JP2013223414A - ステータ - Google Patents

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Abstract

【課題】ステータの小型化及び低コスト化を実現することを目的とする。
【解決手段】ステータ10は、環状の継鉄40を構成すると共に継鉄40の周方向に分割された複数の継鉄構成部22と、それぞれ継鉄構成部22から継鉄40の径方向内側に突出された複数のティース部24とを一体に有する複数のコア構成部14と、それぞれティース部24に巻回された巻回部26を複数有する複数の巻線16と、各コア構成部14に一体化されティース部24と巻回部26とを絶縁する絶縁部32を複数有すると共に、ティース部24よりも継鉄40の径方向外側において複数の絶縁部32を連結する連結部34を有する複数のインシュレータ18と、を備えている。
【選択図】図2

Description

本発明は、ステータに関する。
従来、ブラシレスモータに用いられるステータとしては、例えば、次のものがある(例えば、特許文献1参照)。すなわち、特許文献1に記載の電機子において、継鉄は、軸方向に分割された複数のリング状の継鉄構成部によって構成されており、各継鉄構成部には、径方向外側に向けて突出する複数の歯部が一体に形成されている。
特開平9−322441号公報
このようなステータでは、一般的に、小型化及び低コスト化が要求される。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ブラシレスモータに用いられるステータについて、小型化及び低コスト化を実現することを目的とする。
前記課題を解決するために、請求項1に記載のステータは、環状の継鉄を構成すると共に前記継鉄の周方向に分割された複数の継鉄構成部と、それぞれ前記継鉄構成部から前記継鉄の径方向内側に突出された複数のティース部とを一体に有する複数のコア構成部と、それぞれ前記ティース部に巻回された巻回部を複数有する複数の巻線と、前記各コア構成部に一体化され前記ティース部と前記巻回部とを絶縁する絶縁部を複数有すると共に、前記ティース部よりも前記継鉄の径方向外側において前記複数の絶縁部を連結する連結部を有する複数のインシュレータと、を備えている。
このステータは、上記構成により、例えば、次の要領で製造される。すなわち、先ず、各インシュレータの絶縁部にコア構成部を一体化して、複数のグループ毎にサブアッセンブリを形成する。続いて、巻線巻回装置を用いて、この各サブアッセンブリの径方向内側から各ティース部に巻線を巻回して、複数のグループ毎にステータ構成部を形成する。そして、この複数のステータ構成部を互いに組み付けてステータを形成する。以上の要領により、ステータは製造される。
ここで、このステータでは、継鉄が周方向に分割された複数の継鉄構成部によって構成されている。このため、継鉄の径方向内側に複数のティース部が突出されたタイプのブラシレスモータに用いられるステータであっても、上述のように、複数のグループ毎にサブアッセンブリを形成し、この各サブアッセンブリの径方向内側から各ティース部に巻線を巻回することができる。従って、ティース部の間にスペースを確保する必要がないため、ステータの小型化を実現することができる。
しかも、各インシュレータでは、複数の絶縁部が連結部によって連結されているが、この連結部は、ティース部よりも継鉄の径方向外側に位置されている。従って、上述のように、サブアッセンブリの径方向内側からティース部に巻線を巻線巻回装置により巻回する場合でも、この巻線巻回装置が連結部と干渉することを回避することができる。これにより、巻線を巻回する工程の高速化、ひいては、設備台数削減によりステータの低コスト化を実現することができる。
なお、請求項2に記載のステータのように、請求項1に記載のステータにおいて、複数の巻線が、複数の相を構成していると好適である。
請求項3に記載のステータは、請求項1又は請求項2に記載のステータにおいて、前記連結部が、前記複数の絶縁部と一体に形成された構成とされている。
このステータによれば、連結部が複数の絶縁部と一体に形成されているので、部品点数の増加を抑制でき、ひいては、ステータをより低コスト化することができる。
請求項4に記載のステータは、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のステータにおいて、前記連結部が、前記継鉄構成部よりも前記継鉄の径方向外側に配置された構成とされている。
このステータによれば、連結部は、継鉄構成部よりも継鉄の径方向外側に配置されている。これにより、連結部と継鉄構成部との干渉を抑制でき、インシュレータの構造を簡素化することができる。
