JP2012147603A - ステータ - Google Patents

Abstract

【課題】巻線の傷つきを抑えることができるステータを提供する。
【解決手段】レゾルバステータコア３３とレゾルバ巻線との間に設けられるレゾルバ用のインシュレータ３４が絶縁性及び弾性を有する様に構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えばレゾルバ等に用いられるステータに関するものである。

例えばモータのステータやこのモータの回転角度を検出するレゾルバステータでは、ステータコアと巻線との間を絶縁するべく絶縁性部材からなる中間部材（インシュレータ）がステータコアに装着されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、中間部材は、ステータコアの環状部から径方向に延出する断面略四角形状のティース部を覆い、このティース部と、このティース部に巻装される巻線との絶縁を図っている。

特開２００３−３２９４８６号公報

ところで、上記のようなステータにおいて、ティース部は、その延出方向と直交する断面が略四角形状とされるため、このティース部（ステータコア）と巻線との間を絶縁する中間部材（インシュレータ）が前記ティース部の角部に倣って同様の角部とされている。このため、巻線が前記中間部材の角部で応力集中により巻線の被膜が傷つく虞がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、巻線の傷つきを抑えることができるステータを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、環状部と該環状部から径方向に延びる複数のティース部とを有するステータコアと、前記ティース部に巻回される巻線と前記ステータコアとの間を絶縁する中間部材とを備えたステータであって、前記中間部材は、絶縁性及び弾性を有する態様で構成されたことをその要旨とする。

この発明では、ステータコアと巻線との間に設けられる中間部材が絶縁性及び弾性を有する様に構成されるため、巻線を巻装する際にその弾性により傷つきを抑えることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のステータにおいて、前記中間部材は、前記ティース部の少なくとも角部と間隙を有して設けられたことをその要旨とする。
この発明では、中間部材は、ティース部の少なくとも角部と間隙を有して設けられるため、その間隙によって撓み量を増すことができ、巻線の傷つきをより抑えることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のステータにおいて、前記中間部材は、前記ティース部の外側を少なくとも２つの部材にて覆う態様で構成され、その最も外側に位置する最外中間部材が弾性部材にて構成されたことをその要旨とする。

この発明では、中間部材は、ティース部の外側を少なくとも２つの部材にて覆う態様で構成され、その最も外側に位置する最外中間部材が弾性部材にて構成される。このため、１つの部材で覆う場合と比較してティース部の角部における中間部材の部材数を増やしてティース部の角部を保護して角部の露出を防ぐことができ、より巻線の傷つきを抑えることができる。また、最も外側に位置する最外中間部材が弾性部材であるため、より確実に巻線の傷つきを抑えることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載のステータにおいて、前記中間部材は、前記ティース部の外側を覆う絶縁性を有する第１中間部材と、前記ティース部が隣接される周方向と直交且つ前記ティース部が延出する径方向と直交する方向である軸方向に設けられて前記第１中間部材と前記軸方向において当接する弾性を有する第２中間部材とを備えたことをその要旨とする。

この発明では、中間部材は、前記ティース部の外側を覆う絶縁性を有する第１中間部材と、ティース部が隣接される周方向と直交且つティース部が延出する径方向と直交する方向である軸方向に設けられて第１中間部材と軸方向において当接する弾性を有する第２中間部材とを備える。このような構成とすることで、弾性を有する第２中間部材が第１中間部材の軸方向両端にのみ設けられる構成とされるため、ティース部間であるスロットを比較的広く確保することができ、巻線の占積率の向上に寄与することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のステータにおいて、前記中間部材は、前記ティース部の角部において前記ティース部が隣接される周方向であるスロット側に突出する弾性突出部を有することをその要旨とする。

この発明では、中間部材にはティース部の角部においてティース部が隣接される周方向であるスロット側に突出する弾性突出部が形成される。このため、弾性突出部にてティース部の角部をより確実に保護して露出を抑えることができ、巻線の傷つきをより確実に抑えることができる。また、巻線を巻装する際に弾性突出部が撓むため、スロットを狭めることが抑えられ、占積率の低下を抑えることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のステータにおいて、複数の前記ティース部が隣接される周方向と直交する方向における前記中間部材の外側面は、前記ティース部から離間する方向に凸状をなす態様で円弧状に形成されるとともに、複数の前記ティース部が隣接される周方向における前記中間部材の外側面を平面状に形成されることをその要旨とする。

