JP2022182720A - ステータ - Google Patents
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Abstract
【課題】複数のセグメントで構成された中性線を有するステータの製造工程を簡素化する。【解決手段】ステータは、ステータコアと、三相のコイルを有するステータコイルと、三相のコイルのうち二相のコイルを互いに接続するU字セグメント32と、三相のコイルのうち残りの一相とU字セグメントとを互いに接続するL字セグメント34と、温度センサ36と、を備える。U字セグメントの両端及びL字セグメントの一端の各々は、ステータコアの複数のスロットの内部において、三相のコイルのうちの対応する一つと接合されている。L字セグメントの他端は、ステータコアの複数のスロットの外部において、U字セグメントの中間部と接合されている。U字セグメントとL字セグメントとの接合箇所では、温度センサを収容する凹部32d,34cが、U字セグメントとL字セグメントとの少なくとも一方に設けられている。【選択図】図4
Description
本明細書が開示する技術は、モータのステータに関する。
特許文献1に、モータのステータが記載されている。このステータは、ステータコアと、複数のスロットと、複数のスロットに配置されるとともに、三相のコイルを有するステータコイルと、三相のコイルを互いに接続する中性線と、中性線に設けられた温度センサとを備える。温度センサは、接合部材によって、中性線に設けられている。
上記のようなステータでは、各相のコイルと中性線との接合箇所を、スロットの内部に配置することによって、中性線の振動耐久性を高めることができる。この場合、三又形状を有する中性線を採用することが考えられるが、三又形状を有する中性線を単一のセグメント(導電線)で作製することは難しい。一方、三又形状を有する中性線を、例えば二つのセグメントで構成すると、当該二つのセグメントを互いに接合する工程が必要となって、ステータの製造工程を複雑化してしまう。
本明細書では、二つのセグメントによって構成される三又形状の中性線を採用しつつ、ステータの製造工程を簡素化し得る技術を提供する。
本明細書が開示する技術は、ステータに具現化される。ステータは、ステータコアと、前記ステータコアの内周面において周方向に沿って設けられた複数のスロットと、前記複数のスロットに配置されるとともに、三相のコイルを有するステータコイルと、前記三相のコイルのうち二相のコイルを互いに接続するU字セグメントと、前記三相のコイルのうち残りの一相と前記U字セグメントとを互いに接続するL字セグメントと、温度センサと、を備える。前記U字セグメントの両端及び前記L字セグメントの一端の各々は、前記ステータコアの前記複数のスロットの内部において、前記三相のコイルのうちの対応する一つと接合されている。前記L字セグメントの他端は、前記ステータコアの前記複数のスロットの外部において、前記U字セグメントの中間部と接合されている。前記U字セグメントと前記L字セグメントとの接合箇所では、前記温度センサを収容する凹部が、前記U字セグメントと前記L字セグメントとの少なくとも一方に設けられている。
上記したステータでは、U字セグメント及びL字セグメントが、互いに接合されることにより、三又形状を有する中性線を構成している。U字セグメントとL字セグメントとの接合箇所には、凹部が設けられており、その凹部に温度センサが収容される。このような構成によると、U字セグメントとL字セグメントとを互いに接合するときに、併せて、温度センサを中性線に設けることが可能となる。即ち、U字セグメントとL字セグメントとを互いに接合する工程と、中性線に温度センサを設ける工程とを同時に実施することができ、ステータの製造工程を簡素化することができる。また、中性線が三又形状を有することから、中性線と三相のコイルとをスロットの内部で接合することが可能となる。これにより、中性線の全体がスロットの外部に配置されることを回避でき、中性線の固有振動数が上昇することが期待される。さらに、ステータの軸方向における中性線の寸法が小さくなることで、ステータの小型化も可能となる。
本技術の一実施形態において、三相コイルの各々は、ステータコアの軸方向一方側に位置する複数の第1コイルセグメントと、ステータコアの軸方向他方側に位置する複数の第2コイルセグメントと、を有してもよい。この場合、複数の第1コイルセグメントと複数の第2コイルセグメントとが、複数のスロットの内部で互いに接合されてもよい。このような構成によると、スロットの内部では、第1コイルセグメントと第2コイルセグメントとが互いに接合されていることに加えて、各相のコイルと、U字セグメントあるいはL字セグメントとが互いに接合されている。このことから、第1コイルセグメントと第2コイルセグメントとを接合するときに併せて、三又形状の中性線と各相のコイルとを接合することが可能である。即ち、一つの接合工程において、第1コイルセグメントと第2コイルセグメントとの接合と、中性線と各相のコイルとの接合とが実施されることが可能である。
