JP2009148133A - Molded coil - Google Patents
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Description
本発明は、モールドコイルに関し、より具体的には自動車等に用いられるモータのステータの分割ステータ中のモールドコイルに関するものである。 The present invention relates to a molded coil, and more specifically to a molded coil in a split stator of a stator of a motor used in an automobile or the like.
モータは高出力化・小型化が求められることが一般的である。このため、出力を低下させることなく、むしろ高出力化した上で、部品の削減、製造工程の簡単化等が絶えず行われている。たとえば各ステータコイルの巻線の工程が複雑なためにステータの生産効率が阻害されていたのを、コイルを樹脂モールドしたモールドコイルを用いて、ステータ組立工程を簡単化する提案がなされている(特許文献1)。この方法では、上記モールドコイルを環状の内環から放射状に外向きに突き出る環状配置ステータティースを準備して、上記モールドコイルをこの環状配置ステータティースに挿入することにより、ステータを容易に完成することができる。
しかしながら、上記樹脂モールドを用いた分割ステータの目的については、製造工程の一部の簡単化にとどまり、他の部品も含めてモータ全体を見渡して部品の削減、軽量化を遂行するという点で不十分である。本発明は、樹脂モールドを利用して、他の部品も含めてモータ全体を見渡して、部品の削減、軽量化を推進することができるモールドコイルを提供することを目的とする。 However, the purpose of the split stator using the resin mold is limited in that the manufacturing process is only partially simplified and the entire motor, including other parts, is viewed to reduce the parts and reduce the weight. It is enough. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a molded coil capable of promoting reduction of parts and weight reduction by using a resin mold and looking around the entire motor including other parts.
本発明のモールドコイルは、環状に配置してステータを形成する分割ステータのモールドコイルであり、そのモールドコイルのコイルエンド面に、一方のサイド面側から他方のサイド面側へと、1つまたは複数の凹溝が設けられていることを特徴とする。 The molded coil of the present invention is a molded coil of a split stator that is arranged in an annular shape to form a stator, and one or the other side surface side from one side surface side to the coil end surface of the molded coil or A plurality of concave grooves are provided.
上記の構成により、凹溝にバスバーを収納することができるので、別にバスバー収納筐体を設ける必要がなく、モータの軽量化、部品の削減を推進することができる。 With the above configuration, the bus bar can be stored in the recessed groove, so that it is not necessary to provide a separate bus bar housing case, and the motor can be reduced in weight and the number of parts can be reduced.
上記のモールドコイルの巻線の両端を、モールドコイルの一方のコイルエンド側に突き出し、上記の凹溝を、巻線の両端が突き出る側のコイルエンド面に位置して、上記の巻線の一方の端を、コイルの一方端部から突き出させ、他方の端を、コイルの他方端部から突き出させて、巻線の一方の端および他方の端を、コイルエンド面の対角位置を占めるようにできる。これによって、バスバーとコイル巻線の両端とが比較的が近くなるので、電気的接続のための部品を削減する可能性を高くすることができる。さらに、巻線がコイルエンド面の対角位置を占めることにより、コイル巻線の両端とバスバーとの溶接作業時の溶接ヘッドの移動等において、両方の巻線端がステータ径方向で重なるかまたは近接することによる干渉を緩和することができる。 Both ends of the winding of the mold coil are projected to one coil end side of the mold coil, and the concave groove is positioned on the coil end surface on the side where both ends of the winding are projected, The end of the coil protrudes from one end of the coil, the other end protrudes from the other end of the coil, and the one end and the other end of the winding occupy diagonal positions on the coil end surface. Can be. As a result, the bus bar and both ends of the coil winding are relatively close to each other, so that the possibility of reducing parts for electrical connection can be increased. Furthermore, since the winding occupies the diagonal position of the coil end surface, both ends of the winding overlap in the stator radial direction in the movement of the welding head at the time of welding operation between both ends of the coil winding and the bus bar or the like. Interference due to proximity can be mitigated.
