JP2010178520A - Stator and motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、少なくともティース周りに一体成形されたインシュレータを備えたステータと、該ステータを具備するモータに関するものである。 The present invention relates to a stator including an insulator formed integrally around at least a tooth, and a motor including the stator.
自動車産業においては、ハイブリッド自動車や電気自動車のさらなる走行性能の向上を目指して、駆動用モータの高出力化、軽量化、小型化への開発が日々進められている。また、家電製品メーカーにおいても、各種家電製品に内蔵されるモータのさらなる小型化、高性能化への開発に余念がない。 In the automobile industry, with the aim of further improving the running performance of hybrid cars and electric cars, developments for driving motors with higher output, lighter weight, and smaller size are in progress every day. In addition, home appliance manufacturers have no choice but to develop further miniaturization and higher performance of motors incorporated in various home appliances.
モータ(電動機)を構成するステータコアは一般に、以下2つの形成態様からなっている。その一つは、円環状のヨークと、該ヨークから径方向内側に突出する複数のティースと、隣接するティース間に形成されるスロットとを備えた鋼板が積層された、鋼板積層体から形成されるものである。また、他の一つは、磁性粉末を加圧成形してなる圧粉磁心、高密度圧粉磁心(HDMC)などからステータコアを成形するものである。 In general, a stator core constituting a motor (electric motor) has the following two formation modes. One of them is formed from a steel plate laminate in which steel plates each having an annular yoke, a plurality of teeth projecting radially inward from the yoke, and a slot formed between adjacent teeth are laminated. Is. The other is to form a stator core from a powder magnetic core obtained by pressure-molding magnetic powder, a high-density powder magnetic core (HDMC), or the like.
上記するステータコアにおいて、たとえば銅素材の導線周囲にエナメル絶縁皮膜が形成されてなるコイルが、ティース間に画成されたスロット内に挿入されながら、ティース周りに巻装されることによってステータが製造されている。ここで、コイル用の導線の巻装形態には、集中巻き方式と分布巻き方式がある。このうち、集中巻き方式とはティースごとに導線が巻装される形態であり、分布巻き方式とは複数のティースに跨って導線が巻装される形態であり、3相交流モータには、この分布巻き方式のコイルが一般に適用されている。集中巻き、分布巻きいずれの巻装形態においても、ステータコアのスロット面とコイルとの間の絶縁性を確保する観点から、それらの間にはスロット絶縁紙が介装されている。しかし、この絶縁紙にてコイルとコア間の絶縁を図る場合には、該絶縁紙とコアの間に空気層(エアギャップ)が形成されることを回避できず、この空気層が熱抵抗を増大させるために、モータ駆動時にコイルで生じるジュール熱のコアへの放熱性を低下させる大きな原因となっている。 In the above-described stator core, for example, a coil in which an enamel insulating film is formed around a copper conductive wire is wound around a tooth while being inserted into a slot defined between the teeth. ing. Here, there are a concentrated winding method and a distributed winding method for winding the conductive wire for the coil. Of these, the concentrated winding method is a form in which a conductive wire is wound for each tooth, and the distributed winding method is a form in which a conductive wire is wound across a plurality of teeth. Distributed winding coils are generally applied. In either concentrated winding or distributed winding, slot insulating paper is interposed between them from the viewpoint of ensuring insulation between the slot surface of the stator core and the coil. However, when the insulation paper is used to insulate the coil and the core, it cannot be avoided that an air layer (air gap) is formed between the insulation paper and the core. In order to increase, it is a big cause to reduce the heat dissipation to the core of Joule heat generated in the coil when the motor is driven.
