JPWO2018043651A1 - ステータ、ステータの製造方法及びモータ - Google Patents

Abstract

ステータであって、前記コアは、少なくとも第１積層部材と第２積層部材とが積層されたコア片を含み、前記第１積層部材は、第１ティース部と、第１コアバック部と、を備え、前記第２積層部材は、第２ティース部と、第２コアバック部と、を備え、前記第１コアバック部は、周方向一方側に第１凸部と、周方向他方側に第１凹部と、を有し、前記第２コアバック部は、周方向一方側に第２凹部と、周方向他方側に第２凸部と、を有し、前記第１コアバック部と、隣り合うコア片の前記第２コアバック部との積層方向に重なる領域の面積を、前記第１コアバック部の前記第１凸部より周方向内側における周方向の断面積よりも広くする。

Description

本発明は、ステータ、ステータの製造方法及びモータに関する。

モータのステータは、放射状に設けられた複数のティースと、ティースの径方向外側で各ティースを環状に連結する環状部とを備える。ステータにおいては、各分割積層コアの各コア片の端部に非直角部を形成され、一対の互いに形状が異なるコア片が交互に積層されたものがある。（特許文献１参照）。

例えば特許文献２には、周方向に凸設される円弧凸部を押圧で加圧して、数十〜数百μｍの段差面を設けた構成のステータが開示されている。

特開平７−２２２３８３号公報 特開２００６−２７１０９１号公報

しかしながら、上記従来のステータのように、積層方向に一律に数十〜数百μｍの段差面を設けると、積層方向に適切に磁束が形成されないことがあった。

本発明の例示的な第１発明は、上下方向に延びる中心軸を中心とする円環状のコアに導線が巻回されたステータであって、前記コアは、少なくとも第１積層部材と第２積層部材と第３積層部材とが順に積層されたコア片を含み、前記第１積層部材は、径方向に延びる第１ティース部と、前記第１ティース部の径方向外側とつながり周方向に延びる第１コアバック部と、を備え、前記第１コアバック部は、周方向一方側に第１凸部と、周方向他方側に第１凹部と、を有し、前記第２積層部材は、径方向に延びる第２ティース部と、前記第２ティース部の径方向外側とつながり周方向に延びる第２コアバック部と、を備え、前記第２コアバック部は、周方向一方側に第２凹部と、周方向他方側に第２凸部と、を有し、前記第３積層部材は、径方向に延びる第３ティース部と、前記第３ティース部の径方向外側とつながり周方向に延びる第３コアバック部と、を備え、前記第３コアバック部は、周方向一方側に第３凸部と、周方向他方側に第３凹部と、を有し、前記第１コアバック部と、隣り合うコア片の前記第２コアバック部との積層方向の距離と、前記第２コアバック部と、隣り合うコア片の前記第３コアバック部との積層方向の距離と、が異なる、ステータである。

上記本発明の例示的な第１発明のステータによれば、第１コアバック部と第２コアバック部との間の積層方向の距離と、第２コアバック部と第３コアバック部との間の積層方向の距離とが、異なるよう構成されている。そのため、積層方向の距離が短い部分では積層方向に有効な磁路を形成しつつ、積層方向の距離が長い部分では積層方向の摩擦抵抗を低減させることができる。

図１は、モータの断面図である。 図２は、コア片の積層部材の平面図である。 図３は、積層されたコア片の積層部材の平面図である。 図４は、コア片が円環状に連結された状態の平面図である。 図５は、隣り合うコア片同士の連結部の拡大図である。 図６は、隣り合うコア片のコアバック部が積層方向に重なり合う領域を示す図である。 図７は、隣り合うコア片の連結部の断面図である。 図８は、変形例のコア片の平面図である。 図９は、変形例のコア片の連結部の断面図である。 図１０は、ステータの製造工程を示すフローチャートである。 図１１は、ステータの製造工程で用いられる板部材に形成された積層部材を示す図である。 図１２は、ステータの製造工程において積層部材が積層されたコア片を示す図である。 図１３は、ステータの製造工程においてコア片のティース部に導線が巻回されコイルが形成された分割ステータを示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例であって、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。

本発明の実施形態は、モータに用いられるステータ（「固定子」とも呼ばれる）の構成及び製造方法に関するものである。本明細書において、「コア片」とは、導線が巻回されていないティース部と、連結された状態において円環状になるコアバック部とを有する部分を指す。「コア」とは、円環状に連結された状態の複数のコア片の集合を指す。「分割ステータ」とは、導線が巻回された状態のコア片を指す。「ステータ」とは、円環状に連結された状態の複数の分割ステータの集合を指す。また、積層されることでコア片を形成するコア片の各層を、「積層部材」と呼ぶ。なお、「積層部材」とは、必ずしもコア片を構成する部材の一層の部材のみを指すものではなく、連続して積層された同形状または略同形状の複数層の部材をも含む。