図面を参照して、本実施例のステータ20と、それが採用されているモータ10について説明する。モータ10は、ラジアルギャップ型の電気モータであり、ロータ12とステータ20とを備える。一例ではあるが、モータ10は、電気自動車を駆動する走行用モータとして用いられることができる。なお、本明細書では、モータ10の軸方向、モータ10の周方向、モータ10の径方向を、それぞれ単に軸方向、周方向、径方向と称することがある。
図1に示すように、ロータ12は、ロータコア14と、ロータシャフト16と、複数の永久磁石18とを備える。ロータコア14は、軸方向に延びる円筒形状を有する。ロータコア14は、電磁鋼で構成されており、詳しくは、複数の電磁鋼板が軸方向に積層された構造を有する。ロータコア14では、径方向の中央部において、軸方向に延びる貫通孔14aが設けられている。貫通孔14aには、ロータシャフト16が配置されている。これにより、ロータコア14は、ロータシャフト16によって、回転可能に支持される。複数の永久磁石18は、ロータコア14に設けられた複数の磁石孔18aにそれぞれ収容されている。複数の磁石孔18aは、それぞれ軸方向に沿って延びる貫通孔であって、ロータコア14の周方向に沿って配列されている。なお、複数の永久磁石18の具体的な数は、特に限定されない。
図1、2に示すように、ステータ20は、ステータコア22を備える。ステータコア22は、軸方向に延びる円筒形状を有する。ステータコア22は、電磁鋼で構成されており、詳しくは、複数の電磁鋼板が軸方向に積層された構造を有する。ステータコア22では、径方向の中央部において、軸方向に延びる貫通孔22aが設けられている。貫通孔22aには、ロータ12が配置される。ステータコア22は、複数のティース24と、複数のスロット26と、を備える。各々のティース24は、ステータコア22の内周面から径方向内側に突出しており、複数のティース24は、ステータコア22の内周面において、所定の間隔を隔てて周方向に沿って設けられている。隣り合う各二つのティース24の間には、一つのスロット26が形成されている。そのため、各々のスロット26は、ステータコア22の貫通孔22aに開口している。複数のスロット26は、ステータコア22の内周面において、所定の間隔を隔てて周方向に沿って設けられている。なお、複数のティース24及び複数のスロット26の具体的な数は、特に限定されない。
図1、2に示すように、ステータ20は、ステータコイル28をさらに備える。ステータコイル28は、三相のコイル28U、28V、28W(即ち、U相のコイル28U、V相のコイル28V、W相のコイル28W)を有する。三相のコイル28U、28V、28Wの各々は、複数のコイルセグメント30を用いて構成されている。複数のコイルセグメント30には、ステータコア22の軸方向上方側に位置する複数の第1コイルセグメント30aと、ステータコア22の軸方向下方側に位置する複数の第2コイルセグメント30bと、が含まれる。各々のコイルセグメント30a、30bは、矩形状の断面を有する導電線(いわゆる平角線)であって、略U字形状に形成されており、軸方向上方側又は下方側からステータコア22のスロット26へ挿入されている。
図2中の拡大図に示すように、三相のコイル28U、28V、28Wの各々では、複数の第1コイルセグメント30aと、複数の第2コイルセグメント30bとが、スロット26の内部で互いに接合されており、それによって一連のコイルが構成されている。例えば、U相のコイル28Uでは、第1コイルセグメント30aの一端が、第2コイルセグメント30bの一端と、スロット26の内部で互いに接合されている。また、当該第2コイルセグメント30bの他端は、他の第1コイルセグメント30aの一端と、他のスロット26の内部で互いに接合されている。V相のコイル28V及びW相のコイル28Wも同様である。このように、三相のコイル28U、28V、28Wの各々では、複数のコイルセグメント30が直列に接続されることで、一連のコイルが構成されている。なお、複数のコイルセグメント30の具体的な数及び構成は、特に限定されず、モータ10に要求される出力等に応じて適宜変更することが可能である。また、複数のコイルセグメント30は、溶接、超音波接合、圧入接合等により互いに接合され得るが、具体的な接合方法は、特に限定されない。
図3、4に示すように、ステータ20は、中性線31をさらに備える。中性線31は、三相のコイル28U、28V、28Wを互いに電気的に接続する部材である。中性線31は、三つの端部を有する三又形状を有しており、三つの端部は、三相のコイル28U、28V、28Wの一端とそれぞれ接続されている。
