JP2006296150A

JP2006296150A - ステータ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2006296150A
Application number: JP2005116798A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Komatsu; 裕小松
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2005-04-14
Filing date: 2005-04-14
Publication date: 2006-10-26

Abstract

【課題】コア及びコイルを保護しつつ、コイルのプレス加工を行ってコイルの占積率を向上させることができるステータ及びその関連技術を提供する。
【解決手段】圧粉磁性体により形成された分割コア３のティース部１３とコイル５との間に、複数層７ａ，７ｂからなる絶縁性の挿入材７が介挿され、コイル５をティース部１３に外装した状態でプレス加工し、占積率向上が図られる。挿入材７の第１層７ａのヤング率がコイル５の導体材料のヤング率以上に設定されており、第２層７ｂのヤング率がコイル５の導体材料のヤング率未満に設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、コアのティース部にコイルを外装した状態で、コイルのプレス加工を行うステータ及びその関連技術に関する。

従来の技術としては、コイルの占積率向上のため、コイルをコアのティース部に外装した状態で、コイルにプレス加工を施す技術がある。なお、本願発明の関連技術としては、特許文献１に記載のものがある。

特表２００３−５０７９９１号公報

しかしながら、コアのティース部にコイルを外装した状態で、コイルに対するプレス加工を単純に行うと、図４に示すように、コイル１０１とティース部１０３との当接部において、コイル線材１０１ａの円弧状の外周部とティース部１０３の表面とがプレス時に略断面点状の接触面積で局所的に押し付け合わされることとなり、局所的に大きな応力や、衝撃がティース部１０３及びコイル線材１０１ａに加わることとなる。このため、プレス時の応力や、衝撃等によりコアが破損するおそれがあるとともに、コイル１０１の絶縁膜も破損するおそれもある。コアの破損は、積層鋼板等に比して機械的強度にやや劣る圧粉磁性体をコア材料に用いた場合に特に生じやすくなる。

そこで、本発明の解決すべき課題は、コア及びコイルを保護しつつ、コイルのプレス加工を行ってコイルの占積率を向上させることができる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、コアと、前記コアのティース部に外装された状態で、プレス加工されたコイルと、前記コアの少なくとも前記ティース部と前記コイルとの間に介挿され、複数層からなる絶縁性の挿入材とを備える。

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、前記挿入材における最も前記ティース部側の層のヤング率が、前記コイルの導体材料のヤング率以上である。

また、請求項３の発明では、請求項１の発明に係るステータにおいて、前記挿入材における最も前記コイル側の層のヤング率が、前記コイルの導体材料のヤング率未満である。

また、請求項４の発明では、請求項２の発明に係るステータにおいて、前記挿入材における最も前記コイル側の層のヤング率が、前記コイルの導体材料のヤング率未満である。

また、請求項５の発明では、請求項１ないし４のいずれか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６の発明では、請求項１ないし５のいずれかの発明に係るステータにおいて、前記コアは、１つのティース部を有し、円環状に複数配置されてステータのコアを構成する分割コアである。

また、請求項７の発明では、コアのティース部にコイルを外装した状態で、前記コイルのプレス加工を行うステータの製造方法であって、前記コアの少なくとも前記ティース部と前記コイルとの間に、複数層からなる絶縁性の挿入材を介挿した状態で前記プレス加工を行う。

請求項１に記載の発明によれば、コアの少なくともティース部とコイルとの間に、複数層からなる絶縁性の挿入材が介挿されているため、挿入材の各層のヤング率等を各層ごとに個別に調節することができ、コイルのプレス加工が行われた際にコア及びコイルに加わる応力や、衝撃等を効果的に分散して緩和することができる。その結果、コア及びコイルを保護しつつ、コイルに対するプレス加工を行ってコイルの占積率を向上させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、挿入材における最もティース部側の層のヤング率がコイルの導体材料のヤング率以上に設定されているため、プレス加工時にコイル側からコアに加わる応力等を効果的に分散して緩和し、コアを保護することができる。

請求項３及び４に記載の発明によれば、挿入材における最もコイル側の層のヤング率がコイルの導体材料のヤング率未満に設定されているため、プレス加工時に挿入材のコイル側の層がコイル線材を包み込むように弾性変形してクッションとして機能し、これによって、コイルに加わる応力等を効果的に分散して緩和し、コイルを保護することができる。

請求項５に記載の発明によれば、圧粉磁性体を用いることによるコアのティース部等の成形容易性を確保しつつ、コイルのプレス加工時の応力からコアのティース部等を保護することができる。

請求項６に記載の発明によれば、ステータコアを分割コアで構成することにより、隣接する隣のティース部が邪魔になることなく、巻線機による分割コアへのコイル巻きを行うことができるため、コイル巻きを容易に行うことができる。

請求項７に記載の発明によれば、コアの少なくともティース部とコイルとの間に介挿した挿入材の各層のヤング率等を各層ごとに個別に調節することができ、コイルのプレス加工が行われた際にコア及びコイルに加わる応力や、衝撃等を効果的に分散して緩和することができる。その結果、コア及びコイルを保護しつつ、コイルに対するプレス加工を行ってコイルの占積率を向上させることができる。

図１は本発明の一実施形態に係るステータ（分割ステータ）の製造工程を示す図であり、図２は分割コアのティース部の外周部における挿入材が介挿された部分の断面図である。本実施形態に係るステータは、例えばハイブリッド自動車、電気自動車の駆動モータに適用される。

