特許 6126976 ステータ及びモータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6126976

(24)【登録日】2017年4月14日

(45)【発行日】2017年5月10日

(54)【発明の名称】ステータ及びモータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/18 20060101AFI20170424BHJP

【ＦＩ】

   H02K3/18 Z

【請求項の数】4

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-235381(P2013-235381)

(22)【出願日】2013年11月13日

(65)【公開番号】特開2015-95996(P2015-95996A)

(43)【公開日】2015年5月18日

【審査請求日】2016年3月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000101352

【氏名又は名称】アスモ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】森本 祐介

(72)【発明者】

【氏名】横山 誠也

【審査官】 土田 嘉一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１６６６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２０７２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６７０７２２７（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 国際公開第２００８／０２９６２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−２２６０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１０１６４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向の一方側に設けられる第１コアベースと該第１コアベースの径方向端部から軸方向の他方側に延びる周方向に複数の第１爪状磁極とを有する第１ステータコアと、
軸方向の他方側に設けられる第２コアベースと該第２コアベースの径方向端部から軸方向の一方側に延びる周方向に複数の第２爪状磁極とを有し、前記第２コアベースが前記第１コアベースと対向し、前記第２爪状磁極が前記第１爪状磁極と周方向に隣り合う第２ステータコアと、
前記第１コアベースと前記第２コアベースとの間に配置され、通電に基づいて前記第１爪状磁極と前記第２爪状磁極とを互いに異なる磁極とするコイルと
を備えたステータであって、
前記コイルは、軸方向に山部と谷部を有し、部品単体の状態で、前記谷部の下面から前記山部の上面までの軸方向の長さが前記第１コアベースと前記第２コアベースとの軸方向の間隔よりも大きくなるように湾曲して形成されており、該コイルは、前記第１コアベースと前記第２コアベースとの間に配置された状態で、前記第１及び第２コアベースと押圧接触していることを特徴とするステータ。

【請求項2】

請求項１に記載のステータにおいて、
前記コイルの湾曲している前記山部の数は、前記第１爪状磁極の数の約数又は倍数に設定されたことを特徴とするステータ。

【請求項3】

請求項２に記載のステータにおいて、
前記コイルの湾曲している前記山部の数は、前記第１爪状磁極の数と同数に設定されたことを特徴とするステータ。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか１項に記載のステータを備えたことを特徴とするモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステータ及びモータに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、回転界磁型モータの一種類であるランデル型（クローポール型）構造のモータのロータ（回転子）では、周方向に複数の爪状磁極をそれぞれ備えた磁極板で永久磁石を挟み、各磁極板の異なる極性に励磁された爪状磁極を周方向に交互に位置させる構成としたものがある（例えば、特許文献１参照）。そして、ロータの周囲に配設されるステータコイルに交流電流を供給すると、ステータに回転磁界が発生して、ロータが回転駆動される。

【0003】

また、図５に示すように、回転軸１の軸方向に、それぞれ爪状磁極２ａ，２ｂを備えた３層のロータ部３ｕ，３ｖ，３ｗを積層してロータ４を構成し、その周囲にそれぞれ３層のステータ部５ｕ，５ｖ，５ｗを積層したステータ６を配設した回転界磁型モータも提案されている。

【0004】

各ロータ部３ｕ，３ｖ，３ｗは、それぞれ爪状磁極２ａ，２ｂを備えたロータコア７ａ，７ｂ間に円環板状の主磁石８を挟んだ構成である。各ステータ部５ｕ，５ｖ，５ｗは、各ロータ部３ｕ，３ｖ，３ｗの爪状磁極２ａ，２ｂに対向する爪状磁極９ａ，９ｂをそれぞれ備えたステータコア１０ａ，１０ｂに巻線１１ｕ，１１ｖ，１１ｗがそれぞれ配設されている。

【0005】

このように、ロータとステータの両方がランデル型（クローポール型）構造を持つ回転界磁型モータをマルチランデル型構造のモータと称し、巻線１１ｕ，１１ｖ，１１ｗに３相交流電流を供給すると、ステータ６に回転磁界が発生してロータ４が回転駆動される（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】実開平５−４３７４９号公報

【特許文献2】特開２０１３−２２６０２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記のようなモータでは、コイルは、その端部が結線されることになるものの全体的に周方向（回転方向）に位置ずれが可能であり、駆動時の振動等による周方向の位置ずれが懸念される。このことは、例えば、ステータコアにコイルが擦れることに基づくコイルの皮膜の破れや絶縁不良の原因となる。

