JP2011217434A - Motor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電動機に関するものである。 The present invention relates to an electric motor.
近年、燃料電池自動車やハイブリッド自動車、電気自動車など車両駆動用の電動機(モータ)を搭載した車両が次々と開発されている。電動機としては、軸線周りに回転自在に支持されるとともに、永久磁石が配設されたロータと、ロータの周囲に対向配置されるとともに、コイルが配されたステータとを備えたものが一般的である。導線の巻き回し方法の1つとして、トロイダル巻が知られている。 In recent years, vehicles equipped with electric motors (motors) for driving vehicles such as fuel cell vehicles, hybrid vehicles, and electric vehicles have been developed one after another. An electric motor generally includes a rotor that is supported so as to be rotatable about an axis, a rotor in which a permanent magnet is disposed, and a stator that is disposed to face the periphery of the rotor and in which a coil is disposed. is there. Toroidal winding is known as one method for winding a conductive wire.
ここで、トロイダル巻によるコイルを備えるステータは、分割コアに導線を巻き回した後、分割コアを円環状に連結して形成するものと、円環状に一体に形成されたステータコアに導線を巻き回して形成するものとがある。 Here, a stator including a coil by toroidal winding is formed by winding a conducting wire around a split core and then connecting the split core in an annular shape, and winding a conducting wire around a stator core formed integrally with the annular shape. There is something to form.
例えば、特許文献1では、分割コアからステータを形成している。具体的には、導線を巻き回した分割コアを円環状に複数個連結して並べた後、導線ごと樹脂モールドすることにより、各分割コアを一体化してステータを形成している。
一方、特許文献2では、円環状のステータコアからステータを形成している。具体的には、円環状のステータコアに放射状の突起を設け、ステータコアに導線をトロイダル巻した後、突起に非磁性材料からなるスペーサを装着して、ステータコアをフレームに固定している。なお、ここで非磁性材料を用いているのは、ステータコアからフレームへの磁束漏れを抑制するためである。
For example, in Patent Document 1, a stator is formed from a split core. Specifically, a plurality of divided cores wound with conductive wires are connected and arranged in an annular shape, and then the molded cores are resin-molded to integrate the divided cores to form a stator.
On the other hand, in Patent Document 2, a stator is formed from an annular stator core. Specifically, a radial protrusion is provided on an annular stator core, and a conductive wire is toroidally wound around the stator core, and then a spacer made of a nonmagnetic material is attached to the protrusion to fix the stator core to the frame. The non-magnetic material is used here in order to suppress magnetic flux leakage from the stator core to the frame.
しかし、特許文献1では、樹脂モールドによりステータを形成しているため、ステータをハウジングやステータホルダ等のステータ固定部材に固定する際に、圧入やカシメ等により固定することができない。したがって、ステータをステータ固定部材に固定するのが困難であるという問題がある。また、樹脂モールドによりステータを一体成型した後に、分割コアや導線等に不良が発見された場合には、分解補修が不可能なためステータごと廃棄する必要があり、歩留まりが悪化する。さらに、金型等の設備が高価である。したがって、電動機が高コストになるという問題がある。
一方、特許文献2では、磁束漏れの抑制のために、ステータコアの突起に非磁性材料のスペーサを装着している。しかし、このスペーサはステータコアとは別部品として設けられるため、電動機が高コストになるという問題がある。また、スペーサの固定構造にも検討が必要となる。
However, in Patent Document 1, since the stator is formed by a resin mold, when the stator is fixed to a stator fixing member such as a housing or a stator holder, it cannot be fixed by press fitting or caulking. Therefore, there is a problem that it is difficult to fix the stator to the stator fixing member. In addition, when a defect is found in the split core or the conductive wire after the stator is integrally molded with a resin mold, the stator cannot be disassembled and repaired, so it is necessary to discard the stator, resulting in poor yield. Furthermore, equipment such as molds is expensive. Therefore, there is a problem that the electric motor becomes expensive.
On the other hand, in Patent Document 2, in order to suppress magnetic flux leakage, a spacer made of a nonmagnetic material is attached to the protrusion of the stator core. However, since this spacer is provided as a separate component from the stator core, there is a problem that the motor becomes expensive. In addition, it is necessary to examine the spacer fixing structure.
そこで本発明は、磁束漏れを抑制することができ、かつ簡単に固定することができる低コストなステータを有するトロイダル巻の電動機の提供を課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a toroidal winding electric motor having a low-cost stator that can suppress magnetic flux leakage and can be easily fixed.