また、本明細書では、説明の便宜上、製造工程において積層された積層部材において、積層部材が積層されていく方向を指して「上側」または「上方向」と呼び、先に積層された積層部材が位置する方向を指して「下側」または「下方向」と呼ぶ。多くの場合、上側に対して下側は重力方向の下側に位置する。また、コア片を構成する積層部材が積層された方向を指して、「積層方向」と呼ぶ。本明細書では、積層方向は、モータの回転の中心軸に対して平行な方向となっているが、必ずしも積層方向と中心軸とが平行である必要はない。

＜１．実施形態＞
図１は、本実施形態のモータ８０の断面図である。図１に示されるように、モータ８０は、シャフト８１、ロータ８２、ステータ８３、ハウジング８４、ベアリングホルダ８５、第１ベアリング８６、第２ベアリング８７、インシュレータ８８、コイル引出線８９、及びコイル９０などを含む。シャフト８１とロータ８２とは一体構成である。シャフト８１は一方向に延びる中心軸を中心とした円柱状である。ロータ８２は、シャフト８１の途中位置にある。ロータ８２は、ステータ８３に対して回転可能である。ステータ８３は、ロータ８２を軸方向に囲むよう配置される。ステータ８３は、コアに導線が巻回されて構成されたコイル９０を有する。ハウジング８４は、ステータ８３の外周面と嵌合するよう配置され、モータ８０を構成する、シャフト８１、ロータ８２、ステータ８３、ベアリングホルダ８５、第１ベアリング８６、第２ベアリング８７、インシュレータ８８、コイル引出線８９、及びコイル９０を含む各構成を収容する。ベアリングホルダ８５は、第２ベアリング８７を支持する。ベアリングホルダ８５は、ハウジング８４に嵌合する。第１ベアリング８６は、ハウジング８４の底部に配置され、シャフト８１の一方を支持する。第２ベアリング８７は、シャフト８１の他方を支持する。インシュレータ８８は、ステータ８３とコイル９０を構成する導線との間に配置され、ステータ８３とコイル９０の導線とを絶縁する。

図２は、本実施形態のステータ８３を構成するコア片１０の１つの積層部材１０ａの平面図である。図３は、積層された状態のコア片１０の平面図である。図４は、コア片１０が円環状に連結された状態のコア１の平面図である。

図４に示されるように、コア１により形成される外周面または内周面の円環の中心点はＣ１である。図２及び図３に示される直線Ａ１、Ａ２、及びＡ３は、それぞれ中心点Ｃ１を通り径方向に延びる直線である。直線Ａ１と直線Ａ２との間の内角、及び直線Ａ１と直線Ａ３との間の内角はそれぞれ１５度となっている。隣り合うコア片１０のティース部４０の間の内角は、それぞれ３０度となっている。隣り合うコア片１０のティース部４０の内角、及び直線Ａ１、Ａ２、及びＡ３の間の内角は、コア１を構成するコア片１０の数によって異なる。本実施形態のコア１は１２個のコア片１０により構成されているため、上記のように、隣り合うコア片１０のティース部４０の間の内角がそれぞれ３０度となっている。なお、コア１を構成するコア片１０の数は、任意に変更可能である。

図２に示されるように、コア片１０の積層部材１０ａは、ティース部４０と、コアバック部２０とを有する。コア片１０は、所定の厚みを有する複数の積層部材１０ａが積層されることで形成される。ティース部４０は、中心点Ｃ１を通る直線Ａ１を中心に、線対称になっている。ティース部４０は、径方向内側の端部が周方向に広がった形状をしており、径方向内側に内周面４１を有している。

図３に示されるように、コア片１０において、互いに積層された一の積層部材と他の積層部材とでは、ティース部４０がはみ出ないように積層されている。一の積層部材と他の積層部材において、周方向の一端部と他端部とは、周方向の長さが異なるため、一方が他方に対して突出している。

コアバック部２０は、コア１の円環状部分を構成する部分である。コアバック部２０は、ティース部４０の径方向外側とつながり、周方向に延びる形状である。

コアバック部２０は、周方向の一端部に、円弧状凸部２１及び径方向直線部２２を有する。径方向直線部２２は、中心点Ｃ１を通り径方向に延びる直線に沿った形状となっている。径方向直線部２２は、直線Ａ１よりも周方向外側に突出している。円弧状凸部２１は、中心点Ｃ１と径方向直線部２２とを通る径方向の直線に対して、周方向外側に突出した形状になっている。円弧状凸部２１は、直線Ａ２と、コアバック部２０の外周凹部２６ｂとの交点Ｃ２を中心とする円の一部に重なる円弧形状である。円弧状凸部２１の内周側の端部は、径方向直線部２２の外周側の端部とつながっており、円弧状凸部２１と径方向直線部２２との周方向の端部がコアバック部２０の周方向の一端部となる。

なお、円弧状凸部２１は必ずしも円弧状でなくてもよい。例えば、コアバック部２０は、円弧状凸部２１に代えて、楕円の円弧状、またはなだらかな曲線を描く形状の凸部などであってもよい。ただし、コアバック部２０の一端部の円弧状凸部２１に対応する部分は、隣り合うコア片の接触部２３と一点で接触する形状とする。

