JP2010220288A - コアブロック及び該コアブロックを用いたモータ用の磁極コア - Google Patents

Abstract

【課題】隣り合うコアブロックの簡単な嵌合のみで、円周方向、半径方向、モータ軸方向のすべてにおいて両方向に固定でき、溶接や接着などによるコアブロック同士の固着なしでモータハウジングへの挿入を可能とする。
【解決手段】コアブロックは、アーム部と、該アーム部の端部から周方向両側に伸びるヨーク部とを有し、少なくともヨーク部は、モータ回転シャフト軸方向或いは径方向に積み重ねて複数段コアとして構成する。コアブロックは、ヨーク部の両端部に、コアブロックを相互に連結するための嵌合部を形成し、この嵌合部は、一段目コアにおいて、ヨーク部の両端部のそれぞれから周方向に伸びる突起を備え、かつ該突起とは径方向に併置して、隣接するコアブロックの突起を収容する凹所を備える。二段目コアにおいて、前記突起及び凹所とは径方向逆の位置に突起及び凹所を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、相互に連結することにより１個の環状の磁極コア（ヨーク）を構成するコアブロック及び該コアブロックを一体に組み合わせることにより環状に連結して構成したモータ用の磁極コアに関する。

例えば、電動工具駆動用に用いられるようなインナーロータブラシレスモータは、ステータ側に取り付けられた位置検出用センサが、ロータ側に設けられたマグネット磁極を検出して、ステータ巻線に流す電流を切り換え制御する。このようなブラシレスモータのステータコアは、巻線をするための磁極間スロットが、内周側に向けて開いているために、巻線機を用いて巻線をするには困難な構成となっている。即ち、ワークを固定し巻線ノズルを矩形または楕円軌道で動かす方式で巻線するが、磁極間スロット幅により使用できるノズル径または電線径の制約を受ける。また、巻線可能範囲内に巻線ノズルが通過するスペース確保が必要なため、巻線占積率を高くすることができず、必然的にモータ性能向上を妨げる。さらに、磁極コアを構成する積層鋼板の材料歩留まりも悪い。

従来、このような巻線問題を解決するために、折り曲げ可能な関節構造によって連結されて積層されたコア片を広げた状態で巻線をし、巻線後に、ステータコアを環状に形成する技術が公知である（特許文献１）。図１８は、特許文献１に記載の従来技術の連結ステータコアを例示する図であり、（Ａ）は、コア部材をプレス打ち抜きにより形成する工程を示す平面図であり、（B)は、コア部材が積層された状態を示す平面図である。交互に積層される第１コア部材及び第２コア部材はそれぞれ、複数のコア片を連結手段（凸部および凹部）によって連結して連続的に配列している。各コア片の端面は、凸円弧状或いは凹円弧状に形成される。第１コア部材と第２コア部材のそれぞれのコア片は、一方が凸円弧状で、他方は凹円弧状に形成される。このような第１コア部材と第２コア部材を積層して、第１コア部材のコア片の一端側縁部の連結手段と、第２コア部材のコア片の他端側縁部の連結手段とが嵌合されることにより回動自在に連結されている。図１８（Ｂ）に示す状態でアーム部に巻線（図示せず）が施された後、嵌合された連結手段を中心として回動させることにより環状に形成して連結ステータコアが完成する。

このような連結ステータコアは、繰り返し折り曲げ可能な関節構造を持ち、外向きにしたアーム部を一つずつ突出させた状態で巻線が可能であるが、モータサイズが小さいときには関節構造を形成することが困難または不可能である。

一方、このような関節構造のような連結手段を有していない単純な分割コアは、個々の分割コアブロックに対して絶縁処理をした後に巻線を施し、環状組み付け工程を経てステータ完成となる。ワークを固定し巻線ノズルを矩形または楕円軌道で動かす上述の巻線方式とは異なり、単純な分割コアでは、逆に巻線ノズルを固定して、ワークを動かす巻線方式を採用することができるので、太い巻線を巻くことが容易になる。このように、単純な分割コアでは、分割コアブロック単位で取り扱えるため、高占積巻線が可能であるが、そのままでは巻線後の環状組み付け及びハウジングへの挿入工程において、連結磁極コアを環状状態に保持する為のよりどころがなく、治具を駆使した方法によっても工数がかかる。治具に頼らないで環状状態を保持するには、別途、溶接や接着などによる分割コア同士の連結固定が必須となる。

特許文献２は、このような分割コアの連結固定を容易にした構造を開示する。図１９は、特許文献２に開示の分割コアの連結固定を例示する図である。各分割コアブロックにはそれぞれ、絶縁処理を施した後、巻線を集中巻きする。このような巻線後の分割コアブロックを、環状に配置し、互いに隣接する接合部を係合させながら、接着剤で固着する。この接合部の形状は、隣接する接合部が互いに合致するように略Ｎ字状としている。

しかし、このような分割コアブロックを、接着剤等を用いずに組み付けただけの状態で分割コアブロック個々の動きが制約されるのは、各連結部において円周方向と一方向の半径方向のみである。他方向の半径方向やモータ軸方向の動きまでを制約して環状状態を保持するためには、接着や溶接等による分割コア同士の固着が必須となる。つまり、組み付けただけの状態では、容易に分離してしまうという問題がある。