本実施形態に係る分割ステータ１は、図１に示すように、分割コア３と、コイル５と、挿入材７とを備えており、モータの周方向に円環状に複数配列されてステータを構成する。

分割コア３は、ヨーク部１１と、１つのティース部１３と、ツバ部１５とを備え、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一体に形成されている。圧粉磁性体の結合用樹脂としては、例えばＰＰＳ（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型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。

コイル５は、銅等により形成された断面丸形の導体部の外周に絶縁膜が設けられた構成であり、ティース部１３の外周部に外装される。コイル５のティース部１３へのコイル巻きは、巻線機を用いて行われる。そして、コイル５は、占積率向上のため、ティース部１３に外装された状態で、図１に示すようにパンチ１７により矢印Ａ方向に圧縮（プレス加工）されている。

挿入材７は、図１及び図２に示すように、絶縁性を有する複数層（例えば、２層）７ａ，７ｂからなり、分割コア３の外周部、ヨーク部１１のモータ径方向内方側の面及びツバ部１５のモータ径方向外方側の面を覆うようにして、分割コア３のコイル５と対向する部分とコイル５との間に介挿されている。

挿入材７を構成する最もティース部１３側の層である第１層７ａは、コイル５の導体材料（例えば、銅）のヤング率以上のヤング率を有する絶縁材料（例えば、樹脂）により形成されており、最もコイル５側の層である第２層７ｂは、コイル５の導体材料のヤング率未満のヤング率を有する絶縁材料（例えば、樹脂）により形成されている。このような挿入材７の各層７ａ，７ｂは、例えばＰＰＳによって形成され、例えばガラス材の添加量を調節することによりヤング率が所定の値に調節される。

また、このような挿入材７は、例えば図３に示すように、モータの径方向に沿った分割面で２つの分割体２１，２３に分割されており、分割コア３の外周部を２つの分割体２１，２３で挟み込むようにして、分割コア３に装着されるようになっている。この場合、挿入材７を接着剤等の固着手段で分割コア３に固着するようにしてもよい。

次に、分割ステータ１の製造工程について説明する。まず、上述の如く、圧粉磁性体材料を用いて分割コア３が形成され、続いて図３に示すように、分割コア３の外周部に挿入材７が装着される。続いて、分割コア３のティース部１３の外周に、挿入材７の上からコイル線材５ａが巻回されてコイル５が形成される。続いて、図１に示すように、パンチ１７によりコイル５が圧縮され、これによってコイル５の占積率が高められる。

このように、分割コア３のティース部１３とコイル５との間に、複数層７ａ，７ｂからなる絶縁性の挿入材７が介挿されているため、挿入材７の各層７ａ，７ｂのヤング率を各層７ａ，７ｂごとに個別に調節することができ、コイル５のプレス加工が行われた際に分割コア３及びコイル５に加わる応力や、衝撃等を効果的に分散して緩和することができる。その結果、分割コア３及びコイル５を保護しつつ、コイル５に対するプレス加工を行ってコイル５の占積率を向上させることができる。しかも、圧粉磁性体を用いることによる分割コア３の成形容易性を確保しつつ、コイル５のプレス加工時の応力から分割コア３を保護することができるようになっている。

また、挿入材７の第１層７ａのヤング率がコイル５の導体材料のヤング率以上に設定されているため、プレス加工時にコイル５側から分割コア３に加わる応力等を効果的に分散して緩和し、分割コア３を保護することができる。

また、挿入材７の第２層７ｂのヤング率がコイル５の導体材料のヤング率未満に設定されているため、プレス加工時に挿入材７の第２層７ｂがコイル線材５ａを包み込むように弾性変形してクッションとして機能し、これによって、プレス加工時にコイル５に加わる応力等を効果的に分散して緩和し、コイル５を保護することができる。

また、ステータコアを分割コア３で構成することにより、隣接ティース部１３が邪魔になることなく、巻線機による分割コア３へのコイル巻きを行うことができるため、コイル巻きを容易に行うことができる。

なお、上述の実施形態では、分割コア３を圧粉磁性体により形成したが、積層鋼板、フェライト等により形成してもよい。

また、上述の実施形態では、分割ステータ１によりステータを構成したが、本実施形態に係る技術を非分割タイプのステ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（分割ステータ）の製造工程を示す図である。分割コアのティース部の外周部における挿入材が介挿された部分の断面図である。挿入材の分割コアへの取付工程を示す図である。従来のステータのティース部外周におけるコイルとの当接部の断面図である。

符号の説明

１分割ステータ
３分割コア
５コイル
７挿入材
７ａ，７ｂ層
１１ヨーク部
１３ティース部
１５ツバ部
１７パンチ

Claims

コアと、
前記コアのティース部に外装された状態で、プレス加工されたコイルと、
前記コアの少なくとも前記ティース部と前記コイルとの間に介挿され、複数層からなる絶縁性の挿入材と、
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、
前記挿入材における最も前記ティース部側の層のヤング率が、前記コイルの導体材料のヤング率以上であ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、
前記挿入材における最も前記コイル側の層のヤング率が、前記コイルの導体材料のヤング率未満であ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、
前記挿入材における最も前記コイル側の層のヤング率が、前記コイルの導体材料のヤング率未満であることを特徴とするステータ。
請求項１ないし４のいずれか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１ないし５のいずれかに記載のステータにおいて、
前記コアは、１つのティース部を有し、円環状に複数配置されてステータのコアを構成する分割コアであることを特徴とするステータ。
コアのティース部にコイルを外装した状態で、前記コイルのプレス加工を行うステータの製造方法であって、
前記コアの少なくとも前記ティース部と前記コイルとの間に、複数層からなる絶縁性の挿入材を介挿した状態で前記プレス加工を行うことを特徴とするステータの製造方法。