DE102022213314A1

DE102022213314A1 - Isolator und motor

Info

Publication number: DE102022213314A1
Application number: DE102022213314.5A
Authority: DE
Inventors: Ryou Ueyama; Takeshi Fujiwara; Yuki Nishikubo
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2022-01-07
Filing date: 2022-12-08
Publication date: 2023-07-13
Also published as: CN116418150A

Abstract

Ein Isolator 6 weist einen Rumpf 21, eine erste Seitenwand 26 und eine zweite Seitenwand 28 auf. Der Rumpf 21 ist mit einem Wicklungsdraht 7 umwickelt. Der Rumpf 21 weist einen kurzen Seitenabschnitt 24 und einen langen Seitenabschnitt 25 auf. Der kurze Seitenabschnitt 24 überlappt mit einem Zahn 12 in einer axialen Richtung A einer Drehwelle 2. Der lange Seitenabschnitt 25 ist mit dem kurzen Seitenabschnitt 24 verbunden und erstreckt sich in der axialen Richtung A. Die erste Seitenwand 26 ist mit dem kurzen Seitenabschnitt 24 auf einer Innendurchmesserseite des Statorkerns 5 verbunden und ragt vom Rumpf 21 in einer Richtung weg vom Statorkern 5 in der axialen Richtung A. Die zweite Seitenwand 28 ist mit dem kurzen Seitenabschnitt 24 auf einer Außendurchmesserseite des Statorkerns 5 verbunden und liegt der ersten Seitenwand 26 in einer radialen Richtung R der Drehwelle 2 gegenüber. Der kurze Seitenabschnitt 24 weist eine erste Steigung 24a auf. Die erste Steigung 24a steht mit dem Wicklungsdraht 7 in Kontakt und neigt sich von der ersten Seitenwand 26 zur zweiten Seitenwand 28 in einer Richtung, die sich dem Statorkern 5 nähert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Isolator und einen Motor.
Ein Stator für einen Motor weist einen Statorkern, einen Isolator und einen Wicklungsdraht auf. Der Isolator ist zwischen dem Statorkern und dem um den Statorkern gewickelten Wicklungsdraht angeordnet. Der Isolator isoliert zwischen dem Statorkern und dem Wicklungsdraht. Der Statorkern weist ein Rückenjoch und einen Zahn auf, der sich vom Rückenjoch in radialer Richtung erstreckt. Der Wicklungsdraht ist durch den Isolator hindurch um den Zahn gewickelt, siehe zum Beispiel JP 2018 - 93 597 A .
In JP 2018 - 93 597 A ist ein Abschnitt des Isolators, um den der Wicklungsdraht gewickelt ist, in Form einer flachen Oberfläche ausgeführt. Aus diesem Grund ist es nicht einfach, den Wicklungsdraht in einer ersten Lage fest zu wickeln. Außerdem ist in JP 2018 - 93 597 A das Rückenjoch an der inneren Umfangsseite kreisbogenförmig ausgebildet. Wenn der Wicklungsdraht zum Beispiel mit einer Drahtwickelmaschine um den Zahn gewickelt wird, kommt er mit dem Isolator an der inneren Umfangsseite des Rückenjochs aneinander. Aus diesem Grund ist es schwierig, den Wicklungsdraht in einem inneren peripheren Raum des Rückenjochs zu wickeln, mit anderen Worten, in einem Raum, der sich in der Nähe einer Grenze zwischen dem Rückenjoch und dem Zahn befindet.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Isolator bereitzustellen, der es ermöglicht, einen Wicklungsdraht dicht darum zu wickeln, und der es ermöglicht, den Wicklungsdraht in einem inneren peripheren Raum eines Rückenjochs zu wickeln.
Ein Isolator gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zwischen einem Statorkern und einem Wicklungsdraht angeordnet. Der Statorkern weist ein Rückenjoch und einen Zahn auf. Das Rückenjoch hat eine kreisförmige Form, die um eine Drehwelle eines Motors zentriert ist. Der Zahn erstreckt sich von dem Rückenjoch in Richtung der Drehwelle. Der Wicklungsdraht ist um den Zahn des Statorkerns gewickelt. Der Isolator weist einen Rumpf, eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand auf. Der Rumpf ist mit dem Wicklungsdraht umwickelt. Der Rumpf weist einen kurzen Seitenabschnitt und einen langen Seitenabschnitt auf. Der kurze Seitenabschnitt überlappt mit dem Zahn des Statorkerns aus einer axialen Richtung der Drehwelle gesehen. Der lange Seitenabschnitt ist mit dem kurzen Seitenabschnitt verbunden und erstreckt sich in axialer Richtung. Die erste Seitenwand ist mit dem kurzen Seitenabschnitt an einer Innendurchmesserseite des Statorkerns verbunden und ragt vom Rumpf in eine Richtung weg vom Statorkern in der axialen Richtung vor. Die zweite Seitenwand ist mit dem kurzen Seitenabschnitt an einer Außendurchmesserseite des Statorkerns verbunden und liegt der ersten Seitenwand in einer radialen Richtung der Drehwelle gegenüber. Der kurze Seitenabschnitt weist eine erste Steigung auf. Die erste Steigung ist mit dem Wicklungsdraht in Kontakt und neigt sich von der ersten Seitenwand zur zweiten Seitenwand in einer sich dem Statorkern nähernden Richtung.
Bei dem vorliegenden Isolator gleitet der Wicklungsdraht, wenn er um den Rumpf gewickelt wird, auf der ersten Steigung des kurzen Seitenabschnitts, während er gegen die erste Steigung gedrückt wird. Dementsprechend wird der Wicklungsdraht in Richtung des Rückenjochs geführt. Dadurch kann der Wicklungsdraht dicht um den Rumpf gewickelt werden, und gleichzeitig kann der Wicklungsdraht in einem inneren Umfangsraum des Rückenjochs leicht aufgewickelt werden.
