JP2008092636A - モータコア - Google Patents

Abstract

【課題】より小型なモータに適したモータコアを提供する。
【解決手段】分割コア(モータコア)10は、外周に巻線200が巻回されるティース11と、ティース11の一端側に突出するように配されるヨーク部12とを具える。ティース11は、コイルエンド側に配される一対の台形状面11a,11bを具える。クロス面として利用される一方の面11aから突出するヨーク部12の突出高さh_Iを他方の面11bから突出するヨーク部12の突出高さh_IIよりも高くしている。従って、分割コア10は、ヨーク部12の磁路面積を増大し、モータとして利用した際、トルクを増加させることができる。そのため、同一のトルクを得る場合、コア10は、従来の分割コアよりも小さくすることができ、モータの小型化に貢献することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータの構成部材に利用されるモータコアに関するものである。特に、より小型なモータコアに関するものである。

従来、モータの構成部材として、鋼といった磁性材料からなるコアの外周に巻回した巻線からなるコイルを配したローターやステーターが広く知られている。ローターやステーターは、円環状のものが汎用されている。例えば、図3(B)に示すように複数の分割コア100とコイルCとを有する分割ステーターmを複数用意し、これら分割ステーターmを環状に配置して環状部材Rにより環状に保持したステーターがある(特許文献1参照)。図3(A)は、従来の分割コア及びインシュレータの斜視図、(B)は、インシュレータを配置した従来の分割コアを具える分割ステーターを環状に配置した状態を模式的に示す正面図、(C)は、この分割ステーターをコイルサイド側からみた側面図である。以下、図面において同一符号は同一物を示す。分割コア100は、複数のT字状の鋼板を積層させてなるT字状体であり、巻線が巻回される直方体状のティース101と、ティース101の両端から突出するように対向配置されるヨーク102及び鍔103とからなる。ティース101の外周面と、ヨーク102における鍔との対向面と、鍔103におけるヨークとの対向面とで囲まれる]状の空間にコイルCを収納する。分割コア100とコイルCとを有する分割ステーターmは、ティース101の積層方向側がコイルエンド側、積層方向と直交する側がコイルサイド側となるように円環状に配置されて環状部材Rによりその状態が保持される。なお、分割ステーターmやティース101においてコイルサイド側とは、分割ステーターmをモータに組み立てた際、他の分割ステーターと隣接する側を言い、この側に配される面をコイルサイド側面と呼び、コイルエンド側とは、モータの回転軸C_m方向に向いている側(図3(B)において正面にみえている側)を言い、この側に配される面をコイルエンド側面と呼ぶ。

分割コア100は、ヨーク102及び鍔103が、ティース101において鋼板の積層方向と直交する側(図3(A)において左側及び右側、ここではコイルサイド側)のみに存在し、積層方向側(同手前側及び奥側、ここではコイルエンド側)に存在しない。従って、この分割コア100に巻線を巻回していくと、コイルサイド側では、上記]状の空間にコイルCが収納されるのに対し、コイルエンド側では、巻線(コイル)がティース101の外周面から突出して配置される。そのため、コイルエンド側では、分割ステーターmを輸送する際などで、コイルの外周面が外部の部品などに接触して損傷する恐れがある。また、巻線と分割コア100とは、より確実に絶縁することが望まれる。そこで、コイルの保護と絶縁とを考慮して、ティース101の外周にインシュレータ110を配置する。図3(A)に示すインシュレータ110は、一対の分割片を組み合わせて一体化する構成であり、ティース101の外周を覆う筒部111と、筒部111の両端から突出して対向配置される一対のフランジ112,113とからなる。インシュレータ110は、筒部111の全周に亘ってフランジ112,113を具えることで、筒部111の外周面と、フランジ112におけるフランジ113との対向面と、フランジ113におけるフランジ112との対向面とでつくられる]状の空間が筒部111の全周に亘って形成される。