上記の課題を解決するため、本発明の電動機(例えば、実施形態におけるモータユニット10)は、円環状に形成され、複数のティース(例えば、実施形態におけるティース32)と、隣り合う前記ティース間に形成されるヨーク(例えば、実施形態におけるヨーク33)と、を有するステータコア(例えば、実施形態におけるステータコア41)と、前記ヨークに導線(例えば、実施形態における導線35)がトロイダル状に巻き回されて構成されるコイル(例えば、実施形態におけるコイル20)と、を備えたステータ(例えば、実施形態におけるステータ21)を有する電動機において、前記ステータコアは、前記コイル間において前記コイルよりも前記ステータコアの径方向の外側に突出した突起部(例えば、実施形態における突起部36)を備えており、前記突起部の前記径方向における外周面(例えば、実施形態における外周面36a)を磁性材料からなるステータ固定部材(例えば、実施形態におけるステータホルダ30)の内周面(例えば、実施形態における内周面30b)に接触させて固定され、前記突起部には、前記ステータコアの軸方向に貫通する貫通孔または切欠きからなる肉抜き部(例えば、実施形態における肉抜き部37)が形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、ステータコアの径方向の外側に突出した突起部を備え、突起部の径方向における外周面をステータ固定部材の内周面に接触させて固定することができる。したがって、圧入や焼き嵌め等の簡単な手法により、ステータ固定部材に固定することができる。また、突起部はステータコアと一体形成されているので、別部品として突起部を形成する必要がない。したがって、低コストな電動機を提供することができる。さらに、ステータコアの径方向の外側に突出した突起部に、ステータコアの軸方向に貫通する肉抜き部が形成されている。これにより、エアギャップが形成されて磁気抵抗が増加するので、突起部およびステータ固定部材をステータコアと同じ磁性材料で形成しても、ステータコアからステータ固定部材への磁束漏れを抑制することができる。
In order to solve the above-described problems, the electric motor of the present invention (for example, the
According to the present invention, it is possible to provide the protruding portion protruding outward in the radial direction of the stator core, and fix the outer peripheral surface in the radial direction of the protruding portion in contact with the inner peripheral surface of the stator fixing member. Therefore, it can be fixed to the stator fixing member by a simple method such as press fitting or shrink fitting. Moreover, since the protrusion is integrally formed with the stator core, it is not necessary to form the protrusion as a separate part. Therefore, a low-cost electric motor can be provided. Further, a thinned portion penetrating in the axial direction of the stator core is formed in a protruding portion protruding outward in the radial direction of the stator core. Thereby, since an air gap is formed and magnetic resistance increases, even if the protrusion and the stator fixing member are made of the same magnetic material as the stator core, leakage of magnetic flux from the stator core to the stator fixing member can be suppressed.
また、前記突起部は前記径方向に弾性変形することが望ましい。
本発明によれば、突起部の外周面をステータ固定部材の内周面に接触させて固定する際に、突起部が弾性変形する。これにより、寸法誤差を吸収しつつ圧入や焼き嵌めにより固定することができる。したがって、突起部の外周面およびステータ固定部材の内周面に高い寸法精度が要求されないので、低コストにステータコアおよびステータ固定部材を形成することができる。
Further, it is desirable that the protrusion is elastically deformed in the radial direction.
According to the present invention, when the outer peripheral surface of the protrusion is brought into contact with and fixed to the inner peripheral surface of the stator fixing member, the protrusion is elastically deformed. Thereby, it can fix by press fit and shrink fitting, absorbing a dimensional error. Therefore, since high dimensional accuracy is not required for the outer peripheral surface of the protrusion and the inner peripheral surface of the stator fixing member, the stator core and the stator fixing member can be formed at low cost.
また、前記ステータコアは、前記軸方向に複数の磁性板を積層して形成され、前記ステータコアは、前記肉抜き部の内側に膨出した膨出部(例えば、実施形態における膨出部40)をカシメることにより、前記複数の磁性板を一体化して形成されていることが望ましい。
一般に、磁性板の表面は無機質材等の絶縁被膜でコーティングされているため、複数の磁性板を積層しても、各磁性板間で電気的な絶縁状態が確保される。しかし、磁性板をカシメると、隣接する磁性板が連結されて導通し、積層された各磁性板間の電気的な絶縁状態が破壊される。これにより、誘導電流の通路が拡大するので、渦電流損等の損失が増加して電動機の効率が低下する。しかし、本発明によれば、磁束の通過量の少ない膨出部をカシメているので、カシメ部近傍で流れる誘導電流は小さい。したがって、カシメることで誘導電流の通路が拡大しても、もともと流れる誘導電流は小さいため、カシメによる損失の増加を抑制することができる。これにより、電動機の効率の低下を抑制することができる。
Further, the stator core is formed by laminating a plurality of magnetic plates in the axial direction, and the stator core has a bulge portion (for example, the
Generally, since the surface of the magnetic plate is coated with an insulating film such as an inorganic material, even if a plurality of magnetic plates are laminated, an electrical insulation state is ensured between the magnetic plates. However, when the magnetic plates are caulked, adjacent magnetic plates are connected and conducted, and the electrical insulation state between the laminated magnetic plates is destroyed. As a result, the path of the induced current is expanded, so that losses such as eddy current loss increase and the efficiency of the motor decreases. However, according to the present invention, since the swollen portion with a small amount of magnetic flux passing is crimped, the induced current flowing in the vicinity of the crimped portion is small. Therefore, even if the induced current path is enlarged by caulking, the induced current that flows originally is small, and therefore an increase in loss due to caulking can be suppressed. Thereby, the fall of the efficiency of an electric motor can be suppressed.