Die erste Seitenwand kann eine zweite Steigung aufweisen, die mit der ersten Steigung verbunden ist und in Richtung des kurzen Seitenabschnitts in einer Richtung geneigt ist, die sich der zweiten Seitenwand nähert. In diesem Fall wird das Führen des Wicklungsdrahtes in Richtung der ersten Steigung erleichtert.
Der kurze Seitenabschnitt kann ferner dritte Steigungen aufweisen, die auf beiden Seiten der ersten Steigung angeordnet sind und sich in Richtung des langen Seitenabschnitts neigen. In diesem Fall kann eine Belastung, die auf eine Zugspannung des Wicklungsdrahtes zurückzuführen ist, durch die dritten Steigungen daran gehindert werden, intensiv auf eine Ecke zwischen dem kurzen Seitenabschnitt und dem langen Seitenabschnitt einzuwirken.
Eine zweite Windung in einer ersten Lage des Wicklungsdrahtes kann an der ersten Steigung angeordnet sein. In diesem Fall kann eine Belastung, die auf eine Zugspannung der zweiten Windung in der ersten Lage des Wicklungsdrahtes zurückzuführen ist, daran gehindert werden, intensiv auf die Ecke zwischen dem kurzen Seitenabschnitt und dem langen Seitenabschnitt einzuwirken.
Der Rumpf kann ferner eine Ecke zwischen dem kurzen Seitenabschnitt und dem langen Seitenabschnitt und einen Entlastungsabschnitt aufweisen, der auf einer Rückseite der Ecke angeordnet und in axialer Richtung ausgespart ist. Der kurze Seitenabschnitt kann ferner einen Kontaktabschnitt aufweisen, der mit der zweiten Windung in der ersten Schicht in einem Grenzabschnitt zwischen der ersten Steigung und den dritten Steigungen in Kontakt steht. Der Kontaktabschnitt darf sich mit dem Entlastungsabschnitt in axialer Richtung gesehen nicht überlappen. In diesem Fall kann die Belastung, die auf die Zugspannung der zweiten Windung in der ersten Lage des Wicklungsdrahtes zurückzuführen ist, an der Einwirkung auf den Entlastungsabschnitt gehindert werden.
Der kurze Seitenabschnitt kann ferner eine flache Oberfläche aufweisen, die sich von der ersten Steigung zur zweiten Seitenwand in radialer Richtung erstreckt. Wenigstens eine erste Windung in einer ersten Lage des Wicklungsdrahtes kann auf der flachen Oberfläche angeordnet sein. In diesem Fall kann die Belastung, die auf die Zugspannung des Wicklungsdrahtes zurückzuführen ist, durch die flache Oberfläche daran gehindert werden, intensiv auf die Ecke zwischen dem kurzen Seitenabschnitt und dem langen Seitenabschnitt einzuwirken.
Die erste Steigung des kurzen Seitenabschnitts kann in einem Winkel von mehr als 0° und weniger als oder gleich 30° in Bezug auf die radiale Richtung geneigt sein. In diesem Fall, wenn zum Beispiel eine zweite Lage des Wicklungsdrahtes auf die erste Lage des Wicklungsdrahtes laminiert wird, kann die zweite Lage des Wicklungsdrahtes stabil auf der ersten Lage des Wicklungsdrahtes platziert werden.
Die folgende Formel kann erfüllt sein, wobei θ als ein Neigungswinkel der ersten Steigung des kurzen Seitenabschnitts in Bezug auf die radiale Richtung und r als ein Radius eines Liniendurchmessers des Wicklungsdrahtes definiert ist: $2 r \times {cos θ + cos (θ + 60) - 1} > 0$

In diesem Fall wird das ausgerichtete Wickeln des Wicklungsdrahtes erleichtert.

Der lange Seitenabschnitt kann sich in axialer Richtung gesehen geradlinig entlang des Zahns des Statorkerns erstrecken. In diesem Fall kann eine Verkleinerung des Platzes für den Wicklungsdraht auf dem langen Seitenabschnitt verhindert werden.
Der Statorkern kann aus einer Vielzahl von Segmentkernen bestehen, die in Umfangsrichtung der Drehwelle unterteilt sind. In diesem Fall wird die Arbeit des Wickelns erleichtert, und gleichzeitig kann die Auslastung durch den Wicklungsdraht erhöht werden.
Der Isolator kann ferner einen kreisbogenförmigen Abschnitt aufweisen, der zwischen dem Rückenjoch des Statorkerns und dem Wicklungsdraht angeordnet ist und in axialer Richtung gesehen eine Kreisbogenform aufweist, In diesem Fall kann eine Verkleinerung des Raums für die Anordnung des Wicklungsdrahtes verhindert werden, und gleichzeitig wird das Wickeln des Wicklungsdrahtes in einem Raum einer Grenze zwischen dem kreisbogenförmigen Abschnitt und dem langen Seitenabschnitt durch die erste Steigung erleichtert.
Die zweite Seitenwand kann an einem äußeren Ende in axialer Richtung mit einem Schlitz versehen sein. In diesem Fall kann das Aufwickeln des Wicklungsdrahtes in einer Position nahe dem Rückenjoch am langen Seitenabschnitt des Rumpfes beginnen.
Ein Motor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist einen Stator und einen in Bezug auf den Stator drehbaren Rotor auf. Der Stator weist einen Statorkern, einen gemäß einem der obigen Isolatoren ausgebildeten Isolator und einen Wicklungsdraht auf. Der Statorkern weist ein Rückenjoch mit einer kreisförmigen Form auf, das um eine Drehwelle eines Motors zentriert ist, und einen Zahn, der sich von dem Rückenjoch in Richtung der Drehwelle erstreckt. Der Wicklungsdraht wird durch den Isolator um den Statorkern gewickelt. In diesem Fall kann die Wicklung des Wicklungsdrahtes dicht erfolgen und gleichzeitig kann die Wicklung des Wicklungsdrahtes im inneren Umfangsraum des Rückenjochs leicht erfolgen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Isolator bereitzustellen, der es ermöglicht, einen Wicklungsdraht dicht zu wickeln, und der es ermöglicht, den Wicklungsdraht in einem inneren Umfangsraum eines Rückenjochs zu wickeln.
