JP2023080968A - ステータおよびモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】3相の各巻線群の巻線端部の位置を集約できるステータおよびモータを提供する。
【解決手段】ステータSTは、ステータコア3と、インシュレータ4と、第1相巻線群と、第2相巻線群と、第3相巻線群とを有する。インシュレータは、上側インシュレータ41と、下側インシュレータ42とを有する。上側インシュレータには、上側配線溝411が設けられる。下側インシュレータには、下側配線溝421が設けられる。上側インシュレータのうち少なくとも1つは、中性点端子7を有する。第1相巻線群、第2相巻線群および第3相巻線群の各々の一方の巻線端部または他方の巻線端部は、上側配線溝を渡って、中性点端子へと接続する。巻線端以外の第1相巻線群、第2相巻線群および第3相巻線群の渡り線は、下側配線溝に配線される。
【選択図】図5
【解決手段】ステータSTは、ステータコア3と、インシュレータ4と、第1相巻線群と、第2相巻線群と、第3相巻線群とを有する。インシュレータは、上側インシュレータ41と、下側インシュレータ42とを有する。上側インシュレータには、上側配線溝411が設けられる。下側インシュレータには、下側配線溝421が設けられる。上側インシュレータのうち少なくとも1つは、中性点端子7を有する。第1相巻線群、第2相巻線群および第3相巻線群の各々の一方の巻線端部または他方の巻線端部は、上側配線溝を渡って、中性点端子へと接続する。巻線端以外の第1相巻線群、第2相巻線群および第3相巻線群の渡り線は、下側配線溝に配線される。
【選択図】図5
Description
本発明は、ステータおよびモータに関する。
従来の電動機の固定子では、第1、第3、第5コイルを第1、第3、第5ティースに第1の方向に巻回し、第2、第4、第6コイルを第2、第4、第6ティースに第2の方向に巻回し、第7、第9、第11コイルを第7、第9、第11ティースに第2の方向に巻回し、第8、第10、第12コイルを第8、第10、第12ティースに第1の方向に巻回する。従来の電動機の固定子の製造方法によれば、三本のノズルが同時に同一方向しか旋回できない簡単安価な構造の巻線機を用いて、三本の巻線を同時に迅速に巻回できて、電動機の固定子を、迅速かつ安価に製造できる。
従来の電動機の固定子において、第1コイルと第2コイルと第7コイルと第8コイルとからなるU相巻線群、第3コイルと第4コイルと第9コイルと第10コイルとからなるV相巻線群、および、第5コイルと第6コイルと第11コイルと第12コイルとからなるW相巻線群の各々は、電源端子に連なる一方端末線、および、中性点に連なる他方端末線を有する。この場合、U相巻線群の一方端末線とW相巻線群の他方端末線とが周方向に隣接しているに過ぎず、他の端末線は、周方向に少なくとも1個以上のティース分だけ離れて位置する。換言すれば、U相巻線群、V相巻線群、および、W相巻線群の各々の一方端末線および他方端末線が、周方向に分散して位置している。従って、モータの形状の制約が大きくなる。例えば、U相巻線群、V相巻線群、および、W相巻線群に電流を供給するための回路基板のサイズが大きくなる。その結果、モータの形状の制約が大きくなる。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は3相の各巻線群の巻線端部の位置を集約できるステータおよびモータを提供することにある。
本発明に係る例示的なステータは、上下方向に延びる中心軸を中心に配置されるステータコアと、前記ステータコアの少なくとも一部を覆うインシュレータと、前記インシュレータを介して前記ステータコアに第1導線が巻き付けられた複数の巻線によって構成される第1相巻線群と、前記インシュレータを介して前記ステータコアに第2導線が巻き付けられた複数の巻線によって構成される第2相巻線群と、前記インシュレータを介して前記ステータコアに第3導線が巻き付けられた複数の巻線によって構成される第3相巻線群とを有する。前記ステータコアは、中心軸を中心に環状に配置されるコアバックと、前記コアバックから径方向に延びる第1ティースと、前記コアバックから径方向に延びる第2ティースと、前記コアバックから径方向に延びる第3ティースと、前記コアバックから径方向に延びる第4ティースと、前記コアバックから径方向に延びる第5ティースと、前記コアバックから径方向に延びる第6ティースと、前記コアバックから径方向に延びる第7ティースと、前記コアバックから径方向に延びる第8ティースと、前記コアバックから径方向に延びる第9ティースと、前記コアバックから径方向に延びる第10ティースと、前記コアバックから径方向に延びる第11ティースと、前記コアバックから径方向に延びる第12ティースとを有する。前記第1ティース、前記第2ティース、前記第3ティース、前記第4ティース、前記第5ティース、前記第6ティース、前記第7ティース、前記第8ティース、前記第9ティース、前記第10ティース、前記第11ティース、および、前記第12ティースは、この順番で周方向に配置される。前記第1相巻線群は、前記第1ティースに対して前記インシュレータを介して第1方向に巻き付けられた第1巻線と、前記第2ティースに対して前記インシュレータを介して第1方向と逆の第2方向に巻き付けられた第2巻線と、前記第7ティースに対して前記インシュレータを介して第2方向に巻き付けられた第7巻線と、前記第8ティースに対して前記インシュレータを介して第1方向に巻き付けられた第8巻線とを有する。前記第2相巻線群は、前記第3ティースに対して前記インシュレータを介して第1方向に巻き付けられた第3巻線と、前記第4ティースに対して前記インシュレータを介して第2方向に巻き付けられた第4巻線と、前記第9ティースに対して前記インシュレータを介して第2方向に巻き付けられた第9巻線と、前記第10ティースに対して前記インシュレータを介して第1方向に巻き付けられた第10巻線とを有する。