コアバック部２０は、周方向の他端部に、接触部２３及び径方向直線部２４を有する。径方向直線部２４は、径方向直線部２２と同様に、中心点Ｃ１を通り径方向に延びる直線に沿った形状となっている。ただし、径方向直線部２４は、径方向直線部２２とは異なり、直線Ａ３よりも周方向内側に窪んだ形状となっている。接触部２３は、径方向直線部２４に対して、周方向内側にさらに窪んだ傾斜面を有する直線状の形状である。径方向直線部２２と接触部２３との間の内角は、１３５度となっている。接触部２３の内周側の端部は、径方向直線部２４の外周側の端部とつながっており、接触部２３と径方向直線部２４との周方向の端部がコアバック部２０の周方向の他端部となる。

図５は、互いに隣り合うコア片１０及び１１の積層部材１０ａ及び１１ａの連結部の拡大図である。図５に示されるように、径方向直線部２４と接触部２３との内角Ｐ２は、１３５度となっている。

なお、接触部２３は必ずしも直線状でなくてもよい。例えば、接触部２３は円弧状の凸部または凹部形状であってもよいし、曲線を描く形状であってもよい。ただし、コアバック部２０の他端部の接触部２３に対応する部分は、隣り合うコア片の円弧状凸部２１と一点で接触する形状とする。接触部２３は、円弧状凸部に対応する表現として線状凹部とも呼ばれる。

図５に示されるように、コア片１０の積層部材１０ａの一端部は、隣り合うコア片１１の積層部材１１ａの他端部と接している。具体的には、コア片１０の円弧状凸部２１と、コア片１１の接触部２３とは、接触点Ｐ１の一点で接触している。コア片１０の径方向直線部２２と、コア片１１の径方向直線部２４とは、離間している。ただし、コア片１０の径方向直線部２２と、コア片１１の径方向直線部２４とは、必ずしも離間させる必要はなく、接触させてもよい。

上記のとおり、互いに隣り合うコア片１０とコア片１１とにおいて、コア片１０の積層部材１０ａの円弧状凸部２１と、コア片１１の積層部材１１ａの接触部２３とは、一点で接触している。コア片１１に対してコア片１０が径方向外側に回転した場合、径方向直線部２２と径方向直線部２４とは接触しない状態となるが、円弧状凸部２１と接触部２３とは一点で接触した状態を維持している。このように、コア片１１とコア片１０とを相対的に回転移動させる場合でも、コア片１０とコア片１１とは一点で接触するため、コア片１０とコア片１１との間の摩擦抵抗を低減させることができる。そのため、従来のように、互いに隣り合うコア片同士が、面接触、または複数点で接触する構成と比較して、コア片同士を連結させたままの状態で回転させることができる。

なお、コア片１１に対してコア片１０が回転する場合、回転の中心は、円弧状凸部２１を形成する円弧の中心Ｃ２となる。コア片１０を構成する積層部材において、中心Ｃ２は積層方向に一致しているため、コア片１０は中心Ｃ２を軸に滑らかに回転できる。

また、コア片１０及び１１の積層部材１０ａ及び１１ａでは、径方向直線部２４と接触部２３とがなす内角Ｐ２が１３５度になっているため、コア片１１に対して一点で接触させながらコア片１０を回転する際に、広い範囲で回転することができる。なお、内角Ｐ２は必ずしも１３５度に限定されるものではなく、１３０度から１４０度の間で変化させてもよい。このように、内角Ｐ２を１３０度以上１４０度以下の任意の角度にしたとしても、コア片同士を一点接触させながら十分に広い範囲で回転することができる。

コアバック部２０の外周面は、モータとして組み立てられた際にハウジング（図示せず）と嵌合する。コアバック部２０は、外周部に、中央凹部２９、外周面２５ａ及び２５ｂ、並びに外周凹部２６ａ及び２６ｂを有する。

中央凹部２９は、コアバック部２０の外周面と、直線Ａ１とが交差する位置に、径方向の内側に向かって切り欠かれた形状である。中央凹部２９は、積層部材が積層された上下方向に溝状に延びる形状となっている。

外周面２５ａ及び２５ｂは、それぞれ中心点Ｃ１を中心とする円弧状である。外周面２５ａ及び２５ｂは、中央凹部２９の周方向両側とつながっている。外周面２５ａ及び２５ｂは、コア１に導線が巻回されたステータがハウジングの内側に嵌合された状態で、ハウジングの内周面と接する部分となる。

外周凹部２６ａ及び２６ｂは、外周面２５ａ及び２５ｂより周方向の端部側とそれぞれつながっている。外周凹部２６ａ及び２６ｂは、それぞれ外周面２５ａ及び２５ｂよりも径方向内側に窪んでいる。外周凹部２６ａ及び２６ｂは、それぞれ外周面２５ａ及び２５ｂと同一の中心点Ｃ１を中心として、外周面２５ａ及び２５ｂよりも小さい径の円弧状である。ステータがハウジングの内側に嵌合された状態において、外周凹部２６ａ及び２６ｂは、ハウジングの内周面に接触しておらず、ハウジングの内周面と外周凹部２６ａ及び２６ｂとの間には隙間が形成される。