Ein vollständigeres Verständnis der Erfindung und vieler der damit verbundenen Vorteile werden leicht erfasst, da sie durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Figuren betrachtet werden, wobei

1 eine schematische Draufsicht auf einen Motor ist;
2 eine schematische perspektivische Ansicht eines Isolators ist;
3 eine Teilquerschnittsansicht eines Stators ist, der entlang einer orthogonal zu einer Drehwelle angeordneten Ebene geschnitten ist;
4 eine Teilquerschnittsansicht des entlang der Drehwelle geschnittenen Stators ist;
5 ein Diagramm zur Erläuterung eines Neigungswinkels einer ersten Steigung ist;
6 eine perspektivische Ansicht eines Isolators gemäß einer Modifikation ist;
7 eine Ansicht des Isolators gemäß der Modifikation aus einer axialen Richtung gesehen ist;
8 eine perspektivische Querschnittsansicht des Isolators gemäß der Modifikation ist;
9 ein Diagramm zur Erläuterung eines Kontaktabschnitts ist; und
10 ein Diagramm zur Erläuterung eines Wicklungsdrahtes ist, der auf einer flachen Oberfläche und einer ersten Steigung angeordnet ist.

Wie in 1 dargestellt, weist ein Motor 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Drehwelle 2, einen Rotor 3 und einen Stator 4 auf. Der Motor 1 ist ein Innenläufermotor. Der Motor 1 ist nicht auf bestimmte Anwendungen beschränkt. Zum Beispiel kann der Motor 1 für eine elektrische Angelspule verwendet werden.
In der folgenden Erklärung bezieht sich der Begriff „axiale Richtung“ (Pfeil A) auf eine Richtung, in der sich die Drehwelle 2 des Motors 1 erstreckt; der Begriff „radiale Richtung“ (Pfeil R) bezieht sich auf eine Richtung orthogonal zur axialen Richtung; der Begriff „Umfangsrichtung“ (Pfeil C) bezieht sich auf eine Richtung um die Achse der Drehwelle 2. Außerdem bezieht sich der Begriff „radial innen“ auf eine Seite, die sich der Drehwelle 2 in radialer Richtung nähert, während sich der Begriff „radial außen“ auf eine Seite bezieht, die sich von der Drehwelle 2 in radialer Richtung entfernt.
Die Drehwelle 2 erstreckt sich in einer Richtung orthogonal zur Zeichnung von 1. Die Drehwelle 2 ist in einem Gehäuse (in den Zeichnungen nicht dargestellt) durch ein Lagerpaar drehbar gelagert. Der Rotor 3 ist im Inneren des Stators 4 angeordnet. Der Rotor 3 ist in Bezug auf den Stator 4 drehbar. Der Rotor 3 ist an der Drehwelle 2 befestigt und wird gemeinsam mit dieser gedreht. Der Rotor 3 weist einen Rotorkern und einen Permanentmagneten auf. Der Rotorkern besteht aus einem metallischen Material. Der Dauermagnet ist an der äußeren Oberfläche des Rotorkerns befestigt oder im Inneren des Rotorkerns eingebettet.
Der Stator 4 ist radial außerhalb des Rotors 3 angeordnet. Wie in den 1 bis 4 dargestellt, weist der Stator 4 einen Statorkern 5, Isolatoren 6 und einen Wicklungsdraht 7 auf. Es sei darauf hingewiesen, dass 1 die Darstellung sowohl der Isolatoren 6 als auch des Wicklungsdrahtes 7 weglässt. Außerdem lassen die 3 und 4 die Querschnittsschraffur des Wicklungsdrahtes 7 zur besseren Veranschaulichung weg.
Der Statorkern 5 hat die Form eines Ringes, der um die Drehwelle 2 des Motors 1 zentriert ist. Der Statorkern 5 wird durch Laminieren einer Vielzahl von elektromagnetischen Stahlblechen in axialer Richtung gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform besteht der Statorkern 5 aus einer Vielzahl von (hier sechs) in Umfangsrichtung unterteilten Segmentkernen 10. Die Segmentkerne 10 sind durch Schweißen, Einpressen oder ähnliches miteinander verbunden.
Der Statorkern 5 weist ein Rückenjoch 11, eine Vielzahl von Zähnen 12 und eine Vielzahl von Krempen 13 auf. Das Rückenjoch 11 hat eine kreisförmige Form, die um die Drehwelle 2 des Motors 1 zentriert ist und sich in Umfangsrichtung und in axialer Richtung erstreckt. Das Rückenjoch 11 wird durch ringförmiges Koppeln der Segmentkerne 10 gebildet. Mit anderen Worten: Jeder Segmentkern 10 bildet einen Teil des Rückenjochs 11. Das Rückenjoch 11 weist eine radial nach außen gerichtete äußere Umfangsfläche 11a und eine radial nach innen gerichtete innere Umfangsfläche 11b auf. Jede der äußeren und inneren Oberflächen 11a und 11b erstreckt sich kreisbogenförmig entlang der Umfangsrichtung in axialer Richtung gesehen.
Die Zähne 12 sind für die Segmentkerne 10 auf einer Eins-zu-Eins-Basis angeordnet. Die Zähne 12 erstrecken sich in axialer Richtung und erstrecken sich auch radial nach innen vom Rückenjoch 11. Die Zähne 12 sind an ihren radial äußeren Teilen mit dem Rückenjoch 11 verbunden. Die Zähne 12 sind an ihren radial inneren Teilen mit den Krempen 13 verbunden. Die Zähne 12 sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet. Die Zähne 12 sind in der Umfangsrichtung in gleichen Abständen angeordnet. Jeder Zahn 12 erstreckt sich, von der axialen Richtung aus gesehen, geradlinig in radialer Richtung. Mit anderen Worten ist jeder Zahn 12 in axialer Richtung gesehen gleich breit. Der Wicklungsdraht 7 ist über den Isolatoren 6 um die Zähne 12 gewickelt.