上記の複数の凹溝には、凹溝の壁を切り欠き、巻線の一方の端および他方の端を見通せるように2箇所で交差溝が付されていてもよい。これによって、バスバーとコイル巻線の端との溶接をする際、溶接ヘッドの掴みジグを用いてスムースに作業を進めることができる。 The plurality of concave grooves may be provided with intersecting grooves at two locations so that the wall of the concave groove is cut out and one end and the other end of the winding can be seen. Thus, when welding the bus bar and the end of the coil winding, the work can be smoothly performed using the grip jig of the welding head.
本発明のモールドコイルによれば、モータ全体を見渡して、部品の削減および軽量化を推進することができる。 According to the molded coil of the present invention, the entire motor can be looked over, and the reduction and weight reduction of parts can be promoted.
(実施の形態1)
図1〜図4は、本発明の実施の形態1におけるモールドコイル10を示す斜視図であり、また、図5は、これらモールドコイル10を用いて環状に組み上げたステータ50を示す平面図である。図1〜図4に示すモールドコイル10は、コイルエンド面Seに設けた凹溝11の本数や、配置形態が相互に異なっており、これら相互に凹溝11が異なるモールドコイル10が必要な理由は、後で詳しく説明する図5に示すステータ50における各モールドコイル10の凹溝11の形態により、理解することができる。
(Embodiment 1)
1 to 4 are perspective views showing a
まず、図1〜図4に示すモールドコイル10について説明する。モールドコイル10では、モールド樹脂7によってコイルの巻線が被覆されており、巻線の両端3a,3bが、コイルエンド面Seから外に突き出ている。巻線の一方の端3aは、ステータに組み上げたときの内周面Si側(コイル一方端部)に位置し、他方の端3bは外周面So側(コイル他方端部)に位置し、一方の端3aと他方の端3bとは、コイルエンド面Seにおいて対角位置を占めている。本実施の形態におけるモールドコイル10は、いずれも(図1〜図4)、巻線の両端3a,3bが突き出るコイルエンド面Seにおいて、一方のコイルサイド面Ssから他方のコイルサイド面Ssへと、1つまたは複数の凹溝11が形成されている点に特徴を有する。
First, the
凹溝11は、凹溝壁11wと凹溝底11bとで規定され、凹溝壁11wのトップ面11tと凹溝底11bとにより凹溝11の深さが決められる。図1に示すモールドコイル10では、凹溝11は、コイルエンド面Seにおける内周面Si側に沿って一本設けられている。この凹溝11の平面的形状は、内周面Siに沿うように、円弧状とするのがよい。図1のモールドコイル10は、図5の環状ステータ50の12時線(径方向線)と1時線(径方向線)との間のモールドコイル10に対応する。当該モールドコイル10の凹溝11には、後で詳しく説明するように、中性点用バスバーが収納される。巻線の一方の端3aは、内周面Si側の凹溝壁11wが切り欠かれた部分に突き出ている。他方の端3bは、周りに凹溝壁等がないフラットなコイルエンド面Seの外周面So側に、一方の端3aと対角をなすように突き出ている。モールドコイル10のモールド樹脂7は、図示しない磁性体のコアを外周面So側から挿入して配置するために、コア占有スペース8をあけて形成される。
The
図2に示すモールドコイル10には、図1に示すモールドコイルの凹溝11と同じ内周面Si側の一本と、一方のコイルサイド面Ssの外周面So側から他方のコイルサイド面Ssの中間位置への一本との合計2本の凹溝11が配置されている。図2のモールドコイル10は、図5の環状ステータ50の1時線と2時線との間のモールドコイル10に対応する。内周面Si側の一本の凹溝11は、上述のように、円状とするのがよいが、もう一本の凹溝は、外周面So側から中央位置へと急カーブで曲がる弧状とするのがよい。
The