このように、コア片１０のコアバック部２０の外周面は、ステータとしてハウジングに嵌合された状態において、上記のように外周面２５ａ及び２５ｂがハウジングの内周面に接触し、中央凹部２９並びに外周凹部２６ａ及び２６ｂはハウジングの内周面に接触しない状態となる。これによって、コアバック部２０の外周面の外形寸法の精度を高めることができる。なお、コアバック部２０は、外周凹部２６ａ及び２６ｂを必ずしも有さなくてもよい。ただし、コアバック部２０が外周凹部２６ａ及び２６ｂを有する形状とすることで、外周面２５ａ及び２５ｂの外形寸法をより効果的に高めることができる。

コアバック部２０は、内周面側に、内周面２７ａ及び２７ｂ、並びに内周凹部２８ａ及び２８ｂを有する。内周面２７ａ及び２７ｂは、中心点Ｃ１を中心とする円弧状である。内周面２７ａ及び２７ｂは、ティース部４０の周方向両側とながっている。内周凹部２８ａ及び２８ｂは、内周面２７ａ及び２７ｂより周方向の端部側とそれぞれつながっている。内周凹部２８ａ及び２８ｂは、内周面２７ａ及び２７ｂより径方向外側に窪んでいる。内周凹部２８ａ及び２８ｂは、内周面２７ａ及び２７ｂと同一の中心点Ｃ１を中心として、内周面２７ａ及び２７ｂよりも小さい内径の円弧状である。

図３に示されるように、複数の積層部材が積層されたコア片１０を上面側から見ると、コアバック部２０の周方向の両端位置が積層部材間で異なるため、下側に配置された積層部材の一部が見られる。上面視において、上側に配置された積層部材の、コアバック部２０の周方向に短く形成された接触部２３及び径方向直線部２４の周方向外側には、下側に配置された積層部材の、円弧状凸部１２１、径方向直線部１２２、外周凹部１２６ａ、及び内周凹部１２８ａが見られる。コア片１０を形成する積層部材の円弧状凸部１２１、径方向直線部１２２、外周凹部１２６ａ、及び内周凹部１２８ａは、隣り合って配置されたコア片と積層方向に重なり合う状態となる。

図６は、隣り合うコア片１０及び１１のコアバック部２０が積層方向に重なり合った状態を示す図であり、特に重なり合う領域について示した図である。コア片１０の積層部材の円弧状凸部１２１、径方向直線部１２２、外周凹部１２６ａ、及び内周凹部１２８ａの上側には、コア片１１の積層部材の円弧状凸部２２１、径方向直線部２２２、外周凹部２２６ａ、及び内周凹部２２８ａが積層されている。コア片１０の積層部材は、コア片１１の積層部材の下側に入り込んでいる。図６に斜線で示されるように、コア片１０とコア片１１とは領域Ｒで重なっている。領域Ｒの境界は、上側に位置する、コア片１１の積層部材の円弧状凸部２２１、径方向直線部２２２、外周凹部２２６ａ、及び内周凹部２２８ａと、下側に位置するコア片１０の積層部材の円弧状凸部１２１、径方向直線部１２２、外周凹部１２６ａ、及び内周凹部１２８ａにより決定される。ただし、外周凹部２２６ａ、及び内周凹部２２８ａと、外周凹部２２６ａ、及び内周凹部２２８ａとは、それぞれ積層方向に重なり合っている。

領域Ｒの面積は、コアバック部２０を、例えば直線Ａ３などの位置における周方向の断面の面積よりも広い。なお、コアバック部２０の断面は、コアバック部２０の周方向の長さと、積層部材の厚みとの積で計算される。領域Ｒをこのように形成するのは、以下の理由からである。

コア片１０の各積層部材の周方向の一端部は、隣り合うコア片１１の各積層部材の周方向の他端部とそれぞれ一点で接触している。そのため、コア片１０の周方向の一端部とコア片１１の周方向の他端部とが面で接触している場合と比較すると、コア片１０とコア片１１との周方向の端部で形成される、磁束が流れる磁路が狭くなっている。そのため、上記の領域Ｒによって、狭くなった磁路と同等以上の領域を確保することを可能としている。なお、径方向直線部２２と径方向直線部２４とは、組立状態において周方向に接しない状態になるため、径方向直線部２２と径方向直線部２４とが接する位置においては磁路が形成されない。

ただし、コア片１０の各積層部材の周方向の一端部が、隣り合うコア片１１の各積層部材の周方向の他端部と接触しない構成、または面接触または複数点での接触となる構成を採用した場合であっても、領域Ｒで磁路が形成されることで磁気特性を向上させることができる。