また、アウターロータタイプのブラシレスモータ（特許文献３，４参照）のステータとか、アキシャルギャップタイプのブラシレスモータ（特許文献５参照）のステータにも同様な問題がある。巻線をするための磁極間スロットが、アウターロータタイプのブラシレスモータのステータコアでは、外周側に向けて開いているために、また、アキシャルギャップタイプのブラシレスモータのステータコアでは、回転シャフト軸方向に向けて開いているために、ステータコアに巻線を直接巻回する場合、いずれも上述したインナーロータタイプ程には巻線の困難性は無いものの、分割コアとすることにより、巻線は容易となる。さらに、分割コアとすることにより、鋼板から所定形状に打ち抜く際の材料の歩留まりが向上する。磁極コアは、周知のように、鋼板から所定の形状に打ち抜いた後に積層して形成するのが通常であるが、１枚の環状の磁極コアを全体として打ち抜く際には、不要の大きな面積の板材が環状の中央部に生じることになる。個々の分割コア形状にして打ち抜くならば、このような無駄な板材は生じず、材料歩留まりが向上する。このような観点で、巻線を必要としないマグネットロータコアの場合であっても、個々の分割コア形状にして打ち抜くことにより、材料歩留まりが向上する。しかし、上述したように、分割コアブロックを組み付けただけの状態では、容易に分離してしまうという問題が生じる。

特開２０００−２０１４５８号公報 特開２００６−３０４４９５号公報 特許第３２６１０７４号公報 特開平１０−２１０６９９号公報 特開２００７−０２８８５３号公報

本発明は、一体コアと比較すると、巻線が容易で、かつ、材料歩留まりが向上する分割コア構成を採用した上で、分割コアが本来的に有している固着が必要という問題を解決することを目的としている。このため、本発明は、隣り合うコアブロックの簡単な嵌合のみで、円周方向、半径方向、モータ軸方向のすべてにおいてその両方向に固定でき、溶接や接着などによるコアブロック同士の固着なしでモータハウジングへの挿入を可能とすることを目的としている。

本発明のコアブロックは、周方向に配置した複数個をそれぞれの両端部で相互に連結することにより１個の環状の磁極コアを構成する。このコアブロックは、その両端部のそれぞれにおいて、互いに異なる嵌合部形状を有する異形状コアからなる各段コアを複数段積み重ねて構成し、隣り合うコアブロックを相互に嵌合させた際に、軸方向、径方向、及び周方向において、それぞれの両方向への移動を規制する係止面を有する。

このコアブロックは、各段コアのそれぞれが、アーム部と、該アーム部の端部から周方向に伸びるヨーク部とを有し、係止面はヨーク部の両端側に隣接して備えた突起及び凹所によって形成し、各段コアの少なくとも一つにおいて、突起は、ヨーク部の両端部のそれぞれから周方向に伸びる一方、凹所によって隣接するコアブロックの突起を収容するよう構成し、かつ、各段コアの別の少なくとも一つにおいて、前記突起及び凹所とは逆の位置に突起及び凹所を隣接して設けた。突起は、その根本部よりも先端側において厚さを厚くすることによって、その先端側に係合凸部を形成し、これによって、隣接するコアブロックの係合凸部が嵌め合わされる係合凹部を根本側に形成した。

また、本発明のモータ用の磁極コアは、複数のコアブロックを、一体に組み合わせることにより環状に連結して構成した。コアブロックは、アーム部と、該アーム部の端部から周方向に伸びるヨーク部とを有し、少なくともヨーク部は、モータ回転シャフト軸方向或いは径方向に積み重ねて複数段コアとして構成する。コアブロックは、ヨーク部の両端部に、コアブロックを相互に連結するための嵌合部を形成し、この嵌合部は、各段コアの少なくとも一つにおいて、ヨーク部の両端部のそれぞれから周方向に伸びる突起を備え、かつ該突起とは径方向或いは軸方向の反対側に、隣接するコアブロックの突起を収容する凹所を備え、そして、各段コアの別の少なくとも一つにおいて、前記突起及び凹所とは径方向或いは軸方向逆の位置に突起及び凹所を設けた。

また、本発明のモータ用の磁極コアにおいて、コアブロックは、アーム部と、該アーム部の端部から周方向両側に伸びるヨーク部とを有する単位コアブロックを周方向に複数個連結し、かつ、少なくともヨーク部は、モータ回転シャフト軸方向又は径方向に各段コアを積み重ねて構成する。このコアブロックは、その両側に位置するヨーク部の外端部に、コアブロックを相互に連結するための嵌合部を形成し、この嵌合部は、各段コアの少なくとも一つにおいて、ヨーク部の外端部から周方向に伸びる突起を備え、かつ該突起とは径方向又は軸方向の反対側に、隣接するコアブロックの突起を収容する凹所を備え、そして、各段コアの別の少なくとも一つにおいて、前記突起及び凹所とは径方向又は軸方向逆の位置に突起及び凹所を設けた。

本発明によれば、太線巻線及び高占積巻線が可能で、高性能のモータが製造可能である分割コア構成を採用したことに加えて、隣り合うコアブロックの簡単な嵌合のみで、円周方向、半径方向、モータ軸方向のすべてにおいて両方向に固定でき、溶接や接着などによるコアブロック同士の固着なしでモータハウジングへの挿入が可能となる。また、本発明によれば、コアブロック連結構造がシンプルなため、小さいモータサイズにも適用することができる。