そこで、絶縁素材の樹脂をたとえばティース周りに一体成形してインシュレータを形成することで、該インシュレータとコアの密着性を担保し、もって、双方の間に空気層を形成させない方策が取られることもある。なお、この一体成形にてインシュレータが形成された分割ステータコアが特許文献1に開示されており、この分割ステータコアでは、そのヨークのティース基端側にコイルを案内するガイド溝が設けられている。
Therefore, by forming the insulator by integrally molding the resin of the insulating material around the teeth, for example, measures can be taken to ensure the adhesion between the insulator and the core and not to form an air layer between the two. is there. A split stator core in which an insulator is formed by this integral molding is disclosed in
モータの小型化、放熱性の観点から、上記する一体成形されたインシュレータは、絶縁性の確保を前提として可及的に薄層であるのが好ましいものの、たとえば放熱性を高めるべく、薄層のインシュレータを射出成形しようとすると、射出成形時の充填不良(樹脂の流動性不良)を来たして成形が困難となり易い。なお、この流動性不良に関して言えば、放熱性を高めるべく、樹脂に無機フィラーを含有する場合に、この流動性不良の問題はより顕著となる。さらに、一体成形されるインシュレータは勿論のこと、別体成形されて後工程にてティースに嵌め合いされる形態のインシュレータにおいても、ステータコアに比して樹脂製のインシュレータの線膨張係数が自ずと高いことから、使用環境によっては、温度ストレスに起因するクラックが生じ易いという問題もある。なお、たとえば、鉄の線膨張係数が12×10−6/℃程度であるのに対して、ポリスチレン(PS)やポリフェニレンエーテル(PPE)の線膨張係数は60×10−6/℃程度、ポリプロピレン(PP)の線膨張係数は100×10−6/℃程度と、鉄(電磁鋼板を含む)に比して樹脂の線膨張係数はかなり高いものであり、したがって、温度変化時の変形量(膨張量、収縮量)が大きく異なることとなる。 From the viewpoint of miniaturization of the motor and heat dissipation, the integrally molded insulator described above is preferably as thin as possible on the premise of ensuring insulation, but for example, in order to improve heat dissipation, If an insulator is to be injection-molded, filling failure (resin fluidity failure) at the time of injection molding is likely to be difficult to mold. Regarding the poor fluidity, the problem of poor fluidity becomes more conspicuous when the resin contains an inorganic filler in order to improve heat dissipation. Furthermore, not only the integrally molded insulator, but also the insulator that is molded separately and fitted to the teeth in a later process, the linear expansion coefficient of the resin insulator is naturally higher than that of the stator core. Therefore, there is a problem that cracks due to temperature stress are likely to occur depending on the use environment. In addition, for example, the linear expansion coefficient of iron is about 12 × 10 −6 / ° C., whereas the linear expansion coefficient of polystyrene (PS) or polyphenylene ether (PPE) is about 60 × 10 −6 / ° C., polypropylene. The linear expansion coefficient of (PP) is about 100 × 10 −6 / ° C., which is considerably higher than that of iron (including magnetic steel sheets). Therefore, the amount of deformation during temperature change ( The amount of expansion and contraction is greatly different.
このクラックに関し、本発明者等の知見によれば、一般の筒状のインシュレータにおいて、その隅角部でインシュレータの変形が拘束され、その中央部(たとえばティース側面の中央部に対応する部分)では相対的に変形量が大きくなるために、インシュレータの上記隅角部の近傍、より具体的には、該隅角部から若干中央部側へ入った部分で温度応力が高くなり、ティースの突出方向(径方向)に伸びるクラックがこのインシュレータ部位で生じ易いことが特定されている。 With regard to this crack, according to the knowledge of the present inventors, in a general cylindrical insulator, deformation of the insulator is constrained at the corner portion, and in the central portion (for example, the portion corresponding to the central portion of the tooth side surface) Since the amount of deformation is relatively large, the temperature stress increases in the vicinity of the corner portion of the insulator, more specifically, the portion slightly entering the central portion from the corner portion, and the protruding direction of the teeth. It has been specified that cracks extending in the (radial direction) are likely to occur in this insulator region.
このことを、図5を参照して説明する。図5は、分割ステータコアを形成する分割コアa(電磁鋼板a’の鋼板積層体からなる)のティースa1周りと、ヨークa2のスロットsに対向する面と、にインシュレータbが一体に成形されたものを示している。同図において、ティース周りのインシュレータbは、スロットsに対向する側面b1と、スロットsに対向しない頂面b2とから形成されており、側面b1と頂面b2からなる隅角部Gは、他の部位に比して高剛性となっている。そのため、図示する分割コアaが組み付けられて分割ステータコアを形成し、これを具備するモータが駆動時の高温雰囲気と、(たとえば寒冷地域での)非駆動時と、の間の冷熱サイクルを受けた際には、インシュレータbの側面b1における隅角部G近傍において、径方向に延びるクラックcが生じるというものである。なお、本発明者等によれば、この冷熱サイクル時の温度応力を解析した際に、この隅角部やその近傍で相対的に大きな温度応力が生じていることが特定されており、これは、発生するクラックと相関している。 This will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows an insulator b integrally formed around a tooth a1 of a split core a (consisting of a steel plate laminate of electromagnetic steel plates a ′) forming a split stator core and a surface facing the slot s of the yoke a2. Shows things. In the same figure, the insulator b around the teeth is formed of a side surface b1 facing the slot s and a top surface b2 not facing the slot s, and the corner portion G composed of the side surface b1 and the top surface b2 It is highly rigid compared with the part. Therefore, the divided core a shown in the figure is assembled to form a divided stator core, and the motor including the same is subjected to a thermal cycle between a high temperature atmosphere during driving and a non-driving time (for example, in a cold region). In this case, a crack c extending in the radial direction is generated in the vicinity of the corner portion G on the side surface b1 of the insulator b. In addition, according to the present inventors, when analyzing the temperature stress at the time of this thermal cycle, it has been specified that relatively large temperature stress is generated in this corner portion and its vicinity, Correlate with the cracks that occur.
