JP2015042047A - 回転電機の固定子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 固定子巻線13を構成するU字状導体20、30のうちスロット12外へ延び出す第1接合端部24、34および第2接合端部25、35は、第1屈曲部51から第3屈曲部53までの間に第2屈曲部52を有している。そのため、スロット12の開口付近の第1屈曲部51の屈曲角度を従来と同じにして、U字状導体20、30が固定子鉄心11のスロットエッジへ押し付けられることを回避しつつも、第2屈曲部52によって別のU字状導体との接合箇所を固定子鉄心11側に近づけることができる。
【選択図】図6
Description
例えば特許文献1に開示された固定子では、U字状導体は、別のU字状導体との接合位置に末端を配置するために、固定子鉄心のスロットの開口付近で周方向へ屈曲させられている。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、U字状導体の皮膜および絶縁部材を傷付けることなくコイルエンドの軸方向長さを短くすることができる回転電機の固定子を提供することである。
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態による固定子は、図1に示すモータに適用されている。モータ90は、車両用電動パワーステアリングの動力源として用いられる三相ブラシレスモータであり、ハウジング91、回転子92および固定子10を備えている。
図2に示すように、固定子鉄心11は、周方向へ離れた位置で軸方向へ貫通する複数のスロット12を有している。本実施形態では、各スロット12は、固定子鉄心11の内周面から放射状に延びるように形成されている。
第2挿入部22は、第1挿入部21に対し周方向へ離れて位置している。本実施形態では、第2挿入部22は、第1挿入部21が挿入されているスロット12に対し6つ離れたスロット12に挿入されている。
第1接合端部24および第2接合端部25は、互いに遠ざかるように屈曲している。本実施形態では、第1接合端部24は、第1挿入部21が挿入されているスロット12に対し3つ離れたスロット12と一致する位置で内回りU字状導体30と接合されている。また第2接合端部25は、第2挿入部22が挿入されているスロット12に対し3つ離れたスロット12と一致する位置で内回りU字状導体30と接合されている。
第2挿入部32は、第1挿入部31に対し周方向へ離れて位置している。本実施形態では、第2挿入部32は、第1挿入部31が挿入されているスロット12に対し6つ離れたスロット12に挿入されている。
第1接合端部34および第2接合端部35は、互いに近づくように屈曲している。本実施形態では、第1接合端部34は、第1挿入部31が挿入されているスロット12に対し3つ離れたスロット12と一致する位置で外回りU字状導体20の第1接合端部24と接合されている。また第2接合端部35は、第2挿入部32が挿入されているスロット12に対し3つ離れたスロット12と一致する位置で外回りU字状導体20の第2接合端部25と接合されている。
図6に示すように、U字状導体の接合端部は、スロット12の開口付近で屈曲し、別のU字状導体との接合箇所で屈曲し、また開口付近の屈曲箇所と接合箇所との間で屈曲している。つまり、U字状導体の接合端部は、スロット12側から順に第1屈曲部51、第2屈曲部52および第3屈曲部53を有している。本実施形態では、接合端部は、第1屈曲部51と第3屈曲部53との間に1つの屈曲部(第2屈曲部52)を有している。
U字状導体の接合端部のうち、第1屈曲部51から第2屈曲部52までの部分を第1スロープ部54とし、第2屈曲部52から第3屈曲部53までの部分を第2スロープ部55とする。また、U字状導体の挿入部と第1スロープ部54とのなす角度を第1角度θ1とし、第1スロープ部54と第2スロープ部55とのなす角度を第2角度θ2とすると、次式(1)の関係が成り立つ。
θ2≧θ1・・・(1)
本実施形態では、第2角度θ2は、第1角度θ1と同じ40[度]に設定されている。
第1屈曲部51と第3屈曲部53とを結ぶ仮想的な直線を仮想直線SLとし、U字状導体の挿入部と仮想直線SLとのなす角度を第3角度θ3とすると、次式(2)の関係が成り立つ。
θ1<θ3・・・(2)
U字状導体の接合端部の軸方向の全長を軸方向全長Hとし、接合端部のうち、固定子鉄心11から第2屈曲部52までの軸方向の長さを軸方向長さJとすると、次式(3)の関係が成り立つ。