Die Krempen 13 sind eins-zu-eins an den Zähnen 12 angebracht. Jede Krempe 13 erstreckt sich von einem radial inneren Teil jedes Zahns 12 zu beiden Umfangsseiten. Die Krempen 13 sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet. Die Krempen 13 sind in der Umfangsrichtung in gleichen Abständen angeordnet.
Die Isolatoren 6 sind zwischen dem Statorkern 5 und dem Wicklungsdraht 7 angeordnet. Die Isolatoren 6 isolieren zwischen dem Statorkern 5 und dem Wicklungsdraht 7. Die Isolatoren 6 bedecken einen Teil der Oberfläche des Statorkerns 5. Die Isolatoren 6 sind auf jedem Segmentkern 10 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist jeder Isolator 6 an jedem Segmentkern 10 so angebracht, dass jeder Segmentkern 10 in axialer Richtung von zwei Elementen mit im Wesentlichen gleicher Form umschlossen wird. Es ist zu beachten, dass jeder Segmentkern 10 in die Isolatoren 6 eingegossen werden kann.
Wie in 2 dargestellt, weist jeder Isolator 6 einen Rumpf 21, einen ersten Flansch 22 und einen zweiten Flansch 23 auf. Der Wicklungsdraht 7 ist um den Außenumfang des Rumpfes 21 gewickelt. Der Rumpf 21 bedeckt jeden Zahn 12. Der Rumpf 21 ist zwischen jedem Zahn 12 und dem Wicklungsdraht 7 angeordnet und isoliert zwischen jedem Zahn 12 und dem Wicklungsdraht 7.
Der Rumpf 21 ist zwischen dem ersten Flansch 22 und dem zweiten Flansch 23 angeordnet. Der Rumpf 21 hat eine im Wesentlichen rechteckige, parallelepipedische Außenform. Im Einzelnen weist der Rumpf 21 einen kurzen Seitenabschnitt 24 und lange Seitenabschnitte 25 auf.
Der kurze Seitenabschnitt 24 ist mit dem Wicklungsdraht 7 kontaktiert. Der kurze Seitenabschnitt 24 ist mit dem Wicklungsdraht 7, der in einer ersten Lage angeordnet ist, in Kontakt. Der kurze Seitenabschnitt 24 überlappt mit jedem Zahn 12 des Statorkerns 5 in axialer Richtung gesehen. Der kurze Seitenabschnitt 24 erstreckt sich in axialer Richtung gesehen radial entlang jedes Zahns 12. Der kurze Seitenabschnitt 24 bedeckt eine Oberfläche jedes Zahns 12 in axialer Richtung.
Die langen Seitenabschnitte 25 sind mit dem Wicklungsdraht 7 in Berührung. Die langen Seitenabschnitte 25 sind mit dem Wicklungsdraht 7 verbunden, der in der ersten Lage angeordnet ist. Die langen Seitenabschnitte 25 sind mit dem kurzen Seitenabschnitt 24 verbunden und erstrecken sich in axialer Richtung. Die axiale Abmessung jedes langen Seitenabschnitts 25 ist größer als die Umfangsabmessung des kurzen Seitenabschnitts 24. Die langen Seitenabschnitte 25 überlappen sich mit jedem Zahn 12 in Umfangsrichtung gesehen. Die langen Seitenabschnitte 25 bedecken seitliche Oberflächen 12a jedes Zahns 12, die sich in axialer Richtung erstrecken. Jeder lange Seitenabschnitt 25 hat eine konstante Dicke.
Wie in 3 dargestellt, erstreckt sich jeder lange Seitenabschnitt 25 gerade entlang jeder seitlichen Oberfläche 12a eines jeden Zahns 12, gesehen in axialer Richtung. Jeder lange Seitenabschnitt 25 weist eine Kontaktfläche 25a auf, die mit dem Wicklungsdraht 7 in Berührung kommt. Die Kontaktfläche 25a ist in axialer Richtung gesehen parallel zu jeder seitlichen Oberfläche 12a eines jeden Zahns 12.
Der erste Flansch 22 ist mit dem Rumpf 21 verbunden, während er radial innerhalb des Rumpfes 21 angeordnet ist. Der erste Flansch 22 hat eine Außenform, die größer ist als die Außenform des Rumpfes 21. Der erste Flansch 22 ragt in Umfangsrichtung und in axialer Richtung aus dem Rumpf 21 heraus. Der erste Flansch 22 verhindert, dass der aufgewickelte Wicklungsdraht 7 radial nach innen kollabiert.
Der erste Flansch 22 weist eine erste Seitenwand 26 und Abdeckabschnitte 27 auf. Die erste Seitenwand 26 ist mit dem kurzen Seitenabschnitt 24 an einer Innendurchmesserseite des Statorkerns 5 verbunden. Die erste Seitenwand 26 steht von dem kurzen Seitenabschnitt 24 nach beiden Seiten in axialer Richtung vor. Die erste Seitenwand 26 ragt vom Rumpf 21 in Richtung weg vom Statorkern 5 in axialer Richtung vor. Die erste Seitenwand 26 ragt in axialer Richtung relativ zu den langen Seitenabschnitten 25 vor. Die erste Seitenwand 26 erstreckt sich in Umfangsrichtung.
