JP2015073358A - ステータ - Google Patents

Abstract

【課題】放熱部材を所望位置に容易に配置でき、ステータ構成部材に対して均一に密着させることができるステータを提供する。【解決手段】ステータ３０は、ティース４１Ｂを有するステータコア４１と、ティース４１Ｂに装着されるボビン５０と、ボビン５０に巻き回されるコイル７０と、を備える。さらに、ステータ３０は、ボビン５０に形成される支持溝５３と、支持溝５３に配置され、先端部分がステータ端部からステータ軸方向に突出するように構成される放熱部材６０と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、モータやジェネレータ等の回転電機のステータに関する。

特許文献１には、ステータコアの各ティースにコイルが巻き回された集中巻方式のステータが開示されている。ステータは、回転電機の一部を構成する部品である。

特開２００６−８７１７２号公報

上記したステータは、隣接するティース間に形成されたスロット内に設けられ、これらティースに巻き回されたコイルに接触する放熱板（放熱部材）を備えている。このように構成されたステータでは、コイルをティースに巻き回した後にコイル間に放熱板を挿入するため、コイル（ステータ構成部材）と放熱板とが均一に密着しにくく、また放熱板を所望の位置に配置しにくいという問題がある。

そこで、本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、放熱部材を所望位置に容易に配置でき、ステータ構成部材に対して均一に密着させることができるステータを提供することを目的とする。

本発明によれば、ティースを有するステータコアと、ティースに装着されるボビンと、ボビンに巻き回されるコイルと、を備えるステータが提供される。このステータは、ボビンに形成される支持溝と、支持溝に配置され、先端部分がステータ端部からステータ軸方向に突出するように構成される放熱部材と、を備えることを特徴とする。

本発明によるステータでは、放熱部材がボビンの支持溝に配置されるので、放熱部材を所望位置に容易に配置でき、コイル巻線時にも放熱部材とボビンとの位置ずれが生じない。その結果、放熱部材とステータ構成部材とを均一に密着させることができ、放熱部材による放熱性を高めることが可能となる。

図１は、第１実施形態によるステータを備える回転電機の概略構成図である。 図２は、ステータを構成する分割ステータの斜視図である。 図３は、コイルを巻き回す前の分割ステータの斜視図である。 図４は、分割ステータを構成するボビン及び放熱板の斜視図である。 図５は、ステータの斜視図である。 図６は、ボビンと放熱板の配置の一例を示す図である。 図７Ａは、第２実施形態によるステータを構成する分割ステータを外周側から見た斜視図である。 図７Ｂは、第２実施形態によるステータを構成する分割ステータを内周側から見た斜視図である。 図８は、第１実施形態及び第２実施形態の変形例によるステータの一部斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態によるステータ３０を備える回転電機１００の概略構成図である。

図１に示すように、回転電機１００は、円筒形状のケース１０の内部にロータ２０及びステータ３０を備える。

ロータ２０は、ロータコア２１と回転軸２２とから構成されている。ロータ２０の回転軸２２は円柱状のロータコア２１の中心を貫通するように配置され、回転軸２２とロータコア２１とは一体的に固定されている。ロータコア２１がケース１０内に収容された状態で、回転軸２２はケース１０の開口端を閉塞する蓋部材に回転自在に支持される。

ステータ３０は、３つの入力端子Ｕ、Ｖ、Ｗと、複数の分割ステータ４０とを備える３相Ｙ型結線ステータである。複数の分割ステータ４０は、ケース１０の内周面に沿って設けられ、ロータ２０のロータコア２１の外周を取り囲むように円環状に配置される。分割ステータ４０は、ステータコア４１にコイル７０が巻き回されて構成される部材である。

上記のように構成される回転電機１００は、ロータ２０がステータ３０に対して回転することによって、モータ又はジェネレータとして機能する。

図２〜図４を参照して、分割ステータ４０の構成について説明する。図２は、ステータ３０を構成する分割ステータ４０の斜視図である。図３は、コイル７０を巻き回す前の分割ステータ４０の斜視図である。図４は、分割ステータ４０を構成するボビン５０及び放熱板６０の斜視図である。なお、図２では、放熱板６０等の記載が省略されている。

