JP2009153290A - カセットコイル，分割ステータおよびステータ - Google Patents

Abstract

【課題】組立作業が容易なカセットコイル，分割ステータおよびステータを提供する。
【解決手段】カセットコイル３０のモールド部材３１のコイルサイド側の各側面３４ａ，３４ｂに、係合部である突出部３２ａおよび凹部３２ｂが設けられている。突出部３２ａおよび凹部３２ｂは、互いに噛み合って係合する凹凸パターンを有している。複数のカセットコイル３０を組み立てる場合に、突出部３２ａと凹部３２ｂとを介して互いに連結するので、組立時にいずれかのカセットコイル３０がｘ方向に脱落したり、がたつきが生じるなどの不具合が抑制され、組み立て作業が容易になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、カセットコイル，分割コアにコイルを着装してなる分割ステータ、および分割ステータを並べてなるステータに関する。

モータや発電機のステータ（固定子）は、コアの周囲にコイルを巻回して構成されている。従来は、コイルをコアまたは分割コアのティース部に巻き付けた構造が一般的であるが、最近では、コイルをコアに巻回する前に、コイルをモールド部材で固定してから、モールド体をコアのティース部に着装する構造も提案されてきている。

たとえば、特許文献１には、コイルを樹脂モールドしたモールドコイルを用いることにより、ティース部取り付けられていたインシュレータとも呼ばれる絶縁キャップを不要とすることが開示されている。
特開２００７−１９５３３３号公報

ところで、たとえば、回転モータのステータにおいて、各分割コア（分割ステータ）を並べてステータを組み立てる際、コアのティース部にコイルが巻き付けられたものを環状に組み込んで、外方からリングで固定することになる。

ところが、上述のようなカセットコイルを分割コアにセットして、各分割コア（分割ステータ）を並べてステータを組み立てようとすると、一部のカセットコイルが抜け落ちるなど、組立の作業に多大の手間を要するおそれがある。

本発明の目的は、組立作業の容易化を図りうるカセットコイル，このカセットコイルを備えた分割ステータおよびステータを提供することにある。

本発明のカセットコイルは、ステータを組み立てるための分割ステータに装着されるカセットコイルを対象としている。そして、コイル部材を封止しているモールド部材のコイルサイド側の領域に、相隣接する分割ステータに装着されるカセットコイルのモールド部材の一部と係合する係合部を設けたものである。
この係合部は、たとえば互いに嵌合し合う突出部または凹部である。つまり、隣接するカセットコイルのモールド部材に突出部が設けられている箇所には凹部を、隣接するカセットコイルのモールド部材に凹部が設けられている箇所には突出部を設けることになる。

これにより、複数の分割ステーを組み立てる際に、各カセットコイルを係合部を介して互いに連結させ、環状に組み立ててから、分割コアを取り付ける手順が可能となる。また、分割コアにカセットコイルを装着して分割ステータを組み立ててから、分割ステータを環状に組み立てる手順を採用する場合でも、隣接するカセットコイル同士が係合部を介して互いに連結されていることで、カセットコイルの脱落や、がたつきなどを抑制することができる。よって、ステータの組み立て作業の容易化を図ることができる。

係合部は、ステータの軸方向に交差する方向に凹凸するパターンを有していれば、軸方向に交差する方向への移動が制限されるので、たとえば回転モータでは、ロータ方向へのカセットコイルの脱落などを防止することができる。

係合部が、分割ステータの軸方向に凹凸するパターンを有している場合には、たとえば回転モータでは、軸方向へのカセットコイルの脱落などをも防止することができる。

本発明の分割ステータは、ステータを組み立てるための分割ステータであって、ヨーク部およびティース部を有する分割コアと、コイル部材およびモールド部材を有するカセットコイルとを装着していることを前提としている。そして、モールド部材またはヨーク部のコイルサイド側の側部に、相隣接する分割ステータの一部と係合する係合部を設けたものである。
この係合部は、互いに係合し合う突出部または凹部である。つまり、隣接する分割ステータに突出部が設けられている箇所には凹部を、隣接するステータに凹部が設けられている箇所には突出部を設けることになる。

これにより、複数の分割ステーを組み立てる際に、各分割ステータを係合部を介して互いに連結させ、環状に組み立てることができる。ただし、いったんカセットコイルと分割コアとを分離して、すべてのカセットコイルを組み立ててから、分割コアを取り付ける手順や、環状に組立てられた分割コアに、カセットコイルを順次取り付けていく手順を採用することもできる。いずれの場合でも、隣接する部材同士が係合部を介して互いに連結されていることで、カセットコイルや分割ステータの脱落や、がたつきなどを抑制することができる。よって、ステータの組み立て作業の容易化を図ることができる。

