JP2012186902A - ステータおよびモータ - Google Patents

Abstract

【課題】コイルの温度変化に対する温度検出素子の応答性を向上させ、コイル温度を正確に測定することができるステータを提供する。
【解決手段】隣り合う一対のコイル５０，５０の間に配置されたサーミスタ６０は、弾性絶縁部材７０により、コイル５０に弾性的に押し付けられて、コイル５０に接触する。このため、隣り合う一対のコイル５０，５０の間の隙間にばらつきが生じたり、サーミスタ６０の種類に応じてサーミスタ６０の外径の大きさにばらつきが生じたり、サーミスタ６０のコイル５０に対する設置位置にばらつきが生じても、弾性絶縁部材７０により、サーミスタ６０をコイル５０に確実に接触させることができる。
【選択図】図３

Description

この発明は、ステータおよびモータに関する。

従来、ステータとしては、ステータコアと、上記ステータコアに取り付けられたインシュレータと、上記ステータコアおよび上記インシュレータに巻回されたコイルと、上記コイルの温度を測定するサーミスタとを備えたものがある（特開２０１０−２４６３５６号公報：特許文献１参照）。上記サーミスタは、上記インシュレータに設けられた溝に嵌め込まれ、上記コイルに接触していた。

しかしながら、上記従来のステータでは、上記サーミスタは、上記インシュレータに設けられた溝に嵌め込まれていたので、例えば、サーミスタの種類に応じてサーミスタの外径の大きさにばらつきが生じる場合、インシュレータの溝に対してサーミスタの外径が小さくなって、全ての種類のサーミスタをコイルに接触させることができなかった。このため、コイルの温度変化に対するサーミスタの応答性が悪く、コイル温度を正確に測定することができないという問題があった。

特開２０１０−２４６３５６号公報

そこで、この発明の課題は、コイルの温度変化に対する温度検出素子の応答性を向上させ、コイル温度を正確に測定することができるステータ、および、このステータを用いたモータを提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のステータは、
円筒部と、この円筒部の周面から径方向に突出すると共に周方向に配列された複数のティース部とを有するステータコアと、
上記ステータコアの各ティース部に巻回されたコイルと、
隣り合う一対の上記コイルの間に配置された温度検出素子と、
上記隣り合う一対のコイルの間に配置されると共に、上記温度検出素子が上記コイルに接触するように上記温度検出素子を上記コイルに弾性的に押し付ける弾性絶縁部材と
を備えることを特徴としている。

ここで、「温度検出素子がコイルに接触する」とは、「温度検出素子が直接コイルに接触する」ほか、コイルがワニスで固められている場合、「温度検出素子とコイルとの間にワニスが介在している」ことを含む意味である。

この発明のステータによれば、上記隣り合う一対のコイルの間に配置された温度検出素子は、上記弾性絶縁部材により、コイルに弾性的に押し付けられて、コイルに接触する。このため、隣り合う一対のコイルの間の隙間にばらつきが生じたり、温度検出素子の種類に応じて温度検出素子の外径の大きさにばらつきが生じたり、温度検出素子のコイルに対する設置位置にばらつきが生じても、弾性絶縁部材により、温度検出素子をコイルに確実に接触させることができる。

したがって、コイルの温度変化に対する温度検出素子の応答性を向上させ、コイル温度を正確に測定することができる。これにより、コイルの耐熱温度に対する温度マージンを極小化でき、この発明のステータを用いたモータの性能を極限近くまで引き出すことができる。さらには、モータの小型化、高性能化に寄与することができる。

また、一実施形態のステータでは、
上記ティース部と上記コイルの間に配置された絶縁紙を備え、
上記弾性絶縁部材の材質は、上記絶縁紙の材質と同一である。

この実施形態のステータによれば、上記弾性絶縁部材の材質は、上記絶縁紙の材質と同一であるので、弾性絶縁部材として絶縁紙を用いることができて、絶縁紙以外の他の材料を用意する必要がない。

また、一実施形態のステータでは、上記温度検出素子は、上記コイルに、接着性を有する部材で接着されている。

この実施形態のステータによれば、上記温度検出素子は、上記コイルに、上記接着性を有する部材で接着されているので、温度検出素子は振動などで容易に動かない。

また、この発明のモータは、
ロータと、
このロータに径方向に対向するように配置された上記ステータと
を備えることを特徴としている。

この発明のモータによれば、上記ステータを備えるので、コイル温度に基づく制御が良好となり、性能が向上する。

この発明のステータによれば、上記隣り合う一対のコイルの間に配置された温度検出素子は、上記弾性絶縁部材により、コイルに弾性的に押し付けられて、コイルに接触するので、コイルの温度変化に対する温度検出素子の応答性を向上させ、コイル温度を正確に測定することができる。