また、前記ステータコアは、前記軸方向に複数の磁性板を積層して形成され、前記ステータコアは、前記肉抜き部に樹脂(例えば、実施形態における固定部材46)を充填することにより、前記複数の磁性板を一体化して形成されていることが望ましい。
また、前記ステータコアは、前記軸方向に複数の磁性板を積層して形成され、前記ステータコアは、前記肉抜き部の内側に膨出した膨出部(例えば、実施形態における膨出部40)を備え、前記ステータコアは、前記膨出部に形成された前記軸方向に貫通する固定孔(例えば、実施形態における固定用貫通孔49)に樹脂(例えば、実施形態における固定部材46)を充填することにより、前記複数の磁性板を一体化して形成されていることが望ましい。
本発明によれば、樹脂を充填することにより複数の磁性板を一体化するので、磁性板をカシメることにより絶縁状態が破壊されることがない。これにより、積層した各磁性板間の絶縁状態を確保することができるので、誘導電流の通路が拡大することはない。したがって、渦電流損等の損失を減少させることができる。
Further, the stator core is formed by laminating a plurality of magnetic plates in the axial direction, and the stator core is filled with a resin (for example, the
Further, the stator core is formed by laminating a plurality of magnetic plates in the axial direction, and the stator core has a bulge portion (for example, the
According to the present invention, since the plurality of magnetic plates are integrated by filling the resin, the insulating state is not broken by caulking the magnetic plates. Thereby, since the insulation state between the laminated magnetic plates can be ensured, the path of the induced current does not expand. Therefore, losses such as eddy current loss can be reduced.
また、前記肉抜き部を冷媒が流通することが望ましい。
本発明によれば、発熱するコイルの近傍を直接冷却することができるので、ステータコアを効率よく冷却できる。また、肉抜き部が冷媒の通路を兼ねているので、重量やコストの増加を抑制した冷却システムを形成することができる。
In addition, it is desirable that a refrigerant circulates through the meat removal portion.
According to the present invention, the vicinity of the heat generating coil can be directly cooled, so that the stator core can be efficiently cooled. In addition, since the lightening part also serves as a refrigerant passage, a cooling system that suppresses an increase in weight and cost can be formed.
本発明によれば、ステータコアの径方向の外側に突出した突起部を備え、突起部の径方向における外周面をステータ固定部材の内周面に接触させて固定することができる。したがって、圧入や焼き嵌め等の簡単な手法により、ステータコアを一体化してステータ固定部材に固定することができる。また、突起部はステータコアと同じ磁性材料で一体形成されているので、別部品として突起部を形成する必要がない。したがって、低コストな電動機を提供することができる。さらに、ステータコアの径方向の外側に突出した突起部に、ステータコアの軸方向に貫通する肉抜き部が形成されている。これにより、エアギャップが形成されて磁気抵抗が増加するので、突起部およびステータ固定部材をステータコアと同じ磁性材料で形成しても、ステータコアからステータ固定部材への磁束漏れを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to provide the protruding portion protruding outward in the radial direction of the stator core, and fix the outer peripheral surface in the radial direction of the protruding portion in contact with the inner peripheral surface of the stator fixing member. Therefore, the stator core can be integrated and fixed to the stator fixing member by a simple method such as press fitting or shrink fitting. Further, since the protrusion is integrally formed of the same magnetic material as the stator core, it is not necessary to form the protrusion as a separate part. Therefore, a low-cost electric motor can be provided. Further, a thinned portion penetrating in the axial direction of the stator core is formed in a protruding portion protruding outward in the radial direction of the stator core. Thereby, since an air gap is formed and magnetic resistance increases, even if the protrusion and the stator fixing member are made of the same magnetic material as the stator core, leakage of magnetic flux from the stator core to the stator fixing member can be suppressed.
(第1実施形態)
以下に、本発明の第1実施形態の電動機(以下「モータ」という。)につき図面を参照して説明する。なお、本実施形態では車両に搭載される車両用電動機(以下「モータユニット」という。)を用いて説明する。
図1はモータユニット10の概略構成断面図である。
図1に示すように本実施形態のモータユニット10は、ステータ21およびロータ22を備えたモータ23がモータハウジング11内に収容されている。また、モータハウジング11の一方側には、モータ23の出力軸24からの動力を伝達するギヤなどの動力伝達部(不図示)を収容するミッションハウジング12が締結されている。さらに、モータハウジング11の他方側には、モータ23の出力軸24の回転数を検出する回転センサ(不図示)を収容するセンサハウジング13が締結されている。なお、モータ23の出力軸24は、モータユニット10の動力伝達部を介して車両の駆動軸に連結されている。この駆動軸が回転することにより、駆動軸に連結された車輪が回転して、車両を移動させることができるように構成されている。
(First embodiment)
Hereinafter, an electric motor (hereinafter referred to as “motor”) according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, description will be made using a vehicle electric motor (hereinafter referred to as “motor unit”) mounted on the vehicle.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the