インシュレータ110の配置により、コイルの保護と絶縁とが図れる。しかし、インシュレータ110は、コイルエンド側においてティース101の外周面から突出して配置される。そのため、この分割コア100は、コイルを収納する空間を十分に取ろうとすると、図3(C)に示すようにインシュレータ110を含めたモータの回転軸C_m方向の長さ(以下、この長さを軸長と呼ぶ)L₁が長くなり、分割ステーターmの大型化、モータの大型化を招く。そこで、図4(A)に示すようにティース121の全周に亘ってヨーク122が突出された分割コア120が開発されてきている(特許文献2参照)。図4(A)は、ティースの全周に亘ってヨークを具える分割コアの斜視図、(B)は、この分割コアとインシュレータとを具える分割ステーターをコイルサイド側からみた側面図である。分割コア120は、ティース121の全周に亘ってその外周面がヨーク122よりも内側に位置するため、コイルの収納空間を十分につくることができ、ティース121の外周にインシュレータ130を配置しても、軸長L₂を短くできる。この分割コア120は、通常、図4(B)に示すように対称形状である。即ち、ティース121の外周面からの突出高さHが両コイルエンド側で等しくなるようにヨーク122を設けている。また、分割コア120では、コイルサイド側のみ鍔123を具えるが、ティース121の全周に亘って鍔を具える分割コアもある。

一方、ティースに巻線を巻回する方法として、巻線同士を接するにように巻回する整列巻きが知られている。図5は、整列巻きを説明する斜視図であり、(A)は、ティース、(B)は、第一層目の形成途中、(C)は、第一層目を形成した後、第二層目の形成を開始する状態を示す。図5(A)に示すティースT(或いはインシュレータの筒部)の外周に整列巻きで多層に巻線を巻回する場合、図5(B)に示すように第一ターンの最初の巻線が配される面Sでは、面Sと平行するように巻線200が真っ直ぐに配される。これに対し、第一ターンの最後の巻線が配される面E₁は、面E₁と交差するように巻線200が斜めに配される(図5(C)参照)。この面E₁では、一層目を形成した後、二層目を形成する巻線を面Sに配する際、一層目をつくる巻線に対して交差するように巻線が配される(特許文献1図12参照)。ティースには、このように巻線が交差して配される面(以下、この面をクロス面と呼ぶ)が存在する。ここで、コイルサイド側は、モータの性能に影響を与えるため、コイル外形ができるだけ平滑であることが望まれる。一方、コイルエンド側は、別の分割ステーターと隣り合わず、開放された状態であることが多い。従って、クロス面には、通常、コイルエンド側面が利用される。

特開2001-25198号公報 特開2004-328971号公報

電気自動車やハイブリッド自動車などに利用するモータでは、より小型なものが望まれる。しかし、図3,4に示す分割コアでは、より小型にすることが難しく、上記要望に十分に対応することが難しい。

図5に示すティースTにおいてクロス面となる面E₁は、上述のように整列巻きを多層に行う場合、下層の巻線と上層の巻線とが交差するように配され、この面E₁と対向する面E₂は、全層に亘って巻線が平行するように配される。このように対向配置される二つの面おいて巻線の配置状態が異なることで、積層された巻線の高さが異なる場合がある。巻線として丸線を用い、整列巻きを多層に行う場合、理想状態では、図6(A)に示すように下層の巻線200d間がつくる隙間に上層の巻線200uの一部が嵌るように巻線が配される。図5の面E₂では、図6(A)に示す理想状態で巻線が配置されるため、この面E₂に積み重ねられた巻線の高さh_E2は、巻線の直径をφ、積層数をnとすると、φ×(√3)/2×(n-1)+φとなる。一方、図5の面E₁では、上記理想状態にならず、図6(B)に示すように下層の巻線200dの上に上層の巻線200uが積み重ねられるような状態となる。従って、この面E₁に積み重ねられた巻線の高さh_E1は、φ×nとなり、h_E2よりも大きい。

そのため、図7に示すようにヨーク122の突出高さHを両コイルエンド側面E₁,E₂で等しくすると、面E₁に配されるコイルCの外周面側の巻線は、ヨーク122から突出する。このようにコイルCの外周面が突出した状態では、コイルCが損傷する恐れがある。そこで、この突出分を補うために、インシュレータ140において、コイルエンド側面E₁側のフランジ142を、コイルエンド側面E₂側のフランジ142よりも長くすることが考えられる。しかし、インシュレータ140のフランジ142を長くすることでインシュレータ140も含めた軸長Lが長くなり、分割ステーターの小型化が難しく、従ってモータの小型化が難しくなる。この問題は、整列巻きを多層に行い、理想状態において積層された巻線の高さがφ×(√3)/2×(n-1)+φ(φ:巻線の積層方向の大きさ、n:積層数)となる巻線、代表的には上述した丸線を用いる場合に生じ得る。