本発明を適用することのできるインナーロータブラシレスＤＣモータの全体構成を示す断面図である。 図１に示すステータ磁極コアの第１の例を示す図であり、（Ａ）は、各コアブロックを一体に組み付けた状態を示す斜視図であり、（Ｂ）〜（Ｅ）は、いずれも１個のコアブロックを互いに異なる方向から見た斜視図である。 一段目コアと二段目コアの積み重ねを説明する図であり、（Ａ）及び（Ｂ）は、二段目コアの斜視図及び平面図をそれぞれ示し、（Ｃ）及び（Ｄ）は、一段目コアの斜視図及び平面図をそれぞれ示し、（Ｅ）は、一段目コアと二段目コアを積み重ねた状態で示すコアブロックの斜視図を示し、（Ｆ）は、積層固定を説明する図である。 隣り合うコアブロックの結合固定を説明する図である。 隣り合うコアブロック同士を嵌合させた状態で示す図であり、（Ａ）は、二段目コアの結合を、（Ｂ）は、一段目コアの結合を説明する図である。 ステータ磁極コアの第２の例を示す図であり、（Ａ）〜（Ｄ）は、いずれも１個のコアブロックを互いに異なる方向から見た斜視図である。 第２の例の磁極コアの嵌合部形状を説明する図であり、（Ａ）は、二段目コアの平面形状を示し、（Ｂ）は、コアブロックとして合体させた状態の平面形状を示している。 ステータ磁極コアの第３の例を示す図であり、（Ａ）は、１個のコアブロックを互いに異なる方向から見た斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す円内の拡大図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は、それぞれ二段目コア及び一段目コアの嵌合前の嵌合部の状態を示す図であり、（Ｅ）は嵌合後の平面図であり、（Ｆ）は、（Ｅ）に示す円内の拡大図である。 ステータ磁極コアの第４の例を示す図である。 ステータ磁極コアの第５の例を示す図である。 ステータ磁極コアの第６の例を示す斜視図である。 ステータ磁極コアの第７の例を示す図であり、（Ａ）及び（Ｂ）は、互いに異なるタイプＡ及びタイプＢのコアブロックの斜視図である。 アウターロータブラシレスＤＣモータに用いることのできる分割構成にしたステータ磁極コアの第８の例を示す図であり、（Ａ）は、各コアブロックを一体に組み付けた状態を示す平面図であり、（Ｂ）〜（Ｅ）は、いずれも１個のコアブロックを互いに異なる方向から見た斜視図である。 インナーロータブラシレスＤＣモータに用いることのできる分割構成のロータコアを回転シャフト上に取り付けた状態で示す図である。 （Ａ）は、ロータコア全体の斜視図であり、（Ｂ）〜（Ｅ）は、１個のコアブロックを互いに異なる方向から見た斜視図である。 （Ａ）は、アキシャルギャップブラシレスＤＣモータに用いることのできるステータコア全体の斜視図であり、（Ｂ）〜（Ｅ）は、１個のコアブロックを互いに異なる方向から見た斜視図である。 （Ａ）は、ロータ磁極コアをシャフト上に取り付けた状態で示す斜視図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ、一体に結合したロータ磁極コアの上面図及び斜視図、（Ｄ）は、結合前のコアブロックを互いに異なる方向から見た斜視図である。 特許文献１に記載の従来技術の連結ステータコアを例示する図であり、（Ａ）は、コア部材をプレス打ち抜きにより形成する工程を示す平面図であり、（B)は、コア部材が積層された状態を示す平面図である。 特許文献２に開示の分割コアの連結固定を例示する図である。

以下、例示に基づき本発明を説明する。図１は、本発明を適用することのできるインナーロータブラシレスＤＣモータの全体構成を示す断面図である。モータハウジングは、金属或いは樹脂製の有底中空円筒形状のケースと、金属或いは樹脂製のケース蓋によって構成されている。このケース蓋は、ケース開口部の内周部に嵌着される。円筒形状ケースの内壁面には、詳細は後述するように、分割構成にしたステータ磁極コア（磁気回路を構成するヨーク）の上に、インシュレータを介して巻回した巻線により構成されるステータが固定されている。ケースとケース蓋からなるモータハウジングと、このモータハウジングに固定されるステータによりモータ固定子（電機子）を構成している。ケース底部及びケース蓋には、それぞれその中央に、ロータの回転シャフトを支持する軸受を収容し固定している。回転シャフトの一端及び他端のいずれか、或いはその双方は、モータハウジング外部に突出して、そこに結合される外部装置を駆動することになる。

ステータ磁極コアに対面するロータ表面上には、ロータ磁極となる複数のマグネットが、回転シャフトに固定されたロータコア（ロータヨーク）上に取り付けられている。このロータコアについても、詳細は、図１４及び図１５を参照して後述するように、分割コア構成とすることができる。ロータマグネットとしては、例えば、円筒成形されたネオジボンドマグネットを用いることができる。このロータ表面上に備えられているロータマグネットを利用してロータ回転位置を検出するように、モータ固定子側にセンサー部が配置されている。このセンサー部は、ロータマグネットによる磁束を検出するホール素子のような磁束検出素子を有している。

図２は、図１に示すステータ磁極コアの第１の例を示す図であり、（Ａ）は、各コアブロックを一体に組み付けた状態を示す斜視図であり、（Ｂ）〜（Ｅ）は、いずれも１個のコアブロックを互いに異なる方向から見た斜視図である。なお、複数のコアブロック相互の結合固定は、絶縁処理の上に巻線をした後のコアブロックに対して行うが、図２及び以下の説明において、説明を分かり易くするために、絶縁処理及び巻線の図示は省略している。絶縁処理及び巻線自体は、周知の技術を用いて行うことができる。