図示省略するが、各相のコイル28U、28V、28Wの他端は、外部電源と接続されている。モータ10が駆動機として機能する場合には、外部電源から各相のコイル28U、28V、28Wに対応する電流が入力される。ステータコイル28に三相の交流電流が流れると、ステータ20とロータ12との間で回転磁界が発生して、ロータ12が回転する。これに対して、モータ10が発電機として機能する場合には、外部からロータ12を回転させる動力が加わる。ロータ12が回転することにより、各相のコイル28U、28V、28Wには電流が発生し、その電流は外部電源へ供給される。
図3、4に示すように、中性線31は、U字セグメント32と、L字セグメント34とを備える。U字セグメント32は、矩形状の断面を有する(平角線)であって、略U字形状に形成されている。L字セグメント34は、矩形状の断面を有する(平角線)であって、略L字形状に形成されている。U字セグメントの一端32aは、複数のスロット26の一つの内部において、U相のコイル28Uと接合されている。U字セグメントの他端32bは、複数のスロット26の他の一つの内部において、V相のコイル28Vと接合されている。このように、U字セグメント32は、U相のコイル28Uと、V相のコイル28Vとを互いに接合する。L字セグメント34の一端34aは、複数のスロット26のさらに他の一つのスロットの内部において、W相のコイル28Wと接合されている。L字セグメント34の他端34bは、複数のスロット26の外部において、U字セグメント32の中間部32cと接合されている。このように、L字セグメント34は、W相のコイル28Wと、U字セグメント32とを互いに接続する。以上の構成から、U字セグメント32とL字セグメント34とは、互いに接合されることで、三又形状を有する中性線31を構成している。なお、U字セグメント32とL字セグメント34との接合、及び各相のコイル28U、28V、28WとU字セグメント32又はL字セグメント34との接合は、溶接、超音波接合、圧入接合等により互いに接合され得るが、具体的な接合方法は、特に限定されない。
但し、U字セグメント32により互いに接続される二相のコイル及びL字セグメント34と接続される一相のコイルについて、具体的な相は、特に限定されない。即ち、他の実施形態として、U字セグメント32は、V相のコイル28Vと、W相のコイル28Wとを互いに接合し、L字セグメント34は、U相のコイル28Uと、U字セグメント32とを互いに接続してもよい。さらに他の実施形態として、U字セグメント32は、W相のコイル28Wと、U相のコイル28Uとを互いに接合し、L字セグメント34は、V相のコイル28Vと、U字セグメント32とを互いに接続してもよい。
上記に加えて、U字セグメント32とL字セグメント34との接合箇所では、U字セグメント32に凹部32dが設けられており、L字セグメント34に凹部34cが設けられている。U字セグメント32の凹部32dと、L字セグメント34に凹部34cとは、径方向において互いに対向するように配置されている。なお、U字セグメント32とL字セグメント34との接合箇所では、U字セグメント32とL字セグメント34との両者に凹部32d、34cが設けられている必要はない。U字セグメント32とL字セグメント34とのとの少なくとも一方に、凹部32d、34cが設けられていればよい。またU字セグメント32の凹部32dと、L字セグメント34の凹部34cとは、必ずしも径方向において互いに対向するように配置されている必要はない。他の実施形態として、それらの凹部32d、34cが、軸方向又は周方向において互いに対向するように配置されてもよい。
図3、4に示すように、ステータ20は、温度センサ36をさらに備える。温度センサ36は、例えばサーミスタを内蔵しており、樹脂といった絶縁体のパッケージ内にサーミスタが封止された構造を有する。温度センサ36は、U字セグメント32とL字セグメント34との接合箇所に設けられる。上記のように、当該接合箇所には、U字セグメント32の凹部32d及びL字セグメント34の凹部34cが設けられており、二つの凹部32d、34cに温度センサ36が収容される。なお、温度センサ36の形状は、特に限定されず、温度センサ36が中性線31の凹部32d、34cに収容されればよい。また、温度センサ36は、圧入接合等により二つの凹部32d、34cへ接合されてもよいし、接着剤等を介して二つの凹部32d、34cへ固定されてもよい。温度センサ36の具体的な固定方法は、特に限定されない。
上記したモータ10では、U字セグメント32及びL字セグメント34が、互いに接合されることにより、三又形状を有する中性線31を構成している。U字セグメント32とL字セグメント34との接合箇所には、凹部32d、34cが設けられており、その凹部32d、34cに温度センサ36が収容される。このような構成によると、U字セグメント32とL字セグメント34とを互いに接合するときに、併せて、温度センサ36を中性線31に設けることが可能となる。即ち、U字セグメント32とL字セグメント34とを互いに接合する工程と、中性線31に温度センサ36を設ける工程とを同時に実施することができ、ステータ20の製造工程を簡素化することができる。また、中性線31が三又形状を有することから、中性線31と三相のコイル28U、28V、28Wとをスロット26の内部で接合することが可能となる。これにより、中性線31の全体がスロット26の外部に配置されることを回避でき、中性線31の固有振動数が上昇することが期待される。さらに、ステータ20の軸方向における中性線31の寸法が小さくなることで、ステータ20の小型化も可能となる。
