JP7637495B2 - モータ - Google Patents

Description

本発明は、モータに関する。

従来、複数のセグメント形状をなす鋼板を板厚方向に積層してセグメントを形成し、複数のセグメントを環状に組み立てることでステータを形成し、このステータとロータが組み合わせて構成されたモータが知られている。

特開２０００－１５２５２９号公報

従来のステータでは、複数のピースが連結されたセグメント形状を鋼板から打ち抜き、打ち抜いた鋼板を積層した後、内側に折り曲げて扇形のセグメントを形成する。そして、扇形のセグメントを環状に組み合わせてステータを構成している。しかしながら、複数のセグメントを環状に組み合わせるとき、係合部同士が単に接触するように係合している。すると、セグメントの係合部同士の係合が不十分となる。そのため、セグメントが係合部を中心にして外側や内側に動いてしまい、複数のセグメントを環状に組付けたときの真円度が悪化するとともに、セグメントの組み付け位置がずれると、ハウジングに組み付けることが困難となる。

本発明は、上記課題を一例とするものであり、ステータの真円度を高めることを目的の一つとする。

本発明の一態様に係るモータは、ロータおよびステータを備える。前記ステータは、係合部を介して連結された奇数個のセグメントを備える。前記セグメントは、連結部を介して連結された複数のピースを備える。前記複数のピースは円弧状に配置され、前記奇数個のセグメントは環状に配置される。前記奇数個のセグメントの係合部はそれぞれ、周方向に突出する２つの凸部と、径方向において前記２つの凸部の間に設けられる凹部とを有する。隣接配置される２つのセグメントのうち、一方のセグメントの凸部は、他方のセグメントの凹部に係合し、前記一方のセグメントの凹部は、前記他方のセグメントの凸部に係合する。前記一方のセグメント及び前記他方のセグメントの２つの凸部は、頂部を有し、前記一方のセグメントの凸部と前記他方のセグメントの凹部は、互いに対向し合う第１平面と第３平面とを有する。前記第１平面と前記第３平面とは、前記ステータの径方向及び周方向に延在し、かつ、前記頂部に向けて互いに交差する方向に延在する。前記一方のセグメント及び前記他方のセグメントの凸部の頂部が前記ステータの内周側に向けて突出する。前記一方のセグメントの凹部と前記他方のセグメントの凸部は、互いに対向し合う第２平面と前記第３平面とを有する。前記第２平面と前記第３平面とは、前記ステータの径方向及び周方向に延在し、かつ、前記頂部に向けて互いに交差する方向に延在する。前記第１平面と前記第２平面は、前記ステータの径方向に沿う中心線に直交する周方向に沿う線に対して鋭角をなし、前記第３平面は、前記ステータの径方向に沿う中心線に直交する周方向に沿う線に対して正の角度をなす。前記第２平面の接触可能面積は、前記第１平面の接触可能面積より大きい。

本発明の一態様によれば、ステータの真円度を高めることができる。

図１は、本実施形態に係るステータの構成例を示す斜視図である。 図２は、セグメントの形状の例を示す斜視図である。 図３は、セグメントの形状の例を示す平面図である。 図４は、折り曲げ前のセグメントの連結部の例を示す平面図である。 図５は、セグメントの連結部の形状を設定するための説明図である。 図６は、セグメントの連結部の形状を設定するための説明図である。 図７は、複数のセグメントが組み立てられたステータの例を示す平面図である。 図８は、折り曲げ後のセグメントの連結部の例を示す平面図である。 図９は、組み付け後のセグメントの係合部の例を示す平面図である。 図１０は、セグメントの係合部の形状を設定するための説明図である。 図１１は、複数のセグメントが組み立てられたステータの例を示す平面図である。 図１２は、組み付け前の複数のセグメントを示す斜視図である。 図１３は、組み付け後の複数のセグメントを示す斜視図である。 図１４は、モータの構成例を示す斜視図である。 図１５は、モータの構成例を示す分割斜視図である。

以下、実施形態に係るモータについて図面を参照して説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、１つの実施形態や変形例に記載された内容は、原則として他の実施形態や変形例にも同様に適用される。

図１は、本実施形態に係るステータ２の構成例を示す斜視図である。図１において、ステータ２１と、ステータ２１に設けられた環状の基板（以下、接続板と呼称する）２８とが示されている。ステータ２１は、複数（たとえば２個）のピースが折り曲げ可能な連結部を介して連結されたセグメント２３の各ピースに上側インシュレータ２４および下側インシュレータ２５が装着された上でコイル２６が巻回された後に、連結部が折り曲げられて、複数（たとえば３個）のセグメント２３により環状に形成されている。ここで、インシュレータは、上側インシュレータ２４および下側インシュレータ２５で構成されている。各セグメント２３は、それぞれがセグメントとして、ステータ全体としてのコアを形成する。３個のセグメント２３が用いられる場合、セグメントの数は３となる。セグメントの数は、２次・４次の円環振動モードに対する剛性を高める上で、３が好ましいが、３以上の奇数でもよい。また、複数のセグメント２３が有するピースの数が偶数であり、複数のセグメント２３の数が奇数または素数であってもよい。ピースの数が偶数であっても、セグメント２３の数を３以上の奇数または素数にすることで、モータの振動や振動に伴う騒音を抑制することができる。