【0008】

本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、コイルの周方向の位置ずれを抑えることができるステータ及びモータを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するステータは、軸方向の一方側に設けられる第１コアベースと該第１コアベースの径方向端部から軸方向の他方側に延びる周方向に複数の第１爪状磁極とを有する第１ステータコアと、軸方向の他方側に設けられる第２コアベースと該第２コアベースの径方向端部から軸方向の一方側に延びる周方向に複数の第２爪状磁極とを有し、前記第２コアベースが前記第１コアベースと対向し、前記第２爪状磁極が前記第１爪状磁極と周方向に隣り合う第２ステータコアと、前記第１コアベースと前記第２コアベースとの間に配置され、通電に基づいて前記第１爪状磁極と前記第２爪状磁極とを互いに異なる磁極とするコイルとを備えたステータであって、前記コイルは、軸方向に山部と谷部を有し、部品単体の状態で、前記谷部の下面から前記山部の上面までの軸方向の長さが前記第１コアベースと前記第２コアベースとの軸方向の間隔よりも大きくなるように湾曲して形成されており、該コイルは、前記第１コアベースと前記第２コアベースとの間に配置された状態で、前記第１及び第２コアベースと押圧接触している。

【0010】

同構成によれば、コイルは湾曲して形成されるため、湾曲していない単純な円環状のコイルに比べて、第１コアベースと第２コアベースとの間において周方向の位置ずれが抑えられる。これにより、例えば、コイルの皮膜の破れを抑えることができ、ひいては絶縁不良を抑えることができる。

【0011】

また、コイルは、第１及び第２コアベースと押圧接触するように湾曲して形成されるため、周方向の位置ずれがより抑えられる。

【0012】

上記ステータにおいて、前記コイルの湾曲している山部の数は、前記第１爪状磁極の数の約数又は倍数に設定されることが好ましい。
同構成によれば、コイルの湾曲している山部の数は、前記第１爪状磁極の数の約数又は倍数に設定されるため、例えば、第１及び第２爪状磁極の位置におけるコイルの湾曲状態に規則性を持たせることができ、バランス良く磁界を発生させることが可能となる。

【0013】

上記ステータにおいて、前記コイルの湾曲している山部の数は、前記第１爪状磁極の数と同数に設定されることが好ましい。
同構成によれば、コイルの湾曲している山部の数は、第１爪状磁極の数と同数に設定されるため、例えば、第１及び第２爪状磁極の位置におけるコイルの湾曲状態を一定にすることができ、よりバランス良く磁界を発生させることが可能となる。

【0014】

上記課題を解決するモータは、上記ステータを備える。
同構成によれば、モータにおいて、上記した効果を得ることができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明のステータ及びモータでは、コイルの周方向の位置ずれを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】一実施形態のブラシレスモータの斜視図。

【図2】一実施形態のＵ相のステータの分解斜視図。

【図3】一実施形態の第１ステータコアの平面図。

【図4】別例のコイルの斜視図。

【図5】従来例のブラシレスモータを示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、ブラシレスモータの一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図１に示すように、モータとしてのブラシレスモータＭは、回転軸２１に固定されたロータ２２と、ロータ２２の外側に配置されたステータ２３とを備えている。回転軸２１は、例えば図示しないモータハウジングに回転可能に支持されている。ステータ２３は、例えば図示しないモータハウジングに固着されている。なお、ステータ２３が図示しないヨークハウジングに収容され、そのヨークハウジングがモータハウジングに固定されていてもよい。

【0018】

また、このブラシレスモータＭは、３つのモータ部を回転軸２１の軸方向に配列した構造を有している。つまり、ブラシレスモータＭは、Ｕ相モータ部Ｍｕ、Ｖ相モータ部Ｍｖ、Ｗ相モータ部Ｍｗを有している。Ｕ相モータ部Ｍｕは、ロータ２２ｕとステータ２３ｕを含む。同様に、Ｖ相モータ部Ｍｖはロータ（図示略）とステータ２３ｖを含み、Ｗ相モータ部Ｍｗはロータ（図示略）とステータ２３ｗを含む。したがって、ロータ２２は、各モータ部Ｍｕ，Ｍｖ，Ｍｗに対応して、Ｕ相のロータ２２ｕと、Ｖ相のロータ（図示略）と、Ｗ相のロータ（図示略）を有している。同様に、ステータ２３は、各モータ部Ｍｕ，Ｍｖ，Ｍｗに対応して、Ｕ相のステータ２３ｕと、Ｖ相のステータ２３ｖと、Ｗ相のステータ２３ｗを有している。

【0019】

図１に示すように、Ｕ相のロータ２２ｕは、爪状磁極３１が形成された一対のロータコア３２と、それらロータコア３２の軸方向の間に配置され軸方向に磁化されることで爪状磁極３１を周方向に交互に異なる磁極として機能させる界磁磁石３３とを備えた所謂ランデル型構造のものである。また、図示しないＶ相のロータ及びＷ相のロータは、Ｕ相のロータ２２と同様の構成であるため、それらの説明を省略する。

