JP2015159648A - 回転電機のステータ - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコアでの磁束の流れが阻害されるのを抑えつつ、モールド材でコイルを固定する際にステータコアに発生する圧縮応力を低減する。
【解決手段】ヨーク２３には、ステータ軸方向端面２３ａ，２３ｂで開口する開口穴３３ａ，３３ｂが、ティース２４が突出するステータ周方向位置に形成され、モールド樹脂１４が開口穴３３ａ，３３ｂに充填されている。常温への冷却時に生じるステータコア２１の内周側への収縮による圧縮応力を、開口穴３３ａ，３３ｂに充填された充填樹脂部１４ａ，１４ｂで受けることができ、ティース２４及びヨーク２３に発生する圧縮応力を低減することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転電機のステータに関し、特に、モールド材によりコイルをステータコアに固定するステータに関する。

下記特許文献１の回転電機のステータでは、ステータコアにコイルを樹脂モールドにより固定している。

特開２００９−７２０５５号公報 特開２００７−１２４７９１号公報 特開平５−８３９０１号公報

特許文献１では、モールド材でコイルをステータコアに固定する際の温度変化によって、ステータコアとモールド材の熱膨張率の違いによる圧縮応力がステータコアに発生する。ステータコアに発生する圧縮応力が大きくなると、ステータコアの鉄損による損失が増大する。

本発明は、ステータコアでの磁束の流れが阻害されるのを抑えつつ、モールド材でコイルを固定する際にステータコアに発生する圧縮応力を低減することを目的とする。

本発明に係る回転電機のステータは、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る回転電機のステータは、ステータ周方向に沿って延びるヨークと、ステータ周方向に互いに間隔をおいて配置され、各々がヨークよりステータ径方向内側へ突出する複数のティースとを含むステータコアと、ティースに巻装されたコイルと、を備える回転電機のステータであって、ステータ軸方向端部に設けられたモールド材によりコイルがステータコアに固定され、ヨークには、ステータ軸方向端面で開口する開口穴が、ティースが突出するステータ周方向位置に形成され、開口穴にモールド材が充填されていることを要旨とする。

本発明によれば、ヨークには、ステータ軸方向端面で開口する開口穴が、ティースが突出するステータ周方向位置に形成され、開口穴にモールド材が充填されていることで、ステータコアでの磁束の流れが阻害されるのを抑えつつ、モールド材でコイルを固定する際にステータコアに発生する圧縮応力を低減することができる。

本発明の実施形態に係る回転電機のステータの軸方向から見た概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る回転電機のステータの軸方向と垂直な方向から見た概略構成を示す断面図である。 ステータコア２１及びコイル２２の構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る回転電機のステータの軸方向から見た他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る回転電機のステータの軸方向と垂直な方向から見た他の概略構成を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

図１〜３は、本発明の実施形態に係る回転電機のステータの概略構成を示す図である。図１はステータの軸方向から見た概略構成を示し、図２はステータの軸方向と垂直な方向から見た断面図を示し、図３はステータコア２１及びコイル２２の構成例を示す。図１，３では、ステータ周方向に関して構成の一部を図示しているが、図示を省略している残りの部分の構成は、図示している部分と同様の構成である。

ステータは、ステータコア２１と、ステータコア２１に巻装されたコイル２２とを含んで構成される。ステータコア２１は、ステータ周方向に沿って延びる円環状のヨーク２３と、ヨーク２３の内周面よりステータ径方向内側（図示しないロータ側）へ突出する複数のティース２４とを含み、例えば複数の電磁鋼板をステータ軸方向に積層して構成することが可能である。複数のティース２４はステータ周方向に互いに間隔をおいて配置され、各ティース２４にコイル２２が巻装されている。図３の例では、複数のティース２４がステータ周方向に等間隔で配置され、コイル２２が各ティース２４に集中巻で巻装されている。コイル２２は、ステータコア２１（ティース２４）よりステータ軸方向外側（ステータ軸方向一方側及び他方側）へ張り出したコイルエンド部２２ａ，２２ｂを有する。

ステータにおいては、コイル２２をステータコア２１に固定するために、モールド樹脂（モールド材）１４がステータ軸方向両端部に設けられている。図２の例では、モールド樹脂１４がコイルエンド部２２ａ，２２ｂ及びヨーク２３のステータ軸方向両端面２３ａ，２３ｂの一部（内周側部分）を覆うように密着して設けられていることで、コイルエンド部２２ａ，２２ｂがモールド（封止）されている。モールド樹脂１４は、ステータ周方向に隣接するコイル２２間の隙間等にも充填される。モールド樹脂１４としては、例えば熱硬化性樹脂を用いることが可能である。

本実施形態では、ヨーク２３には、ステータ軸方向一端面２３ａで開口する開口穴３３ａ、及びステータ軸方向他端面２３ｂで開口する開口穴３３ｂが、ティース２４が突出するステータ周方向位置、つまりティース２４よりステータ径方向外側位置のティースバック部に形成されている。各開口穴３３ａ，３３ｂは、ステータ軸方向に沿って延びている。そして、モールド樹脂１４が各開口穴３３ａ，３３ｂに充填されている。モールド樹脂１４における開口穴３３ａに充填された充填樹脂部１４ａは、開口穴３３ａの内周面と密着し、モールド樹脂１４における開口穴３３ｂに充填された充填樹脂部１４ｂは、開口穴３３ｂの内周面と密着している。図３の例では、開口穴３３ａ，３３ｂを各ティース２４毎に対応させて各ティースバック部に形成している。また、図２の例では、ステータ軸方向中央部に位置する電磁鋼板には開口穴３３ａ，３３ｂを形成するための穴は設けられておらず、開口穴３３ａ，３３ｂは貫通穴となっていないが、開口穴３３ａ，３３ｂは貫通穴となっていてもよい。