接続板２８は、セグメント２３のピースごと（スロットごと）に上側インシュレータ２４の上部に設けられた端子２７を一括して配線するものであり、プリント基板または所定の基板にプリント基板や相互接線導体（バスパー）を設けたもの等により形成されている。なお、接続板２８は、コイル２６が巻回され環状に仮組されたセグメント２３がモータのハウジングに挿入された後に端子２７と接続される場合もある。各スロットのコイル２６の電気接続が端子２７を介し接続板２８により一括に行われることで、渡り線が交差しないようにすることができる。また、インシュレータに渡り線をガイドするガイド部が不要となり、回転軸方向におけるステータの寸法を短縮し、モータのデッドスペースを縮小することができる。図示の例では、接続板２８に形成された複数の孔部２８ａそれぞれに、端子２７の端部２７－ａが挿入され、端子２７の端部２７－ａの一部が接続板２８の面から外側に突出している。端子２７の端部２７－ａは、接続板２８に形成された配線の一部と電気接続されている。端部２７－ａには、インシュレータに固定される突出部２７－ｂ、２７－ｃが連なっている。

図２は、セグメントの形状の例を示す斜視図であり、図３は、セグメントの形状の例を示す平面図である。図２および図３において、鋼板２２は、電磁鋼板から金型等により打ち抜かれて形成される。また、鋼板２２が複数枚積み重ねられてセグメント２３が形成される。

セグメント２３は、磁性体としての鋼板２２が複数枚積み重ねられて形成される。なお、図２においては、電磁鋼板の積み重ねにより表れる端面の表現は、図示が省略されている。図示の例では、２つの略Ｔ字状の平面形状を有するピース２３ａが連結部２３ｂを介して連結されている。各ピース２３ａにはティース２３ｅが形成されている。このティース２３ｅの一方の端部２３ｅ１（径方向においてロータ３に対向する端部）が磁極部となる。連結部２３ｂは、内周側に外周側に凹む第１凹部２３ｂ－ａが形成されている。また、連結部２３ｂは、外周側に内周側に凹む第２凹部２３ｂ－ｂが形成されている。第１凹部２３ｂ－ａは、円弧形状をなし、第２凹部２３ｂ－ｂは、矩形状をなす。連結部２３ｂは、第１凹部２３ｂ－ａと第２凹部２３ｂ－ｂとの間が細く形成されており、第１凹部２３ｂ－ａが閉じる方向に容易に折り曲げ可能とされている。

第１凹部２３ｂ－ａから内周側に向けて一対の対向面２３ｂ－ｃが設けられる。一対の対向面２３ｂ－ｃは、一対の対向部２３ｂ－ｄに接続する。一対の対向部２３ｂ－ｄは、連結部２３ｂより内周側に位置する。すなわち、セグメント２３は、各ピース２３ａと連結部２３ｂとの間に内周側に突出する一対の突出部２３ｆが設けられる。一対の対向面２３ｂ－ｃと一対の対向部２３ｂ－ｄは、一対の突出部２３ｆに互いに対向して位置している。一対の対向面２３ｂ－ｃは、平面であり、一対の対向部２３ｂ－ｄは、モータ１の回転軸方向に沿った対向線（設計接触線）である。セグメント２３が折り曲げられたとき、一対の対向面２３ｂ－ｃが接近して互いの間に隙間が確保される。このとき、一対の対向部２３ｂ－ｄは、互いに接触するか、または、互いの間に微小隙間が設けられる。すなわち、一対の対向部２３ｂ－ｄは、公差や誤差に応じて接触するか、互いの間に微小隙間が形成される。また、一対の面２３ｂ－ｅは、一対の対向部２３ｂ－ｄより内周側に設けられ、一対の対向面２３ｂ－ｃより外側の領域に設定されている。つまり、一対の面２３ｂ－ｅは、一対の突出部２３ｆの先端側に設けられる。

セグメント２３は、左右の端部に係合部２３ｃ、２３ｄが設けられ、環状に折り曲げられた状態で隣のセグメント２３の係合部２３ｃ、２３ｄと接触し、係合し合うようになっている。一方の係合部２３ｃは、周方向の一方側に突出する２つの凸部２３ｃ－ａ、２３ｃ－ｂと、２つの凸部２３ｃ－ａ、２３ｃ－ｂの間に設けられる凹部２３ｃ－ｃとを有する。他方の係合部２３ｄは、周方向の一方側に突出する２つの凸部２３ｄ－ａ、２３ｄ－ｂと、２つの凸部２３ｄ－ａ、２３ｄ－ｂ部の間に設けられる凹部２３ｄ－ｃとを有する。

隣接配置される２つのセグメント２３のうち、一方のセグメント２３の凸部２３ｃ－ａは、他方のセグメント２３の凹部２３ｄ－ｃに係合し、一方のセグメントの凹部２３ｃ－ｃは、他方のセグメントの凸部２３ｄ－ｂに係合する。一方のセグメント２３の凸部２３ｃ－ａは、頂部２３ｃ－ｄを有し、他方のセグメント２３の凸部２３ｄ－ｂは、頂部２３ｄ－ｄを有する。

