WO2019181524A1 - ステータおよびそれを備えるモータ - Google Patents

ステータおよびそれを備えるモータ Download PDF

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WO2019181524A1
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core
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teeth
tooth
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Inventor
古舘　栄次
Original Assignee
日本電産株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures

Definitions

  • the present invention relates to a stator and a motor including the stator.
  • examples of the annular stator core include a round core and a split core.
  • the round core is formed by laminating one electromagnetic steel plate integrated in a direction along the circumference of the stator core.
  • the split core is formed by assembling a plurality of cores after forming a core by dividing and laminating a single electromagnetic steel sheet integrated in the direction along the circumference of the stator core in the direction along the circumference.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-163667 discloses a split stator having a plurality of split cores.
  • a split stator having a plurality of split cores is an assembly, for example, the rigidity is lower than that of a stator having a round core structure.
  • a stator having low rigidity there is a problem that vibration noise is large due to deformation of the teeth.
  • the present invention provides a stator capable of reducing vibration noise.
  • the stator is a stator including a stator core in which divided cores are arranged in an annular shape.
  • the split core includes at least teeth that protrude radially inward or outward from the core back.
  • a protrusion is provided on at least one circumferential side of the radial tip of the tooth. The protrusion comes into contact with the radial tip of the tooth adjacent to the tooth.
  • a motor according to an exemplary embodiment of the present application includes the above-described stator.
  • noise and vibration of the stator can be reduced. That is, the protrusion provided at the tooth tip holds the adjacent tooth tip, thereby increasing the rigidity of the split core and reducing vibration noise due to deformation of the tooth.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a motor.
  • FIG. 2A is a plan view of the stator core.
  • 2B is a BB cross-sectional view of FIG. 2A.
  • FIG. 3 is a perspective view of the split core.
  • FIG. 4 is a perspective view of the plate.
  • FIG. 5 is a perspective view of the plate of the first modification.
  • FIG. 6 is a perspective view of a stator according to the second modification.
  • the central axis A of the rotor 20, that is, the direction in which the shaft 21 extends is defined as the axial direction.
  • the bearing 51 is the upper side
  • the bearing 52 is the lower side
  • the upper side and the lower side are defined.
  • the direction orthogonal to the central axis A of the rotor 20 is defined as the radial direction.
  • the inner side or the outer side is defined around the central axis A.
  • the circumference of the center axis A of the rotor 20 is defined as the circumferential direction.
  • the clockwise direction is defined as the right side and the counterclockwise direction is defined as the left side as viewed from above.
  • the motor 100 will be described with reference to FIG.
  • the motor 100 includes a housing 10, a rotor 20, a stator 30, and bearings 51 and 52.
  • the housing 10 accommodates the rotor 20, the stator 30, and the bearings 51 and 52 inside.
  • the rotor 20 includes a shaft 21 and a rotor core 22.
  • the shaft 21 has a substantially cylindrical shape with a central axis A extending in the axial direction as a center.
  • a rotor core 22 is fixed to the shaft 21.
  • the rotor core 22 surrounds the radially outer side of the shaft 21.
  • the rotor core 22 rotates together with the shaft 21.
  • the bearings 51 and 52 support the shaft 21 rotatably.
  • the stator 30 surrounds the radially outer side of the rotor 20.
  • the stator 30 includes a stator core 31, an insulator 32, a coil 33, and a bus bar (not shown).
  • FIG. 2B represents a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2A.
  • the stator core 31 has a substantially cylindrical shape.
  • the stator core 31 includes a plurality of divided cores 35.
  • a plurality of divided cores 35 are arranged in an annular shape in the circumferential direction in plan view.
  • the protrusion 37D of the tooth 37 of the split core 35 comes into contact with the tip 37C of the tooth 37 of the adjacent split core 35. Details of the protrusion 37D and the tip 37C of the tooth 37 will be described later.
  • the split core 35 will be described with reference to FIG. In the split core 35, a plurality of plates 45 (see FIG. 4), which are electromagnetic steel plates, are stacked.