Die Abdeckabschnitte 27 sind in Fortsetzung der ersten Seitenwand 26 ausgebildet. Die Abdeckabschnitte 27 sind zwischen den Krempen 13 und dem Wicklungsdraht 7 angeordnet. Die Abdeckabschnitte 27 ragen jeweils in Umfangsrichtung von den langen Seitenabschnitten 25 ab. Die Abdeckabschnitte 27 decken die radiale Außenseite der Krempe 13 ab. Die Abdeckabschnitte 27 sind zwischen dem Wicklungsdraht 7 und den Krempen 13 angeordnet.
Der zweite Flansch 23 ist mit dem Rumpf 21 an der radialen Außenseite des Rumpfes 21 verbunden. Der zweite Flansch 23 liegt dem ersten Flansch 22 radial gegenüber. Der zweite Flansch 23 hat eine Außenform, die größer ist als die Außenform des Rumpfes 21. Der zweite Flansch 23 ragt in Umfangsrichtung und in axialer Richtung aus dem Rumpf 21 heraus. Die Umfangsabmessung des zweiten Flansches 23 ist größer als die Umfangsabmessung des ersten Flansches 22. Der zweite Flansch 23 verhindert, dass der aufgewickelte Wicklungsdraht 7 radial nach außen kollabiert.
Der zweite Flansch 23 weist eine zweite Seitenwand 28 und kreisbogenförmige Abschnitte 29 auf. Die zweite Seitenwand 28 ist mit dem kurzen Seitenabschnitt 24 an einer Außendurchmesserseite des Statorkerns 5 verbunden. Die zweite Seitenwand 28 liegt der ersten Seitenwand 26 radial gegenüber. Die zweite Seitenwand 28 steht von dem kurzen Seitenabschnitt 24 nach beiden Seiten in axialer Richtung vor. Die zweite Seitenwand 28 steht vom Rumpf 21 in Richtung weg vom Statorkern 5 in axialer Richtung vor. Die zweite Seitenwand 28 ragt in axialer Richtung relativ zu den langen Seitenabschnitten 25 vor. Die zweite Seitenwand 28 ist an einem äußeren Ende in axialer Richtung mit einem Schlitz 28a versehen.
Die kreisbogenförmigen Abschnitte 29 sind in Fortsetzung der zweiten Seitenwand 28 ausgebildet. Die kreisbogenförmigen Abschnitte 29 sind zwischen dem Rückenjoch 11 und dem Wicklungsdraht 7 angeordnet. Die Kreisbogenabschnitte 29 stehen von den langen Seitenabschnitten 25 jeweils in Umfangsrichtung ab. Die kreisbogenförmigen Abschnitte 29 bedecken die innere periphere Oberfläche 11b des Rückenjochs 11. Die kreisbogenförmigen Abschnitte 29 haben in axialer Richtung gesehen eine kreisbogenförmige Form. Mit anderen Worten, die kreisbogenförmigen Abschnitte 29 sind entlang der inneren peripheren Oberfläche 11b des Rückenjochs 11 geformt. Im Einzelnen erstrecken sich die radial nach außen gerichteten Oberflächen und die radial nach innen gerichteten Oberflächen der kreisbogenförmigen Abschnitte 29 kreisbogenförmig entlang der Umfangsrichtung aus der axialen Richtung gesehen.
Wie in 4 dargestellt, weist der kurze Seitenabschnitt 24 eine erste Steigung 24a auf. Die erste Steigung 24a ist mit dem Wicklungsdraht 7 in Kontakt. Die erste Steigung 24a neigt sich von der ersten Seitenwand 26 zur zweiten Seitenwand 28, um sich jedem Zahn 12 des Statorkerns 5 anzunähern. Daher nimmt die Dicke des kurzen Seitenabschnitts 24 in Richtung jedes Zahns 12 des Statorkerns 5 allmählich ab. Die erste Steigung 24a ist über die gesamte Oberfläche des kurzen Seitenabschnitts 24 ausgebildet.
Wie in 5 gezeigt, ist ein Neigungswinkel θ der ersten Steigung 24a in Bezug auf die radiale Richtung so eingestellt, dass er größer als 0° und kleiner als oder gleich 30° ist. In 5 ist der Neigungswinkel θ auf 15° eingestellt. Mit dieser Ausbildung kann zum Beispiel, wenn eine zweite Lage des Wicklungsdrahtes 7 auf die erste Lage des Wicklungsdrahtes 7 laminiert wird, die zweite Lage des Wicklungsdrahtes 7 stabil auf der ersten Lage des Wicklungsdrahtes 7 platziert werden.
Um ein gleichmäßiges Aufwickeln des Wicklungsdrahtes 7 zu erleichtern, wobei r als der Radius des Liniendurchmessers des Wicklungsdrahtes 7 definiert ist, werden der Neigungswinkel θ und der Radius r so eingestellt, dass sie die folgende Formel (1) erfüllen. $2 r \times {cos θ + cos (θ + 60) - 1} > 0$
Wie in 4 dargestellt, weist die erste Seitenwand 26 eine zweite Steigung 26a auf. Die zweite Steigung 26a ist als eine radial nach außen gerichtete Oberfläche an der ersten Seitenwand 26 vorgesehen. Die zweite Steigung 26a ist mit der ersten Steigung 24a verbunden. Die zweite Steigung 26a neigt sich in Richtung des kurzen Seitenabschnitts 24, um sich der zweiten Seitenwand 28 anzunähern. Die zweite Steigung 26a führt den Wicklungsdraht 7 in Richtung der ersten Steigung 24a.
