JP2020074664A - Manufacturing method of stator - Google Patents
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Abstract
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製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a stator used in a vehicle drive motor (rotary electric machine).
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)。 2. Description of the Related Art As a driving motor for a hybrid vehicle or an electric vehicle, a permanent magnet type motor in which a rotor is embedded with a permanent magnet so as to obtain a small output torque is used. When the output torque of the permanent magnet type motor is large, the magnetic flux flowing through the stator core also becomes large. Therefore, if the teeth width and the yoke width are set large so that the magnetic flux is not saturated, and the magnetic flux flowing through the teeth and the yoke of the stator core is reduced and the magnetic flux is evenly distributed, the efficiency of the motor increases (for example, Patent Document 1). 1). On the other hand, if magnetic saturation occurs in the stator core, a large torque output will not be produced and the motor efficiency will decrease. For this reason, the stator core is designed to have a thickness and shape so that magnetic saturation does not occur (for example, refer to Patent Document 2).
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。 By the way, in order to realize a motor capable of outputting a high torque, it is necessary to widen the yoke portion of the stator core, which causes a problem that the stator core becomes large in the radial direction.
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。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a stator capable of coping with high torque by suppressing magnetic saturation in the yoke of the stator core while suppressing the radial size increase of the stator core.
本発明のステータの製造方法は、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の前記ティースの周囲に導体を巻回してコイルを成形するコイル成形工程と、前記コイル成形工程で成形された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外面を覆うように樹脂をモールドする樹脂モールド工程と、前記樹脂モールド工程の後、モールドされた前記樹脂の半径方向外側と前記ヨークの外周との間で露出した前記ヨークの環状の軸方向端面に、一のティースと隣接する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を取付ける磁性体取付け工程と、を備えることを特徴とする。 A method of manufacturing a stator according to the present invention is a coil forming method in which a conductor is wound around the teeth of a stator core including an annular yoke and a plurality of teeth protruding inward in a radial direction from an inner peripheral surface of the yoke to form a coil. A step, a resin molding step of molding a resin so as to cover the outer surface of the coil end portion projecting outward in the axial direction from the axial end surface of the tooth with a part of the coil formed in the coil forming step, After the resin molding step, the annular axial end surface of the yoke exposed between the outer side of the molded resin in the radial direction and the outer periphery of the yoke has a magnetic field between one tooth and another adjacent tooth. A magnetic body attaching step of attaching a magnetic body extending in the circumferential direction so as to form a path.
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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a stator capable of coping with high torque by suppressing magnetic saturation in the yoke of the stator core while suppressing the radial size increase of the stator core.
以下、実施形態のステータの製造方法によって製造したステータについて図面を参照しながら説明する。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。 Hereinafter, a stator manufactured by the stator manufacturing method of the embodiment will be described with reference to the drawings. The stator 100 includes a stator core 11, a plurality of coils 17 wound around a plurality of teeth 13 of the stator core 11, and a coil end portion 18 that protrudes axially outward from an axial end surface 11a of the stator core 11 of the coil 17 (see FIG. 3). , 4), and a magnetic body 31 disposed on the axial end surface 11a of the stator 100. In the following description, as shown in FIG. 1, the outer circumferential direction of the stator core 11 having an annular outer shape is “circumferential direction”, the radial direction of the stator core 11 is “radial direction”, and the thickness direction of the stator core 11 is “axial direction”. That.
次に、図2〜図6を参照しながら、ステータ100の構造と製造方法を説明する。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。 Next, the structure and manufacturing method of the stator 100 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, the stator core 11 includes an annular yoke 12 and a plurality of teeth 13 protruding inward in the radial direction from the inner peripheral surface of the yoke 12. The stator core 11 may be manufactured by stacking a plurality of electromagnetic steel plates, or may be manufactured by pressure molding magnetic powder. A mounting boss 15 is provided on the outer peripheral surface of the stator core 11. The boss 15 is provided with a hole 16 through which a bolt for fixing the stator 100 to a casing (not shown) is inserted.
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。 As shown in FIG. 3, a conductor is wound around each tooth 13 of the stator core 11 to form a coil 17. There are several methods for winding the coil 17, but as shown in FIG. 3, an insulating member 20 (bobbin) formed of an insulating material having a rectangular tubular shape and flanges protruding on both end faces in the radial direction is used. There is a method in which the conductor 17 is wound to form the coil 17 and the insulating member 20 and the coil 17 are integrally inserted into the tooth 13. Alternatively, the coil 17 may be formed by inserting a conductor into the slots 14 between the teeth 13 shown in FIG.
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。 When the conductor 17 is wound around the tooth 13 to form the coil 17, the conductor on the axial end surface 13a of the tooth 13 is axially outer than the axial end surface 13a of the tooth 13 or the axial end surface 11a of the stator core 11. Project to. The coil end portion 18 is a portion of the coil 17 that protrudes outward in the axial direction from the axial end surface 13 a of the tooth 13 or the axial end surface 11 a of the stator core 11. When the coils 17 are formed around all the teeth 13, a stator assembly 90 as shown in FIG. 4 is obtained.