例示のステータ磁極コアは、同一形状の１２個（１２極）のコアブロックを組み合わせて構成され、かつ、各コアブロックは、回転シャフト軸方向に２段に積み重ねた構成である。一段目コアと二段目コアの回転シャフト軸方向の長さ（積層したコアシート枚数）は、必ずしも同一にする必要は無いが、同一にした場合は、一段目コアと二段目コアは、互いに反転させた関係にあるものの、同一形状である。なお、磁極コアは、所定形状に打ち抜いた鋼板を積層した構成にするのが通常であるが、粉末磁性材料を成形したもの等によって一体構成とすることも可能である。

各コアブロックは、アーム部と、アーム部の外周先端側から周方向両側に伸びる円弧形状のヨーク部とを有している。巻線は、アーム部の上に絶縁処理後巻かれることになる。ヨーク部は、一体に組み付けられた際には、それぞれの両端部に形成された嵌合部を介して、円環状に連結されることになる。一段目コアと二段目コアの間には、嵌合部に段差が生じ、かつ、両端部の段差は互いに逆方向に形成される。このような段差を介して、円環状に連結されることから、それぞれの段差の表面が係止面となり、各コアブロックのシャフト軸方向の移動は両方向に規制されることになる。

図３は、一段目コアと二段目コアの積み重ねを説明する図である。（Ａ）及び（Ｂ）は、二段目コアの斜視図及び平面図をそれぞれ示し、（Ｃ）及び（Ｄ）は、一段目コアの斜視図及び平面図をそれぞれ示し、（Ｅ）は、一段目コアと二段目コアを積み重ねた状態で示すコアブロックの斜視図を示し、（Ｆ）は、積層固定を説明する図である。一段目コアと二段目コアの間で、嵌合部を含めたヨーク部は、左右反転した配置関係にあるものの、互いに同一形状である。分割コアの少なくともヨーク部の平面形状は、この第１の例では、左右異なる形状を有する異形状コアで、かつ（Ｂ）に示すように、左右同一角度（α）範囲内にある。なお、アーム部について、一段目コアと二段目コアの間で、形状を異ならせる必要はない。例示のように、詳細は後述する外径側突起或いは内径側突起、及び別のコアブロックのそれらが嵌合する外径側凹所及び内径側凹所により、各コアブロックを連結固定する嵌合部を構成している。径方向に並べて位置する外径側突起及び内径側凹所と、内径側突起及び外径側凹所は、ヨーク部の反対側に対にして形成される。外径側突起及び内径側凹所と、内径側突起及び外径側凹所は、例示のものとは逆にすることができるが、例示したように、例えば、一段目コアでは右側に内径側突起を、そして、左側に外径側突起を設けた際には、二段目コアでは左右反転させて、右側に外径側突起を、そして、左側に内径側突起を設ける。

このようにして構成された一段目コアと二段目コアを一体に組み合わせて、（Ｅ）に示すような一個のコアブロックを構成する。このようなコアブロックの各段は、一体物として構成することも可能であるが、通常は、それ自体は周知のように、鋼板を積層して構成されることになる。所定形状を有する鋼板が、プレス機によって打ち抜かれた後、金型内に積層される。そして、金型内で、カシメ部（３個として例示）をカシメ固定する。このカシメ固定は、図３（Ｆ）に示すように、最下層鋼板のみに、プレス打ち抜きする際に同時に穴を空け、この最下層鋼板の上に積層される全ての鋼板には、プレス打ち抜き時に厚みの半分程度凸にした形状の半抜きカシメ部を形成する。そして、金型内で積層する毎に１枚ずつ位置を合わせてカシメ固定する。これによって、金型から取り出された際には、図３（Ｅ）に示すような一体に連結した構成とすることができる。或いは、図３（Ａ）及び（Ｃ）に示すように一段目コアと二段目コアを別々に構成した後に、カシメ、接着、溶接等で一体に組み合わせることも可能である。一段目コアと二段目コアの鋼板積層枚数が同一の場合、一段目コアと二段目コアの構成は互いに反転した関係にあるものの同一であるので、１種類のコアブロックの製造のみで良いというメリットが生じる。このように、コアブロックは、異形状コアからなる各段コアを複数段重ね合わせたものであり、重ね合せに際しては、連結時に嵌合部が隙間なく合わさるように、内径側と外径側の突起が一段目コアと二段目コアで径方向で逆になるように組み合わせる。

このように構成されたコアブロックに、それ自体は周知のように、コーティングやインシュレータ装着等の絶縁処理をした後に、巻線をする。巻線後、詳細は後述するように、隣り合うコアブロックを半径方向または周方向に加圧したり、相対的にねじったりする機械的嵌合のみで連結することができ、これによって、接着、溶接、カシメ等の別工程なしで環状状態を保持できる。その後、ケース内に組み付けられる（図１参照）。

図４は、隣り合うコアブロックの結合固定を説明する図である。図４に示すように、コアブロックＡの外径側突起は、磁極コアヨーク部の外径側を周方向に突出させて形成し、同時にその内径側には内径側凹所を形成する。さらに、この外径側突起は、その先端側を内径側に突出させて係合凸部を形成し、これによって、その根本側に係合凹部が形成される。言い換えると、外径側突起は、その根本部よりも先端側において、径方向長さが長く（厚さが厚く）なっている。また、コアブロックＢについては、内径側突起を、磁極コアヨーク部の内径側を周方向に突出させて形成し、同時にその外径側には外径側凹所を形成する。そして、この内径側突起は、その先端側を外径側に突出させて係合凸部を形成し、これによって、その根本側に係合凹部が形成される。言い換えると、内径側突起は、その根本部よりも先端側において、径方向長さが長く（厚さが厚く）なっている。これによって、隣り合うコアブロック同士を嵌合させた際には、一方の係合凸部が、他方の係合凹部に入り込み、同時に、他方の係合凸部が一方の係合凹部に入り込む事により、それぞれの係合凸部と係合凹部の嵌合する面が係止面となり、固定されることになる。これによって、両ブロックを周方向に容易には引き離すことができなくなる。