Der Wicklungsdraht 7 wird z. B. aus einer Düse der Drahtwickelmaschine (in den Zeichnungen nicht dargestellt) herausgezogen und durch jeden Isolator 6 um jeden Zahn 12 des Statorkerns 5 gewickelt. Der Wicklungsdraht 7 ist zwischen dem ersten Flansch 22 und dem zweiten Flansch 23 untergebracht. Der Wicklungsdraht 7 ist um den Rumpf 21 jedes Isolators 6 geschichtet. Mit anderen Worten, der Wicklungsdraht 7 ist fluchtend um den Rumpf 21 jedes Isolators 6 gewickelt. In der vorliegenden Ausführungsform wird, wie in 3 gezeigt, in dem langen Seitenabschnitt 25 die zweite Lage des Wicklungsdrahtes 7 auf die erste Lage des Wicklungsdrahtes 7 gewickelt, um um den Radius r verlagert zu werden, und die dritte Lage des Wicklungsdrahtes 7 wird auf die zweite Lage des Wicklungsdrahtes 7 gewickelt, um um den Durchmesser der ersten Lage des Wicklungsdrahtes 7 verlagert zu werden. Der Wicklungsdraht 7 beginnt mit dem Aufwickeln in der Nähe einer Grenze zwischen dem langen Seitenabschnitt 25 und dem kreisbogenförmigen Abschnitt 29 auf dem langen Seitenabschnitt 25. Der Wicklungsdraht 7 wird in den Schlitz 28a eingeführt und beginnt dann, sich um den Rumpf 21 zu wickeln. Es ist zu beachten, dass der Wicklungsdraht 7 manuell um den Rumpf 21 eines jeden Isolators 6 gewickelt werden kann.
Bei dem wie oben ausgebildeten Motor 1 gleitet der Wicklungsdraht 7, wenn er um den Rumpf 21 jedes Isolators 6 gewickelt ist, auf der ersten Steigung 24a des kurzen Seitenabschnitts 24, während er gegen die erste Steigung 24a gedrückt wird. Dementsprechend wird der Wicklungsdraht 7 radial nach außen geführt. Dadurch kann die Wicklung des Wicklungsdrahtes 7 dicht und gleichzeitig im inneren Umfangsraum des Rückenjochs 11 vorgenommen werden.
Zum Beispiel wird beim Wickeln des Wicklungsdrahtes 7 um den Rumpf 21 durch die Drahtwickelmaschine eine relativ große Menge des Wicklungsdrahtes 7 herausgezogen, wenn der Wicklungsdraht 7 beginnt, auf den kurzen Seitenabschnitt 24 von dem einseitigen langen Seitenabschnitt 25 gelegt zu werden. Dann wird die relativ große Menge des hier herausgezogenen Wicklungsdrahtes 7 festgezogen, während er auf den gegenüberliegenden langen Seitenabschnitt 25 gelegt wird. Zu dieser Zeit wird der Wicklungsdraht 7, der auf den kurzen Seitenabschnitt 24 gelegt wird, auf die erste Steigung 24a gedrückt und radial nach außen geführt. Mit anderen Worten, wenn die erste Steigung 24a auf dem kurzen Seitenabschnitt 24 vorgesehen ist, wird der Wicklungsdraht 7 leichter radial nach außen geführt, als wenn eine ähnliche Steigung auf jedem langen Seitenabschnitt 25 vorgesehen ist.
Da sich die langen Seitenabschnitte 25 in axialer Richtung gesehen geradlinig entlang jedes Zahns 12 des Statorkerns 5 erstrecken, kann eine Verkleinerung des Platzes für die Anordnung des Wicklungsdrahtes 7 an den langen Seitenabschnitten 25 verhindert werden. Dadurch kann die Belegung durch den Wicklungsdraht 7 erhöht werden.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde oben erläutert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die obigen Ausführungen beschränkt, und eine Vielzahl von Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Statorkern 5 aus der Vielzahl der Segmentkerne 10 zusammengesetzt. Der Statorkern 5 kann jedoch auch ein integrierter Statorkern sein.
6 ist eine perspektivische Ansicht eines jeden Isolators 6 gemäß einer Modifikation. 7 ist eine axiale Ansicht eines jeden Isolators 6 gemäß der Modifikation. 8 ist eine perspektivische Querschnittsansicht eines jeden Isolators 6 gemäß der Modifikation. Es sollte beachtet werden, dass in jedem Isolator 6 gemäß der Modifikation ein Bestandteil, der eine ähnliche Ausbildung wie sein relevanter Bestandteil in der oben beschriebenen Ausführungsform aufweist, durch ein dem relevanten Bestandteil zugeordnetes Bezugszeichen bezeichnet wird und die detaillierte Erläuterung davon weggelassen wird.
Der Rumpf 21 weist ferner Ecken 31 und Entlastungsabschnitte 32 auf. Jede Ecke 31 ist eine Ecke zwischen dem kurzen Seitenabschnitt 24 und jedem langen Seitenabschnitt 25. Jede Ecke 31 erstreckt sich in die radiale Richtung.
Jeder Entlastungsabschnitt 32 ist in der Nähe jeder Ecke 31 angeordnet. Jeder Entlastungsabschnitt 32 befindet sich auf der Rückseite jeder Ecke 31. Die Rückseite der Ecke 31 ist jedem Zahn 12 zugewandt. Jeder Entlastungsabschnitt 32 ist so geformt, dass er eine Aussparung in axialer Richtung aufweist. Jeder Entlastungsabschnitt 32 ist so geformt, dass er axial von jedem Zahn 12 in Richtung des kurzen Seitenabschnitts 24 ausgespart ist.
Der kurze Seitenabschnitt 24 weist ferner eine flache Oberfläche 24b, dritte Steigungen 24c und Kontaktabschnitte 24d auf. Die flache Oberfläche 24b befindet sich auf der Oberfläche des kurzen Seitenabschnitts 24. Die flache Oberfläche 24b ist zwischen der ersten Steigung 24a und der zweiten Seitenwand 28 angeordnet. Die flache Oberfläche 24b erstreckt sich in einer orthogonalen Richtung zur axialen Richtung. Die flache Oberfläche 24b erstreckt sich von der ersten Steigung 24a in Richtung der zweiten Seitenwand 28 in radialer Richtung. Die flache Oberfläche 24b erstreckt sich in der Umfangsrichtung. Es ist zu beachten, dass die flache Oberfläche 24b in Bezug auf die radiale Richtung unter einem kleineren Neigungswinkel als dem Neigungswinkel θ der ersten Steigung 24a geneigt sein kann.
