JP2008278682A - ステータ - Google Patents

Abstract

【課題】分割コアと一体成形されたインシュレータの亀裂等の発生を抑制しうるステータを提供する。
【解決手段】ステータは、粉体金属を圧縮成形した後に焼結して構成された，いわゆる圧粉コアである分割コア１１と、分割コア１１を中子として一体成形されたインシュレータ２０とを備えている。インシュレータ２０は、スロット領域や、分割コア１１のヨーク部１１ａの前面１１ｙから軸方向に直交する側縁１１ｚに亘る領域を覆っている。分割コア１１のヨーク部１１ａの軸方向に直交する側縁１１ｚと、前面１１ｙとが交わる上下２つの角線部が面取りされていることにより、分割コア１１に対するインシュレータ２０の一体成形時や、成形後におけるモータ駆動時のサーマルショックを受けても、インシュレータ２０の亀裂、割れ，剥離などの発生が抑制される。
【選択図】図４

Description

本発明は、モータや発電機のステータに係り、特にインシュレータの亀裂等の抑制対策に関する。

近年、各種電気機器、電気自動車，ハイブリッド車，ロボットなどの新技術の進展に伴い、それらに用いられる回転電機（モータや発電機）に要求される性能が高度化してきている。たとえば、産業用モータ、電気自動車やハイブリッド車などにおいては、省スペース化が求められている。

そこで、従来より、コイルを高密度に巻くことによって、省スペース化を図る技術が提案されている。コイルを高密度に巻く手段の１つとして、コアのティース部の４側面のうち３側面上においてコイルを整列させる一方、残りの１側面上において、コイルのクロス処理を行う方法がある。

そのため、たとえば特許文献１では、コイルとコアとの絶縁を確保するインシュレータを、組み付け構造としつつ軸方向に分割する構造にしている（同文献の図２３参照）。この構造では、インシュレータのスロット領域に位置する部分における成形時の抜き勾配が不要となるので、スロット領域に位置する部分の肉厚を薄く均一にすることができ、コイルの占積率の向上を図ることができる。

一方、特許文献２には、インシュレータをコアに対して一体的に成形（いわゆるインサート成形）する技術が提案されている。この方法では、金型にコアを中子のようにセットしてコア周囲の空間に樹脂を流し込むことにより、インシュレータを成形することになる。この方法によると、インシュレータのスロット領域に位置する部分の薄肉化が可能となり、コイルの占積率が向上することになる。

特開平９−１９１５８８号公報 特開２００４−２０８３６６号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術を用いると、インシュレータの組み付け誤差、成形誤差、コイル巻き時のずれなどが集積することにより、コイルの高密度巻きが困難になる。反面、特許文献２の技術では、一体成形時における熱膨張差やモータ駆動時のサーマルショックによるインシュレータの亀裂，割れ，破損などにより、絶縁信頼性が確保されないおそれがあった。

本発明の目的は、ステータのコアにインシュレータを一体的に成形する構造を採用しながら、インシュレータの亀裂，割れ，破損などの発生を抑制しうるステータを提供することにある。

本発明のステータは、いわゆる圧粉コアと、コアとの一体成形により形成されたインシュレータとを備えており、コアのヨーク部のステータ軸方向に直交する端面と、ティース部側の面とが交わる２つの角線部のうち少なくとも一方の角線部が、面取りされている。ここで、面取りされているとは、面と面とが交差する角線部に、斜面または丸みが付けられていることをいう。

これにより、ヨーク部のティース部側の面からステータ軸方向に直交する側縁に亘る領域上において、一体成形時あるいは成形後のモータ駆動時におけるインシュレータの亀裂，割れ，剥離などの発生の低減が確認された。したがって、コイル部材−コア間の絶縁信頼性が確保されるとともに、コイル端末処理がしやすくなり、作業性の向上を図ることができる。

さらに、２つの角線部をいずれも面取りすることにより、一体成形時における溶融樹脂の流れがスムーズになるので、さらなるインシュレータの薄肉化が可能になり、放熱性の向上を図ることができる。

本発明のステータによると、コアと一体成形されるインシュレータにおける亀裂，割れ，剥離などの発生を抑制することができる。

図１は、実施の形態における回転電機（モータや発電機）のステータ１０の概略的な構造を示す断面図である。図１に示すように、ステータ１０は、複数の分割コア１１を環状に組み合わせた後、図示しないリング部材等を用いて外側から囲み込んで組み立てられる。本実施形態では、コアとして分割コア１１を集合させたものを用いているが、コアが分割されずに一体化されたものであってもよい。

ステータ１０の内方には、永久磁石を設けたロータ（図示せず）が配置される。分割コア１１は、ヨーク部１１ａと、ヨーク部１１ａからロータ側に突出したティース部１１ｂと、ティース部１１ｂの先端から外方に拡大した鍔部１１ｃとを有し、本実施の形態では、絶縁皮膜を有する磁性粉末を圧縮成形して形成された，いわゆる圧粉コアである。

そして、分割コア１１のヨーク部１１ａと、ティース部１１ｂと、鍔部１１ｃとによって囲まれるコイルサイド側の領域（スロット領域Ｒsl）には、インシュレータ２０を挟んで、コイル１２が整列して巻き付けられている。本実施の形態では、インシュレータ２０は、後述するように、インサート成形により分割コア１１と一体的に形成されたものである。