【0020】

各層のロータの配置の概略を説明する。Ｖ相のロータは、Ｕ相のロータ２２ｕに対して反時計回り方向に電気角で６０°位相をずらして積層され、Ｗ相のロータは、Ｖ相のロータに対して反時計回り方向に電気角で６０°位相をずらして（つまり、Ｕ相のロータ２２ｕに対して反時計回り方向に電気角で１２０°位相をずらして）積層されている。つまり、ロータ２２の各相における位相のずれが、ステータ２３の各相における位相のずれ（時計回り方向のずれ）に対して逆方向となるように構成されている。

【0021】

次に、ステータ２３について説明する。なお、各層のステータ２３ｕ，２３ｖ，２３ｗは互いに同じ構造であるため、Ｕ相のステータ２３ｕについて説明し、Ｖ相のステータ２３ｖ及びＷ相のステータ２３ｗの図面及び説明を省略する。

【0022】

図２に示すように、ステータ２３ｕは、第１ステータコア４１、第２ステータコア４２、コイル４３を備えている。
図２及び図３に示すように、第１ステータコア４１は、円環板状の第１コアベース５１を有している。第１コアベース５１の外周端には、円筒状の第１コアバック５２が軸方向において第２ステータコア４２側に向って延出形成されている。第１コアベース５１の内周端には、複数（本実施形態では４つ）の第１爪状磁極５３が周方向等間隔（９０°間隔）に形成されている。第１爪状磁極５３は、第１コアベース５１の内周端から径方向内側に延びる第１基部５４と、その第１基部５４の円弧状の内側端部から軸方向に延びる第１磁極部５５とを有している。第１磁極部５５は径方向から見て略台形の板状に形成されている。

【0023】

第２ステータコア４２は、第１ステータコア４１と同様に形成されている。即ち、第２ステータコア４２は、円環板状の第２コアベース６１を有している。第２コアベース６１の外周端には、円筒状の第２コアバック６２が軸方向において第１コアベース５１側に向って延出形成されている。第２コアベース６１の内周端には、複数（本実施形態では４つ）の第２爪状磁極６３が周方向等間隔（９０°間隔）に形成されている。第２爪状磁極６３は、第２コアベース６１の内周端から径方向内側に延びる第２基部６４と、その第２基部６４の円弧状の内側端部から軸方向に延びる第２磁極部６５とを有している。第２磁極部６５は径方向から見て略台形の板状に形成されている。

【0024】

第１ステータコア４１と第２ステータコア４２は、軸方向において第１コアベース５１と第２コアベース６１とが互いに対向し、周方向において第１爪状磁極５３と第２爪状磁極６３が互いに周方向に隣り合うように組み合わされる。そして、第１ステータコア４１の第１コアバック５２と第２ステータコア４２の第２コアバック６２が軸方向に互いに突合わされる。

【0025】

コイル４３は、複数周回巻かれた導体（例えば銅線）であって、第１コアベース５１と第２コアベース６１との（軸方向の）間に配置される。
ここで、本実施形態のコイル４３は、湾曲して形成されている。詳しくは、本実施形態のコイル４３は、第１コアベース５１と第２コアベース６１との（軸方向の）間に配置された状態で、該第１及び第２コアベース５１，６１と押圧接触するように、湾曲して形成されている。即ち、コイル４３は、軸方向に山部４３ａと谷部４３ｂを有し、部品単体の状態で、その谷部４３ｂの下面から山部４３ａの上面までの軸方向の長さが、第１コアベース５１と第２コアベース６１との軸方向の間隔よりも大きくなるように湾曲して形成され、組み付けられると押圧接触するように設定されている。又、本実施形態のコイル４３の湾曲している山部４３ａの数（谷部４３ｂの数）は、前記第１爪状磁極５３の数（第２爪状磁極６３の数）と同数（本実施形態では４つ）に設定されている。そして、コイル４３は、前記山部４３ａが第１コアベース５１及び前記第１基部５４に当接され、前記谷部４３ｂが第２コアベース６１及び前記第２基部６４に当接されるように配置されている。

【0026】

次に、上記のように構成されたブラシレスモータＭの作用を説明する。
外部の電源装置からコイル４３に交流電流が供給されると、その通電に基づいて第１爪状磁極５３と第２爪状磁極６３とが互いに異なる磁極とされ、ステータ２３（Ｕ相のステータ２３ｕとＶ相のステータ２３ｖとＷ相のステータ２３ｗ）で回転磁界が発生されて、ロータ２２が回転駆動される。このとき、振動等により、コイル４３の周方向の位置ずれが懸念されるが、コイル４３が湾曲していることでその位置ずれが抑えられることになる。

