JP2024088221A - Motor stator - Google Patents
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Abstract
【課題】小さいサイズと、電力を増大できる最大のコイル充填率とを有するモータステータを提供する。【解決手段】モータステータが、環状のステータコア10と、環状のステータコアの内側面において離間している複数の歯部分20とを有し、歯部分は、歯部分の各々の2つの側面の各々に形成されたスロット15を有する。歯部分の各々は、コイル巻回を有し、コイル30の一部が、歯部分の各々の2つのスロット内に位置付けられている。コイルの各々は、ボビンの周りに内側から外側に複数回巻き付けられた金属ワイヤによって形成されている。ボビンは、内側ガイドフレームと外側ガイドフレームとを有し、これらはともに、垂直に配置された底部プレートと側部プレートとを有する構造を有し、それによって、コイルは、モータステータを小型化させるようにボビンに取り付けできる。【選択図】図2A motor stator having a small size and a maximum coil packing ratio that can increase power is provided. The motor stator has an annular stator core and a plurality of teeth 20 spaced apart on an inner surface of the annular stator core, the teeth having slots 15 formed on each of two sides of each of the teeth. Each of the teeth has a coil winding, and a portion of a coil 30 is positioned within the two slots of each of the teeth. Each of the coils is formed by a metal wire wound multiple times from the inside to the outside around a bobbin. The bobbin has an inner guide frame and an outer guide frame, both of which have a structure with a vertically arranged bottom plate and a side plate, whereby the coil can be attached to the bobbin to make the motor stator compact. [Selected Figure] Figure 2
Description
本開示は、モータステータに関し、より詳細には、サイズが小さく、コイル充填率を最大限に高めることによって電力を増大できるモータステータに関する。 The present disclosure relates to a motor stator, and more particularly to a motor stator that is small in size and can increase power by maximizing the coil filling factor.
ここ数年のモータ技術の急速な発展に起因して、モータの開発は、小型かつ高電力設計の傾向にある。したがって、この傾向に対応するために、ステータ構造を再設計する必要がある。一般的に、ステータにおけるコイル充填率が高くなるほど、生成される磁界が強くなり、電力出力が高くなる。 Due to the rapid development of motor technology in recent years, motor development is trending towards small size and high power design. Therefore, to accommodate this trend, the stator structure needs to be redesigned. In general, the higher the coil filling factor in the stator, the stronger the magnetic field generated and the higher the power output.
現在の技術的発展を考慮すると、コイルの巻回密度が低く、ステータ構造におけるコイル巻回を増大させるために、対応するスロットを拡大しなければならず、これは、モータの全体的なサイズ及び重量の増大につながる。したがって、モータをより小さいサイズに維持すると同時により高い電力で出力する方法が、現在の技術において改善される必要がある課題となっている。 Considering the current technological development, the coil winding density is low, and in order to increase the coil winding in the stator structure, the corresponding slots must be enlarged, which leads to an increase in the overall size and weight of the motor. Therefore, how to output higher power while keeping the motor in a smaller size is a challenge that needs to be improved in the current technology.
上述した欠点に基づいて、本開示の目的は、モータステータ、特に、小さいサイズと、電力を増大できる最大のコイル充填率とを有するモータステータを提供することである。 Based on the above-mentioned shortcomings, the objective of the present disclosure is to provide a motor stator, in particular a motor stator having a small size and a maximum coil filling factor that can increase power.
本開示の目的に従って、モータステータであって、環状のステータコアと、環状のステータコアの内側面において離間しているとともに、環状のステータコアの中心に向かって突出した複数の歯部分とを備え、歯部分の各々は、歯部分の2つの側面の各々に形成されたスロットを有し、歯部分の各々はコイル巻回を有し、コイルの一部が、歯部分の各々の2つのスロット内に位置付けられている、モータステータが提供される。ここで、コイルの各々と歯部分の各々との間にボビンが設けられており、コイルの各々は、ボビンの周りに金属ワイヤを複数回巻回することによって形成され、金属ワイヤの厚さは、一端から他端に徐々に減少する。 In accordance with the objectives of the present disclosure, there is provided a motor stator comprising an annular stator core and a plurality of teeth spaced apart on an inner surface of the annular stator core and projecting toward a center of the annular stator core, each of the teeth having a slot formed on each of two sides of the tooth portion, each of the teeth having a coil winding, a portion of the coil being positioned within the two slots of each of the tooth portions, wherein a bobbin is provided between each of the coils and each of the tooth portions, each of the coils being formed by winding a metal wire around the bobbin multiple times, the thickness of the metal wire gradually decreasing from one end to the other.
