JP2017139873A

JP2017139873A - ステータ

Info

Publication number: JP2017139873A
Application number: JP2016018698A
Authority: JP
Inventors: 元貴竹野; Motoki Takeno
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-02-03
Filing date: 2016-02-03
Publication date: 2017-08-10

Abstract

【課題】ステータコアの径方向への大型化を抑制しつつ、ステータコアのヨークでの磁気飽和を抑制して高トルク対応可能なステータを提供する。【解決手段】ステータ１００が環状のヨーク１２と複数のティース１３とを備えるステータコア１１と、ティース１３の周囲に巻回されたコイル１７と、コイル１７の一部で、ティース１３の軸方向端面より軸方向外側に突出するコイルエンド部の半径方向外側と前記ヨーク１２の外周との間に設けられ、一のティース１３と他のティース１３との間に磁路を形成するように周方向に延びる磁性体３１と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両駆動用モータ（回転電機）に用いられるステータの構造に関する。

ハイブリッド車両や電気自動車の駆動用モータとして小型で大きな出力トルクが得られるようにロータに永久磁石を埋め込んだ永久磁石型モータが用いられている。永久磁石型モータは、出力トルクが大きいと、ステータコアに流れる磁束も大きくなる。このため、磁束が飽和しないようにティース幅やヨーク幅を大きくとり、ステータコアのティースやヨークに流れる磁束を低くし、且つ、均一に分布するようにするとモータの効率が高くなる（例えば、特許文献１参照）。一方、ステータコアで磁気飽和が発生すると大きなトルク出力が出ず、モータ効率も低下してしまう。このため、ステータコアは、磁気飽和が発生しないような厚み、形状に設計されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平９−３０８１９８号公報特開平５−２５２７１４号公報

ところで、高トルクを出力可能なモータを実現しようとすると、ステータコアのヨーク部を広く取る必要があり、ステータコアが径方向に大型化してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、ステータコアの径方向への大型化を抑制しつつ、ステータコアのヨークでの磁気飽和を抑制して高トルク対応可能なステータを提供することを目的とする。

本発明のステータは、環状のヨークと前記ヨークの内周面から半径方向内側に突出する複数のティースとを備えるステータコアと、前記ティースの周囲に巻回されたコイルと、前記コイルの一部で、前記ティースの軸方向端面より軸方向外側に突出するコイルエンド部の半径方向外側と前記ヨークの外周との間に設けられ、一のティースと他のティースとの間に磁路を形成するように周方向に延びる磁性体と、を備えることを特徴とする。

本発明は、ステータコアの径方向への大型化を抑制しつつ、ステータコアのヨークでの磁気飽和を抑制して高トルク対応可能なステータを提供することができる。

本発明の実施形態のステータの外形を示す斜視図である。本発明の実施形態のステータにおけるステータコアの外形を示す斜視図である。本発明の実施形態のステータのティースに巻回されるコイルを示す斜視図である。本発明の実施形態のステータにおいて各ティースにコイルが巻回されたステータアセンブリを示す斜視図である。図４に示すステータアセンブリのコイルエンドに樹脂モールドをした状態のステータを示す斜視図である。本発明の実施形態のステータにおいて磁性体の取り付けを示す斜視図である。本実施形態のステータを円周方向に展開した平面図、及びその立面図である。本発明の他の実施形態のステータを示す斜視図である。本発明の他の実施形態のステータを円周方向に展開した平面図、及びその立面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態のステータ１００は、ステータコア１１と、ステータコア１１の複数のティース１３に巻回された複数のコイル１７と、コイル１７のステータコア１１の軸方向端面１１ａより軸方向外側に突出したコイルエンド部１８（図３,４に示す）を覆う樹脂モールド２１と、ステータ１００の軸方向端面１１ａの上に配置された磁性体３１と、を含んでいる。以下の説明においては、図１に示すように、環状の外形のステータコア１１の外周方向を「周方向」、ステータコア１１の半径方向を「半径方向」、ステータコア１１の厚さ方向を「軸方向」という。

次に、図２〜図６を参照しながら、本実施形態のステータ１００の構造を詳細に説明する。図２に示すように、ステータコア１１は、環状のヨーク１２とヨーク１２の内周面から半径方向内側に突出する複数のティース１３とを備えている。ステータコア１１は、複数の電磁鋼板を積層して製造してもよいし、磁性粉を加圧成形して製造してもよい。ステータコア１１の外周面には、取り付け用のボス１５が設けられている。ボス１５には、図示しないケーシングにステータ１００を固定するボルトを通す穴１６が設けられている。

