KR20130006337A

KR20130006337A - 고정자 코어, 모터, 및 모터의 제조 방법

Info

Publication number: KR20130006337A
Application number: KR1020120073256A
Authority: KR
Inventors: 주니치 사토; 아키토시 마에노; 히로시 요시다; 다츠야 요시다
Original assignee: 니혼 덴산 테크노 모터 가부시키가이샤
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2013-01-16
Also published as: JP2013021784A; CN102868239A; JP5938156B2; CN102868239B

Abstract

본원에 개시하는 고정자 코어는 코어 본체(3)와, 연결 부재(4)를 구비한다. 코어 본체(3)는 복수의 티스부(12)를 띠형상의 코어 백부(11)로부터 빗형상으로 돌출시켜 이루어지는 스트레이트 코어(2)를, 각 티스부(12)사이에 형성된 절결부(13)를 지점으로 구부려 환상으로 형성된다. 연결 부재(4)는 코어 본체(3)를 구성하는 스트레이트 코어(2)의 둘레 방향의 양 단부끼리를 연결한다. 코어 본체(3)는 돌출부(18)와, 돌출부(19)와, 오목부(25)를 구비한다. 돌출부(18 및 19)는 코어 본체(3)의 외주면의 둘레 방향의 양단부에 구비된다. 돌출부(18 및 19)는 직경 방향 외측으로 돌출되고 또한 둘레 방향으로 배열되는 오목부(25)는 돌출부(18)와 돌출부(19)의 사이에 형성된다. 오목부(25)는 직경 방향 외측으로 개방된다. 연결 부재(4)는 오목부에 걸어 맞춰지는 것에 의해서, 코어 본체(3)의 단부끼리를 연결한다.

Description

고정자 코어, 모터, 및 모터의 제조 방법{STATOR CORE, MOTOR AND MOTOR MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 고정자 코어, 고정자 코어를 구비한 모터, 및 모터의 제조 방법에 관한 기술분야에 속한다.

종래부터, 환상의 코어 백(core-back)부와 코어 백부의 내주부에 둘레 방향으로 등간격으로 배치된 티스부를 구비한 고정자 코어는 알려져 있다. 이 고정자 코어는 원호형상으로 형성된 복수의 분할 코어와, 각 분할 코어끼리를 연결 고정하기 위한 고정용 금구(金具)를 구비하고 있다. 일본 특허 제 3681487 호는 스트레이트 코어를 사용한 고정자 코어를 개시하고 있다.

본원에 개시하는 고정자 코어는 복수의 티스부를 띠형상의 코어 백(core-back)으로부터 빗형상으로 돌출시켜 이루어지는 스트레이트 코어를, 각 티스부간에 형성된 절결부를 지점(支點)으로 구부려 환상으로 형성되는 코어 본체와, 상기 코어 본체를 구성하는 스트레이트 코어의 둘레 방향의 양 단부끼리를 연결하기 위한 연결 부재를 구비한다. 상기 코어 본체를 구성하는 스트레이트 코어의 외주면의 둘레 방향의 양 단부에는 각각, 직경 방향 외측으로 돌출되고 또한 둘레 방향으로 배열되는 2개의 돌출부와, 상기 2개의 돌출부에 의해서 그 사이에 형성되고, 직경 방향 외측으로 개방되는 오목부가 형성되어 있다. 상기 연결 부재는 상기 스트레이트 코어의 양 단부끼리의 연결 경계에 걸쳐 배치되고, 상기 양 단부의 외주면에 형성된 각 오목부에 걸어 맞춰지는 것에 의해 상기 단부끼리를 연결한다.

도 1은 실시형태에 따른 고정자 코어를 도시하며, 고정자축 방향에서 본 평면도이다.
도 2는 스트레이트 코어를 도시하는 평면도이다.
도 3a는 본 실시형태에 따른 코어 본체(스트레이트 코어)의 양단의 확대 평면도이다.
도 3b는 비교예에 따른 코어 본체의 양단의 확대 평면도이다.
도 ４는 연결 부재를 도시하는 측면도이다.
도 5a는 후프재의 평면도이다.
도 5b 내지 5d는 스트레이트 코어의 평면도이다.
도 5e와 5f는 고정자 코어의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 고정자 코어를 사용한 모터의 평면도이다.
도 ７a는 고정자 및 금형의 단면도이다.
도 ７b는 고정자 및 금형의 단면도이다.
도 ７c는 고정자의 단면도이다.
도 8은 실시형태 2에 따른 고정자를 도시하며, 고정자축 방향에서 본 평면도이다.
도 9는 실시형태 2에 따른 제 1 연결 부재를 도시하는 측면도이다.
도 10a는 후프재의 평면도이다.
도 10b 내지 10d는 스트레이트 코어의 평면도이다.
도 10e와 10f는 고정자 코어의 평면도이다.
도 11은 고정자 코어의 다른 실시형태를 도시하는 평면도이다.
도 12a 및 도 12b는 고정자 코어의 다른 실시형태를 도시하는 부분 평면도이다.
도 13a 및 도 13b는 고정자 코어의 다른 실시형태를 도시하는 부분 평면도이다.

종래부터, 환상의 코어 백부와 코어 백부의 내주부에 둘레 방향으로 등간격으로 배치된 티스부를 구비한 고정자 코어가 알려져 있다(예를 들면, 일본 특허 공개 공보 제 2001-45684 호에 개시). 이 고정자 코어는 원호형상으로 형성된 복수의 분할 코어와, 각 분할 코어끼리를 연결 고정하기 위한 고정용 금구를 구비한다. 각 분할 코어의 외주면에 있어서의 둘레 방향의 양 단부에는 각각 홈부를 구비한다. 고정용 금구에 마련된 발톱부를 이 홈부에 걸어 맞춤으로써, 인접하는 분할 코어끼리를 연결시킬 수 있다. 이 홈부는 축 방향에서 보아, 직경 방향 외측에서 내측을 향해 각 분할 코어끼리가 연결하는 경계측으로 경사져 있다.