【0027】

次に、上記実施の形態の特徴的な効果を以下に記載する。
（１）コイル４３は湾曲して形成されるため、湾曲していない単純な円環状のコイルに比べて、第１コアベース５１と第２コアベース６１との間において周方向の位置ずれが抑えられる。これにより、例えば、コイル４３の皮膜の破れを抑えることができ、ひいては絶縁不良を抑えることができる。又、例えば、コイル４３をその湾曲している山部４３ａと谷部４３ｂでのみ当接する第１及び第２コアベース５１，６１に接着することで、全周に渡って接着する場合に比べて、使用する接着剤の量を減らすことができる。

【0028】

（２）コイル４３は、第１及び第２コアベース５１，６１と押圧接触するように湾曲して形成されるため、周方向の位置ずれがより抑えられる。
（３）コイル４３の湾曲している山部４３ａの数（谷部４３ｂの数）は、第１爪状磁極５３の数（第２爪状磁極６３の数）と同数に設定されるため、例えば、第１及び第２爪状磁極５３，６３の位置におけるコイル４３の湾曲状態を一定にすることができ、よりバランス良く磁界を発生させることが可能となる。

【0029】

（４）コイル４３の湾曲している山部４３ａが第１コアベース５１及び第１基部５４に当接され、コイル４３の湾曲している谷部４３ｂが第２コアベース６１及び第２基部６４に当接されるため、第１基部５４や第２基部６４に当接されない構成のものに比べて、接触面積が広くなり、コイル４３の周方向の位置ずれがより抑えられる。

【0030】

上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、コイル４３の湾曲している山部４３ａの数（谷部４３ｂの数）は、第１爪状磁極５３の数（第２爪状磁極６３の数）と同数に設定されるとしたが、これに限定されず、１つでも山部を有すれば、変更してもよい。変更する場合、山部の数は、第１爪状磁極５３の数の約数又は倍数に設定することが好ましい。

【0031】

例えば、図４に示すように、山部７１ａ（谷部７１ｂ）の数が２つのコイル７１に変更してもよい。この場合では、山部７１ａ（谷部７１ｂ）の数は、第１爪状磁極５３の数（４つ）の約数となる。このように山部の数を第１爪状磁極５３の数の約数又は倍数に設定しても、例えば、第１及び第２爪状磁極５３，６３の位置におけるコイル７１の湾曲状態に規則性を持たせることができ、バランス良く磁界を発生させることが可能となる。

【0032】

・上記実施形態では、コイル４３は、第１及び第２コアベース５１，６１と押圧接触するように湾曲して形成されるとしたが、これに限定されず、第１及び第２コアベース５１，６１と押圧接触しない形状で湾曲して形成してもよい。例えば、部品単体の状態で、その谷部４３ｂの下面から山部４３ａの上面までの軸方向の長さが、第１コアベース５１と第２コアベース６１との軸方向の間隔と同じとなるように設定してもよい。

【0033】

・上記実施形態では、コイル４３の湾曲している山部４３ａが第１コアベース５１及び第１基部５４に当接され、コイル４３の湾曲している谷部４３ｂが第２コアベース６１及び第２基部６４に当接されるとしたが、これに限定されず、第１基部５４や第２基部６４に当接されない構成に変更してもよい。

【0034】

・上記実施形態では、第１爪状磁極５３の数（第２爪状磁極６３の数）を４つとしたが、これに限定されず、他の数に変更してもよい。
上記実施の形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。

【0035】

（イ）前記第１爪状磁極は、前記第１コアベースの内周端から径方向内側に延びる第１基部と、その第１基部の内側端部から軸方向に延びる第１磁極部とを有するものであり、前記第２爪状磁極は、前記第２コアベースの内周端から径方向内側に延びる第２基部と、その第２基部の内側端部から軸方向に延びる第２磁極部とを有するものであって、前記コイルの湾曲している山部を前記第１コアベース及び前記第１基部に当接させ、前記コイルの湾曲している谷部を前記第２コアベース及び前記第２基部に当接させたことを特徴とする。

【0036】

同構成によれば、コイルの湾曲している山部が第１コアベース及び第１基部に当接され、コイルの湾曲している谷部が第２コアベース及び第２基部に当接されるため、第１基部や第２基部に当接されない構成のものに比べて、接触面積が広くなり、コイルの周方向の位置ずれがより抑えられる。

【符号の説明】

【0037】

２３（２３ｕ，２３ｖ，２３ｗ）…ステータ、４１…第１ステータコア、４２…第２ステータコア、４３，７１…コイル、４３ａ，７１ａ…山部、５１…第１コアベース、５３…第１爪状磁極、６１…第２コアベース、６３…第２爪状磁極。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】