一方のセグメント２３の凸部２３ｃ－ａと他方のセグメント２３の凹部２３ｄ－ｃは、互いに対向し合う第１平面２３ｃ－ｅ、２３ｄ－ｅを有する。第１平面２３ｃ－ｅ、２３ｄ－ｅは、ステータ２の径方向及び周方向に延在し、かつ、頂部２３ｃ－ｄに向けて互いに交差する方向に延在する。一方のセグメント２３の凹部２３ｃ－ｃと他方のセグメント２３の凸部２３ｄ－ｂは、互いに対向し合う２つの第２平面２３ｃ－ｈ、２３ｄ－ｈを有する。第２平面２３ｃ－ｈ、２３ｄ－ｈは、ステータ２の径方向及び周方向に延在し、かつ、頂部２３ｄ－ｄに向けて互いに交差する方向に延在する。ここで、第１平面２３ｃ－ｆと第２平面２３ｃ－ｇとは、同一の平面である。また、係合部２３ｄにて、第１平面２３ｄ－ｆと第２平面２３ｄ－ｇとは、同一の平面である。一方のセグメント２３の凸部２３ｃ－ａと他方のセグメント２３の凹部２３ｄ－ｃ及び一方のセグメント２３の凹部２３ｃ－ｃと他方のセグメント２３の凸部２３ｄ－ｂが共有する第３平面２３ｃ－ｆと第３平面２３ｃ－ｇは、同一の平面である。

なお、セグメント２３は、図２および図３に示す直線的な状態において、連結部２３ｂの面２３ａ－１と係合部２３ｃの面２３ｃ－１と係合部２３ｄの面２３ｄ－１とは、図３の上下方向の位置が同じ位置であり、一直線上に配置される。また、この状態において、係合部２３ｃの面２３ｃ－２と係合部２３ｄの面２３ｄ－２とは、平行をなし、連結部２３ｂの面２３ａ－１は、面２３ｃ－２、２３ｄ－２に対して直交をなしている。面２３ａ－１、２３ｃ－１、２３ｃ－２、２３ｄ－１、２３ｄ－２は、セグメント２３にコイル２６を巻回するとき、セグメント２３を装置に装着するときの位置決め面となる。

以下、連結部２３ｂにおける一対の対向面２３ｂ－ｃと一対の対向部２３ｂ－ｄの形状について詳細に説明する。図４は、折り曲げ前のセグメントの連結部の例を示す平面図であり、図５は、セグメントの連結部の形状を設定するための説明図であり、図６は、セグメントの連結部の形状を設定するための説明図である。図４から図６において、連結部２３ｂは、内周側に第１凹部２３ｂ－ａが形成され、外周側に第２凹部２３ｂ－ｂが形成されることで、径方向の幅が細くなっている。第１凹部２３ｂ－ａは、中心Ｏ１の円弧であり、円弧形状をなしているが、たとえば、楕円であってもよい。

連結部２３ｂは、隣り合う２つのピース２３ａにおける折り曲げ回転の中心となる設計中心Ｏ２が設定される。設計中心Ｏ２は、隣り合う２つのピース２３ａの中間位置で、かつ、第１凹部２３ｂ－ａと第２凹部２３ｂ－ｂの中間位置であることが好ましい。また、連結部２３ｂは、隣り合う２つのピース２３ａにおける形状決定のための仮想点Ｏ３が設定される。仮想点Ｏ３は、設計中心Ｏ２より径方向の外周側に設定される。設計中心Ｏ２と仮想点Ｏ３は、ステータ２の中心を通って径方向に沿う折り曲げ線Ｌ１上に配置される。なお、第１凹部２３ｂ－ａの中心Ｏ１も折り曲げ線Ｌ１上に配置される。

まず、設計中心Ｏ２を中心として設計接合点を通る第１仮想円Ｃ１が設定される。次に、設計中心Ｏ２から設計接合点に向けて左右に所定角度α（たとえば、１５度）で広がる一対の直線Ｌ２を設定する。なお、本実施形態では、ステータ２が６つのピース２３ａにより構成されていることから、所定角度αが１５度であるが、ステータ２を構成するピース２３ａの数に応じて所定角度αが設定される。そして、第１仮想円Ｃ１と一対の直線Ｌ２の交点Ｏ４を通る一対の直線Ｌ２に対する一対の垂線Ｌ３が設定される。中心Ｏ５が一対の垂線Ｌ３上にあって所定半径を有する一対の第２仮想円Ｃ２が設定される。ここで、第２仮想円Ｃ２の所定半径は、ステータ２の半径に応じて設定される。第２仮想円Ｃ２の所定半径は、たとえば、ステータ２の半径の３０％～１００％の範囲が好ましい。そして、一対の対向面２３ｂ－ｃは、仮想点Ｏ３から一対の第２仮想円Ｃ２に接する接線Ｌ４上に配置される、すなわち、一対の対向面２３ｂ－ｃは、仮想点Ｏ３から一対の第２仮想円Ｃ２に接する接線Ｌ４上に配置され、一端が第１凹部２３ｂ－ａに接続して他端が一対の第２仮想円Ｃ２に接続し、第２仮想円Ｃ２が対向部２３ｂ－ｄより内周側の面２３ｂ－ｅを形成している。