  • the split core 35 has a core back 36 and teeth 37.
  • the core back 36 has an arc shape in plan view.
  • the teeth 37 protrude radially inward from a substantially central portion in the circumferential direction of the core back 36 in plan view.
  • the teeth 37 have a center part 37A, a widened part 37B, a tip part 37C, and three projecting parts 37D.
  • the central portion 37A is a portion protruding radially inward from the substantially central portion in the circumferential direction of the core back 36 in plan view.
  • a coil 33 is wound around the central portion 37A via an insulator 32 (see FIG. 1).
  • the widened portion 37B is a portion that extends further radially inward from the central portion 37A in plan view. In the widened portion 37B, the length (width) in the circumferential direction increases toward the radially inner side in plan view.
  • the distal end portion 37C is a portion that extends further radially inward from the widened portion 37B in plan view.
  • the distal end side in the radial direction of the distal end portion 37C constitutes an inner peripheral surface 37E.
  • the distal end portion 37C has a constant circumferential length (width) in plan view.
  • the tip portion 37 ⁇ / b> C is a portion that is closest to the adjacent teeth 37 among other portions of the teeth 37.
  • the three protrusions 37D are provided only on the left side in the circumferential direction of the tip 37C.
  • the three protrusions 37D are provided at the upper end, the center, and the lower end of the teeth 37 in the axial direction, respectively.
  • Each projecting portion 37D is a projecting portion 47D provided on one plate 45 of the plates stacked by the split core 35 (see FIG. 4). That is, the thickness of the protrusion 37 ⁇ / b> D is the same as the thickness of the plate 45.
  • the plate 45 having the protrusion 47D and the plate not having the protrusion 47D are stacked.
  • the respective projecting portions 37D are assembled by being pressed against the tip portions 37C of the adjacent teeth 37.
  • the plate 45 will be described with reference to FIG.
  • the plate 45 is one of the plates stacked with the split core 35.
  • the plate 45 has a core back portion 46 and a teeth portion 47.
  • the teeth part 47 has a central part 47A, a widened part 47B, a tip part 47C, and a protruding part 47D.
  • the plate 45 is different from the other plates stacked by the split core 35, that is, a plate having no protrusion 47D (hereinafter referred to as a conventional plate) only in that the tip 47C has a protrusion 47D. . Therefore, the plate 45 is manufactured only by changing a processing part (stage) per pitch such as a progressive process of press processing in a process of manufacturing a conventional plate.
  • the protrusion 37 ⁇ / b> D provided at the tip 37 ⁇ / b> C of the tooth 37 holds the tip 37 ⁇ / b> C of the adjacent tooth 37, thereby the tip of the tooth 37.
  • the positioning of 37C can be made accurate. Therefore, variations in magnetic characteristics such as cogging and torque ripple for each motor can be reduced.
  • vibration noise can be reduced by a simple configuration in which the protrusions 47D are provided on some of the plates 45 of the plurality of plates of the conventional split core.
  • stator 30 can be realized only by a simple manufacturing process change in which a stage is changed in a press process for manufacturing a conventional plate.
  • the protrusions 37 ⁇ / b> D are provided on the upper end side and the lower end side in the axial direction of the teeth 37, so that the upper and lower ends in the axial direction of the distal end portion 37 ⁇ / b> C of the teeth 37 are free in vibration of the split core 35. It can prevent becoming an end. Therefore, the rigidity of the stator 30 can be increased.
  • the stator 30 by providing the protrusion 37 ⁇ / b> D at the axial central portion of the tooth 37, the axial central portion of the distal end portion 37 ⁇ / b> C of the tooth 37 becomes an antinode in the vibration of the split core 35. Can be prevented. Therefore, the rigidity of the stator 30 can be increased.
  • the plate 145 of the first modification will be described with reference to FIG.
  • the modification 1 is different only in that the plate 45 of the present embodiment is the plate 145, and the other configurations are the same. For this reason, description of other components other than the plate 145 is omitted.
  • the plate 145 is one of the plates stacked with the split core.