As shown in FIG. 1, in the
(モータハウジング)
モータハウジング11は、アルミ等からなる部材であり、ダイキャスト等により成型される。モータハウジング11は、モータ23を収容可能な略有底筒状に形成されている。モータハウジング11におけるミッションハウジング12が締結される一方側は、モータ23を挿入するための略円形の開口15が形成されている。一方、モータハウジング11におけるセンサハウジング13が締結される他方側は、出力軸24が挿通される貫通孔16を除いて壁部17で閉塞されている。また、モータハウジング11の内周面18には、前記一方側から前記他方側に向けて縮径する段差部19が形成されている。この段差部19には、ステータ21を支持固定するためのステータホルダ30が締結されるように構成されている。
(Motor housing)
The
また、モータハウジング11とミッションハウジング12との境界部におけるミッションハウジング12側には、モータ23の出力軸24の一端を回転自在に支持するベアリング26が設けられ、モータハウジング11とセンサハウジング13との境界部におけるモータハウジング11の貫通孔16には、モータ23の出力軸24の他端を回転自在に支持するベアリング27が設けられている。
A bearing 26 that rotatably supports one end of the
(ロータ)
図2は図1のA−A線における断面図である。
図2に示すように、出力軸24がモータハウジング11の略中央に配されており、出力軸24の外周面にはロータ22が取り付けられている。ロータ22は、出力軸24を挿通させるための貫通孔31を備え、例えば圧入により出力軸24に固定される。ロータ22が軸中心に回転することにより、出力軸24も同時に軸中心に回転可能に構成されている。なお、出力軸24は、中空形状に形成されている。これにより、出力軸24を軽量化できるとともに、モータ23を冷却する冷媒の通路としても利用することができる。
ロータ22の外周縁近傍には、ステータ21と対向するように永久磁石29が周方向に沿って複数(本実施形態では、8個)設けられている。なお、ロータ22の外周側にN極が着磁された永久磁石29Nと、ロータ22の外周側にS極が着磁された永久磁石29Sとが、ロータ22の周方向に交互に配されている。
(Rotor)
2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
As shown in FIG. 2, the
In the vicinity of the outer peripheral edge of the
ロータ22は、略リング状の電磁鋼板等の磁性板からなる部材であり、プレスにより成型された磁性板を複数積層することにより形成される。このとき、各磁性板を重ねてカシメることにより、各磁性板には凸部(ダボ)が形成される。このダボにより各磁性板を連結して積層固定することができる。なお、各磁性板を接着することにより積層してもよい。
The
(ステータ)
図2に示すように、本実施形態のステータ21は、円環状に形成され、径方向の内側に延出された複数のティース32と、隣り合うティース32,32間に形成されるヨーク33と、を有するステータコア41と、ヨーク33に導線35がトロイダル状に巻き回されて構成されるコイル20と、を備えている。
(Stator)
As shown in FIG. 2, the
本実施形態のステータコア41は、分割コア45を円環状に複数個(本実施形態では24個)連結することにより形成されている。各分割コアには、軸方向から見て、ティース32およびヨーク33が略L字状になるように直交して配置されている。
図3は、本実施形態の分割コア45の斜視図である。
図3に示すように、分割コア45は電磁鋼板等の磁性板により形成された分割コア片43からなる部材であり、分割コア片43を所定枚数積層することにより形成されている。また、分割コア45の径方向の外側に突出して、後述する突起部36が配置されている。なお、分割コア片43はプレスにより成型される。
本実施形態の分割コア45は、各分割コア片43をカシメて積層固定することにより形成される。このとき、前述のように各分割コア片43には凸部(ダボ)が形成される。本実施形態では、ダボ44は、ティース32とヨーク33との境界部における外周縁近傍と、ヨーク33における隣接する分割コア45との境界部の外周縁近傍と、の2箇所に形成されている。2箇所のダボ44でカシメることにより、分割コア片43が位置ずれするのを防止している。なお、一般に、磁性板の表面は無機質材等の絶縁被膜でコーティングされているため、複数の磁性板を積層しても、各磁性板間で電気的な絶縁状態が確保される。しかし、磁性板をカシメると、隣接する磁性板が連結されて導通し、積層された各磁性板間の電気的な絶縁状態が破壊される。これにより、誘導電流の通路が拡大するので、渦電流損等の損失が増加して電動機の効率が低下する。ただし、ステータコア41の外周縁を通過する磁束量は少ないので、ステータコア41の外周縁近傍を流れる誘導電流は小さい。したがって、本実施形態のように磁束の通過量の少ないステータコア41の外周縁近傍をカシメることにより、損失の増加を抑制することができる。
The
FIG. 3 is a perspective view of the
As shown in FIG. 3, the
The
さらに、ステータコア41は突起部36を備えている。
図2に示すように突起部36は、コイル20,20間においてコイル20よりもステータコア41の径方向の外側に突出して形成される。本実施形態の突起部36は、軸方向から見て、略矩形状に径方向の外側に突出して形成されている。突起部36には、ステータコア41の軸方向に貫通する肉抜き部37が形成されている。本実施形態の肉抜き部37は、ステータコア41の軸方向外側から見て、ステータコア41の周方向を長軸方向とし、径方向を短軸方向とする、略長円形状に形成された貫通孔である。この肉抜き部37によってフラックスバリアが形成される。肉抜き部37によるフラックスバリアの効果については後ほど詳述する。
Further, the
As shown in FIG. 2, the projecting
図4はインシュレータ50の斜視図である。
図4に示すように、本実施形態では、ヨーク33の周面を覆うように、樹脂などの絶縁部材で形成されたインシュレータ50が設けられている。インシュレータ50は、例えばインジェクションにより成型される。
インシュレータ50は、分割コア45のヨーク33の周面を覆う貫通孔51が形成された導線巻付部52と、導線巻付部52をヨーク33に取り付けたときの周方向両側に形成された一対の壁部53,54とを備えている。
導線巻付部52の外周壁58にはガイド溝59が形成されており、導線が案内されて巻き回される。壁部53,54には、導線の端部を係止するための係止溝63,64がそれぞれ形成されている。例えば巻き始めに導線の一端を係止溝63に引っ掛けるように係止した後、導線巻付部52に導線を所定の巻数になるように巻付け、巻き終わった導線の他端を係止溝64に係止することで、インシュレータ50にコイルを容易に形成することができる。このように、インシュレータ50を介して分割コアのヨーク33に導線を巻き回すことにより、コイルとステータコアとの短絡を防止しつつ、トロイダル状にコイルを形成することができる。
FIG. 4 is a perspective view of the
As shown in FIG. 4, in the present embodiment, an
The
A
(コイルへの給配電構造)
図5はコイルへの給配電構造の説明図である。
上述のように、コイル20が巻き回された分割コア45を所定数(本実施形態では、24個)円環状に連結し、後述するステータホルダ30に固定することにより、円環状のステータ21が形成される。そして、図5に示すように、U相、V相およびW相を構成するコイル20が周方向に順に配され、各コイル20を構成する導線35の両端部が3相配電バスリング67または中性点バスリング68にそれぞれ接続されている。
(Power distribution structure to the coil)
FIG. 5 is an explanatory diagram of a power distribution structure for the coil.
