JP2006223058A - ステータ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、従来のカフササポートの挿入部分の空間を有効活用してステータ構造の小型化や軽量化が図れ、ステータ構造の性能を高めてモータの出力向上が図れ、生産設備の簡略化やステータ構造の組み立ての容易化によりステータ構造の生産コストの低減を図ることができるステータ構造を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のステータ構造は、ステータコア１１の隣り合うスロット２３内に配置されて交差し合うように捻られる第１コイル１２ａおよび第２コイル１２ｂを備えるステータ構造において、第１コイル１２ａと第２コイル１２ｂとステータコア１１の端面とで形成される空間内のステータコア１１の端面上に配置されるものであって、電磁鋼板２２を重ねて絶縁カバー２１で覆われる積層電磁鋼板部品１３を備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステータ構造に関するものである。

従来よりステータ構造の組み立てにおいては、図９に示すように、ステータコア１１１のスロット１２３内にコイル１１２を巻回する前に、まずカフササポート１１３を挿入している。このようにカフササポート１１３を挿入する理由は、次のとおりである。図１０に示すように、スロット１２３内にコイル１１２を巻回する工程において、コイル１１２とステータコア１１１との間を絶縁するためにスロット１２３内に絶縁紙１１４を挿入する。しかし、この絶縁紙１１４は紙であるため剛性はなく、スロット１２３内にコイル１１２を巻回する際には、所定の間隔で離れたスロット１２３間にコイル１１２を巻回するためにコイル１１２をステータコア１１１の端面の方向に強い力で捻ることにより、コイル１１２がステータコア１１１の端面に接触して損傷するおそれがある。そこで、カフササポート１１３を挿入して、コイル１１２が強い力で捻られてもコイル１１２はカフササポート１１３に接触してステータコア１１１の端面には接触しないようにしている。これにより、コイル１１２の損傷を防止している。

また、特許文献１には、以下のような発明が開示されている。図１１は特許文献１のステータコア２１１の一部を示す斜視図である。ステータコア２１１の端面には絶縁層２２１が配置され、スロット２２３内にはスロットセル２１４が配置されている。そして、スロットセル２１４にはスロットセルカフス２１３が形成されている。このようにスロットセルカフス２１３を形成することによって、スロット２２３内にコイル（不図示）を巻回する工程においてコイルが強い力で捻られてもコイルはスロットセルカフス２１３に接触してステータコア２１１の端面には接触しないようにしている。これにより、コイルの損傷を防止することにしている。
特開平９−１２１４９３号公報（第００２０−００２３段落、第３図）

しかしながら従来より使用されているカフササポート１１３は、ステータコア１１１のスロット１２３内にコイル１１２を巻回し終わった後はその役目を果たし抜き取られる。その結果、図１０に示すように、カフササポート１１３が挿入されていた空間は破線で示されるようなデットスペースとなるだけで、ステータ構造の機能に対し何ら有効活用されていない。また、ステータ構造の組み立てにおいて、一旦挿入したカフササポート１１３を抜き取らなければならない工程が別途必要になる。そのため、このような工程を実施するための専用の生産設備などが必要となり、生産コストがかかってしまう。

また、特許文献１では、ステータコア２１１のスロット２２３内にコイルを挿入し終わった後においてもスロット２２３内にはスロットセル２１４が配置されたままなので、スロットセル２１４に形成されるスロットセルカフス２１３も配置されたままとなる。しかし、スロットセルカフス２１３は、スロット２２３内にコイルを巻回する工程においてコイルがステータコア２１１の端面に接触して損傷するのを防ぐ役目を有しているに過ぎない。そのため、スロット２２３内にコイルを巻回し終わった後はその役目を果たし、ステータ構造の組み立てが完了した後においてステータ構造の性能になんら作用を及ぼさず、モータの出力向上になんら貢献するものとなっていない。また、スロットセルカフス２１３はスロットセル２１４の端部を折り曲げたような形にしたものに過ぎない。そのため、特許文献１には具体的に開示されていないが、ステータコア２１１の内周側から見たときには、ステータ構造の構成部品は前記した図１０において絶縁紙１１４をスロットセル２１４に置き換えたような状態に配置されていると思われる。従って、前記した図１０に示したようなデットスペースの部分が生じており、このデットスペース部分はステータ構造の性能のために有効活用していない。

そこで本発明は、従来のカフササポートの挿入部分の空間を有効活用してステータ構造の性能を高めてモータの出力向上が図れ、ステータ構造の小型化や軽量化が図れ、生産設備の簡略化やステータ構造の組み立ての容易化によりステータ構造の生産コストの低減を図ることができるステータ構造を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は以下のような特徴を有する。
（１）本発明は、ステータコアの隣り合うスロット内に配置されて交差し合うように捻られる第１コイルおよび第２コイルを備えるステータ構造において、第１コイルと第２コイルとステータコアの端面とで形成される空間内のステータコアの端面上に配置されるものであって、電磁鋼板を重ねて絶縁カバーで覆われる積層電磁鋼板部品を備えることを特徴とする。

