JP2006166610A

JP2006166610A - ステータ、ステータの製造方法、及びロータ

Info

Publication number: JP2006166610A
Application number: JP2004355099A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Hirano; 信行平野
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2004-12-08
Filing date: 2004-12-08
Publication date: 2006-06-22

Abstract

【課題】製造容易な一定断面の線材を用いつつ、占積率の高いステータ及びその関連技術を提供する。
【解決手段】このステータは、略平行四辺形の断面形状の線材１１により構成されたコイル５を、分割コア３の略切頭錐形状のティース部９の外周に備える構成である。分割コア３は圧粉磁性体を用いて作製される。線材１１を分割コア３のティース部９に直接巻き付けてコイル３を形成する構成を採用してもよく、予め作製したコイル５を分割コア３のティース部９に装着する構成を採用してもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータのステータ及びその関連技術に関する。

図４及び図５は、第１及び第２の従来技術に係るモータのステータの部分的な構成を示す断面図である。第１の従来技術に係るステータでは、図４に示すように、ティース部１０１に巻回された丸線１０３によってコイル１０５が構成されている。第２の従来技術に係るステータでは、図５に示すように、ティース部１１１の周囲のスロット形状に合わせて断面形状が変化する平角線１１３によってコイル１１５が構成されている。

上述の第１の従来技術に係るステータでは、丸線１０３によりコイル１０５を構成するため、コイル１０５の占積率が約６０％程度にとどまってしまう。

また、第２の従来技術に係るステータでは、コイル１１５の占積率は向上するが、断面形状が変化する平角線１１５を製造するのが困難である。

そこで、本発明の解決すべき課題は、製造容易な一定断面の線材を用いつつ、占積率の高いステータ及びその関連技術を提供することである。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明では、外形形状が略切頭錐形状のティース部を有するコアと、前記ティース部の外周部に設けられ、略平行四辺形の断面形状の線材により構成されるコイルとを備える。

また、請求項２の発明では、請求項１の発明に係るステータにおいて、前記コアの少なくとも前記ティース部は圧粉磁性体により形成されている。

また、請求項３の発明では、請求項２の発明に係るステータにおいて、前記コアはモータの周方向に配列された複数の分割コアにより構成され、前記各分割コアは前記圧粉磁性体により形成されている。

また、請求項４の発明では、請求項１の発明に係るステータの製造方法において、前記線材を前記ティース部に巻き付けて前記コイルを形成する。

また、請求項５の発明では、請求項１の発明に係るステータの製造方法において、予め形成された略切頭錐形状の外形形状を有する前記コイルを、前記ティース部の外周に装着する。

また、請求項６の発明では、外形形状が略切頭錐形状の磁心部を有するコアと、前記磁心部の外周部に設けられ、略平行四辺形の断面形状の線材により構成されるコイルとを備える。

請求項１に記載の発明によれば、略平行四辺形の断面形状の線材により構成されたコイルを、外形形状が略切頭錐形状のティース部の外周に備える構成であるため、製造容易な一定な断面形状（ここでは、略平行四辺形）を有する線材を用いつつ、ステータのコイルの占積率の向上が図れる。

請求項２に記載の発明によれば、コアの少なくともティース部の部分を成形性に優れた圧粉磁性体により形成するため、略切頭錐形状のティース部等を金型成形により容易に作製できる。

請求項３に記載の発明によれば、略切頭錐形状のティース部を有する分割コアを金型成形により容易に形成することができる。

請求項４に記載の発明によれば、線材をティース部に直接巻き付けてコイルを形成するため、コイルの形成と、ティース部へのコイルの装着を一度に行うことができ、製造工程の簡略化が図れる。

請求項５に記載の発明によれば、予め形成したコイルをティース部に装着する構成であるため、コイルの形状を整えた状態でティース部に装着することができる。

請求項６に記載の発明によれば、略平行四辺形の断面形状の線材により構成されたコイルを、外形形状が略切頭錐形状の磁心部の外周に備える構成であるため、製造容易な一定断面形状（ここでは、略平行四辺形）を有する線材を用いつつ、ロータのコイルの占積率の向上が図れる。

図１は本発明の一実施形態に係るステータの部分的構成を示す断面図であり、図２はそのステータを構成する分割ステータの斜視図である。このステータは、図１に示すように、モータの周方向に沿って円環状に配列された複数の分割ステータ１により構成されている。

各分割ステータ１は、分割コア３及びコイル５を備えている。分割コア３は、ヨーク部７と、ティース部９とを備えている。ティース部９は、図示しないロータ側に向けて先細りの略切頭錐形状（例えば、略切頭四角錐形状）の外形形状を有している。

分割コア３の数はモータのスロット数ｎと一致しており、ティース部９の互いに対向する側面９ａ同士の成す角は、１個の分割コア３の割当角度θ（θ＝３６０°／ｎ）と等しく設定されている。