원호형상의 분할 코어를 연결시켜 고정자 코어를 형성하는 구성에서는 분할 코어를 프레스 가공할 때 재료의 양품률이 낮아진다는 문제가 있다. 스트레이트 코어를 사용한 고정자 코어는 그 문제를 해결할 수 있다. 예를 들면, 일본국 특허 제3681487호는 스트레이트 코어를 사용한 고정자 코어를 개시하고 있다. 이 스트레이트 코어는 띠형상의 코어 백부와, 코어 백부로부터 빗형상으로 돌출된 티스부를 구비한다. 이 고정자 코어는 스트레이트 코어를 각 티스부간에 형성된 Ｖ자형상의 절결부를 지점으로 구부리고, 스트레이트 코어의 양단을 접합하며, 환상으로 형성된다. 스트레이트 코어의 단부끼리는 용접 접합된다.

예를 들면, 일본 특허 제 3681487 호에 개시되어 있는 고정자 코어는 용접시의 열 수축에 의해 치수 정밀도가 저하하여, 원하는 모터 특성을 얻을 수 없을 가능성이 있다.

일본 특허 공개 공보 제 200145684 호는 고정용 금구로 스트레이트 코어의 양 단부끼리를 연결하는 구성이 개시되어 있다. 일본 특허 공개 공보 제 2001-45684 호에 개시된 스트레이트 코어는 양 단부의 외주면에, 고정용 금구의 발톱부에 걸어 맞추는 홈부를 구비한다.

그러나, 스트레이트 코어를 구부려 형성되는 고정자 코어에서는 분할 코어를 조합해서 이루어지는 고정자 코어(일본 특허 제 3681487 호에 개시된 고정자 코어)와 달리, 각 티스부간의 절결부에서 생기는 구부림 반력이 집적하여, 고정자 코어의 단부끼리를 이간시키려고 하는 큰 복원력이 생긴다. 이 때문에, 일본 특허 공개 공보 제 2001-45684 호에 개시된 분할 코어끼리의 연결 기술을, 단지 스트레이트 코어의 연결에 적용해도, 이 구부림 반력에 이길 만큼의 충분한 연결 강도(고정력)를 확보할 수 없다고 하는 문제가 있다.

이 문제에 대해, 스트레이트 코어의 외주면에 형성되는 홈 깊이를 깊게 취하거나, 축 방향에서 본 홈부의 경사각을 크게 취하는 대책이 고려된다. 홈을 깊게 하는 구성에서는 스트레이트 코어에 있어서의 홈부의 직경 방향 내측에 위치하는 부분의 자로(磁路) 폭(직경 방향의 두께)이 좁아지는 문제가 있다. 홈의 경사각을 크게 하는 구성에서는 고정용 금구의 발톱부를 홈부에 삽입할 때의 삽입성이 저하하고, 고정자 코어의 조립성이 악화된다고 하는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 상술한 자로 단면적의 감소나 조립성의 악화와 같은 문제를 생기게 하는 일 없이, 스트레이트 코어의 단부끼리의 연결 강도를 충분히 확보할 수 있는 고정자 코어를 제공하는 것에 있다.

(실시형태 1)

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 고정자 코어(100)의 평면도이다. 이 고정자 코어(100)는 코어 본체(3)와 연결 부재(4)를 구비한다. 코어 본체(3)는 스트레이트 코어(2)를 환상으로 구부려 이루어진다. 연결 부재(4)는 코어 본체(3)를 구성하는 스트레이트 코어(2)의 단부끼리를 연결 고정한다.

스트레이트 코어(2)는 전자 강판으로부터 펀칭틀을 이용하여 프레스기에 의해서 펀칭한 복수의 라미네이션(lamination)(5)을 적층해서 형성된다. 이 스트레이트 코어(2)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 띠형상의 코어 백부(11)와, 띠형상의 코어 백부(11)의 긴 변부로부터 빗형상으로 돌출된 복수의 티스부(12)를 갖는다. 각 티스부(12)는 코어 백부(11)의 연장 방향에 대해 직교하는 방향으로 연장하고, 서로 등간격으로 배치된다. 코어 구부림부(14)는 코어 백부(11)에 있어서의 각 티스부(12)의 사이에 갖는다. 코어 구부림부(14)는 각각, V자형상의 절결부(13)를 갖는다. 즉, 스트레이트 코어(2)는 티스부(12)를 갖는 복수의 Ｔ자형상의 코어 백편(15)이, 코어 구부림부(14)를 거쳐서 띠형상으로 연결되어 구성되어 이루어진다.

코어 본체(3)는 스트레이트 코어(2)를, 코어 구부림부(14)를 지점으로 환상으로 구부려서 형성된다. 티스부(12)는 코어 본체(3)의 내주측에 위치한다. 각 V자형상 절결부(13)의 대향면(13a, 13b)은 서로 맞닿는다. 코어 본체(3)의 외주면은 축 방향에서 보아, 원통면형상으로 형성된다(도 1 참조). 더욱 상세하게는 코어 본체(3)의 외주면은 원호형상면(16)과 융기면(17)을 구비한다. 원호형상면(16)은 축 방향에서 보아, 코어 백편(15)의 외주측면을 형성한다. 융기면(17)은 코어 구부림부(14)에 의해서 형성되고, 직경 방향 외측으로 융기한다. 융기면(17)은 산형형상이다. 또, 「원통면형상」은 완전한 원통면을 갖는 형상에 한정되지 않으며, 일부에 평면을 포함하는 원통면, 일부에 돌기나 오목부를 포함하는 원통면도 포함하는 것으로 한다.