Wie in 9 gezeigt, ist mindestens eine erste Windung 71 in der ersten Lage des Wicklungsdrahtes 7 auf der flachen Oberfläche 24b angeordnet. In der Modifikation ist nur die erste Windung 71 in der ersten Lage des Wicklungsdrahtes 7 auf der flachen Oberfläche 24b angeordnet. Eine zweite Windung 72 in der ersten Lage des Wicklungsdrahtes 7 ist auf der ersten Steigung 24a angeordnet. In der Modifikation ist die erste Steigung 24a auf einem Teil der Oberfläche des kurzen Seitenabschnitts 24 vorgesehen, und nur die zweite Windung 72 in der ersten Lage des Wicklungsdrahtes 7 ist auf der ersten Steigung 24a angeordnet. Es ist zu beachten, dass die zweite Windung 72 und mindestens eine dritte Windung in der ersten Lage des Wicklungsdrahtes 7 auf der ersten Steigung 24a angeordnet sein können. Alternativ können die erste Windung 71 und die zweite Windung 72 in der ersten Lage des Wicklungsdrahtes 7 auf der flachen Oberfläche 24b angeordnet sein, während die dritte Windung in der ersten Lage des Wicklungsdrahtes 7 auf der ersten Steigung 24a angeordnet sein kann.
Die dritten Steigungen 24c sind auf der Oberfläche des kurzen Seitenabschnitts 24 angeordnet. Die dritten Steigungen 24c sind auf beiden Seiten der ersten Steigung 24a angeordnet. Bei den dritten Steigungen 24c handelt es sich um Steigungen, die von beiden Umfangsseiten der ersten Steigung 24a in Richtung der langen Seitenabschnitte 25 schräg nach unten verlaufen. Wie in 7 gezeigt, sind die dritten Steigungen 24c derart geformt, dass die Umfangsbreite der ersten Steigung 24a radial nach außen zunimmt. Die Grenzabschnitte B zwischen der ersten Steigung 24a und den dritten Steigungen 24c erstrecken sich von dem kurzen Seitenabschnitt 24 in Richtung der langen Seitenabschnitte 25 radial nach außen. Die Grenzabschnitte B zwischen der ersten Steigung 24a und den dritten Steigungen 24c erstrecken sich radial nach außen in Richtung der langen Seitenabschnitte 25.
Jeder Kontaktabschnitt 24d ist als Teil eines jeden Grenzabschnitts B zwischen der ersten Steigung 24a und jeder dritten Steigung 24c vorgesehen. Wie in 10 dargestellt, ist jeder Kontaktabschnitt 24d mit der zweiten Windung 72 in der ersten Lage des Wicklungsdrahtes 7 in Kontakt. Jeder Kontaktabschnitt 24d überlappt nicht mit jedem Entlastungsabschnitt 32 in axialer Richtung gesehen. Jeder Kontaktabschnitt 24d ist von jedem langen Seitenabschnitt 25 weiter entfernt als jeder Entlastungsabschnitt 32.
In jedem Isolator 6 gemäß der Modifikation kann eine Belastung, die auf die Zugspannung des Wicklungsdrahtes 7 zurückzuführen ist, durch jede dritte Steigung 24c daran gehindert werden, intensiv auf jede Ecke 31 zwischen dem kurzen Seitenabschnitt 24 und jedem langen Seitenabschnitt 25 einzuwirken. Da der kurze Seitenabschnitt 24 die flache Oberfläche 24b aufweist, auf der die erste Windung 71 in der ersten Lage des Wicklungsdrahtes 7 angeordnet ist, kann die Belastung, die auf die Zugspannung des Wicklungsdrahtes 7 zurückzuführen ist, weiter daran gehindert werden, intensiv auf jede Ecke 31 einzuwirken. Da jeder Kontaktabschnitt 24d nicht mit jedem Entlastungsabschnitt 32 in axialer Richtung gesehen überlappt, kann die Festigkeit des Rumpfes 21 stärker erhöht werden, als wenn jeder Kontaktabschnitt 24d mit jedem Entlastungsabschnitt 32 in axialer Richtung gesehen überlappt.
Bezugszeichenliste

1: Motor
2: Drehwelle
3: Rotor
4: Stator
5: Statorkern
6: Isolator
7: Wicklungsdraht
10: Segmentkern
11: Rückenjoch
11a: äußere Umfangsfläche
11b: innere Umfangsfläche
12: Zahn
12a: seitliche Oberfläche
13: Krempe
21: Rumpf
22: erster Flansch
23: zweiter Flansch
24: kurzer Seitenabschnitt
24a: erste Steigung
24b: flache Oberfläche
24c: dritte Steigung
24d: Kontaktabschnitt
25: langer Seitenabschnitt
25a: Kontaktfläche
26: erste Seitenwand
26a: zweite Steigung
27: abdeckender Abschnitt
28: zweite Seitenwand
28a: Schlitz
29: kreisbogenförmiger Abschnitt
31: Ecke
32: Entlastungsabschnitt
71: erste Windung
72: zweite Windung
A: axiale Richtung
B: Grenzabschnitt
R: radiale Richtung
C: Umfangsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 201893597 A [0002, 0003]

Claims

Isolator (6), der zwischen einem Statorkern (5) und einem Wicklungsdraht (7) angeordnet ist, wobei der Statorkern (5) ein Rückenjoch (11) mit einer kreisförmigen Form, die um eine Drehwelle (2) eines Motors zentriert ist, und einen Zahn (12) aufweist, der sich von dem Rückenjoch (11) in Richtung der Drehwelle (2) erstreckt, wobei der Wicklungsdraht (7) um den Zahn (12) des Statorkerns (5) gewickelt ist, wobei der Isolator (6) Folgendes umfasst: einen Rumpf (21), der mit dem Wicklungsdraht (7) umwickelt ist, wobei der Rumpf (21) einen kurzen Seitenabschnitt (24) und einen langen Seitenabschnitt (25) aufweist, wobei der kurze Seitenabschnitt (24) mit dem Zahn (12) des Statorkerns (5) aus einer axialen Richtung (A) der Drehwelle (2) gesehen überlappt, wobei der lange Seitenabschnitt (25) mit dem kurzen Seitenabschnitt (24) verbunden ist, wobei sich der lange Seitenabschnitt (25) in der axialen Richtung (A) erstreckt; eine erste Seitenwand (26), die mit dem kurzen Seitenabschnitt (24) an einer Innendurchmesserseite des Statorkerns (5) verbunden ist, wobei die erste Seitenwand (26) von dem Rumpf (21) in einer Richtung weg von dem Statorkern (5) in der axialen Richtung (A) vorsteht; und eine zweite Seitenwand (28), die mit dem kurzen Seitenabschnitt (24) an einer Außendurchmesserseite des Statorkerns (5) verbunden ist, wobei die zweite Seitenwand (28) der ersten Seitenwand (26) in einer radialen Richtung (R) der Drehwelle (2) gegenüberliegt, wobei der kurze Seitenabschnitt (24) eine erste Steigung (24a) aufweist, die mit dem Wicklungsdraht (7) in Kontakt steht, wobei die erste Steigung (24a) von der ersten Seitenwand (26) zur zweiten Seitenwand (28) in einer sich dem Statorkern (5) nähernden Richtung geneigt ist.