J<(2/3)H・・・(3)
本実施形態では、軸方向長さJ1は、軸方向全長H1の約0.6倍に設定されている。
周方向で隣接する2つのスロット12の周方向の間隔をスロット間隔Psとし、第1屈曲部51と第2屈曲部52との周方向の間隔を屈曲間隔Pkとする。本実施形態では、屈曲間隔Pk1はスロット間隔Ps1と同じに設定されている。
(スロープ部の長さ)
第1スロープ部54の長さを第1長さLaとし、第2スロープ部55の長さを第2長さLbとする。本実施形態では、第2長さLb1は第1長さLa1と同じに設定されている。
隣接する2つの第1スロープ部54の隙間を第1隙間Saとし、隣接する2つの第2スロープ部55の隙間を第2隙間Sbとすると、次式(4)の関係が成り立つ。
Sa>Sb・・・(4)
本実施形態では、第2隙間Sb1は略0に設定され、第1隙間Sa1は第2隙間Sb1よりも大きく設定されている。
図2に示すように、固定子鉄心11の内径D[mm]と、スロット12の数N[個]との関係は、次式(5)の関係が成り立つ。本実施形態では、内径Dは56[mm]であり、スロット12の数Nは60[個]である。
N>D・・・(5)
本発明の第2実施形態による固定子60の固定子巻線61について図7を参照して説明する。
(第2屈曲部の軸方向長さ)
軸方向全長Hおよび軸方向長さJは、前述の式(3)の関係が成り立つように設定されている。本実施形態では、軸方向長さJ2は、軸方向全長H2の約0.4倍に設定されている。
屈曲間隔Pkおよびスロット間隔Psは、次式(6)の関係が成り立つように設定されている。
Pk<Ps・・・(6)
本実施形態では、屈曲間隔Pk2は、スロット間隔Ps1の約半分に設定されている。
第1長さLaおよび第2長さLbは、次式(7)の関係が成り立つように設定されている。
Lb>La・・・(7)
本実施形態では、第2長さLb2は、第1長さLa2の約3倍に設定されている。
本発明の第3実施形態による固定子70の固定子巻線71について図8を参照して説明する。
第3実施形態では、軸方向全長H1は第1実施形態と同じながら、軸方向長さJ2は、軸方向全長H1の約0.3倍に設定されている。また、第2実施形態と同様に、屈曲間隔Pk2は、スロット間隔Ps1の約半分に設定され、第2長さLb2は、第1長さLa2の約3倍に設定されている。
さらに、第2隙間Sb2が大きくなることによって屈曲作業が容易となる。このように屈曲作業が容易になる効果は、前述の式(5)の関係が成り立つような、固定子鉄心11の内径D[mm]に対してスロット12の数N[個]が多い固定子において特に得ることができる。
本発明の他の実施形態では、第1接合端部および第2接合端部は、第1屈曲部から別のU字状導体との接合箇所までの間に2つ以上の第2屈曲部を有していてもよい。
本発明の他の実施形態では、第2角度θ2は第1角度θ1より小さくてもよい。
本発明の他の実施形態では、軸方向長さJは、軸方向全長Hの(2/3)倍以上であってもよい。
本発明の他の実施形態では、第2長さは第1長さLa以下であってもよい。
本発明の他の実施形態では、固定子鉄心の内径D[mm]と、前記スロットの数N[個]との関係は、N<Dであってもよい。
本発明の他の実施形態では、巻線を構成する巻線部は3つ以上設けられてもよいし、各巻線部の接続の組み合わせは任意である。すなわち各巻線部の接続は、直列接続でも、並列接続でも、直列接続と並列接続との複合接続でもよい。
本発明の他の実施形態では、固定子鉄心の1つのスロットに6つ以上の導体(挿入部)が挿入されてもよい。
本発明の他の実施形態では、モータは、車両用電動パワーステアリングの動力源に限らず、各種用途の電動機または発電機に適用されてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
11・・・固定子鉄心
12・・・スロット
13・・・固定子巻線
20・・・外回りU字状導体(U字状導体、第1U字状導体)
21、31・・・第1挿入部
22、32・・・第2挿入部
23、33・・・U字部
24、34・・・第1接合端部
25、35・・・第2接合端部
30・・・内回りU字状導体(U字状導体、第2U字状導体)
51・・・第1屈曲部
52・・・第2屈曲部
53・・・第3屈曲部(接合箇所)
90・・・回転電機(モータ)
Claims (10)