As described above, a predetermined number (24 in this embodiment) of the divided
具体的には、U相のコイルU1の一端側は3相配電バスリング67のU相の接続端子に接続され、U相のコイルU1の他端側は中性点バスリング68の接続端子に接続されている。また、コイルU2の他端側は3相配電バスリング67のU相の接続端子に接続され、コイルU2の一端側は中性点バスリング68の接続端子に接続されている。また、コイルU3の一端側は3相配電バスリング67のU相の接続端子に接続され、コイルU3の他端側は中性点バスリング68の接続端子に接続されている。以降、同様の順序で接続され、コイルU8の他端側は3相配電バスリング67のU相の接続端子に接続され、コイルU2の一端側は中性点バスリング68の接続端子に接続されている。
Specifically, one end side of the U-phase coil U1 is connected to the U-phase connection terminal of the three-phase
V相のコイルV1の他端側は3相配電バスリング67のV相の接続端子に接続され、V相のコイルV1の一端側は中性点バスリング68の接続端子に接続されている。また、コイルV2の一端側は3相配電バスリング67のV相の接続端子に接続され、コイルV2の他端側は中性点バスリング68の接続端子に接続されている。また、コイルV3の他端側は3相配電バスリング67のV相の接続端子に接続され、コイルV3の一端側は中性点バスリング68の接続端子に接続されている。以降、同様の順序で接続され、コイルV8の一端側は3相配電バスリング67のV相の接続端子に接続され、コイルV8の他端側は中性点バスリング68の接続端子に接続されている。
The other end side of the V-phase coil V1 is connected to the V-phase connection terminal of the three-phase
W相のコイルW1の一端側は3相配電バスリング67のW相の接続端子に接続され、W相のコイルW1の他端側は中性点バスリング68の接続端子に接続されている。また、コイルW2の他端側は3相配電バスリング67のW相の接続端子に接続され、コイルW2の一端側は中性点バスリング68の接続端子に接続されている。また、コイルW3の一端側は3相配電バスリング67のW相の接続端子に接続され、コイルW3の他端側は中性点バスリング68の接続端子に接続されている。以降、同様の順序で接続され、コイルW8の他端側は3相配電バスリング67のW相の接続端子に接続され、コイルW8の一端側は中性点バスリング68の接続端子に接続されている。
One end side of the W-phase coil W1 is connected to the W-phase connection terminal of the three-phase
ここで、コイル20の導線35の巻回方向は全て同じ方向になるように構成されている。そして、コイルU1の電流の流れる方向と、コイルU2の電流の流れる方向とは逆向きになるように、コイル20に各バスリング67,68が接続されている。このように本実施形態では、U相、V相およびW相の各コイル20が並列接続されている。このように構成することにより、各相を流れる電流は並列接続された各コイルに分配されるため、コイル20の巻数は多く要るが細い導線35を用いることができる。つまり、占積率の高いコイル20を形成することができる。
このように周方向に順に配されたU相、V相およびW相のコイルの励磁を順次切り替えて回転磁界を発生させ、ステータ21とロータとの間に磁気的な吸引力および反発力を発生させることによりロータを回転させることができる。
Here, all the winding directions of the
In this way, the excitation of the U-phase, V-phase and W-phase coils sequentially arranged in the circumferential direction is sequentially switched to generate a rotating magnetic field, and a magnetic attractive force and a repulsive force are generated between the
(ステータホルダ)
図6はステータホルダの斜視図である。
ステータホルダ30は、鉄等の磁性材料からなる円筒状の部材であり、例えばプレスにより成型される。後述するように、本実施形態では、ステータコア41がステータホルダ30に圧入されて固定されている。したがって、ステータホルダ30の円筒部30aの内周面30bの直径は、ステータコア41の突起部36の外周面36aの直径よりも若干小さくなるように形成される。ステータホルダ30およびステータコア41は同じ鉄系の材料で形成されるので、略同一の線膨張係数を有している。したがって、高温および低温環境下でもステータホルダ30およびステータコア41の固定状態が緩むことはない。
(Stator holder)
FIG. 6 is a perspective view of the stator holder.
