JP2006325295A - Stator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイルが巻回される複数のティースと、周方向に分割され、前記各ティースに連結して環状に配設されるヨークとから構成されるステータに関する。 The present invention relates to a stator including a plurality of teeth around which a coil is wound, and a yoke that is divided in a circumferential direction and connected to each of the teeth to be annularly disposed.
近年、電動機の分野において、高効率なDCブラシレスモータが広汎に使用されている。図5は、従来の3相4極6スロットのDCブラシレスモータ2の概略構成を示す。
In recent years, highly efficient DC brushless motors have been widely used in the field of electric motors. FIG. 5 shows a schematic configuration of a conventional three-phase four-pole six-slot DC
DCブラシレスモータ2は、中心部に回転軸4を有し、外周部に4個の永久磁石6が固定されたロータ8と、ロータ8の外周部に配設され、コイル10が巻回された複数のティース12をヨーク14によって周方向に一体的に連結したステータ16とを備える。なお、ステータ16は、回転軸4の方向に複数の電磁鋼板を積層して構成される。
The DC
このように構成されるDCブラシレスモータ2は、コイル10に三相交流電流を流してステータ16に交番磁界を発生させ、この交番磁界と永久磁石6の磁界とによって発生する反発力を利用してロータ8を回転させる。
The DC
ところで、前記のステータ16は、ティース12及びヨーク14が一体となった複雑な構造であるため、1枚の電磁鋼板から形成されるステータ16の歩留まりが悪く、高価となる不具合がある。
By the way, since the
そこで、図6に示すように、ティース18とヨーク20とを分割するとともに、ヨーク20を周方向に分割し、これらを連結してステータ22とした従来技術が開発されている(特許文献1、2参照)。この場合、ティース18及びヨーク20の形状が単純化されるため、1枚の電磁鋼板からティース18及びヨーク20を高い歩留まりで形成することができる。
Therefore, as shown in FIG. 6, a conventional technique has been developed in which the
また、特許文献2に開示された従来技術では、ティース18及びヨーク20の連結部分における磁気抵抗及び鉄損の増大を回避するため、ヨーク20を各ティース18の位置で分割するとともに、ティース18及びヨーク20間の接合線24の方向が磁束の方向と略直行するように設定している。
In the prior art disclosed in
さらに、特許文献1、2では、矢印で示す時間の方向に合わせてティース18及びヨーク20を構成する電磁鋼板の磁化容易方向を設定している。
Further, in
ところで、ティース18及びヨーク20を分割してステータ22とする場合、接合線24における磁束の漏洩を可能な限り少なくするため、ティース18及びヨーク20を隙間なく強固に連結する必要がある。この場合、特許文献1では、ティース18に突起26を設け、この突起26をヨーク20に係合させることにより、相互の連結強度を確保している。
By the way, when the
しかしながら、突起26をティース18及びヨーク20の接合線24の部分に設けているため、突起26の周辺で磁束の方向が乱れ、磁気抵抗及び鉄損が増大してしまう不具合が発生する。
However, since the
本発明は、前記の不具合に鑑みてなされたもので、磁気抵抗及び鉄損を低減し、効率的に回転トルクを発生させることのできるステータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a stator that can reduce magnetic resistance and iron loss and can efficiently generate rotational torque.
本発明のステータは、コイルが巻回される複数のティースと、周方向に分割され、前記各ティースに連結して環状に配設されるヨークとから構成されるステータにおいて、
前記ティースは、前記コイルが巻回される部位から当該ステータの径方向に向かって徐々に幅狭となる直線状の接合部と、前記接合部の端部から当該ステータの周方向両側に突出する係合部とを備え、前記接合部に前記ヨークの端部が接合するとともに、前記係合部に前記ヨークの端部が係合することを特徴とする。
The stator of the present invention is a stator constituted by a plurality of teeth around which a coil is wound, and a yoke that is divided in the circumferential direction and connected to each of the teeth and arranged annularly.
The teeth project linearly from the portion around which the coil is wound toward the stator in the radial direction, and project from the end of the joint to both sides in the circumferential direction of the stator. An engaging portion, and an end portion of the yoke is joined to the joining portion, and an end portion of the yoke is engaged with the engaging portion.