図２及び図３に示すように、分割ステータ４０は、電磁鋼板を積層して一体形成したステータコア４１と、ステータコア４１に取り付けられるボビン５０と、ボビン５０に隣接するように設けられる放熱板６０（放熱部材）と、ボビン５０に巻き回されるコイル７０と、を備える。

ステータコア４１は、複数の電磁鋼板からなる積層体である。ステータコア４１は、ケース１０の内周面に対応して円弧状に形成されるヨーク４１Ａと、ヨーク４１Ａからステータ径方向の内側に突出するティース４１Ｂと、から構成されている。ティース４１Ｂの外周面には、ボビン５０が装着される。

ボビン５０は、絶縁部材であって、第１構成体５０Ａと第２構成体５０Ｂとに分割可能な部材として構成されている。ボビン５０は、ティース４１Ｂの外周側面に沿って形成されるコイル巻枠部５１と、コイル巻枠部５１のステータ径方向の端から起立する一対のフランジ５２と、を備える。

コイル巻枠部５１は、両端が開口する角筒部材として形成されている。コイル巻枠部５１の内周面は、ステータコア４１のティース４１Ｂをステータ径方向に挿通可能な形状となっている。コイル巻枠部５１の外周面上には、コイル７０が巻き回される。

一対のフランジ５２は、平行状態で対向する壁部材である。これらフランジ５２は、コイル巻枠部５１上に巻き回されるコイル７０のステータ径方向の幅を規定する。

図３及び図４に示すように、放熱板６０は、ボビン５０の第１構成体５０Ａに対して配置され、通電時等にコイル７０で発生した熱を放熱する。放熱板６０は、ボビン５０やステータコア４１よりも熱伝導率が高い材料によって形成される。放熱板６０は、底板６１と、底板６１から起立する起立板６２とを有するＬ字状板部材として構成されている。

図４に示すように、ボビン５０の第１構成体５０Ａには、放熱板６０を位置決めした状態で支持する支持溝５３が形成されている。支持溝５３は、コイル巻枠部５１の外周面に形成される第１溝５３Ａと、ステータ外周側のフランジ５２に形成される第２溝５３Ｂと、から構成されている。

第１溝５３Ａは、第１構成体５０Ａのステータ軸方向の外側端面に形成されるとともに、ステータ径方向に沿って延設される。第１溝５３Ａは、放熱板６０の底板６１を配置可能な形状となっている。第１溝５３Ａの溝幅は底板６１の幅よりも僅かに大きく設定されており、第１溝５３Ａの溝深さは底板６１の板厚とほぼ同じに設定されている。

第２溝５３Ｂは、フランジ５２の内側面に形成されるとともに、ステータ軸方向に沿って延設される。第２溝５３Ｂは、放熱板６０の起立板６２を配置可能な形状となっており、第１溝５３Ａに接続するように構成されている。第２溝５３Ｂの溝幅は起立板６２の幅よりも僅かに大きく設定されており、第２溝５３Ｂの溝深さは起立板６２の板厚とほぼ同じに設定されている。

なお、ステータ内周側のフランジ５２には、放熱板６０の底板６１の先端が挿入される挿入孔５５が形成されている。また、ボビン５０の第１構成体５０Ａのステータ軸方向の端部には、第１溝５３Ａの一部を切り欠いて形成されるとともに、ボビン５０の外周面と内周面とを貫通する貫通孔５４が形成されている。

図３に示すように、放熱板６０は、ステータコア４１のティース４１Ｂに装着されたボビン５０に設けられる。放熱板６０は、底板６１が第１溝５３Ａに位置し、起立板６２が第２溝５３Ｂに位置するようにボビン５０の第１構成体５０Ａに配置される。このように放熱板６０が配置された状態のボビン５０にコイル７０が巻き回されることで、分割ステータ４０が構成される。