このように、ティース周りに樹脂を一体成形してインシュレータを形成するに際し、高い熱伝導性、高い流動性に基づく充填良好性、高い強度(耐クラック性)、といったすべての要素を同時に満足させる材料面からのアプローチは極めて困難な状況にあることから、ステータの構造面等からのアプローチで、これらの課題のすべてを効果的に解消することが当該技術分野における急務の課題の一つとなっている。なお、上記特許文献1に開示の分割ステータコアにおいても、上記課題のすべてを効果的に解消することはできない。
In this way, when forming an insulator by integrally molding a resin around the teeth, a material that satisfies all the elements of high thermal conductivity, good filling based on high fluidity, and high strength (crack resistance) at the same time Since the approach from the aspect is extremely difficult, it is one of the urgent issues in the technical field to effectively solve all of these problems by the approach from the structural aspect of the stator. . Note that even the split stator core disclosed in
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、放熱性に優れ、絶縁性確保を前提として可及的に薄層でありながら、耐クラック性に優れたインシュレータがティース周りに一体成形されているステータと、該ステータを具備するモ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-mentioned problems, and an insulator excellent in heat resistance and as thin as possible on the premise of ensuring insulation, is integrally molded around the teeth while being excellent in crack resistance. An object of the present invention is to provide a stator and a motor including the stator.
前記目的を達成すべく、本発明によるステータは、平面視が略環状のヨークと、該ヨークから径方向内側に突出するティースと、隣接するティース間に画成されたスロットと、からなるステータであって、少なくとも、前記ティースのスロットに対向する側面と、スロットに対向しない頂面と、の周囲には、一体成形されたインシュレータが備えられており、ティースのスロットに対向する側面には、前記径方向に延びる凹溝が形成されており、該凹溝内において、前記インシュレータの突条が形成されているものである。 In order to achieve the above object, a stator according to the present invention is a stator comprising a substantially annular yoke in plan view, teeth projecting radially inward from the yoke, and slots defined between adjacent teeth. An insulator formed integrally is provided around at least the side surface facing the slot of the tooth and the top surface not facing the slot, and the side surface facing the slot of the tooth includes A groove extending in the radial direction is formed, and the protrusion of the insulator is formed in the groove.
本発明のステータは、少なくともそのティース周りに樹脂を射出成形等することによってインシュレータが一体に成形されたものであり、ティースのスロットに対向する側面にその径方向に延びる凹溝が形成され、この凹溝内にインシュレータの突条が形成されていることにより、インシュレータの隅角部とこの突条(リブ)にて該インシュレータの無拘束領域スパンを短くし、もって、隅角部に過大な応力が集中してクラックの発生が促進されることを効果的に抑止できるステータである。 In the stator of the present invention, the insulator is integrally formed by injection molding or the like around at least the teeth, and a concave groove extending in the radial direction is formed on a side surface facing the slot of the teeth. Since the protrusion of the insulator is formed in the concave groove, the corner of the insulator and the rib (rib) shorten the unrestrained region span of the insulator, thereby causing excessive stress in the corner. It is a stator that can effectively prevent the occurrence of cracks by concentrating the cracks.