  • the plate 145 has a core back 146 and teeth 147.
  • the teeth 147 includes a central portion 147A, a widened portion 147B, a tip portion 147C, and a protruding portion 147D.
  • the protrusion 147D is thinner than the thickness of the tooth 147.
  • the protrusion 147D has a spring characteristic by making the thickness of the protrusion 147D thinner than the thickness of the plate 145. Therefore, the tooth tip can be accurately positioned when the divided core is assembled.
  • a stator core 231 according to Modification 2 will be described with reference to FIG. Modification 2 is an outer rotor type motor. In the second modification, detailed description of components other than the stator core 231 is omitted.
  • the stator core 231 has a core back 236 and teeth 237.
  • the core back 236 has a cylindrical shape in plan view.
  • the teeth 237 protrude radially from the substantially central portion in the circumferential direction of the core back 236 in a plan view.
  • the protrusion 237 ⁇ / b> D of the tooth 237 comes into contact with the tip 237 ⁇ / b> C of the adjacent tooth 237.
  • the protrusion 37D is provided only on the left side in the circumferential direction of the distal end portion 37C, but is not limited thereto.
  • the protrusion may be provided only on the right side in the circumferential direction of the tip portion 37C.
  • the protruding portions may be provided on the left and right sides in the circumferential direction of the tip portion 37C, and the split cores having the protruding portions and the split cores having no protruding portions may be alternately arranged.
  • the three protrusions 37D are provided at the upper end, the center, and the lower end of the teeth 37 in the axial direction, respectively, but the present invention is not limited to this.
  • each of the protrusions 37D is the protrusion 47D provided on one plate 45 among the plates stacked by the split core 35, but is not limited thereto.
  • the protrusions 37 ⁇ / b> D may be protrusions 47 ⁇ / b> D provided on two plates 45 of the plates stacked on the split core 35.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