前記第3相巻線群は、前記第5ティースに対して前記インシュレータを介して第1方向に巻き付けられた第5巻線と、前記第6ティースに対して前記インシュレータを介して第2方向に巻き付けられた第6巻線と、前記第11ティースに対して前記インシュレータを介して第2方向に巻き付けられた第11巻線と、前記第12ティースに対して前記インシュレータを介して第1方向に巻き付けられた第12巻線とを有する。前記第1相巻線群では、前記第1巻線と前記第8巻線とが接続され、前記第8巻線と前記第7巻線とが接続され、前記第7巻線と前記第2巻線とが接続される。前記第2相巻線群では、前記第3巻線と前記第10巻線とが接続され、前記第10巻線と前記第9巻線とが接続され、前記第9巻線と前記第4巻線とが接続される。前記第3相巻線群では、前記第5巻線と前記第12巻線とが接続され、前記第12巻線と前記第11巻線とが接続され、前記第11巻線と前記第6巻線とが接続される。前記第1相巻線群の一方の巻線端部は前記第1ティースに位置し、前記第2相巻線群の一方の巻線端部は前記第3ティースに位置し、前記第3相巻線群の一方の巻線端部は前記第5ティースに位置する。前記第1相巻線群の他方の巻線端部は前記第2ティースに位置し、前記第2相巻線群の他方の巻線端部は前記第4ティースに位置し、前記第3相巻線群の他方の巻線端部は前記第6ティースに位置する。前記インシュレータは、前記ステータコアの上側を覆う上側インシュレータと、前記ステータコアの下側を覆う下側インシュレータとを有する。前記上側インシュレータには、上側配線溝が設けられる。前記下側インシュレータには、下側配線溝が設けられる。前記上側インシュレータのうち少なくとも1つは、中性点端子を有する。前記第1相巻線群、前記第2相巻線群および前記第3相巻線群の各々の一方の巻線端部または他方の巻線端部は、前記上側配線溝を渡って、前記中性点端子へと接続する。巻線端以外の前記第1相巻線群、前記第2相巻線群および前記第3相巻線群の渡り線は、前記下側配線溝に配線される。
本発明の例示的なモータは、上記ステータを備える。
例示的な本発明によれば、3相の各巻線群の巻線端部の位置を集約できるステータおよびモータを提供できる。
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
本明細書では、便宜上、モータの中心軸AX(図1参照)の方向を上下方向として説明する場合がある。図中、理解の容易のため、三次元直交座標系のX軸、Y軸、およびZ軸を適宜記載する。Z軸の正方向は上方向を示し、Z軸の負方向は下方向を示す。ただし、上下方向、上方向、および下方向は、説明の便宜上定めるものであり、鉛直方向に一致する必要はない。また、あくまで説明の便宜のために上下方向を定義したに過ぎず、本発明に係るモータの使用時および組立時の向きを限定しない。さらに、モータの中心軸AXと平行な方向を単に「軸方向AD」と記載し、モータの中心軸AXを中心とする径方向および周方向を単に「径方向RD」および「周方向CD」と記載する。また、「平面視」は、軸方向ADから対象物を見ることを示す。なお、本明細書において「平行な方向」は、略平行な方向も含む。
図1から図7Bを参照して、本発明の実施形態に係るモータMTおよびステータSTを説明する。図1は、本発明の一実施形態のモータMTの構造を示す断面図である。図1に示すモータMTは、10極または14極を有するとともに、12スロットの3相モータである。3相モータは、例えば、3相ブラシレスモータである。モータMTは、10極または14極であるため、8極のモータと比較して、コギングトルクを低減できる。
図1に示すように、モータMTは、ロータRTと、ステータSTと、回転軸SHと、第1カバー部材1と、第1軸受11と、第2カバー部材2と、第2軸受21と、基板SBと、ケーシングCSとを有する。
ロータRTは、上下方向に延びる中心軸AXを中心に配置される。つまり、一例として、モータMTは、インナーロータ型のモータである。なお、モータMTは、アウターロータ型のモータであってもよい。ロータRTは、中心軸AXの回りに回転する。ロータRTは、ステータSTの径方向RD内方に配置される。
ロータRTは、マグネットMGと、ロータコアRCとを有する。マグネットMGは、例えば、永久磁石である。例えば、ロータRTは、略環状の単数のマグネットMGを有していてもよいし、周方向CDに配列された複数のマグネットMGを有していてもよい。「略環状」は例えば「略円環状」である。マグネットMGの極数は、「10」または「14」である。
ロータコアRCは、例えば、電磁鋼板が軸方向ADに積層した積層鋼板によって構成される。複数個のマグネットMGは、ロータコアRCの内部に配置される。本実施形態では、ロータRTはスポーク型ロータである。なお、マグネットMGが、ロータコアRCの径方向RD外面に固定されていてもよい。つまり、モータMTは、SPM(Surface Permanent Magnet)モータであってもよい。
回転軸SHは、中心軸AXを中心として配置される。回転軸SHは略柱状である。回転軸SHはロータコアRCに固定される。従って、回転軸SHは、中心軸AXを中心として、ロータRTとともに回転する。
第1カバー部材1は、モータMTの軸方向AD上側部分に配置される。
第1カバー部材1は、円筒形状の第1軸受保持部12と、第1軸受保持部12の中央に形成された貫通孔とを有する。回転軸SHは、貫通孔を貫通する。第1軸受保持部12は、第1軸受11を保持する。第1軸受11は、回転軸SHを回転可能に支持する。第1軸受11は、例えば、転がり軸受である。第1カバー部材1は、ケーシングCSの開口側に嵌められる。