（２）本発明は、（１）に記載するステータ構造において、スロットに組み付けたときに積層電磁鋼板部品の側面を覆い、ステータコアの端面から軸方向に突出する突出部を備えるインシュレータを有することを特徴とする。

このような特徴を有する本発明により、以下のような作用・効果が得られる。
（１）本発明は、ステータコアの隣り合うスロット内に配置されて交差し合うように捻られる第１コイルおよび第２コイルを備えるステータ構造において、第１コイルと第２コイルとステータコアの端面とで形成される空間内のステータコアの端面上に配置されるものであって、電磁鋼板を重ねて絶縁カバーで覆われる積層電磁鋼板部品を備えるので、従来のカフササポートの挿入部分の空間を有効活用してステータ構造の性能を高めてモータの出力向上が図れ、ステータ構造の小型化や軽量化が図れ、コイルの組み立て工程においてステータコアからカフササポートなどを抜き取る工程が不要となることから生産設備の簡略化によりステータ構造の生産コストの低減を図ることができる効果が得られる。

（２）本発明は、（１）に記載するステータ構造において、スロットに組み付けたときに積層電磁鋼板部品の側面を覆い、ステータコアの端面から軸方向に突出する突出部を備えるインシュレータを有するので、インシュレータの突出部が絶縁部材として積層電磁鋼板部品の絶縁カバーのバックアップの役割をなしてコイルと電磁鋼板との間の絶縁性を確実に得ることができ、また、積み重ねられる電磁鋼板を絶縁カバーで覆う際にインシュレータの突出部が絶縁カバーの取り付け位置のガイド機能を有することで積層電磁鋼板部品のステータコアへの組み付けを容易にしてステータ構造の組み立ての容易化によりステータ構造の生産コストの低減を図ることができる効果が得られる。

以下、本発明の実施例について説明する。
図１は、本発明のステータコア１１上に配置される積層電磁鋼板部品１３の様子を示す斜視図である。実際には後述するように、ステータコア１１のスロット２３内にはインシュレータ１４が挿入されているが、ステータコア１１上に配置される積層電磁鋼板部品１３の外観を分かりやすくするために、図１はインシュレータ１４を省略して表現している。また、図２は、ステータコア１１の内周側から見たときの図であり、ステータコア１１とコイル１２により形成される空間内に積層電磁鋼板部品１３が配置される様子を示している。
本発明のステータ構造は、図１および図２に示すようにステータコア１１、コイル１２、積層電磁鋼板部品１３、インシュレータ１４などを備えている。そして、ステータコア１１に形成されるスロット２３内にインシュレータ１４とコイル１２を挿入している。積層電磁鋼板部品１３は、交差し合うように捻られる第１コイル１２ａと第２コイル１２ｂとの間の空間内においてステータコア１１の端面上に配置されている。ここで、積層電磁鋼板部品１３とは、電磁鋼板２２を重ねてその上を絶縁性を有する絶縁カバー２１で覆ったものである。

図３は、積層電磁鋼板部品１３を分解した様子を示しながら、ステータコア１１に積層電磁鋼板部品１３を取り付ける際の概要を示す図である。図３に示すように電磁鋼板２２を重ねてステータコア１１の端面に取り付けた後、その上側から絶縁カバー２１を取り付けるようにして、ステータコア１１に積層電磁鋼板部品１３を取り付ける。ステータコア１１に積層電磁鋼板部品１３を取り付けた後の外観図を図４に示す。このように、ステータコア１１に積層電磁鋼板部品１３を取り付けることにより、スロット２３内にコイル１２を巻回する工程において、所定の間隔で離れたスロット２３間にコイル１２を巻回するためにコイル１２をステータコア１１の端面の方向に強い力で捻ったときには、コイル１２は積層電磁鋼板部品１３の絶縁カバー２１と接触することになる。そのため、ステータコア１１の端面に接触することがなくなり、コイル１２が損傷するおそれはない。また、積層電磁鋼板部品１３はその外観が絶縁カバー２１に覆われているので、電磁鋼板２２とコイル１２との間の絶縁性を確保することができる。そして本発明の特徴点として、積層電磁鋼板部品１３の内部にはステータコア１１との導電性を有する電磁鋼板２２が積み重ねてられている。これにより、積み重ねてられている電磁鋼板２２の表面積の分、結果的にステータコア１１の表面積をさらに増やすことになるといえる。ここで、ステータコア１１の表面積の大きさは、ステータコア１１の内周側に配置されるロータ（不図示）への作用力に影響を与えるものである。そのため、本発明のように積み重ねられている電磁鋼板２２の表面積の分ステータコア１１の表面積をさらに増やすことができれば、ステータコア１１の内周側に配置されるロータ（不図示）への作用力を増加させることができる。従って、第１コイル１２ａと第２コイル１２ｂとの間の空間内を有効に利用することにより、ステータ構造の小型化および軽量化を図りつつ、ステータ構造としての性能を高めモータの出力向上を図ることができることになる。一例として、ステータコア１１の軸方向の幅が１００ｍｍの場合に、積層電磁鋼板部品１３の内部に電磁鋼板２２が約５ｍｍ積み重ねた場合には、約２〜３％のモータの出力向上を図ることができる。