図５は、隣り合うコアブロック同士を嵌合させた状態で示す図であり、（Ａ）は、二段目コアの結合を、（Ｂ）は、一段目コアの結合を説明する図である。上述したように、一段目コアと二段目コアを、図示とは逆にすることは可能である。二段目コアのみであれば、図中に矢印で示すように、コアブロックＡは外径方向に、かつ、コアブロックＢは内径方向に移動することが可能である。しかし、実際には、二段目コアには、一段目コアが一体に結合されているので、コアブロックＡの外径方向への移動、及びコアブロックＢの内径方向への移動は、相手側の一段目コアブロック嵌合部の係止面によって規制されている。要するに、組み立てられたコアブロック同士を連結させた際には、コアブロック相互の径方向の移動が規制されている。

また、両ブロックを互いに周方向に引き離す方向の移動についても、相手側の係合凸部によって規制されることになる。上述のように、各コアブロック同士が一体に組み立てられた際には、径方向の移動が規制されることになるので、この方向から、分離させることもできない。組立に際しては、連結するコアブロック同士を周方向に加圧することにより、コアブロック材質が有する弾性変形を利用して強制的に押し込むことにより行う。これによって、全てのコアブロックを組み立てた際には、ヨーク部の両端側に隣接して備えた突起及び凹所によって形成される係止面によって、軸方向、径方向、周方向全ての移動が規制されることになる。

図６は、ステータ磁極コアの第２の例を示す図であり、（Ａ）〜（Ｄ）は、いずれも１個のコアブロックを互いに異なる方向から見た斜視図である。ステータ磁極コアは、上述の第１の例と同じく、同一形状の１２個（１２極）のコアブロックを組み合わせて構成され、かつ、各コアブロックは、回転シャフト軸方向に２段に積み重ねた構成である。また、上述の例と同じく、磁極コアとして一体に組み付けられた際には、それぞれのコアブロック端部に形成された嵌合部を介して、円環状に連結されることになるが、この嵌合部の構成が、第１の例とは異なっている。

図７は、第２の例の磁極コアの嵌合部形状を説明する図であり、（Ａ）は、二段目コアの平面形状を示し、（Ｂ）は、コアブロックとして合体させた状態の平面形状を示している。分割コアの平面形状は、第１の例と同じく、左右異なる形状を有し、かつ、一段目コアと二段目コアの間では、左右反転した状態にあるものの、互いに同一形状である。また、第１の例と同じく、外径側突起或いは内径側突起、及び隣接するコアブロックのそれらが嵌合する外径側凹所及び内径側凹所により、各コアブロックを連結固定する嵌合部を構成している。径方向に併置した外径側突起及び内径側凹所と、内径側突起及び外径側凹所は、ヨーク部の反対側に対にして形成される。この外径側突起及び内径側凹所と、内径側突起及び外径側凹所は、例示のものとは逆にすることもできる。その構成細部は、図４を参照して説明した第１の例と同様にすることができる。これによって、隣り合うコアブロック同士を嵌合させた際には、両ブロックを周方向に容易には引き離すことができなくなる。

図７に示す第２の例の磁極コアは、ヨーク部内径側突起の外端が、左右同一角度線（α）上にある。図７（Ａ）に示す平面形状が、二段目コアのものであるとすると、一段目コアは、左右反転した形状となるが、その場合でも、ヨーク部内径側の外端は、所定角度（α）の線上に位置する。即ち、一段目コアと二段目コアを重ねたコアブロックを、図７（Ｂ）に示すように連結させた場合、このコアブロックの内径側突起と内径側凹部の径方向係止面は、１本の同一ライン上に位置することになる。即ち、一段目コアと二段目コアは、共通面を有することになる。これによって、組立に際しては、上述の第１の例のように、コアブロック材質が有する弾性変形を利用して、周方向に加圧して押し込む方法に加えて、この第２の例では、相対的にねじるようにして組み立てることも可能である。即ち、２段構成のコアブロックの場合であれば、一段目コアでは、一方のコアブロック嵌合部突起が外径側（例えば、周方向右側）になるように、かつ、二段目コアでは他方のコアブロック嵌合部突起が外径側（例えば、周方向左側）になるように配置した状態から、それぞれのコアブロックを相対的にねじるようにして嵌合部を突き合わせて組み立てることができる。そして、そのコアブロックが隣接する反対側の嵌合部ではそのブロックを逆方向にねじる必要があるので、全てのコアブロックを組み立てた際には、軸方向、径方向、周方向全てにおいて、それらの両方向の移動が規制されることになる。

図８は、ステータ磁極コアの第３の例を示す図であり、（Ａ）は、１個のコアブロックを互いに異なる方向から見た斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す円内の拡大図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は、それぞれ二段目コア及び一段目コアの嵌合前の嵌合部の状態を示す図であり、（Ｅ）は嵌合後の平面図であり、（Ｆ）は、（Ｅ）に示す円内の拡大図である。例示のステータ磁極コアは、内径側に設けた突起部を除いて、上述した第１の例と同一である。