この発明では、複数のティース部が隣接される周方向と直交する方向における中間部材の外側面は、ティース部から離間する方向に凸状をなす態様で円弧状に形成されるとともに、複数の前記ティース部が隣接される周方向における前記中間部材の外側面を平面状に形成される。このような構成とすることで、周方向と直交する方向における中間部材の厚みを十分に確保しつつ、周方向における中間部材の厚みを抑えてスロットを狭めることが抑えられ、占積率の低下を抑えることができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載のステータにおいて、前記中間部材は、前記ティース部が隣接される前記ティース部の周方向端部及び該周方向と直交且つティース部が延出する径方向と直交する方向である軸方向端部において前記ティース部と間隙を有するように構成されたことをその要旨とする。

この発明では、中間部材は、ティース部が隣接される前記ティース部の周方向端部及び該周方向と直交且つティース部が延出する径方向と直交する方向である軸方向端部において前記ティース部と間隙を有するように構成される。このような構成とすることで、その間隙によって撓み量を増すことができ、巻線の傷つきをより抑えることができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載のステータは、レゾルバに用いられることをその要旨とする。
この発明では、ステータがレゾルバのステータとして用いられるため、請求項１〜７のいずれか一項に記載の効果と同様の効果を奏することができるレゾルバを提供することができる。

従って、上記記載の発明によれば、巻線の傷つきを抑えることができるステータを提供することができる。

本実施形態におけるモータの概略構成図である。 レゾルバの概略構成図である。 レゾルバステータのティース部について説明するための軸方向にティース部を切断した断面図である。 別例におけるティース部について説明するための断面図である。 別例におけるティース部について説明するための断面図である。 別例におけるティース部について説明するための断面図である。 別例におけるティース部について説明するための断面図である。 別例におけるティース部について説明するための断面図である。 別例におけるティース部について説明するための断面図である。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、ブラシレスモータ１０のハウジング１１は、略有底円筒状をなすハウジング本体１１ａと、該ハウジング本体１１ａの開口を塞ぐエンドフレーム１１ｂから構成されており、ハウジング本体１１ａの内周面には円筒状のステータ１２が固定されている。

ステータ１２は、ステータコア１３の複数のティース１３ａにインシュレータ１４を介してそれぞれ巻線１５が巻回されて構成される。ステータ１２は、巻線１５に三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）の駆動電源が供給されることにより、回転磁界を発生する。

ステータ１２の内周には、回転軸２０とともに一体回転可能に支持されたロータ２１が設けられている。ロータ２１は、ハウジング本体１１ａの底部中央部とエンドフレーム１１ｂの径方向の中央部とにそれぞれ設けられた一対の軸受２２ａ，２２ｂによって前記回転軸２０が軸支されてロータ本体２３がステータ１２にて生じる回転磁界の影響を受けて回転する。

また、本実施形態のブラシレスモータ１０には、前記ロータ２１の回転角度を検出する例えばバリアブルリラクタンス（ＶＲ）型のレゾルバ３０が設けられる。
本実施形態のレゾルバ３０は、モータ１０の回転軸２０に一体回転可能に設けられるレゾルバロータ３１と、このレゾルバロータ３１の径方向外側においてこのレゾルバロータ３１と径方向に対向するレゾルバステータ３２とを備えている。

レゾルバロータ３１は、図２に示すように、同形状の磁性鋼鈑よりなるコアシート３１ｘを複数枚積層してなり、径方向外側に突出する同形状の複数（例えば７つ）の突極部４１を備えている。これら突極部４１は、周方向に等角度間隔に配設されており、中心角の二等分線に関して線対称となる略円弧状の外側検出面４１ａを有している。

図１〜図３に示すように、レゾルバステータ３２は、同形状の磁性鋼板よりなるコアシート３２ｘを複数枚積層してなり、複数（本実施形態では１０本）のティース部３３ａ（１０個のスロットＳＬ）を有するレゾルバステータコア３３と、ゴム部材からなるインシュレータ３４を介してティース部３３ａに巻回されたレゾルバ巻線３５とを備えている。また、レゾルバ巻線３５は、励磁電圧が印加される一相の励磁巻線と、該励磁巻線の励磁に基づいてレゾルバロータ３１の回転に応じた位相の異なる出力信号（回転角度信号）を出力する二相の出力巻線とからなり、それぞれ所定位置のティース部３３ａに巻回されている。ティース部３３ａの外側を覆うゴム製のインシュレータ３４は、その角部Ｃが湾曲形状とされる。

