WO2013179484A1

WO2013179484A1 - モータ用ステータ、回転モータ及びモータ用ステータの製造方法

Info

Publication number: WO2013179484A1
Application number: PCT/JP2012/064290
Authority: WO
Inventors: 友紀廣瀬
Original assignee: 株式会社安川電機
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2013-12-05

Abstract

　ティース部に対する巻線量を充分に多くすることができ、巻線作業性も向上させると共に、回転モータの出力低下や出力トルク・回転数の変動を低減することのできるモータ用ステータ等を提供すること。　モータ用ステータ４は、アウタロータ型の回転モータ１に用いられるモータ用ステータ４であって、円柱形状又は円筒形状とされた位置決め部材５と、周囲に巻線９が配置可能とされたティース部６ａを有する複数のコア部材６と、複数のコア部材６に跨って当接するように配置される当接部５ｃ，７と、を有している。コア部材６は、位置決め部材５の周面５ａに沿って、ティース部６ａを外向きとして、円環状にかつ相互に隣接して配置されている。当接部５ｃ，７は、位置決め部材５の中心軸Ｘ方向に沿ってコア部材６を両側から挟持する。

Description

モータ用ステータ、回転モータ及びモータ用ステータの製造方法

　本発明は、モータ用ステータ、回転モータ及びモータ用ステータの製造方法に関する。

　従来より、回転モータの構造の一例として、アウタロータ型の回転モータがある。アウタロータ型回転モータは、巻線されたステータを内周（インナー）側に配置し、その外周（アウター）側に回転可能なロータを出力軸として配置したモータである。

　ステータは複数のティース部を有している。そのティース部は、ステータのヨーク部分に沿って円周状に配列され、外向きに放射状に突出している（例えば、特許文献１を参照）。そのティース部に巻線がされるようになっている。また、複数の分割コアを用いてステータを構成する場合もある。この場合において、巻線作業の容易性を考慮して、１つの分割コアに対して１つのティース部を形成する場合がある。

特開２００２－３３０５６１号公報

　ステータに複数のティース部が一体的に構成されている場合は、隣接するティース部同士の間隙は狭く、その間隙から線材を挿入して巻線機によって巻線を行う必要がある。したがって、巻線量を充分に多くすることが困難である。

　複数の分割コアを用いてステータを構成する場合は、分割コア同士を高精度に位置決めして円周状に配置する必要がある。分割コア同士の位置精度が低いと、回転モータの出力低下や、出力トルク・回転数の変動を生じてしまう。

　本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、ティース部に対する巻線量を充分に多くすることができ、巻線作業性も向上させると共に、回転モータの出力低下や出力トルク・回転数の変動を低減することのできるモータ用ステータ、回転モータ及びモータ用ステータの製造方法を提供することを例示的課題とする。

　上記の課題を解決するために、本発明の例示的側面としてのモータ用ステータは、アウタロータ型のモータに用いられるモータ用ステータであって、円柱形状又は円筒形状とされた位置決め部材と、周囲に巻線が配置可能とされたティース部を有する複数のコア部材と、複数のコア部材に跨って当接するように配置される当接部と、を有している。コア部材は、位置決め部材の周面に沿って、ティース部を外向きとして、円環状にかつ相互に隣接して配置されている。当接部は、位置決め部材の中心軸方向に沿ってコア部材を両側から挟持する。

　当接部は、中心軸方向におけるコア部材の一端部を支持することにより、中心軸方向におけるコア部材の位置基準となる支持部と、中心軸方向におけるコア部材の他端部に当接し、コア部材を中心軸方向に沿って一端部側に向けて付勢する付勢部と、を有してもよい。

　付勢部と位置決め部材とが接触しないように構成されてもよい。

　支持部は、位置決め部材の周面から外向きに突設されたフランジ部であり、付勢部は、盤状又は環状とされて、コア部材の他端部に当接しつつ位置決め部材に締結されるプレート部材であってもよい。