そこで、本発明の主目的は、整列巻きで多層に巻線を巻回する場合であっても、小型なモータとすることができるモータコアを提供することにある。

本発明は、ヨーク部において、ティースの外周面からの突出高さを部分的に異ならせることで上記目的を達成する。具体的には、本発明は、外周に巻線が巻回されるティースと、このティースの一端側に突出して設けられるヨーク部とを具えるモータコアであって、ティースは、対向配置される一対の面:第一面及び第二面を有するものとする。そして、本発明コアは、第一面から突出したヨーク部の突出高さを第二面から突出したヨーク部の突出高さよりも大きくしている。

本発明モータコアは、ヨーク部の突出高さを部分的に異ならせ、従来の分割コアよりも突出高さが大きい箇所を設けることで、ヨーク部における磁路面積(磁路断面積)、具体的には、本発明コアをモータに組み立てる際に別のコアのヨーク部と接触する接触面(通常、ヨーク部におけるコイルサイド側面)を増加することができる。本発明コアは、磁路面積が大きいことで、必要な磁束を十分に通過させることができ、ローター及びステーターによる磁気回路を十分に構成することができる。そして、通過磁束量に応じてトルクが増大するため、本発明コアを具えるモータは、トルクを増大することができる。従って、従来の分割コアを用いたモータと同じトルクを得ようとする場合、本発明コアは、軸長(モータの回転軸方向の長さ)をより小さくすることができることから、モータの小型化に寄与することができる。また、本発明コアは、ヨーク部の突出高さを部分的に異ならせてヨーク部を大きくすることで、本発明コアにコイルを配置した際、コイルの外周面がヨーク部から突出して配されることがない。従って、本発明コアは、インシュレータを部分的に大きくすることなく、コイルを保護することができる。以下、本発明をより詳しく説明する。

本発明コアは、磁性材料から構成される磁性部材であり、外周に巻線が巻回されて、モータに利用される。このコアは、外周に巻線が巻回されるティースと、このティースの一端側に突出して設けられるヨーク部とを具える。ヨーク部は、ティースの全周に亘って設けることが好ましい。つまり、ティースの外周面が全周に亘ってヨーク部よりも内側に位置するように本発明コアを形成する。端的に言うと、ティースの周方向のいずれからみたときにもT字状となるように本発明コアを形成する。このようにヨーク部を設け、ティースの外周面とヨーク部におけるティースとの接続面とで囲まれる空間を巻線からなるコイルの収納箇所(スロット)とする。特に、本発明コアは、ティースの外周面から突出したヨーク部の突出高さを後述するように工夫することで、丸線といった巻線を用いて整列巻きを多層に行う場合であっても、コイルの外周面がヨーク部よりも突出して配されることを防止できる。

ティースは、巻線が巻回可能な種々の柱状形状が利用できる。ティースの代表的な形状として、図4に示す直方体状のように、対向配置される一対の面を二組組み合わせてなる形状が挙げられる。つまり、ティースに配置されるコイルの中心軸(C_c)と平行するように配置される平行面からなる直方体状の他、延長面が中心軸C_cと交差するように配置される四つの交差面からなる変形四角錘台状、一対の平行面と一対の交差面とからなる四角錘台状が挙げられる。ティースを変形四角錘台状とする場合、一対の台形状面を二組組み合わせて構成する。一方の組の第一台形状面は、ヨーク部から離れるにつれて幅が広くなる面とし、他方の組の第二台形状面は、ヨーク部から離れるにつれて幅が狭くなる面とする。ティースを四角錘台状とする場合、一対の台形状面と、一対の長方形状面とを組み合わせて構成する。この台形状面は、ヨーク部から離れるにつれて幅が狭くなる面とする。また、一対の平面と、一対の曲面とからなるティースを利用してもよい。交差面や曲面を有したティースとすることで、スロット内のデッドスペース(巻線が巻回できないスペース)を低減し、占積率を高めたり、巻線を巻回し易くすることができる。二組の対向配置される一対の面のうち、一方の組をコイルエンド側面、他方の組をコイルサイド側面とする。コイルサイド側とは、このモータコアにコイルを配置したモータ部品(例えば、分割ステーター)を形成し、このモータ部品をモータに組み立てた際、他のモータ部品に隣接する側とし、この側に配される面をコイルサイド側面、コイルエンド側とは、モータの回転軸C_m方向に向いている側とし、この側に配される面をコイルエンド側面とする。