第2カバー部材2は、モータMTの軸方向AD下側部分に配置される。
第2カバー部材2は、円筒形状の第2軸受保持部22を有する。第2軸受21は、回転軸SHを回転可能に支持する。第2軸受21は、例えば、転がり軸受である。第2カバー部材2はケーシングCSに固定される。第2軸受保持部22は、第2軸受21を保持する。第2軸受保持部22は、中心に孔を有する略有底円筒形状である。
ステータSTは、上下方向に延びる中心軸AXを中心に配置される。ステータSTは、マグネットMGと径方向RDに対向する。ステータSTは、ステータコア3と、インシュレータ4と、3相の巻線群5とを有する。図1では、ある巻線群5を構成する巻線CLが示されている。巻線CLは、例えば、コイルである。具体的には、ステータSTは、3相の巻線群5として、U相巻線群5Uと、V相巻線群5Vと、W相巻線群5Wとを有する。
U相巻線群5Uは、インシュレータ4を介してステータコア3に第1導線51(図4)が巻き付けられた複数の巻線CLによって構成される。V相巻線群5Vは、インシュレータ4を介してステータコア3に第2導線52(図4)が巻き付けられた複数の巻線CLによって構成される。W相巻線群5Wは、インシュレータ4を介してステータコア3に第3導線53(図4)が巻き付けられた複数の巻線CLによって構成される。第1導線51、第2導線52、および、第3導線53は、金属線が被膜によって被覆された被覆導線である。金属線の素材は、例えば、アルミニウムである。ただし、金属線の素材は、アルミニウムに代えて銅でもよい。金属線を被覆する被膜は、例えば、絶縁性の樹脂である。樹脂の素材は、例えば、エナメルである。インシュレータ4は、ステータコア3と巻線CLとを電気的に絶縁する。インシュレータ4は、絶縁材料で構成される。インシュレータ4は、例えば、熱可塑性の樹脂により構成される。
U相巻線群5Uは、「第1相巻線群」の一例に相当し、V相巻線群5Vは、「第2相巻線群」の一例に相当し、W相巻線群5Wは、「第3相巻線群」の一例に相当する。U相巻線群5U、V相巻線群5V、および、W相巻線群5Wの詳細は後述する。
ステータコア3は、上下方向に延びる中心軸AXを中心に配置される。一例として、ステータコア3は、中心軸AXを囲んで配置され、略環状である。「略環状」は、例えば、「略円環状」である。ステータコア3は、例えば、薄板の電磁鋼板が軸方向ADに積層した積層鋼板によって構成される。ステータコア3は、コアバック31と、複数のティースTとを有する。ステータコア3の詳細は後述する。
インシュレータ4は、ステータコア3の少なくとも一部を覆う。一例として、インシュレータ4は、中心軸AXを囲んで配置され、略環状である。「略環状」は、例えば、「略円環状」である。インシュレータ4は電気絶縁体である。インシュレータ4は、単一の部材によって構成されていてもよいし、複数個の別部材によって構成されていてもよい。例えば、インシュレータ4は、ステータコア3をインサートする樹脂成型品である。また、インシュレータ4は、ステータコア3に対して別途取り付ける構造であってもよい。インシュレータ4の詳細は後述する。
基板SBは略平板状である。基板SBは、軸方向ADに対して略直交する。基板SBは、配線の印刷されたプリント基板であり、各種電子部品を搭載する。基板SBは、ステータSTの少なくとも一部およびロータRTの少なくとも一部と軸方向ADに対向し、略水平に配置される。
ケーシングCSは、ロータRTの少なくとも一部およびステータSTを収容する。具体的には、ケーシングCSは、軸方向AD上方に向かって開放される開口を有する。ケーシングCSは、略有底筒状であり、熱硬化性の樹脂製の部材である。「略有底筒状」は、例えば「略有底円筒状」である。ケーシングCSは、ステータSTが挿入された金型の内部に、樹脂を流し込むことにより得られる。つまり、ケーシングCSは、ステータSTをインサートする樹脂成型品である。従って、ステータSTはケーシングCSによって固定される。第2軸受保持部22は、ケーシングCSの軸方向AD底部に固定される。
ケーシングCSは、少なくとも、ステータコア3の径方向RDの外面を樹脂で覆う。ステータコア3の少なくとも径方向RDの内面は、ケーシングCSから露出する。また、ケーシングCSは、ロータRTの少なくとも一部を収容する。
次に、図1~図3を参照して、ステータSTの詳細を説明する。図2は、図2は、ステータSTを示す平面図である。図3は、ステータコア3を示す平面図である。
図2および図3に示すように、コアバック31は、周方向CDに沿って配置される。具体的には、コアバック31は、中心軸AXを中心に略環状に配置される。「略環状」は、例えば「略角環状」または「略円環状」である。「略角環状」は、少なくとも外縁が多角形状であることを示す。「略円環状」は、少なくとも外縁が円形状であることを示す。コアバック31は、単一の部材によって構成されていてもよいし、複数個の別部材によって構成されていてもよい。一例として、コアバック31は、12個のコアバック部311を有する。12個のコアバック部311は、周方向CDに沿って配置される。12個のコアバック部311は、単一の部材として構成されてもよいし、別部材であってもよい。また、一例として、インシュレータ4は、12個のインシュレータ部4aを有する。12個のインシュレータ部4aは、周方向CDに沿って配置される。12個のインシュレータ部4aは、単一の部材として構成されてもよいし、別部材であってもよい。