また、レゾルバステータ３２には、レゾルバ用コネクタ３６が一体に設けられている。レゾルバ巻線３５は、レゾルバ用コネクタ３６が外部から延びる信号配線３７の接続コネクタ３７ａと接続されることで、外部に設けられる制御装置（図示略）と電気的に接続される。そして、制御装置は、レゾルバ巻線３５のうちの励磁巻線を励磁させつつ出力巻線から得られる出力信号に基づいてレゾルバロータ３１、即ちモータ１０のロータ２１の回転位置を検出し、ステータ１２（巻線１５）に供給する三相駆動電源を生成するようになっている。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）レゾルバステータコア３３とレゾルバ巻線３５との間に設けられるレゾルバ３０用のインシュレータ３４が絶縁性及び弾性を有するゴム部材で構成されるため、レゾルバ巻線３５を巻装する際にその弾性により傷つきを抑えることができる。

（２）レゾルバ３０に用いられるインシュレータ３４は、その角部Ｃが湾曲形状とされるため、レゾルバ巻線３５の傷つきをより抑えることができる。
（３）レゾルバ３０に用いられるインシュレータ３４が弾性を有するため、レゾルバ巻線３５をティース部３３ａにインシュレータ３４を介して巻装する際に、インシュレータ３４の適度な弾性力にてレゾルバ巻線３５が保持されて巻線３５の巻崩れを抑えることができる。これにより、レゾルバ巻線３５の励磁巻線の励磁磁束のバラツキを抑えるとともに、レゾルバ巻線の出力巻線における誘起電圧のバラツキを抑えることができるため、レゾルバ３０のレゾルバ巻線３５を含浸固定する必要なく精度よくモータ１０（ロータ２１）の回転角度を検出することができる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、特に言及していないが、例えば図４に示すように断面略四角形状のティース部３３ａの角部に対応する前記インシュレータ５０の角部ＣにおいてスロットＳＬ側（隣接するティース３３ａ側）に延出する弾性突出部５０ａを設けた構成を採用してもよい。このため、弾性突出部５０ａにてティース部３３ａの角部をより確実に保護して露出を抑えることができ、レゾルバ巻線３５の傷つきをより確実に抑えることができる。また、レゾルバ巻線３５を巻装する際に弾性突出部５０ａが撓むため、スロットＳＬを狭めることが抑えられ、占積率の低下を抑えることができる。

・上記実施形態では、特に言及していないが、例えば、図５に示すように、ティース部３３ａの少なくとも角部と前記インシュレータ５１との間に間隙Ｋ１を有するように構成してもよい。このため、その間隙Ｋ１によって撓み量を増すことができ、レゾルバ巻線３５の傷つきをより抑えることができる。

・上記実施形態では、ティース部３３ａの周囲を覆うインシュレータ３４を１つの部材（１層）にて構成したが、例えば図６に示すようにティース部３３ａの周囲を複数の部材を重ねて複数層となるようにインシュレータ５２を構成してもよい。具体的には、ティース部３３ａと直接当接する第１層目を樹脂部材５２ａで構成し、この樹脂部材５２ａの外周（第２層目）を少なくとも弾性を有する弾性部材５２ｂで構成している。３層以上で構成した場合である場合には、最も外側に位置する中間部材（最外中間部材）が弾性部材であることが望ましい。このように、最外中間部材が弾性部材で構成されることで、レゾルバ巻線３５の傷つきをより抑えることが可能となる。また、１つの部材で覆う場合と比較してティース部３３ａの角部における中間部材としてのインシュレータ５２の部材数を増やしてティース部３３ａの角部を保護してその角部の露出を防ぐことができ、よりレゾルバ巻線３５の傷つきを抑えることができる。