また、領域Ｒは、コアバック部２０の周方向の断面積の５倍以下にするのが好ましい。これにより、隣り合うコア片１０のコアバック部２０が積層方向に重なり合う領域を十分に確保し、十分な磁路を確保することができる。また、隣り合うコア片１０のコアバック部２０の積層方向に必要以上の摩擦抵抗が発生することを抑制することができるため、製造工程において隣り合うコア片同士を回転させることができる。

図７は、互いに隣り合うコア片１０及び１１における連結部の断面図である。図７に示されるように、コア片１０は、積層部材１０ａ〜１０ｄが積層されて構成されている。コア片１１は、積層部材１１ａ〜１１ｄが積層されて構成されている。コア片１０及びコア片１１の端部は互いに対向し、凹凸が形成されている。コア片１０の端部の凹凸とコア片１１の端部の凹凸は互いに噛み合い連結されている。

コア片１０の積層部材１０ａの周方向の端部には、円弧状凸部２１、または径方向直線部２２の端部３２ａがある。端部３２ａと対向する位置の、コア片１１の積層部材１１ａの周方向の端部には、接触部２３または径方向直線部２４の端部３５ａがある。端部３２ａより周方向内側の上面側には、コア片１０のさらに周方向内側の上面に対して窪んだ形状の上面凹部３１ａがある。端部３２ａより周方向内側の下面側には、下面３４ａがある。端部３２ａと下面３４ａとの間には、傾斜３３ａが形成されている。傾斜３３ａは、上面視では、上側の積層部材から周方向に突出した、円弧状凸部１２１、径方向直線部１２２、外周凹部１２６ａ、及び内周凹部１２８ａの位置に形成される（図６参照）。傾斜３３ａは、製造工程における面取り処理により形成される。

コア片１０の積層部材は、製造工程において、板部材から打ち抜かれることで形成される。この際、積層部材の下面には、下側に突出したバリが形成される。このバリは、積層部材を互いに積層する際に、正確な積層の妨げとなるため、上記のような面取りが行われる。また、面取りによって傾斜３３ａが形成されることにより、コア片同士をなめらかに回転させることができる。なお、コア片１０の下側には、傾斜３３ａに代えて丸み形状が形成されていてもよい。

積層部材１０ａの下面３４ａと、積層部材１１ｂの上面凹部３１ｂとの間には、積層方向の空隙６１がある。同様に、積層部材１１ｂと積層部材１０ｃとの間には空隙６２が、積層部材１０ｃと積層部材１１ｄとの間には空隙６３がある。これらの空隙６１〜６３は、磁路を適切に形成させるため、５μｍ以上２０μｍ以下の距離になっている。なお、より適切に磁路を形成するためには、５μｍ以上１０μｍ以下の空隙にすることが好ましい。

空隙６１〜６３は、すべてが同じ距離ではなく、距離が長い空隙と短い空隙とがある。例えば、本実施形態では、空隙６１及び６３は５μｍで、空隙６２は１０μｍとなっている。このように、隣り合うコア片の積層部分において、積層方向の距離が短い部分では有効な磁路を確保し、積層方向の距離が長い部分では摩擦抵抗を低減させている。これによって、有効な磁路を形成することにより磁気特性を確保しつつ、製造工程においてコア片を回転させやすくすることができる。

なお、積層部材１０ａの周方向の端部３２ａより周方向内側の下面側にも、上側凹部３１ａと同様の下側凹部が形成されていてもよい。また、積層部材１０ａには、上側凹部３１ａに代えて下側凹部を形成してもよい。

＜２．変形例＞
本発明のステータ、コア及びコア片は、上記の実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態から考え得る種々の形態をも包含する。例えば、本発明のステータ、コア及びコア片は、以下のような変形例の構成であってもよい。なお、上述の実施形態と同様の構成については同じ名称または参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。

＜２−１．変形例１＞
図８は、本発明に係る一の変形例としてのコア片１２を構成する積層部材１２ａの平面図である。図８に示されるように、本変形例の積層部材１２ａは、実施形態における積層部材１０ａ（図２参照）と比較して、周方向の両端部の形状が異なっている。

具体的には、積層部材１２ａは、コアバック部２０ａの周方向の一端部に、円弧状凸部２１ａを有している。積層部材１２ａは、コアバック部２０ａの周方向の他端部に、接触部２３ａを有している。このように、本変形例の積層部材１２ａは、両端部に径方向直線部を有さない構成となっている。

このような構成とした場合でも、隣り合うコア片同士が、周方向の端部において一点で接触することとなり、実施形態と同様の効果を得ることができる。本変形例のコア片１２を用いることで、コア片を構成する積層部材の製造を容易にすることなどが可能となる。

ただし、実施形態に記載のように、径方向直線部２２及び２４を有する構成とすると、一方のコア片を他方のコア片に対して径方向内側が近接する方向に回転させようとする際に径方向直線部２２及び２４が互いに接触する。これにより、一方のコア片が他方のコア片に対して径方向内側が近接する方向に回転することを規制することができる。

＜２−２．変形例２＞
図９は、本発明に係る一の変形例としてのコア片１３及び１４の連結部の断面図である。図９に示されるように、本変形例のコア片１３及び１４は、実施形態におけるコア片１０及び１１（図７参照）と比較して、周方向端部近傍における積層方向の形状が異なっている。