図５に示すように、複数の分割ステータ４０が円環状に配置されることで、回転電機１００のステータ３０が形成される。ステータ３０では、放熱板６０の底板６１は第１溝５３Ａに配置された状態でコイル７０と接触しており、放熱板６０の起立板６２の根元部分は第２溝５３Ｂに配置された状態でコイル７０と接触している。また、起立板６２の先端部分は、ステータ３０の端部から軸方向に突出している。このように構成されるステータ３０では、コイル７０への通電時等に当該コイル７０で発生した熱は、放熱板６０の底板６１及び起立板６２に伝えられ、起立板６２の先端部分から外部へと放熱される。放熱板６０での放熱によって、コイル７０周りの温度上昇が抑制される。

上記した第１実施形態による回転電機１００のステータ３０によれば、以下の効果を得ることができる。

ステータ３０は、複数の分割ステータ４０から構成されている。分割ステータ４０は、ティース４１Ｂを有するステータコア４１と、ティース４１Ｂに装着されるボビン５０と、ボビン５０に設けられる放熱板６０と、ボビン５０に巻き回されるコイル７０と、を備える。ボビン５０には支持溝５３が形成され、放熱板６０は先端部分がステータ端部からステータ軸方向に突出するように支持溝５３に配置される。ステータ３０では、放熱板６０がボビン５０の支持溝５３に配置されるので、放熱板６０を所望位置に容易に配置でき、コイル巻線時にも放熱板６０とボビン５０との位置ずれが生じない。その結果、放熱板６０とステータ構成部材であるボビン５０及びコイル７０とを均一に密着させることができ、放熱板６０による放熱性を高めることが可能となる。

ボビン５０はティース４１Ｂの外周に沿って形成されるコイル巻枠部５１を備えており、放熱板６０は底板６１及び起立板６２とを有するＬ字状板部材として構成されている。そして、放熱板６０は、底板６１がコイル巻枠部５１の外周面とコイル７０との間に位置するように配置され、起立板６２の先端部分がステータ３０の端部から外側に突出するように配置される。これにより、放熱板６０とコイル７０とを均一に密着させることができ、放熱板６０による放熱性を高めることが可能となる。

支持溝５３は、コイル巻枠部５１の外周面にステータ径方向に沿って延設される第１溝５３Ａと、ステータ外周側のフランジ５２にステータ軸方向に沿って延設され、第１溝５３Ａに接続する第２溝５３Ｂと、を備える。放熱板６０は、底板６１が第１溝５３Ａに位置し、起立板６２が第２溝５３Ｂに位置するように配置される。これにより、放熱板６０を所望位置に確実に配置することができ、放熱板６０とコイル７０との密着性をより高めることができる。

ステータ内周側のフランジ５２には、放熱板６０の底板６１の先端が挿入される挿入孔５５が形成される。このように底板６１の先端を挿入孔５５に挿入することで、放熱板６０とボビン５０との位置決めをより正確なものとすることができる。また、底板６１の先端が挿入孔５５に係止されるので、コイル巻線時における放熱板６０のずれをより確実に防止できる。

なお、図６に示すように、第２溝５３Ｂを、ステータ外周側のフランジ５２だけでなく、ステータ内周側のフランジ５２に形成してもよい。このように構成されたボビン５０では、起立板６２がステータ外周側に位置するように放熱板６０を配置したり、起立板６２がステータ内周側に位置するように放熱板６０を配置したりすることが可能となる。これにより、放熱板６０のレイアウトの自由度を高めることができる。

起立板６２がステータ内周側に位置するように配置された放熱板６０において、放熱板６０の底板６１の先端は、ステータ外周側のフランジ５２に形成された挿入孔５５に挿入されてもよい。また、ステータ内周側のフランジ５２に第２溝５３Ｂを形成する場合には、ステータ外周側のフランジ５２に第２溝５３Ｂを形成しなくてもよい。

（第２実施形態）
図７Ａ及び図７Ｂを参照して、本発明の第２実施形態によるステータ３０について説明する。

図７Ａは、第２実施形態によるステータ３０を構成する分割ステータ４０を外周側から見た斜視図である。図７Ｂは、分割ステータ４０を内周側から見た斜視図である。

第２実施形態によるステータ３０は、放熱板６０がステータコア４１とボビン５０との間に配置される点において、第１実施形態のステータと相違する。なお、以下の実施形態では、第１実施形態と同じ機能を果たす構成等には同一の符号を用い、重複する説明を適宜省略する。