コイル５は、図２に示すように、略平行四辺形の一定の断面形状を有する平角形の線材１１（材料には例えば銅又は銅合金が使用される）が略螺旋状に巻回されて構成されている。線材１１の略平行四辺形の断面形状を構成する斜辺１１ａ，１１ｂの傾き角は、図３に示すように、ティース部９の側面９ａがモータの径方向１３（図１参照）と成す角（θ／２）と対応している。すなわち、コイル５が線材１１の斜辺１１ａ又は１１ｂがティース部９の側面９ａに沿うようにティース部９の外周に備えられた際に、線材１１の他の２辺（上辺、下辺）１１ｃ，１１ｄがティース部９の中心を通るモータの径方向１３と垂直になるようになっている。また、線材１１の上下の２辺の幅寸法は、ヨーク部７がティース部９の基端部からの周方向に張り出す張出寸法と一致されている。また、線材１１の厚み（高さ）はティース部９の径方向１３の寸法及び必要なターン数等との関係によって決定される。

このため、分割コア３のティース部９の外周に線材１１を螺旋状に巻回する等することにより、ティース部９の外周に略切頭錐形状（例えば、略切頭四角錐形状）の外形形状を有するコイル５を設けることができる。そして、こうして形成されたコイル５の互い対向する外側の側面同士の成す角は、前記割当角度θと一致している。なお、コイル５の作製方法としては、上記のように線材１１をティース部９に直接巻回してコイル５を作製する方法の他に、線材１１をティース部９とほぼ同様な形状を有する芯材に巻き付けてコイル５を予め作製しておき、そのコイル５をティース部９に外挿して装着するようにしてもよい。

その結果、コイル５が設けられた分割コア３を図１に示すように円環状に配列すると、隣接する分割コア３のティース部９の間の空間に隙間無くコイル５が嵌まり込んだ占積率の高い構成を得ることができる。

このような形状を有する分割コア３は、例えば、金属磁性粉末（例えば、鉄粉）、又は所定の被膜（例えば、燐酸化合物被膜）で覆った金属磁性粉末（例えば、鉄粉）を樹脂で結合した圧粉磁性体により形成するのが望ましい。圧粉磁性体の結合用樹脂としては、例えばポリフェニレンサルファイド、可溶性ポリイミド若しくはさらに他の樹脂、又はこれらの混合物などが用いられる。分割コア３の形成は、圧粉磁性体材料を所定の成形用の型に充填して加圧、圧縮した後、加熱処理することにより行われる。なお、積層鋼板により分割コア３を形成するようにしてもよい。

また、略平行四辺形の断面形状を有する線材１１は、ダイス引きにより容易に作製することができる。

予め作製したコイル５をティース部９に外挿する構成の場合は、コイル５の装着時にティース部９のツバが障害となるため、本実施形態に係る技術をシンクロナスリラクタンスモータなどのツバを必要としないモータに適用するのが望ましい。この場合において、表面型永久磁石モータ（ＳＰＭＳＭ）、埋め込み型永久磁石モータ（ＩＰＭＳＭ）などのツバを必要とするモータに適用する際には、ツバの代わりにスキューを設けることによりトルクリップル（コギングトルク）を防止するようにしてもよい。

以上のように、略平行四辺形の断面形状の線材１１により構成されたコイル５を、分割コア３の略切頭錐形状のティース部９の外周に備える構成であるため、製造容易な一定な断面形状（ここでは、略平行四辺形）を有する線材を用いつつ、ステータのコイル５の占積率の向上が図れる。

また、圧粉磁性体を用いて分割コア３を作製することにより、略切頭錐形状のティース部９を有する分割コア３を金型成形により容易に形成することができる。

また、線材１１を分割コア３のティース部９に直接巻き付けてコイル３を形成する構成を採用した場合には、コイル５の作製と、ティース部９へのコイル５の装着を一度に行うことができ、製造工程の簡略化が図れるという効果が得られる。

また、予め作製したコイル５を分割コア３のティース部９に装着する構成を採用した場合には、コイル３の形状を整えた状態でティース部９に装着することができるという効果が得られる。

上述の本実施形態に係る技術を、モータのロータ（特に、アウターロータ）に適用してもよい。

本発明の一実施形態に係るステータの部分的構成を示す断面図である。ステータを構成する分割ステータの斜視図である。コイルを構成する線材の端面形状を示す図である。第１の従来技術に係るモータのステータの部分的な構成を示す断面図である。第２の従来技術に係るモータのステータの部分的な構成を示す断面図である。

符号の説明

１分割ステータ
３分割コア
５コイル
７ヨーク部
９ティース部
１１線材

Claims

外形形状が略切頭錐形状のティース部を有するコアと、
前記ティース部の外周部に設けられ、略平行四辺形の断面形状の線材により構成されるコイルと、
を備えることを特徴とするステータ。
請求項１に記載のステータにおいて、
前記コアの少なくとも前記ティース部は圧粉磁性体により形成されていることを特徴とするステータ。
請求項２に記載のステータにおいて、
前記コアはモータの周方向に配列された複数の分割コアにより構成され、
前記各分割コアは前記圧粉磁性体により形成されていることを特徴とするステータ。
請求項１に記載のステータの製造方法において、
前記線材を前記ティース部に巻き付けて前記コイルを形成することを特徴とするステータの製造方法。
請求項１に記載のステータの製造方法において、
予め形成された略切頭錐形状の外形形状を有する前記コイルを、前記ティース部の外周に装着することを特徴とするステータの製造方法。
外形形状が略切頭錐形状の磁心部を有するコアと、
前記磁心部の外周部に設けられ、略平行四辺形の断面形状の線材により構成されるコイルと、
を備えることを特徴とするロータ。