具体的には、コア片１３の積層部材１３ａの端部３２ａより周方向内側の下面側には、下面３４ａに加え、下面３４ａから下側に向かって突出した下面凸部３６ａがある。積層部材１３ａと積層方向において重なる、コア片１４の積層部材１４ｂの端部３２ｂより周方向内側の上面側には、上面凹部３１ｂに対してさらに窪んだ形状の上面第２凹部３７ｂがある。下面凸部３６ａと上面第２凹部３７ｂとは、互いに積層方向に対向し、嵌合された状態である。このように、隣り合うコア片１３及び１４の積層部材が積層方向に重なりあった連結部分において、互いに嵌合する凹凸を有することで、コア片１３とコア片１４とが外れてしまうことを抑止することができる。

＜３．製造方法＞
次に、本実施形態のステータの製造方法について、図１０〜図１３を参照しながら説明する。なお、実際には円環状に連結されるコアの数の積層部材が板部材の横方向に整列されるが、図１１〜図１３では一部のみを図示し、その他の図示を省略している。以下の説明では、重力方向に対して水平な面において、板部材の送り方向に対して水平な方向を「横方向」と呼ぶ。

図１０は、本実施形態におけるステータの製造工程を示すフローチャートである。ステータの製造工程では、まず、母材となる板部材から積層部材を切り離す工程が行われる（Ｓ１００）。切り離された積層部材は、既に切り離された積層部材がある場合には、その上に積層されていく（Ｓ１１０）。

図１１は、板部材２に形成されたコア片の積層部材１０１ａ〜１０４ｄを示す図である。積層部材１０１ａ〜１０４ｄは、積層される層毎に整列されて形成されている。積層部材１０１ａ〜１０１ｄは１層目、積層部材１０２ａ〜１０２ｄは２層目、積層部材１０３ａ〜１０３ｄは３層目、積層部材１０４ａ〜１０４ｄは４層目として、それぞれ積み上げられることでコア片が形成されていく。積層部材の切り離し行程では、同一層の積層部材が同時または順次切り離されていく。

そして、全ての積層部材の積層が完了していなければ（Ｓ１２０でＮ）、板部材２が送り方向Ｓ（図１１参照）に送られ、次に積層すべき積層部材が切り離し位置に送られる（Ｓ１３０）。例えば、２層目の積層部材１０２ａ〜１０２ｄの切り離しを行う前には、切り離された１層目の積層部材１０１ａ〜１０１ｄの直上位置に、板部材２に形成された積層部材１０２ａ〜１０２ｄが位置する状態となる。そして、積層部材１０１ａ〜１０１ｄに積層するよう、積層部材１０２ａ〜１０２ｄの切り離しが行われる（Ｓ１００）。

図１２はステータの製造工程において積層部材が積層されたコア片を示す図である。全ての積層部材の積層が完了すると（Ｓ１２０でＹ）、複数の積層部材が積層されたコア片１５ａ〜１５ｄは、図１２に示されるように、横方向に整列した状態となる。この状態で、コア片１５ａ〜１５ｄのティース部４０に、それぞれ導線が巻回されコイル７０が形成されていく（Ｓ１４０）。コア片１５ａ〜１５ｄのティース部４０に導線を巻回する際には、ティース部４０の周囲に広い空間が得られ導線を巻回しやすい状態にするため、隣り合うコア片のティース部４０が遠ざかる方向にコア片１５ａ〜１５ｄを回転させてもよい。このとき、隣り合うコア片は、円弧状凸部２１と接触部２３とが一点接触し、接触位置を変化させながら、Ｃ２を中心として回転していく。図１３は、コア片１５ａ〜１５ｄのティース部４０に導線が巻回されコイル７０が形成された分割ステータを示す図である。ティース部４０への導線の巻回が完了すると、導線が巻回されたコア片１５ａ〜１５ｄの分割ステータがそれぞれ回転させられて、コアバック部２０が円環状になるように連結される（Ｓ１５０）。これにより、図４に示されたコア１に導線が巻回されたステータが形成される。

なお、製造構成で用いられる板部材２は、必ずしも１枚ではなく複数枚であってもよい。

＜４．その他＞
以上、本発明の実施形態及び変形例についての具体的な説明を行った。上記説明では、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。例えば、上記実施形態及び各変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。

本発明は、例えばモータ用のステータとして利用できる。

１…コア
２…板部材
１０、１１、１２、１３、１４、１５ａ〜１５ｄ…コア片
１０ａ〜１０ｄ、１１ａ〜１１ｄ、１２ａ、１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｄ、１０１ａ〜１０４ｄ…積層部材
２０、２０ａ…コアバック部
２１、２１ａ、１２１、２２１…円弧状凸部
２２、２４、１２２、２２２…径方向直線部
２３、２３ａ…接触部
２５ａ、２５ｂ…外周面
２６ａ、２６ｂ、１２６ａ、２２６ａ…外周凹部
２７ａ、２７ｂ…内周面
２８ａ、２８ｂ、１２８ａ、２２８ａ…内周凹部
２９…中央凹部
３１ａ、３１ｂ…上面凹部
３２ａ、３２ｂ…端部
３３ａ…傾斜
３４ａ…下面
３５ａ…端部
３６ａ…下面凸部
３７ｂ…上面第２凹部
４０…ティース部
４１…内周面
６１〜６３…空隙
７０…コイル