ここで、ボビンは、内側ガイドフレームと外側ガイドフレームとを有し、これらはともに、底部プレートと、底部プレートから一方の側に向かって突出した、底部プレート上に配置された側部プレートとを有し、側部プレートは底部プレートと垂直に配置されている。 Here, the bobbin has an inner guide frame and an outer guide frame, both of which have a bottom plate and a side plate disposed on the bottom plate and protruding from the bottom plate towards one side, the side plate being disposed perpendicular to the bottom plate.
好ましくは、内側及び外側ガイドフレームはともに、T字形の断面形状である。 Preferably, both the inner and outer guide frames have a T-shaped cross-sectional shape.
好ましくは、コイルはボビンに取り付けられている。 Preferably, the coil is attached to a bobbin.
好ましくは、コイルの各々における隣接するターンの各々は、互いに取り付けられており、コイルの各々における各ターンの断面積は同じである。 Preferably, each of the adjacent turns in each of the coils are attached to one another and the cross-sectional area of each turn in each of the coils is the same.
好ましくは、3つの導電素子と1つの中立素子とを有する、3相バスバーも環状のステータコア内に設けられており、各導電素子は、プレートと、接続端と、4つの溶接端とを有し、溶接端は、コイルのうちの1つの金属ワイヤの端のうちの1つにそれぞれ接続されている。 A three-phase busbar is also provided within the annular stator core, preferably having three conductive elements and one neutral element, each conductive element having a plate, a connection end and four welded ends, each connected to one of the metal wire ends of one of the coils.
好ましくは、各コイルの断面形状は、台形である。 Preferably, the cross-sectional shape of each coil is trapezoidal.
好ましくは、各金属ワイヤの幅が、一端から他端に徐々に増大しており、それによって、各コイルの断面プロファイルは台形の形状である。 Preferably, the width of each metal wire gradually increases from one end to the other, so that the cross-sectional profile of each coil is trapezoidal in shape.
好ましくは、コイルの各々は、歯部分の各々の2つのスロットの容量の80%を占有する。 Preferably, each coil occupies 80% of the volume of the two slots in each tooth portion.
好ましくは、歯部分の各々は、楔バックル構造によって環状のステータコアに固定されている。 Preferably, each tooth portion is secured to the annular stator core by a wedge buckle structure.
本開示によって達成される実施態様、構造及び効果の特定の様態を明確に説明するために、以下の実施形態を提供し、図面を用いて説明する。 In order to clearly explain the specific aspects of the implementation, structure, and effects achieved by the present disclosure, the following embodiments are provided and described with the aid of drawings.
以下の記載は、内側としての、モータステータ100の円の中心付近の環状のステータコア10の表面を基にしている。
上及び下、左及び右等の向きの記載は、当業者の共通の知識に従うように、構成要素の相対的な関係を示すために専ら使用される。
図1~図6を参照する。環状のステータコア10と、環状のステータコア10の内側面において離間しているとともに、環状のステータコア10の中心に向かって突出した複数の歯部分20と、歯部分20の各々の2つの側面の各々に形成されたスロット15とを備える、モータステータ100が示されている。歯部分20の各々は、その周りに巻回されたコイル30を有し、コイル30の一部が、歯部分20の各々の2つのスロット15内に位置付けられており、歯部分20の各々は、楔バックル構造21によって環状のステータコア10に固定されている。
The following description is based on the surface of the
Orientational descriptions such as up and down, left and right, etc. are used solely to indicate the relative relationships of components, as per common knowledge of those skilled in the art.
1-6, a
ここで、コイル30の各々と歯部分20の各々との間にボビン40が設けられており、コイル30の各々は、ボビン40の周りに金属ワイヤ31を内側から外側に複数回巻回することによって形成され、コイル30が形成された後、金属ワイヤ31の端は上方に延在する。この実施形態では、金属ワイヤ31は、平坦な銅ワイヤである。別の実施形態では、金属ワイヤ31は、最初にコイル30に形成され、次にボビン40上に設置できる。
Here, a
図3を参照する。金属ワイヤ31は、内側から外側に複数回巻回されてコイル30を形成している。金属ワイヤ31の厚さTは、一端30aから他端30bに徐々に減少しており、一方で、幅Wは、一端30aから他端30bに徐々に増大しており、これによって、各コイルの断面積が同じになっている(すなわち、各ターン(T1,T2,T3...Tn)の幅Wを乗じた厚さTの値は同じである)。これによって、コイル30を通って電流が流れるときの不均一な電流分布を回避する。
一方、別の実施形態では、コイルが、コイルの各ターン(T1,T2,T3...Tn)に関して同じ厚さを有し、コイルの異なるターン(T1,T2,T3...Tn)に関して異なる厚さを有し、コイルの異なるターン(T1,T2,T3...Tn)の厚さが徐々に減少することも可能である。
Referring to Fig. 3, a
However, in another embodiment, the coil may have the same thickness for each turn (T1, T2, T3...Tn) of the coil, and different thicknesses for different turns (T1, T2, T3...Tn) of the coil, with the thickness of the different turns (T1, T2, T3...Tn) of the coil gradually decreasing.