図７は、複数のセグメントが組み立てられたステータの例を示す平面図、図８は、折り曲げ後のセグメントの係合部の例を示す平面図である。図７において、ステータ２は、３個のセグメント２３が周方向に円弧状に係合されて構成されている。セグメント２３は、２個のピース２３ａを有することから、ステータ２は、６個のピース２３ａが周方向に円弧状に連結されて構成されている。６個のピース２３ａが連結されて構成されたステータ２は、各ピース２３ａの連結部２３ｂ及び各セグメント２３を構成する各ピース２３ａの係合部２３ｃ、２３ｄを頂点とする六角形（好ましくは、正六角形）Ｐを形成する。具体的に、各ピース２３ａの連結部２３ｂにおける頂点は、対向部２３ｂ－ｄである。

図８において、各セグメント２３が連結部２３ｂで内側に折り曲げられると、一対の対向面２３ｂ－ｃが接近し、理想的には、一対の対向部２３ｂ－ｄが互いに接触するが、互いの間に隙間が確保されるときもある。このとき、一対の対向面２３ｂ－ｃは、第１凹部２３ｂ－ａから一対の対向部２３ｂ－ｄまで互いの間隔が徐々に狭くなる。言い換えれば、一対の対向面２３ｂ－ｃは、互いの間隔が、第１凹部２３ｂ－ａから一対の対向部２３ｂ－ｄにかけて減少する。すなわち、連結部２３ｂにおける一対の対向面２３ｂ－ｃの隙間は、外周側から内周側に向けて徐々に小さくなる。たとえば、一対の対向面２３ｂ－ｃにおける外周側の隙間Ｓ１は、０．０８ｍｍであり、一対の対向面２３ｂ－ｃにおける内周側の隙間Ｓ２は、０．０２ｍｍである。この隙間Ｓ１、Ｓ２の大きさは、公差や誤差によって変動する。そして、隙間Ｓ１、Ｓ２は、組み立てられたモータ１におけるステータ２とロータ３の径方向における隙間よりも小さい（およそ１／１０～１／５）。すなわち、各セグメント２３が連結部２３ｂで内側に折り曲げられると、理想的には、一対の対向部２３ｂ－ｄが互いに線接触することから、第１凹部２３ｂ－ａから対向部２３ｂ－ｄまで設けられる一対の対向面２３ｂ－ｃは、径方向の全域で間隔が徐々に狭くなっている。

また、係合部２３ｃにおける凸部２３ｃ－ａ、２３ｃ－ｂと凹部２３ｃ－ｃ、係合部２３ｄにおける凸部２３ｄ－ａ、２３ｄ－ｂと凹部２３ｄ－ｃの形状について詳細に説明する。図９は、組み付け後のセグメントの係合部の例を示す平面図であり、図１０は、セグメントの係合部の形状を設定するための説明図である。図９において、一方の係合部２３ｃは、セグメント２３における一方のピース２３ａの端部に設けられ、他方の係合部２３ｄは、セグメント２３における他方のピース２３ａの端部に設けられる。隣り合う２つのセグメント２３は、係合部２３ｃと係合部２３ｄとが接触して係合し合う。一方のセグメント２３の凸部２３ｃ－ａが他方のセグメント２３の凹部２３ｄ－ｃに係合し、一方のセグメントの凹部２３ｃ－ｃに他方のセグメントの凸部２３ｄ－ｂが係合する。

図１０において、ステータ２の中心を通って径方向に沿う係合線Ｌ１１が設定される。また、ステータ２の中心に中心を持つ図７に示す六角形の外接円（設計接合点を通る円）と係合線Ｌ１１の交点における接線Ｌ１２が設定される。ここで、係合線Ｌ１１と接線Ｌ１２とが直交する位置が仮想係合点Ｏ１１に設定される。仮想係合点Ｏ１１を通り、かつ、接線Ｌ１２に対して正（反時計回転）の角度βをもって交差する第１傾斜線Ｌ１３が設定される。本実施形態では、上述した係合部２３ｃ、２３ｄの形状から、図１０にて、第１傾斜線Ｌ１３が左下側から右上側に沿う線としたが、係合部２３ｃ、２３ｄの形状が逆の場合、第１傾斜線Ｌ１３は、右下側から左上側に沿う線となる。

第１傾斜線Ｌ１３に対して鋭角θ１、θ２をもって交差する第２傾斜線Ｌ１４および第３傾斜線Ｌ１５が設定される。第２傾斜線Ｌ１４は、第１傾斜線Ｌ１３の長さ方向の一方側で第１傾斜線Ｌ１３と交差し、第３傾斜線Ｌ１５は、第１傾斜線Ｌ１３の長さ方向の他方側で第１傾斜線Ｌ１３と交差する。ここで、第２傾斜線Ｌ１４と第３傾斜線Ｌ１５とは、平行であるため、鋭角θ１、θ２は、同じ角度である。ただし、鋭角θ１、θ２を異なる角度とし、第２傾斜線Ｌ１４と第３傾斜線Ｌ１５とを平行としなくてもよい。また、第２傾斜線Ｌ１４および第３傾斜線Ｌ１５は、係合部２３ｃと係合部２３ｄの中間位置で係合線Ｌ１１と交差することが好ましい。

