JP5979875B2 - 電動モータのセグメント化されたステータエレメント／ロータエレメント - Google Patents

Description

本発明は、電動モータと、特に電動モータのステータティースおよびロータティースとに関する。この場合、電動モータはサーボモータとして形成されていてよい。このようなステータティースおよびロータティースは、公知先行技術に基づき、多様な実施形態で知られている。公知先行技術に基づいて公知の電動モータは、一体的に、つまりワンピースに形成されかつ絶縁紙で覆われたステータティースを有している。この絶縁紙は、コイルの銅巻き線と、ティースの導電性の基体との間で、電気的な絶縁を形成するために必要とされる。さらにこの絶縁紙は、電気的な絶縁の他に、熱的な絶縁をも生ぜしめる。これによってモータの熱放出が妨げられる。

熱放出が妨げられることを回避するために、射出成形工具を用いて、プラスチック層が基体に被着される。プラスチック層は、より良好な熱伝導性を、同じ電気的な絶縁のままで可能にする。基体にプラスチック層を被着させることは、射出成形工具を用いて行われる。セグメント長さが１００ｍｍよりも大きくなると、より困難な、もしくはプロセスが不確実な射出成形工程が生じ、さらに、必要となる接合継ぎ目において高められた技術的なリスクが発生する（電気的な耐絶縁破壊性、機械的な安定性）。さらに、各セグメント構造長さのために、１つの射出成形工具を使用しなければならなない。これによって、高いコストが発生する。

したがって、本発明の根底を成す課題は、種々異なるステータティース長さを備える電動モータの廉価な製造を可能にすることであり、この場合、種々異なるモータ構造長さ、つまり種々異なるセグメント構造長さを有するモータ構造サイズの電動モータを製造するために、有利には唯１つの射出成形工具しか必要とならないことが望ましい。同時に、必要な射出成形長さが減じられて、これによって、構成部材の精度および射出成形プロセスに対する要求が低減されることが望ましい。

上記課題は、本発明の請求項１、１３および１４に記載の構成により解決される。有利な別の実施形態および変化形は請求項２以下に記載されている。

本発明による電動モータは、少なくとも１つのステータと、ロータとを有している。この場合、ステータは、少なくとも１つのステータティースを有している。少なくとも１つのステータティースは、少なくとも１つの第１の端部片と、第２の端部片と、第１および第２の端部片の間の少なくとも１つの結合体とを有している。この場合、結合体は、これらの、第１および第２の端部片を結合させる。さらに、結合体は、コイルの一部のための当付け面として、少なくとも１つの第１の区分を有している。本発明によれば、結合体は複数の部分から形成されていて、少なくとも２つのセグメントを有している。

このような配置により、必要となる射出成形長さの減少が達成され、ひいては製造技術および構成部材の精度に対する著しく減じられた要求が達成される。このことは、射出成形プロセスを簡単にし、欠陥品割合を減少させ、ひいては製造コストを減じる。

１２個もしくは１８個のステータティースを備えた電動モータが特に有利である。しかしこのことは、本発明をこの個数のステータティースを備える電動モータにしか利用することができないことを意味するものではない。さらに、より多くのティースもしくはより少ないティースを備えた電動モータおよび奇数のステータティースを備えた電動モータも有利である。

端部片が、プラスチックから成っていると有利であり、これによって電気的な絶縁を生ぜしめる。本発明の有利な別の実施形態では、結合体の少なくとも１つの第１の区分が、少なくとも部分的に、プラスチック射出成形によってプラスチックにより被覆されている。プラスチック射出成形によって被覆された第１の区分は、電気的な絶縁作用を有しており、したがって第１の区分は有利には電気的に絶縁された区分である。

絶縁紙が使用されていた公知先行技術と比べて、射出成形によって被着されたプラスチック層により、同等の電気的な絶縁が得られる。この場合、少なくとも５００ボルト、特に有利には８００ボルトを超える電気的な絶縁が達成される。しかし、有利には、プラスチック層によって著しく改善された熱伝導性が付与されている（絶縁紙は約０．２Ｗ／Ｋ*ｍ、プラスチックは１．０Ｗ／Ｋ*ｍ）。さらに有利には、絶縁紙と、使用されるプラスチックとの熱伝導性の比が、１：５から、１：７．５、有利には１：１０に変更される。言い換えると、プラスチック層が高い熱伝導性を有していることが望まれており、したがって別の実施形態では、たとえば１．５Ｗ／Ｋ*ｍもしくは２Ｗ／Ｋ*ｍまたはそれより高い熱伝導性のプラスチック層が所望される。