上記ティースには、その一端側においてティースの外周面から突出するようにヨーク部を設ける。特に、本発明コアでは、ティースの外周面から突出されるヨーク部の突出高さをティースの全周に亘って等しくするのではなく、部分的に異ならせる。即ち、本発明コアでは、突出高さが大きい部分と、突出高さが小さい部分とを有するようにヨーク部を形成する。このような突出高さが異なる部分は、ティースを形成する面のうち、対向配置される一対の面(第一面及び第二面)の双方の面側に設ける。つまり、第一面から突出したヨーク部の突出高さが第二面から突出したヨーク部の突出高さよりも高くなるようにヨーク部を設ける。このように突出高さが大きい部分を有するヨーク部を具えることで本発明コアは、ヨーク部における磁路面積を増大し、このコアを具えるモータのトルクを向上することができることに加えて、コイルの外周面の一部がヨーク部から突出して配されることを防止できる。整列巻きを多層に行うにあたり、ティースの第一面をクロス面(下層の巻線と上層の巻線とが交差するように配置される面)とする場合、巻線として丸線を用いても、上述のようにヨーク部の第一面からの突出高さを高くしておくことで、第一面側に配されるコイルの外周面がヨーク部から突出して配置されることを防止できる。従って、第一面は、クロス面として利用されることが多いコイルエンド側面とすることが好ましい。

第一面から突出させるヨーク部の突出高さ(以下、第一突出高さと呼ぶ)や第二面から突出させるヨーク部の突出高さ(以下、第二突出高さと呼ぶ)は、ティースの外周に配置するコイルの高さ(コイルにおけるティースの外周面からの高さ)に応じて適宜設定する。つまり、上記突出高さは、巻回した巻線の積層方向の大きさ(代表的には直径)に応じて適宜設定する。例えば、巻線を丸線とし、その積層方向の大きさ(ここでは、直径)をφ、積層数をnとし、第一面をクロス面とする場合、第一突出高さをφ×n、第二突出高さをφ×(√3)/2×(n-1)+φとする。このとき、第一面及び第二面以外の面側に設けるヨーク部の突出高さは、第二突出高さと同様にしてもよいし、異ならせてもよい。また、第一突出高さ及び第二突出高さは、上記コイルの高さに対して余裕を見込んだ大きさとしてもよい。

巻線に接続されるバスバー部材(給電用部材)をコイルエンド側に配置可能な場合、第一突出高さをコイルの高さとバスバー部材の高さとに応じた高さとしてもよい。例えば、バスバー部材をヨーク部の外周側に配置すると、モータの外径が大きくなる。これに対し、上述のように第一突出高さを調整することで、このコアは、第一面側の空間を有効利用することができる。また、このコアは、ヨーク部をより大きくしたことで、磁路面積を更に増加することができる。

本発明コアは、ティースの他端側にヨーク部と対向するように鍔部を具える構成としてもよい。鍔部は、ティースの全周に亘って設けてもよいし、部分的に設けてもよい。このとき、ティースの外周面と、ヨーク部における鍔部との対向面と、鍔部におけるヨーク部との対向面とで囲まれる空間をスロットとして利用する。また、このコアを具えるモータ部品をモータに組み立てた際、ヨーク部を外周側に配し、鍔部を内周側に配置する。

本発明コアを形成する磁性材料は、例えば、鉄系材料、より具体的には、鉄や鋼といった軟磁性材料が挙げられる。このような磁性材料からなる板材の積層体や粉末を用いた圧粉成形体、これら板材の積層体と圧粉成形体との組み合せ物により、本発明コアを形成することができる。本発明コアを板材の積層体で形成する場合、例えば、磁性材料からなる板材をT字状に切断し、得られたT字状板を複数積層させてT字状体を形成する。そして、ヨーク部が所望の突出高さとなるように、積層方向面におけるヨーク部該当箇所に矩形状の板材を複数積層させてヨーク部片を形成し、ティースの一端側において、その全周に亘ってヨーク部を具えるように本発明コアを構成する。板材は、その表面に絶縁被膜を具えるものを用いたり、積層する際に隣接する板材間に絶縁部材を配置させて本発明コアを形成すると、渦電流の発生に伴う損失を低減できる。上記ヨーク部片を圧粉成形体としてもよい。