- 筒状に形成され、周方向へ離れた位置で軸方向へ貫通している複数のスロット(12)を有する固定子鉄心(11)と、前記スロットを挿通する複数のU字状導体(20、30)の末端同士を接合して成る固定子巻線(13)と、を備える回転電機(90)の固定子(10)であって、
前記U字状導体は、
前記スロットに挿入されている第1挿入部(21、31)と、
前記第1挿入部に対し周方向へ離れた位置で前記スロットに挿入されている第2挿入部(22、32)と、
前記固定子鉄心に対し軸方向の一方で前記第1挿入部の一端と前記第2挿入部の一端とを接続しているU字部(23、33)と、
前記固定子鉄心に対し軸方向の他方で前記第1挿入部の他端から延び出し、前記第1挿入部に対し周方向へ離れた位置で別の前記U字状導体に接合されている第1接合端部(24、34)と、
前記固定子鉄心に対し軸方向の他方で前記第2挿入部の他端から延び出し、前記第2挿入部に対し周方向へ離れた位置で別の前記U字状導体に接合されている第2接合端部(25、35)と、を有し、
前記第1接合端部および前記第2接合端部は、前記スロットの開口付近で屈曲している第1屈曲部(51)、および、当該第1屈曲部(51)から別の前記U字状導体との接合箇所(53)までの間で屈曲している1つ以上の第2屈曲部(52)を有していることを特徴とする回転電機の固定子。 - 前記第1接合端部および前記第2接合端部は、前記第2屈曲部(52)を1つ有し、
前記第1接合端部および前記第2接合端部のうち、前記第1屈曲部から前記第2屈曲部までの部分を第1スロープ部(54)とし、
前記第1接合端部および前記第2接合端部のうち、前記第2屈曲部から前記接合箇所までの部分を第2スロープ部(55)とし、
前記第1挿入部および前記第2挿入部と前記第1スロープ部とのなす角度を第1角度θ1とし、
前記第1スロープ部と前記第2スロープ部とのなす角度を第2角度θ2とすると、
θ2≧θ1
の関係が成り立つことを特徴とする請求項1に記載の回転電機の固定子。 - 前記第1屈曲部と前記接合箇所とを結ぶ仮想的な直線を仮想直線(SL)とし、
前記第1挿入部および前記第2挿入部と前記仮想直線とのなす角度を第3角度θ3とすると、
θ1<θ3
の関係が成り立つことを特徴とする請求項2に記載の回転電機の固定子。 - 前記第1接合端部および前記第2接合端部の軸方向の全長を軸方向全長H(H1、H2)とし、
前記第1接合端部および前記第2接合端部のうち、前記固定子鉄心から前記第2屈曲部までの軸方向の長さを軸方向長さJ(J1、J2)とすると、
J<(2/3)H
の関係が成り立つことを特徴とする請求項2または3に記載の回転電機の固定子。 - 周方向で隣接する2つの前記スロットの周方向の間隔をスロット間隔Ps(Ps1)とし、
前記第1屈曲部と前記第2屈曲部との周方向の間隔を屈曲間隔Pk(Pk2)とすると、
Pk<Ps
の関係が成り立つことを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。 - 前記第1スロープ部の長さを第1長さLa(La2)とし、
前記第2スロープ部の長さを第2長さLb(Lb2、Lb3)とすると、
Lb>La
の関係が成り立つことを特徴とする請求項2〜5のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。 - 隣接する2つの前記第1スロープ部の隙間を第1隙間Sa(Sa1)とし、
隣接する2つの前記第2スロープ部の隙間を第2隙間Sb(Sb1、Sb2)とすると、
Sa>Sb
の関係が成り立つことを特徴とする請求項2〜6のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。 - 前記固定子鉄心の内径D[mm]と、前記スロットの数N[個]との関係は、
N>D
を満たすことを特徴とする請求項2〜7のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。 - 前記U字状導体には、前記第1接合端部および前記第2接合端部が互いに周方向へ遠ざかるように屈曲している第1U字状導体と、前記第1接合端部および前記第2接合端部が互いに周方向へ近づくように屈曲している第2U字状導体とがあることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
- 前記第2U字状導体は、前記第1U字状導体に対し内側に位置していることを特徴とする請求項9に記載の回転電機の固定子。
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