この場合、コイルに通電することで発生した磁束は、ティースとヨークとの接合部を介して円滑に流れる。また、ティースとヨークとは、磁束に殆ど影響を与えることのないステータの径方向端部側に形成された係合部により強固に連結される。 In this case, the magnetic flux generated by energizing the coil flows smoothly through the joint between the tooth and the yoke. Further, the teeth and the yoke are firmly connected by an engaging portion formed on the radial end portion side of the stator that hardly affects the magnetic flux.
本発明のステータでは、コイルによって発生した磁束がティースとヨークとの接合部を介して円滑に流れるとともに、ティース及びヨークを強固に連結する係合部が磁束に影響を与えることのない部位に形成されているため、磁気抵抗及び鉄損を低減して効率的に回転トルクを発生させることができる。 In the stator of the present invention, the magnetic flux generated by the coil flows smoothly through the joint between the tooth and the yoke, and the engaging portion that firmly connects the tooth and the yoke is formed in a portion that does not affect the magnetic flux. Therefore, the rotational resistance can be generated efficiently by reducing the magnetic resistance and the iron loss.
図1は、本実施形態に係るインナーロータ型のステータ30の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an inner
ステータ30は、図2に示すように、スロット32を介して円周状に配設される複数のティース34と、ティース34を連結して環状に配設される複数のヨーク36とから構成される。連結されたティース34及びヨーク36は、電動機の軸線方向に積層されてステータ30となる。また、積層されたティース34には、図3に示すように、絶縁部材からなるボビン40に巻回されたコイル38が装着される。
As shown in FIG. 2, the
ティース34には、一端部に鍔状部42が形成され、コイル38が巻回される中間部44が略平行に延在した後、ステータ30の径方向外方に向かって徐々に幅狭となる直線状の接合部46が形成され、他端部にステータ30の周方向両側に突出する係合部48が形成される。なお、鍔状部42は、隣接して配設されるティース34間に所定の磁気ギャップ50を形成する。
The
一方、ヨーク36には、ティース34の接合部46に接合する接合部52と、ティース34の係合部48に係合する係合部54とが両端部に形成される。
On the other hand, the
ティース34及びヨーク36が接合される接合部46、52の長さは、図2の円で示すように、ティース34の中間部44の幅とヨーク36の幅とのいずれか狭い方の幅に合わせて設定される。なお、図2に示すステータ30では、ヨーク36の幅に合わせて接合部46、52の長さが設定されている。また、接合部46、52の延在方向は、ティース34の延在方向と、ヨーク36の延在方向とを略二等分した方向に設定される。
The lengths of the
本実施形態のステータ30は、基本的にには以上のように構成されるものであり、次に、ステータ30の組立手順及びその作用効果について説明する。
The
先ず、図4に示すように、電磁鋼板56を矢印方向に圧延した後、圧延方向に対して長手方向を一致させた状態でティース34及びヨーク36を打ち抜く。なお、電磁鋼板56に形成された孔部58は、ティース34及びヨーク36を打ち抜く際の位置決めに利用される。
First, as shown in FIG. 4, after rolling the magnetic steel sheet 56 in the direction of the arrow, the
この場合、電磁鋼板56の比透磁率は、圧延方向に大きくなる傾向があるため、ティース34及びヨーク36の磁気抵抗及び鉄損は、長手方向が小さくなる。また、ティース34及びヨーク36は、いずれも長尺な形状からなるため、これらを長手方向に沿って電磁鋼板56に配置して打ち抜くことにより、電磁鋼板56を有効に活用し、高い歩留まりでティース34及びヨーク36を量産することができる。
In this case, since the relative permeability of the electromagnetic steel sheet 56 tends to increase in the rolling direction, the longitudinal direction of the magnetic resistance and iron loss of the
電磁鋼板56から打ち抜かれたティース34及びヨーク36は、所定枚数が積層される。そして、ボビン40の外周部にコイル38を巻回した後、図3に示すように、ボビン40を積層状態のティース34の係合部48側から中間部44に装着する。すなわち、ティース34は、端部の係合部48側が中間部44よりも幅狭となっているため、ボビン40の外周部にコイル38を巻回した後、ティース34に装着することができる。従って、コイル38の巻回作業を極めて容易に行うことができる。
A predetermined number of
中間部44にコイル38が装着されたティース34は、積層状態のヨーク36と連結され、ステータ30が組み立てられる。すなわち、ティース34の接合部46に対してヨーク36の接合部52が接合され、また、ティース34の係合部48に対してヨーク36の係合部54が係合される。そして、係合部48、54間の部位がステータ30の外周側から溶接接合されることで、ステータ30の製造が完了する。
The
以上のようにして製造されたステータ30は、永久磁石60を介して中央部に図示しないロータが組み付けられることにより、電動機が完成する。
The
このようにして製造された電動機において、コイル38に三相交流電流を通電すると、図2の矢印に示すように、ティース34、ヨーク36及び永久磁石60間で磁束が流れ、コイル38による磁界と永久磁石60の磁界とによって発生する反発力によってロータが回転する。
