JP2017169248A

JP2017169248A - ステータコア

Info

Publication number: JP2017169248A
Application number: JP2016049158A
Authority: JP
Inventors: 雅志井上; Masashi Inoue
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-03-14
Filing date: 2016-03-14
Publication date: 2017-09-21
Anticipated expiration: 2036-03-14
Also published as: US10418864B2; US20170264147A1; JP6502881B2

Abstract

【課題】簡易な構成でステータを軸方向において小型化可能なステータコアを提供する。
【解決手段】円筒状の筒状基部１１と、筒状基部１１から径方向内側に延びると共に周方向に所定間隔で配置された複数のティース１２と、を備え、周方向において隣り合うティース１２の間にＳＣ３１用のスロット１８が形成されているステータコア１０であって、ティース１２の上端面側において、ＳＣ３１の曲げ内側に対向する部分に、所定周方向長さ、所定径方向長さ及び所定軸方向長さの第１切欠４１、第２切欠４２が形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、ステータコアに関する。

モータを軸方向において小型化するため、種々の工夫が行われている。例えば、特許文献１では、ステータコアから軸方向外側に突出するコイルの突出量を小さくするために、スロットの開口を囲むステータコアの周縁部をテーパ面とし、このテーパ面にコイルを密着させている。

特開２０１０−１３０８４２号公報

しかしながら、特許文献１では、形状の異なるステータコア用板を積層することで前記テーパ面を構成しているため、異なるステータコア用板を得るために複数の金型が必要なうえ、打ち抜き加工（プレス加工）に手間を要していた。また、予め形成されたＳＣ（Segment Conductor）をスロットに差し込む形式の場合、ＳＣをステータコアに押し付けないため、ＳＣをテーパ面に密着させることができない。

そこで、本発明は、簡易な構成でステータを軸方向において小型化可能なステータコアを提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、円筒状の筒状基部と、前記筒状基部から径方向内側に延びると共に周方向に所定間隔で配置された複数のティースと、を備え、周方向において隣り合う前記ティースの間にコイル用のスロットが形成されているステータコアであって、前記ティースの一端面側において、前記コイルの曲げ内側に対向する部分に、所定周方向長さ、所定径方向長さ及び所定軸方向長さの切欠が形成されていることを特徴とするステータコアである。

このような構成によれば、ティースの一端面側において、コイルの曲げ内側に対向する部分に、所定周方向長さ、所定径方向長さ及び所定軸方向長さの切欠が形成されているので、コイルの曲げ内側がティースに干渉し難くなり、曲げ点がステータコアの軸方向内側に移動する。これにより、ステータコアの一端面から軸方向外側に突出するコイルの折り曲げ部分の突出量が小さくなる。したがって、ステータは軸方向において小型化される。また、切欠は、所定周方向長さ、所定径方向長さ及び所定軸方向長さであるから、簡易に構成できる。

また、前記コイルの曲げ内面と前記ティースとの間に隙間が形成され、前記コイルの曲げ内面は前記ティースに接触しないことが好ましい。

このような構成によれば、コイルの曲げ内面とティースとの間に隙間が形成され、コイルの曲げ内面はティースに接触しないので、コイルの表面に形成された絶縁膜を良好に保護できる。これにより、コイルとティースとは電気的に良好に絶縁される。

また、前記切欠の径方向長さは、前記コイルの径方向長さよりも大きいことが好ましい。

このような構成によれば、前記切欠の径方向長さは、前記コイルの径方向長さよりも大きいので、コイルの曲がり部分が径方向においてばらついたとしても、コイルの曲がり部分が切欠に良好に収容される。

また、複数のステータコア用板が積層されることで構成され、前記切欠は、一端面側に配置される複数の前記ステータコア用板が切り欠かれることで構成されていることが好ましい。

このような構成によれば、複数のステータコア用板を積層することで、ステータコアを容易に得る。

また、前記ティースの一端面側において、前記コイルの曲げ外側に対向する部分に切欠は形成されておらず、前記ティースにおいて前記コイルの曲げ外側に対向する対向面は、軸方向に沿っていることが好ましい。