The
ステータホルダ30の軸方向の一端側には、径方向の外側へ突出したフランジ部34が形成されている。フランジ部34にはボルト孔47が複数(本実施形態では、4個)形成されており、ステータホルダ30をモータハウジング11にボルト48(図2参照)を用いて締結固定できるように構成されている。これにより、モータハウジング11に対してステータ21を簡単に固定することができる。また、コイルに電流が流れると、ステータ21とロータとの間で磁気的な吸引力および反発力が繰り返し発生することで振動が発生する。しかし、ステータホルダ30を介してステータ21をモータハウジング11に固定しているので、ステータ21の振動がモータハウジング11に伝達するのを抑制することができ、振動や騒音を低減することができる。
On one end side of the
(ステータコアおよびステータホルダ)
図7はステータコア41をステータホルダ30に取り付けた時の説明図である。なお、図7はインシュレータおよびコイルの図示を省略している。
図7に示すように、まず分割コア45を所定個数(本実施形態では、24個)円環状に連結することにより、円環状のステータ21を形成する。その後、前述のステータホルダ30の円筒部30aの内周面30bに、ステータコア41の突起部36の外周面36aを圧入して固定する。なお、ステータホルダ30とステータコア41との固定方法は圧入に限らず、例えば焼き嵌めでもよい。この場合は、ステータホルダ30を加熱し、ステータホルダ30の円筒部30aを膨張させた後、円筒部30aの内周面30bにステータコア41を挿入する。その後、ステータホルダ30が冷えることにより、ステータホルダ30の円筒部30aの内周面30bに、ステータコア41の突起部36の外周面36aが密着する。これにより、ステータコア41がステータホルダ30に内嵌される。
このように、ステータコア41は、径方向の外側に突出した突起部36を備えているので、圧入や焼き嵌め等の簡単な手法により、ステータコア41を一体化してステータホルダ30に固定することができる。
(Stator core and stator holder)
FIG. 7 is an explanatory view when the
As shown in FIG. 7, first, a predetermined number (24 in the present embodiment) of the divided
Thus, since the
また、ステータコア41の突起部36には、前述のとおり、軸方向に貫通する肉抜き部37が形成されている。図7に示すように、ステータコア41をステータホルダ30に固定すると、肉抜き部37によって空間(エアギャップ)が形成される。エアギャップが形成されることにより、ステータコア41とステータホルダ30との間の磁気抵抗が増加するので、ステータコア41からステータホルダ30への磁束漏れを抑制することができる。すなわち、肉抜き部37はフラックスバリアとして機能する。したがって、突起部36およびステータホルダ30をステータコア41と同じ磁性材料で形成しても、ステータコア41からステータホルダ30への磁束漏れを抑制することができる。
さらに、突起部36に肉抜き部37が形成されているので、上述のようステータコア41の突起部36の外周面36aをステータホルダ30の内周面30bに接触させて固定する場合には、突起部36は径方向に弾性変形する。一般に、圧入や焼き嵌めにより固定する場合、高い寸法精度で締めしろの設定が要求される。しかし、本実施形態では突起部36が径方向に弾性変形するので、寸法誤差を吸収しつつ圧入や焼き嵌めにより固定することができる。したがって、ステータホルダ30の内周面30bに高い寸法精度が要求されないので、低コストにステータホルダ30を形成することができる。
Further, as described above, the
Further, since the
本実施形態によれば、図7に示すように、ステータコア41の径方向の外側に突出した突起部36を備え、突起部36の径方向における外周面36aをステータホルダ30の内周面30bに接触させて固定することができる。したがって、圧入や焼き嵌め等の簡単な手法により、ステータコア41を一体化してステータホルダ30に固定することができる。また、突起部36はステータコア41と同じ磁性材料で一体形成されているので、別部品として突起部36を形成する必要がない。したがって、低コストな電動機を提供することができる。さらに、ステータコア41の径方向の外側に突出した突起部36に、ステータコア41の軸方向に貫通する肉抜き部37が形成されている。これにより、エアギャップが形成されて磁気抵抗が増加するので、突起部36およびステータホルダ30をステータコア41と同じ磁性材料で形成しても、ステータコア41からステータホルダ30への磁束漏れを抑制することができる。
According to the present embodiment, as shown in FIG. 7, the
(第1実施形態の変形例、膨出部をカシメたステータコア)
図8は、本実施形態の変形例の説明図である。
第1実施形態では、磁束の通過量の少ないステータコア41の外周縁近傍を2箇所カシメることにより、磁性板を積層してステータコア41を形成していた。一方、本実施形態の変形例では、図8に示すように、肉抜き部37の内側に膨出した膨出部40およびステータコア41の外周縁近傍を1箇所ずつカシメることにより、磁性板を積層してステータコア41を形成している点で異なっている。
膨出部40は、ティース32の径方向における略中央部から、肉抜き部37の内側に略半円形状に膨出して形成されている。膨出部40の略中央部にダボ44を形成し、膨出部40の略中央部をカシメることにより磁性板を積層している。なお、本実施形態の変形例では、膨出部40のほかに、ヨーク33における隣接する分割コア45との境界部の外周縁近傍をカシメている。
膨出部40の周辺には肉抜き部37によるエアギャップが形成されており磁気抵抗が大きいため、膨出部40を通過する磁束量は少ない。本実施形態の変形例によれば、磁束の通過量の少ない膨出部40をカシメているので、カシメ部近傍で流れる誘導電流は小さい。したがって、カシメによる損失の増加をさらに抑制することができる。
(Modification of the first embodiment, stator core with swollen bulge)
FIG. 8 is an explanatory diagram of a modification of the present embodiment.