例えば、図1に示すように、インシュレータ部4aは、ティースTの一部およびコアバック部311の一部を覆う。具体的には、インシュレータ部4aは、ティースTの軸方向ADの両端面と、コアバック部311の軸方向ADの一方端面の少なくとも一部と、コアバック部311の軸方向ADの他方端面の少なくとも一部とを覆う。ただし、インシュレータ部4aは、ティースTの軸方向ADの両端面と、コアバック部311の軸方向ADの一方端面の少なくとも一部と、コアバック部311の軸方向ADの他方端面の少なくとも一部とに加えて、ティースTの周方向CDの一方端面の少なくとも一部と、ティースTの周方向CDの他方端面の少なくとも一部とを覆ってもよい。
インシュレータ4は、上側インシュレータ41と、下側インシュレータ42とを有する。上側インシュレータ41は、ステータコア3の上側を覆う。下側インシュレータ42は、ステータコア3の下側を覆う。上側インシュレータ41には上側配線溝411が設けられ、下側インシュレータ42には下側配線溝421が設けられる。上側配線溝411および下側配線溝421の詳細は後述する。
図2および図3に示すように、ステータコア3は、複数のティースT(図1)として、第1ティースT1と、第2ティースT2と、第3ティースT3と、第4ティースT4と、第5ティースT5と、第6ティースT6と、第7ティースT7と、第8ティースT8と、第9ティースT9と、第10ティースT10と、第11ティースT11と、第12ティースT12とを有する。第1ティースT1~第12ティースT12は、周方向CDに沿って等間隔で配置される。12個のコアバック部311は、それぞれ、第1ティースT1~第12ティースT12に対応して設けられる。12個のインシュレータ部4aは、それぞれ、第1ティースT1~第12ティースT12に対応して設けられる。
第1ティースT1、第2ティースT2、第3ティースT3、第4ティースT4、第5ティースT5、第6ティースT6、第7ティースT7、第8ティースT8、第9ティースT9、第10ティースT10、第11ティースT11、および、第12ティースT12は、コアバック31から径方向RDに延びる。一例として、第1ティースT1~第12ティースT12は、コアバック31から径方向RD内方に延びる。
第1ティースT1、第2ティースT2、第3ティースT3、第4ティースT4、第5ティースT5、第6ティースT6、第7ティースT7、第8ティースT8、第9ティースT9、第10ティースT10、第11ティースT11、および、第12ティースT12は、この順番で周方向CDに配置される。
U相巻線群5Uは、巻線CL(図1)として、第1巻線U1と、第2巻線U4と、第7巻線U3と、第8巻線U2とを有する。第1巻線U1は、第1ティースT1に対してインシュレータ4を介して第1方向D1に巻き付けられる。第1方向D1は、例えば、時計回りを示す。第2巻線U4は、第2ティースT2に対してインシュレータ4を介して第1方向D1と逆の第2方向D2に巻き付けられる。第2方向D2は、例えば、反時計回りを示す。第7巻線U3は、第7ティースT7に対してインシュレータ4を介して第2方向D2に巻き付けられる。第8巻線U2は、第8ティースT8に対してインシュレータ4を介して第1方向D1に巻き付けられる。
V相巻線群5Vは、巻線CL(図1)として、第3巻線V1と、第4巻線V4と、第9巻線V3と、第10巻線V2とを有する。第3巻線V1は、第3ティースT3に対してインシュレータ4を介して第1方向D1に巻き付けられる。第4巻線V4は、第4ティースT4に対してインシュレータ4を介して第2方向D2に巻き付けられる。第9巻線V3は、第9ティースT9に対してインシュレータ4を介して第2方向D2に巻き付けられる。第10巻線V2は、第10ティースT10に対してインシュレータ4を介して第1方向D1に巻き付けられる。
W相巻線群5Wは、巻線CL(図1)として、第5巻線W1と、第6巻線W4と、第11巻線W3と、第12巻線W2とを有する。第5巻線W1は、第5ティースT5に対してインシュレータ4を介して第1方向D1に巻き付けられる。第6巻線W4は、第6ティースT6に対してインシュレータ4を介して第2方向D2に巻き付けられる。第11巻線W3は、第11ティースT11に対してインシュレータ4を介して第2方向D2に巻き付けられる。第12巻線W2は、第12ティースT12に対してインシュレータ4を介して第1方向D1に巻き付けられる。
上側インシュレータ41のうち少なくとも1つは、中性点端子7を有する。中性点端子7は、ピン状の端子である。中性点端子7は、第1ティースT1に位置する。中性点端子7の電位は、例えば、一定電位に設定される。一定電位は、例えば、ゼロボルトである。この場合、中性点端子7は、例えば、接地される。
ステータSTは、さらに、U相端子81と、V相端子82と、W相端子83とを備える。U相端子81は、「第1相端子」の一例に相当し、V相端子82は、「第2相端子」の一例に相当し、W相端子83は、「第3相端子」の一例に相当する。U相端子81は、第3ティースT3に位置する。V相端子82は、第4ティースT4に位置する。W相端子83は、第5ティースT5に位置する。
U相端子81、V相端子82およびW相端子83は、第1ティースT1、第3ティースT3および第5ティースT5にそれぞれ巻き付けられた第3巻線V1、第4巻線V4および第5巻線W1と直接的に電気的に接続されていない。ただし、U相端子81、V相端子82およびW相端子83は、第3巻線V1、第4巻線V4および第5巻線W1と電気的に接続されてもよい。
ここでは、U相端子81は、U相巻線群5Uを通電する端子として機能する。V相端子82は、V相巻線群5Vに通電する端子として機能する。W相端子83は、W相巻線群5Wに通電する端子として機能する。U相端子81~W相端子83は、例えば、導電性を有する金属製である。なお、U相端子81~W相端子83は、基板SBに形成された配線パターンに直接的に接続されてもよい。