この発明のモータによれば、上記ステータを備えるので、コイル温度に基づく制御が良好となり、性能が向上する。

本発明のモータの一実施形態を示す縦断面図である。 モータの横断面図である。 本発明のステータの第１実施形態を示す斜視図である。 ステータの平面図である。 弾性絶縁部材の斜視図である。 本発明のステータの第２実施形態を示す平面図である。 弾性絶縁部材の斜視図である。 本発明のステータの第３実施形態を示すと共に弾性絶縁部材の斜視図である。 ステータの斜視図である。 本発明のステータの第４実施形態を示すと共に弾性絶縁部材の斜視図である。 ステータの斜視図である。 本発明のステータの第５実施形態を示す平面図である。 ステータの斜視図である。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、この発明のモータの一実施形態である縦断面図を示している。図２は、モータの横断面図を示している。このモータは、例えば、建機、農機、工作機、射出成型機などの種々の産業機械や、ハイブリッド車などに用いられる。

図１と図２に示すように、このモータ３は、円筒形状のロータ３０と、上記ロータ３０に径方向外側に対向するように配置されたステータ４０とを有する。ステータ４０は、ロータ３０の径方向外側にエアギャップを介して配置されている。つまり、上記モータ３は、インナーロータ型のモータである。

上記ロータ３０および上記ステータ４０は、ケーシング１内に配置されている。ロータ３０には、回転軸４が固定され、この回転軸４を介して、ロータ３０の回転を、図示しない出力側に伝達する。

上記ロータ３０は、ロータコア３１と、このロータコア３１に軸方向に埋め込まれると共に周方向に配列された６つの磁石３２とを有する。

上記ロータコア３１は、円筒形状であり、例えば積層された電磁鋼板からなる。上記ロータコア３１の中央の孔部には、上記回転軸４が取り付けられている。上記磁石３２は、平板状の永久磁石である。

上記ステータ４０は、ステータコア４１と、このステータコア４１の軸方向の両端面に取り付けられたインシュレータ５１と、上記ステータコア４１および上記インシュレータ５１に巻回されたコイル５０とを有する。なお、図２では、上記コイル５０および上記インシュレータ５１を一部省略して描いている。

上記ステータコア４１は、例えば積層された電磁鋼板からなり、円筒部４５と、この円筒部４５の内周面から径方向内側に突出すると共に周方向に配列された９つのティース部４６とを有する。

上記ステータコア４１は、内周側に開口すると共に周方向に配列された９つのスロット部４７を有する。つまり、このスロット部４７は、隣り合う上記ティース部４６の間に形成される。

上記コイル５０は、複数の上記ティース部４６に渡って巻かれておらず各ティース部４６に巻かれている集中巻きである。上記モータ３は、いわゆる６極９スロットである。上記コイル５０に電流を流して上記ステータ４０に発生する電磁力によって、上記ロータ３０を、上記回転軸４と共に、回転させる。

上記インシュレータ５１は、上記ステータコア４１と上記コイル５０との間に挟持され、上記ステータコア４１と上記コイル５０とを絶縁している。

上記インシュレータ５１は、環状部５５と、この環状部５５の内周面から径方向内側に突出すると共に周方向に配列された９つの歯部５６と、上記環状部５５の軸方向の端面に立てられた円筒状の外壁部５７と、上記歯部５６の内側に立てられた内壁部５８とを有している。

上記インシュレータ５１の上記環状部５５は、上記ステータコア４１の上記円筒部４５に対向して接触し、上記インシュレータ５１の上記複数の歯部５６は、それぞれ、上記ステータコア４１の上記複数のティース部４６に対向して接触している。

上記ステータコア４１の上記ティース部４６と、上記インシュレータ５１の上記歯部５６とは、上記ステータコア４１の軸方向からみて、略同じ形状である。

図３に示すように、隣り合う一対の上記コイル５０，５０の間（つまり、スロット部４７）には、温度検出素子としてのサーミスタ６０が配置されている。このサーミスタ６０は、コイル５０の温度を測定する。このサーミスタ６０の出力に基づいて、例えば、コイルの過昇温のリミッタ等の様々な制御が行われる。