このような構成によれば、コイルの曲げ外側に対向する部分に切欠は形成されておらず、ティースにおいてコイルの曲げ外側に対向する対向面は、軸方向に沿っているので、磁路は良好に確保されている。

また、前記スロットの周方向両側に配置された前記ティースに前記切欠がそれぞれ形成されていることが好ましい。

本発明によれば、簡易な構成でステータを軸方向において小型化可能なステータコアを提供することができる。

本実施形態に係るモータの斜視図である。本実施形態に係るステータコア用板の斜視図である。本実施形態に係るステータの斜視図である。（ａ）は本実施形態に係るステータの断面図（図３のＸ１−Ｘ１線断面図）であり、（ｂ）は比較例に係るステータの断面図である。本実施形態に係るステータコアの斜視図である。本実施形態に係るＳＣ（セグメントコンダクタ、以下、ＳＣと記載）の斜視図である。本実施形態に係るステータコアの平面図である。変形例に係るステータの斜視図である。変形例に係るステータの断面図（図８のＸ２−Ｘ２線断面）である。変形例に係るステータコアの下面図である。

本発明の一実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。

≪モータの構成≫
本実施形態に係るモータ１００は、例えば、ハイブリッド車（車両）に搭載される薄型のモータである。モータ１００は、ハイブリッド車には横向きの状態、つまり、軸線Ｏ１方向が左右方向に沿った状態で搭載されるが、ここでは便宜上、図１を基準として「上下」を設定する。すなわち、以下の説明において、モータ１００の軸方向は上下方向である。そして、モータ１００は、軸方向（上下方向）において、小型化が図られている。

モータ１００は、軸線Ｏ１を中心として回転する円柱状のロータ１１０と、ロータ１１０の径方向外側に同軸で配置された円筒状のステータ１と、を備えている。

≪ロータ≫
ロータ１１０は、円柱状のロータコア１２０と、ロータコア１２０に埋設された複数の磁石（図示しない）と、を備えている。ロータコア１２０は、薄円板状のロータコア用板１２１が軸方向において複数積層されることで構成されている。複数のロータコア用板１２１は例えばかしめられることによって積層状態で維持されている。ロータコア１２０の中心には、出力シャフト（図示しない）が差し込まれる貫通孔１２２が形成されている。複数の磁石は、ロータコア１２０の径方向外側で周方向において等間隔で配置されている。

≪ステータの構成≫
ステータ１は、外部のインバータ（図示しない）から三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）交流電流が供給されることで、ロータ１１０を回転させるための磁力を生起するものである。ステータ１は、ステータコア１０と、複数のＳＣ３１（Segment Conductor、コイル）と、を備えている。

＜ステータコアの構成＞
ステータコア１０は、鉄芯となって内部に磁路の形成される部分であり、概ね円筒状を呈している。ステータコア１０は、円筒状の筒状基部１１と、筒状基部１１の内周面から径方向内側に延びると共に、周方向において所定間隔で配置された複数のティース１２と、を備えている。そして、周方向において隣り合うティース１２、１２の間にＳＣ３１用のスロット１８が形成されている。

＜ステータコア−ティース＞
ティース１２は、軸方向視において、筒状基部１１から径方向内側に所定幅で延びるティース本体１３と、ティース本体１３の径方向内側端で周方向において幅広に形成された幅広部１４と、を備えている（図３、図５、図７参照）。このように、ティース本体１３の径方向内側に、ティース本体１３よりも幅広の幅広部１４が形成されているので、ＳＣ３１がスロット１８から径方向内側に脱落しないようになっている。

＜ステータコア−スロット＞
スロット１８は、軸方向に延びると共に上端側、下端側がそれぞれ開口した貫通孔であって、ＳＣ３１の第１被差し込み部３３、第２被差し込み部３４が差し込まれる孔である。本実施形態において、スロット１８は、軸方向視において、径方向が長手であり、周方向が短手であり、径方向において６本の線材３２が並ぶようになっている（図７参照）。