図3に示すモールドコイル10には、一方のコイルサイド面Ssの外周面So側から他方のコイルサイド面Ssの中間位置への一本と、それにほぼ並行する、一方のコイルサイド面Ssの中間位置から他方のコイルサイド面Ssの内周面Si側への一本との合計2本の凹溝11が配置されている。両方の凹溝11ともに、環状ステータの円周の曲率よりは急カーブで曲がっているようにするのがよい。図3のモールドコイル10は、図5の環状ステータ50における、2時線から10時線にいたる各1時線間分の合計8個のモールドコイル10のそれぞれに対応する。したがって、図3に示す凹溝11の形態を持つモールドコイル10が、本実施の形態の環状ステータ50には最も多く用いられる。
The
図4に示すモールドコイル10は、図5の環状ステータ50の10時線と11時線との間のモールドコイル10に対応する。この図4に示すモールドコイル10は、図3に示すモールドコイル10で置き換えてもよい。すなわち、図3に示すモールドコイル10の外周側の一本の凹溝11を使用しないで、内周側の一本の凹溝11のみを使用すれば、図4のモールドコイル10を準備する必要はない。しかし、準備しても差し支えはない。いずれのモールドコイル10においても、凹溝11が設けられたコイルエンド面Seの樹脂厚(コイル巻線の包絡面とモールド樹脂の凹溝底面11bとの距離)は、他方のコイルエンド面の樹脂厚(コイル巻線の包絡面とモールド樹脂の表面との距離)と同じでもよい。また、凹溝が形成されたほうのコイルエンド面のモールド樹脂には、バスバーと巻線との接続のときに凹溝壁11wなどから種々の応力がかかるので、その樹脂厚は反対側のコイルエンド面の樹脂厚より厚くしてもよい。
The
図5は、一体物に形成されたバックヨーク41b付きコアを上記コア占有スペースに挿入した後、すなわちモールドコイルを分割ステータにした後、この分割ステータを環状に配置してステータ50を形成した状態を示す図である。コイル巻線の両端3a,3bは、コイルエンド面Seに突き出ている。ここで、コアは、図示しないティースと、バックヨーク41bとで一体に構成される。ティースは内周面Siにおいて露出している。図5において、各モールドコイル10のコイルエンド面Seに設けられた凹溝11は、隣接するモールドコイル10の凹溝11と連続して、配線に必要な始点および終点を持ち、これら始点および終点を実現するために、円状またはより曲率が大きい弧状の形状を有している。上記凹溝11には、ステータ50に対して、インバータモジュール等により変換された交流電力を供給するために、図示しないバスバーが収納される(図7参照)。
FIG. 5 shows a state in which a
本発明のモールドコイル10を用いた場合、バスバーは別部材というより、ステータ中に配置される。従来のバスバーは、モータの外部に位置しており、バスバー筐体に収納された上で、モータのステータとの接続構造を簡単化することに開発が注力されてきた。しかし、本発明では、モールドコイル10のコイルエンド面Seに一本または複数本の凹溝11を設け、この凹溝11にバスバーを収納するので、従来のバスバーの形態に比べて、格段に簡単化され、バスバー筐体の省略が可能になる。この結果、軽量化、部品の削減、製造工程の簡単化ひいては経済性の向上を得ることができる。
When the
次に、上記のモールドコイル10を、3相交流モータに用いた場合について説明する。図6は、3相交流モータのステータ50の等価回路を示す図である。モールドコイル10は、U相電力が供給されるもの、V相電力が供給されるもの、およびW相電力が供給されるものに分かれて配置される。それぞれの相では、4個のモールドコイル10が、直列配置され、各モールドコイル10間をバスバー21a〜21c,22a〜22c,23a〜23c,24が電気的に接続する。各相の最も端(図6の中心側)に位置するモールドコイル10のコイル巻線の1方の端3aは、各相共通に中性点(基準点)用バスバー24に接続される。また、直列接続の最も外側のモールドコイル10のコイル巻線の他方端3bは、図示しない電源端子に接続され、インバータモジュール等から変換された交流電力の供給を受ける。
Next, the case where the above-described molded
図7は、図6の等価回路に対応する実際のステータ50におけるバスバー等の配線を示す平面図である。各相のモールドコイル10は4個あり、その4個が直列接続されている。図6に示す中性点のバスバー24は、図7において、12時線から2時線を少し越えた範囲の内周面側に位置している。ここで、直列接続の4個のU相のモールドコイル10の位置をまとめて示す。
(U相電力供給を受けるモールドコイル):U1(12時線〜1時線)、U2(3時線〜4時線)、U3(6時線〜7時線)、U4(9時線〜10時線)