第１の例と同じく、外径側突起或いは内径側突起、及びそれらが嵌合する外径側凹所及び内径側凹所により、各コアブロックを連結固定する嵌合部を構成しているが、この第３の例では、内径側凹所の内径側に、小さな突起部を形成している。図８（Ｅ）（Ｆ）に示すように、隣り合うコアブロック同士を嵌合させた際には、内径側凹所に入り込んだ他方のコアブロックの内径側突起は、径方向外側に位置する外径側突起と、径方向内側に位置する突起部によって、両側から挟むようにしてその移動が規制されることになる。

図９は、ステータ磁極コアの第４の例を示す図であり、１個のコアブロックを互いに異なる方向から見た斜視図である。例示のステータ磁極コアは、異形状コアを、４段積み重ねてコアブロックを構成している。例示の一段目コアと二段目コア、及び三段目コアと四段目コアが、それぞれの鋼板積層枚数を除いて、図２に示す第１の例のコアブロックの全体に相当する。言い換えると、図９に示す第４の例は、第１の例のコアブロックを２個積み重ねた構成に相当する。このように多段に積み重ねることにより、隣り合うコアブロック同士を嵌合させた際には、より強固に結合されることになる。このように本発明は、２段以上の任意の段数のコア積み重ねにより実施することが可能である。

図１０は、ステータ磁極コアの第５の例を示す図であり、１個のコアブロックを互いに異なる方向から見た斜視図である。例示のステータ磁極コアは、異形状コアで左右対称コアを挟み、３段積み重ねてコアブロックを構成している。例示の二段目コアには、上述したような嵌合部を備えていない。隣り合う二段目コア同士は、そのヨーク部外端を接触させた状態で結合されるが、その結合力は、上下両側に位置する一段目コアと三段目コアに設けた嵌合部により得られる。図１０に示す一段目コアと三段目コア自体は、それぞれの鋼板積層枚数を除いて、図２に示す第１の例の一段目コア及び二段目コアに相当する。

図１１は、ステータ磁極コアの第６の例を示す斜視図である。例示のステータ磁極コアは、３個のアーム部Ａ〜Ｃが一つの円弧形状のヨーク部に設けられて、一つのコアブロックを形成している。例えば、図２（Ａ）に示すような円環状ステータコア（１２極）を形成するには、図１１に例示のコアブロック（３極）を、４個結合することになる。嵌合部は、３個のアーム部Ａ〜Ｃを一体に形成したコアブロックのヨーク部両端に設けられる。例えば、細い電線を用いて巻線する場合のように、巻線作業には特に問題が無い場合、コア材料の歩留まり改善やコアブロック連結工数削減の観点から、例示のような構成を採用することに意味がある。本例示では、３個のアーム部を一体に形成（３極）した例を示したが、本発明では３個に限らず、任意の数のアーム部を一体に形成して実施することが可能である。

図１２は、ステータ磁極コアの第７の例を示す図であり、（Ａ）及び（Ｂ）は、互いに異なるタイプＡ及びタイプＢのコアブロックの斜視図である。タイプＡ及びタイプＢはいずれも、左右対称である。タイプＡのように、二段目コアとして、左右の両側に外径側突起を有する場合は、一段目コアとして、左右の両側に内径側突起を有する。これに対して、タイプＢは、逆になり、一段目コアには、左右の両側に外径側突起を有する一方、二段目コアには、左右の両側に内径側突起を有する。もちろん、それぞれの突起に対応した凹所も備えている。上述の例と同様に、一段目コアと二段目コアの形状を例示とは逆にすることができる。なお、一段目コアと二段目コアの積層枚数が同一の場合、タイプＡとタイプＢは、上下反転させた関係にあるものの、同一形状である。このようなタイプＡとタイプＢのコアブロックを、周方向に交互に組み合わせることにより、円環状に連結することが可能であり、前述の他の例と同様の効果が得られる。

図１３は、アウターロータブラシレスＤＣモータに用いることのできる分割構成にしたステータ磁極コアの第８の例を示す図であり、（Ａ）は、各コアブロックを一体に組み付けた状態を示す平面図であり、（Ｂ）〜（Ｅ）は、いずれも１個のコアブロックを互いに異なる方向から見た斜視図である。例示のステータ磁極コアは、同一形状の１２個（１２極）のコアブロックを組み合わせて構成され、かつ、各コアブロックは、回転シャフト軸方向に２段に積み重ねた構成である。このように、図１３に示すコアブロック構成は、上述の第１の例と類似したコアブロック構成を有している。第１の例と同様に、各コアブロックは、巻線が巻かれるアーム部と、アーム部から周方向両側に伸びるヨーク部とを有しているものの、そのヨーク部は、アーム部の内周側の先端側から周方向に伸びる点で異なっている。このヨーク部の周方向両側に、隣接するコアブロックと結合するための嵌合部が設けられる。なお、このように、コアブロック自体は、上述した第１の例と類似のコアブロックを例として説明したが、上述の第２〜第７の例のコアブロックも、同様に、アウターロータブラシレスＤＣモータのステータ磁極コア用に変形、変更して用いることができる。

