JP2018027001A - ステータ及びブラシレスモータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】導線が巻回されるティース12を有し、環状に配置される複数の分割コア20と、互いに隣り合う分割コア20の上側又は下側の少なくとも一方に設けられて、これらの分割コア20を周方向に沿った離間距離を拡縮可能に連結する連結機構30とを備え、複数の分割コア20が環状に配置された状態で、離間距離を拡縮することによりステータ100が拡径又は縮径するようにした。
【選択図】図2
Description
かかる構成により、複数の分割コアを直線状に配置した状態で巻き線するようにしているので、巻き線時にティース間距離を広げることができ、ノズルの通過するスペースを確保しつつ導線をより多く巻回することができ、導線の占有面積を大きくすることが可能となる。
かかる構成により、周方向に隣り合う一方の分割コアに設けられた突起を、他方の分割コアに設けられた長孔内でスライドさせることで、これらの分割コアの離間距離が拡縮するので、離間距離を広げた状態で巻き線することができ、ノズルの通過するスペースを確保しつつ導線をより多く巻回することができ、導線の占有面積を大きくすることが可能となる。
そのうえ、連結機構を分割コアの上側又は下側の少なくとも一方に設けているので、分割コアを構成する鋼板は、複雑な形状にする必要なく従来のものを用いることができ、無理なく組み立てることのできる実用的なステータを提供することが可能となる。
さらに、上述したように、分割コアの鋼板としては従来のものを用いることができるので、例えば鋼板に長孔を形成する場合のように、磁気抵抗を増加させることなく分割コアを製造することができる。
そこで、前記連結機構が、互いに隣り合う前記分割コアの離間距離が拡がった状態において、これらの分割コアの拡がり角度が変わることを規制する拡がり角規制機構を有することが好ましい。
このような構成であれば、複数の分割コアが環状に配置された状態において、その姿勢を保ちながら移動させることができるので、作業性を向上させることができる。
これならば、連結機構を既存のインシュレータに設けているので、部品点数を増やすことなくステータに連結機構を備えさせることができる。
そこで、前記スライド溝が、前記インシュレータの底面に形成されて周方向に延在する凹溝であり、前記スライド部が、前記インシュレータの周方向端面から周方向外側に延在して前記スライド溝に挿入されるものであり、前記スライド部の上下にクリアランスが形成されていることが好ましい。
このような構成であれば、分割コアに高さ寸法のばらつきが生じたとしても、そのばらつきをスライド部の上下に形成されたクリアランスによって吸収することができ、スライド部と分割コアとの干渉を防ぐことができる。
そこで、本発明に係るステータは、環状に配置される複数の分割コアと、これらの分割コアに巻回される導線とを備え、前記導線が少なくとも2つの分割コアに切断されることなく連続して巻回されているステータにおいて、互いに隣り合う前記分割コアの上側又は下側の少なくとも一方に設けられ、前記導線の一部であり2つの前記ティース間に掛け渡される渡線部分に生じる弛みを低減する弛み低減機構をさらに備え、前記弛み低減機構は、互いに隣り合う前記分割コアの離間距離が縮まった場合にその機能を発揮するものであることを特徴とするものである。
このような構成であれば、弛み低減機構によって離間距離を縮めた場合に渡線部分に生じる弛みを低減することができるので、各相の導線間の絶縁距離を確実に確保することができる。
これならば、弛み低減機構を既存のインシュレータに設けているので、部品点数を増やすことなくステータに弛み低減機構を備えさせることができる。
このような構成であれば、上述した弛み低減機構にインシュレータの径方向の位置ずれを防止する機能を兼ね備えさせることができる。
そこで、本発明に係るステータは、周方向に隣り合う前記分割コアの間に介在して、これらの分割コアが軸方向に位置ずれすることを防ぐ軸方向ずれ防止機構をさらに備えており、前記軸方向ずれ防止機構が、周方向に隣り合う一方の分割コアに設けられて軸方向一方側を向く上向き面と、他方の分割コアに設けられて軸方向他方側を向く下向き面とを有し、周方向に隣り合う前記分割コアが離間している状態で、前記上向き面と前記下向き面とが接触するように構成されたものが好ましい。