図３に示すように、ステータコア１１の各ティース１３の周囲に導体を巻回してコイル１７を形成する。コイル１７の巻回にはいくつかの方法があるが、図３に示すように、四角筒状で半径方向の両端面にフランジが張り出している絶縁材料で形成された絶縁部材２０（ボビン）に導体を巻きつけてコイル１７を形成しておき、絶縁部材２０とコイル１７とを一体としてティース１３に挿入する方法がある。また、図２に示すティース１３の間のスロット１４に導体を挿入して溶接等でコイル１７を形成するようにしてもよい。

導体をティース１３の周囲に巻回してコイル１７を形成すると、ティース１３の軸方向端面１３ａの上の導体は、ティース１３の軸方向端面１３ａ、あるいは、ステータコア１１の軸方向端面１１ａより軸方向外側に突出する。コイル１７の内、ティース１３の軸方向端面１３ａ、あるいは、ステータコア１１の軸方向端面１１ａから軸方向外側に突出した部分がコイルエンド部１８である。そして、全てのティース１３の周囲にコイル１７を形成すると図４に示すようなステータアセンブリ９０となる。

図４に示すようにコイルエンド部１８の半径方向外側と、ヨーク１２の外周との間にはステータコア１１の軸方向端面１１ａ（金属面）が露出した環状部分１１ｂが形成されている。

次に、図４に示すステータアセンブリ９０のコイルエンド部１８の部分を樹脂成形用の型で覆い、型の中に樹脂を注入して、コイルエンド部１８及び絶縁部材２０を樹脂でモールドすると、図５に示すように、ステータコア１１の軸方向端面１１ａの上にドーナツ状の樹脂モールド２１が形成される。樹脂モールド２１とヨーク１２の外周との間には、ステータコア１１の軸方向端面１１ａ（金属面）が露出した環状部分１１ｂが残っている。

次に、図６に示すように、環状部分１１ｂの上にティース１３の間に磁路を形成するように周方向に延びる磁性体３１を取り付けていく。磁性体３１は、例えば、電磁鋼板を重ねて成形してもよいし、磁性粉を加圧成形して形成してもよい。磁性体３１は、円弧状で、内径は樹脂モールド２１の外径と同一か少し大きい程度であり、外径は、ヨーク１２の外径寸法よりも小さく、環状部分１１ｂの上に設置可能な大きさとなっている。図６に示す実施形態では、磁性体３１の円周方向の長さは、２つのティース１３の円周方向の中心間距離よりも少し短い長さとなっている（図７（ａ）参照）。これにより、磁性体３１は２つのティース１３の間に磁路を形成することができる。

図７（ａ）は、磁性体３１を取り付けたステータ１００を円周方向に展開した平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の立面図である。図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、ティース１３の間の磁束の一部は、図７（ａ）の矢印９１、図７（ｂ）の矢印９２に示すように、ティース１３から磁性体３１を通って隣接するティース１３に流れていく。このため、本実施形態のステータ１００は、ヨーク１２が磁気飽和を起こしにくく、ステータコア１１の径方向への大型化を抑制しつつ、高トルクを出力することができる。

次に図８、図９を参照しながら、本発明の他の実施形態について説明する。先に図１〜図７を参照して説明した部分と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。

図８に示すように、本実施形態のステータ２００は、円環状の磁性体３２を環状部分１１ｂに取り付けたものである。図９（ａ）は、円環状の磁性体３２を取り付けたステータ２００を円周方向に展開した平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）の立面図である。図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、離間して配置されているティース１３の間の磁束の一部は、図９（ａ）の矢印９３、図９（ｂ）の矢印９４に示すように、ティース１３から磁性体３２を通って離間して配置された他のティース１３に流れていく。本実施形態のステータ２００は、先に図１〜図７を参照して説明したステータ１００と同様の作用効果を奏する。

以上の各実施形態では、コイルエンド部１８を樹脂モールドし、その後、樹脂モールド２１の外周とヨーク１２の外周との間の環状部分１１ｂに磁性体３１、３２を取り付けることとして説明したが、樹脂モールドを行わず、コイルエンド部１８の半径方向外側とヨーク１２との間の環状部分１１ｂの上に磁性体３１あるいは磁性体３２を取り付けるようにしてもよい。

１１ステータコア、１１ａ，１３ａ軸方向端面、１１ｂ環状部分、１２ヨーク、１３ティース、１４スロット、１５ボス、１６穴、１７コイル、１８コイルエンド部、２０絶縁部材、２１樹脂モールド、３１，３２磁性体、９０ステータアセンブリ、９１〜９４矢印、１００，２００ステータ。

Claims

環状のヨークと前記ヨークの内周面から半径方向内側に突出する複数のティースとを備えるステータコアと、
前記ティースの周囲に巻回されたコイルと、
前記コイルの一部で、前記ティースの軸方向端面より軸方向外側に突出するコイルエンド部の半径方向外側と前記ヨークの外周との間に設けられ、一のティースと他のティースとの間に磁路を形成するように周方向に延びる磁性体と、
を備えるステータ。