一方の係合部２３ｃにおいて、凸部２３ｃ－ａは、第２傾斜線Ｌ１４に沿った第１平面２３ｃ－ｅと、第１傾斜線Ｌ１３に沿った第３平面２３ｃ－ｆとにより構成される。凹部２３ｃ－ｃは、第１傾斜線Ｌ１３に沿った第３平面２３ｃ－ｇと、第３傾斜線Ｌ１５に沿った第２平面２３ｃ－ｈとにより構成される。他方の係合部２３ｄにおいて、凹部２３ｄ－ｃは、第２傾斜線Ｌ１４に沿った第１平面２３ｄ－ｅと、第１傾斜線Ｌ１３に沿った第３平面２３ｄ－ｆとにより構成される。凸部２３ｄ－ｂは、第１傾斜線Ｌ１３に沿った第３平面２３ｄ－ｇと、第３傾斜線Ｌ１５に沿った第２平面２３ｄ－ｈとにより構成される。

係合部２３ｃにおける凸部２３ｃ－ａは、頂部２３ｃ－ｄがステータ２の周方向で、かつ、内周側に向けて突出している。すなわち、係合部２３ｃにおける凸部２３ｃ－ａおよび凹部２３ｃ－ｃ、係合部２３ｄにおける凸部２３ｄ－ｂおよび凹部２３ｄ－ｃは、第１傾斜線Ｌ１３と第２傾斜線Ｌ１４と第３傾斜線Ｌ１５により形成される。そして、第１傾斜線Ｌ１３と第２傾斜線Ｌ１４と第３傾斜線Ｌ１５は、係合線Ｌ１１に直交する接線Ｌ１２に対して、同一方向に傾斜している。

凸部２３ｃ－ａは、凹部２３ｄ－ｃに係合し、凸部２３ｄ－ｂは、凹部２３ｃ－ｃに係合する。凸部２３ｃ－ａと凹部２３ｄ－ｃとの係合位置と、凸部２３ｄ－ｂと凹部２３ｃ－ｃとの係合位置は、ステータ２の径方向に並んで配置される。すなわち、第１平面２３ｃ－ｅ、２３ｃ－ｆ、２３ｄ－ｅ、２３ｄ－ｆと、第２平面２３ｃ－ｇ、２３ｃ－ｈ、２３ｄ－ｇ、２３ｄ－ｈとは、ステータ２の径方向に並んで配置される。第１平面２３ｃ－ｅ、２３ｃ－ｆ、２３ｄ－ｅ、２３ｄ－ｆに対して、第２平面２３ｃ－ｇ、２３ｃ－ｈ、２３ｄ－ｇ、２３ｄ－ｈが内周側に配置される。そして、第２平面２３ｃ－ｈ、２３ｄ－ｈの面積と第１平面２３ｃ－ｅ、２３ｄ－ｅの面積は第１平面２３ｃ－ｅ、２３ｄ－ｅの面積より大きいが、これに限らず、第１平面２３ｃ－ｅ、２３ｄ－ｅの面積が第２平面２３ｃ－ｈ、２３ｄ－ｈの面積より大きくてもよい。

すなわち、係合部２３ｃ、２３ｄは、ステータ２の内周側に突出する膨出部２３ｇ、２３ｈが設けられる。第２平面２３ｃ－ｈ、２３ｄ－ｈは、膨出部２３ｇ、２３ｈ側に配置される。係合部２３ｃにおける凹部２３ｃ－ｃの第２平面２３ｃ－ｈと係合部２３ｄにおける凸部２３－ｂの第２平面２３ｄ－ｈとの接触可能面積は、係合部２３ｃにおける凸部２３ｃ－ａの第１平面２３ｃ－ｅと係合部２３ｄにおける凹部２３－ｃの第１平面２３ｄ－ｅの接触可能面積より大きい。ここで、係合部２３ｃと係合部２３ｄは、第１平面２３ｃ－ｅ、２３ｃ－ｆ及び第２平面２３ｃ－ｇ、２３ｃ－ｈと、第１平面２３ｄ－ｅ、２３ｄ－ｆ及び第２平面２３ｄ－ｇ、２３ｄ－ｈとが必ず接触するものではなく、交差や製造誤差などに応じて面接触、線接触、点接触状態となり、隙間が形成される。接触可能面積とは、設計交差や製造誤差などがなかったときの面積である。つまり、第１平面２３ｃ－ｅ、２３ｄ－ｅ及び第２平面２３ｃ－ｈ、２３ｄ－ｈの面積である。

そして、第２平面２３ｃ－ｈ、２３ｄ－ｈに形成された隙間の大きさは、第１平面２３ｃ－ｅ、２３ｄ－ｅに形成された隙間の大きさより小さい。具体的には、第３傾斜線Ｌ１５の位置で接触可能な凸部２３ｄ－ｂと凹部２３ｃ－ｃとの面積は、第２傾斜線Ｌ１４の位置で接触可能な凸部２３ｃ－ａと凹部２３ｄ－ｃとの面積より大きい。そして、第３傾斜線Ｌ１５の位置での設計上での凸部２３ｄ－ｂと凹部２３ｃ－ｃとの寸法公差は、第２傾斜線Ｌ１４の位置で設計上での凸部２３ｃ－ａと凹部２３ｄ－ｃとの寸法公差より小さい。すなわち、隣り合うセグメント２３は、係合部２３ｃ、２３ｄにおける第３傾斜線Ｌ１５に接触可能な凸部２３ｃ－ｂと凹部２３ｄ－ｂとの位置が磁束の通り道（磁路）となる。ただし、第１平面と第２平面の大小関係を逆にして第１平面を磁束の通り道（磁路）としてもよい。