＜ステータコア−ステータコア用板＞
このようなステータコア１０は、薄リング板状のステータコア用板２０が複数積層されることで構成されている（図２、図５参照）。複数のステータコア用板２０は、例えばかしめられることによって、積層状態で維持されている。ステータコア用板２０は、磁性体で形成された電磁鋼板を、例えば、打ち抜き加工することで得られる。

ステータコア用板２０は、環状の基板部２１と、基板部２１の内周縁から径方向内側に延びると共に、周方向において所定間隔で配置された複数のティース板部２２と、を備えている（図２参照）。基板部２１は、積層された場合に筒状基部１１を構成する部分である。ティース板部２２は、積層された場合にティース１２を構成する部分である。

＜ＳＣ＞
ＳＣ３１は、２つのスロット１８、１８に差し込まれており、三相交流電流が通電する部分である。ＳＣ３１は金属製の線材３２が複数（本実施形態では３本）束ねられ、結合剤（図示しない）によって相互に結合されている（図３、図６、図７参照）。また、ＳＣ３１の表面には、電気的絶縁性を確保するための絶縁膜（図示しない）が形成されている。

＜絶縁紙＞
なお、ＳＣ３１とスロット１８の電気的絶縁性を確保するため、ＳＣ３１とスロット１８との間に、図示しない絶縁紙がスロット１８の内壁面に隣接して挿入されている。ただし、前記絶縁膜が充分に厚く形成され、絶縁性が良好に確保されている場合は、その限りではない。

ＳＣ３１は、概ね、軸方向上側が閉じた逆Ｕ字形を呈しており、軸方向に延びる第１被差し込み部３３及び第２被差し込み部３４と、第１被差し込み部３３及び第２被差し込み部３４の各上端部を接続し折り返し部分を構成する折り返し部３５と、を備えている（図６参照）。そして、ＳＣ３１の折り返し部３５側は、コイルエンド側とも称される。

第１被差し込み部３３と、第２被差し込み部３４とは、スロット１８にそれぞれ差し込まれている（図３参照）。第１被差し込み部３３、第２被差し込み部３４は、三相交流電流が通電した場合に周方向に配列する複数のティース１２が良好に磁化するように、複数（本実施形態では４つ）のスロット１８を隔てて差し込まれている（図３参照）。

第１被差し込み部３３の下端は、他のＳＣ３１の第２被差し込み部３４の下端と電気的に接続されている。第２被差し込み部３４の下端は、他のＳＣ３１の第１被差し込み部３３の下端と電気的に接続されている。

第１被差し込み部３３はスロット１８の径方向外側に差し込まれており、第２被差し込み部３４はスロット１８の径方向内側に差し込まれている（図３、図７参照）。そして、軸方向視において、折り返し部３５は、周方向に対して若干斜めに延びている。

＜折り返し部の曲げ方向＞
次に、第１被差し込み部３３、第２被差し込み部３４に対する折り返し部３５の曲げ方向を説明する。ここで、平面視において、軸線Ｏ１を中心として、右回り側を前側、左回り側を後側とする。

第１被差し込み部３３を基準として、折り返し部３５は前側に折れ曲がっている。したがって、第１被差し込み部３３及び折り返し部３５の折り曲げ部分（境界部分）において、前側が折り曲げ内側であり、後側が折り曲げ外側となる。

第２被差し込み部３４を基準として、折り返し部３３は後側に折れ曲がっている。したがって、第２被差し込み部３４及び折り返し部３５の折り曲げ部分（境界部分）において、後側が折り曲げ内側であり、前側が折り曲げ外側となる。