本発明コアを圧粉成形体で形成する場合、例えば、所定形状の金型に粉末を充填して加圧することで、ティースの一端側においてその全周に亘ってからヨーク部が突出しているといった複雑な形状のコアを簡単に一体形成することができ、製造性がよい。また、磁性材料からなる粉末に更に絶縁材料を混合して各粉末表面に絶縁被膜を形成した粉末を用いた圧粉成形体とすると、電気抵抗を高めて、渦電流の発生に伴う損失を低減することができる。上記絶縁材料としては、例えば、リン酸塩系の無機材料などが挙げられる。更に、圧粉成形体は、磁気の方向性が一定である板材の積層体と比較して、磁気の方向性の自由度が大きいことから、磁気特性に優れる。

本発明コアと巻線とをより確実に絶縁できるように、本発明コアにおいて巻線との接触箇所、主としてティースの外周面を覆うようにインシュレータを配置してもよい。特に、インシュレータにおいてティースの外周面を覆う箇所の厚さは、できる限り薄くして、ティースがより大きくなるようにすると、上述のようにトルクの増大、小型化という優れた効果に加えて、発熱したコイルの熱をコアに伝え易くなり、モータの放熱特性をも向上することができる。インシュレータを形成する絶縁材料としては、例えば、PPS(Poly Phenylene Sulfide ポリフェニレンスルフィド)、LCP(Liquid Crystal Polymer 液晶ポリマー)などの樹脂が挙げられる。上記樹脂にガラス(二酸化珪素)、アルミナ(酸化アルミニウム)、酸化チタンなどの無機充填剤を添加させてインシュレータを形成すると、インシュレータ自体の放熱性を向上できる。添加量は、適宜選択するとよい。インシュレータは、分割片を組み合わせて一体となるように構成しておくと、コアの外周に配置し易い。なお、本発明コアにインシュレータを配置する場合、絶縁被覆の厚さが比較的薄い巻線を用いることができる。

上記構成を具える本発明コアは、モータを構成する分割ステーターなどのモータ部品に好適に利用することができる。モータ部品は、本発明コアのティースの外周面、或いはインシュレータの外周面に巻線を巻回することで得られる。特に、巻線を整列巻きで多層に巻回してコイルを形成することで、占積率を向上することができる。特に、積層された巻線の高さが(√3)/2×φ(φ：巻線の厚さ)ずつ高くなるような巻線を用いた場合、本発明コアは、クロス面側のヨーク部の突出高さを上述のように高くしていることで、コイルの外周面の一部がヨーク部から突出することを防止できる。

モータ部品に用いる巻線は、丸線の他、整列巻きで多層に巻線を巻回する際、積層された巻線の高さが(√3)/2×φ(φ：巻線の厚さ)ずつ高くなるような形状の巻線を用いることができる。積層された巻線の高さがφずつ高くなるような形状の巻線、例えば、角線を用いてもよいが、このような巻線は、整列巻きで多層に巻回した際、全ての面、つまり、クロス面及びクロス面以外の面に積層された巻線の高さがいずれも等しくなる。そのため、ヨーク部の突出高さを異ならせなくてもよい。従って、角線などの巻線を用いる場合は、例えば、上述のようにバスバー部材を収納するために、ヨーク部の突出高さを異ならせるとよい。また、巻線は、導体部の表面に絶縁被膜を具えるものを利用することが好ましい。

上記モータ部品を所定数用意し、これらモータ部品を環状に配置して環状部材を用いて環状に保持することで、例えば、アウター型ローターやインナー型ローターのモータのステーターに利用することができる。環状に配された各モータ部品は、コイルをつくる巻線端部を接続し、集中巻き構造としてもよいし、重ね巻き構造としてもよい。