図１１は、複数のセグメントが組み立てられたステータの例を示す平面図である。図１１において、上述したように、ステータ２は、３個のセグメント２３が周方向に円弧状に係合されて構成されている。セグメント２３は、２個のピース２３ａを有することから、ステータ２は、６個のピース２３ａが周方向に円弧状に連結されて構成されている。６個のピース２３ａが連結されて構成されたステータ２は、各ピース２３ａの連結部２３ｂ及び各セグメント２３を構成する各ピース２３ａの係合部２３ｃ、２３ｄを頂点とする六角形Ｐを形成する。具体的に、各ピース２３ａの係合部２３ｃ、２３ｄにおける頂点は、仮想係合点Ｏ１１である。

図１２は、組み付け前の複数のセグメントを示す斜視図であり、図１３は、組み付け後の複数のセグメントを示す斜視図である。なお、環状のコアの形成を概念的に示すものであり、実際には前述したようにセグメント２３の各ピース２３ａに上側インシュレータ２４および下側インシュレータ２５が装着され、コイルが巻回された後に折り曲げが行われる。図１２において、３つのセグメント２３がそれぞれ円弧状に曲げられた後に合体されることにより、図１３に示されるような環状のコアが形成される。

従来の一続きの帯状のコアが環状に曲げられるタイプのステータでは、１周３６０°の範囲に対して１回の作業で環状に曲げが行われるため、一部の連結部に過剰な力が働いて真円度が悪化し、マグネットの磁極数に応じた半径方向への加振力による振動が発生する場合があった。これに対し、本実施形態では、複数（たとえば、３個）のセグメント２３がそれぞれにおいて円弧状に曲げられた後に、複数のセグメント２３の合体が行われるため、真円度が向上する。その結果、マグネットの磁極数に応じた半径方向への加振力による振動や騒音の低下が期待できる。

また、従来の一続きの帯状のコアが環状に曲げられるタイプのステータでは、１周の中の１箇所で端部の接続が行われるため、２次および４次の円環振動モードに対して剛性が低く、この点からも振動や騒音が発生する場合があった。これに対し、本実施形態では、たとえば３個といった、セグメントの数が奇数となっているため、セグメントの接続部が円の中心を介して対向することがなく、２次および４次の円環振動モードに対して剛性が高い。その結果、振動や騒音の低下が期待できる。

そして、従来のステータでは、セグメントを連結部の設計位置で内側に折り曲げることで、一対の対向面を面接触させている。この場合、セグメントの折り曲げ起点が設計位置からずれると、一対の対向面が線接触状態となり、一対の対向面の間に隙間が生じる。すると、複数のセグメントを環状に組み合わせたとき、ステータの真円度が低下する。これに対し、本実施形態のステータ２では、セグメント２３を連結部２３ｂの設計位置で内側に折り曲げたとき、一対の対向面２３ｂ－ｃの間に意図的に隙間が生じるようにし、理想的には、一対の対向部２３ｂ－ｄが互いに線接触するようにしている。そして、セグメント２３を折り曲げた後に環状に組み合わせたとき、６個の頂点を有する六角形Ｐを形成する。この場合、セグメント２３の折り曲げ起点が設計位置からずれても、六角形Ｐの形状が規制されて大きく動かない構成となっている。そのため、複数のセグメント２３を環状に組み合わせたときに、ステータ２の高い真円度が確保される。なお、六角形Ｐの６個の頂点は、３つの対向部２３ｂ－ｄと３つの仮想係合点Ｏ１１である。

また、従来のステータでは、複数のセグメントを環状に組み合わせるとき、係合部同士を単に接触するように係合させている。この場合、セグメント同士の組み付けが容易であるものの、セグメントの係合部同士の係合が不十分であったため、セグメントが係合部を中心にして外側や内側に動いてしまい、真円度を悪化させる原因となっていた。これに対し、本実施形態のステータ２では、係合部２３ｃ、２３ｄの凸部２３ｃ－ａ、２３ｄ－ｂ及び凹部２３ｃ－ｃ、２３ｄ－ｃが鋭角形状をなして互いに嵌合している。そのため、セグメント２３は、係合部２３ｃ、２３ｄで外側や内側に開くことが防止され、真円度を悪化させることが抑制される。

すなわち、ステータ２にて、３個のセグメント２３を組み合わせるとき、まず、図１２に示すように、３個のセグメント２３を周方向に間隔を空けて配置する。次に、３個のセグメント２３を中心に向けて内側に移動し、各係合部２３ｃ、２３ｄ同士を係合させる。すると、図１３に示すように、３個のセグメント２３が環状に組み合わされてステータ２が構成される。３個のセグメント２３が組み合わされたステータ２は、係合部２３ｃ、２３ｄの形状により、１個のセグメント２３または２個のセグメント２３が径方向に移動することが阻止されている。そのため、真円度が維持されると共に、ステータ２の取り扱いが容易となる。但し、３個のセグメント２３を組み合わせるとき、３個のセグメント２３を軸方向に移動し、各係合部２３ｃ、２３ｄ同士を係合させてステータ２を構成してもよい。