【課題】 振動騒音を低減することができるステータを提供する。 【解決手段】 分割コア３５を円環状に配列したステータコア３１を備えるステータ３０である。分割コア３５は、少なくともコアバック３６から径方向の内側または外側に向かって突出するティース３７を備える。ティース３７の径方向の先端部３７Ｃの少なくとも周方向一側には、突起部３７Ｄが設けられる。突起部３７Ｄは、ティース３７と隣り合うティース３７の径方向の先端部３７Ｃに当接する。

Description

ステータおよびそれを備えるモータ
　本発明は、ステータおよびそれを備えるモータに関する。
　様々な用途に用いられるモータにおいて、環状のステータコアとして、丸コアと分割コアが挙げられる。丸コアは、ステータコアの円周に沿った方向で一体となった１枚の電磁鋼板を積層させて形成される。分割コアは、ステータコアの円周に沿った方向で一体となった１枚の電磁鋼板を円周に沿った方向に分割して積層させてコアを形成した後に、複数のコアを組み立てて形成される。例えば、日本特開２０１７－１６３６６７号公報には、複数の分割コアを備える分割ステータが開示される。
日本特開２０１７－１６３６６７号公報
　複数の分割コアを備える分割ステータは、組み立て品であるため、例えば丸コア構造のステータと比較して剛性が低い。剛性が低いステータでは、ティースの変形等によって振動騒音が大きいという課題が生じる。本発明は、振動騒音を低減することができるステータを提供する。
　本願の例示的な一実施形態のステータは、分割コアを円環状に配列したステータコアを備えるステータである。分割コアは、少なくともコアバックから径方向の内側または外側に向かって突出するティースを備える。ティースの径方向先端部の少なくとも周方向一側には、突起部が設けられる。突起部は、ティースと隣り合うティースの径方向先端部に当接する。本願の例示的な一実施形態のモータは上述のステータを備える。
　本願の例示的な実施形態によれば、ステータおよびの騒音振動を低減することができる。すなわち、ティース先端部に設けられた突起部が隣り合うティース先端部を保持することによって、分割コアの剛性を高め、ティースの変形等による振動騒音を低減する。
図１は、モータの断面図である。 図２Ａは、ステータコアの平面図である。 図２Ｂは、図２ＡのＢＢ断面図である。 図３は、分割コアの斜視図である。 図４は、プレートの斜視図である。 図５は、変形例１のプレートの斜視図である。 図６は、変形例２のステータの斜視図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
　以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示す場合がある。よって、各構成要素の寸法および比率は実際のものと必ずしも同じではない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示する場合がある。
　以下の説明において、図１に示すように、ロータ２０の中心軸Ａ、つまりシャフト２１が延びる方向を軸方向とする。また、軸方向では、ベアリング５１を上側とし、ベアリング５２を下側として、上側および下側を定義する。
　以下の説明において、図１に示すように、ロータ２０の中心軸Ａに直交する方向を径方向とする。また、径方向では、中心軸Ａを中心として、内側または外側を定義する。
　以下の説明において、図１に示すように、ロータ２０の中心軸Ａの軸回りを周方向とする。また、軸方向では、上側からみて、右回りとなる方向を右側、左回りとなる方向を左側と定義する。
＜１－１．モータ＞
　図１を用いて、モータ１００について説明する。モータ１００は、ハウジング１０と、ロータ２０と、ステータ３０と、ベアリング５１、５２と、を備える。ハウジング１０は、ロータ２０、ステータ３０およびベアリング５１、５２を内部に収容する。
　ロータ２０は、シャフト２１と、ロータコア２２と、を備える。シャフト２１は、軸方向に延びる中心軸Ａを中心とする略円柱状である。シャフト２１には、ロータコア２２が固定される。ロータコア２２は、シャフト２１の径方向外側を囲む。ロータコア２２は、シャフト２１とともに回転する。ベアリング５１、５２は、シャフト２１を回転可能に支持する。
　ステータ３０は、ロータ２０の径方向外側を囲む。ステータ３０は、ステータコア３１と、インシュレータ３２と、コイル３３と、バスバー（図示せず）と、を備える。
＜１－２．ステータコア＞
　図２Ａおよび図２Ｂを用いて、ステータコア３１について説明する。なお、図２Ｂは、図２ＡのＢＢ断面視を表したものである。ステータコア３１は、略円筒形状である。ステータコア３１は、複数の分割コア３５を備える。ステータコア３１では、複数の分割コア３５が平面視にて周方向に円環状に配列される。