次に、図4を参照して、U相巻線群5U、V相巻線群5V、及び、W相巻線群5Wの詳細を説明する。図4は、ステータSTを直線状に展開したときの模式図である。なお、図4では、四角形の図形によって第1ティースT1~第12ティースT12が模式的に表される。また、矢印付きの四角形の図形によって、第1巻線U1~第12巻線W2が模式的に表される。この場合、矢印は、第1巻線U1~第12巻線W2の巻回方向を示している。
図4に示すように、U相巻線群5Uでは、第1巻線U1と第8巻線U2とが接続される。加えて、第8巻線U2と第7巻線U3とが接続される。加えて、第7巻線U3と第2巻線U4とが接続される。具体的には、U相巻線群5Uは、巻線同士を接続する渡り線511、512、513を有する。渡り線511、512、513は、第1導線51の一部である。そして、渡り線511は、第1巻線U1と第8巻線U2とを接続する。渡り線512は、第8巻線U2と第7巻線U3とを接続する。渡り線513は、第7巻線U3と第2巻線U4とを接続する。つまり、第1巻線U1と第8巻線U2と第7巻線U3と第2巻線U4とは、渡り線511~513によって、この順番で直列に接続される。
V相巻線群5Vでは、第3巻線V1と第10巻線V2とが接続される。加えて、第10巻線V2と第9巻線V3とが接続される。加えて、第9巻線V3と第4巻線V4とが接続される。具体的には、V相巻線群5Vは、巻線同士を接続する渡り線521、522、523を有する。渡り線521、522、523は、第2導線52の一部である。そして、渡り線521は、第3巻線V1と第10巻線V2とを接続する。渡り線522は、第10巻線V2と第9巻線V3とを接続する。渡り線523は、第9巻線V3と第4巻線V4とを接続する。つまり、第3巻線V1と第10巻線V2と第9巻線V3と第4巻線V4とは、渡り線521~523によって、この順番で直列に接続される。
W相巻線群5Wでは、第5巻線W1と第12巻線W2とが接続される。加えて、第12巻線W2と第11巻線W3とが接続される。加えて、第11巻線W3と第6巻線W4とが接続される。具体的には、W相巻線群5Wは、巻線同士を接続する渡り線531、532、533を有する。渡り線531、532、533は、第3導線53の一部である。そして、渡り線531は、第5巻線W1と第12巻線W2とを接続する。渡り線532は、第12巻線W2と第11巻線W3とを接続する。渡り線533は、第11巻線W3と第6巻線W4とを接続する。つまり、第5巻線W1と第12巻線W2と第11巻線W3と第6巻線W4とは、渡り線531~533によって、この順番で直列に接続される。
U相巻線群5Uの一方の巻線端部5USは、第1ティースT1に位置する。V相巻線群5Vの一方の巻線端部5VSは、第3ティースT3に位置する。W相巻線群5Wの一方の巻線端部5WSは、第5ティースT5に位置する。
加えて、U相巻線群5Uの他方の巻線端部5UEは、第2ティースT2に位置する。V相巻線群5Vの他方の巻線端部5VEは、第4ティースT4に位置する。W相巻線群5Wの他方の巻線端部5WEは、第6ティースT6に位置する。
従って、本実施形態によれば、12スロット構造のステータSTにおいて、U相巻線群5Uの巻線端部5US、5UE、V相巻線群5Vの巻線端部5VS、5VE、及び、W相巻線群5Wの巻線端部5WS、5WEを、第1ティースT1~第6ティースT6に集約できる。つまり、3相の各巻線群5の巻線端部5US、5UE、5VS、5VE、5WS、5WEの位置を集約できる。従って、3相の各巻線端部の位置が周方向に分散している場合と比較して、モータMTの形状の制約を緩和できる。例えば、U相巻線群5U、V相巻線群5V、及び、W相巻線群5Wに電流を供給するための基板SBのサイズが大きくなることを抑制できる。その結果、基板のサイズが大きい場合と比較して、モータMTの形状の制約が小さくなる。なお、例えば、3相の各巻線群の巻線端部の位置が周方向に分散している場合は、基板のサイズが大きくなって、モータの形状の制約が大きくなる。
なお、例えば、巻線端部5US、5VS、5WSは、それぞれ、第1導線51、第2導線52、及び、第3導線53の巻き始めの端部を示す。この場合、例えば、巻線端部5UE、5VE、5WEは、それぞれ、第1導線51、第2導線52、及び、第3導線53の巻き終わりの端部を示す。ただし、この例に対して、巻き始めと巻き終わりとが逆であってもよい。
上述したように、U相巻線群5Uは、巻線CLとして、第1巻線U1と、第2巻線U4と、第7巻線U3と、第8巻線U2とを有するとともに、渡り線511、512、513を有する。例えば、巻線端部5USは、U相巻線群5Uの一方の端部に位置し、巻線端部5UEは、U相巻線群5Uの他方の端部に位置する。巻線端部5USは、渡り線510と電気的に接続する。渡り線510は、U相端子81と巻線端部5USとを電気的に接続する。渡り線510は、U相巻線群5Uを構成する第1導線51の一部である。これにより、U相端子81と巻線端部5USとを電気的に導通するための別部品を設けなくてもよい。ただし、渡り線510は、U相巻線群5Uを構成する第1導線51とは別の導線から構成されてもよい。
また、巻線端部5UEは、渡り線514と接続する。渡り線514は、巻線端部5UEと中性点端子7とを電気的に接続する。渡り線514は、U相巻線群5Uを構成する第1導線51の一部である。これにより、巻線端部5UEと中性点端子7とを電気的に導通するための別部品を設けなくてもよい。ただし、渡り線514は、U相巻線群5Uを構成する第1導線51とは別の導線から構成されてもよい。