択一的または付加的に、本発明による思想によれば、一体的、つまりワンピースに形成され、かつ従属請求項によって第１の区分が少なくとも部分的にプラスチック射出成形によってプラスチックで被覆されている結合体も含まれる。この構成は、従属請求項で挙げられた全ての組合せを含んでいる。

特に、さらに択一的または付加的には、特に互いに異なる少なくとも２つのステータ長さを有する電動モータの型式が含まれている。この型式では、請求項１の上記概念部に記載の特徴の他に、１つまたは複数のセグメントから成る結合体が形成されている。この場合、この型式内で、それぞれの型のために、同じ構造のセグメント、特に同様または同一のセグメントが使用される。この型式にも、それぞれ１つまたは複数のセグメントを備える請求項２以下に挙げられた全ての組合せと、特に、セグメントの第１の区分が少なくとも部分的にプラスチック射出成形によって被覆されていることとが適用される。

本発明の有利な別の実施形態では、少なくとも２つのセグメントが、ほぼ同様に形成されている。これによって、互いに隣り合って配置され得る多数のセグメントにより、結合エレメントもしくは第１の区分を、任意の長さだけ延長することができるという利点が生じる。

さらに有利には、互いに異なる長さの少なくとも２つのセグメントが、モータ構造サイズ毎に使用される。これによって、たとえば、各モータ構造サイズのための可変のモジュラシステムを形成することができ、このモジュラシステムを用いて、あらゆる所望のセグメント構造長さが、種々異なる長さのセグメントもしくは同じ長さのセグメントの組合せによって可能となる。これにより、プラスチックにより被覆された２つ以上のステータセグメントおよびロータセグメントの、電気的に絶縁され（有利には７００ボルトを超える）かつ機械的に安定した結合を形成することができる。この場合、ステータセグメントおよびロータセグメントの構造長さは磁石ピッチにより予め規定され得る。理想的には、ステータセグメントおよびロータセグメントは任意の長さで延びていてよい。

セグメントにより組み立てられた結合体の別の利点は、方法技術的に必要となるプラスチック厚さの減少によって得られる。これによって、モータ内のより高い銅充填係数（銅率）が可能となり、このことはモータの出力増大をもたらす。さらに、より短い打抜きパケットおよびセグメントにおいて構成部材の安定性が高められる。なぜならば、基体に作用する、自重によってのみ形成される力およびモーメントがより小さく形成され、さらに改善されて支持され得るからである。

本発明の既に挙げられた対象の別の利点は、既に示唆されたように、射出成形被覆時のより僅かな工具コストが得られることである。このための別の理由は、射出成形被覆時の、短い部品のより簡単な取扱いであると見なすことができる。さらに、上述の、必要とされるプラスチック厚さの減少を、射出成形プロセス時のより高い精度により（短いセグメントでは平行性および戻しばね力が著しく改善される）達成することができる。さらに、多数の「Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ−長さ」に代わりに、より少ない個数の変化形が必要となる。なぜならば、セグメントの唯１つの基本長さと端部材としか必要とされないからである。これによって、同一部分の個数が増大し、このことは、材料および素材の注文もしくは保管時に後述の利点をもたらす。

本発明の別の有利な実施形態では、セグメントの少なくとも長さが種々異なって形成されている。

個別の基体は１つのセグメントとして、２つの基体は２つのセグメントとして理解され得る。この場合、セグメントを、差込み、接着、溶接、ならびに公知の別の製造技術および接合技術によって結合させることが可能である。両セグメントは、有利には同じ横断面を有している。さらに同じように、両セグメントは、ほぼ同じ形状を有している。この場合、個別のエレメントのサイズは、特定の係数Ｘだけ互いに異なっていてもよい。しかし、個別のセグメントが互いに接触する接触箇所では、セグメントは実質的に連続的な移行部を有している。

ステータティースの長さは、セグメントの長さと同様に、モータの回転軸線の方向に延びている。ステータティースがより長く形成されているほど、ロータをより長く形成することができる。これによってモータ出力の増大が生ぜしめられる。