また、積層電磁鋼板部品１３はステータコア１１に取り付けたままステータ構造を構成する部品として作用させるものである。そのため、従来のカフササポートのようにスロット２３内にコイル１２を巻回する工程が終了した後、カフササポートを抜き取る工程などは不要となる。従って、カフササポートを抜き取る工程の際に使用する専用の生産設備などが不要となり生産設備の簡略化が図れ、ステータ構造１の組み立てにおける生産コストの低減を図ることができる。

図５は、インシュレータ１４の外観図である。このインシュレータ１４はスロット２３内に配置され、主にステータコア１１とコイル１２との間を絶縁する役割を果たしている。インシュレータ１４には肩部１４ａが形成され、ステータコア１１の内周側からスロット２３内に差込んで取り付けると、肩部１４ａがステータコア１１の端面に掛かりスロット２３内でガタつかずに収まる効果が得られる。図６（ａ）に示すようなステータコア１１の内周側から、インシュレータ１４を取り付けた後の様子を図６（ｂ）に示している。また、肩部１４ａは後から電磁鋼板２２をステータコア１１の端面上に取り付けるときに、電磁鋼板２２が所定の位置に取り付けられるよう位置を案内する効果も得られる。そのため、ステータコア１１の端面上への電磁鋼板２２の取り付けが容易になり、ステータ構造１の組み立て性が向上する。

ここで、インシュレータ１４の形状の特徴点である突出部１４ｂについて説明する。
図２に示すように、積層電磁鋼板部品１３の側面はコイル１２がスロット２３から出た部分に位置し、コイルエンド部分に向かってコイル１２が捻られる根元の位置に該当する。そのため、コイルエンド部分に向かって捻られるコイル１２の力が積層電磁鋼板部品１３の絶縁カバー２１にかかりやすく、万が一、コイル１２の力が非常に大きくなってしまった場合には絶縁カバー２１の位置がずれるおそれがあると考えられる。また、同様に電磁鋼板２２のその積み重ねられた状態が変形して、電磁鋼板２２の一部が絶縁カバー２１からはみ出すおそれもあると考えられる。そのため、電磁鋼板２２とコイル１２との間の絶縁を維持できないおそれがあると考えられる。そこで、インシュレータ１４は図５に示すように、突出部１４ｂを備えている。この突出部１４ｂは、インシュレータ１４をスロット２３内に収めたときに積層電磁鋼板部品１３の側面を覆う様に配置される。そのため、この絶縁性を有するインシュレータ１４の突出部１４ｂが、さらなる絶縁部材として絶縁カバー２１をバックアップする役目を果たす。従って、電磁鋼板２２とコイル１２との間の絶縁を完全に確保することができる。

また、図２に示すように、コイル１２がスロット２３から出た部分ではコイル１２が積層電磁鋼板部品１３の側に倒れ込むことになるので、積層電磁鋼板部品１３の側面とコイル１２とが接触しやすく、積層電磁鋼板部品１３の電磁鋼板２２とコイル１２との絶縁性の強化を確保することが特に要求される部分である。そこで、絶縁性を有するインシュレータ１４の突出部１４ｂが、さらなる絶縁部材として絶縁カバー２１をバックアップする役目を果たし、電磁鋼板２２とコイル１２との間の絶縁を完全に確保することができる。

また、前記のように積層電磁鋼板部品１３の側面はコイル１２がスロット２３から出た部分に位置し、コイルエンド部分に向かってコイル１２が捻られる根元の位置に該当する。そして、インシュレータ１４の突出部１４ｂは積層電磁鋼板部品１３の側面を覆う様に配置されるので、インシュレータ１４の突出部１４ｂにはコイル１２が捻られることにより発生する力が非常にかかりやすくなる。そのため、インシュレータ１４の突出部１４ｂはこの力を吸収しうる柔軟性が必要となる。そこで、インシュレータ１４材質は、撓りやすく柔軟な樹脂材料を使用する。たとえば、樹脂材料としてはナイロン樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などを使用するとよい。