次に、図１に示すロータコアを分割構成にした場合について説明する。図１４は、分割構成のロータコアを回転シャフト上に取り付けた状態で示す図であり、図１５（Ａ）は、ロータコア全体の斜視図であり、（Ｂ）〜（Ｅ）は、１個のコアブロックを互いに異なる方向から見た斜視図である。なお、このロータコアには、巻線すること無く、図１４に示すように、外周側に円環状のマグネットが嵌合される。例示のロータコアは、同一形状の８個のコアブロックを組み合わせて構成され、かつ、各コアブロックは、回転シャフト軸方向に２段に積み重ねた構成である。このように、図１４及び図１５に示すコアブロック構成は、上述のステータ磁極コアの第１の例と類似したコアブロック構成を有している。第１の例と同様に、各コアブロックは、アーム部（但し、巻線は巻かれない）と、アーム部の外周側の先端側から周方向両側に伸びるヨーク部とを有している。このヨーク部の周方向両側に、隣接するコアブロックと結合するための嵌合部が設けられる。なお、このように、コアブロック自体は、上述した第１の例と類似のコアブロックを例として説明したが、上述の第２〜第７の例のコアブロックも、同様に、ロータコア用に変形、変更して用いることができる。

次に、本発明をアキシャルギャップタイプのブラシレスモータのステータに適用した場合について説明する。図１６（Ａ）は、ステータコア全体の斜視図であり、（Ｂ）〜（Ｅ）は、１個のコアブロックを互いに異なる方向から見た斜視図である。例示のコアブロックは、積層鋼板ではなく、粉末磁性材料を成形して一体に構成するものとして例示している。図示省略しているが、アーム部の上には巻線が巻かれる。そして、図１６（Ａ）に示すコアブロックの上面側に、回転シャフト軸方向（アキシャル方向）にギャップを設けて、ロータマグネットが対峙することになる。それ自体は、周知の構成である。

例示のステータ磁極コアは、同一形状の１２個（１２極）のコアブロックを組み合わせて構成される。各コアブロックは、上述の第１の例と同様に、巻線が巻かれるアーム部と、アーム部から周方向両側に伸びるヨーク部とを有しているものの、そのヨーク部は、アーム部の回転シャフト軸方向の片側（ロータマグネットに対峙する側とは反対側）から周方向に両側に伸びる点で異なっている。ヨーク部は、径方向に２段に積み重ねた構成にされる点では、回転シャフト軸方向に２段に積み重ねた構成である上述の第１の例とは異なるものの、第１の例と同様に、このヨーク部の周方向両側に、隣接するコアブロックと結合するための嵌合部が設けられる。但し、嵌合部を構成する突起及び凹所は、シャフト軸方向に隣接して備えられる点で、径方向に隣接して備えられる第１の例とは異なっている。なお、このように、コアブロック自体は、上述した第１の例と類似のコアブロックを例として説明したが、上述の第２〜第７の例のコアブロックも、同様に、アキシャルギャップタイプのブラシレスモータのステータ磁極コア用に変形、変更して用いることができる。

上述したアウターロータタイプと同様に、アキシャルギャップタイプモータの巻線は、分割コアとすることにより、巻線は容易となる。

次に、本発明を有ブラシＤＣモータのロータ磁極コアに適用した場合について説明する。図１７（Ａ）は、ロータ磁極コアをシャフト上に取り付けた状態で示す斜視図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ、一体に結合したロータ磁極コアの上面図及び斜視図、（Ｄ）は、結合前のコアブロックを互いに異なる方向から見た斜視図である。図示省略しているが、各コアブロックには巻線が巻かれる。例示のロータ磁極コアは、同一形状の３個（３極）のコアブロックを組み合わせて構成され、かつ、各コアブロックは、回転シャフト軸方向に２段に積み重ねた構成である。このように、図１７に示すコアブロック構成は、上述の第１の例と類似したコアブロック構成を有している。第１の例と同様に、各コアブロックは、巻線が巻かれるアーム部と、アーム部から周方向両側に伸びるヨーク部とを有しているものの、そのヨーク部は、アーム部の内周側の先端側から周方向に伸びる点で異なっている。このヨーク部の周方向両側に、隣接するコアブロックと結合するための嵌合部が設けられる。なお、このように、コアブロック自体は、上述した第１の例と類似のコアブロックを例として説明したが、上述の第２〜第７の例のコアブロックも、同様に、有ブラシＤＣモータのロータ磁極コア用に変形、変更して用いることができる。

以上、本発明のコアブロックを例示に基づき説明したが、本発明は、上述した例に限らず、例えば、インナーロータタイプブラシレスモータと同様な構成を有する永久磁石型ステッピングモータのステータコア、可変リラクタンス型ステッピングモータのステータコア及びロータコア、ハイブリッド型ステッピングモータのステータコア、インダクションモータのステータコア、ユニバーサルモータのステータコア、さらには、直流モータのコア基本構造と同様な構成を有するユニバーサルモータのロータコア等にも適用できる。

Claims (17)