本発明の有利な別の実施形態では、セグメントが解離不能に互いに結合されている。解離不能の結合により、セグメントが極めて安定的に互いに結合されて、セグメント間での相対運動が発生しないようになる。これにより、一体的に形成されたステータティースの欠点が生じることなしに、ほぼ一体的なステータティースが得られる。

さらに、セグメントが解離可能に互いに結合されていると有利である。これにより、分解に関する利点が得られ、これによって、変更、リサイクルまたは保守作業が容易にされるか、もしくは可能にされる。

本発明の別の有利な実施形態では、それぞれ１つの端部片が、解離不能にセグメントに結合されている。このことはさらに、個別のセグメント間の解離不能な結合におけるように、この場合も、できるだけ安定的な配置が得られる。

本発明の別の有利な実施形態では、ステータティースの第１の区分が、少なくとも１０ｍｍ、有利には５０ｍｍ〜９０ｍｍの長さ（Ｌ）を有していて、特に有利には、磁石長さの倍数に応じた長さを有している。

ステータティースが長ければ長いほど、ロータをより長く形成することができる。これによりモータ出力の増大が生じる。

有利な別の実施形態では、第１の区分がプラスチック層を有している。該プラスチック層の厚さは、０．５ｍｍよりも小さく、有利には０．４ｍｍよりも小さく、特に有利には０．３ｍｍよりも小さい。プラスチック層が薄ければ薄いほど、銅充填係数（銅率）をより高くすることができる。これによりモータの出力が改善される。

本発明の有利な別の実施形態では、第２の区分の少なくとも一部および／または第３の区分の少なくとも一部が、電気的に絶縁されて構成されている。この場合、第２の区分として、第１の区分に隣接するステータティース基部の領域が示され、第３の区分として、第１の区分に隣接するステータティースヘッドの領域が示される。第２の区分および／または第３の区分の絶縁された構成により、１つまたは両方の領域と、コイルとの間の短絡が阻止される。

第２および／または第３の領域は、平坦にまたは湾曲して形成されていてよい。さらに、第１および／または第２の区分は、第１の区分に対して傾斜しているか、または直角に配置されていてよい。

さらに別の実施形態によれば、セグメントに磁化可能な基体、つまり磁性体が配置されている。この場合、磁性体として、特に鉄心が使用される。しかし、全ての別の磁化可能な材料を使用することができる。

本発明の別の有利な実施形態によれば、端部片の横断面は、セグメントの横断面にほぼ一致する。このことは、端部片が同様の横断面を有していることを意味する。同様の２つの端部片と、同様の複数のセグメントとから成るステータティース構造では、同一部材の個数が増し、これによりやはり上述の利点を生ぜしめる。

さらに、セグメントの横断面とは実質的に異なる横断面を有する端部片が使用可能である。この場合に重要なのは、まず、コイルの巻き線が、この巻き線のために設けられた箇所に配置され得ることである。さらに、コイルとステータティースとの間に不断の、もしくは一貫した電気的な絶縁が設けられていることが重要である。このことは、コイルと、ステータティースの導電性の材料との間の接触を阻止しなければならないことを意味していて、これによって、短絡が発生しない。

さらに本発明は、電動モータに使用するためのステータティースを製造する方法に関する。この場合、ステータティースは、第１の区分を有している。この第１の区分は、本発明によれば、少なくとも２つのセグメントから製造される。これらのセグメントは、ステータティースの長手方向に配置される。この場合、セグメントは、第１の端部分および第２の端部分により閉じられる。この長手方向も、既に上述したように、回転軸線の方向に延びている。

この場合、端部分は、互いに対して向けられた面に配置されていて、かつ互いに反対の方向に方向付けられている。

本発明の別の有利な実施形態では、電動モータに使用するためのステータティースが提供される。この場合、ステータティースは、金属製の基体を有している。本発明によれば、少なくとも２つのセグメントが、ステータティースの結合体に配置されていて、これにより、ステータティースの少なくとも１０ｍｍの長さが生じる。この場合、さらに２つの端部片が配置されていて、この場合、各セグメントの少なくとも２つの面に１つの端部片またはセグメントが配置されているようにされる。

基体は、規定された寸法に打ち抜かれた金属薄板から成っている。１００ｍｍよりも小さな長手方向領域で、プラスチックを金属薄板上にプラスチック射出成形により被着する場合に、前述したように、＜０．５ｍｍのプラスチック層の厚さが達成され得る。