코어 본체(3)(스트레이트 코어(2))의 외주면에 있어서의 둘레 방향의 양단부에는 각각, 제 1 돌출부(18), 제 2 돌출부(19), 및 오목부(25)(도 3 참조)를 구비한다. 제 1 돌출부(18) 및 제 2 돌출부(19)는 직경 방향 외측으로 돌출되고 또한 둘레 방향으로 배열된다. 오목부(25)는 제 1 돌출부(18)와 제 2 돌출부(19)의 사이에 갖는다. 오목부(25)는 직경 방향 외측으로 개방된다. 각 오목부(25)는 스트레이트 코어(2)의 단면(3a)과 단면(3b)의 연결 경계(1)를 사이에 두고, 그 양측에 위치하고 있다. 연결 부재(4)는 2개의 오목부(25)에 삽입되고, 스트레이트 코어(2)의 양단의 코어 본체(3)를 연결하고 있다.

제 1 돌출부(18) 및 제 2 돌출부(19)는 축 방향에서 보아, 원호형상면(16)의 둘레 방향으로의 연장면(26)보다도 직경 방향 외측으로 돌출되어 있다. 제 1 돌출부(18)는 코어 본체(3)의 단면(3a, 3b)의 직경 방향 외측 단부를 형성하고 있다. 코어 본체(3)의 단면(3a, 3b)은 본 실시형태에서는 평탄면형상으로 형성된다.

오목부(25)는, 도 3a에 도시하는 바와 같이, 내측 벽면(27), 외측 벽면(28), 및 저벽면(29)을 구비한다. 내측 벽면(27)과 외측 벽면(28)은 고정자 둘레 방향에 있어서 대향한다. 저벽면(29)은 내측 벽면(27)의 고정자 안쪽측의 단부와, 외측 벽면(28)의 고정자 안쪽측의 단부에 인접한다.

오목부(25)는 고정자 코어(100)의 축 방향에서 보았을 때의 전체형상이, 직경 방향 내측으로 연결 경계(1)을 향해 경사져 있다. 오목부(25)는 고정자 코어(100)의 축 방향에서 보아, 연결 경계(1)로부터 멀어지는 방향으로 볼록하게 되는 원호형상을 이루고 있다.

즉, 측벽면(27)은 고정자 코어(100)의 축 방향에서 보아, 연결 경계(1)측에 대해 둘레 방향으로 볼록하게 되는 원호면형상을 이루고 있다. 측벽면(28)은 고정자 코어(100)의 축 방향에서 보아, 연결 경계(1)측에 대해 둘레 방향으로 오목하게 되는 원호면형상을 이루고 있다. 측벽면(27, 28)의 곡률은 서로 동일하다. 측벽면(27)과 코어 본체(3)의 단면(3a, 3b)의 거리는 측벽면(27)의 직경 방향 내측단에 있어서의 거리가, 직경 방향 외측단에 있어서의 거리보다도 작은 것이 바람직하다. 즉, 도 3a에서, d1<d2 및, d3<d4의 관계를 만족시키고 있는 것이 바람직하다. 저벽면(29)은 내측 벽면(27)측에서 외측 벽면(28)측을 향함에 따라, 고정자 안쪽측(직경 방향 내측)으로 경사져 있다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 연결 부재(4)는 고정자 코어(100)의 축 방향에서 보아 C자형상으로 형성된다. 더욱 상세하게는 연결 부재(4)는 연결 본체부(30)와 한 쌍의 발톱부(31)를 갖고 있다. 연결 본체부(30)는 고정자 코어(100)를 축 방향에서 보아, 코어 본체(3)의 단면(3a, 3b)끼리의 연결 경계(1)에 걸친다. 연결 부재(4)는 코어 본체(3)의 외주면을 덮는 판형상으로 형성된다. 발톱부(31)는 연결 본체부(30)에 있어서의 고정자 둘레 방향의 양 단부(30a, 30a)에 각각 일체에 마련된다. 한 쌍의 발톱부(31)는 고정자 둘레 방향에 있어서 서로 대향하여 배치된다. 측면(32 및 33)은, 각각, 오목부(25)의 내측 벽면(27) 및 외측 벽면(28)에 맞닿음 가능한 만곡면형상으로 형성된다. 선단면(34)은 발톱부(31)의 내측 측면(32)과 외측 측면(33)을 접속한다. 선단면(34)은 오목부(25)의 저벽면(29)에 맞닿음 가능한 경사면을 갖는다. 또한, 선단면(34)은 2개의 발톱부(31)의 내측에서 외측을 향해 고정자 안쪽측(직경 방향 내측)으로 경사져 있다.

다음에, 도 5를 참조하면서, 고정자 코어(100)를 사용한 고정자(41)의 제조 방법에 대해 설명한다. 이 제조 방법은 펀칭 공정, 적층 공정, 권선 장착 공정, 구부림 공정, 및 연결 공정을 포함한다. 이 제조 방법은 펀칭 공정, 적층 공정, 권선 장착 공정, 구부림 공정, 연결 공정의 순으로 실행된다.