図１４は、モータの構成例を示す斜視図であり、図１５は、モータの構成例を示す分割斜視図である。図１４において、モータ１は、筒部１１と、蓋部１２、１３と、シャフト３２とを備えている。筒部１１、蓋部１２、１３はハウジングを形成する。図１５において、円筒状の筒部１１には、ステータ２が挿入（圧入）され、ステータ２内の空間にロータ３が配置され、ベアリングを保持する上下の蓋部１２、１３によりロータ３のシャフト３２が回動可能に支持される。ロータ３の長手方向において、ステータ２に対向する蓋部１２の面１２ａには複数の孔部１２ｂが設けられ、蓋部１２の外周部１２ｃには複数の孔部１２ｄが設けられている。同様に、ロータ３の長手方向において、ステータ２に対向する蓋部１３の面１３ａには複数の孔部１３ｂが設けられ、蓋部１３の外周部１３ｃには複数の孔部１３ｄが設けられている。蓋部１２、１３の外周部１２ｃ、１３ｃに設けられた孔部１２ｄ、１３ｄと、筒部１１の外周部に設けられた孔部１１ａ、１１ｂにネジ等の部材を挿入して固定しても良い。（ロータ３について、図示の例では、シャフト３２に磁性体としてのロータヨーク３ａが設けられ、ロータヨーク３ａの外周面に環状のマグネット３ｂが設けられている。

なお、ロータ３は、磁性部材としての電磁鋼板が積層されて環状に形成されたロータヨーク３ａを備え、ロータヨーク３ａの中央部にはロータヨーク３ａを貫通して設けられたシャフト３２が設けられていても構わない。たとえば、ロータヨーク３ａは、連結部により連結された４個の略扇形のピースが棒状のシャフト３２を挟み込むように折り曲げられて環状に形成され、セグメントの端部の接続部は、軸方向に沿ったレーザ溶接等により接続されている。また、ロータヨーク３ａには、リラクタンストルクを生じさせる孔部が設けられ、その孔部には必要に応じてマグネットが配置される。なお、ステータ２の端子２７および接続板２８は図示が省略されている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

以上のように、本実施形態に係るモータは、ステータを備え、ステータは、係合部を介して連結された複数のセグメントを備え、セグメントは、連結部を介して連結された複数のピースを備える。複数のピースは円弧状に配置され、複数のセグメントは環状に配置される。そして、係合部は、周方向側に突出する２つの凸部と、２つの凸部の間に設けられる凹部とを有する。隣接配置される２つのセグメントのうち、一方のセグメントの凸部は、他方のセグメントの凹部に係合し、一方のセグメントの凹部は、他方のセグメントの凸部に係合する。一方及び他方のセグメントの２つの凸部は、頂部を有し、一方のセグメントの凸部と他方のセグメントの凹部は、互いに対向し合う第１平面と第３平面とを有する。第１平面と第３平面とは、ステータの径方向及び周方向に延在し、かつ、頂部に向けて互いに交差する方向に延在する。そのため、真円度を向上させることでステータの振動を低下させるとともに生産性を向上させることができる。

また、一方及び他方のセグメントの凸部は、頂部がステータの内周側に向けて突出する。そのため、係合部における凸部と凹部が適切に係合することとなり、簡単な工法で組み付けが可能であり、ステータを高い真円度で適切に組み付けることができる。

また、一方のセグメントの凹部と他方のセグメントの凸部は、互いに対向し合う第２平面と第３平面とを有し、第２平面と第３平面とは、ステータの径方向及び周方向に延在し、かつ、頂部に向けて互いに交差する方向に延在する。そのため、ステータの真円度をさらに向上させることができる。

また、第１平面及び第２平面は、ステータの径方向に沿う中心線に直交する周方向に沿う線に対して鋭角をなし、第３平面は、ステータの径方向に沿う中心線に直行する周方向に沿う線に対して正の角度をなす。そのため、隣り合うセグメントが係合部で組み合わされたとき、係合部でセグメントが外周側及び内周側に開くことを抑制することができる。

また、第１平面と第２平面は、ステータの径方向に並んで配置され、第１平面に対して第２平面が内周側に配置され、第２平面の面積と、第１平面の面積が異なる。そのため、第２平面で係合する凸部と凹部の位置が磁路となり、ステータ巻線と鎖交する磁束の流路の断面積が大きくなり、磁気抵抗を小さくすることができることから、モータ性能の低下を抑制することができる。

また、係合部は、内周側に突出する膨出部を有し、第２平面は、膨出部側に配置される。そのため、明豪部における巻線可能な面積を減らすことなくステータ巻線と鎖交する磁束の流路の断面積を確保し、モータの外径の増大を抑制することができる。

また、第１平面および第２平面のうち、面積が大きい平面に形成された隙間は、第１平面および第２平面のうち、面積が小さい平面に形成された隙間より小さい。そのため、第１平面および第２平面で係合する凸部と凹部の位置を磁路とすることができ、モータの外径の増大を抑制することができる。

また、外周側の第１平面と、内周側の第２平面とは、平行に配置される。そのため、隣り合うセグメントが係合部で組み合わされたとき、セグメントの外周側及び内周側への移動を効果的に抑制することができる。また、折り曲げ前のセグメントのけ各係合部にティースの中心線と平行な面が形成されるため、この面を使用して巻線機にセグメントを精度良く保持することができるため、巻線の占積率の改善やセグメントの着脱時間を短縮することができる。