　ここで、特記すべき事項として、ステータコア３１の径方向内側では、分割コア３５のティース３７の突起部３７Ｄが隣り合う分割コア３５のティース３７の先端部３７Ｃに当接する。ティース３７の突起部３７Ｄおよび先端部３７Ｃについて、詳細は後述する。
＜１－３．分割コア＞
　図３を用いて、分割コア３５について説明する。分割コア３５では、電磁鋼板である複数のプレート４５（図４参照）が積層される。分割コア３５は、コアバック３６と、ティース３７と、を有する。コアバック３６は、平面視にて円弧状である。ティース３７は、平面視にてコアバック３６の周方向の略中央部から径方向内側に向かって突出する。
　ティース３７は、中央部３７Ａと、拡幅部３７Ｂと、先端部３７Ｃと、３つの突起部３７Ｄを有する。中央部３７Ａは、平面視にてコアバック３６の周方向の略中央部から径方向内側に向かって突出する部分である。中央部３７Ａには、インシュレータ３２を介してコイル３３が巻き付けられる（図１参照）。
　拡幅部３７Ｂは、平面視にて中央部３７Ａからさらに径方向内側に向かって延出する部分である。拡幅部３７Ｂでは、平面視にて径方向内側に向かうに従って周方向の長さ（幅）が大きくなる。
　先端部３７Ｃは、平面視にて拡幅部３７Ｂからさらに径方向内側に向かって延出する部分である。先端部３７Ｃの径方向の先端側は、内周面３７Ｅを構成する。先端部３７Ｃでは、平面視にて周方向の長さ（幅）が一定となる。なお、先端部３７Ｃは、ティース３７のその他の部分のうちで隣り合うティース３７と最も近接する部分である。
　３つの突起部３７Ｄは、先端部３７Ｃの周方向の左側のみに設けられる。３つの突起部３７Ｄは、それぞれティース３７の軸方向の上端部と、中央部と、下端部に設けられる。
　それぞれの突起部３７Ｄは、分割コア３５で積層されるプレートのうちの一つのプレート４５に設けられる突起部４７Ｄである（図４参照）。つまり、突起部３７Ｄの厚みは、プレート４５の厚みと同じである。分割コア３５では、突起部４７Ｄを有するプレート４５と、突起部４７Ｄを有さないプレートと、が積層される。
　分割コア３５を平面視にて周方向に円環状に配列してステータコア３１を組み付けるときには、それぞれの突起部３７Ｄを隣り合うティース３７の先端部３７Ｃに圧接して組み付ける。
＜１－４．プレート＞
　図４を用いて、プレート４５について説明する。
　プレート４５は、分割コア３５で積層されるプレートのうちの一つである。プレート４５は、コアバック部４６と、ティース部４７と、を有する。ティース部４７は、中央部４７Ａと、拡幅部４７Ｂと、先端部４７Ｃと、突起部４７Ｄを有する。
　プレート４５は、分割コア３５にて積層されるその他のプレート、すなわち突起部４７Ｄを有さないプレート（以下、従来のプレート）と比較して、先端部４７Ｃに突起部４７Ｄを有する点のみが異なる。そのため、プレート４５は、従来のプレートを製造する工程において、プレス加工の順送り加工等の１ピッチ当たりの加工部位（ステージ）を変更するのみで製造する。
＜１－５．効果＞
　ステータ３０によれば、騒音振動を低減することができる。すなわち、ティース３７の先端部３７Ｃに設けられた突起部３７Ｄが隣り合うティース３７の先端部３７Ｃを保持することによって、分割コア３５の剛性を高め、ティース３７の変形等による振動騒音を低減する。
　また、ステータ３０によれば、分割コア３５同士の組み付け時において、ティース３７の先端部３７Ｃに設けられた突起部３７Ｄが隣り合うティース３７の先端部３７Ｃを保持することによって、ティース３７の先端部３７Ｃの位置決めを正確にすることができる。そのため、モータ毎のコギング、トルクリップル等の磁気特性のバラつきを低減することができる。
　さらに、ステータ３０によれば、従来の分割コアの複数のプレートのうちの一部のプレート４５に突起部４７Ｄを設ける簡易な構成によって、振動騒音を低減することができる。
　また、ステータ３０は、従来のプレートを製造するプレス工程において、ステージを変更する簡易な製造工程の変更のみによって実現することができる。
　さらに、ステータ３０によれば、突起部３７Ｄをティース３７の軸方向の上端側と下端側とに設けることによって、分割コア３５の振動において、ティース３７の先端部３７Ｃの軸方向の上下端が自由端となることを防止することができる。そのため、ステータ３０の剛性を高めることができる。
　また、ステータ３０によれば、突起部３７Ｄをティース３７の軸方向の中央部に設けることによって、分割コア３５の振動において、ティース３７の先端部３７Ｃの軸方向の中央部が腹となることを防止することができる。そのため、ステータ３０の剛性を高めることができる。
＜２－１．変形例１＞
　図５を用いて、変形例１のプレート１４５について説明する。
　変形例１については、本実施形態のプレート４５がプレート１４５である点のみが異なり、その他の構成は同様である。そのため、プレート１４５以外のその他の構成の説明を省略する。