上記隣り合う一対のコイル５０，５０の間には、弾性絶縁部材７０が配置されている。この弾性絶縁部材７０は、サーミスタ６０が上記一対のコイル５０，５０の内の一方のコイル５０に接触するように、サーミスタ６０を一方のコイル５０に弾性的に押し付ける。このため、サーミスタ６０は、弾性絶縁部材７０の弾力によって、一方のコイル５０に密着し続ける。

ここで、「サーミスタ６０がコイル５０に接触する」とは、「サーミスタ６０が直接コイル５０に接触する」ほか、コイル５０がワニスで固められている場合、「サーミスタ６０とコイル５０との間にワニスが介在している」ことを含む意味である。

図４に示すように、上記ステータコア４１の上記ティース部４６の側面と上記コイル５０との間には、絶縁紙８０が配置されている。この絶縁紙８０は、ティース部４６の側面とコイル５０との間に挟持され、ティース部４６の側面とコイル５０とを絶縁している。絶縁紙８０は、例えば、樹脂を含浸した紙や、ガラスフィラー等の繊維を混入した樹脂を含浸した紙である。

上記弾性絶縁部材７０の材質は、上記絶縁紙８０の材質と同一である。したがって、弾性絶縁部材７０として絶縁紙８０を用いることができて、絶縁紙以外の他の材料を用意する必要がない。

図４と図５に示すように、上記弾性絶縁部材７０は、一枚の絶縁紙８０を二つに折って構成され、互いに対向する第１側面部７１および第２側面部７２と、第１側面部７１と第２側面部７２とを連結する湾曲部７３とを有する。第１側面部７１はサーミスタ６０に接触し、第２側面部７２はコイル５０に接触する。湾曲部７３は、第１側面部７１と第２側面部７２とを開くように、第１、第２側面部７１，７２を付勢して、サーミスタ６０のコイル５０への接触状態を保持する。

上記サーミスタ６０は、上記コイル５０に、接着性を有する部材で接着されていてもよく、サーミスタ６０は振動などで容易に動かない。ここで、接着性を有する部材とは、例えば、接着剤やワニスであり、特に、ワニスを用いた場合、コイル５０自体を固めると同時に、サーミスタ６０と弾性絶縁部材７０とを一体にコイル５０に接着することができる。

上記構成のステータ４０によれば、上記隣り合う一対のコイル５０，５０の間に配置されたサーミスタ６０は、上記弾性絶縁部材７０により、コイル５０に弾性的に押し付けられて、コイル５０に接触する。このため、隣り合う一対のコイル５０，５０の間の隙間にばらつきが生じたり、サーミスタ６０の種類に応じてサーミスタ６０の外径の大きさにばらつきが生じたり、サーミスタ６０のコイル５０に対する設置位置にばらつきが生じても、弾性絶縁部材７０により、サーミスタ６０をコイル５０に確実に接触させることができる。

したがって、コイル５０の温度変化に対するサーミスタ６０の応答性を向上させ、コイル５０の温度を正確に測定することができる。これにより、コイル５０の耐熱温度に対する温度マージンを極小化でき、このステータ４０を用いたモータ３の性能を極限近くまで引き出すことができる。さらには、モータ３の小型化、高性能化に寄与することができる。

上記構成のモータ３によれば、上記ステータ４０を備えるので、コイル温度に基づく制御が良好となり、性能が向上する。

（第２の実施形態）
図６と図７は、この発明のステータの第２の実施形態を示している。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第２の実施形態では、弾性絶縁部材の構成が相違する。なお、上記第１の実施形態と同一の符号は、上記第１の実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。

図６と図７に示すように、弾性絶縁部材７０Ａは、一枚の絶縁紙を三つに折って構成され、環状に順に配置された第１側面部７１Ａ、第２側面部７２Ａおよび第３側面部７３Ａと、第１側面部７１Ａと第２側面部７２Ａとを連結する第１湾曲部７４Ａと、第２側面部７２Ａと第３側面部７３Ａとを連結する第２湾曲部７５Ａとを有する。