以上のように、本実施形態に係るモータは、ステータを備え、ステータは、複数のセグメントを備え、セグメントは、連結部を介して連結された複数のピースを備える。複数のピースは円弧状に配置され、複数のセグメントは環状に配置される。そして、連結部は、第１凹部と、一端が前記第１凹部の両側に連続する一対の対向面と、一対の対向面の他端に設けられる一対の対向部とを有する。一対の対向面は、互いの間隔が、第１凹部から一対の対向部にかけて減少する。そのため、真円度を向上させることでステータの振動を低下させるとともに生産性を向上させることができる。

また、一対の対向面は、平面である。そのため、一対の対向面の間に所定量の隙間を確保することができる。

また、一対の対向部は、モータの回転軸方向に平行な一対の対向線である。そのため、一対の対向面の間に所定量の隙間を確保したうえで、対向線で線接触させることができる。

また、一対の対向部は、互いに接触または微小隙間を介して対向する。そのため、セグメントの折り曲げ位置がずれても、真円度の低下を抑制することができる。

また、連結部に、複数のピースにおける折り曲げ回転の中心となる設計中心が設定されると共に、設計中心より径方向の外側に仮想点が設定され、一対の対向面は、仮想点と一対の対向部とを結ぶ一対の直線上に配置される。そのため、一対の対向面の間に微小隙間を確保することができる。

また、設計中心と仮想点とは、モータの中心を通って径方向に沿う直線上に配置される。そのため、セグメントの折り曲げ位置がずれても、真円度の低下を抑制することができる。

また、設計中心を中心として設計接合点を通る第１仮想円が設定され、第１仮想円の接線上を中心として所定半径を有する一対の第２仮想円が設定され、一対の対向面は、仮想点から一対の第２仮想円に接する接線上に配置される。そのため、一対の対向面を高精度に設定することができる。

また、一対の対向面より内周側の領域は、一対の第２仮想円上に配置される。そのため、第２仮想円を高精度に描画し、一対の対向面の設計精度を向上することができる。この場合、第２仮想円を公差や誤差を考慮したわずかな隙間を残して配置すると、後工程で真円度の矯正加工もできるようになり、さらに真円度を向上することができる。

また、連結部は、モータの径方向の内側に第１凹部が設けられ、径方向の外側に第１凹部に対向して第２凹部が設けられる。そのため、セグメントを所定の位置で折り曲げることができる。

なお、上記実施の形態では、セグメントが２個のピースを有し、３個のセグメントを組み合わせてステータを構成したが、セグメントにおけるピースの数や組み合わせるセグメントの数は、これらに限定されるものではない。たとえば、セグメントが４個のピースを有し、３個のセグメントを組み合わせてステータを構成してもよい。

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１ モータ，１１ 筒部，２、２１ ステータ，２３ セグメント，２３ａ ピース，２３ｂ 連結部，２６ コイル，２８ 接続板，３ ロータ，３２ シャフト

Claims (5)

1. ロータおよびステータを備え、
   前記ステータは、係合部を介して連結された奇数個のセグメントを備え、
   前記セグメントは、連結部を介して連結された複数のピースを備え、
   前記複数のピースは円弧状に配置され、
   前記奇数個のセグメントは環状に配置され、
   前記奇数個のセグメントの係合部はそれぞれ、周方向に突出する２つの凸部と、径方向において前記２つの凸部の間に設けられる凹部とを有し、
   隣接配置される２つのセグメントのうち、
   一方のセグメントの凸部は、他方のセグメントの凹部に係合し、
   前記一方のセグメントの凹部は、前記他方のセグメントの凸部に係合し、
   前記一方のセグメント及び前記他方のセグメントの２つの凸部は、頂部を有し、
   前記一方のセグメントの凸部と前記他方のセグメントの凹部は、互いに対向し合う第１平面と第３平面とを有し、
   前記第１平面と前記第３平面とは、前記ステータの径方向及び周方向に延在し、かつ、前記頂部に向けて互いに交差する方向に延在し、
   前記一方のセグメント及び前記他方のセグメントの凸部の頂部が前記ステータの内周側に向けて突出し、
   前記一方のセグメントの凹部と前記他方のセグメントの凸部は、互いに対向し合う第２平面と前記第３平面とを有し、
   前記第２平面と前記第３平面とは、前記ステータの径方向及び周方向に延在し、かつ、前記頂部に向けて互いに交差する方向に延在し、
   前記第１平面と前記第２平面は、前記ステータの径方向に沿う中心線に直交する周方向に沿う線に対して鋭角をなし、前記第３平面は、前記ステータの径方向に沿う中心線に直交する周方向に沿う線に対して正の角度をなし、
   前記第２平面の接触可能面積は、前記第１平面の接触可能面積より大きい、
   モータ。
2. 前記第１平面と前記第２平面は、前記ステータの径方向に並んで配置され、前記第１平面に対して前記第２平面が内周側に配置され、前記第２平面の面積と、前記第１平面の面積が異なる、請求項１に記載のモータ。
3. 前記係合部は、内周側に突出する膨出部を有し、前記第２平面は、前記膨出部側に配置される、請求項２に記載のモータ。
4. 前記第１平面および前記第２平面のうち、面積が大きい平面に形成された隙間は、前記第１平面および前記第２平面のうち、面積が小さい平面に形成された隙間より小さい、請求項２又は３に記載のモータ。
5. 外周側の前記第１平面と、内周側の前記第２平面とは、平行に配置される、請求項１～４のいずれか１つに記載のモータ。

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