＜切欠＞
ティース本体１３の上端面側（一端面側）には、第１切欠４１と、第２切欠４２とが形成されている。

＜第１切欠＞
第１切欠４１は、スロット１８の上端側の開口を囲むティース１２のうち、ティース本体１３の上端面側において、径方向外側かつ周方向後側に、所定周方向長さＬ１（幅）、所定径方向長さＬ２（幅）、所定軸方向長さＬ３（深さ）で形成されている。ティース本体１３の上端面側において、径方向外側かつ周方向後側は、第１被差し込み部３３及び折り返し部３５の折り曲げ部分（境界部分）における折り曲げ内側と、対向する部分である。

第１切欠４１は、上端面側に配置される複数のステータコア用板２０が同様に切り欠かれることで構成されている。ここで、第１切欠４１、後記する第２切欠４２は、周方向、径方向において一定長さ（一定幅）であるので、第１切欠４１を構成する上端面側の複数のステータコア用板２０は同一形状となる。これにより、第１切欠４１を構成する上端面側の複数のステータコア用板２０は、同一の金型で電磁鋼板を打ち抜き加工することで得られる。よって、特許文献１のように複数の金型を使用して、複数のステータコア用板２０間で異なる切欠を形成する構成に対して、生産性は高い。

このように、第１被差し込み部３３及び折り返し部３５の折り曲げ内側に対向する部分に、第１切欠４１が形成されているので、折り返し部３５がティース本体１３に干渉し難くなり、第１被差し込み部３３のスロット１８への差し込み量が大きくなっている。これにより、ステータコア１０から上方に突出する折り返し部３５の突出量Ｔ１は、第１切欠４１が形成されていない場合における突出量Ｔ２よりも小さくなっている（Ｔ１＜Ｔ２、図４参照）。したがって、ステータ１が軸方向において小型化されている。

第１切欠３１の所定径方向長さＬ２は、ＳＣ３１の径方向長さＬ０（コイル幅）よりも大きく構成されている。これにより、第１被差し込み部３３に対する折り返し部３５の折り曲げ方向が径方向においてばらついたとしても、折り返し部３５が第１切欠３１に収容されるようになっている。第２切欠４２の所定径方向長さＬ５についても同様である。

第１被差し込み部３３及び折り返し部３５の折り曲げ内面３６は、ティース本体１３に接触し難くなり、折り曲げ内面３６とティース本体１３との間に隙間が形成されている。これにより、折り曲げ内面３６に形成された絶縁膜（図示しない）を良好に保護できる。

＜第２切欠＞
第２切欠４２は、スロット１８の上端側の開口を囲むティース１２のうち、ティース本体１３の上端面側において、径方向内側かつ周方向前側に、所定周方向長さＬ４、所定径方向長さＬ５、所定軸方向長さで形成されている。ティース本体１３の上端面側において、径方向内側かつ周方向前側は、第２被差し込み部３４及び折り返し部３５の折り曲げ部分（境界部分）における折り曲げ内側と、対向する部分である。なお、第２切欠４２は、上端面側に配置される複数のステータコア用板２０が同様に切り欠かれることで構成されている。

このように、第２被差し込み部３４及び折り返し部３５の折り曲げ内側に対向する部分に、第２切欠４２が形成されているので、折り返し部３５がティース本体１３に干渉し難くなり、第２被差し込み部３４のスロット１８への差し込み量が大きくなっている。これにより、ステータコア１０から上方に突出する折り返し部３５の突出量は、第２切欠が形成されていない場合における突出量よりも小さくなっている。したがって、ステータ１が軸方向において小型化されている。

なお、スロット１８の上端面側の開口を囲むティース本体１３の上端面側において、ＳＣ３１の曲げ外側に対向する部分に切欠は形成されていない。すなわち、ティース本体１３の径方向外側かつ前側と、径方向内側かつ後側とには、切欠は形成されておらず、ＳＣ３１の曲げ外側に対向する対向面１８ａ、１８ｂは、軸方向（上下方向）に沿っている。ここで、ＳＣ３１の曲げ外側は、折り曲げ部３５に干渉しないので、第１被差し込み部３４、第２被差し込み部３５の差し込み量に関与しない。そして、このように切欠は形成されていないので、鉄芯、つまり、磁路が良好に確保されている。