また、V相巻線群5Vは、巻線CLとして、第3巻線V1と、第4巻線V4と、第9巻線V3と、第10巻線V2とを有するとともに、渡り線521、522、523を有する。例えば、巻線端部5VSは、V相巻線群5Vの一方の端部に位置し、巻線端部5VEは、V相巻線群5Vの他方の端部に位置する。巻線端部5VSは、渡り線520と電気的に接続する。渡り線520は、巻線端部5VSと中性点端子7とを電気的に接続する。渡り線520は、V相巻線群5Vを構成する第2導線52の一部である。これにより、巻線端部5VSと中性点端子7とを電気的に導通するための別部品を設けなくてもよい。ただし、渡り線520は、V相巻線群5Vを構成する第2導線52とは別の導線から構成されてもよい。
なお、巻線端部5VEは、配線524を介してV相端子82と電気的に接続する。配線524は、V相巻線群5Vを構成する第2導線52の一部である。例えば、配線524は、巻線端部5VEの一部である。これにより、V相端子82と巻線端部5VEとを電気的に導通するための別部品を設けなくてもよい。
同様に、W相巻線群5Wは、巻線CLとして、第5巻線W1と、第6巻線W4と、第11巻線W3と、第12巻線W2とを有するとともに、渡り線531、532、533を有する。例えば、巻線端部5WSは、W相巻線群5Wの一方の端部に位置し、巻線端部5WEは、W相巻線群5Wの他方の端部に位置する。巻線端部5WEは、渡り線534と接続する。渡り線534は、巻線端部5WEと中性点端子7とを電気的に接続する。渡り線534は、W相巻線群5Wを構成する第3導線53の一部である。これにより、巻線端部5WEと中性点端子7とを電気的に導通させるための別部品を設けなくてもよい。ただし、渡り線534は、W相巻線群5Wを構成する第3導線53とは別の導線から構成されてもよい。
なお、巻線端部5WSは、配線530を介してW相端子83と電気的に接続する。配線530は、W相巻線群5Wを構成する第3導線53の一部である。これにより、W相端子83と巻線端部5WSとを電気的に導通するための別部品を設けなくてもよい。
本実施形態によれば、第1巻線U1と第3巻線V1と第5巻線W1の巻回方向は、第1方向D1であり、同じである。従って、第1ティースT1への第1導線51の巻き付けと、第3ティースT3への第2導線52の巻き付けと、第5ティースT5への第3導線53の巻き付けとを、第1方向D1に同時に実行できる。加えて、第8巻線U2と第10巻線V2と第12巻線W2の巻回方向は、第1方向D1であり、同じである。従って、第8ティースT8への第1導線51の巻き付けと、第10ティースT10への第2導線52の巻き付けと、第12ティースT12への第3導線53の巻き付けとを、第1方向D1に同時に実行できる。
加えて、第7巻線U3と第9巻線V3と第11巻線W3の巻回方向は、第2方向D2であり、同じである。従って、第7ティースT7への第1導線51の巻き付けと、第9ティースT9への第2導線52の巻き付けと、第11ティースT11への第3導線53の巻き付けとを、第2方向D2に同時に実行できる。加えて、第2巻線U4と第4巻線V4と第6巻線W4の巻回方向は、第2方向D2であり、同じである。従って、第2ティースT2への第1導線51の巻き付けと、第4ティースT4への第2導線52の巻き付けと、第6ティースT6への第3導線53の巻き付けとを、第2方向D2に同時に実行できる。
以上の結果、ステータSTにおいて、U相巻線群5U、V相巻線群5V、及び、W相巻線群5Wを形成する際の巻線時間を短縮できる。
さらに、本実施形態によれば、U相巻線群5Uの巻線端部5UEとV相巻線群5Vの巻線端部5VSとW相巻線群5Wの巻線端部5WEとを中性点端子7に接続する。この場合、U相巻線群5Uの巻線端部5USとV相巻線群5Vの巻線端部5VEとW相巻線群5Wの巻線端部5WSとに通電することで、通電方向を同じにできる。従って、U相巻線群5U、V相巻線群5V、及び、W相巻線群5Wに対して通電方向を個別に制御することが要求されない。その結果、U相巻線群5U、V相巻線群5V、及び、W相巻線群5Wに通電するための制御IC(Integrated Circuit)の制御及び基板SBの配線パターンを簡素化できる。
また、U相の第1導線51は、第2ティースT2から引き出される。具体的には、U相の巻線端部5UEは、渡り線514を介して第2ティースT2から引き出される。V相の第2導線52は、第3ティースT3から引き出される。具体的には、V相の巻線端部5VSは、渡り線520を介して第3ティースT3から引き出される。W相の第3導線53は、第6ティースT6から引き出される。具体的には、W相の巻線端部5WEは、渡り線534を介して第6ティースT6から引き出される。
U相巻線群5U、V相巻線群5VおよびW相巻線群5Wから引き出された第1導線51、第2導線52および第3導線53は、中性点端子7に巻き付けられる。3相の第1導線51~第3導線53を同じ方向から引き出すことで、中性点端子7に第1導線51~第3導線53を巻き付ける際、3本同時に同方向に巻き付けることができ、巻き付けが容易になる。
また、U相端子81には、第1ティースT1から引き出されたU相巻線群5Uの第1導線51が接続される。V相端子82には、第4ティースT4から引き出されたV相巻線群5Vの第2導線52が接続される。W相端子83には、第5ティースT5から引き出されたW相巻線群5Wの第3導線53が接続される。ここでは、V相端子82は、V相巻線群5Vの巻線端部5VEがある第4ティースT4に接続され、W相端子83は、W相巻線群5Wの巻線端部5WSがある第5ティースT5に接続される。したがって、U相以外は、巻線端部を同じティースの位置にある端子と短い距離で接続できる。
図5および図6を参照して、ステータSTについてさらに説明する。図5は、ステータSTを示す斜視図である。図6は、ステータSTを示す側面図である。