また、図７に示すようにインシュレータ５３をティース部３３ａの外側を覆う絶縁性を有する樹脂製中間部材５３ａと、ティース部３３ａが隣接される周方向と直交且つティース部３３ａが延出する径方向と直交する方向である軸方向に設けられて樹脂製中間部材５３ａと軸方向において当接する弾性を有する弾性中間部材５３ｂとを備える。このような構成とすることで、弾性を有する弾性中間部材５３ｂが樹脂製中間部材５３ａの軸方向両端にのみ設けられる構成とされるため、ティース部３３ａ間であるスロットＳＬを比較的広く確保することができ、レゾルバ巻線３５の占積率の向上に寄与することができる。

・上記実施形態では、特に言及していないが、図８に示すようにインシュレータ５４の軸方向における外周面５４ａがティース部３３ａから離間する方向に凸状をなす円弧状に形成してもよい。そして、ティース部３３ａが隣接される周方向におけるインシュレータ５４の外側面５４ｂを平面状に形成してもよい。このような構成とすることで、周方向と直交する方向におけるインシュレータ５４の厚みを十分に確保しつつ、周方向におけるインシュレータ５４の厚みを抑えてスロットを狭めることが抑えられ、占積率の低下を抑えることができる。

・上記実施形態では、特に言及していないが、例えば図９に示すようにティース部３３ａが隣接されるティース部３３ａの周方向端部及び該周方向と直交且つティース部３３ａが延出する径方向と直交する方向である軸方向端部においてティース部３３ａと間隙Ｋ２を有するようにインシュレータ５５を構成してもよい。このような構成とすることで、その間隙によって撓み量を増すことができ、巻線の傷つきをより抑えることができる。

・上記実施形態では、インシュレータ３４をゴム部材としたが、ウレタン、アクリル樹脂発泡材やテフロン（登録商標）などのその他の弾性及び絶縁性を有する部材で構成してもよい。

・上記実施形態では、レゾルバ３０用のレゾルバステータ３２として発明を適用したが、これに限らず、例えばモータ１０のステータ１２（インシュレータ１４）に本発明を適用してもよい。

１２…ステータ、１３…ステータコア、３０…レゾルバ、３３ａ…ティース部、３４，５０，５１，５２，５３，５４，５５…インシュレータ（中間部材）、３５…レゾルバ巻線（巻線）、５０ａ…弾性突出部、５２ｂ…弾性部材、５３ａ…樹脂製中間部材（第１中間部材）、５３ｂ…弾性中間部材（第２中間部材）、５４ｂ…外側面、Ｃ…角部、Ｋ１，Ｋ２…間隙、ＳＬ…スロット。

Claims (8)

1. 環状部と該環状部から径方向に延びる複数のティース部とを有するステータコアと、
   前記ティース部に巻回される巻線と前記ステータコアとの間を絶縁する中間部材とを備えたステータであって、
   前記中間部材は、絶縁性及び弾性を有する態様で構成されたことを特徴とするステータ。
2. 請求項１に記載のステータにおいて、
   前記中間部材は、前記ティース部の少なくとも角部と間隙を有して設けられたことを特徴とするステータ。
3. 請求項１又は２に記載のステータにおいて、
   前記中間部材は、前記ティース部の外側を少なくとも２つの部材にて覆う態様で構成され、その最も外側に位置する最外中間部材が弾性部材にて構成されたことを特徴とするステータ。
4. 請求項１又は２に記載のステータにおいて、
   前記中間部材は、前記ティース部の外側を覆う絶縁性を有する第１中間部材と、前記ティース部が隣接される周方向と直交且つ前記ティース部が延出する径方向と直交する方向である軸方向に設けられて前記第１中間部材と前記軸方向において当接する弾性を有する第２中間部材とを備えたことを特徴とするステータ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のステータにおいて、
   前記中間部材は、前記ティース部の角部において前記ティース部が隣接される周方向であるスロット側に突出する弾性突出部を有することを特徴とするステータ。
6. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のステータにおいて、
   複数の前記ティース部が隣接される周方向と直交する方向における前記中間部材の外側面は、前記ティース部から離間する方向に凸状をなす態様で円弧状に形成されるとともに、複数の前記ティース部が隣接される周方向における前記中間部材の外側面を平面状に形成されることを特徴とするステータ。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のステータにおいて、
   前記中間部材は、前記ティース部が隣接される前記ティース部の周方向端部及び該周方向と直交且つティース部が延出する径方向と直交する方向である軸方向端部において前記ティース部と間隙を有するように構成されたことを特徴とするステータ。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のステータは、レゾルバに用いられることを特徴とするステータ。

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