　プレート部材の位置決め部材への締結箇所の数は、複数のコア部材の個数よりも少なくてもよい。

　位置決め部材と、複数のコア部材と、当接部とが、樹脂により一体的にモールドされてもよい。

　本発明の他の例示的側面としての回転モータは、上記のモータ用ステータと、モータ用ステータの外周側に配置され、中心軸回りに回転可能なロータと、を有する。

　本発明の更に他の例示的側面としてのモータ用ステータの製造方法は、アウタロータ型のモータに用いられるモータ用ステータの製造方法であって、周囲に巻線が配置可能とされたティース部を有する複数のコア部材を、円柱形状又は円筒形状の位置決め部材の周面に沿って、ティース部を外向きとして、円環状にかつ相互に隣接して配置するステップと、位置決め部材の中心軸方向における両側に、複数のコア部材に跨って当接するように当接部を配置し、中心軸方向に沿ってコア部材を当接部によって両側から挟持するステップと、を有する。

　本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施の形態によって明らかにされるであろう。

　本発明によれば、ティース部に対する巻線量を充分に多くすることができ、巻線作業性も向上させると共に、回転モータの出力低下や出力トルク・回転数の変動を低減することができる。

本発明の実施形態に係る回転モータの分解斜視図である。本発明の実施形態に係るステータの全体構成の概略を示す斜視図であって、モールド剤を省略した図である。本発明の実施形態に係るステータを、中心軸を通る平面で切断した断面図であって、モールド剤を省略した図である。１つのコア部材の上面図である。複数のコア部材をヨークの周面に沿って配置した様子を示す上面図である。本発明の実施形態に係るステータを、中心軸を通る平面で切断した断面図であって、固定用プレートを取り付ける前の状態を示した図である。本発明の実施形態に係るステータを、中心軸を通る平面で切断した断面図である。本発明の実施形態に係るステータの製造方法を説明するフローチャートである。本発明の変形例１に係るステータを、中心軸を通る平面で切断した断面図であって、モールド剤を省略した図である。本発明の変形例２に係るステータを、中心軸を通る平面で切断した断面図であって、モールド剤を省略した図である。

　以下、本発明の実施形態に係る回転モータ１について、図面を用いて説明する。図１は、この回転モータ１の分解斜視図である。回転モータ１は、アウタロータ型のモータである。回転モータ１は、モータケース２、ロータ３、ベアリング１２、ステータ４を有して大略構成されている。

　モータケース２は、回転モータ１の外郭をなすケーシングであり、その上面に貫通孔２ａが開口されている。モータケース２内には、ロータ３が配置されている。ロータ３は、出力軸（中心軸）３ａを有している。モータケース２とロータ３との間に、ベアリング１２が配置されている。

　例えば、出力軸３ａがベアリング１２の中心孔とモータケース２の貫通孔２ａとを貫通している。モータケース２にベアリング１２の内輪が連結され、ロータ３にベアリング１２の外輪が連結されることにより、ロータ３全体が、モータケース２に対して出力軸３ａ回りに図中矢印α方向に回転可能とされている。ベアリング１２がモータケース２やロータ３に結合されておらず、モータケース２とロータ３とでベアリング１２を挟み込むように構成されていてもよいし、ロータ３の下方を支持する別のベアリングがさらに配置されていても構わない。

　出力軸３ａは、貫通孔２ａからモータケース２外部に突出している。ロータ３は、概略的に、内部が中空の円筒形状を呈しており、中空内部３ｂには、図示しない永久磁石が配置される。その永久磁石と対向するように、中空内部３ｂにはステータ４が挿入され、ステータ４の外周にロータ３が位置するようになっている。

　なお、本明細書内では、便宜的に、図１における上下方向を回転モータ１における上下方向と定義し、上面、下面等の名称を用いる。しかしながら、モータの使用姿勢に応じて上下方向は図１における上下方向に限定されないのはもちろんである。

　ステータ（モータ用ステータ）４は、複数の巻線を有しており、その巻線への通電に伴う電磁誘導作用によりロータ３を回転させるためのものである。図２は、本実施形態に係るステータ４の全体構成の概略を示す斜視図である。図３は、その中心軸Ｘを通る平面で切断した断面図である。ステータ４は、エポキシ樹脂等のモールド剤で全体がモールドされているが、図２，図３においては説明容易のために、モールド剤を省略して示している。