Isolator (6) nach Anspruch 1, wobei die erste Seitenwand (26) eine zweite Steigung (26a) aufweist, die mit der ersten Steigung (24a) verbunden ist, wobei die zweite Steigung (26a) in Richtung des kurzen Seitenabschnitts (24) in einer Richtung geneigt ist, die sich der zweiten Seitenwand (28) nähert.
Isolator (6) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der kurze Seitenabschnitt (24) ferner dritte Steigungen (24c) aufweist, die auf beiden Seiten der ersten Steigung (24a) angeordnet sind, wobei die dritten Steigungen (24c) nach unten in Richtung des langen Seitenabschnitts (25) geneigt sind.
Isolator (6) nach Anspruch 3, wobei eine zweite Windung (72) in einer ersten Schicht des Wicklungsdrahtes (7) auf der ersten Steigung (24a) angeordnet ist.
Der Isolator (6) nach Anspruch 4, wobei der Rumpf (21) ferner aufweist eine Ecke (31) zwischen dem kurzen Seitenabschnitt (24) und dem langen Seitenabschnitt (25), und einen Entlastungsabschnitt (32), der auf einer Rückseite der Ecke (31) angeordnet ist, wobei der Entlastungsabschnitt (32) in der axialen Richtung (A) ausgespart ist, der kurze Seitenabschnitt (24) ferner einen Kontaktabschnitt (24d) aufweist, der mit der zweiten Windung (72) in der ersten Schicht in einem Grenzabschnitt (B) zwischen der ersten Steigung (24a) und den dritten Steigungen (24c) in Kontakt steht, und der Kontaktabschnitt (24d) nicht mit dem Entlastungsabschnitt (32) überlappt, gesehen aus der axialen Richtung (A).
Der Isolator (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der kurze Seitenabschnitt (24) ferner eine flache Oberfläche (24b) aufweist, die sich von der ersten Steigung (24a) in Richtung der zweiten Seitenwand (28) in der radialen Richtung (R) erstreckt, und mindestens eine erste Windung (71) in einer ersten Lage des Wicklungsdrahtes (7) auf der flachen Oberfläche (24b) angeordnet ist.
Isolator (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Steigung (24a) des kurzen Seitenabschnitts (24) in einem Winkel von mehr als 0° und weniger als oder gleich 30° in Bezug auf die radiale Richtung (R) geneigt ist.
Isolator (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Formel (1) erfüllt ist, $2 r \times {cos θ + cos θ (θ + 60) -} > 0$
wobei θ als ein Neigungswinkel der ersten Steigung (24a) des kurzen Seitenabschnitts (24) in Bezug auf die radiale Richtung (R) und r als ein Radius eines Liniendurchmessers des Wicklungsdrahtes (7) definiert ist.
Isolator (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei sich der lange Seitenabschnitt (25) aus der axialen Richtung (A) gesehen geradlinig entlang des Zahns (12) des Statorkerns (5) erstreckt.
Isolator (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Statorkern (5) aus einer Vielzahl von Segmentkernen (10) besteht, die in Umfangsrichtung der Drehwelle (2) unterteilt sind.
Isolator (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, der ferner umfasst: einen kreisbogenförmigen Abschnitt (29), der zwischen dem Rückenjoch (11) des Statorkerns (5) und dem Wicklungsdraht (7) angeordnet ist, wobei der kreisbogenförmige Abschnitt (29) aus der axialen Richtung (A) gesehen eine Kreisbogenform aufweist.
Isolator (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die zweite Seitenwand (28) an einem äußeren Ende in axialer Richtung (A) mit einem Schlitz (28a) versehen ist.
Ein Motor (1) umfassend: einen Stator (4), der einen Statorkern (5), den in einem der Ansprüche 1 bis 12 genannten Isolator (6) und einen Wicklungsdraht (7) aufweist, wobei der Statorkern (5) ein Rückenjoch (11) mit einer kreisförmigen Form, die um eine Drehwelle (2) des Motors (1) zentriert ist, und einen Zahn (12) aufweist, der sich von dem Rückenjoch (11) in Richtung der Drehwelle (2) erstreckt, wobei der Wicklungsdraht (7) durch den Isolator (6) um den Statorkern (5) gewickelt ist; und einen Rotor (3), der in Bezug auf den Stator (4) drehbar ist.