In the first embodiment, the
The bulging
Since an air gap is formed around the bulging
(第2実施形態、樹脂で一体化したステータコア)
図9は第2実施形態の説明図であり、図9(a)は軸方向から見た図であり、図9(b)はB−B線における断面図である。
第1実施形態および第1実施形態の変形例では、磁性板をカシメることにより磁性板を積層してステータコア(分割コア)を形成していたが、第2実施形態では、図9に示すように、肉抜き部37に樹脂を充填することにより、磁性板を積層して分割コア45を形成している点で異なっている。なお、第1実施形態と同様の構成の部分については、詳細な説明を省略する。
図9に示すように、分割コア45の肉抜き部37の内周面を覆うように、例えばアウトサート成型で樹脂を充填することにより、固定部材46が成型される。固定部材46の分割コア45の軸方向における端部は、フランジ形状に成型される。これにより、複数の磁性板を積層した状態で固定することができる。なお、分割コア45にはインシュレータを介して導線が巻き回されてコイルが形成されているため、コイルやステータコアが発熱して非常に高温となる。したがって、固定部材46は耐熱性の高い樹脂を使用するのが望ましい。
(Second embodiment, stator core integrated with resin)
FIG. 9 is an explanatory diagram of the second embodiment, FIG. 9A is a view seen from the axial direction, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line BB.
In the first embodiment and the modified example of the first embodiment, the magnetic plates are laminated to form the stator core (divided core) by caulking the magnetic plates. In the second embodiment, as shown in FIG. Moreover, the difference is that the
As shown in FIG. 9, the fixing
(第2実施形態の変形例、樹脂で一体化したステータコア)
図10は第2実施形態の説明図であり、図10(a)は軸方向から見た図であり、図10(b)はC−C線における断面図である。
第2実施形態では、肉抜き部37に樹脂を充填することにより磁性板を積層して分割コア45を形成していたが、本実施形態の変形例では、各磁性板を貫通する固定用貫通孔49を形成し、固定用貫通孔49に樹脂を充填することにより磁性板を積層して分割コア45を形成している。
本実施形態の変形例では、磁束の通過を妨げることがないように、磁束量の少ない膨出部40およびヨーク33における隣接する分割コア45との境界部の外周縁近傍に固定用貫通孔49を形成している。固定部材46は、固定用貫通孔49に樹脂を充填することにより、棒状に成型される。また、固定部材46の軸方向における端部は、第2実施形態と同様にフランジ形状に成型される。これにより、複数の磁性板を積層した状態で固定することができる。
(Modification of second embodiment, stator core integrated with resin)
FIG. 10 is an explanatory view of the second embodiment, FIG. 10 (a) is a view seen from the axial direction, and FIG. 10 (b) is a cross-sectional view taken along the line CC.
In the second embodiment, the
In the modification of the present embodiment, the fixing through
本実施形態および本実施形態の変形例によれば、図9および図10に示すように、樹脂を充填することにより複数の磁性板を一体化するので、磁性板をカシメることで絶縁状態が破壊されるのを回避することができる。これにより、積層した各磁性板間の絶縁状態を確保することができるので、誘導電流の通路が拡大することはない。 According to the present embodiment and the modification of the present embodiment, as shown in FIGS. 9 and 10, since a plurality of magnetic plates are integrated by filling a resin, the insulation state is obtained by caulking the magnetic plates. You can avoid being destroyed. Thereby, since the insulation state between the laminated magnetic plates can be ensured, the path of the induced current does not expand.
(第3実施形態、肉抜き部に冷媒が流通するステータコア)
図11は第3実施形態のステータの説明図であり、図11(a)は軸方向から見た図であり、図11(b)はD−D線における断面図である。
本実施形態では、ステータを冷却するための冷媒配管を備えており、肉抜き部37を冷媒が流通している点で第1実施形態および第2実施形態と異なっている。なお、第1実施形態および第2実施形態と同様の構成の部分については、詳細な説明を省略する。
図11(a)に示すように、ステータコア41の肉抜き部37における軸方向の一方面側には、ステータコア41の外周面に沿って、略円環状の冷媒配管56が配置されている。さらに、図11(b)に示すように、冷媒配管56における肉抜き部37に対応した位置では、軸方向の一方側から他方側に向かって立設され、肉抜き部37に挿入される冷媒吐出部56aが形成されている。なお、冷媒吐出部56aの先端は、肉抜き部37の一方側から挿入されて配置される。
冷媒配管56には、例えば潤滑油等が冷媒として供給される。冷媒は、冷媒配管56に形成された冷媒吐出部56aから、ステータコア41の肉抜き部37の内側に供給される。肉抜き部37は、ステータコア41の一方側から他方側にかけて連通している。したがって、ステータコア41の一方側から供給された冷媒は、肉抜き部37を流通してステータコア41の他方側に抜ける。なお、冷媒はステータコア41の他方側に抜けた後、モータハウジングの底部から回収され、循環して再度肉抜き部37の内側に供給される。
本実施形態によれば、図11(b)に示すように、発熱するコイル20の近傍を直接冷却することができるので、ステータコア41を効率よく冷却できる。また、肉抜き部37が冷媒の通路を兼ねているので、重量やコストの増加を抑制した冷却システムを形成することができる。
(Third embodiment, a stator core in which a refrigerant flows through the lightening part)
FIG. 11 is an explanatory view of a stator according to the third embodiment, FIG. 11 (a) is a view seen from the axial direction, and FIG. 11 (b) is a cross-sectional view taken along the line DD.
