空気を吸引するための吸引口２０５が設けられている。掃除機本体２０１の内部には、集塵容器２０２が配置されている。

掃除機本体２０１の内部には、さらに、吸引部２０４から集塵容器２０２に塵埃を含む空気を吸引する送風機１１０が配置されている。掃除機本体２０１には、また、ユーザによって把持されるグリップ部２０６が設けられ、グリップ部２０６にはオンオフスイッチ等の操作部２０７が設けられている。

ユーザがグリップ部２０６を把持して操作部２０７を操作すると、送風機１１０が作動する。送風機１１０が作動すると、吸引風が発生し、吸引口２０５およびパイプ２０３を介して空気と共に塵埃が吸引される。吸引された塵埃は、集塵容器２０２に収納される。

この電気掃除機２００は、上述した小型の送風機１１０を用いているため、電気掃除機２００の小型化が可能になる。

以上、本発明の望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態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、各種の改良または変形を行なうことができる。

１ ステータコア、 ２ ステータ、 ３ インシュレータ、 ４ コイル、 ４１ 第１層、 ４２ 第２層、 ４３ 第３層、 ４４ 第４層、 ５ ロータ、 ６ シャフト、 ７ 永久磁石、 ９ ヨーク、 １０ 第１ヨーク部、 １１ 第２ヨーク部、 １１ａ 内壁面、 １１ｂ 外壁面、 １２ ティース、 １２ａ 側面、 １２ｂ 先端面、 １３ フランジ部、 １３ａ 傾斜面、 １５ 傾斜面、 １７ 曲面、 １６ 内壁面、 １８ 平面、 ２１，２４ 分割面、 ２２ 薄肉部、 ２３ 接合面、 ５０ 電磁鋼板、 ５１ 分割コア、 ８０ フレーム、 ８１ 第１フレーム部、 ８２ 第２フレーム部、 ９０ ブロア部、 ９１ 羽根車、 ９２ 主板、 ９３ ファンカバー、 １００ 送風機、 １００ 電動機、 ２００ 電気掃除機、 ２０１ 掃除機本体、 ２０２ 集塵容器、 ２０４ 吸入部。

本発明のステータは、軸線を中心とする周方向に延在するヨークと、ヨークから軸線に向かう第１の方向に延在するティースと、ティースに巻き付けられて固定されたコイルとを有する。ヨークは、軸線に対向する内壁面を有する。ティースは、ヨークにつながる根元部を有する。ヨークの内壁面は、ティースの根元部の周方向の端部から、当該端部を通って第１の方向に直交する平面よりも内周側に延在する平面である。ヨークは、ティースの根元部の周方向の端部を通るように形成された分割面を有する。

Claims (17)