別の利点および実施形態は、添付された図面から明らかになる。

ステータティースの可能な配置を示す図である。 ステータティースの斜視図である。 ステータティースの結合片を示す図である。 ステータティースの断面図である。 複数の部分から組み立てられたステータを（側面図で）示す図である。 複数の部分から組み立てられたステータを（斜視図で）示す図である。 結合箇所の詳細図である。 構成要素を示す図であり、この構成要素からセグメント化されたステータティースが組み立てられる。

図１は、ステータ２４の斜視図を示している。図示されたステータ２４は、隣り合って配置された多数のステータティース２を有している。さらに図面には、ステータティース２の他に、端部片１５ａ，１５ｂおよび結合エレメント２８，２９も示されている。これらの結合エレメント２８，２９によって、複数のステータティース２が互いに接触している。

図２は、ステータセグメント１１ａ，１１ｂおよび１１ｃの斜視図を示している。さらに、接触領域２６の描写から判るように、接触領域２６には、別のステータセグメント１１ｂ、または１つもしくは２つの端部片１５ａ，１５ｂを配置することができる。モータの中心軸線Ｍから離れる方向に方向付けられたステータヘッドには、ステータティース２間の結合を形成するための結合エレメント２８，２９が設けられている。さらに、コンタクト領域２６内には連結エレメントが示されている。

図３は、ステータティースセグメント１１ａ，１１ｂ，１１ｃの正面図を示している。図面には、結合エレメント２８，２９と、連結エレメント３０ａ，３０ｂ，３０ｃとが示されている。連結エレメント３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、２つのステータティースセグメント１１ａ，１１ｂ，１１ｃ間の結合を形成するか、またはステータティースセグメント１１ａ，１１ｂ，１１ｃと端部片１５ａ，１５ｂとの間の結合を形成するために使用される。連結エレメント３０ａ，３０ｂ，３０ｃの個数は、必要に応じて増大されるか、または減少され得る。さらに、この連結エレメント３０ａ，３０ｂ，３０ｃの形状は、図示された四角形の実施形態に制限されるものではなく、考え得るあらゆる別の形状に形成されていてもよい。さらに、図３は結合部材２８，２９を示している。これらの結合部材２８，２９は、溝および切欠きとして形成されていてよい。

図４には、ステータティース２の断面図が示されている。この場合、絶縁層３２が、金属製の基体における第１の区分８、第２の区分６および第３の区分１０を少なくとも部分的に覆っている。絶縁層３２が連続的に延びていて、したがって間隙を有していないことが判る。

図５ａは、複数の部分から組み立てられたステータティース２を示している。この場合、ステータティース２は、ステータティースセグメント１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、両端部片１５ａ，１５ｂとから構成されている。この場合、単に２つのステータティースセグメント１１ａ，１１ｂだけが接合されているか、または３つよりも多いステータティースセグメントが接合されていることも可能である。

図５ｂには、上述したステータティース２の側面図が示されている。図５ｂから判るように、接触領域２６は、たとえばステータティースセグメント１１ａをステータティースセグメント１１ｂに、かつステータティースセグメント１１ｂをステータティースセグメント１１ｃに配置することができるように設計されている。さらに、さらに、図５ｂから判るように、端部片１５ａおよび１５ｂは、同一には形成されていない。なぜならば、１つの端部片１５ａがステータティースセグメント１１ａに係合し、ステータティースセグメント１１ｃが端部片１５ｂに係合するからである。しかし、同一に形成された端部片１５ａ，１５ｂも想定可能である。

図５ｃは、図５ｂにＸで示されている領域の拡大された部分図を示している。ここでは、連結エレメント３０ａが示されている。この場合、ステータティースセグメント１１ａの連結エレメント３０ａは、ステータティースセグメント１１ｂの凹部に係合する。連結エレメント３０ａ，３０ｂ，３０ｃが設けられている箇所は、任意に選択することができ、種々異なるステータティースセグメント１１ａ，１１ｂ，１１ｃもしくは端部片１５ａ，１５ｂの連結エレメント３０ａ，３０ｂ，３０ｃが互いに互換性を持っていることだけが重要である。