　ステータ４は、ヨーク（位置決め部材）５、複数のコア部材６、固定用プレート（付勢部）７を有して大略構成されている。ヨーク５は、円筒形状とされた金属の構造部材である。ヨーク５は、円筒形状に限られず、円柱形状であってもよい。ヨーク５の材料としては、例えば、鉄、アルミニウム等を適用することができる。ヨーク５の周面５ａにはコア部材６が配置されるようになっている。ヨーク５の上面５ｄには、後述するネジ８を螺合するためのネジ穴５ｂが形成されている。ただし、ネジ穴５ｂの個数は、コア部材６の個数よりも少ない。ヨーク５の周面５ａから外周方向に向けて、フランジ部（支持部）５ｃが突設されている。このフランジ部５ｃは、固定用プレート７と共に当接部を構成するが、詳細については後述する。

　コア部材６は、ステータ４のコイルを構成するためのものである。図４及び図５は、コア部材６を上方から見た上面図である。図４は、１つのコア部材６の上面図であり、図５は、複数のコア部材６をヨーク５の周面５ａに沿って配置した様子を示す上面図である。図５においては、円周の一部のみを示している。コア部材６は、例えば、図４に示す断面形状で上下方向に延びた立体形状を有している。

　コア部材６は、磁性材料で形成されている。コア部材６の材料としては、例えば、鉄、珪素鋼板、磁性材料を金属粉末射出成型したもの等を適用することができる。コア部材６は、図４及び図５に示すように、周囲に巻線９が配置可能とされたティース部６ａを有している。ティース部６ａ周囲には巻線９が巻かれている。ティース部６ａが露出しているので、ティース部６ａへの巻線作業は容易なものとなっている。例えば、自動巻線機等の自動機械を用いてティース部６ａに巻線作業を行う場合に、巻線量を充分な量とすることができる。

　ティース部６ａへの巻線作業が完了したコア部材６の背面６ｂをヨーク５の周面５ａに沿わせて配置する。そして、複数のコア部材６を円環状にかつ相互に隣接して周状に配置する。このとき、コア部材６のティース部６ａは外向きとなるので、複数のティース部６ａが中心軸Ｘから見て放射状となる。

　複数のコア部材６の下面（一端部）６ｃをフランジ部５ｃに載置する。それにより、フランジ部５ｃが複数のコア部材６の下面６ｃに跨って当接し、その結果、コア部材６を支持する。このようにして、フランジ部５ｃが、複数のコア部材６の高さ方向（中心軸Ｘ方向）における位置基準となる。

　複数のコア部材６を、その下面６ｃをフランジ部５ｃに支持させ、ティース部６ａを外向きとして周面５ａに沿って円環状かつ相互に隣接して配置する。それにより、複数のコア部材６同士の位置決めを正確に行うことができる。コア部材６同士の位置決めが正確であると、回転モータ１の出力低下や出力トルク・回転数の変動の低減に寄与することができ、結果的に、回転モータ１の出力向上、出力安定化を実現することができる。なお、図６にステータ４の中心軸Ｘを通る平面で切断した断面図を示す。図６では、ヨーク５の周面５ａにコア部材６を配置し、固定用プレート７を取り付ける前の状態を示している。

　ヨーク５の周面５ａに複数のコア部材６を円環状に配置した後に、ヨーク５の上方から固定用プレート７が取り付けられる。コア部材６の下面６ｃをフランジ部５ｃ上に位置決めした状態で、図６に示すように、コア部材６の上面６ｄがヨーク５の上面５ｄよりも上方に突出している。

　固定用プレート７は、円盤状又は円環状のプレート部材である。固定用プレート７の最外直径φ１は、周面５ａの直径φ２よりも大きい。そのため、固定用プレート７をヨーク５の上方に配置すると、固定用プレート７の下面７ａが複数のコア部材６の上面（他端部）６ｄに跨って当接する。固定用プレート７の下面７ａはヨーク５の上面５ｄには当接しない（図３参照）。