펀칭 공정에서는, 도 5a에 도시하는 바와 같이, 후프(hoop)재(35)(전자 강판)로부터 스트레이트 코어(2)와 동일 형상의 라미네이션(5)을 펀칭한다. 이 펀칭 동작은 2열의 스트레이트 코어(2)를 1조로 해서 실행된다. 스트레이트 코어(2)는 한쪽의 열의 서로 인접하는 티스부(12)의 사이에 다른 쪽의 열의 티스부(12)가 배치되는 형상으로 펀칭된다. 이에 따라, 재료의 양품률 향상을 도모하고 있다. 또한， 본 실시형태에서는 펀칭 공정에서는 후프재(35)의 반송 방향(화살표 A로 도시하는 방향)에 대해 45°의 각도를 가진 열형상으로 재단(die cutting)을 실행하지만, 반송 방향에 대해 직교하는 열형상으로 재단을 실행해도 좋다. 또, 티스부(12)를 후프재(35)로부터 펀칭할 때의 각도는 본 실시형태에서는 45도로 하고 있지만, 완전한 45도에 한정되지 않는다. 예를 들면, 티스부(12)의 각도는 티스부(12)의 긴쪽 방향의 길이 치수와 후프재(35)의 폭 치수의 관계를 고려하여, 양품률이 높은 각도로 하는 것이 바람직하다.

적층 공정에서는 복수의 라미네이션(5)을 적층함으로써, 스트레이트 코어(2)를 형성한다(도 5b 참조). 권선 장착 공정에서는 스트레이트 코어(2)의 각 티스부(12)를 절연체(36)로 덮은 후에(도 5c 참조), 티스부(12)에 권선(37)을 두루 감는다(도 5d 참조). 구부림 공정에서는 티스부(12)에 권선(37)이 장착된 스트레이트 코어(2)를, 도 5d의 화살표 B의 방향으로 구부려 환상으로 한다. 구부러진 스트레이트 코어(2)는 티스부(12)가 직경 방향 내측으로 돌출된다.

연결 공정에서는 구부린 스트레이트 코어(2)(코어 본체(3))의 단면(3a, 3b)끼리를 맞닿게 한 상태에서, 연결 부재(4)의 한 쌍의 발톱부(31)를 각각 오목부(25)에 밀어 넣는다(도 5e 참조). 이렇게 해서, 코어 본체(3)의 단면끼리를 연결 부재(4)를 거쳐서 연결함으로써 고정자(41)가 완성된다(도 5f 참조).

완성된 고정자(41)는, 예를 들면, 몰드 모터(50)에 조립된다. 몰드 모터(50)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 고정자(41)와, 회전자(42)와, 케이싱(43)을 구비한다. 회전자(42)는 고정자(41)의 안쪽에 위치한다. 케이싱(43)은 바닥을 갖는 원통형상이다. 고정자(41)는 케이싱(43)내에 몰드 수지로 덮여 수용된다. 고정자(41)는 그 내주면(57)(티스부(12)의 선단면)이 노출되고, 내주면(57) 이외의 개소는 몰드 수지에 의해서 덮여 있다.

고정자(41)와 케이싱(43)의 몰드 성형에는, 도 ７에 도시하는 바와 같이, 고정 금형(51)과 가동 금형(52)을 갖는 사출 성형기가 사용된다. 구체적으로는, 우선, 고정 금형(51)에 마련된 심금(芯金)(cored bar)(53)에 고정자(41)를 장착한다. 이 때, 티스부(12)의 선단면(57)은 심금(53)의 외주면에 맞닿는다(도 7a 참조). 다음에, 고정자(41)를 심금(53)에 장착한 후에, 고정 금형(51)에 가동 금형(52)을 접근시켜 형조임한다. 이에 따라, 금형(51, 52)의 사이의 캐비티(54)내에, 고정자(41)가 수용된다(도 ７b 참조). 형조임 종료 후, 금형(51, 52)의 맞춤면에 형성된 주입구(55)로부터 캐비티(54)내에 용융 수지를 사출하고, 수지를 고화시킨다. 캐비티(54)내의 수지는 고화했을 때 고정자(41)에 결합된다. 고정자(41)에 결합된 수지는 케이싱(43)이다. 캐비티(54)내의 수지가 고화된 후에는 금형을 열어(고정 금형(51)에서 가동 금형(52)을 이간시켜), 고정자(41)와 케이싱(43)으로 이루어지는 몰드 고정자(68)(도 ７c 참조)를 고정 금형(51)으로부터 취출한다. 몰드 고정자(68)에 회전자(42) 및 브래킷 등의 부품을 조립하면, 몰드 모터(50)(도 6 참조)가 완성된다.

몰드 모터(50)의 구동시에는 권선(37)에 전류를 흘렸을 때에 티스부(12)에 발생하는 자계와, 회전자(42)의 영구자석(56)의 자계의 자기적 작용에 의해 회전 토크가 얻어지고, 회전자(42)가 회전한다.

도 6의 화살표로 도시하는 바와 같이, 티스부(12)에 발생하는 자속은 티스부(12a)에서 인접하는 티스부(12b)를 향해, 코어 백부(11)를 통과하여 흐른다. 실시형태 1의 모터(50)에서는 이 티스부끼리를 통과하는 자속의 통로를 충분히 확보할 수 있다. 자속의 통로가 확보되는 것에 의해, 티스부(12)를 통과하는 자속이 많아진다. 티스부(12)를 통과하는 자속이 많아지면, 권선(37)에 생기는 역기전력이 높아진다. 역기전력이 높아지는 것에 의해, 큰 회전 토크가 얻어지고, 모터 성능이 향상한다.