さらに、ボビン40は、内側ガイドフレーム41と外側ガイドフレーム42とを含む。これらはともに、底部プレート41a、42aと、底部プレート41a、42aに設けられた側部プレート41b、42bとを有し、側部プレート41b、42bは、一方の側に向かって突出することで、底部プレート41a、42a及び側部プレート41b、42bは垂直に配置されている。これによって、内側ガイドフレーム41及び外側ガイドフレーム42の断面プロファイルは、全てT字形状となる(図2及び図4を参照のこと)。
この実施形態では、側部プレート41b、42bの構造に起因して、底部プレート41a、42aは、コイル30をボビン40に取り付けできるように垂直に配置される。加えて、ボビン40の設置は、コイル30の配置を容易にし、それによって、隣接するコイル30の各ターン(T1,T2,T3...Tn)を、互いに取り付けて、コイル30の巻回の密度を増大できる。
この実施形態では、各コイル30は、歯部分20の各々の2つのスロット15の容量の80%を占有する。これによって、スロット15の容積利用を増大させるとともに、当該分野の従来技術におけるようにより多くのコイルを歯部分の周りに巻回する必要がなく、モータステータ100を最小化することを可能にする。
Further, the
In this embodiment, due to the structure of the
In this embodiment, each
他方で、モータの単位体積当たりの電力密度を計算するときには、(環状のステータコア10及びコイル30のサイズを含む)モータステータ100全体のサイズを考慮するべきであり、これによって、コイル30がボビン40に取り付けられると、本開示のコイル30の巻回密度はより高くなり、コイル30のサイズは従来技術と比較して低減される。これによって、モータステータ100の全体的なサイズを低減でき、かつ単位体積当たりの電力密度は増大される。加えて、コイル30のサイズが低減されると、金属ワイヤ31において使用される銅の量も低減でき、これによって製造コストを低減できる。
On the other hand, when calculating the power density per unit volume of the motor, the size of the entire motor stator 100 (including the size of the
さらに、モータステータ100は、環状のステータコア10の一方の側に設けられた3相バスバー50も有する。3相バスバー50は、3つの導電素子50aと1つの中立素子54とを有し、導電素子50aの各々は、プレート52と、接続端51と、4つの溶接端53とを有する。
接続端51は、プレート52から上側に向かって延在し、4つの溶接端53は、一端においてコイル30の金属ワイヤ31のうちの1つに接続されており、溶接端53に接続されていない金属ワイヤ31の他端は、中立素子54に接続されている。3相バスバー50のプレート52、接続端51及び溶接端53の配置、並びに、3相バスバー50とコイル30との間の接続の構造は、当該技術分野において十分に確立されているため、詳述する必要がない。
The
The connection ends 51 extend upward from the
本開示は、主に、体積を最小限に抑える効果を達成するために、スロット15内のコイル30の占有率を増大させるように、ボビン40に取り付けられたコイル30を有し、互いに取り付けられる隣接するコイル30の各ターン(T1,T2,T3...Tn)を有することに関する。
The present disclosure is primarily concerned with having a
Claims (10)
環状のステータコアと、
前記環状のステータコアの内側面において離間しているとともに、前記環状のステータコアの中心に向かって突出した複数の歯部分とを備え、
前記歯部分の各々は、前記歯部分の2つの側面の各々に形成されたスロットを有し、
前記歯部分の各々は、前記歯部分の周りに巻回されたコイルを有し、
前記コイルの一部が、前記歯部分の各々の前記2つのスロット内に位置付けられており、
前記コイルの各々と前記歯部分の各々との間にボビンが設けられており、
前記コイルの各々は、前記ボビンの周りに金属ワイヤを複数回巻回することによって形成され、
前記金属ワイヤの厚さは、一端から他端に徐々に減少することを特徴とする、
モータステータ。 A motor stator,
An annular stator core;
a plurality of teeth spaced apart on an inner surface of the annular stator core and projecting toward a center of the annular stator core;
Each of the tooth portions has a slot formed on each of two sides of the tooth portion;
Each of the tooth portions has a coil wound therearound;
a portion of the coil is positioned within the two slots of each of the tooth portions;
a bobbin is provided between each of the coils and each of the tooth portions;
Each of the coils is formed by winding a metal wire multiple times around the bobbin;
The thickness of the metal wire gradually decreases from one end to the other end.
Motor stator.
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