ここで、凹溝は、ティースのスロットに対向する側面において、1つ、もしくは2以上形成されるものであり、さらには、一つの凹溝は、その長手方向に連続した一条の凹溝であってもよいし、長手方向に間欠的に延びる凹溝であってもよい。また、「径方向に延びる凹溝」とは、径方向に平行に延びる凹溝(ティース内に配設されるロータの回転軸に対して直交する方向に延びる凹溝)のほか、該平行から若干傾斜した方向(ステータの頂面側に傾斜した方向)の凹溝をも含む意味である。なお、インシュレータは射出成形等にて一体に成形されることから、この射出成形の際に樹脂が上記する凹溝内で充填硬化され、該凹溝に対応した形状および寸法(断面剛性)の突条が形成されることとなる。 Here, the concave groove is formed on the side surface facing the slot of the tooth, or one or two or more, and one concave groove is a single continuous concave groove in the longitudinal direction. Alternatively, it may be a concave groove extending intermittently in the longitudinal direction. In addition, “a groove extending in the radial direction” means a groove extending in parallel to the radial direction (a groove extending in a direction perpendicular to the rotation axis of the rotor disposed in the teeth), as well as from the parallel. It is meant to include a concave groove in a slightly inclined direction (a direction inclined toward the top surface side of the stator). Since the insulator is integrally formed by injection molding or the like, the resin is filled and cured in the above-described concave groove at the time of injection molding, and the shape and dimension (cross-sectional rigidity) corresponding to the concave groove are projected. Articles will be formed.
ステータコアは、円環状に一体に形成されたステータコアのほか、平面視が弧状のヨークと、ヨークから径方向内側に突出するティースと、からなる分割コアが周方向に組み付けられ、その外周が筒体にて締結されてなる分割ステータコアの双方を含むものである。さらに、電磁鋼板を積層してなる鋼板積層体から形成されるもののほか、磁性粉末を加圧成形してなる圧粉磁心、高密度圧粉磁心(HDMC)などから成形されるものを含むものである。ここで、この磁性粉末としては、鉄、鉄−シリコン系合金、鉄−窒素系合金、鉄−ニッケル系合金、鉄−炭素系合金、鉄−ホウ素系合金、鉄−コバルト系合金、鉄−リン系合金、鉄−ニッケル−コバルト系合金および鉄−アルミニウム−シリコン系合金などの軟磁性金属粉末、もしくは軟磁性金属酸化物粉末がシリコーン樹脂等の樹脂バインダーで被覆されたものを挙げることができる。 In addition to the stator core integrally formed in an annular shape, the stator core is assembled with a split core composed of an arc-shaped yoke and teeth projecting radially inward from the yoke in the circumferential direction, and the outer periphery of the stator core is a cylindrical body. It includes both of the divided stator cores that are fastened together. Furthermore, in addition to those formed from a steel sheet laminate formed by laminating electromagnetic steel sheets, those formed from a powder magnetic core, a high-density powder magnetic core (HDMC), etc. formed by pressure-forming magnetic powder are included. Here, as the magnetic powder, iron, iron-silicon alloy, iron-nitrogen alloy, iron-nickel alloy, iron-carbon alloy, iron-boron alloy, iron-cobalt alloy, iron-phosphorus Examples thereof include soft magnetic metal powders such as iron alloys, iron-nickel-cobalt alloys, and iron-aluminum-silicon alloys, or soft magnetic metal oxide powders coated with a resin binder such as silicone resin.
したがって、ステータコアの側面に形成される凹溝は、該ステータコアが鋼板積層体からなる場合には、凹溝が形成されるティースの鋼板幅を所望に小さくしておくことで、所望の溝深さの凹溝を形成することができる。また、ステータコアが圧粉磁心からなる場合には、成形型のキャビティ側面に凹溝形成用の突条を設けておくことで、加圧成形し、型開きした際に自動的にティース側面に凹溝を形成する方法や、加圧成形後に削り加工等する方法などにより、所望形状で所望数の凹溝を形成することができる。 Therefore, the concave groove formed on the side surface of the stator core has a desired groove depth by making the steel plate width of the teeth where the concave groove is formed small as desired when the stator core is made of a steel plate laminate. Can be formed. When the stator core is made of a powder magnetic core, a groove for forming a concave groove is provided on the side surface of the cavity of the mold so that it is automatically recessed on the side surface of the tooth when the mold is pressed and opened. A desired number of concave grooves can be formed in a desired shape by a method of forming a groove or a method of cutting after pressure forming.