図２は、本実施の形態における分割コア１１の構造を示す斜視図である。図２は、鍔部１１ｃ側から見た構造を表している。同図に示すように、ヨーク部１１ａは、ティース部側の面である前面１１ｙと、前面１１ｙに対向する面である背面１１ｘと、軸（ステータ軸）方向に直交する側縁（上面および下面）１１ｚと、周方向に直交する側縁（側面）１１ｗとを有している。そして、ヨーク部１１ａの軸方向に直交する２つの側縁１１ｚと背面１１ｘとが交わる２つの角線部は、面取りがされている。ここで、面取りされているとは、面と面とが交差する角線部に、斜面または丸みが付けられていることをいう。図２には、２つの角線部に丸み（Ｒ）付けされている状態が示されているが、斜面をつけてもよい。

図３は、本実施の形態におけるインサート成形時の構造を示す図である。図３に示す分割コア１１は、図２に示すIII-III線における断面構造を表している。同図に示すように、射出成形金型は、下金型３１と、上金型３３と、側方金型３４とを備えている。側方金型３４は、本件では二方ないし四方に分割されている。そして、分割コア１１と、下金型３１，上金型３３および側方金型３４とによって囲まれる空間に樹脂が射出されて、インシュレータ２０が形成される。つまり、分割コア１１を覆うようにインシュレータ２０が形成され、分割コア１１とインシュレータ２０とが一体的に形成される（いわゆるインサート成形）。図３に示すように、インシュレータ２０は、ティース部１１ｂの外周面だけでなく、分割コア１１の前面１１ｙと、軸方向に直交する側縁１１ｚとに亘る領域を覆うように形成される。

インサート成形に使用される樹脂は、射出成形が可能な樹脂であればよいが、耐熱性とコイルを巻き付ける際の加重に耐えうる強度を必要とするので、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニルサルファイド樹脂），ＬＣＰ樹脂（液晶ポリマー樹脂）などのいわゆるエンジニアリングプラスチックが好ましい。

図４は、射出成形後における分割コア１１およびインシュレータ２０の形状を概略的に示す斜視図である。同図に示すように、インシュレータ２０は、分割コア１１のヨーク部１１ａの前面１１ｙおよび軸方向に直交する側縁１１ｚと、ティース部１１ｂの外側面と、鍔部１１ｃの内側面とを覆い、かつ、鍔部１１ｃよりもさらに外方に突出した形状を有している。つまり、インシュレータ２０は、スロット領域Ｒsl全体をカバーして、コイル１２（図１参照）と分割コア１１とを確実に絶縁している。そして、インシュレータ２０は分割コア１１と一体成形されているので、インシュレータ２０に継ぎ目は存在していない。また、分割コア１１の前面１１ｙと、軸方向に直交する側縁１１ｚとが交わる２つの角線部が画面取りされていることから、インシュレータ２０の対応する角線部も相似形の面取りが施されている。

本実施の形態によると、分割コア１１の前面１１ｙと、軸方向に直交する側縁１１ｚとが交わる角線部が画面取りされている。つまり、ヨーク部１１ａのコイルエンド側に位置する角線部が面取りされていることになる。そして、このように、面取りを施すことにより、分割コア１１の前面１１ｙから側縁１１ｚに亘る領域を覆うインシュレータ２０において、一体成形時に熱膨張率差に起因する熱応力を受けたり、あるいは成形後のモータ駆動時に、サーマルショックを受けても、亀裂，割れ，剥離などの発生を抑制しうることがわかった。したがって、絶縁信頼性が向上するだけでなく、インシュレータ２０が安定していることからコイルの端末処理が容易になり、作業性の向上も図ることできる。

また、分割コア１１の前面１１ｙと、軸方向に直交する側縁１１ｚとが交わる２つの角線部が面取りされていることにより、成形時の樹脂の流れがスムーズになるので、インシュレータ２０の薄膜化が可能である。よって、分割コア１１の放熱性の向上を図ることができる。

（他の実施の形態）
上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明のステータは、産業用モータ、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車，ロボットなどに配置されるモータや発電機に利用することができる。

実施の形態におけるステータの概略的な構造を示す断面図である。 分割コアの構造を示す斜視図である。 実施の形態におけるインサート成形時の構造を示す図である。 一体成形後の分割コアおよびインシュレータの構造を示す斜視図である。

符号の説明

１０ ステータ
１１ 分割コア
１１ａ ヨーク部
１１ｂ ティース部
１１ｃ 鍔部
１１ｘ 背面
１１ｙ 前面
１１ｚ 側縁
１１ｗ 側縁
１２ コイル
２０ インシュレータ
２０ａ ヨーク被覆部
２０ｂ ティース被覆部
２０ｃ 鍔被覆部
３１ 下金型
３３ 上金型
３４ 側方金型

Claims (2)

1. 磁性材料を主成分とし、ヨーク部および該ヨーク部の中央部から突出したティース部を有するコアと、
   前記コアのティース部との一体成形により形成されたインシュレータと、
   前記インシュレータの上に巻き付けられたコイル部材と、
   を備えたステータであって、
   前記コアは、絶縁皮膜を有する磁性粉末を圧縮成形して形成されており、
   前記ヨーク部のステータ軸方向に直交する側縁面と、ティース部側の面とが交わる２つの角線部のうち少なくとも一方の角線部は、面取りされている、ステータ。
2. 請求項１記載のステータにおいて、
   前記２つの角線部が、いずれも面取りされている、ステータ。

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