図７Ａ及び図７Ｂに示すように、分割ステータ４０のステータコア４１のティース４１Ｂには、ボビン５０が装着される。ボビン５０を構成する第１構成体５０Ａのコイル巻枠部５１の内周面には、放熱板６０を位置決めした状態で支持する支持溝５６が形成される。

支持溝５６は、ティース４１Ｂのステータ軸方向端面に対向するコイル巻枠部５１の内周面に、ステータ径方向に沿って延設される溝である。支持溝５６は、放熱板６０の底板６１を配置可能な形状となっている。支持溝５６の溝幅は底板６１の幅よりも僅かに大きく設定されており、支持溝５６の溝深さは底板６１の板厚とほぼ同じに設定されている。

放熱板６０は、底板６１が支持溝５６に位置し、起立板６２がステータ外周側のフランジ５２の外周側側面に沿うようにボビン５０に設けられる。したがって、放熱板６０の底板６１は、コイル巻枠部５１の内周面とティース４１Ｂのステータ軸方向の端面との間に位置している。また、放熱板６０の起立板６２の根元部分はフランジ５２の外周側側面に当接しており、起立板６２の先端部分はステータ３０の端部から軸方向に突出している。

このように構成されるステータ３０では、コイル７０への通電時等に当該コイル７０で発生した熱は、ボビン５０を介して放熱板６０の底板６１及び起立板６２に伝えられ、起立板６２の先端部分から外部へと放熱される。放熱板６０での放熱によって、コイル７０周りの温度上昇が抑制される。

なお、放熱板６０は、起立板６２がステータ外周側のフランジ５２に沿うように設けられるのではなく、起立板６２がステータ内周側のフランジ５２に沿うように設けられてもよい。

上記した第２実施形態による回転電機１００のステータ３０によれば、以下の効果を得ることができる。

ボビン５０には支持溝５６が形成され、放熱板６０は先端部分がステータ端部からステータ軸方向に突出するように支持溝５６に配置される。ステータ３０では、放熱板６０がボビン５０の支持溝５６に配置されるので、放熱板６０を所望位置に容易に配置でき、コイル巻線時にも放熱板６０とボビン５０との位置ずれが生じない。その結果、放熱板６０とステータ構成部材であるボビン５０及びステータコア４１とを均一に密着させることができ、コイル７０で発生した熱を放熱板６０を用いて効率的に放熱することが可能となる。

ボビン５０はティース４１Ｂの外周に沿って形成されるコイル巻枠部５１を備えており、放熱板６０は底板６１及び起立板６２とを有するＬ字状板部材として構成されている。そして、放熱板６０は、底板６１がコイル巻枠部５１の内周面とティース４１Ｂとの間に位置するように配置され、起立板６２の先端部分がステータ３０の端部から外側に突出するように配置される。これにより、放熱板６０とボビン５０とを均一に密着させることができ、コイル７０で発生した熱を放熱板６０を用いてより効率的に放熱することが可能となる。

支持溝５６は、ティース４１Ｂの端面に対向するコイル巻枠部５１の内周面に、ステータ径方向に沿って延設される溝である。放熱板６０は、底板６１が支持溝５６に位置し、起立板６２が一方のフランジのステータ径方向端面に沿うように配置される。これにより、放熱板６０とボビン５０とを均一に密着させることができ、コイル７０で発生した熱を放熱板６０を用いてより効率的に放熱することが可能となる。

なお、第２実施形態によるステータ３０のボビン５０には、第１実施形態と同様に、第１溝５３Ａ及び第２溝５３Ｂからなる支持溝５３や、挿入孔５５を形成してもよい。この場合には、ボビン５０とステータコア４１との間及びボビン５０とコイル７０との間に放熱板６０を配置することが可能となり、放熱板６０のレイアウトの自由度及び放熱板６０による放熱性を高めることができる。

（第１及び第２実施形態の変形例）
図８を参照して、第１及び第２実施形態の変形例によるステータ３０について説明する。

図８は、第１実施形態及び第２実施形態の変形例によるステータ３０の一部斜視図である。

図８に示す変形例によるステータ３０では、放熱板６０の起立板６２の先端部分に特徴がある。つまり、ステータ３０の端部から突出する起立板６２の先端部分が、コイル７０の引き出し線等の電気配線を挿通可能な挿通路６２Ａを構成するように屈曲形成されている。起立板６２の先端部分によって形成された挿通路６２Ａは、ステータ周方向に電気配線を通過させるように構成されている。