本発明モータコアは、ヨーク部を大きくすることで、磁路面積を増大することができる。従って、このコアを具えるモータは、トルクを増大できることから、従来の分割コアを具えるモータと同じトルクを得る場合、本発明コアは、従来の分割コアよりもより小さくすることができる。そのため、本発明コアを具えるモータは、より小型にすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
(実施例1)
図1(A)は、本発明モータコア及びこのコアに配置するインシュレータの斜視図、(B)は、本発明コアとコイルとを具える分割ステーターをモータに組み立てた状態を模式的に示す正面図、(C)は、この分割ステーターをコイルサイド側からみた部分断面図である。分割ステーター1は、分割コア(モータコア)10と、分割コア10の外周に配置されるコイル50とを具える。このような分割ステーター1を複数用意し、これら分割ステーター1を環状に配置して環状部材Rにより環状に保持し、ステーターに利用される。分割コア10は、コイル50をつくる巻線200が巻回されるティース11と、ティース11の一方の周縁から突出して設けられるヨーク部12とを具えるT字状の部材である。ヨーク部12は、ティース11の一端側においてその全周に亘って設けられ、モータに組み立てられた際、外周側に配される。特に、分割コア10の特徴とするところは、ティース11の外周面から突出するヨーク部12の突出高さが部分的に異なることにある。以下、分割コア10をより詳しく説明する。

ティース11は、二組の対向配置された一対の面から構成されており、一方の組の面が台形状面11a,11b、他方の組の面が長方形状面からなる四角錘台状である。台形状面11a,11bは、ヨーク部12から遠ざかるにつれて幅が狭くなっており、コイル50の中心軸C_cに対して平行するように配置される平面である。長方形状面は、その延長面がコイル50の中心軸C_cに対して交差するように配置される平面である。ティース11の外周面を四角錘台状とすることで、図4の分割コア120と比較して巻線200の占積率を高めることができる。分割コア10では、台形状面11a,11bをコイルエンド側面とし、長方形状面をコイルサイド側面とする。コイルサイド側は、図1(B)に示すようにモータとして組み立てた際、分割ステーター1同士が隣接し合う側、コイルエンド側は、モータの回転軸C_m方向に向いている側、つまり、図1(B)において正面からみえる側、及びこの側と対向する側である。

ティース11の一端側には、その全周に亘って外周面から突出するようにヨーク部12を具える。特に、ティース11の一方の台形状面11aから突出したヨーク部12の突出高さh_Iをこの面11aに対向配置される他方の台形状面11bから突出したヨーク部12の突出高さh_IIよりも高くしている(h_I＞h_II)。具体的には、図1(C)に示すように巻線200を直径φの丸線とし、ティース11の外周に配置するコイル50をつくる巻線200の積層数をnとするとき、h_I＝φ×n、h_II＝φ×(√3)/2×(n-1)+φとする。つまり、分割コア10のヨーク部12は、コイルサイド側からみたとき、図1(C)に示すようにコイルの中心軸Ccを軸として非対称な形状である。なお、各長方形状面から突出したヨーク部12の突出高さは、h_IIと同等としている。

ティース12の長方形状面の他端側には、ヨーク部12と対向するように鍔部13を具える。従って、コイルエンド側では、ティース11の外周面とヨーク部12におけるティースとの接続面12aとでつくられる空間をスロットとし、コイルサイド側では、ティース11の外周面と、ヨーク部12における鍔部との対向面と、鍔部13におけるヨーク部との対向面とでつくられる空間をスロットとする。

このような分割コア10は、軟磁性材料の粉末を用いた圧粉成形体である。圧粉成形体とすることで、ヨーク部が非対称である複雑な形状の分割コア10を簡単に製造することができる。

コア10において巻線200との接触箇所には、インシュレータ14を配置して、ティース11の外周に巻線200を巻回することで、巻線200とコア10とがより確実に絶縁されるようにしている。インシュレータ14は、ティース11の外周面を覆う筒部14aと、筒部14aの一端側から突出するように設けられる第一フランジ14bと、筒部14aの他端側から突出するように設けられる第二フランジ14cとからなる。第一フランジ14bは、ヨーク部12の接続面12aと接するように配される。第二フランジ14cは、コイルサイド側において鍔部13におけるヨーク部との対向面と接するように配される。筒部14aは、できるだけ薄肉にして、ティース11が大きくなるようにしている。また、筒部14aの外周面には、図1(C)に示すように段差を設けてもよい。インシュレータ14は、図1(A)に示すように一対の分割片を組み合わせて一体となる構成としており、分割コア10に簡単に配置することができる。図1(A)では、インシュレータ14の分割片の継ぎ目がコイルサイド側に配置される例を示すが、コイルエンド側に継ぎ目が配置されるような分割片としてもよい。インシュレータ14の筒部14aの外周面と、第一フランジ14bと、第二フランジ14cとで囲まれる]状の空間が実際のスロットとなる。