　固定用プレート７には、ネジ穴５ｂに対応する位置に、貫通孔７ｂが形成されている。固定用プレート７を上方から下方に向けて押さえ付けた状態で、貫通孔７ｂに締結用のネジ８を貫通させ、ネジ穴５ｂに螺合すると、固定用プレート７がヨーク５に締結される。このとき、固定用プレート７の下面７ａは、ヨーク５の上面５ｄには当接せず、複数のコア部材６の上面６ｄに跨って当接する。結果として、フランジ部５ｃと固定用プレート７とで複数のコア部材６が挟持され、固定される。

　この実施形態では、コア部材６を直接ネジ８により固定するのでなく、固定用プレート７とヨーク５とをネジ８で締結することにより、その付勢力及び摩擦力を利用してコア部材６を固定している。したがって、ネジ８の個数をコア部材６の個数と同じにする必要がなく、コア部材６の個数よりも削減することができる。もちろん、ネジ８の個数が、コア部材６の個数と同じ又はそれ以上であっても構わない。

　このように、ヨーク５に対してコア部材６を位置決め配置した後に、ネジ８を用いて固定用プレート７を締結し、コア部材６の固定を行う。その後、ヨーク５、コア部材６、固定用プレート７、ネジ８を含む全体をエポキシ樹脂等のモールド剤１０でモールドすることにより、図７に断面形状を示すようなステータ４を得る。

　続いて、この回転モータ１用のステータ４の製造方法について、図８のフローチャートを用いて簡単に説明する。まず、コア部材６のティース部６ａに対して巻線９を巻いたものを複数用意する（Ｓ１）。その複数のコア部材６をヨーク５の周面５ａに沿って、ティース部６ａを外向きとして円環状にかつ相互に隣接して配置する（Ｓ２）。そのとき、各コア部材６の下面６ｃがフランジ部５ｃ上に載置されるように配置する。

　固定用プレート７を複数のコア部材６の上面６ｄに跨って当接するように配置する（Ｓ３）。そして、ネジ８を用いて固定用プレート７とヨーク５とを締結し、複数のコア部材６を固定用プレート７の下面７ａとフランジ部５ｃとで挟持する（Ｓ４）。

　なお、上記実施形態においては、固定用プレート７とフランジ部５ｃとを有して当接部が構成されている。固定用プレート７とフランジ部５ｃとによって複数のコア部材６を挟持している。しかしながら、フランジ部５ｃの代わりにヨーク５の下面側にも固定用プレート７が配置されてもよい。この下面側の固定用プレート７は、ヨーク５の下面に固定され、かつ、ヨークの周面５ａよりも外周側に突出し、フランジ部としての機能を発揮する。この場合、上下２つの固定用プレート７によって複数のコア部材６を挟持することとなり、２つの固定用プレート７が当接部を構成する。

　以上、本発明の好ましい実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。

　例えば、図９は、変形例１に係るステータ１４の中心軸Ｘを通る平面での断面図である。図９においては、モールド剤を省略している。上記実施形態では、固定用プレート７が平板状部材であって、コア部材６の上面６ｄがヨーク５の上面５ｄよりも上方に突出している。そのため、固定用プレート７がコア部材６の上面６ｄに当接してもヨーク５の上面５ｄに当接しない。

　しかしながら、固定用プレート７は必ずしも平板である必要はない。例えば、固定用プレート７の断面形状が図９に示すような概略蓋形状の場合は、ヨーク５の上面５ｄがコア部材６の上面６ｄより上方に突出していても、固定用プレート７を上面５ｄに当接させずに上面６ｄに当接させることができる。

　例えば、図１０は、変形例２に係るステータ２４の中心軸Ｘを通る平面での断面図である。図１０においては、モールド剤を省略している。このステータ２４では、コア部材６の背面６ｂに凹部６ｅが形成され、その凹部６ｅにフランジ部５ｃが嵌入するようになっている。そして、コア部材６の上面６ｄにネジ穴５ｂが形成され、固定用プレート７がネジ８によりコア部材６に締結されるようになっている。固定用プレート７の下面７ａはヨーク５の上面５ｄに当接するが、コア部材６の上面６ｄに当接しない。

　この変形例２においては、固定用プレート７を介したネジ８と凹部６ｅに嵌入したフランジ部５ｃとがコア部材６に上下方向の引張力（付勢力）を作用させ、コア部材６を固定する。