図5および図6に示すように、U相巻線群5U、V相巻線群5VおよびW相巻線群5Wの各々の一方の巻線端部または他方の巻線端部は、上側配線溝411を渡って、中性点端子7へと接続する。具体的には、U相巻線群5Uの巻線端部5UE、V相巻線群5Vの巻線端部5VSおよびW相巻線群5Wの巻線端部5WEは、上側配線溝411を渡って、中性点端子7へと接続する。また、巻線端部以外のU相巻線群5U、V相巻線群5VおよびW相巻線群5Wの渡り線は、下側配線溝421に配線される。具体的には、U相巻線群5U、V相巻線群5VおよびW相巻線群5Wの渡り線511~513、521~523、531~533は、下側配線溝421に配置される。したがって、渡り線同士が複雑に絡みあうことを回避しつつ、別の接続用の部品を用いなくても中性点端子7に三相分の巻線を接続することができる。
次に、図7Aおよび7Bを参照して、U相端子81、V相端子82およびW相端子83について説明する。図7Aは、U相端子81を示す図である。図7Bは、U相端子81の近傍を示す図である。なお、V相端子82およびW相端子83は、U相端子81と同様の構成を有するため、説明を省略する。
図7Aに示すように、U相端子81は、巻線接続部811と、電源接続部812と、導通部813とを有する。導通部813は、巻線接続部811と電源接続部812とを接続する。巻線接続部811は、導通部813からZ方向に突出する。電源接続部812は、導通部813からZ方向に突出する。電源接続部812の長さは、巻線接続部811よりも長い。
巻線接続部811には、巻線が接続される。具体的には、巻線接続部811には、U相巻線群5Uを構成する第1導線51が巻き付けられる。電源接続部812は、巻線へ電力を供給する部品と接続される。具体的には、電源接続部812には、U相巻線群5Uに電力を供給する部品と接続される。
図7Bに示すように、導通部813は、インシュレータ4に対して取付けられる。巻線接続部811と、電源接続部812とを分けることで、巻線接続用の半田と、回路基板のパターンやリード線端子などの部品とを接続する半田とを分けることができる。特に、巻線接続部811に接続する配線および電源接続部812に接続する部品の金属の種類が異なっても、異種金属の接触によって腐食が生じることを抑制できる。
また、巻線接続部811は、巻線接続部811に対応するU相巻線群5Uの巻線端部5USに対して、電源接続部812よりも近い側に設けられる。したがって、渡り線510(図5)の距離を短くすることができる。
また、上側インシュレータ41は、上側配線溝411よりも外側に渡り線引掛部412を有する。ここでは、渡り線引掛部412は、上側配線溝411よりも軸方向AD外側(上側)に位置する。巻線接続部811は、巻線接続部811に対応するU相巻線群5Uの巻線端部5USに対して渡り線引掛部412よりも近い側に設けられる。したがって、渡り線引掛部412に渡り線510を引っ掛けて戻る方向に向かって巻線接続部811に配置することで、渡り線510に一定のテンションを掛けながら半田接続できるため、容易に接続が可能となる。
以上、図面(図1~図7B)を参照しながら本発明の実施形態を説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質や形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
3 ステータコア
31 コアバック
4 インシュレータ
411 上側配線溝
421 下側配線溝
5U U相巻線群(第1相巻線群)
5V V相巻線群(第2相巻線群)
5W W相巻線群(第3相巻線群)
7 中性点端子
81 U相端子
82 V相端子
83 W相端子
CS ケーシング(モールド樹脂部)
MT モータ
RT ロータ
ST ステータ
T1~T12 第1ティース~第12ティース
U1 第1巻線
U4 第2巻線
V1 第3巻線
V4 第4巻線
W1 第5巻線
W4 第6巻線
U3 第7巻線
U2 第8巻線
V3 第9巻線
V2 第10巻線
W3 第11巻線
W2 第12巻線
31 コアバック
4 インシュレータ
411 上側配線溝
421 下側配線溝
5U U相巻線群(第1相巻線群)
5V V相巻線群(第2相巻線群)
5W W相巻線群(第3相巻線群)
7 中性点端子
81 U相端子
82 V相端子
83 W相端子
CS ケーシング(モールド樹脂部)
MT モータ
RT ロータ
ST ステータ
T1~T12 第1ティース~第12ティース
U1 第1巻線
U4 第2巻線
V1 第3巻線
V4 第4巻線
W1 第5巻線
W4 第6巻線
U3 第7巻線
U2 第8巻線
V3 第9巻線
V2 第10巻線
W3 第11巻線
W2 第12巻線
Claims (7)
- 上下方向に延びる中心軸を中心に配置されるステータコアと、
前記ステータコアの少なくとも一部を覆うインシュレータと、
前記インシュレータを介して前記ステータコアに第1導線が巻き付けられた複数の巻線によって構成される第1相巻線群と、
前記インシュレータを介して前記ステータコアに第2導線が巻き付けられた複数の巻線によって構成される第2相巻線群と、
前記インシュレータを介して前記ステータコアに第3導線が巻き付けられた複数の巻線によって構成される第3相巻線群と、
を有し、
前記ステータコアは、
中心軸を中心に環状に配置されるコアバックと、
前記コアバックから径方向に延びる第1ティースと、
前記コアバックから径方向に延びる第2ティースと、
前記コアバックから径方向に延びる第3ティースと、
前記コアバックから径方向に延びる第4ティースと、
前記コアバックから径方向に延びる第5ティースと、
前記コアバックから径方向に延びる第6ティースと、
前記コアバックから径方向に延びる第7ティースと、
前記コアバックから径方向に延びる第8ティースと、
前記コアバックから径方向に延びる第9ティースと、
前記コアバックから径方向に延びる第10ティースと、
前記コアバックから径方向に延びる第11ティースと、
前記コアバックから径方向に延びる第12ティースと