このような分割コア10に、巻線として直径φの丸線を用いて整列巻きを多層に亘って行ってコイル50を形成し、得られた分割ステーター1を図1(C)に示す。分割ステーター1では、コイルエンド側面(台形状面11a,11b)のうち、一方の面11aをクロス面として巻線を巻回している。分割コア10は、上述のようにクロス面となる面11a側に設けたヨーク部12の突出高さh_Iを非クロス面となる面11bの突出高さh_IIよりも高くしている。そのため、分割ステーター1を具えるモータは、ヨーク部12のコイルサイド側面における磁路面積の増大により、トルクが増大する。従って、従来の分割コアを用いたモータと同じトルクを得ようとする場合、分割コア10は、軸長(モータの回転軸C_m方向の長さ)をより小さくでき、分割ステーター1の小型化、引いてはモータの小型化に寄与することができる。

また、積層数をnとするとき、クロス面となる面11aでは、積層された巻線の高さがφ×n(=h_I)であるのに対し、非クロス面となる面11bでは、φ×(√3)/2×(n-1)+φ(=h_II)となり、分割ステーター1は、クロス面と非クロス面とで巻線の高さが異なる。しかし、上述のように分割コア10は、ヨーク部12の突出高さをクロス面側と非クロス面側とで異ならせているため、分割ステーター1は、コイル50の端面(ヨーク部12と接する面)の全面がヨーク部12に覆われる。即ち、コイル50の外周面は、ティース11の外周面(インシュレータ14の筒部14aの外周面)と、ヨーク部12のコイルエンド側の外周面とインシュレータ14の第二フランジ14cとを結ぶ仮想面とで挟まれる空間に収納され、この仮想面から突出しない。従って、分割ステーター1は、インシュレータ14を部分的に大きくすることなく、コイル50の外周面が損傷することを防止できる。更に、分割コア10の体積増大により、分割ステーター1の放熱性を高めることができる。

(実施例2)
図2は、本発明コアを具える分割ステーターをコイルサイド側からみた部分断面図である。分割ステーター2の基本的構成は、実施例1に示す分割ステーター1と同様であり、分割コア20と、分割コア20の外周に配置されるコイル51とを具え、モータに利用される。分割コア20の基本的構成は、実施例1に示す分割コア10と同様であり、ティース21と、ヨーク部22と、鍔部23とを具えており、分割コア10と異なる点は、後述するようにヨーク部22の突出高さにある。ティース21は、二組の対向配置される一対の面からなり、一方の組の面をコイルエンド側面(台形状面)21a,21bとし、他方の組の面をコイルサイド側面としている。ヨーク部22は、分割コア10と同様に部分的に突出高さを異ならせており、一方のコイルエンド側面21aからの突出高さh_IIIを、他方のコイルエンド側面21bからの突出高さh_VIよりも高くしている。特に、分割コア20では、コイルエンド側面21aに配されるコイル51の上方空間にバスバー部材30が配置できるように、突出高さh_IIIをコイル51の高さ(巻線の直径をφ、巻線の積層数をnとするとき、φ×n)とバスバー部材30の高さとの合計高さにほぼ等しくしている。一方、突出高さh_VIは、φ×(√3)/2×(n-1)+φとしている。また、分割コア20において巻線200との接触箇所には、実施例1の分割コア10と同様のインシュレータ24を配置している。

このような分割コア20は、実施例1の分割コア10よりも更にヨーク部における磁路面積を増大することができるため、分割ステーター2を具えるモータは、トルクをより増大できる。従って、従来の分割コアを用いたモータと同じトルクを得ようとする場合、分割コア20は、軸長を更に小さくできるため、分割ステーター2の小型化、引いては、モータの小型化に寄与することができる。

また、分割コア20のコイルエンド側面21aをクロス面とし、直径φの巻線を用いて整列巻きを多層に亘って行っても、分割ステーター2では、ヨーク部22におけるコイルエンド側の面がコイル51の外周面よりも突出して存在する。即ち、分割ステーター2では、コイル51の外周面がその全周に亘ってヨーク部22から突出して配されることがない。従って、分割ステーター2は、実施例1の分割ステーター1と同様にコイル51の外周面が損傷することを防止することができる。