여기서, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 코어 본체(3)의 외주면으로부터 직경 방향 내측에 오목부(25)를 형성한 경우, 자로 폭 W1이 작아져, 코어 백부(11)의 자로 단면적을 충분히 확보할 수 없다고 하는 문제가 있다. 특히, 스트레이트 코어(2)를 구부려 코어 본체(3)를 형성하는 고정자 코어(100)에서는 각 절결부(13)(코어 구부림부(14))에 있어서의 구부림 반력이 집적하여, 코어 본체(3)의 단면(3a, 3b)끼리를 서로 이간시키는 방향의 큰 복원력이 생긴다. 이 때문에, 연결 부재(4)는 코어 본체(3)에의 연결력으로서, 고정자 코어(100)의 복원력을 억제할 수 있는 힘을 확보할 필요가 있다. 해결 방법으로서, 예를 들면, 오목부(25)의 깊이를 깊게 하고, 오목부(25)와 발톱부(31)의 결합력을 높이는 것이 고려된다. 그러나, 이 경우, 자로 폭 W1이 더욱 좁아져, 자로 단면적의 확보가 곤란하게 된다. 또, 자로 폭 W1은 코어 백부(11)에 있어서의 오목부(25)의 직경 방향 내측에 위치하는 부분의 직경 방향의 두께이다.

이에 반해, 상기 실시형태 1에서는 코어 본체(3)의 외주면에 있어서의 둘레 방향의 양단부에 각각, 돌출부(18, 19)를 구비하고, 돌출부(18)와 돌출부(19)의 사이에 오목부(25)를 구비하였다. 이 구성에 의해, 오목부(25)의 깊이를 충분히 깊게 확보할 수 있는 동시에, 자로 폭 W1을 크게 확보하여 자로 단면적을 충분히 확보할 수 있다. 따라서, 자로 단면적을 확보하기 위해, 예를 들면, 오목부(25)를 축 방향에서 보았을 때의 경사각 θ1(도 3a 참조)을 크게 하여 자로 폭 W1을 넓힐 필요는 없다. 따라서, 연결 부재(4)(발톱부(31))를 오목부(25)에 삽입할 때의 작업성을 저하시키는 일 없이, 모터 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 실시형태 1에서는 연결 부재(4)를 수지재로 구성한 것에 의해, 금속 재료로 구성한 경우에 비해, 모터(50)의 자기 손실을 저감할 수 있다. 이것은 연결 부재(4)가 금속 재료인 경우, 자속이 연결 부재에 흐르는 것에 의해 자기 손실이 생기기 때문이다. 실시형태 1에서는 연결 부재(4)를 수지재로 형성한 것에 의해, 자속이 연결 부재(4)에 흐르기 어렵기 때문에, 자기 손실을 저감할 수 있다.

여기서, 연결 부재(4)를 구성하는 수지재의 탄성계수는 돌출부(18, 19)의 구성 재료인 철 재료의 탄성 계수보다도 현격히 낮다. 이 때문에, 연결 부재(4)를 코어 본체(3)에 장착했을 때에, 연결 부재(4)의 한 쌍의 발톱부(31)가, 그 사이에 걸어 맞춰지는 한 쌍의 제 1 돌출부(18)에 융합하지 않고 서로 넓어지려고 한다. 이 때문에, 오목부(25)의 깊이가 얕으면, 한 쌍의 발톱부(31)(도 4 참조)가 넓어지려고 하는 힘에 의해서, 발톱부(31)가 오목부(25)로부터 간단히 어긋나 버린다. 이에 대해, 상기 실시형태 1에서는 오목부(25)에 인접하는 위치에 돌출부(18, 19)를 구비하는 것에 의해서, 오목부(25)의 깊이를 깊게 확보할 수 있다. 따라서, 연결 부재(4)를 수지재로 구성한 경우에도, 연결 부재(4)의 발톱부(31)를 코어 본체(3)의 오목부(25)에 확실하게 걸어 맞춰, 발톱부(31)가 오목부(25)로부터 간단히 어긋나는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 실시형태 1에서는 오목부(25)의 내측 벽면(27) 및 외측 벽면(28)은 축 방향에서 보아 연결 경계(1)로부터 멀어지는 방향으로 볼록하게 되는 원호면형상으로 형성되어 있다. 이에 따라, 연결 부재(4)의 발톱부(31)를 오목부(25)에 삽입하기 쉽게 할 수 있다.

(실시형태 2)

도 8은 본 발명의 실시형태 2에 따른 고정자 코어(100)를 사용한 고정자(41)의 평면도이다. 이 실시형태 2에 따른 고정자 코어(100)는 스트레이트 코어(2)의 수가 상기 실시형태 1과는 다르다. 또한, 도 1과 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 적절히 생략한다.

본 실시형태 2에서는 코어 본체(3)는 원호형상으로 구부러진 2개의 스트레이트 코어(2)를 구비한다. 즉, 실시형태 2에 따른 고정자 코어(100)는 2개의 스트레이트 코어(2)를 구비하고, 실시형태 1에 따른 고정자 코어(100)는 1개의 스트레이트 코어(2)를 구비한다. 고정자 코어(100)는 코어 본체(3)와 연결 부재(4a, 4b)를 구비한다. 연결 부재(4a, 4b)는 코어 본체(3)의 단면(3a, 3b)끼리를 연결한다.

도 12a에 도시한 바와 같이, 스트레이트 코어(2)의 외주면에 있어서의 둘레 방향의 양단부에는 제 1 돌출부(18), 제 2 돌출부(19), 및 오목부(25)를 구비한다. 제 1, 2 돌출부(18, 19)는 각각, 직경 방향 외측으로 돌출되고 또한 둘레 방향으로 배열된다. 오목부(25)는 제 1, 2 돌출부(18, 19)의 사이에 형성되고, 직경 방향 외측으로 개방된다.

연결 부재(4a, 4b)는 각각, 연결 경계(1)에 걸쳐 배치된다. 연결 부재(4a, 4b)는 연결 경계(1)를 사이에 두고 그 양측에 형성된 오목부(25)에 걸어 맞춰짐으로써, 단면(3a)과 단면(3b)을 연결한다.