請求項5に記載のステータは、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のステータにおいて、前記複数のインシュレータの各々に前記複数のコア構成部が組み付けられることにより、互いに独立して形成された複数のグループのステータ構成部が構成され、前記複数のグループのステータ構成部の各々では、前記複数のコア構成部が少なくとも1個以上の隙間を空けて配置されており、前記複数のグループのステータ構成部が互いに組み付けられた状態では、前記隙間に他のグループのコア構成部が配置された構成とされている。
このステータによれば、複数のグループのステータ構成部の各々では、複数のコア構成部が少なくとも1個以上の隙間を空けて配置されている。従って、上述の如く、各サブアッセンブリの径方向内側から各ティース部に巻線を巻線巻回装置により巻回する場合でも、巻線巻回装置が他のコア構成部と干渉することを抑制することができる。
請求項6に記載のステータは、請求項5に記載のステータにおいて、隣り合う前記継鉄構成部が、互いに嵌合された構成とされている。
このステータによれば、隣り合う継鉄構成部が互いに嵌合されているので、継鉄の剛性を高めることができる。
また、前記課題を解決するために、請求項7に記載のブラシレスモータは、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のステータと、前記ステータが形成する回転磁界によって回転されるロータと、を備えている。
このブラシレスモータによれば、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のステータを備えているので、小型化及び低コスト化を実現することができる。
また、前記課題を解決するために、請求項8に記載のステータの製造方法は、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のステータの製造方法であって、前記各インシュレータの前記絶縁部に前記コア構成部を一体化して、複数のグループ毎にサブアッセンブリを形成するサブアッセンブリ形成工程と、前記各サブアッセンブリの径方向内側から前記各ティース部に前記巻線を巻線巻回装置により巻回して、前記複数のグループ毎に前記ステータ構成部を形成するステータ構成部形成工程と、前記複数のステータ構成部を互いに組み付けてステータを形成するステータ形成工程と、を備えている。
このステータの製造方法によれば、複数のグループ毎にサブアッセンブリを形成し、この各サブアッセンブリの径方向内側から各ティース部に巻線を巻線巻回装置により巻回する。従って、ティース部の間にスペースを確保する必要がないため、ステータの小型化を実現することができる。
また、複数のグループ毎にサブアッセンブリを形成し、この各サブアッセンブリの径方向内側から各ティース部に巻線を巻回するので、巻線を巻回する工程の高速化、ひいては、設備台数削減によりステータの低コスト化を実現することができる。
本発明の一実施形態に係るステータの平面図である。 図1に示されるステータの分解斜視図である。 図1に示されるティース部に巻線を巻回する様子を説明する図である。 図1に示されるステータを備えたブラシレスモータの概略的な構成を示す断面図である。
以下、図面に基づき、本発明の一実施形態について説明する。
図1に示される本発明の一実施形態に係るステータ10は、インナロータタイプのブラシレスモータに用いられるものであり、U相のステータ構成部12U、V相のステータ構成部12V、W相のステータ構成部12Wによって構成されている。
なお、以下の説明において、U相、V相、W相の区別をする場合には、符号の末尾にU,V,Wを付し、U相、V相、W相の区別をしない場合には、符合の末尾からU,V,Wの記載を省略する。
図1,図2に示されるように、U相のステータ構成部12Uは、複数のコア構成部14Uと、巻線16Uと、インシュレータ18Uを有して構成されている。複数のコア構成部14Uは、後述するV相の複数のコア構成部14Vと、W相の複数のコア構成部14Wとでコア20(いずれも図1参照)を構成するものであり、それぞれ複数の継鉄構成部22Uと、複数のティース部24Uとを有している。
複数の継鉄構成部22Uは、後述するV相の複数の継鉄構成部22Vと、W相の複数の継鉄構成部22Wとで環状の継鉄40(いずれも図1参照)を構成するものであり、それぞれ円弧状に形成されている。複数のティース部24Uは、それぞれ継鉄構成部22Uに一体に形成されており、この継鉄構成部22Uから継鉄40(図1参照)の径方向内側に向けて突出されている。このティース部24の先端部には、円弧状の傘部25Uが形成されている。
図1に示されるように、巻線16Uは、U相を構成しており、複数の巻回部26Uと、図示しない複数の渡り線とを有している。この巻線16Uは、一端から他端まで連続して形成されている。複数の巻回部26Uは、それぞれ後述する絶縁部32Uを介してティース部24Uに集中的に巻回されており、複数の渡り線によって互いに接続されている。