ティースのスロット側の側面に上記する凹溝が形成され、インシュレータがこの凹溝内に形成される突条(リブ)を具備することにより、成形されるインシュレータは、そのスロット側の側面において、その端部の隅角部(ティースのスロット側側面と頂面で形成される隅角部)のほかに、1以上の突条で補強された高剛性部位を有することとなる。この構造では、インシュレータは、その両端の隅角部の間の補強部分でスパンが複数に分割されるため、仮に温度変化でインシュレータが膨張した場合には、高い温度応力部位は両端の隅角部のみに集中することなく、その間の補強部位(突条)にも分散される結果、隅角部の温度応力も緩和される。 The above-mentioned concave groove is formed on the side surface of the teeth on the slot side, and the insulator is provided with a protrusion (rib) formed in the concave groove, so that the insulator to be molded is In addition to the corners at the ends (the corners formed by the side surface and the top surface of the teeth on the slot side), a high-rigidity portion reinforced by one or more protrusions is provided. In this structure, since the insulator is divided into a plurality of spans at the reinforcing portions between the corners at both ends, if the insulator expands due to a temperature change, the high temperature stress part is at the corners at both ends. As a result, the temperature stress at the corners is also alleviated.
そのため、上記する補強部材が存在しない従来構造のインシュレータの場合に生じていた課題、すなわち、両端の隅角部に過大な温度応力が生じ、これに起因してクラックが生じるといった課題は効果的に解消される。実際には、両隅角部間のスパン長に比して短くなった、隅角部と突条との間のスパン、突条と突条との間のスパンでインシュレータの変形が規定されるため、その線膨張係数と線膨張するスパン長で決定される線膨張量が小さくなる結果、インシュレータとコアとの間で線膨張係数に乖離があった場合でも、インシュレータ自体に生じ得るクラックの発生が抑止されるのである。 Therefore, the problem that has occurred in the case of an insulator having a conventional structure in which the above-described reinforcing member does not exist, that is, the problem that an excessive temperature stress is generated at the corners of both ends and a crack is caused due to this, is effective. It will be resolved. Actually, the deformation of the insulator is defined by the span between the corner and the ridge, and the span between the ridge and the ridge, which are shorter than the span length between the two corners. As a result, the amount of linear expansion determined by the linear expansion coefficient and the length of the linear expansion span becomes smaller, resulting in the occurrence of cracks that can occur in the insulator itself even if there is a difference in the linear expansion coefficient between the insulator and the core. Is deterred.
また、射出成形されるインシュレータは、ティース周りに加えて、ヨークのスロットに対向する面にも成形されるのが好ましく、この場合は、射出成形において、ティース周りとヨークのスロットに対向する面に、同時かつ一体にインシュレータが成形される。 Further, the insulator to be injection-molded is preferably molded not only on the teeth but also on the surface facing the slot of the yoke. In this case, in the injection molding, the surface around the teeth and the surface facing the slot of the yoke are preferably formed. The insulator is molded simultaneously and integrally.
少なくともティース周りにインシュレータが形成された後に、集中巻きもしくは分布巻きにてコイルが形成されることで、本発明のステータが形成される。ここで、コイルの占積率を高めるべく、インシュレータの周りには、断面視が略矩形の平角導体と、該平角導体の外周に形成された絶縁皮膜と、からなる平角線が巻装されるのが好ましい。 After the insulator is formed at least around the teeth, the stator of the present invention is formed by forming the coil by concentrated winding or distributed winding. Here, in order to increase the space factor of the coil, a rectangular wire including a rectangular conductor having a substantially rectangular cross-sectional view and an insulating film formed on the outer periphery of the rectangular conductor is wound around the insulator. Is preferred.
本発明のステータによれば、少なくともティース周りに射出成形等でインシュレータが一体に成形されることで、コアとインシュレータ同士が密着してそれらの間に生じ得るエアギャップを廃し、コイルからコアへの放熱性能を高めることができる。加えて、モータの冷熱サイクルにおいて、コアとインシュレータとの間に大きな線膨張係数の乖離がある場合でも、インシュレータの所望部位に1以上の突条(高剛性部位)が形成されていることで、温度応力がインシュレータの隅角部のみに集中することを抑止してその分散を図ることができ、もって、インシュレータに生じ得るクラックの発生を効果的に回避することができる。 According to the stator of the present invention, the insulator is integrally formed at least around the teeth by injection molding or the like, so that the air gap that may be generated between the core and the insulator is in close contact with each other, and the coil to the core is removed. Heat dissipation performance can be improved. In addition, in the cooling cycle of the motor, even when there is a large linear expansion coefficient divergence between the core and the insulator, one or more protrusions (high rigidity portion) are formed at a desired portion of the insulator, It is possible to prevent the temperature stress from concentrating only on the corners of the insulator and to disperse the stress, thereby effectively avoiding the occurrence of cracks that may occur in the insulator.