係合部は、ステータの軸方向に交差する方向に凹凸するパターンを有していれば、軸方向に交差する方向への移動が制限されるので、たとえば回転モータでは、ロータ方向へのカセットコイルの脱落などを防止することができる。

係合部が、ステータの軸方向に凹凸するパターンを有している場合には、たとえば回転モータでは、軸方向へのカセットコイルの脱落などをも防止することができる。

また、分割ステータを組み立てて構成されるステータは、分割ステータが互いに係合し合っていることで、他の部材との組立時や使用中に、カセットコイルなどが外れたり、がたつきが生じるなどの不具合を抑制して、安定した形状を保持することができる。

本発明のカセットコイル，分割ステータまたはステータによると、組立作業の容易化を図ることができる。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１におけるカセットコイル３０および分割コア５１の構造を示す斜視図である。
カセットコイル３０は、コイルである分割平角線１０をエッジワイズ状に巻回させてなるコイル部材２０と、分割平角線１０を封止するモールド部材３１と備えている。本実施形態では、分割平角線１０は、４本のコイルが平板状に集合されて形成されたもので、全体として１本の平角線として機能している。ただし、本発明のコイルは、必ずしもこの構造に限定されるものではなく、単一の平角線コイル、円形断面のコイルなど、各種形状のコイルを用いてもよい。

モールド部材３１は、コイル部材２０の２つの端子２１，２２および分割平角線１０のうちロータ側の領域を除いて、コイル部材２０を封止している。モールド部材３１の材料としては、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンスルフィド），ＬＣＰ樹脂（液晶ポリマー），エポキシ樹脂などが用いられる。

分割コア５１は、ヨーク部５１ａと、ヨーク部５１からロータ側に突出するティース部５１ｂとを有している。本実施の形態では、分割コア５１は、絶縁被膜を有する磁性粉末を圧縮成形して形成される，いわゆる圧粉コア構造を採用しているが、多数の磁性鋼板を積層する積層鋼板構造を採用してもよい。

図１に示すように、モールド部材３１は、開口部３３と、ロータに向か側（同図に示すｘ方向）とは逆方向に延びる２つの庇部３５とを備えており、カセットコイル３０を分割コア５１に装着する際には、開口部３３に分割コア５１のティース部５１ｂを嵌合させ、２つの庇部３５によってヨーク部５１ａの上面および下面を挟むようにしている。

ここで、本実施の形態に係るカセットコイル３０の特徴として、モールド部材３１のコイルサイド側（同図に示すｙ方向）の一方の側面３４ａにおいて、係合部である突出部３２ａが設けられている。突出部３２ａは、モールド部材３１の一方の側面３４ａ全体に亘って、ステータの軸方向（同図に示すｚ方向）に延びている。言い換えると、軸方向に交差する方向（図１に示すｘ方向）に凹凸するパターンを有している。

また、モールド部材３１のコイルサイド側の他方の側面３４ｂにおいては、係合部である凹部３２ｂが設けられている。突出部３２ａと凹部３２とは、互いに噛み合う形状を有している。凹部３２ｂは、モールド部材３１の他方の側面３４ｂ全体に亘って、ステータの軸方向（同図に示すｚ方向）に延びている。つまり、軸方向に交差する方向（図１に示すｘ方向）に凹凸するパターンを有している。

そして、一方の側面３４ａに隣接するカセットコイル３０のモールド部材３１の対応部位には、図１に示す凹部３２ｂと同じ形状を有する凹部が設けられており、他方の側面３４ｂに隣接するカセットコイル３０のモールド部材３１の対応部位には、図１に示す突出部３２と同じ形状を有する２つの突出部が設けられている。つまり、複数のカセットコイル３０を組み立てる場合に、突出部３２ａと凹部３２ｂとを介して互いに連結することが可能に構成されている。

図２は、図１に示すカセットコイル３０と分割コア５１とからなる分割ステータを環状に組み合わせた，モータのステータ５０の概略的な構造を示す断面図である。ステータ５０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。
同図の下部に拡大詳示しているように、１つのカセットコイル３０のモールド部材３１の隣接部３１ａの突出部３２ａと、これに隣接するカセットコイル３０のモールド部材３１の隣接部３１ｂの凹部３２ｂとが互いに噛み合って係合している。本実施の形態においては、分割平角線１０の厚みは１ｍｍ程度で、幅は４ｍｍ程度であって、一方の隣接部３１ａの突出部３２ａを除く領域の厚みは０．３ｍｍ程度であり、他方の隣接部３１ｂの凹部３２ｂを除く領域の厚みは０．７ｍｍ程度である。