インシュレータ18Uは、樹脂製とされており、図2に示されるように、複数の絶縁部32Uと、連結部34Uとを一体に有している。複数の絶縁部32Uは、上述の複数のティース部24Uと同数設けられている。この複数の絶縁部32Uは、上述の複数のコア構成部14Uの表面にそれぞれ一体成形や装着嵌合される等により一体化されており、ティース部24Uと巻回部26U(図1参照)とを絶縁している。
連結部34Uは、リング状に形成されており、継鉄40の軸方向中央部よりも一方側(Z1側)にずれて配置されている。この連結部34Uは、ティース部24Uよりも継鉄40の径方向外側(より具体的には、継鉄構成部22Uよりも継鉄40の径方向外側)において複数の絶縁部32Uを連結している。また、この連結部34Uは、複数の絶縁部32Uと一体に形成されている。
V相のステータ構成部12Vは、上述のU相のステータ構成部12Uと基本的な構成は同一とされている。つまり、このV相のステータ構成部12Vは、複数の継鉄構成部22Vと、複数のティース部24Vと、巻線16Vと、インシュレータ18Vを有して構成されている。複数の継鉄構成部22Vと、複数のティース部24Vと、巻線16Vと、インシュレータ18Vは、上述の複数の継鉄構成部22Uと、複数のティース部24Uと、巻線16Uと、インシュレータ18Uに相当するものである。インシュレータ18Vに形成された連結部34Vは、継鉄40の軸方向中央部に配置されている。
W相のステータ構成部12Wは、上述のU相のステータ構成部12U及びV相のステータ構成部12Vと基本的な構成は同一とされている。つまり、このW相のステータ構成部12Wは、複数の継鉄構成部22Wと、複数のティース部24Wと、巻線16Wと、インシュレータ18Wを有して構成されている。複数の継鉄構成部22Wと、複数のティース部24Wと、巻線16Wと、インシュレータ18Wと、絶縁部32Wと、連結部34Wは、上述の複数の継鉄構成部22Uと、複数のティース部24Uと、巻線16Uと、インシュレータ18Uと、絶縁部32Uと、連結部34Uに相当するものである。インシュレータ18Wに形成された連結部34Wは、継鉄40の軸方向中央部よりも他方側(Z2側)にずれて配置されている。
そして、図2に示される如く、複数のインシュレータ18U,18V,18Wの各々に複数のコア構成部14U,14V,14Wが組み付けられることにより、互いに独立して形成された複数のグループ(U相、V相、W相のグループ)のステータ構成部12U,12V,12Wが構成されている。U相のステータ構成部12Uでは、複数のコア構成部14Uがコア構成部14V,14W分(コア構成部2個分)の隙間を空けて配置されている。同様に、V相のステータ構成部12Vでは、複数のコア構成部14Vがコア構成部14U,14W分の隙間を空けて配置されている。また、W相のステータ構成部12Wでは、複数のコア構成部14Wがコア構成部14U,14V分の隙間を空けて配置されている。
そして、図1に示されるように、この複数のステータ構成部12U,12V,12Wは、後に詳述する如く、互いに組み付けられて、ステータ10を構成している。このようにして複数のグループのステータ構成部12U,12V,12Wが互いに組み付けられた状態では、上述の複数のコア構成部14の間の隙間に他のグループのコア構成部14が配置されている。つまり、U相のコア構成部14Uの間の隙間には、V相のコア構成部14V及びW相のコア構成部14Wが配置される。同様に、V相のコア構成部14Vの間の隙間には、U相のコア構成部14U及びW相のコア構成部14Wが配置される。また、W相のコア構成部14Wの間の隙間には、U相のコア構成部14U及びV相のコア構成部14Vが配置される。
また、このステータ10では、複数の継鉄構成部22U,22V,22Wによって環状の継鉄40が形成されている。つまり、換言すれば、継鉄40は、周方向に複数の継鉄構成部22U,22V,22Wに分割されている。この複数の継鉄構成部22U,22V,22Wは、それぞれ両側に隣り合う一対の継鉄構成部の間に嵌合されている。
また、複数の連結部34U,34V,34Wは、継鉄構成部22U,22V,22Wよりも継鉄40の径方向外側に配置されている。この複数の連結部34U,34V,34Wは、継鉄40と同軸上に設けられている。
そして、上記構成からなるステータ10は、図4に示されるように、ロータ50及びハウジング70と共にインナロータタイプのブラシレスモータ60を構成している。このブラシレスモータ60では、ステータ10によって回転磁界が形成されると、これによってロータ50が回転される構成とされている。
次に、上記構成からなるステータ10の製造方法について説明する。