≪ステータ、ステータコアの効果≫
ステータ１、ステータコア１０によれば、次の効果を得る。
第１被差し込み部３３及び折り返し部３５の折り曲げ内側に第１切欠４１が形成され、第２被差し込み部３４及び折り返し部３５の折り曲げ内側に第２切欠４２が形成されているので、ステータコア１０の上端面から上方に突出する折り返し部３５の突出量Ｔ１が小さくなる。これにより、ステータ１、モータ１００が軸方向において小型化される。

また、折り曲げ機によって予め成形されたＳＣ３１をスロット１８に差し込むのみでステータ１を容易に得ることができる。すなわち、ＳＣ３１をステータコア１０に押し付け密着させる等の工程は不要である。

≪変形例≫
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、次のように変更してもよい。

その他に例えば、図８〜図１０に示す構成としてもよい。図８〜図１０は、ステータ１の下端面側（一端面側）を示している。図８、図９に示すように、第１被差し込み部３３の下端側において、第１被差し込み部３３を構成する線材３２の下端部３７は、周方向において交互に折り曲げられている。すなわち、ティース本体１３の前側、後側のいずれもが、ＳＣ３１の曲げ内側に対応する部分となる。そして、ティース本体１３の下端面側において、スロット１８の周方向両側に、第３切欠４３、４３がそれぞれ形成されている。

そして、下端部３７の折り曲げ点３７ａは、軸方向においてステータコア１０に寄っており、ステータコア１０の下端面から下端部３７の下方への突出量は小さくなっている。これにより、ステータ１は軸方向において小型化されている。

前記した実施形態では、ステータコア１０が複数のステータコア用板２０が積層されることで構成された場合を例示したが、その他に例えば、ステータコア１０が鋳造等による一体成型品である構成でもよい。

前記した実施形態では、ステータコア１０がモータ１００（電動機）に適用された構成を例示したが、その他に例えば、ジェネレータ（発電機）に適用された構成でもよい。

１ステータ
１０ステータコア
１１筒状基部
１２ティース
１８スロット
２０ステータコア用板
３１ＳＣ（コイル）
３２線材
３３第１被差し込み部
３４第２被差し込み部
３５折り返し部
４１第１切欠
４２第２切欠
４３第３切欠
Ｌ０ＳＣの径方向長さ
Ｌ１第１切欠の所定周方向長さ
Ｌ２第１切欠の所定径方向長さ
Ｌ３第１切欠の所定軸方向長さ
Ｔ１突出量
Ｔ２突出量

Claims

円筒状の筒状基部と、前記筒状基部から径方向内側に延びると共に周方向に所定間隔で配置された複数のティースと、を備え、周方向において隣り合う前記ティースの間にコイル用のスロットが形成されているステータコアであって、
前記ティースの一端面側において、前記コイルの曲げ内側に対向する部分に、所定周方向長さ、所定径方向長さ及び所定軸方向長さの切欠が形成されている
ことを特徴とするステータコア。
前記コイルの曲げ内面と前記ティースとの間に隙間が形成され、前記コイルの曲げ内面は前記ティースに接触しない
ことを特徴とする請求項１に記載のステータコア。
前記切欠の径方向長さは、前記コイルの径方向長さよりも大きい
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のステータコア。
複数のステータコア用板が積層されることで構成され、
前記切欠は、一端面側に配置される複数の前記ステータコア用板が切り欠かれることで構成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のステータコア。
前記ティースの一端面側において、前記コイルの曲げ外側に対向する部分に切欠は形成されておらず、
前記ティースにおいて前記コイルの曲げ外側に対向する対向面は、軸方向に沿っている
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のステータコア。
前記スロットの周方向両側に配置された前記ティースに前記切欠がそれぞれ形成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のステータコア。