V相の各モールドコイル10は、U相に1時間遅れで接しており、W相のモールドコイル10はV相に1時間遅れで接している。U相において、モールドコイル10(U1)の巻線端3aと中性点のバスバー24とは、溶接箇所Fで接続されている。このモールドコイル10(U1)は、その凹溝11の形態から分かるように、図1に示すモールドコイル10である。その隣のV相のモールドコイル10およびさらにそれに接するW相のモールドコイル10も、共通に、中性点用バスバー24にその端3aを接続されている。中性点に接続されたV相のモールドコイル10は、図2に示すモールドコイルであり、その隣のW相のモールドコイル10は、図3に示すモールドコイル10である。これら3種類(図1〜図3)のモールドコイル10により、図6に示す中性点Gへの各相共通の接続が実現されている。図7には、凹溝がないモールドコイルが11時線と12時線との間に1つ示されているが、このモールドコイルは、凹溝を用いずに他の任意の凹溝付きモールドコイルで置き換えることができる。
FIG. 7 is a plan view showing wiring such as bus bars in the
(Molded coil receiving U-phase power supply): U1 (12 o'clock to 1 o'clock), U2 (3 o'clock to 4 o'clock), U3 (6 o'clock to 7 o'clock), U4 (9 o'clock to 10 o'clock)
Each V-phase molded
一方の端3aからモールドコイル10(U1)を経て、その端3bは、バスバー21aにより、モールドコイルU2のコイル端3aへと、溶接箇所Fにより接続される。このバスバー21aは、急カーブで外周側から内周側へと曲がる凹溝11に収納されている。モールドコイル10(U2)を通り、その端3bから、バスバー21bによりモールドコイル10(U3)へと接続される。図7から分かるように、これらモールドコイル10(U2,U3など)は、図3に示すタイプのモールドコイル10である。上記のように、U相のモールドコイル10の巻線の他方の端(外周側の端)3bへの一つのバスバーの接続と、他相の2つのモールドコイル10を乗り越えて、次のU相のモールドコイル10の巻線の一方の端(内周側の端)3aへの上記一つのバスバーの接続と、を繰り返して、U相の最後は9時線と10時線との間のモールドコイル10(U4)に至り、そのモールドコイル10(U4)の外周側の端3bから電源端子へと接続される。
One
上記の各モールドコイル10の両端3a,3bと、バスバーとの接続部Fの形成は、スポット溶接によって行うことができる。スポット溶接のしやすさが重要な場合は、各モールドコイル10の巻線の両端3a,3bの付近には、凹溝壁11wを配置しないほうがよい。両端3a,3bの付近に凹溝壁11wを除くことによって、スポット溶接の電極に付随する圧力印加の掴み部を突き出させて小さな形状にするなどして、コイルエンド面Seから突き出す巻線の端3a,3bと、凹溝11に収納された状態のバスバーとを重ねて挟むことが可能となる。この結果、バスバー21a〜21c、22a〜22c、23a〜23c、24と、コイルの端3a,3bとの結線が非常に容易となる。
Formation of the connecting portion F between the both ends 3a and 3b of each
上記のモールドコイル10は、たとえば図8に示すコイル3を用いて作製することができる。このコイル3は、長方形断面の平角線をエッジワイズに巻き回して形成したコイルである。このコイルを金型内に挿入して、溶融状態の樹脂を金型内に射出することで、図1〜図4に示すモールドコイル10を作製することができる。一般に、コイルは巻線3が巻き回されたままでは、その弾性力により軸線方向にスペースをあけて長くなっているが、これを矯正するために、金型内に樹脂を射出する際に、軸線方向に圧力を加えて、スペースをなくし、タイトな巻線の状態とするのがよい。軸線方向に圧力を加える方法には、金型内にピンを挿入してピンで加えるなどで実現することができる。
The
上記のモールドコイル10を用いることにより、次のような効果を得ることができる。
(1)ステータと分離した状態のバスバー筐体を含む別部材のバスバーを必要としない。
(2)このため、別部材の筐体付きバスバーを、モータのステータの周囲に配置して固定するための固定部品を必要としない。
(3)製造工程上も簡単化され、各種の製造工程、運送工程等の省略が可能となる。
上記(1)〜(3)による経済性向上、軽量化および小型化は、それぞれが歴然としており大きい。
By using the
(1) A separate bus bar including a bus bar casing in a state separated from the stator is not required.