このステータ５０を組み立てる手順としては、以下のような手順が可能である。
各カセットコイル３０の突出部３２ａと凹部３２ｂとを互いに噛み合わせて係合させながら、互いに連結させて、環状に組み立てた後、分割コア５１のティース部５１ｂを、各カセットコイル３０の開口部３３に順次嵌め込んでいく。
あるいは、分割コア５１のティース部５１ｂをカセットコイル３０の開口部に嵌め込んで、分割ステータ４０を形成してから、各分割ステータ４０をカセットコイル３０の突出部３２ａと凹部３２ｂとを介して順次連結させながら組み立てる。
その後、ステータ５０は、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付けられる。

本実施の形態によると、ステータ５０を組み立てる際に、カセットコイル３０が突出部３２ａと凹部３２ｂとを介して互いに連結しているので、組立時に、いずれかのカセットコイル３０がｘ方向に脱落したり、がたつきが生じるなどの不具合が抑制される。よって、組み立て作業の容易化を図ることができる。

（実施の形態１の変形例）
実施の形態１において、実施の形態に示す突出部３２ａと凹部３２ｂとに代えて、モールド部材３１の２つの庇部３５に、突出部および凹部を設けてもよい（図示省略）。

（実施の形態２）
図３は、実施の形態２に係る部分割ステータ４０の構造を示す斜視図である。同図に示すように、本実施の形態では、図１に示すカセットコイル３０とは異なり、モールド部材３１に庇部が存在せず、分割コア５１のヨーク部５１ａは、カセットコイル３０と同じ高さ寸法を有している。そして、カセットコイル３０の開口部３３に、分割コア５１のティース部５１ｂを嵌合させて構成されている。

本実施の形態に係るカセットコイル３０には、モールド部材３１のコイルサイド側（図３に示すｙ方向）の一方の側面３４ａにおいて、上側部と下側部との２カ所に、係合部である突出部３２ａが設けられている。各突出部３２は、軸方向（図３に示すｚ方向）および軸方向に交差する方向（図３に示すｘ方向）に凹凸するパターンを有している。

また、本実施の形態に係るカセットコイル３０には、モールド部材３１のコイルサイド側の他方の側面３４ｂにおいて、上側部と下側部との２カ所に、軸方向および軸方向に交差する方向に凹凸する係合部である凹部３２ｂが設けられている。

突出部３２ａと凹部３２ｂとは、互いに噛み合う形状を有している。そして、一方の側面３４ａに隣接するカセットコイル３０のモールド部材３１の対応する２つの部位には、図３に示す凹部３２ｂと同じ形状を有する２つの凹部が設けられており、他方の側面３４ｂに隣接するカセットコイル３０のモールド部材３１の対応する２つの部位には、図３に示す突出部３２ａと同じ形状を有する２つの突出部が設けられている。

本実施の形態においても、図２に示すステータ５０と同様に、各カセットコイル３０のモールド部材３１の突出部３２ａと凹部３２ｂとを互いに噛み合せて係合させ、カセットコイル３０を連結させながら、ステータを組み立てることができる。

本実施の形態では、ステータを組み立てる手順としては、以下のような手順が可能である。
各分割ステータ４０をカセットコイル３０の突出部３２ａと凹部３２ｂとを介して順次連結させながら組み立てる。
あるいは、いったん、分割コア５１とカセットコイル３０とに分離して、カセットコイル３０を突出部３２ａと凹部３２ｂとを介して互いに連結させながら、環状に組み立てた後、分割コア５１のティース部５１ｂを、各カセットコイル３０の開口部３３に順次嵌め込んでいく。

本実施の形態によると、ステータを組み立てる際に、カセットコイル３０が突出部３２ａと凹部３２ｂとを介して互いに連結しているので、組立時にいずれかのカセットコイル３０が脱落したり、がたつきが生じるなどの不具合が抑制される。特に、実施の形態１とは異なり、カセットコイル３０のｘ方向だけでなく、軸方向（ｚ方向）への脱落をも抑制することができる。よって、組み立て作業の容易化を図ることができる。

（実施の形態３）
図４は、実施の形態３に係る部分割ステータ４０の構造を示す斜視図である。同図に示すように、本実施の形態では、図１に示すカセットコイル３０とは異なり、モールド部材３１に庇部が存在せず、分割コア５１のヨーク部５１ａは、カセットコイル３０と同じ高さ寸法を有している。そして、カセットコイル３０の開口部３３に、分割コア５１のティース部５１ｂを嵌合させて構成されている。

本実施の形態では、カセットコイル３０に係合部が設けられていない。そして、ヨーク部５１ａのコイルサイド側の一方の側面５２ａにおいて、上側部および下側部の２カ所に、軸方向に交差する方向および軸方向に凹凸するパターンを有する係合部である凹部５３ｂが設けられている。