このような構成であれば、周方向に隣り合う分割コアが離間している状態で一方の分割コアの上向き面と他方の分割コアの下向き面とが接触するように構成されているので、上向き面によって下向き面を下方から支持することができる。これにより、環状に配置された分割コアが軸方向に位置ずれることを防止することでき、ステータの組み立てを容易にすることができる。そのうえ、分割コアの軸方向の位置ずれを防止しているので、分割コアの上方や下方に設けられるインシュレータへ加わる応力を小さくすることができ、インシュレータに必要とされる強度を低くすることができ、材料の削減や製造コストの低減を図れる。
このような構成であれば、第1凸部を第2凸部及び第3凸部によって挟むことができるので、分割コアの軸方向一方側への位置ずれ及び軸方向他方側への位置ずれの両方を防ぐことができる。
このようなブラシレスモータであれば、上述したステータと同様の作用効果を得ることができる。
なお、本実施形態では、複数の分割コア10は、いずれも同じ形状をなし、各分割コア10それぞれに1つのティース12が設けられているが、分割コア10の形状は全て同じである必要はないし、1つの分割コア10に複数のティース12が設けられていても良い。
本実施形態では、分割コア10の上部に上方から嵌め込む、或いは、分割コア10の下部に下方から嵌め込むことができるように、インシュレータ20の底面に分割コア10の上部及び下部のティース形状に対して先端が狭まったテーパ形状の凹部(図示しない)が形成されている。
なお、インシュレータ20の分割コア10への固定方法は、前述の方法に限る必要はない。
なお、分割コア10の形状は、上方から視た場合と下方から視た場合とで異なる形状であっても良い。また、インシュレータ20に関しても、分割コア10の上部に設けられるものと下部に設けられるものとで形状が互いに異なっていても構わない。
かかる構成により、コイル収容空間Sに収容されたコイルを固定させつつ、コイルとティース12とを絶縁することができる。
なお、ここでいう離間距離は、互いに隣り合う分割コア10における互いに対向する側面同士の離間距離である。
このフランジ部24は、周方向に沿って延在するとともに、その途中に段部241が形成されており、一端部242が他端部243よりも低く、且つ、他端部243がその隣に位置するインシュレータ20のフランジ部24における一端部242よりも上方に位置するように構成されている。なお、本実施形態のフランジ部24は、外側起立部23と一体的に形成されている。
なお、連結機構30は、フランジ部24の一端部242に設けられて上方に突出するスライド部32と、他端部243に形成されたスライド溝31とから構成されていても良い。
このストッパ機構は、図3に示すように、スライド溝31に形成されて、その幅寸法が途中で狭くなる括れ部311から構成されている。そして、前記スライド部32の外径は、スライド溝31の幅寸法と略同一かやや小さく、括れ部311の幅寸法よりもやや大きい。
この構成により、スライド部32がスライド溝31の一端側又は他端側に位置した状態を保つことができ、ステータ100を拡径状態又は縮径状態に保つことが可能となる。
この方法では、3つのティース12全てに巻き線を完了するまでに、導線の巻き始めが3回、導線の切断が3回必要となる。
この方法であれば、3つのティース12全てに巻き線を完了するまでに、導線の巻き始めは1回、導線の切断は2回で済み、巻き線時間の短縮化を図れる。
このように渡線部分Lが生じると、連結機構30により互いに隣り合う分割コア10の離間距離を縮めた場合に、前記渡線部分Lに弛みが生じて各相の導線間における絶縁距離を確保できなくなる恐れがある。
なお、本実施形態の弛み低減機構40は、分割コア10の上側と下側とで同じ構成であるので、以下ではこれらを代表して、分割コア10の上側に設けられたものについて説明する。
ここでは、一方の引っ掛かり部41aの上端から他方の引っ掛かり部41bの下端までの導線の長さが、ステータ100の拡径状態、すなわち互いに隣り合う分割コア10の離間距離が最も長くなった状態と、上述した縮径状態とにおいて互いに略同じ長さとなるように構成されている。
なお、各引っ掛かり部41a、bの上端部及び下端部には、渡線部分L(導線)を引っ掛かけるための凹溝が形成されている。
さらに、上述したように、分割コア10の鋼板としては従来のものを用いることができるので、例えば鋼板に長孔を形成する場合のように、磁気回路を低減させることなく分割コア10を製造することができる。
具体的にこの拡がり角規制機構は、一対の規制面である、前記スライド溝31の内側面312と、前記スライド部32の外側面322とから構成されている。前記内側面312及び前記外側面32は、スライド方向と平行な互いに対向する平面であり、膨出部321が前記凹部313に係合した状態において互いに面接触するように構成されている。