上記第１側面部７１Ａおよび上記第３側面部７３Ａと上記第２側面部７２Ａとは、互いに対向する。第１側面部７１Ａの一部と第３側面部７３Ａの一部とは、重なる。第２側面部７２Ａはサーミスタ６０に接触し、第１側面部７１Ａおよび第３側面部７３Ａはコイル５０に接触する。第１湾曲部７４Ａは、第１側面部７１Ａと第２側面部７２Ａとを開くように、第１、第２側面部７１Ａ，７２Ａを付勢すると共に、第２湾曲部７５Ａは、第２側面部７２Ａと第３側面部７３Ａとを開くように、第２、第３側面部７２Ａ，７３Ａを付勢して、サーミスタ６０のコイル５０への接触状態を保持する。

したがって、上記二つの湾曲部７４Ａ，７５Ａを有する弾性絶縁部材７０Ａにより、サーミスタ６０のコイル５０への接触状態を一層確実に保持できる。

（第３の実施形態）
図８と図９は、この発明のステータの第３の実施形態を示している。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第３の実施形態では、弾性絶縁部材の構成が相違する。なお、上記第１の実施形態と同一の符号は、上記第１の実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。

図８と図９に示すように、弾性絶縁部材７０Ｂは、一枚の絶縁紙を二つに折って構成され、互いに対向する第１側面部７１Ｂおよび第２側面部７２Ｂと、第１側面部７１Ｂと第２側面部７２Ｂとを連結する湾曲部７３Ｂとを有する。

上記第１側面部７１Ｂには、貫通穴７４Ｂが設けられ、サーミスタ６０は、この貫通穴７４Ｂに挿通され、サーミスタ６０は、弾性絶縁部材７０Ｂに対して、位置決めされている。

上記第１側面部７１Ｂはサーミスタ６０を保持し、第２側面部７２Ｂはコイル５０に接触する。湾曲部７３Ｂは、第１側面部７１Ｂと第２側面部７２Ｂとを開くように、第１、第２側面部７１Ｂ，７２Ｂを付勢して、サーミスタ６０のコイル５０への接触状態を保持する。

したがって、上記貫通穴７４Ｂを有する弾性絶縁部材７０Ｂにより、サーミスタ６０と弾性絶縁部材７０Ｂとの位置決めができ、サーミスタ６０のコイル５０への接触状態を一層確実に保持できる。

（第４の実施形態）
図１０と図１１は、この発明のステータの第４の実施形態を示している。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第４の実施形態では、弾性絶縁部材の構成が相違する。なお、上記第１の実施形態と同一の符号は、上記第１の実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。

図１０に示すように、弾性絶縁部材７０Ｃは、一枚の絶縁紙を二つに折って構成され、互いに対向する第１側面部７１Ｃおよび第２側面部７２Ｃと、第１側面部７１Ｃと第２側面部７２Ｃとを連結する湾曲部７３Ｃとを有する。上記第１側面部７１Ｃおよび上記第２側面部７２Ｃのそれぞれには、鉤状の引っ掛け部７４Ｃ，７５Ｃが設けられている。

図１１に示すように、上記隣り合う一対のコイル５０，５０のそれぞれに配置された絶縁紙８０は、コイル５０から突出する突出部８０ａを有する。この突出部８０ａは、コイル５０内からステータコア径方向内側に突出する。隣り合う絶縁紙８０，８０のそれぞれの突出部８０ａ，８０ａは、スロット部４７で、互いに重なる。

そして、上記弾性絶縁部材７０Ｃを隣り合う一対のコイル５０，５０の間に挿入していくときに、弾性絶縁部材７０Ｃの引っ掛け部７４Ｃ，７５Ｃは、隣り合う絶縁紙８０，８０のそれぞれの突出部８０ａ，８０ａに引っ掛かる。

したがって、上記弾性絶縁部材７０Ｃを隣り合う一対のコイル５０，５０の間に挿入していくときに、引っ掛け部７４Ｃ，７５Ｃおよび突出部８０ａ，８０ａにより、弾性絶縁部材７０Ｃの挿入方向の位置決めを確実に行うことができる。

なお、上記第１実施形態と同様に、第１側面部７１Ｃはサーミスタ６０に接触し、第２側面部７２Ｃはコイル５０に接触する。湾曲部７３Ｃは、第１側面部７１Ｃと第２側面部７２Ｃとを開くように第１、第２側面部７１Ｃ，７２Ｃを付勢して、サーミスタ６０のコイル５０への接触状態を保持する。