を有し、
前記第1ティース、前記第2ティース、前記第3ティース、前記第4ティース、前記第5ティース、前記第6ティース、前記第7ティース、前記第8ティース、前記第9ティース、前記第10ティース、前記第11ティース、および、前記第12ティースは、この順番で周方向に配置され、
前記第1相巻線群は、前記第1ティースに対して前記インシュレータを介して第1方向に巻き付けられた第1巻線と、前記第2ティースに対して前記インシュレータを介して第1方向と逆の第2方向に巻き付けられた第2巻線と、前記第7ティースに対して前記インシュレータを介して第2方向に巻き付けられた第7巻線と、前記第8ティースに対して前記インシュレータを介して第1方向に巻き付けられた第8巻線とを有し、
前記第2相巻線群は、前記第3ティースに対して前記インシュレータを介して第1方向に巻き付けられた第3巻線と、前記第4ティースに対して前記インシュレータを介して第2方向に巻き付けられた第4巻線と、前記第9ティースに対して前記インシュレータを介して第2方向に巻き付けられた第9巻線と、前記第10ティースに対して前記インシュレータを介して第1方向に巻き付けられた第10巻線とを有し、
前記第3相巻線群は、前記第5ティースに対して前記インシュレータを介して第1方向に巻き付けられた第5巻線と、前記第6ティースに対して前記インシュレータを介して第2方向に巻き付けられた第6巻線と、前記第11ティースに対して前記インシュレータを介して第2方向に巻き付けられた第11巻線と、前記第12ティースに対して前記インシュレータを介して第1方向に巻き付けられた第12巻線とを有し、
前記第1相巻線群では、前記第1巻線と前記第8巻線とが接続され、前記第8巻線と前記第7巻線とが接続され、前記第7巻線と前記第2巻線とが接続され、
前記第2相巻線群では、前記第3巻線と前記第10巻線とが接続され、前記第10巻線と前記第9巻線とが接続され、前記第9巻線と前記第4巻線とが接続され、
前記第3相巻線群では、前記第5巻線と前記第12巻線とが接続され、前記第12巻線と前記第11巻線とが接続され、前記第11巻線と前記第6巻線とが接続され、
前記第1相巻線群の一方の巻線端部は前記第1ティースに位置し、前記第2相巻線群の一方の巻線端部は前記第3ティースに位置し、前記第3相巻線群の一方の巻線端部は前記第5ティースに位置し、
前記第1相巻線群の他方の巻線端部は前記第2ティースに位置し、前記第2相巻線群の他方の巻線端部は前記第4ティースに位置し、前記第3相巻線群の他方の巻線端部は前記第6ティースに位置し、
前記インシュレータは、
前記ステータコアの上側を覆う上側インシュレータと、
前記ステータコアの下側を覆う下側インシュレータと
を有し、
前記上側インシュレータには、上側配線溝が設けられ、
前記下側インシュレータには、下側配線溝が設けられ、
前記上側インシュレータのうち少なくとも1つは、中性点端子を有し、
前記第1相巻線群、前記第2相巻線群および前記第3相巻線群の各々の一方の巻線端部または他方の巻線端部は、前記上側配線溝を渡って、前記中性点端子へと接続し、
巻線端部以外の前記第1相巻線群、前記第2相巻線群および前記第3相巻線群の渡り線は、前記下側配線溝に配線される、ステータ。 - 前記中性点端子は、ピン状の端子であり、
前記中性点端子は、前記第1ティースに位置し、
前記第1相巻線群の前記第1導線は、前記第2ティースから引き出され、
前記第2相巻線群の前記第2導線は、前記第3ティースから引き出され、
前記第3相巻線群の前記第3導線は、前記第6ティースから引き出され、
前記第1相巻線群、前記第2相巻線群および前記第3相巻線群から引き出された前記第1導線、前記第2導線および前記第3導線は、前記中性点端子に巻き付けられる、請求項1に記載のステータ。 - 第1相端子と、
第2相端子と、
第3相端子と
をさらに備え、
前記第1相端子は、前記第3ティースに位置し、
前記第2相端子は、前記第4ティースに位置し、
前記第3相端子は、前記第5ティースに位置し、
前記第1相端子には、前記第1ティースから引き出された前記第1相巻線群の前記第1導線が接続され、
前記第2相端子には、前記第4ティースから引き出された前記第2相巻線群の前記第2導線が接続され、
前記第3相端子には、前記第5ティースから引き出された前記第3相巻線群の前記第3導線が接続される、請求項1または請求項2に記載のステータ。 - 前記第1相端子、前記第2相端子および前記第3相端子の各々は、
巻線接続部と、
電源接続部と、
前記巻線接続部と前記電源接続部とを接続する導通部と
を有し、
前記巻線接続部には、巻線が接続され、
前記電源接続部は、巻線へ電力を供給する部品と接続され、
前記導通部は、前記インシュレータに対して取付けられる、請求項3に記載のステータ。 - 前記巻線接続部は、前記巻線接続部に対応する巻線群の巻線端部に対して前記電源接続部よりも近い側に設けられる、請求項4に記載のステータ。
- 前記上側インシュレータは、前記上側配線溝よりも外側に渡り線引掛部を有し、
前記巻線接続部は、前記巻線接続部に対応する巻線群の巻線端部に対して前記渡り線引掛部よりも近い側に設けられる、請求項5に記載のステータ。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のステータを備える、モータ。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021194567A JP2023080968A (ja) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | ステータおよびモータ |
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