先ず、図2に示されるように、インシュレータ18Uの絶縁部32Uにコア構成部14Uを一体化して、インシュレータ18U及び複数のコア構成部14UからなるU相のサブアッセンブリ42Uを形成する。同様に、インシュレータ18Vの絶縁部32Vにコア構成部14Vを一体化して、インシュレータ18V及び複数のコア構成部14VからなるV相のサブアッセンブリ42Vを形成する。また、インシュレータ18Wの絶縁部32Wにコア構成部14Wを一体化して、インシュレータ18U及び複数のコア構成部14VからなるW相のサブアッセンブリ42Wを形成する。そして、このようにして、U相、V相、W相毎にサブアッセンブリ42U,42V,42Wを形成する(サブアッセンブリ形成工程)。
続いて、図3に示されるように、U相のサブアッセンブリ42Uの径方向内側から各ティース部24Uに巻線16Uを巻線巻回装置100(例えば、ノズル装置)により巻回して、サブアッセンブリ42Uに複数の巻回部26Uが形成されたU相のステータ構成部12Uを形成する。
同様に、V相のサブアッセンブリ42Vの径方向内側から各ティース部24Vに巻線16Vを上述の巻線巻回装置により巻回して、サブアッセンブリ42Vに複数の巻回部26Vが形成されたV相のステータ構成部12Vを形成する。また、W相のサブアッセンブリ42Wの径方向内側から各ティース部24Wに巻線16Wを上述の巻線巻回装置により巻回して、サブアッセンブリ42Wに複数の巻回部26Wが形成されたW相のステータ構成部12Wを形成する(ステータ構成部形成工程)。
続いて、図2に示されるように、W相のステータ構成部12Wに対し、V相のステータ構成部12Vを周方向に所定の角度ずらした状態で、V相のステータ構成部12Vを軸方向一方側(矢印Z1側)からW相のステータ構成部12Wに組み付ける。また、V相のステータ構成部12Vに対し、U相のステータ構成部12Uを周方向に所定の角度ずらした状態で、U相のステータ構成部12Uを軸方向一方側(矢印Z1側)からV相のステータ構成部12V及びW相のステータ構成部12Wに組み付ける。
このとき、この複数の継鉄構成部22U,22V,22Wについては、それぞれ両側に隣り合う一対の継鉄構成部の間に嵌合する。そして、このようにして、複数のステータ構成部12U,12V,12Wを互いに組み付けてステータ10を形成する(ステータ形成工程)。
なお、各巻線16U,16V,16Wの端末部については、図示しないバスバー等により結線する。以上の要領により、ステータ10は製造される。
次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。
本発明の一実施形態によれば、継鉄40が周方向に分割された複数の継鉄構成部22によって構成されている。このため、継鉄40の径方向内側に向けて複数のティース部24が突出された所謂インナロータタイプのブラシレスモータに用いられるステータであっても、上述のように、U相、V相、W相毎にサブアッセンブリ42を形成し、この各サブアッセンブリ42の径方向内側から各ティース部24に巻線16を巻線巻回装置100により巻回することができる。従って、ノズル通過のためのスペースをティース部24の間に確保する必要がないため、ステータ10の小型化を実現することができる。
しかも、各インシュレータ18では、複数の絶縁部32が連結部34によって連結されているが、この連結部34は、ティース部24よりも継鉄40の径方向外側に位置されている。従って、上述のように、サブアッセンブリ42の径方向内側からティース部24に巻線16を巻線巻回装置100により巻回する場合でも、この巻線巻回装置100が連結部34と干渉することを回避することができる。これにより、巻線16を巻回する工程の高速化、ひいては、設備台数削減によりステータ10の低コスト化を実現することができる。
特に、この連結部34は、継鉄構成部22よりも継鉄40の径方向外側に配置されている。これにより、連結部34と継鉄構成部22との干渉を抑制でき、インシュレータ18の構造を簡素化することができる。
また、連結部34が複数の絶縁部32と一体に形成されているので、部品点数の増加を抑制でき、ひいては、ステータ10をより低コスト化することができる。
さらに、複数のグループ(U相、V相、W相)のステータ構成部12の各々では、複数のコア構成部14がコア構成部2個分の隙間を空けて配置されている。従って、上述の如く、各サブアッセンブリの径方向内側から各ティース部24に巻線16を巻線巻回装置100により巻回する場合でも、巻線巻回装置100が他のコア構成部14と干渉することを抑制することができる。
また、隣り合う継鉄構成部22が互いに嵌合されているので、継鉄40の剛性を高めることができる。
また、上述のように、ティース部24に巻線16を巻回した後に、複数のステータ構成部12を組み立てるため、コアが一体に構成された場合に比してデッドスペースであった部分(つまり、ノズル通過のためにティース部24の間に設けていた間隔)にまで巻線16を巻回することができる。