1. 周方向に配置した複数個をそれぞれの両端部で相互に連結することにより１個の環状の磁極コアを構成するコアブロックにおいて、
   前記コアブロックは、その両端部のそれぞれに嵌合部を有するコアを複数段積み重ねて構成し、
   隣り合うコアブロックを相互に嵌合させた際に、軸方向、径方向、及び周方向において、それぞれの両方向への移動を規制する係止面を有するコアブロック。
2. 前記コアブロックは、複数段積み重ねたコアのそれぞれが、アーム部と、該アーム部の端部から周方向に伸びるヨーク部とを有し、前記係止面は前記ヨーク部の両端側に隣接して備えた突起及び凹所によって形成し、複数段積み重ねた各段コアの少なくとも一つにおいて、前記突起は、前記ヨーク部の両端部のそれぞれから周方向に伸びる一方、前記凹所によって隣接するコアブロックの突起を収容するよう構成し、かつ、前記複数段コアの別の少なくとも一つにおいて、前記突起及び凹所とは逆の位置に突起及び凹所を隣接して設けたことから成る請求項１に記載のコアブロック。
3. 前記突起は、その根本部よりも先端側において厚さを厚くすることによって、その先端側に係合凸部を形成し、これによって、隣接するコアブロックの係合凸部が嵌め合わされる係合凹部を根本側に形成した請求項２に記載のコアブロック。
4. 前記コアブロックのヨーク部の平面形状は左右異なる形状を有し、前記各段コアの少なくとも一つにおいて、前記ヨーク部の両端側に、併置した突起及び凹所を、左右異なるように対にして形成し、かつ、前記各段コアの別の少なくとも一つにおいて、前記突起及び凹所とは反転させた位置に突起及び凹所を設けた請求項３に記載のコアブロック。
5. 前記各段コアの全てにおいて、前記ヨーク部内径側の周方向外端が、同一ライン上に位置するようにして、内径側突起及び外径側凹所を形成した請求項４に記載のコアブロック。
6. 内径側に位置する前記凹所の内径側に、その外径側に位置する前記突起とは別の突起部を形成した請求項３に記載のコアブロック。
7. 前記コアブロックのヨーク部は左右対称な平面形状を有し、前記各段コアの少なくとも一つにおいて、併置した突起及び凹所をそれぞれ前記ヨーク部の両側に形成し、かつ、前記各段コアの別の少なくとも一つにおいて、前記突起及び凹所とは逆にして突起及び凹所をそれぞれ前記ヨーク部の両側に形成した請求項３に記載のコアブロック。
8. 前記コアブロックは、プレス打ち抜きした鋼板を積層して、カシメ固定することにより構成した請求項３に記載のコアブロック。
9. 前記コアブロックは、それぞれプレス打ち抜きした鋼板を積層してカシメ固定した同一構成の各段コアを、互いに反転させて一体に複数段積み重ねることにより構成した請求項３に記載のコアブロック。
10. 前記各段コアのさらに別の少なくとも一つは、嵌合部を備えずに、隣接するコアブロックとは前記ヨーク部外端を接触させた状態で結合される請求項３に記載のコアブロック。
11. 前記各段コアの間に形成される段差を介して、環状に連結した際に、各コアブロックのシャフト軸方向の移動が両方向に規制される請求項３に記載のコアブロック。
12. 複数のアーム部を一つのヨーク部に連結した状態で一体に形成し、前記嵌合部は、この連結したコアブロックの両側に設けられる請求項１に記載のコアブロック。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載のコアブロックを、一体に組み合わせることにより環状に連結して構成したモータ用の磁極コア。
14. 複数のコアブロックを、一体に組み合わせることにより環状に連結して構成したモータ用の磁極コアにおいて、
    前記コアブロックは、アーム部と、該アーム部の端部から周方向に伸びるヨーク部とを有し、少なくとも前記ヨーク部は、モータ回転シャフト軸方向或いは径方向に各段コアを積み重ねて複数段コアとして構成し、
    前記コアブロックは、前記ヨーク部の両端部に、前記コアブロックを相互に連結するための嵌合部を形成し、
    前記嵌合部は、前記各段コアの少なくとも一つにおいて、前記ヨーク部の両端部のそれぞれから周方向に伸びる突起を備え、かつ該突起とは径方向或いは軸方向に併置して、隣接するコアブロックの突起を収容する凹所を備え、そして、前記各段コアの別の少なくとも一つにおいて、前記突起及び凹所とは径方向或いは軸方向逆の位置に突起及び凹所を設けた、
    ことから成るモータ用の磁極コア。
15. 前記ヨーク部から周方向に伸びる前記突起は、その根本部よりも先端側において厚さを厚くすることによって、その先端側に係合凸部を形成し、これによって、隣接するコアブロックの係合凸部が嵌め合わされる係合凹部を根本側に形成した請求項１４に記載のモータ用の磁極コア。
16. 複数のコアブロックを、一体に組み合わせることにより環状に連結して構成したモータ用の磁極コアにおいて、
    前記コアブロックは、アーム部と、該アーム部の端部から周方向に伸びるヨーク部とを有する単位コアブロックを周方向に複数個連結し、かつ、少なくとも前記ヨーク部は、モータ回転シャフト軸方向又は径方向に各段コアを積み重ねて構成し、
    前記コアブロックは、その両側に位置するヨーク部の外端部に、前記コアブロックを相互に連結するための嵌合部を形成し、
    前記嵌合部は、前記各段コアの少なくとも一つにおいて、前記ヨーク部の外端部から周方向に伸びる突起を備え、かつ該突起とは径方向又は軸方向に併置して、隣接するコアブロックの突起を収容する凹所を備え、そして、前記各段コアの別の少なくとも一つにおいて、前記突起及び凹所とは径方向又は軸方向逆の位置に突起及び凹所を設けた、
    ことから成るモータ用の磁極コア。
17. 前記突起は、その根本部よりも先端側において厚さを厚くすることによって、その先端側に係合凸部を形成し、これによって、隣接するコアブロックの係合凸部が嵌め合わされる係合凹部を根本側に形成した請求項１６に記載のモータ用の磁極コア。

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