かかる構成により、分割コア10に高さ寸法のばらつきが生じたとしても、そのばらつきをスライド部32の上下に形成されたクリアランスによって吸収することができ、スライド部32と分割コア10との干渉を防ぐことができる。
このような構成であれば、スライド部の外周面とスライド溝の内周面とによって上述した拡がり角規制機構を構成することができ、互いに隣り合う分割コアの拘束力を向上させて分割コアのガタつきを抑制することができる。
また、ブラシレスモータは三相交流のものには限られず、単相交流のものであっても良い。
なお、ここでは第1凸部141、第2凸部142、及び第3凸部143は、軸方向に直交する平面で切った断面が互いに同じ形状である。
上述した構成により、分割コア10が環状に配置された状態において、第2凸部142の下向き面52と第1凸部141の上向き面51とが接触して第2凸部142が第1凸部141に支持されるとともに、第1凸部141の下向き面52と第3凸部143の上向き面51とが接触して第1凸部141が第3凸部143に支持される。
また、下段鋼板群T3を構成する鋼板Tは、上段鋼板群T1を構成する鋼板Tと同様、突起部t1が周方向一方側に位置し、切欠部t2が周方向他方側に位置する状態で積層されている。
一方、中段鋼板群T2を構成する鋼板Tは、上段鋼板群T1及び下段鋼板群T3を構成する鋼板Tとは表裏が逆の状態、すなわち突起部t1が周方向他方側に位置し、切欠部t2が周方向一方側に位置する状態で積層されている。
このような鋼板群T1〜T3によって各分割コア10を構成することにより、周方向に隣り合う分割コア10の間の全てに軸方向ずれ防止機構50が設けられる。
その一例としては、図16に示すように、前記実施形態のおける第3凸部を設けておらず、一方の分割コア50aの側面13に第1凸部141及び第2凹部152を設け、他方の分割コア50bの側面13に第2凸部142及び第1凹部151を設けた構成を挙げることができる。
その一例としては、図17に示すように、他方の分割コア50bの側面13に凹部を設けていない構成を挙げることができる。この場合、他方の分割コア50bの側面13に設けた第2凸部142の下面が下向き面52として形成され、一方の分割コア50aの中段鋼板群T2の上面において前記下向き面52と対向する部分が上向き面51として形成される。また、他方の分割コア50bの側面13に設けた第3凸部143の上面が上向き面51として形成され、一方の分割コア50aの中段鋼板群T2の下面において前記上向き面51と対向する部分が下向き面52として形成される。この構成では、例えば前記実施形態よりも凸部142、143の突出長さを長くすることで、ティース12間にノズルが通る程度に分割コア10を離間させた状態で、上向き面51と下向き面52とを接触させることができる。
10 ・・・分割コア
12 ・・・ティース
20 ・・・インシュレータ
30 ・・・連結機構
31 ・・・スライド溝
32 ・・・スライド部
L ・・・渡線部分
40 ・・・弛み低減機構
50 ・・・軸方向ずれ防止機構
51 ・・・上向き面
52 ・・・下向き面
141・・・第1凸部
142・・・第2凸部
143・・・第3凸部
151・・・第1凹部
152・・・第2凹部
153・・・第3凹部
Claims (18)
- 導線が巻回されるティースを有し、環状に配置される複数の分割コアと、
互いに隣り合う前記分割コアの上側又は下側の少なくとも一方に設けられて、これらの分割コアを周方向に沿った離間距離を拡縮可能に連結する連結機構とを備え、
前記複数の分割コアが環状に配置された状態で、前記離間距離を拡縮することにより拡径又は縮径するステータ。 - 前記連結機構が、互いに隣り合う前記分割コアの離間距離が拡がった状態において、これらの分割コアの拡がり角度が変わることを規制する拡がり角規制機構を有する請求項1記載のステータ。
- 前記拡がり角規制機構が、前記離間距離を拡縮する方向と平行であり、互いに対向する一対の規制面を有し、これら一対の規制面が互いに面接触することにより前記拡がり角度を規制するように構成されている請求項2記載のステータ。
- 前記分割コアと前記導線との間に介在してこれらを絶縁するインシュレータをさらに備え、
前記インシュレータが、前記各分割コアの上側及び下側に設けられており、
前記連結機構が、周方向に隣り合う前記インシュレータに設けられている請求項1乃至3のうち何れか一項に記載のステータ。 - 前記連結機構が、
周方向に隣り合う前記インシュレータの一方に設けられたスライド溝と、他方に設けられて前記スライド溝をスライドするスライド部とを有しており、