また、サブアッセンブリ42の径方向内側から各ティース部24に巻線16を巻回するので、巻線16の巻き始めがサブアッセンブリ42の径方向内側(ティース部24の先端側)となり、巻線16の端末部がサブアッセンブリ42の径方向外側となる。従って、巻線16の端末部をサブアッセンブリ42の径方向外側に配置したい場合に有利となる。
また、このように、連結部34に加えて、巻線16の端末部がサブアッセンブリ42の径方向外側に位置されると、コア20の内周側にスペースが無い製品に対して有効である。
次に、本発明の一実施形態の変形例について説明する。
本発明の一実施形態において、連結部34は、継鉄40と同軸上に設けられていたが、継鉄40と同軸上に設けられていなくても良い。また、連結部34は、リング状に形成されていたが、例えば、多角形状に形成されていても良く、また、一部切欠きを有したC字状等、その他の形状とされていても良い。
また、ステータ10は、複数のグループの一例として複数の相毎に構成されたステータ構成部12U,12V,12Wに分割されていたが、複数の相が混在するグループ毎に構成されたステータ構成部に分割されていても良い。また、この場合に、複数のグループのステータ構成部の各々では、複数のコア構成部が少なくとも1個以上の隙間を空けて配置されていても良い。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
10・・・ステータ、12,12U,12V,12W・・・ステータ構成部、14,14U,14V,14W・・・コア構成部、16,16U,16V,16W・・・巻線、18,18U,18V,18W・・・インシュレータ、20・・・コア、22,22U,22V,22W・・・継鉄構成部、24,24U,24V,24W・・・ティース部、25,25U,25V,25W 傘部、26,26U,26V,26W・・・巻回部、32,32U,32V,32W・・・絶縁部、34,34U,34V,34W・・・連結部、40・・・継鉄、42,42U,42V,42W・・・サブアッセンブリ、50・・・ロータ、60・・・ブラシレスモータ、70・・・ハウジング

Claims (8)

  1. 環状の継鉄を構成すると共に前記継鉄の周方向に分割された複数の継鉄構成部と、それぞれ前記継鉄構成部から前記継鉄の径方向内側に突出された複数のティース部とを一体に有する複数のコア構成部と、
    それぞれ前記ティース部に巻回された巻回部を複数有する複数の巻線と、
    前記各コア構成部に一体化され前記ティース部と前記巻回部とを絶縁する絶縁部を複数有すると共に、前記ティース部よりも前記継鉄の径方向外側において前記複数の絶縁部を連結する連結部を有する複数のインシュレータと、
    を備えたステータ。
  2. 前記複数の巻線は、複数の相を構成している、
    請求項1に記載のステータ。
  3. 前記連結部は、前記複数の絶縁部と一体に形成されている、
    請求項1又は請求項2に記載のステータ。
  4. 前記連結部は、前記継鉄構成部よりも前記継鉄の径方向外側に配置されている、
    請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のステータ。
  5. 前記複数のインシュレータの各々に前記複数のコア構成部が組み付けられることにより、互いに独立して形成された複数のグループのステータ構成部が構成され、
    前記複数のグループのステータ構成部の各々では、前記複数のコア構成部が少なくとも1個以上の隙間を空けて配置されており、
    前記複数のグループのステータ構成部が互いに組み付けられた状態では、前記隙間に他のグループのコア構成部が配置されている、
    請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のステータ。
  6. 隣り合う前記継鉄構成部は、互いに嵌合されている、
    請求項5に記載のステータ。
  7. 請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のステータと、
    前記ステータが形成する回転磁界によって回転されるロータと、
    を備えたブラシレスモータ。
  8. 請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のステータの製造方法であって、
    前記各インシュレータの前記絶縁部に前記コア構成部を一体化して、複数のグループ毎にサブアッセンブリを形成するサブアッセンブリ形成工程と、
    前記各サブアッセンブリの径方向内側から前記各ティース部に前記巻線を巻線巻回装置により巻回して、前記複数のグループ毎に前記ステータ構成部を形成するステータ構成部形成工程と、
    前記複数のステータ構成部を互いに組み付けてステータを形成するステータ形成工程と、
    を備えたステータの製造方法。
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