更に、分割ステーター2では、コイルエンド側面21aの上方につくられ、ヨーク部22とティース21の外周面とで囲まれる空間をコイル51の収納空間とすると共に、バスバー部材30の収納空間とする。このように分割ステーター2では、コイルエンド側の空間を有効利用することができる。なお、バスバー部材30は、コイル51への電力供給に利用される給電部材であり、三相交流用モータの場合、各相(u相、v相、w相)の電力供給を行う相バスリング、中性線(N)となる中性バスリング、バスリングと電源とを接続する接続端子が挙げられる。分割ステーター2を複数用意してモータに組み立てる際、各分割ステーター2のコイル51は、一端がいずれかの相バスリングに接続され、他端が中性バスリングに接続される。これらバスリングなどのバスバー部材を上記空間に収納する。

なお、上述した実施例1,2は、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であり、上述した構成に限定されるものではない。

本発明モータコアは、ステーターといったモータを構成するモータ部品に好適に利用することができる。このモータ部品を具えるモータは、電気自動車やハイブリッド自動車などに利用することができる。

(A)は、本発明モータコア及びこのコアに配置するインシュレータの斜視図、(B)は、本発明モータコアを具えるモータ部品を環状に配置した状態を模式的に示す正面図、(C)は、このモータ部品をコイルサイド側からみた部分断面図である。図1(C)では、コイル及びインシュレータを切断した状態を示す。 バスバー部材の収納空間を具える本発明モータコアを具えるモータ部品をコイルサイド側からみた部分断面図である。図2では、コイル、インシュレータ、バスバー部材を切断した状態を示す。 (A)は、コイルエンド側にヨークを有していない従来の分割コアの斜視図、(B)は、インシュレータを配置した従来の分割コアを具える分割ステーターを環状に配置した状態を模式的に示す正面図、(C)は、この分割ステーターをコイルサイド側からみた側面図である。 (A)は、分割コアの全周に亘ってヨークを具える分割コアの斜視図、(B)は、この分割コアとインシュレータとを具える分割ステーターをコイルサイド側からみた側面図である。 ティースに巻線を整列巻きする様子を説明する図であり、(A)は、ティース部分の斜視図、(B)は、第一層目の形成途中を示す斜視図、(C)は、第一層目を形成後、第二層目の第一ターンの巻回途中を示す斜視図である。 丸線を用いて整列巻きを多層に行った際の巻線の配置状態を示す模式図であり、(A)は、クロス面以外の面における巻線の配置状態(理想状態)、(B)は、クロス面における巻線の配置状態を示す。 従来の分割コアを具える分割ステーターをコイルサイド側からみた部分断面図である。図7では、コイル及びインシュレータを切断した状態を示す。

符号の説明

1,2 分割ステーター 10,20 分割コア 11,21 ティース
11a,11b 台形状面 12,22 ヨーク部 12a 接続面 13,23 鍔部
14,24 インシュレータ 14a 筒部 14b 第一フランジ 14c 第二フランジ
21a,21b コイルエンド側面 30 バスバー部材 50,51 コイル
100,120 分割コア 101,121 ティース 102,122 ヨーク 103,123 鍔
110,130 インシュレータ 111 筒部 112,113 フランジ
200,200d,200u 巻線 C コイル E₁ クロス面となる面
E₂ 面E₁と対向する面 m 分割ステーター R 環状部材
S 一ターンの最初の巻線が配される面

Claims (4)

1. 外周に巻線が巻回されるティースと、このティースの一端側に突出して設けられるヨーク部とを具えるモータコアにおいて、
   ティースは、対向配置される一対の第一面及び第二面を有しており、
   第一面から突出したヨーク部の突出高さが第二面から突出したヨーク部の突出高さよりも大きいことを特徴とするモータコア。
2. 第一面及び第二面は、コイルエンド側面であり、第一面は、巻線を多層に巻回する際に下層の巻線と上層の巻線とが交差するように配置されるクロス面として利用されることを特徴とする請求項1に記載のモータコア。
3. 第一面から突出したヨーク部の突出高さは、巻回した巻線からなるコイルの高さと、巻線の端部が接続されるバスバー部材の高さとの合計高さにほぼ等しいことを特徴とする請求項1又は2に記載のモータコア。
4. ティース及びヨーク部は、磁性材料の圧粉成形体からなることを特徴とする請求項1に記載のモータコア。

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