上記する本発明のステータと、該ステータ内で回転自在に配されたロータと、を具備するモータは、ティース周りに形成されたインシュレータが可及的に薄層であること、インシュレータとコアは密着していること、インシュレータにはクラックが生じない、もしくは生じ難いこと、より、可及的に小型で、放熱性に優れ、しかも耐クラック性(もしくは耐久性)に優れたモータとなる。したがって、本発明のステータを具備するモータは、近時その生産が拡大しており、車載される特に駆動用モータに一層のコンパクト性、高耐久、高放熱性を要求する、ハイブリッド車や電気自動車に好適である。 A motor comprising the above-described stator of the present invention and a rotor rotatably disposed in the stator is such that the insulator formed around the teeth is as thin as possible, and the insulator and the core are in close contact with each other. In addition, the insulator does not crack or is hardly cracked, and the motor is as small as possible, excellent in heat dissipation, and excellent in crack resistance (or durability). Therefore, the motor including the stator according to the present invention has been recently produced, and a hybrid vehicle and an electric vehicle that require further compactness, high durability, and high heat dissipation especially for a drive motor mounted on a vehicle. It is suitable for.
以上の説明から理解できるように、本発明のステータと該ステータを具備するモータによれば、可及的に小型で、放熱性に優れ、しかも耐クラック性(もしくは耐久性)に優れたステータと、これを具備するモータを得ることができる。 As can be understood from the above description, according to the stator of the present invention and the motor including the stator, the stator as small as possible, excellent in heat dissipation, and excellent in crack resistance (or durability) A motor having this can be obtained.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図示例は分割コアを示しているが、円環状に一体に形成された一般のステータであってもよいことは勿論のことである。さらに図示例では、ティース周りに形成されるコイルの図示を省略しているが、このコイルには、平角線を適用するもの、断面円形の一般のコイルを適用するもののいずれであってもよいが、占積率の観点から、平角線を適用するのが好ましい。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Although the illustrated example shows a split core, it is needless to say that a general stator integrally formed in an annular shape may be used. Further, in the illustrated example, the coil formed around the teeth is not shown, but this coil may be either a flat wire or a general coil with a circular cross section. From the viewpoint of the space factor, it is preferable to apply a rectangular wire.
図1は、IPMモータの分割ステータを構成する分割コア10を示したものである。この分割コア10は、平面視が略弧状のヨーク12と、該ヨーク12から径方向内側に突出するティース11と、からなり、電磁鋼板1,…が積層されて形成されている。なお、図示例のように電磁鋼板が積層された形態以外にも、圧粉磁心、高密度圧粉磁心(HDMC)などから成形されるものであってもよい。
FIG. 1 shows a
この分割コア10のティースの側面、より具体的には、分割コア10,…が周方向に組み付けられた際にティース間に画成されるスロットに対向する側面11’には、径方向に延びる凹溝11aが形成されており、図示例では、3つの凹溝11aが所定間隔を置いて形成されている。
The side surface of the teeth of the
図2は、図1で示す分割コア10において、そのティース11周りとヨーク12のスロット側の側面12’に、樹脂一体成形インシュレータ20が形成された状態を示している。
FIG. 2 shows a state in which the resin-integrated
このインシュレータ20は、分割コア10を不図示の成形型内に収容し、適宜の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂を型内に射出成形することにより、ティース11周りとヨーク12の側面12’に一体に成形されるものであり、具体的には、ティース11を形成するスロットに対向する側面11’の外周にインシュレータ20のスロットに対向する側面21が、ティース11のスロットに対向しない頂面11”の外周にインシュレータ20のスロットに対向しない頂面22が、ヨーク12のスロットに対向する側面12’にインシュレータ20のスロットに対向する側面23が、それぞれ形成されるものである。
The
そして、この射出成形の際に射出樹脂がティース11の凹溝11a内にも充填され、これが硬化することで、凹溝11aに対応した形状および寸法(断面剛性)の突条21aが形成される。