　プレート１４５は、分割コアにて積層されるプレートのうちの一つである。プレート１４５は、コアバック１４６と、ティース１４７と、を有する。ティース１４７は、中央部１４７Ａと、拡幅部１４７Ｂと、先端部１４７Ｃと、突起部１４７Ｄを有する。ここで、特記すべき事項として、突起部１４７Ｄは、ティース１４７の厚みよりも薄い。
　プレート１４５によれば、突起部１４７Ｄの厚みをプレート１４５の厚みよりも薄くすることによって、突起部１４７Ｄがばね特性を有する。そのため、分割コアの組み付け時において、ティース先端部を正確に位置決めすることができる。
＜２－２．変形例２＞
　図６を用いて、変形例２のステータコア２３１について説明する。変形例２は、アウターロータ型モータである。変形例２では、ステータコア２３１以外の構成部品について詳細な説明は省略する。ステータコア２３１は、コアバック２３６と、ティース２３７と、を有する。
　コアバック２３６は、平面視にて円筒状である。ティース２３７は、平面視にてコアバック２３６の周方向の略中央部から径方向外側に向かって放射状に突出する。ステータコア２３１の外周側では、ティース２３７の突起部２３７Ｄが隣り合うティース２３７の先端部２３７Ｃに当接する。
　＜２－３．その他変形例＞
　本実施形態では、突起部３７Ｄを先端部３７Ｃの周方向の左側のみに設けるが、これに限定されない。例えば、突起部を先端部３７Ｃの周方向の右側のみに設けても良い。また、突起部を先端部３７Ｃの周方向の左側および右側に設け、突起部を設ける分割コアと、突起部を設けない分割コアを交互に配列しても良い。
　本実施形態では、３つの突起部３７Ｄをそれぞれティース３７の軸方向の上端部と、中央部と、下端部に設けるが、これに限定されない。例えば、３つの突起部３７Ｄをそれぞれティース３７の軸方向の上部の中央と、中央部と、下部の中央に設けても良い。
　本実施形態では、それぞれの突起部３７Ｄを分割コア３５にて積層されるプレートのうちの一つのプレート４５に設けられる突起部４７Ｄとしたが、これに限定されない。例えば、それぞれの突起部３７Ｄが分割コア３５に積層されるプレートのうちの２枚分のプレート４５に設けられる突起部４７Ｄとしても良い。
１００…モータ、３０…ステータ、３１…ステータコア、３５…分割コア、３６…コアバック、３７…ティース、３７Ｃ…先端部、３７Ｄ…突起部、４５…プレート

Claims (8)

  1. 　分割コアを円環状に配列したステータコアを備えるステータであって、
    　前記分割コアは、コアバックから径方向の内側または外側に向かって突出するティースを備え、
    　前記ティースの径方向先端部の少なくとも周方向一側には、突起部が設けられ、
    　前記突起部は、前記ティースと隣り合うティースの径方向先端部に当接する、
    　ステータ。
  2. 　請求項１に記載のステータであって、
    　前記分割コアでは、複数のプレートが積層され、
    　前記突起部は、前記複数のプレートのうちの一部のプレートに設けられる、
    　ステータ。
  3. 　請求項１または２に記載のステータであって、
    　前記突起部の厚みは、前記プレートの厚みよりも薄い、
    　ステータ。
  4. 　請求項１から３のいずれか一項に記載のステータであって、
    　前記突起部は、前記ティースの径方向先端部の周方向一側のみに設けられる、
    　ステータ。
  5. 　請求項１から４のいずれか一項に記載のステータであって、
    　前記突起部は、前記ティースの軸方向の両端部に設けられる、
    　ステータ。
  6. 　請求項５に記載のステータであって、
    　前記突起部は、前記ティースの少なくとも軸方向の両端部の間に設けられる、
    　ステータ。
  7. 　請求項１から６のいずれか一項に記載のステータであって、
    　前記ステータは、インナーロータ型のモータまたはアウターロータ型のモータに備えられる、
    　ステータ。
  8. 　請求項１から７のいずれか一項に記載のステータを備える、
    　モータ。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH11220839A (ja) * 1993-11-08 1999-08-10 Mitsubishi Electric Corp 回転電動機
JP2004180383A (ja) * 2002-11-26 2004-06-24 Aichi Electric Co Ltd 固定子及びその製造方法
WO2016178368A1 (ja) * 2015-05-07 2016-11-10 三菱電機株式会社 回転電機およびその製造方法

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