(2) For this reason, the fixing part for arrange | positioning and fixing the bus bar with a housing | casing of another member around the stator of a motor is not required.
(3) The manufacturing process is simplified, and various manufacturing processes, transportation processes, and the like can be omitted.
The economic improvements, weight reductions, and miniaturizations due to the above (1) to (3) are obvious and large.
(実施の形態2)
図9は、本発明の実施の形態2におけるモールドコイル10を示す図である。図1〜図4に示す実施の形態1におけるモールドコイルとの相違は、凹溝11の延在方向に交差するように、交差溝31が設けられている点にあり、この点が本実施の形態のモールドコイル10の特徴である。この交差溝31は、交差溝底31bと交差溝壁31wで規定される。そして、コイル巻線の端3a,3bのそれぞれを、当該巻線端3a,3bが位置する周面側と反対側の周面側から見通すことができるように、凹溝壁11wを通して切り欠くように形成されている。すなわち、交差溝底31bおよび交差溝壁31wは、ともに凹溝11の凹溝壁11wの切り欠き部分として形成されている。
(Embodiment 2)
FIG. 9 is a diagram showing a molded
上記の交差溝31を形成することにより、図10に示すように、たとえばコイル巻線の端3bと、バスバー23aとをスポット溶接する際に、比較的大きな掴みジグ兼アース61bを用いて必要な圧力を容易に印加しながら、その動作をスムースに行わせることができる。すなわち、巻線の端3bとバスバー23aの接続部23tとを重ね合わせる際に、両者の両側から圧力を掴みジグ兼アース61bによって加える必要があるが、交差溝31がない場合、凹溝壁11wが掴みジグ兼アース61bの動きの障害になり、作業性を害する。図10に示す作業では、バスバー23aを凹溝11に収納したまま電極61aから電流を流して、巻線端3bとバスバー23aとの境目に抵抗熱を発生して溶着することができる。仮に、交差溝31がない場合には、バスバー23aを凹5溝の外部に完全に出して作業をする場合が生じ、工程数の増加だけでなく、バスバーを凹溝の外部上方に固定するためのバスバー仮固定器具を必要とするなど、製造コスト増をもたらす。交差溝31の形成という比較的簡単な工程の追加によって、バスバーとコイル巻線との接続という非常に複雑な工程を簡単化し、その工程に付随するバスバー仮固定器具等の省略をすることができる。
By forming the crossing
図11は、本実施の形態におけるモールドコイル10を用いて形成したステータと、3相交流用バスバーとを結線した後の部分平面図である。図7に示した配線状態と基本的に同じであるが、交差溝31を設けたことによって、図10で説明したように、汎用性のあるスポット溶接装置を用いて、仮止め器具などを用いることなく、簡単に信頼性の高い溶接部Fを形成できることが大きい。
FIG. 11 is a partial plan view after connecting a stator formed using molded
(他の実施の形態)
1.上記の実施の形態において、本発明のモールドコイルの用途は、とくに限定しなかったが、実際のところ、本発明のモールドコイルは、モータが用いられるあらゆる用途に用いられる可能性を有する。
2.本発明の実施の形態では、極数、スロット数は、特定の1種類について説明したが、本発明のモールドコイルは、どのような極数、スロット数のモータに対しても用いることができる。
3. 上記の実施の形態では、平角線を用いたエッジワイズ型コイルについてのみ説明したが、平角線に限定されず丸線でもよく、また平角線についてエッジワイズ型には限定されない。
4.3相交流モータの各相のモールドコイルは、複数個の直列接続としたが、並列接続の形態であってもよい。この場合、凹溝は同心円状に設けられる。
5.上記の実施の形態では、凹溝11は、始点と終点とをつないだ曲線状にしたが、バスバーを柔軟性のあるものとして、始点と終点との間を、円状の凹溝を階段状につなぐ形態であってもよい。
(Other embodiments)
1. In the above-described embodiment, the use of the molded coil of the present invention is not particularly limited, but in fact, the molded coil of the present invention has a possibility of being used for any application in which a motor is used.