（第５の実施形態）
図１２と図１３は、この発明のステータの第５の実施形態を示している。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第５の実施形態では、弾性絶縁部材の構成が相違する。なお、上記第１の実施形態と同一の符号は、上記第１の実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。

図１２と図１３に示すように、弾性絶縁部材７０Ｄは、一枚の絶縁紙を箱形に折って構成され、ステータコア４１のティース部４６の側面とコイル５０との間に配置されている。つまり、この弾性絶縁部材７０Ｄは、ティース部４６の側面とコイル５０とを絶縁する絶縁紙を兼用する。

上記弾性絶縁部材７０Ｄは、コイル５０内のステータコア径方向内側から突出してコイル５０を覆って巻き付くように配置される第１板ばね部７１Ｄと、コイル５０内のステータコア径方向外側から突出してコイル５０を覆って巻き付くように配置される第２板ばね部７２Ｄとを有する。第１板ばね部７１Ｄと第２板ばね部７２Ｄとは、スロット部４７で互いに重なっている。

上記隣り合う弾性絶縁部材７０Ｄ，７０Ｄのそれぞれの第１板ばね部７１Ｄ，７１Ｄは、接触しており、隣り合う弾性絶縁部材７０Ｄ，７０Ｄのそれぞれの第２板ばね部７２Ｄ，７２Ｄは、接触している。

上記サーミスタ６０は、一方の弾性絶縁部材７０Ｄの第１板ばね部７１Ｄとコイル５０との間に挿入されている。そして、他方の弾性絶縁部材７０Ｄの第１板ばね部７１Ｄが、それ自体の弾力によって、一方の弾性絶縁部材７０Ｄの第１板ばね部７１Ｄを押し付けるように付勢することで、サーミスタ６０は、コイル５０に接触保持される。

したがって、上記弾性絶縁部材７０Ｄは絶縁紙を兼用するので、部材数を低減できる。

なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記第１から上記第５の実施形態のそれぞれの特徴点を様々に組み合わせてもよい。

また、上述の実施形態では、インナーロータの構成を説明しているが、アウターロータの構成であってもよい。この場合、ステータは、ロータに径方向内側に対向するように配置され、ステータコアのティース部は、ステータコアの円筒部の外周面から径方向外側に突出している。また、ステータコアのティース部（スロット部）の数量の増減は、自由である。

また、弾性絶縁部材は、絶縁紙以外に、絶縁性を有する薄板を弾性を有するような形状としたものであってもよく、または、弾性絶縁部材は、それ自体、弾性および絶縁性を有する発泡材等の部材であってもよい。

１ ケーシング
３ モータ
４ 回転軸
３０ ロータ
３１ ロータコア
３２ 磁石
４０ ステータ
４１ ステータコア
４５ 円筒部
４６ ティース部
４７ スロット部
５０ コイル
５１ インシュレータ
５５ 環状部
５６ 歯部
５７ 外壁部
５８ 内壁部
６０ サーミスタ（温度検出素子）
７０，７０Ａ〜７０Ｄ 弾性絶縁部材
８０ 絶縁紙

Claims (4)

1. 円筒部（４５）と、この円筒部（４５）の周面から径方向に突出すると共に周方向に配列された複数のティース部（４６）とを有するステータコア（４１）と、
   上記ステータコア（４１）の各ティース部（４６）に巻回されたコイル（５０）と、
   隣り合う一対の上記コイル（５０，５０）の間に配置された温度検出素子（６０）と、
   上記隣り合う一対のコイル（５０，５０）の間に配置されると共に、上記温度検出素子（６０）が上記コイル（５０）に接触するように上記温度検出素子（６０）を上記コイル（５０）に弾性的に押し付ける弾性絶縁部材（７０，７０Ａ〜７０Ｄ）と
   を備える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、
   上記ティース部（４６）と上記コイル（５０）の間に配置された絶縁紙（８０）を備え、
   上記弾性絶縁部材（７０，７０Ａ〜７０Ｄ）の材質は、上記絶縁紙（８０）の材質と同一であることを特徴とするステータ。
3. 請求項１または２に記載のステータにおいて、
   上記温度検出素子（６０）は、上記コイル（５０）に、接着性を有する部材で接着されていることを特徴とするステータ。
4. ロータ（３０）と、
   このロータ（３０）に径方向に対向するように配置された請求項１から３の何れか一つに記載のステータ（４０）と
   を備えることを特徴とするモータ。

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