And in this injection molding, the injection resin is also filled into the
実際には、インシュレータ20が分割コア10に成形された後に、たとえば、不図示の平角線からなるコイルがティース11(の周囲のインシュレータ20)周りに形成され、コイルが形成された分割コア10が周方向に組み付けられ、さらに、この分割コアの組み付けユニットが非磁性素材の筒体に貫挿され、焼き嵌め処理等されることで、分割ステータが形成される。
Actually, after the
図3は、図2のIII−III矢視図であり、ティース11とその周りに成形されたインシュレータ20を拡大した断面図である。
同図から明らかなように、ティース11に形成された凹溝11a内にインシュレータ20の突条21aが形成されることにより、インシュレータ20の全長:L1は、頂面と側面とからなる隅角部Gとそれに隣接する突条21aの区間長:L2、隣接する突条21a,21aの区間長:L2でそれぞれ分割される(図示例では、全長:L1が4つの区間長:L2に分割されている)。
FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 2 and is an enlarged cross-sectional view of the
As is apparent from the figure, the
そして、隅角部Gの近傍は勿論のこと、突条21aの近傍は、該突条21aの断面剛性に伴い、インシュレータ20の他の領域に比して高剛性となっている。したがって、冷熱サイクル下でインシュレータ20が分割コア10に比して大きな熱膨張や熱収縮をした場合であっても、それらの変形は、この高剛性区間長:L2内で生じることとなり、このことは、インシュレータ20に生じる熱変形量がこの区間数に応じて分割されること、これに伴って、隅角部Gに温度応力が集中することが抑止されること、に繋がるものである。すなわち、インシュレータ20の熱変形量は、その線膨張係数と線膨張する全長によって規定されるが、この全長が高剛性な突条21aで4つの区間に分割されるため(分散されるため)、各分割区間で相対的に小さな熱変形が生じるに過ぎない。そのため、従来構造の場合のように隅角部Gにて過大な温度応力が生じることがなくなり、該隅角部G近傍で発生していた図5のごときクラックcは効果的に解消されるのである。
In addition to the vicinity of the corner portion G, the vicinity of the
図4は、図2で示す分割コアが周方向に組み付けられてなるステータと、ロータとからなるIPMモータを示した斜視図である。
具体的には、分割コア10,…が周方向に組み付けられてなるステータ100と、該ステータ100の内側に回転自在に配設され、円盤状の電磁鋼板が積層されてなるロータ200と、から大略構成されている。このロータ200には、その中央位置においてロータ軸210(駆動シャフトスロット)が開設されており、その周縁部には、所定数で該ロータ軸210に沿う方向に延びる磁石用スロットが開設されており、この磁石用スロットに永久磁石300が挿入され、たとえば該スロットと永久磁石300の間に固定用樹脂が充填されて永久磁石300のスロット内固定が補償されている。
FIG. 4 is a perspective view showing an IPM motor including a stator in which the divided cores shown in FIG. 2 are assembled in the circumferential direction and a rotor.
Specifically, the
図示するIPMモータは、ステータコアのティース11周りにインシュレータ20が一体成形されていることで、双方の間にエアギャップが生じることがなく、したがって、高い放熱性能を有するものである。
In the illustrated IPM motor, since the
しかも、インシュレータ20には上記する突条21aが形成されていることで、該インシュレータ20の隅角部Gに過大な温度応力が生じることが回避され、温度応力が分散される結果、熱変形に起因するクラックの発生が効果的に抑止され、高耐久なモータとなっている。
In addition, since the
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.
1…電磁鋼板、10…分割コア、11…ティース、11’…ティースのスロットに対向する側面、11”…ティースのスロットに対向しない頂面、11a…凹溝、20…樹脂一体成形インシュレータ、21…インシュレータのスロットに対向する側面、21a…突条、22…インシュレータのスロットに対向しない頂面、23…インシュレータのスロットに対向する側面、100…ステータ、200…ロータ、300…永久磁石、G…隅角部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
少なくとも、前記ティースのスロットに対向する側面と、スロットに対向しない頂面と、の周囲には、一体成形されたインシュレータが備えられており、
ティースのスロットに対向する側面には、前記径方向に延びる凹溝が形成されており、該凹溝内において、前記インシュレータの突条が形成されている、ステータ。 A stator comprising a substantially annular yoke in plan view, teeth projecting radially inward from the yoke, and slots defined between adjacent teeth,
At least around the side surface facing the slot of the teeth and the top surface not facing the slot, an integrally molded insulator is provided,
A stator in which a groove extending in the radial direction is formed on a side surface facing the slot of the tooth, and a protrusion of the insulator is formed in the groove.
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