2. In the embodiment of the present invention, the specific number of poles and slots has been described, but the molded coil of the present invention can be used for a motor having any number of poles and slots. it can.
3. In the above embodiment, only the edgewise type coil using the flat wire has been described, but it is not limited to the flat wire but may be a round wire, and the flat wire is not limited to the edgewise type.
4. The plurality of mold coils of each phase of the three-phase AC motor are connected in series, but may be connected in parallel. In this case, the concave grooves are provided concentrically.
5). In the above embodiment, the
上記において、本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態および実施例は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。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および範囲内でのすべての変更を含むものである。 Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the embodiments and examples of the present invention disclosed above are merely examples, and the scope of the present invention is the implementation of these inventions. It is not limited to the form. The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.
本発明のモールドコイルによれば、他の部品も含めてモータ全体を見渡して部品の削減、軽量化、小型化、経済性向上を推進することができる。 According to the molded coil of the present invention, it is possible to promote the reduction of parts, weight reduction, downsizing, and improvement of economy by looking over the entire motor including other parts.
3 巻線、3a,3b 巻線の端、7 モールド樹脂、8 コアスペース、10 モールドコイル、11 凹溝、11b 凹溝底、11t 凹溝壁のトップ面、11w 凹溝壁、21a〜21c,22a〜22c,23a〜23c,24 バスバー、31 交差溝、31b 交差溝底、31w 交差溝壁、41b バックヨーク、50 ステータ、61a 電極、61b 掴みジグ兼アース、Se コイルエンド面、Si 内周面、So 外周面、Ss コイルサイド面、U,V,W,G 3相交流の相。 3 windings, 3a, 3b winding ends, 7 mold resin, 8 core space, 10 mold coil, 11 groove, 11b groove bottom, 11t top surface of groove wall, 11w groove wall, 21a-21c, 22a to 22c, 23a to 23c, 24 Bus bar, 31 Cross groove, 31b Cross groove bottom, 31w Cross groove wall, 41b Back yoke, 50 Stator, 61a Electrode, 61b Grab jig and ground, Se coil end surface, Si inner peripheral surface , So outer peripheral surface, Ss coil side surface, U, V, W, G Three-phase AC phase.
Claims (3)
前記モールドコイルのコイルエンド面に、一方のサイド面側から他方のサイド面側へと、1つまたは複数の凹溝が設けられていることを特徴とする、モールドコイル。 A mold coil of a split stator that is arranged in a ring to form a stator,
A molded coil, wherein one or a plurality of concave grooves are provided on a coil end surface of the molded coil from one side surface side to the other side surface side.
The plurality of concave grooves extend so as to intersect the direction in which the concave grooves extend, cut out the wall of the concave groove, and intersecting grooves at two locations so that one end and the other end of the winding can be seen through. The molded coil according to claim 1, wherein the molded coil is attached.
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