変形例によるステータ３０では、放熱板６０の起立板６２の先端部分を屈曲させて挿通路６２Ａを形成するので、この挿通路６２Ａに電気配線等を係止させることができ、放熱板６０を用いて電気配線を取りまとめることが可能となる。このようにステータ３０では、放熱板６０は放熱機能を有するだけでなく、配線をまとめるクリップとしての機能も有するので、ステータ３０を構成する構成部品を削減することが可能となる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

第１及び第２実施形態では、ステータ３０は、複数の分割ステータ４０から構成される。しかしながら、ステータ３０は、複数のティースを一体的に備える円環状ステータコアによって構成されてもよい。

また、第１及び第２実施形態では、放熱板６０は、ステータ３０の一方の軸方向端部に位置するように設けられているが、ステータ３０の両方の軸方向端部に位置するように設けられてもよい。この場合には、放熱板６０の配置数を増やすことができ、コイル７０周りの温度上昇をより抑制することが可能となる。

１００ 回転電機
２０ ロータ
３０ ステータ
４０ 分割ステータ
４１ ステータコア
４１Ａ ヨーク
４１Ｂ ティース
５０ ボビン
５１ コイル巻枠部
５２ フランジ
５３ 支持溝
５３Ａ 第１溝
５３Ｂ 第２溝
５５ 挿入孔
５６ 支持溝
６０ 放熱板（放熱部材）
６１ 底板
６２ 起立板
６２Ａ 挿通路
７０ コイル

Claims (7)

1. ティースを有するステータコアと、前記ティースに装着されるボビンと、前記ボビンに巻き回されるコイルと、を備えるステータであって、
   前記ボビンに形成される支持溝と、
   前記支持溝に配置され、先端部分がステータ端部からステータ軸方向に突出するように構成される放熱部材と、
   を備えることを特徴とするステータ。
2. 前記ボビンは、前記ティースの外周に沿って形成されるコイル巻枠部を備えており、
   前記放熱部材は、底板と、前記底板から起立する起立板とを有するＬ字状板部材であり、
   前記底板は、前記コイル巻枠部の外周面と、前記コイルとの間に位置するように配置され、
   前記起立板は、その先端部分がステータ端部から突出するように配置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のステータ。
3. 前記ボビンは、前記コイル巻枠部のステータ径方向の各端から起立するフランジを備え、
   前記支持溝は、前記コイル巻枠部の外周面にステータ径方向に沿って延設される第１溝と、一方の前記フランジにステータ軸方向に沿って延設され、前記第１溝に接続する第２溝と、を備え、
   前記放熱部材は、前記底板が前記第１溝に位置し、前記起立板が前記第２溝に位置するように配置される、
   ことを特徴とする請求項２に記載のステータ。
4. 一方の前記フランジに対向する他方の前記フランジには、前記底板の先端が挿入される挿入孔が形成される、
   ことを特徴とする請求項３に記載のステータ。
5. 前記ボビンは、前記ティースの外周に沿って形成されるコイル巻枠部を備えており、
   前記放熱部材は、底板と、前記底板から起立する起立板とを有するＬ字状板部材であり、
   前記底板は、前記ティースを挿通可能に形成された前記コイル巻枠部の内周面と、前記ティースとの間に位置するように配置され、
   前記起立板は、その先端部分がステータ端部から突出するように配置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のステータ。
6. 前記ボビンは、前記コイル巻枠部のステータ径方向の各端から起立するフランジを備え、
   前記支持溝は、前記コイル巻枠部の内周面にステータ径方向に沿って延設される溝であり、
   前記放熱部材は、前記底板が前記支持溝に位置し、前記起立板が一方の前記フランジのステータ径方向端面に沿うように配置される、
   ことを特徴とする請求項５に記載のステータ。
7. 前記放熱部材の先端部分は、電気配線を挿通可能な挿通路を構成するように屈曲形成される、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載のステータ。

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