여기서, 본 실시형태에서는 연결 부재(4a, 4b) 중 한쪽의 연결 부재(4a)( 이하, 제 1 연결 부재라 함)의 형상을, 실시형태 1의 연결 부재(4)의 형상과는 다르게 하고 있다. 즉, 다른 쪽의 연결 부재(4b)(이하, 제 2 연결 부재라 함)의 연결 본체부(30)는 실시형태 1과 마찬가지로 고정자 둘레 방향에 있어서 직경 방향의 두께가 일정하게 형성되어 있다(도 ４ 참조). 이에 대해, 제 1 연결 부재(4a)의 연결 본체부(30)는 고정자 둘레 방향의 중앙부(30b)에 있어서 양 단부(30a, 30a)보다도 직경 방향의 두께가 얇게 형성되어 있다(도 9 참조). 또, 「두께가 일정」이라는 것은 연결 본체부(30)의 직경 방향의 두께가 완전히 일정한 구성에 한정되지 않고, 제조 오차 혹은 의도적으로 복수의 두께를 갖는 형상도 포함하는 것으로 한다.

실시형태 2의 고정자의 제조 방법에 대해, 도 10을 참조하면서 설명한다. 또한， 실시형태 2에 따른 제조 방법은 2개의 스트레이트 코어(2)를 조합하고 있는 점을 제외하면 상기 실시형태 1과 마찬가지이기 때문에, 실시형태 1과 중복되는 내용에 대해서는 그 설명을 적절히 생략한다.

즉, 펀칭 공정에서는 6개의 코어 백편(15)으로 이루어지는 라미네이션(5)을 후프재(35)로부터 펀칭한다(도 10a 참조). 적층 공정에서는 6개의 코어 백편(15)으로 이루어지는 라미네이션(5)을 적층하여, 2조의 스트레이트 코어(2)를 형성한다(도 10b 참조). 권선 장착 공정에서는 2조의 스트레이트 코어(2)의 각각에 대해, 각 티스부(12)에 절연체(36)를 장착한 후에 권선(37)을 두루 감는다(도 10c 및 도 10d 참조). 구부림 공정에서는 권선(37)이 두루 감긴 2조의 스트레이트 코어(2)를, 제 1 연결 부재(4a)에 의해서 띠형상으로 연결한 후에, 환상으로 구부린다(도 10d 참조). 연결 공정에서는 구부린 스트레이트 코어(2)의 단부끼리를, 제 2 연결 부재(4b)를 이용하여 연결한다(도 10e). 이와 같이 하여, 고정자(41)가 완성된다(도 10f 참조).

실시형태 2에서는 2개의 스트레이트 코어(2)를 조합하여, 코어 본체(3)를 형성한다. 이 때문에, 펀칭 공정에서 펀칭되는 라미네이션(5)을, 6개의 코어 백편(15)에 의해 형성할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 기존의 프레스 기계의 금형 사이즈가 작기 때문에 12개의 코어 백편(15)을 한번에 펀칭할 수 없는 경우에도, 기존의 금형에 의해서 적어도 6개의 코어 백편(15)을 펀칭할 수 있는 경우에는 금형을 유용할 수 있다. 이에 따라, 새로운 설비투자를 억제하여 제품 비용을 저감할 수 있다.

또한, 실시형태 2에서는 제 1 연결 부재(4a)의 연결 본체부(30)는 고정자 둘레 방향의 중앙부(30b)에 있어서 양 단부(30a)보다도 직경 방향의 두께가 얇게 형성되어 있다. 이에 따라, 제 1 연결 부재(4a)의 고정자축 둘레의 구부림 강성(도 9의 화살표로 도시하는 방향의 구부림 강성)을, 제 2 연결 부재(4b)의 구부림 강성에 비해 저하시킬 수 있다. 따라서, 절곡 공정에 있어서, 띠형상으로 연결된 2개의 스트레이트 코어(2)를 구부릴 때, 연결 경계(1)에 있어서 제 1 연결 부재(4a)의 중앙부를 지점으로 생기는 구부림 반력을 저감할 수 있다. 따라서, 이 구부림 작업을 용이하게 실행할 수 있다.

《다른 실시형태》

본 발명의 구성은 실시형태 1 및 2에 한정되는 것은 아니고, 그 이외의 각종 구성을 포함하는 것이다.

즉, 상기 각 실시형태 및 변형예에서는 고정자 코어(100)를 몰드 모터(50)에 적용한 예를 나타냈지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 11에 도시하는 바와 같이, 케이싱(43)에 고정자(41)를 압입하는 고정자 압입형의 모터(50)에 적용할 수 있다. 이 경우, 코어 본체(3)의 외주면에 마련된 산형형상의 융기면(17)을, 케이싱(43)에 대한 압입면으로서 이용하면 좋다. 구체적으로는 도 11의 예에서는 케이싱(43)의 내주면에는 복수의 오목홈(61)이 둘레 방향으로 등간격으로 형성되어 있다. 그리고, 케이싱(43)에 고정자(41)를 압입한 상태에서, 융기면(17)의 직경 방향 단부가 오목 홈(61)의 저면에 점 접촉하고 있다. 이 복수의 오목 홈(61) 중 하나의 오목 홈(61a)은 연결 부재(4)와의 간섭을 피하기 위해, 다른 오목 홈(61)에 비해 직경 방향의 깊이가 깊게 형성되어 있다. 고정자(41)를 케이싱(43)에 압입할 때에는 고정자(41)에 조립된 연결 부재(4)의 위치와 오목 홈(61a)의 위치를 축 방향에서 보아 일치시킨 상태에서, 케이싱(43)에 고정자(41)를 축 방향으로부터 밀어 넣는다.