また、ヨーク部５１ａのコイルサイド側の他方の側面５２ｂにおいて、上側部および下側部の２カ所に、軸方向に交差する方向および軸方向に凹凸するパターンを有する係合部である突出部５３ａが設けられている。

突出部５３ａと凹部５３ｂとは、互いに噛み合う形状を有している。そして、一方の側面３４ａに隣接する分割ステータ４０のヨーク部５１の対応する２つの部位には、図４に示す突出部５３ａと同じ形状を有する２つの突出部が設けられており、他方の側面３４ｂに隣接する分割ステータ４０のヨーク部５１ａの対応する２つの部位には、図３に示す凹部５３ｂと同じ形状を有する２つの凹部が設けられている。

本実施の形態では、ステータを組み立てる手順としては、以下のような手順が可能である。
各分割ステータ４０のヨーク部５１ａの突出部５３ａと凹部５３ｂとを互いに噛み合せて係合させ、連結させながら、ステータを組み立てる。

あるいは、いったん、分割コア５１とカセットコイル３０とに分離して、分割コア５１を突出部５３ａと凹部５３ｂとを介して互いに連結させながら、環状に組み立てた後、各カセットコイル３０の開口部３３を分割コア５１のティース部５１ｂに順次嵌め込んでいく。

本実施の形態によると、分割ステータ４０を環状に連結してステータ５０を組み立てる際に、分割コア５１同士が突出部５３ａと凹部５３ｂとを介して互いに連結しているので、一部の分割ステータ４０が外れるなどの不具合を防止することができる。よって、組み立て作業の容易化を図ることができる。

（他の実施の形態）
上記各実施の形態では、カセットコイルを回転モータの一部として使用した例について説明したが、本発明のカセットコイルは、回転モータだけでなく、リニアモータ、発電機、リアクトル、トランスなどにも用いることができる。

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。

本発明のカセットコイル、分割ステータおよびステータは、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１におけるカセットコイルおよび分割コアの構造を示す斜視図である。 カセットコイルと分割コアとからなる分割ステータを環状に組み合わせたモータのステータの概略的な構造を示す断面図である。 実施の形態２に係る部分割ステータの構造を示す斜視図である。 実施の形態３に係る部分割ステータの構造を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 分割平角線
２０ コイル部材
２１，２２ 端子
３０ カセットコイル
３１ モールド部材
３１ａ，３１ｂ 隣接部
３２ａ 突出部（係合部）
３２ｂ 凹部
３３ 開口部
３４ａ，３４ｂ 側面
３５ 庇部
４０ 分割ステータ
４２ａ，４２ｂ ポンチ
５０ コア
５１ 分割コア
５１ａ ヨーク部
５１ｂ ティース部
５２ａ，５２ｂ 側面
５３ａ 突出部
５３ｂ 凹部

Claims (8)

1. ステータを組み立てるための分割ステータに装着されるカセットコイルであって、
   前記分割ステータのコアの一部の周囲を囲む形状に巻回されたコイル部材と、
   前記コイル部材を封止するモールド部材とを備え、
   前記モールド部材のコイルサイド側の側部には、相隣接する分割ステータに装着されるカセットコイルのモールド部材の一部と係合する係合部が設けられている、カセットコイル。
2. 請求項１記載のカセットコイルにおいて、
   前記係合部は、モールド部材の軸方向に交差する方向に凹凸するパターンを有している、カセットコイル。
3. 請求項１または２記載のカセットコイルにおいて、
   前記係合部は、分割ステータの軸方向に凹凸するパターンを有している、分割ステータ。
4. ステータを組み立てるための分割ステータであって、
   ヨーク部および該ヨーク部から突出するティース部を有する分割コアと、
   前記分割コアのティース部を囲む形状に巻回されたコイル部材と、
   前記コイル部材を封止するモールド部材とを備え、
   前記モールド部材または前記ヨーク部のコイルサイド側の側部には、相隣接する分割ステータの一部と係合する係合部が設けられている、分割ステータ。
5. 請求項４記載の分割ステータにおいて、
   前記係合部は、前記モールド部材または分割コアのヨーク部における、コイルサイド側の領域に設けられている、分割ステータ。
6. 請求項５記載の分割ステータにおいて、
   前記係合部は、分割ステータの軸方向に交差する方向に凹凸するパターンを有している、分割ステータ。
7. 請求項５または６記載の分割ステータにおいて、
   前記係合部は、分割ステータの軸方向に凹凸するパターンを有している、分割ステータ。
8. 請求項４〜７のうちいずれか１つに記載の分割ステータを組み立てて構成されるステータ。

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