さらに、本発明のステータ構造１の組み立ての手順としては、まずステータコア１１のスロット２３内にインシュレータ１４を組み付けた後、ステータコア１１の端面のスロット２３間の位置に電磁鋼板２２を積み重ね、その後、ステータコア１１の軸方向から絶縁カバー２１により電磁鋼板２２を覆うこととしている。ここで、電磁鋼板２２を絶縁カバー２１で覆う際には、インシュレータ１４の突出部１４ｂが絶縁カバー２１の取り付け位置を案内することになる。そのため、インシュレータ１４の突出部１４ｂによってステータコア１１への積層電磁鋼板部品１３の組み付けが容易になり、ステータ構造の組み立て性が向上する。

なお、積層電磁鋼板部品１３は、これまで説明してきたステータコア１１の両端面に取り付ける場合だけでなく、必要とするモータ出力値の違いによりステータコア１１の片端面だけに取り付ける場合も考えられる。この場合、インシュレータ１４の端部の形状が異なる。具体的には、図７（ａ）に示すように両端部に積層電磁鋼板部品１３を取り付けるための形状を備えるインシュレータ１４と、図７（ｂ）に示すように片端部のみに積層電磁鋼板部品１３を取り付けるための形状を備えるインシュレータ１５がある。

以上のような実施例により、以下の効果が得られる。
（１）本発明は、ステータコア１１の隣り合うスロット２３内に配置されて交差し合うように捻られる第１コイル１２ａおよび第２コイル１２ｂを備えるステータ構造において、第１コイル１２ａと第２コイル１２ｂとステータコア１１の端面とで形成される空間内のステータコア１１の端面上に配置されるものであって、電磁鋼板２２を重ねて絶縁カバー２１で覆われる積層電磁鋼板部品１３を備えるので、従来のカフササポートの挿入部分の空間を有効活用してステータ構造の性能を高めてモータの出力向上が図れ、ステータ構造の小型化や軽量化が図れ、コイル１２の組み立て工程においてステータコア１１からカフササポートなどを抜き取る工程が不要となることから生産設備の簡略化によりステータ構造の生産コストの低減を図ることができる効果が得られる。

（２）本発明は、（１）に記載するステータ構造において、スロット２３に組み付けたときに積層電磁鋼板部品１３の側面を覆い、ステータコア１１の端面から軸方向に突出する突出部１４ｂを備えるインシュレータ１４を有するので、インシュレータ１４の突出部１４ｂが絶縁部材として積層電磁鋼板部品１３の絶縁カバー２１のバックアップの役割をなしてコイル１２と電磁鋼板２２との間の絶縁性を確実に得ることができ、また、積み重ねられる電磁鋼板２２を絶縁カバー２１で覆う際にインシュレータ１４の突出部１４ｂが絶縁カバー２１の取り付け位置のガイド機能を有することで積層電磁鋼板部品１３のステータコア１１への組み付けを容易にしてステータ構造の組み立ての容易化によりステータ構造の生産コストの低減を図ることができる効果が得られる。

尚、本発明は前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範囲で様
々な変更が可能である。

本発明のステータコア上に配置される積層電磁鋼板部品の様子を示す斜視図である。 ステータコアの内周側から見たときの図であり、ステータコアとコイルにより形成される空間内に積層電磁鋼板部品が配置される様子を示す図である。 ステータコアに積層電磁鋼板部品を取り付けるときの概要図である。 ステータコアに積層電磁鋼板部品およびインシュレータを取り付けたときの外観図である。 インシュレータの外観図である。 ステータコアにインシュレータを組み付ける前後の外観図である。 ステータコアの内周側から見たときの図であり、両方の端部に肩部や突出部を有するインシュレータを取り付けたときの図である。 ステータコアの内周側から見たときの図であり、片方の端部に肩部や突出部を有するインシュレータを取り付けたときの図である。 従来技術におけるカフササポートの出し入れの様子を示す外観図である。 従来技術における問題点を示す図である。 特許文献１の発明におけるステータ構造の一部を示す外観図である。

符号の説明

１１ ステータコア
１２ コイル
１３ 積層電磁鋼板部品
１４ インシュレータ
１４ａ 肩部
１４ｂ 突出部
２１ 絶縁カバー
２２ 電磁鋼板
２３ スロット

Claims (2)

1. ステータコアの隣り合うスロット内に配置されて交差し合うように捻られる第１コイルおよび第２コイルを備えるステータ構造において、
   前記第１コイルと前記第２コイルとステータコアの端面とで形成される空間内のステータコアの端面上に配置されるものであって、電磁鋼板を重ねて絶縁カバーで覆われる積層電磁鋼板部品を備えることを特徴とするステータ構造。
2. 請求項１に記載するステータ構造において、
   スロットに組み付けたときに前記積層電磁鋼板部品の側面を覆い、ステータコアの端面から軸方向に突出する突出部を備えるインシュレータを有することを特徴とするステータ構造。

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