Claims (18)

1. 上下方向に延びる中心軸を中心とする円環状のコアに導線が巻回されたステータであって、
   前記コアは、少なくとも第１積層部材と第２積層部材と第３積層部材とが順に積層されたコア片を含み、
   前記第１積層部材は、
   径方向に延びる第１ティース部と、
   前記第１ティース部の径方向外側とつながり周方向に延びる第１コアバック部と、を備え、
   前記第１コアバック部は、
   周方向一方側に第１凸部と、
   周方向他方側に第１凹部と、を有し、
   前記第２積層部材は、
   径方向に延びる第２ティース部と、
   前記第２ティース部の径方向外側とつながり周方向に延びる第２コアバック部と、を備え、
   前記第２コアバック部は、
   周方向一方側に第２凹部と、
   周方向他方側に第２凸部と、を有し、
   前記第３積層部材は、
   径方向に延びる第３ティース部と、
   前記第３ティース部の径方向外側とつながり周方向に延びる第３コアバック部と、を備え、
   前記第３コアバック部は、
   周方向一方側に第３凸部と、
   周方向他方側に第３凹部と、を有し、
   前記第１コアバック部と、隣り合うコア片の前記第２コアバック部との積層方向の距離と、
   前記第２コアバック部と、隣り合うコア片の前記第３コアバック部との積層方向の距離と、が異なる、
   ステータ。
2. 前記第１コアバック部と、隣り合うコア片の前記第２コアバック部との積層方向の距離が、５μｍ以上２０μｍ以下である、
   請求項１に記載のステータ。
3. 前記第２コアバック部と、隣り合うコア片の前記第３コアバック部との積層方向の距離が、５μｍ以上２０μｍ以下であり、
   前記第１コアバック部と、隣り合うコア片の前記第２コアバック部との積層方向の距離は、前記第２コアバック部と、隣り合うコア片の前記第３コアバック部との積層方向の距離と異なる、
   請求項２に記載のステータ。
4. 前記第１コアバック部と、隣り合うコア片の前記第２コアバック部との積層方向に重なる領域の面積は、前記第１コアバック部の前記第１凸部より周方向内側における周方向の断面積よりも広く、
   前記第２コアバック部と、隣り合うコア片の前記第３コアバック部との積層方向に重なる領域の面積は、前記第２コアバック部の前記第２凸部より周方向内側における周方向の断面積よりも広い、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のステータ。
5. 前記第１コアバック部と、隣り合うコア片の前記第２コアバック部との積層方向に重なる領域の面積は、前記第１コアバック部の前記第１凸部より周方向内側における周方向の断面積の５倍以下であり、
   前記第２コアバック部と、隣り合うコア片の前記第３コアバック部との積層方向に重なる領域の面積は、前記第２コアバック部の前記第１凸部より周方向内側における周方向の断面積の５倍以下である、
   請求項４に記載のステータ。
6. 前記第１凸部は、隣り合うコア片と一点で接触する、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のステータ。
7. 前記第２凸部は、隣り合うコア片と一点で接触する、
   請求項６に記載のステータ。
8. 前記第１凸部、前記第２凸部、及び前記第３凸部はそれぞれ円弧状である、
   請求項７に記載のステータ。
9. 前記第１凸部は、前記第１ティース部の径方向の中心線と、隣り合うコア片の第１ティース部の径方向の中心線との二等分線と、前記第１コアバック部の外周面とが交差する位置を中心とする円弧状であり、
   前記第２凸部は、前記第２ティース部の径方向の中心線と、隣り合うコア片の第２ティース部の径方向の中心線との二等分線と、前記第２コアバック部の外周面とが交差する位置を中心とする円弧状であり、
   前記第３凸部は、前記第３ティース部の径方向の中心線と、隣り合うコア片の第３ティース部の径方向の中心線との二等分線と、前記第３コアバック部の外周面とが交差する位置を中心とする円弧状である、
   請求項８に記載のステータ。
10. 前記第１コアバック部は、さらに、周方向他方側に第１接触部を有し、
    前記第２コアバック部は、さらに、周方向一方側に第２接触部を有し、
    前記第３コアバック部は、さらに、周方向他方側に第３接触部を有し、
    前記第１凸部は、隣り合う前記第１接触部と一点で接触し、
    前記第２凸部は、隣り合う前記第２接触部と一点で接触し、
    前記第３凸部は、隣り合う前記第３接触部と一点で接触する、
    請求項７から請求項９のいずれか１項に記載のステータ。
11. 前記第１接触部、前記第２接触部、及び前記第３接触部はそれぞれ直線状である、
    請求項１０に記載のステータ。
12. 前記第１コアバック部は、
    周方向一方側に、径方向に延びる第１径方向直線部を有し、
    周方向他方側に、径方向に延びる第２径方向直線部を有し、
    前記第２コアバック部は、
    周方向一方側に、径方向に延びる第３径方向直線部を有し、
    周方向他方側に、径方向に延びる第４径方向直線部を有し、
    前記第３コアバック部は、
    周方向一方側に、径方向に延びる第５径方向直線部を有し、