또한, 상기 각 실시형태에서는 코어 본체(3)의 둘레 방향의 단면(3a, 3b)은 평탄면형상으로 형성되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 단면(3a, 3b)은, 예를 들면, 도 12에 도시하는 바와 같이, 코어 본체(3)의 둘레 방향의 단면(3a)에 제 1 걸어 맞춤부(62)를 형성하고, 코어 본체(3)의 둘레 방향의 단면(3b)에 제 1 걸어 맞춤부(62)에 걸어 맞춰지는 제 2 걸어 맞춤부(63)를 형성해도 좋다. 이에 따라, 코어 본체(3)의 단면(3a)과 단면(3b)의 직경 방향의 위치 맞춤을 용이하게 실행할 수 있다. 도 12a에는 제 1 걸어 맞춤부(62)를 축 방향에서 보아 사다리꼴형상을 이루는 테이퍼 볼록부(65)로 구성하고, 제 2 걸어 맞춤부(63)를 축 방향에서 보아 사다리꼴형상을 이루는 테이퍼 오목부(64)로 구성한 예를 나타내고 있다. 또한, 도 12b에는 제 1 걸어 맞춤부(62) 및 제 2 걸어 맞춤부(63)를 단차 오목부(66) 및 단차 볼록부(67)로 구성한 예를 나타내고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 각 실시형태에서는 오목부(25)의 내측 벽면(27) 및 외측 벽면(28)을, 연결 경계(1)측과는 반대측으로 볼록하게 되는 곡면형상으로 형성하도록 하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 13a에 도시하는 바와 같이, 내측 벽면(27, 28)을 평탄형상의 경사면으로 해도 좋다. 또한, 도 13b에 도시하는 바와 같이, 내측 벽면(27)에 있어서의 직경 방향 내측 단부를 연결 경계(1)측에 ‘コ’형상으로 오목하게 해도 좋다.

또한, 상기 각 실시형태에서는 심금(53)을 고정 금형(51)에 마련하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 가동 금형(52)에 마련해도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는 연결 부재(4)를 수지재로 구성하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 금속 재료로 구성해도 좋다.

또한, 상기 실시형태 2에서는 고정자 코어(100)의 코어 본체(3)를 2개의 스트레이트 코어(2)에 의해서 형성하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 3개 이상의 스트레이트 코어(2)에 의해서 형성해도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는 12슬롯 12극의 모터를 이용하여 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 6슬롯 8극, 혹은 24슬롯 12극 등, 각종 경우에 있어서도 이용할 수 있다.

또한, 본 발명에는 상기 각 실시형태 및 각 변형예의 임의의 조합이 포함된다.

본 발명은 고정자 코어와, 상기 고정자 코어를 구비한 모터 및 그 제조 방법에 유용하다. 특히, 본 발명은 스트레이트 코어를 구부려, 그 단부끼리를 연결 부재에 의해 연결하여 형성되는 고정자 코어에 유용하다.