以上、いくつかの具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは組み合わせによって技術的有用性を発揮するものである。
10 :モータ
12 :ロータ
14 :ロータコア
14a :貫通孔
16 :ロータシャフト
18 :永久磁石
18a :磁石孔
20 :ステータ
22 :ステータコア
22a :貫通孔
24 :ティース
26 :スロット
28 :ステータコイル
28U :コイル
28V :コイル
28W :コイル
30 :コイルセグメント
30a :第1コイルセグメント
30b :第2コイルセグメント
31 :中性線
32 :U字セグメント
32a :一端
32b :他端
32c :中間部
32d :凹部
34 :L字セグメント
34a :一端
34b :他端
34c :凹部
36 :温度センサ
12 :ロータ
14 :ロータコア
14a :貫通孔
16 :ロータシャフト
18 :永久磁石
18a :磁石孔
20 :ステータ
22 :ステータコア
22a :貫通孔
24 :ティース
26 :スロット
28 :ステータコイル
28U :コイル
28V :コイル
28W :コイル
30 :コイルセグメント
30a :第1コイルセグメント
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36 :温度センサ
Claims (2)
- ステータコアと、
前記ステータコアの内周面において周方向に沿って設けられた複数のスロットと、
前記複数のスロットに配置されるとともに、三相のコイルを有するステータコイルと、
前記三相のコイルのうち二相のコイルを互いに接続するU字セグメントと、
前記三相のコイルのうち残りの一相と前記U字セグメントとを互いに接続するL字セグメントと、
温度センサと、
を備え、
前記U字セグメントの両端及び前記L字セグメントの一端の各々は、前記ステータコアの前記複数のスロットの内部において、前記三相のコイルのうちの対応する一つと接合されており、
前記L字セグメントの他端は、前記ステータコアの前記複数のスロットの外部において、前記U字セグメントの中間部と接合されており、
前記U字セグメントと前記L字セグメントとの接合箇所では、前記温度センサを収容する凹部が、前記U字セグメントと前記L字セグメントとの少なくとも一方に設けられている、
ステータ。 - 前記三相のコイルの各々は、
前記ステータコアの軸方向一方側に位置する複数の第1コイルセグメントと、
前記ステータコアの軸方向他方側に位置する複数の第2コイルセグメントと、を有し、
前記複数の第1コイルセグメントと前記複数の第2コイルセグメントとが、前記複数のスロットの内部で互いに接合されている、請求項1に記載のステータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021090427A JP2022182720A (ja) | 2021-05-28 | 2021-05-28 | ステータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021090427A JP2022182720A (ja) | 2021-05-28 | 2021-05-28 | ステータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022182720A true JP2022182720A (ja) | 2022-12-08 |
Family
ID=84328364
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021090427A Pending JP2022182720A (ja) | 2021-05-28 | 2021-05-28 | ステータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022182720A (ja) |
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2021
- 2021-05-28 JP JP2021090427A patent/JP2022182720A/ja active Pending
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