In the electric motor manufactured in this manner, when a three-phase alternating current is passed through the
この場合、発生した磁束は、ティース34及びヨーク36間の直線状の接合部46、52と直交する方向に流れ、図2に示す円の外側であるティース34及びヨーク36がかしめ固定されている係合部48の部分を流れることが殆どない。また、ティース34及びヨーク36は、二重矢印で示すように、磁束の流れ方向に沿って磁化容易方向が設定されている。従って、磁束は、磁気抵抗及び鉄損が極めて小さい状態で効率的に流れることになる。
In this case, the generated magnetic flux flows in a direction orthogonal to the
さらに、本実施形態では、組み立てられたステータ30を構成するティース34及びヨーク36の係合部48、54を溶接によって強固に接合している。この場合、溶接接合されている係合部48、54が図2に示す円の外側であるため、ティース34、ヨーク36間の磁束の流れが係合部48、54及びその溶接部位によって乱されることがない。従って、磁気抵抗及び鉄損が十分に低減された状態で磁束を流し、ロータを十分な回転トルクで回転させることができる。
Further, in this embodiment, the
さらにまた、ティース34に巻回されるコイル38は、ティース34をヨーク36に組み付ける前の状態で中間部44に巻回させることができる。この場合、ティース34間のスロット32の空間を有効に活用し、十分な巻線占積率を実現することができる。一方、コイル38の巻回数に合わせてスロット32を設定すれば、ステータ30の小型化を達成することができる。
Furthermore, the
なお、上述した実施形態では、インナーロータ型のステータ30について説明したが、ステータの外周部にロータが配設されるアウターロータ型のステータにも適用できることは勿論である。
In the above-described embodiment, the inner
30…ステータ 32…スロット
34…ティース 36…ヨーク
38…コイル 40…ボビン
42…鍔状部 44…中間部
46、52…接合部 48、54…係合部
50…磁気ギャップ 56…電磁鋼板
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ティースは、前記コイルが巻回される部位から当該ステータの径方向に向かって徐々に幅狭となる直線状の接合部と、前記接合部の端部から当該ステータの周方向両側に突出する係合部とを備え、前記接合部に前記ヨークの端部が接合するとともに、前記係合部に前記ヨークの端部が係合することを特徴とするステータ。 In a stator constituted by a plurality of teeth around which a coil is wound, and a yoke that is divided in a circumferential direction and connected to each of the teeth and arranged in an annular shape,
The teeth project linearly from the portion around which the coil is wound toward the stator in the radial direction, and project from the end of the joint to both sides in the circumferential direction of the stator. The stator includes an engaging portion, and an end portion of the yoke is joined to the joining portion, and an end portion of the yoke is engaged to the engaging portion.
前記接合部は、前記コイルが巻回される部位における前記ティースの幅と、前記ヨークの幅とのどちらか狭い幅に対応する範囲で設定されることを特徴とするステータ。 The stator according to claim 1, wherein
The stator is characterized in that the joint is set in a range corresponding to a narrower one of the width of the teeth and the width of the yoke at a portion where the coil is wound.
前記ティース及び前記ヨークは、前記係合部において溶接接合されることを特徴とするステータ。 The stator according to claim 1, wherein
The stator and the yoke are welded and joined at the engaging portion.
前記接合部は、前記コイルが巻回される前記ティースの部位の延在方向と、前記ヨークの延在方向とを略二等分する方向に設定されることを特徴とするステータ。 The stator according to claim 1, wherein
The stator is characterized in that the joint is set in a direction that substantially bisects the extending direction of the tooth portion around which the coil is wound and the extending direction of the yoke.
前記ティース及び前記ヨークは、それぞれの延在方向に電磁鋼板の磁化容易方向が設定されることを特徴とするステータ。 The stator according to claim 1, wherein
The stator and the yoke are characterized in that an easy direction of magnetization of the electromagnetic steel sheet is set in each extending direction.
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