　なお、本願は、以下の発明の趣旨も含む。

　　［趣旨］
　アウタロータ型のモータに用いられるモータ用ステータであって、
　円柱形状又は円筒形状とされた位置決め部材と、
　周囲に巻線が配置可能とされたティース部を有する複数のコア部材と、
　前記位置決め部材の上面又は底面のうちいずれか一方の面に当接して配置される固定用プレートと、を有し、
　前記位置決め部材の上面又は底面のうちいずれか他方の面の近傍において、該位置決め部材の周面から外周に向けてフランジ部が突出し、
　前記コア部材は、
　前記位置決め部材の周面に沿って、前記ティース部を外向きとして、円環状にかつ相互に隣接して配置されるとともに、該位置決め部材の周面に当接するコア部材の背面に形成された凹部が前記フランジ部と嵌合し、
　前記固定用プレートが前記一方の面に当接しつつ前記コア部材に連結されることにより、前記固定用プレートと前記フランジ部とによる引張力に基づき前記コア部材を前記位置決め部材に位置決めする、モータ用ステータ。

矢印：α
中心軸：Ｘ
最外直径：φ１
周面の直径：φ２
回転モータ：１
モータケース：２
貫通孔：２ａ
ロータ：３
中空内部：３ｂ
出力軸（中心軸）：３ａ
ステータ（モータ用ステータ）：４，１４，２４
ヨーク（位置決め部材）：５
周面：５ａ
ネジ穴：５ｂ
フランジ部（支持部）：５ｃ
上面：５ｄ
コア部材：６
ティース部：６ａ
背面：６ｂ
下面（一端部）：６ｃ
上面（他端部）：６ｄ
凹部：６ｅ
固定用プレート（付勢部）：７
下面：７ａ
貫通孔：７ｂ
ネジ：８
巻線：９
モールド剤：１０
ベアリング：１２

Claims

　アウタロータ型のモータに用いられるモータ用ステータであって、
　円柱形状又は円筒形状とされた位置決め部材と、
　周囲に巻線が配置可能とされたティース部を有する複数のコア部材と、
　該複数のコア部材に跨って当接するように配置される当接部と、を有し、
　前記コア部材は、
　前記位置決め部材の周面に沿って、前記ティース部を外向きとして、円環状にかつ相互に隣接して配置され、
　前記当接部は、
　前記位置決め部材の中心軸方向に沿って前記コア部材を両側から挟持する、モータ用ステータ。
　前記当接部は、
　前記中心軸方向における前記コア部材の一端部を支持することにより、前記中心軸方向における前記コア部材の位置基準となる支持部と、
　前記中心軸方向における前記コア部材の他端部に当接し、該コア部材を前記中心軸方向に沿って前記一端部側に向けて付勢する付勢部と、を有する、請求項１に記載のモータ用ステータ。
　前記付勢部と前記位置決め部材とが接触しないように構成される、請求項１又は請求項２に記載のモータ用ステータ。
　前記支持部は、
　前記位置決め部材の周面から外向きに突設されたフランジ部であり、
　前記付勢部は、
　盤状又は環状とされて、前記コア部材の他端部に当接しつつ前記位置決め部材に締結されるプレート部材である、請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載のモータ用ステータ。
　前記プレート部材の前記位置決め部材への締結箇所の数は、前記複数のコア部材の個数よりも少ない、請求項４に記載のモータ用ステータ。
　前記位置決め部材と、前記複数のコア部材と、前記当接部とが、樹脂により一体的にモールドされた、請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載のモータ用ステータ。
　請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載のモータ用ステータと、
　該モータ用ステータの外周側に配置され、前記中心軸回りに回転可能なロータと、を有する回転モータ。
　アウタロータ型のモータに用いられるモータ用ステータの製造方法であって、
　周囲に巻線が配置可能とされたティース部を有する複数のコア部材を、円柱形状又は円筒形状の位置決め部材の周面に沿って、前記ティース部を外向きとして、円環状にかつ相互に隣接して配置するステップと、
　前記位置決め部材の中心軸方向における両側に、前記複数のコア部材に跨って当接するように当接部を配置し、該中心軸方向に沿って前記コア部材を前記当接部によって両側から挟持するステップと、を有するモータ用ステータの製造方法。