    周方向他方側に、径方向に延びる第６径方向直線部を有する、
    請求項１１に記載のステータ。
13. 前記第１接触部は、前記第１径方向直線部に対して１３０度以上１４０度以下の傾斜面を有しており、
    前記第２接触部は、前記第３径方向直線部に対して１３０度以上１４０度以下の傾斜面を有しており、
    前記第３接触部は、前記第５径方向直線部に対して１３０度以上１４０度以下の傾斜面を有している、
    請求項１２に記載のステータ。
14. 前記第１コアバック部は、隣り合うコア片と重なる周方向一方側または周方向他方側の下側に、傾斜または丸み形状を有しており、
    前記第２コアバック部は、隣り合うコア片と重なる周方向他方側または周方向一方側の下側に、傾斜または丸み形状を有しており、
    前記第３コアバック部は、隣り合うコア片と重なる周方向他方側または周方向一方側の下側に、傾斜または丸み形状を有している、
    請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のステータ。
15. 前記第１コアバック部は、隣り合うコア片と重なる周方向一方側または周方向他方側に、積層方向の第１凸部または第１凹部を有しており、
    前記第２コアバック部は、隣り合うコア片と重なる周方向他方側または周方向一方側に、積層方向の第２凹部または第２凸部を有しており、
    前記第３コアバック部は、隣り合うコア片と重なる周方向他方側または周方向一方側に、積層方向の第３凹部または第３凸部を有しており、
    前記第１凸部及び前記第２凹部または前記第１凹部及び前記第２凸部が嵌合されており、
    前記第２凸部及び前記第３凹部または前記第２凹部及び前記第３凸部が嵌合されている、
    請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のステータ。
16. 前記第１コアバック部は、外周面と前記第１ティースの中心線の延長線とが交差する位置に、径方向の内側に向かって切り欠かれた第１中央凹部を有し、
    前記第２コアバック部は、外周面と前記第２ティースの中心線の延長線とが交差する位置に、径方向の内側に向かって切り欠かれた第２中央凹部を有する、
    前記第３コアバック部は、外周面と前記第３ティースの中心線の延長線とが交差する位置に、径方向の内側に向かって切り欠かれた第３中央凹部を有する、
    請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載のステータ。
17. 請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載のステータを有するモータ。
18. 上下方向に延びる中心軸を中心とする円環状のコアに導線が巻回されたステータの製造方法であって、
    前記コアは、少なくとも第１積層部材と第２積層部材と第３積層部材とが積層されたコア片を含み、
    それぞれのコア片において、
    前記第１積層部材は、
    径方向に延びる第１ティース部と、
    前記第１ティース部の径方向外側とつながり周方向に延びる第１コアバック部と、を備え、
    前記第１コアバック部は、
    周方向一方側に第１凸部と、
    周方向他方側に第１凹部と、を有し、
    前記第２積層部材は、
    径方向に延びる第２ティース部と、
    前記第２ティース部の径方向外側とつながり周方向に延びる第２コアバック部と、を備え、
    前記第２コアバック部は、
    周方向一方側に第２凹部と、
    周方向他方側に第２凸部と、を有し、
    前記第３積層部材は、
    径方向に延びる第３ティース部と、
    前記第３ティース部の径方向外側とつながり周方向に延びる第３コアバック部と、を備え、
    前記第３コアバック部は、
    周方向一方側に第３凸部と、
    周方向他方側に第３凹部と、を有し、
    前記第１コアバック部と、隣り合うコア片の前記第２コアバック部との積層方向の距離と、
    前記第２コアバック部と、隣り合うコア片の前記第３コアバック部との積層方向の距離と、が異なっており、
    第１方向に並んで配置された複数の前記第１積層部材を板部材から切り離す工程と、
    前記第１方向に並んで配置された複数の前記第２積層部材を板部材から切り離し、前記第１ティース部と前記第２ティース部とが重なり合うように複数の前記第１積層部材に積層させる工程と、
    前記第１方向に並んで配置された複数の前記第３積層部材を板部材から切り離し、前記第１ティース部及び前記第２ティース部と前記第３ティース部とが重なり合うように複数の前記第２積層部材に積層させる工程と、
    重なり合った前記第１ティース部、前記第２ティース部及び前記第３ティース部を含むティースに導線を巻回す工程と、
    前記第１方向に並んで配置された、導線を巻回された前記分割ステータを回転させ、円環状に連結させる工程と、を有する、
    ステータの製造方法。
    
    
    

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