1. 軸線を中心とする周方向に延在するヨークと、
   前記ヨークから前記軸線に向かう第１の方向に延在するティースと、
   前記ティースに巻き付けられて固定されたコイルと
   を有し、
   前記ヨークは、前記軸線に対向する内壁面を有し、
   前記ティースは、前記ヨークにつながる根元部を有し、
   前記ヨークの前記内壁面は、前記ティースの前記根元部の前記周方向の端部から、当該端部を通って前記第１の方向に直交する平面よりも内周側に延在する平面である、
   ステータ。
2. 前記ヨークは、前記ティースの前記根元部につながる第１ヨーク部と、前記第１ヨーク部に対して周方向に隣接する第２ヨーク部と、前記第１ヨーク部の前記周方向の中心と前記第２ヨーク部の前記周方向の中心との間に形成された分割面とを有する、
   請求項１に記載のステータ。
3. 前記分割面は、前記第１ヨーク部と前記第２ヨーク部との境界に形成されている、請求項２に記載のステータ。
4. 前記ティースは、前記コイルを巻き付ける巻き付け部を有し、
   前記ティースの前記巻き付け部の前記周方向の端部から前記分割面までの距離は、前記コイルの直径の０．５倍以上で、且つ１．５倍以下である、請求項２または３に記載のステータ。
5. 前記ティースを含み、前記周方向に等間隔に配置された４つのティースを有する、請求項１から４までのいずれか１項に記載のステータ。
6. 前記コイルを前記ティースに固定する接着剤をさらに備えた、請求項１から５までのいずれか１項に記載のステータ。
7. 前記接着剤は、紫外線硬化型接着剤である、請求項６に記載のステータ。
8. 前記ティースの前記根元部に、前記ティースに巻き付けられた前記コイルに当接する当接面を有する、請求項１から７までのいずれか１項に記載のステータ。
9. 前記コイルは、前記ティースからの距離が増加するほど巻き数が少なくなるように巻き付けられた複数層を有している、請求項１から８までのいずれか１項に記載のステータ。
10. 前記ヨークは、前記内壁面と平行に延在する外壁面を有している、請求項１から９までのいずれか１項に記載のステータ。
11. ロータと、前記ロータの周囲に設けられたステータとを備えた電動機であって、
    前記ステータは、
    軸線を中心とする周方向に延在するヨークと、
    前記ヨークから前記軸線に向かう第１の方向に延在するティースと、
    前記ティースに巻き付けられて固定されたコイルと
    を有し、
    前記ヨークは、前記軸線に対向する内壁面を有し、
    前記ティースは、前記ヨークにつながる根元部を有し、
    前記ヨークの前記内壁面は、前記ティースの前記根元部の前記周方向の端部から、当該端部を通って前記第１の方向に直交する平面よりも内周側に延在する平面である、
    電動機。
12. 電動機と、前記電動機によって回転する羽根車とを備えた送風機であって、
    前記電動機は、ロータと、前記ロータの周囲に設けられたステータとを備え、
    前記ステータは、
    軸線を中心とする周方向に延在するヨークと、
    前記ヨークから前記軸線に向かう第１の方向に延在するティースと、
    前記ティースに巻き付けられて固定されたコイルと
    を有し、
    前記ヨークは、前記軸線に対向する内壁面を有し、
    前記ティースは、前記ヨークにつながる根元部を有し、
    前記ヨークの前記内壁面は、前記ティースの前記根元部の前記周方向の端部から、当該端部を通って前記第１の方向に直交する平面よりも内周側に延在する平面である、
    送風機。
13. 吸引口を有する吸引部と、塵埃を収納する集塵容器と、前記吸引部から前記集塵容器に塵埃を含む空気を吸引する送風機とを備えた電気掃除機であって、
    前記送風機は、電動機と、前記電動機によって回転する羽根車とを備え、
    前記電動機は、ロータと、前記ロータの周囲に設けられたステータとを備え、
    前記ステータは、
    軸線を中心とする周方向に延在するヨークと、
    前記ヨークから前記軸線に向かう第１の方向に延在するティースと、
    前記ティースに巻き付けられて固定されたコイルと
    を有し、
    前記ティースは、前記ヨークにつながる根元部を有し、
    前記ヨークの前記内壁面は、前記ティースの前記根元部の前記周方向の端部から、当該端部を通って前記第１の方向に直交する平面よりも内周側に延在する平面である、
    電気掃除機。
14. 軸線を中心とする周方向に延在するヨークと、ヨークから軸線に向かう第１の方向に延在するティースとを有するステータコアを用意する工程と、
    前記ティースに１層のコイルを巻き付ける工程と、巻き付けた前記１層の前記コイルを固着する工程とを繰り返すことにより、前記ティースに複数層の前記コイルを巻き付ける工程と
    を有する、巻線方法。
15. 巻き付けた前記１層の前記コイルを固着する工程では、巻き付けた前記１層の前記コイルに接着剤を付与し、前記接着剤を硬化させる、
    請求項１４に記載の巻線方法。
16. 前記接着剤は、紫外線硬化型接着剤であり、
    前記接着剤を硬化させる工程では、前記接着剤に紫外線を照射する、
    請求項１５に記載の巻線方法。
17. 前記ヨークは、前記ティースの根元部につながる第１ヨーク部と、前記第１ヨーク部に対して周方向に隣接する第２ヨーク部と、前記第１ヨーク部の前記周方向の中心と前記第２ヨーク部の前記周方向の中心との間に形成された分割面とを有し、
    前記ティースに複数層の前記コイルを巻き付ける工程では、前記ステータコアを前記ヨークの前記分割面で開いた状態で巻き付けを行う、請求項１４から１６までのいずれか１項に記載の巻線方法。

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