前記スライド部が前記スライド溝をスライド移動することで、前記離間距離が拡縮するように構成されている請求項4記載のステータ。 - 前記スライド溝が、前記インシュレータの底面に形成されて周方向に延在する凹溝であり、
前記スライド部が、前記インシュレータの周方向端面から周方向外側に延在して前記スライド溝に挿入されるものであり、
前記スライド部の上下にクリアランスが形成されている請求項1乃至5のうち何れか一項に記載のステータ。 - 前記連結機構が、前記スライド溝の一端側から他端側又は他端側から一端側に前記スライド部が移動することを防ぎ、前記スライド部が前記スライド溝の一端側又は他端側に位置する状態を保つストッパ機構を有している請求項1乃至6のうち何れか一項に記載のステータ。
- 前記ストッパ機構が、前記スライド溝に形成され、当該スライド溝の幅寸法が途中で狭くなる括れ部から構成されている請求項7記載のステータ。
- 環状に配置される複数の分割コアと、これらの分割コアに巻回される導線とを備え、前記導線が少なくとも2つの分割コアに切断されることなく連続して巻回されているステータにおいて、
互いに隣り合う前記分割コアの上側又は下側の少なくとも一方に設けられ、前記導線の一部であり2つの前記ティース間に掛け渡される渡線部分に生じる弛みを低減する弛み低減機構をさらに備え、
前記弛み低減機構は、互いに隣り合う前記分割コアの離間距離が縮まった場合にその機能を発揮するものであるステータ。 - 前記弛み低減機構が、
前記渡線部分が引っ掛かけられるとともに前記離間距離の拡縮に連動して互いに接近又は離間する一対の引っ掛かり部を有し、
一方の前記引っ掛かり部が、他方の前記引っ掛かり部よりも上下方向又は径方向にオフセットしており、
前記渡線部分が、前記一方の引っ掛かり部から、前記一対の引っ掛かり部のオフセットされた間を通って前記他方の引っ掛かり部に掛け渡される請求項9記載のステータ。 - 前記分割コアと前記導線との間に介在してこれらを絶縁するインシュレータをさらに備え、
前記インシュレータが、前記各分割コアの上側及び下側に設けられており、
前記弛み低減機構が、周方向に隣り合う前記インシュレータに設けられている請求項9又は10記載のステータ。 - 前記一対の引っ掛かり部が、前記インシュレータの外周面に設けられるとともに、その一部が前記外周面から周方向外側に突出しており、
互いに隣り合う前記分割コアの離間距離が最も短くなった状態において、前記引っ掛かり部の周方向外側に突出している部分が、隣に位置する前記インシュレータの外周面に対向して、互いに隣り合うインシュレータが径方向に位置ずれすることを防ぐ請求項10又は11記載のステータ。 - 周方向に隣り合う前記分割コアの間に介在して、これらの分割コアが軸方向に位置ずれすることを防ぐ軸方向ずれ防止機構をさらに備えており、
前記軸方向ずれ防止機構が、周方向に隣り合う一方の分割コアに設けられて軸方向一方側を向く上向き面と、他方の分割コアに設けられて軸方向他方側を向く下向き面とを有し、
周方向に隣り合う前記分割コアが離間している状態で、前記上向き面と前記下向き面とが接触する請求項1乃至12のうち何れか一項に記載のステータ。 - 周方向に隣り合う前記分割コアの互いに向かい合う側面において、一方の前記分割コアの側面に第1凸部が設けられるとともに、他方の前記分割コアの側面に第2凸部が設けられており、
前記第1凸部の上面が前記上向き面として形成され、前記第2凸部の下面が前記下向き面として形成されている請求項13記載のステータ。 - 前記他方の分割コアの側面における前記第2凸部とは異なる位置に第3凸部が設けられており、
前記第3凸部の上面が前記上向き面として形成されており、前記第1凸部の下面が前記下向き面として形成されている請求項14記載のステータ。 - 前記一方の分割コアの側面に前記第2凸部が嵌る第2凹部及び前記第3凸部が嵌る第3凹部が設けられており、
前記他方の分割コアの側面に前記第1凸部が嵌る第1凹部が設けられており、
前記各凸部が対応する前記各凹部に嵌ることにより、周方向に隣り合う前記分割コアの互いに向かい合う側面同士が接触する請求項14記載のステータ。 - 前記第1凸部の軸方向長さと、前記第2凸部の軸方向長さ及び前記第3凸部の軸方向長さの合計とが等しい請求項16記載のステータ。
- 請求項1乃至17のうち何れか一項に記載されたステータと、
前記ステータの内側又は外側又は両側に設けられたロータとを備えるブラシレスモータ。
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