The present embodiment is provided with a refrigerant pipe for cooling the stator, and is different from the first embodiment and the second embodiment in that the refrigerant flows through the lightening
As shown in FIG. 11A, a substantially annular
For example, lubricating oil or the like is supplied to the
According to the present embodiment, as shown in FIG. 11B, the vicinity of the
なお、この発明は上述した実施の形態に限られるものではない。
図12は突起部の他の例を示した説明図である。
第1実施形態から第3実施形態では、ステータコアの突起部は軸方向から見て略矩形状に形成されているが、例えば、図12(a)に示すように、突起部36は軸方向から見て略等脚台形状に形成されてもよい。また、第1実施形態から第3実施形態では、肉抜き部として貫通孔が1個形成されているが、例えば、図12(b)に示すように、肉抜き部37として貫通孔が複数個形成されてもよい。さらに、図12(c)に示すように、突起部36を略T字形状とし、肉抜き部37として切り欠き37a,37bを形成してもよい。さらに、図12(a)から(c)以外の形状で突出してもよい。
図12(a)から図12(c)のいずれの場合においても、ステータコアのヨークとステータホルダとの間には、肉抜き部37によってエアギャップが形成される。したがって、各実施形態と同様にステータホルダへの磁束漏れを抑制することができる。また、各実施形態と同様に突起部が弾性変形するので、寸法誤差を吸収しつつ圧入や焼き嵌めによりステータコアおよびステータホルダを固定することができる。
The present invention is not limited to the embodiment described above.
FIG. 12 is an explanatory view showing another example of the protrusion.
In the first to third embodiments, the protrusion of the stator core is formed in a substantially rectangular shape when viewed from the axial direction. For example, as shown in FIG. It may be formed in a substantially isosceles trapezoidal shape. Further, in the first to third embodiments, one through hole is formed as the thinned portion. For example, as shown in FIG. It may be formed. Furthermore, as shown in FIG. 12C, the
12A to 12C, an air gap is formed between the yoke of the stator core and the stator holder by the thinned
10・・・モータユニット(電動機) 20・・・コイル 21・・・ステータ 30・・・ステータホルダ(ステータ固定部材) 30b・・・内周面 32・・・ティース 33・・・ヨーク 36・・・突起部 36a・・・外周面 37・・・肉抜き部 40・・・膨出部 41・・・ステータコア 46・・・固定部材(樹脂) 49・・・固定用貫通孔(貫通孔)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ヨークに導線がトロイダル状に巻き回されて構成されるコイルと、
を備えたステータを有する電動機において、
前記ステータコアは、前記コイル間において前記コイルよりも前記ステータコアの径方向の外側に突出した突起部を備えており、前記突起部の前記径方向における外周面を磁性材料からなるステータ固定部材の内周面に接触させて固定され、
前記突起部には、前記ステータコアの軸方向に貫通する貫通孔または切欠きからなる肉抜き部が形成されていることを特徴とする電動機。 A stator core formed in an annular shape and having a plurality of teeth and a yoke formed between the adjacent teeth;
A coil formed by winding a conductive wire around the yoke in a toroidal shape;
In an electric motor having a stator with
The stator core includes a protruding portion that protrudes radially outward of the stator core between the coils, and an outer peripheral surface of the protruding portion in the radial direction is an inner periphery of a stator fixing member made of a magnetic material. Fixed in contact with the surface,
The electric motor according to claim 1, wherein a thinned portion including a through hole or a notch penetrating in the axial direction of the stator core is formed in the protrusion.
前記突起部は前記径方向に弾性変形することを特徴とする電動機。 The electric motor according to claim 1,
The electric motor according to claim 1, wherein the protrusion is elastically deformed in the radial direction.
前記ステータコアは、前記軸方向に複数の磁性板を積層して形成され、
前記ステータコアは、前記肉抜き部の内側に膨出した膨出部をカシメることにより、前記複数の磁性板を一体化して形成されていることを特徴とする電動機。 The electric motor according to claim 1 or 2,
The stator core is formed by laminating a plurality of magnetic plates in the axial direction,
The electric motor according to claim 1, wherein the stator core is formed by integrating the plurality of magnetic plates by caulking a bulging portion that bulges inside the hollow portion.
前記ステータコアは、前記軸方向に複数の磁性板を積層して形成され、
前記ステータコアは、前記肉抜き部に樹脂を充填することにより、前記複数の磁性板を一体化して形成されていることを特徴とする電動機。 The electric motor according to claim 1 or 2,
The stator core is formed by laminating a plurality of magnetic plates in the axial direction,
The electric motor according to claim 1, wherein the stator core is formed by integrating the plurality of magnetic plates by filling the hollow portion with resin.
前記ステータコアは、前記軸方向に複数の磁性板を積層して形成され、
前記ステータコアは、前記肉抜き部の内側に膨出した膨出部を備え、
前記ステータコアは、前記膨出部に形成された前記軸方向に貫通する固定孔に樹脂を充填することにより、前記複数の磁性板を一体化して形成されていることを特徴とする電動機。 The electric motor according to claim 1 or 2,
The stator core is formed by laminating a plurality of magnetic plates in the axial direction,
The stator core includes a bulging portion that bulges inside the lightening portion,
The electric motor according to claim 1, wherein the stator core is formed by integrating the plurality of magnetic plates by filling resin in a fixing hole formed in the bulging portion and penetrating in the axial direction.
前記肉抜き部を冷媒が流通することを特徴とする電動機。 The electric motor according to claim 1, wherein
An electric motor characterized in that a refrigerant circulates through the lightening portion.
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