Claims

복수의 티스부를 띠형상의 코어 백으로부터 빗형상으로 돌출시켜 이루어지는 스트레이트 코어를, 각 티스부간에 형성된 절결부를 지점으로 구부려 환상으로 형성되는 코어 본체와,
상기 코어 본체를 구성하는 스트레이트 코어의 둘레 방향의 양 단부끼리를 연결하기 위한 연결 부재를 구비하고,
상기 코어 본체를 구성하는 스트레이트 코어의 외주면의 둘레 방향의 양 단부에는 각각, 직경 방향 외측으로 돌출되고 또한 둘레 방향으로 배열되는 2개의 돌출부와, 상기 2개의 돌출부에 의해서 그 사이에 형성되고, 직경 방향 외측으로 개방되는 오목부가 형성되어 있고,
상기 연결 부재는 상기 스트레이트 코어의 양 단부끼리의 연결 경계에 걸쳐 배치되고, 상기 양 단부의 외주면에 형성된 각 오목부에 걸어 맞춰지는 것에 의해 상기 단부끼리를 연결하는 고정자 코어.
제 1 항에 있어서,
상기 연결 부재는 수지재인 고정자 코어.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 각 오목부는 고정자 코어의 축 방향에서 보아, 상기 연결 경계측과는 반대측으로 볼록하게 되는 원호형상을 이루고 있는 고정자 코어.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 각 오목부에 있어서의 상기 연결 경계측의 내측벽면과, 상기 스트레이트 코어에 있어서의 상기 연결 경계에 위치하는 단면의 거리에 있어서, 상기 내측벽면의 직경 방향에 있어서의 내측단과 상기 연결 경계의 거리가 직경 방향에 있어서의 외측단과 상기 연결 경계의 거리보다 작은 고정자 코어.
제 3 항에 있어서,
상기 각 오목부에 있어서의 상기 연결 경계측의 내측벽면과, 상기 스트레이트 코어에 있어서의 상기 연결 경계에 위치하는 단면의 거리에 있어서, 상기 내측벽면의 직경 방향에 있어서의 내측단과 상기 연결 경계의 거리가 직경 방향에 있어서의 외측단과 상기 연결 경계의 거리보다 작은 고정자 코어.
복수의 티스부를 띠형상의 코어 백으로부터 빗형상으로 돌출시켜 이루어지는 스트레이트 코어를, 각 티스부간에 형성된 절결부를 지점으로 구부려 환상으로 형성되는 코어 본체와,
상기 코어 본체를 구성하는 스트레이트 코어의 둘레 방향의 양 단부끼리를 연결하기 위한 연결 부재를 구비하고,
상기 코어 본체를 구성하는 스트레이트 코어의 외주면의 둘레 방향의 양 단부에는 각각, 직경 방향 외측으로 돌출되고 또한 둘레 방향으로 배열되는 2개의 돌출부와, 상기 2개의 돌출부에 의해서 그 사이에 형성되고, 직경 방향 외측으로 개방되는 오목부가 형성되어 있고,
상기 연결 부재는 상기 스트레이트 코어의 양 단부끼리의 연결 경계에 걸쳐 배치되고, 상기 양 단부의 외주면에 형성된 각 오목부에 걸어 맞춰지는 것에 의해 상기 단부끼리를 연결하고,
상기 코어 본체는 원호형상으로 구부러진 복수의 스트레이트 코어로 이루어지고,
상기 코어 본체를 구성하는 각 스트레이트 코어의 외주면의 둘레 방향의 양 단부에는 각각, 직경 방향 외측으로 돌출하고 또한 둘레 방향으로 배열되는 2개의 돌출부와, 상기 2개의 돌출부에 의해서 그 사이에 형성되고, 직경 방향 외측으로 개방되는 오목부가 형성되어 있고,
상기 연결 부재는 복수 마련되고,
상기 각 연결 부재는 상기 코어 본체에 있어서의 인접하는 스트레이트 코어의 단부끼리의 연결 경계에 걸쳐 배치되고, 상기 각 단부의 외주면에 형성된 각 오목부에 걸어 맞춰지는 것에 의해 상기 단부끼리를 연결하는 고정자 코어.
제 6 항에 있어서,
상기 연결 부재는 수지재인 고정자 코어.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 각 오목부는 고정자 코어의 축 방향에서 보았을때, 상기 연결 경계측과는 반대측으로 볼록하게 되는 원호형상을 이루고 있는 고정자 코어.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 각 오목부에 있어서의 상기 연결 경계측의 내측벽면과, 상기 스트레이트 코어에 있어서의 상기 연결 경계에 위치하는 단면의 거리에 있어서, 상기 내측벽면의 직경 방향에 있어서의 내측단과 상기 연결 경계의 거리가 직경 방향에 있어서의 외측단과 상기 연결 경계의 거리보다 작은 고정자 코어.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 복수의 연결 부재 중 어느 하나의 연결 부재는, 다른 연결 부재에 비해, 고정자 코어의 축 주위의 구부림 강성이 높은 고정자 코어.
제 10 항에 있어서,
상기 복수의 연결 부재는 고정자 코어의 축 방향에서 보아, 상기 코어 본체에 있어서의 각 스트레이트 코어의 연결 경계에 걸쳐 그 외주측을 덮는 연결 본체부와, 상기 연결 본체부에 있어서의 둘레 방향의 양 단부로부터 각각 돌출되고, 각 스트레이트 코어의 연결 경계를 사이에 두고 그 양측에 위치하는 오목부에 각각 걸어 맞춰지는 한 쌍의 발톱부를 갖고,
상기 다른 연결 부재의 연결 본체부는 고정자 코어의 축 방향에서 보아, 그 연결 본체부의 둘레 방향 중앙부에 있어서의 직경 방향의 두께가, 둘레 방향 양 단부에 있어서의 직경 방향의 두께보다도 얇은 고정자 코어.
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 코어 본체에 있어서의 스트레이트 코어의 둘레 방향의 일단면에는 제 1 걸어 맞춤부가 형성되고, 상기 스트레이트 코어의 둘레 방향의 타단면에는 상기 제 1 걸어 맞춤부에 걸어 맞춤 가능한 형상을 갖는 제 2 걸어 맞춤부가 형성되어 있는 고정자 코어.
청구항 1 또는 6에 기재된 고정자 코어를 구비한 모터로서,
상기 고정자 코어의 각 티스부에 권선을 두루 감아 형성되는 고정자와,
상기 고정자의 직경 방향 내측에 배치된 회전자와,
상기 고정자를 내부에 수용하는 동시에 상기 고정자가 몰드 성형에 의해 일체 고정된 수지제의 케이싱을 구비한 모터.
복수의 티스부를 띠형상의 코어 백부로부터 빗형상으로 돌출시켜 이루어지는 스트레이트 코어를 사용한 모터의 제조 방법으로서,
상기 코어 백부에 있어서의 상기 티스부가 돌출된 측과는 반대측면에 있어서의 긴쪽 방향의 양 단부에 각각, 상기 코어 백부의 긴쪽 방향에 직교하고 또한 상기 긴쪽 방향으로 배열하는 2개의 돌출부를 형성함으로써 상기 직교 방향의 외측으로 개방하는 오목부를 형성해 두는 공정과,
상기 스트레이트 코어의 각 티스부를 절연체로 덮은 후에 권선을 두루 감는 공정과,
상기 각 티스부에 코일을 두루 감은 후에, 상기 스트레이트 코어를 각 티스부간에 형성된 절결부를 지점으로 환상으로 구부리는 공정과,
상기 구부린 스트레이트 코어의 양 단부끼리를 둘레 방향으로 맞붙인 상태에서, 상기 양 단부의 외주면에 형성된 각 오목부에 연결 부재를 걸어 맞춰 고정자를 완성하는 공정과,
상기 완성된 고정자를, 고정 금형과 가동 금형 중 한쪽의 금형에 마련된 심금에 외부 삽입하여 그 티스부의 선단면이 상기 심금의 외주면에 맞닿는 상태로 세트하는 공정과,
상기 고정자를 심금에 세트한 후에, 고정 금형과 가동 금형을 형조임하는 것에 의해 상기 양 금형의 사이의 캐비티내에 고정자를 수용하는 공정과,
상기 캐비티내에 수지를 사출해서 고화시키는 것에 의해, 상기 고정자와 수지를 일체 성형하는 공정을 포함하는 모터의 제조 방법.