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。 As shown in FIG. 4, an annular portion 11b where the axial end surface 11a (metal surface) of the stator core 11 is exposed is formed between the outer side of the coil end portion 18 in the radial direction and the outer circumference of the yoke 12.
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。 Next, when the coil end portion 18 of the stator assembly 90 shown in FIG. 4 is covered with a mold for resin molding, resin is injected into the mold, and the coil end portion 18 and the insulating member 20 are molded with resin, As shown in FIG. 5, a donut-shaped resin mold 21 is formed on the axial end surface 11 a of the stator core 11. Between the resin mold 21 and the outer periphery of the yoke 12, an annular portion 11b where the axial end surface 11a (metal surface) of the stator core 11 is exposed remains.
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。 Next, as shown in FIG. 6, a magnetic body 31 extending in the circumferential direction is attached onto the annular portion 11b so as to form a magnetic path between the teeth 13. The magnetic body 31 may be formed, for example, by stacking electromagnetic steel sheets, or may be formed by press-molding magnetic powder. The magnetic body 31 has an arc shape, an inner diameter that is the same as or slightly larger than the outer diameter of the resin mold 21, the outer diameter is smaller than the outer diameter dimension of the yoke 12, and a size that can be installed on the annular portion 11b. It has become. In the embodiment shown in FIG. 6, the circumferential length of the magnetic body 31 is slightly shorter than the distance between the centers of the two teeth 13 in the circumferential direction (see FIG. 7A). Accordingly, the magnetic body 31 can form a magnetic path between the two teeth 13.
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。 7A is a plan view in which the stator 100 having the magnetic body 31 attached is developed in the circumferential direction, and FIG. 7B is an elevation view of FIG. 7A. As shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), a part of the magnetic flux between the teeth 13 is a part of the teeth as shown by an arrow 91 in FIG. 7 (a) and an arrow 92 in FIG. 7 (b). It flows from 13 through the magnetic body 31 to the adjacent tooth 13. Therefore, in the stator 100 of the present embodiment, the yoke 12 is unlikely to cause magnetic saturation, and it is possible to output high torque while suppressing the radial increase in size of the stator core 11.
次に図8、図9を参照しながら、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。 Next, another embodiment will be described with reference to FIGS. The same parts as those described above with reference to FIGS. 1 to 7 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
図8に示すように、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。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。 As shown in FIG. 8, the stator 200 has an annular magnetic body 32 attached to the annular portion 11b. 9A is a plan view in which the stator 200 having the annular magnetic body 32 attached is developed in the circumferential direction, and FIG. 9B is an elevation view of FIG. 9A. As shown in FIGS. 9A and 9B, a part of the magnetic flux between the teeth 13 that are arranged apart from each other is indicated by an arrow 93 in FIG. 9A and an arrow in FIG. 9B. As shown by 94, it flows from the tooth 13 through the magnetic body 32 to another tooth 13 which is arranged apart. The stator 200 has the same effects as the stator 100 described above with reference to FIGS. 1 to 7.
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。 In each of the above embodiments, the coil end portion 18 is resin-molded, and then the magnetic members 31 and 32 are attached to the annular portion 11b between the outer periphery of the resin mold 21 and the outer periphery of the yoke 12, but the resin is used. The magnetic body 31 or the magnetic body 32 may be attached on the annular portion 11b between the outer side of the coil end portion 18 in the radial direction and the yoke 12 without performing molding.
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。 11 stator core, 11a, 13a axial end face, 11b annular part, 12 yoke, 13 teeth, 14 slots, 15 boss, 16 hole, 17 coil, 18 coil end part, 20 insulating member, 21 resin mold, 31, 32 magnetic body , 90 stator assembly, 91-94 arrows, 100, 200 stator.
Claims (1)
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の前記ティースの周囲に導体を巻回してコイルを成形するコイル成形工程と、
前記コイル成形工程で成形された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外面を覆うように樹脂をモールドする樹脂モールド工程と、
前記樹脂モールド工程の後、モールドされた前記樹脂の半径方向外側と前記ヨークの外周との間で露出した前記ヨークの環状の軸方向端面に、一のティースと隣接する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を取付ける磁性体取付け工程と、
を有することを特徴とするステータの製造方法。 A method of manufacturing a stator,
A coil forming step of forming a coil by winding a conductor around the teeth of a stator core including an annular yoke and a plurality of teeth protruding inward in the radial direction from the inner peripheral surface of the yoke;
A part of the coil formed in the coil forming step, a resin molding step of molding a resin so as to cover the outer surface of the coil end portion projecting axially outward from the axial end surface of the tooth,
After the resin molding step, on the annular axial end surface of the yoke exposed between the outer side of the molded resin in the radial direction and the outer circumference of the yoke, between one tooth and another adjacent tooth. A magnetic body mounting step of mounting a magnetic body extending in the circumferential direction so as to form a magnetic path,
A method of manufacturing a stator, comprising:
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