図６は、ステータティース２の分解図を示している。図６から判るように、ステータティース２は、図示された実施形態では、２つの端部片１５ａ，１５ｂおよび３つのステータティースセグメント１１ａ，１１ｂ，１１ｃを有している。この場合、ステータティースセグメント１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、それぞれ１つの第１の区分８と、第２の区分６と、第３の区分１０とを有している。全てのステータティースセグメント１１ａ，１１ｂ，１１ｃの第１の区分が、端部片１５ａ，１５ｂの間で結合領域を形成している。

第１の区分８から第２の区分６への移行領域では、両区分に、連続的な絶縁層３２が設けられている。第２の区分６は、前記結合領域に沿った長手方向軸線Ｌに対して直交する方向に延びている。移行領域においてプラスチック層で覆われている第２の区分６の部分は、第３の区分１０の深さの一部にわたってしか延びていない。第１の区分８から第３の区分１０への移行領域は、第１の区分から第２の区分への移行領域に相応に形成されていてよい。

この場合、セグメント１１ａ，１１ｂ，１１ｃの第３の区分１０の投影図は、１平面で、第２の区分６の相応する投影図に比べて大きく形成されている。第３の区分の電気的に絶縁された部分は、長手方向軸線Ｌの方向に対して直交する方向で、第２の区分６の被覆された部分を超えて延びている。ステータティースセグメント１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、連結エレメントを有しており、これらの連結エレメントは、接合技術によって互いに結合される。図２から判るように、ステータティースセグメント１１ｂは、ステータティースセグメント１１ａとステータティースセグメント１１ｃとの間に配置されていて、したがって端部片１５ａ，１５ｂとの接点を有していない。さらに、端部片１５ａ，１５ｂの横断面は、ステータティースセグメント１１ａ，１１ｂ，１１ｃの横断面に相当する。端部片１５ａ，１５ｂは不導体の金属から製造されており、端部片１５ａ，１５ｂの長さは、ステータティースセグメント１１ａ，１１ｂ，１１ｃの長さの一部分に相当する。

本願明細書に開示された特徴は、これらの特徴が先行技術に対して新規である場合には、全て本発明に含まれるものである。

Claims (8)

1. 電動モータ用のステータティース（２）を製造する方法であって、電動モータが、少なくとも１つのステータと、ロータとを有しており、ステータが、少なくとも１つのステータティース（２）を有していて、前記ステータティース（２）が、コイルの一部のための当付け面として第１の区分（８）を有していて、該第１の区分（８）を、少なくとも２つのセグメント（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）から製造し、該セグメントを前記ステータティース（２）の長手方向（Ｌ）に配置し、前記セグメント（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）を第１および第２の端部片（１５ａ，１５ｂ）によって長手方向で閉じる方法において、
   前記各セグメント（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）の両端部の接触領域（２６）において、２つのセグメント（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）の間、およびセグメント（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）と端部片（１５ａ，１５ｂ）との間に、差込みによる結合を形成する連結エレメント（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）を設け、
   前記端部片（１５ａ，１５ｂ）を電気絶縁体で形成し、前記第１の区分（８）に電気絶縁体を被覆形成し、
   前記少なくとも２つのセグメント（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）を、前記連結エレメント（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）による前記長手方向（Ｌ）での結合前に部分的にプラスチック射出成形により被覆することを特徴とする、ステータティースを製造する方法。
2. 少なくとも前記第１の区分（８）が、部分的に、プラスチック射出成形により被覆されている、請求項１記載のステータティースを製造する方法。
3. 前記セグメント（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）が、互いに解離不能に結合されている、請求項１または２項記載のステータティースを製造する方法。
4. 各端部片（１５ａ，１５ｂ）が、１つのセグメント（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）に解離不能に結合されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のステータティースを製造する方法。
5. 前記第１の区分（８）が、前記ステータティース（２）の長手方向（Ｌ）に、少なくとも１０ｍｍの長さおよび磁石長さの整数倍の長さを有している、請求項１から４までのいずれか１項記載のステータティースを製造する方法。
6. 前記第１の区分（８）が、プラスチック層を有しており、該プラスチック層の厚さが、０．５ｍｍよりも小さく形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のステータティースを製造する方法。
7. 前記セグメント内に、磁性体が配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のステータティースを製造する方法。
8. 前記端部片（１５ａ，１５ｂ）の横断面が、前記セグメント（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）の横断面に一致する、請求項１から７までのいずれか１項記載のステータティースを製造する方法。

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