モールド樹脂１４によりコイル２２をステータコア２１に固定する際には、加熱によりモールド樹脂１４を高温で熱硬化させるが、樹脂成形後に常温まで冷却すると、ステータコア２１とモールド樹脂１４の線膨張率の違いによる熱応力が発生する。その際に、ステータコア２１は、加熱により外周側へ膨張し、常温への冷却により内周側へ収縮する。常温への冷却によりステータコア２１が内周側へ収縮すると、モールド樹脂１４から荷重を受けることでステータコア２１に圧縮応力が作用する。ステータコア２１に作用する圧縮応力が大きくなると、ステータコア２１の鉄損による損失が増大する。

これに対して本実施形態では、常温への冷却時に生じるステータコア２１の内周側への収縮による圧縮応力を、開口穴３３ａ，３３ｂに充填された充填樹脂部１４ａ，１４ｂの柱で受けることができ、ティース２４及びヨーク２３に発生する圧縮応力を低減することができる。したがって、簡便な構造でティース２４及びヨーク２３の鉄損による損失を低減することができる。その際に、開口穴３３ａ，３３ｂ（充填樹脂部１４ａ，１４ｂ）は、磁束密度の低いティースバック部に設けられるため、充填樹脂部１４ａ，１４ｂによりティース２４及びヨーク２３での磁束の流れが阻害されるのを抑え、トルクの低下を抑えることができる。また、樹脂モールドの金型を変更するだけで、ステータコア２１に発生する圧縮応力を低減することができるため、ステータのコスト増加を抑えることができる。

本実施形態では、例えば図４，５に示すように、モールド樹脂１４をヨーク２３の外周面２３ｃ上にさらに設けることも可能である。図４，５に示す構成例において、モールド樹脂１４におけるヨーク外周面２３ｃ上に設けられた外周樹脂部１４ｃ，１４ｄは、ヨーク外周面２３ｃと密着している。図４の例では、外周樹脂部１４ｃ，１４ｄは、各ティース２４が位置するステータ周方向位置、つまり各ティース２４よりステータ径方向外側の位置に配置されている。図５の例では、外周樹脂部１４ｃは、ヨーク外周面２３ｃ上におけるステータ軸方向一方側部分（図５の左側部分）に配置され、外周樹脂部１４ｄは、ヨーク外周面２３ｃ上におけるステータ軸方向他方側部分（図５の右側部分）に配置されている。

図１〜３の構成例の場合は、常温への冷却時に、ヨーク２３における開口穴３３ａ，３３ｂ（充填樹脂部１４ａ，１４ｂ）より外周側の部分にて圧縮応力が印加される。これに対して図４，５の構成例の場合は、常温への冷却時に、ヨーク外周面２３ｃに密着する外周樹脂部１４ｃ，１４ｄがヨーク２３を外周側から引っ張ることで、ヨーク２３（特に充填樹脂部１４ａ，１４ｂより外周側の部分）に発生する圧縮応力を低減することができる。したがって、簡便な構造でヨーク２３の鉄損による損失をさらに低減することができる。なお、図４，５の構成例の場合は、引張応力が発生する部位が存在するが、電磁鋼板の特性上、圧縮応力に比べて鉄損は十分小さい。

以上の実施形態では、開口穴３３ａ，３３ｂ（充填樹脂部１４ａ，１４ｂ）を各ティース２４毎に対応させて各ティースバック部に設けるものとした。ただし、本実施形態では、例えばティースバック部に１つおきに開口穴３３ａ，３３ｂ（充填樹脂部１４ａ，１４ｂ）を設ける等、必ずしも各ティースバック部毎に開口穴３３ａ，３３ｂ（充填樹脂部１４ａ，１４ｂ）を設ける必要はない。また、本実施形態では、開口穴３３ａ（充填樹脂部１４ａ）及び開口穴３３ｂ（充填樹脂部１４ｂ）のいずれか一方を省略することも可能である。

図４，５の構成例では、外周樹脂部１４ｃ，１４ｄを各ティース２４毎に対応させて各ティース２４よりステータ径方向外側の位置に設けるものとした。ただし、図４，５の構成例では、例えばティース１つおきに対応させて外周樹脂部１４ｃ，１４ｄを設ける等、必ずしも各ティース２４毎に対応させて外周樹脂部１４ｃ，１４ｄを設ける必要はない。また、図４，５の構成例では、外周樹脂部１４ｃ，１４ｄのステータ周方向位置が、ティース２４に対しステータ周方向にずれた位置であってもよい。また、図４，５の構成例では、外周樹脂部１４ｃ，１４ｄのいずれか一方を省略することも可能である。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

１４ モールド樹脂、１４ａ，１４ｂ 充填樹脂部、１４ｃ，１４ｄ 外周樹脂部、２１ ステータコア、２２ コイル、２２ａ，２２ｂ コイルエンド部、２３ ヨーク、２４ ティース、３３ａ，３３ｂ 開口穴。

Claims (1)

1. ステータ周方向に沿って延びるヨークと、ステータ周方向に互いに間隔をおいて配置され、各々がヨークよりステータ径方向内側へ突出する複数のティースとを含むステータコアと、
   ティースに巻装されたコイルと、
   を備える回転電機のステータであって、
   ステータ軸方向端部に設けられたモールド材によりコイルがステータコアに固定され、
   ヨークには、ステータ軸方向端面で開口する開口穴が、ティースが突出するステータ周方向位置に形成され、
   開口穴にモールド材が充填されている、回転電機のステータ。

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