JP5093918B2 - Concentrated winding stator - Google Patents
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Description
本発明は、集中巻きステータとモータに関するものである。特に、放熱性に優れて電気自動車やハイブリッド自動車の駆動モータに好適に利用できる集中巻きステータとモータに関するものである。 The present invention relates to a concentrated winding stator and a motor. In particular, the present invention relates to a concentrated winding stator and a motor that are excellent in heat dissipation and can be suitably used for a drive motor of an electric vehicle or a hybrid vehicle.
従来、モータの構成部材として、磁性材料からなるコアに巻線を巻回してコイルを形成したステータが広く知られている。例えば、このコアは、ティースと、ティースにほぼ直交するヨークとからなるT字状部材である。ティースには、巻線が巻回される。そして、複数のコアを、ヨークが隣接し、ティースが内周側に向くように環状に配置することでステータを構成している。その際、各コイルのうち、隣接するコイル同士が対向する側をコイルサイド側、ステータの軸方向に向く側をコイルエンド側という。また、部材における、コイルサイド側の面をコイルサイド面、コイルエンド側の面をコイルエンド面という。 Conventionally, a stator in which a coil is formed by winding a winding around a core made of a magnetic material is widely known as a constituent member of a motor. For example, the core is a T-shaped member including a tooth and a yoke substantially orthogonal to the tooth. Windings are wound around the teeth. And the stator is comprised by arrange | positioning several cores cyclically | annularly so that a yoke may adjoin and teeth may face the inner peripheral side. In that case, the side where adjacent coils oppose among each coil is called a coil side side, and the side which faces the axial direction of a stator is called a coil end side. Also, the surface on the coil side of the member is referred to as a coil side surface, and the surface on the coil end side is referred to as a coil end surface.
ところで、モータの駆動時、巻線には電流が流されコイルが発熱する。近年、モータの高トルク化の要望に応えるため、コイルに流す電流は高電流化しており、それに伴ってコイルの発熱も大きくなっている。特に、ティースと同芯状に巻線を巻回した集中巻きタイプのモータの場合、コアに接触するコイルの内側はコアから放熱しやすいが、コイルの外側、とりわけ隣接するコイル同士が対向するコイルサイド側では放熱しにくく、温度が上昇しやすい。 By the way, when the motor is driven, a current flows through the winding and the coil generates heat. In recent years, in order to meet the demand for higher torque of motors, the current flowing through the coil has been increased, and the heat generation of the coil has increased accordingly. In particular, in the case of a concentrated winding type motor in which windings are wound concentrically with the teeth, the inner side of the coil that contacts the core is easy to radiate heat from the core, but the outer side of the coil, especially the adjacent coils face each other. It is difficult to dissipate heat on the side, and the temperature tends to rise.
このようなコイルの温度上昇対策として、特許文献1に記載の技術が知られている。この技術では、固定子鉄心(コア)のスロット部に高熱伝導性絶縁シートを配置し、このシートを介してスロット部に巻線を施しコイル部を形成している。そして、高熱伝導性絶縁シートとしては、ゴム状高熱伝導層を有するものが開示されている。
As a countermeasure against such a temperature rise of the coil, a technique described in
しかし、特許文献1に係る技術では、次のような問題があった。
However, the technique according to
(1)コイルの放熱が十分行えるとはいえない。
特許文献1に係る発明では、コアのスロット部に高熱伝導性絶縁シートを設けているが、このシートがゴム状高熱伝導層を有するため、有機材料で構成されていると考えられ、熱伝導性の点でなお十分とはいえない。そのため、コイルに流す電流の高電流化に対応するには、より一層放熱性の高いステータ構造が求められている。
(1) It cannot be said that the coil can sufficiently dissipate heat.
In the invention according to
(2)高熱伝導性絶縁シートの配置が煩雑である。
特許文献1に係る発明では、コアの個々のスロット部に高熱伝導性絶縁シートを配置している。しかし、このシートは、ティースに巻回された巻線を覆うようにティース間に形成された各スロット部に配置する必要があり、ステータを形成する際の作業が非常に煩雑になる。
(2) The arrangement of the high thermal conductive insulating sheet is complicated.
In the invention according to
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、より一層放熱性の高い集中巻きステータを提供することにある。本発明の他の目的は、放熱性に優れるモータを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and one of its purposes is to provide a concentrated winding stator with higher heat dissipation. Another object of the present invention is to provide a motor having excellent heat dissipation.
本発明は、放熱が難しい隣接するコイル同士が対向するコイルサイド側の熱をコイルエンド側に移行させることで上記の目的を達成する。 The present invention achieves the above object by transferring the heat on the coil side where adjacent coils, which are difficult to dissipate, face each other, to the coil end side.
〔ステータ〕
本発明ステータは、ティースを備える複数のコアと、各ティースの外周に配置されたコイルとを備える集中巻きステータである。このようなステータにおいて、本発明は、少なくとも一つの前記コイルには、隣接するコイル同士が対向するコイルサイド側からコイル同士が対向しないコイルエンド側に亘って、無機材料からなる放熱部材が配置されていることを特徴とする。
[Stator]
The stator of the present invention is a concentrated winding stator including a plurality of cores including teeth and coils disposed on the outer periphery of each tooth. In such a stator, in the present invention, at least one of the coils is provided with a heat dissipation member made of an inorganic material from a coil side side where adjacent coils face each other to a coil end side where the coils do not face each other. It is characterized by.
このステータによれば、コイルのコイルサイド側からコイルエンド側に亘って、無機材料からなる放熱部材を設けることで、コイルの熱がこもりやすいコイルサイド側の熱を、放熱部材を介してコイルエンド側に導くことができる。それにより、コイルの熱を効率的に放熱することができる。 According to this stator, by providing the heat radiating member made of an inorganic material from the coil side to the coil end side of the coil, the heat on the coil side where the heat of the coil tends to be trapped can be transferred to the coil end via the heat radiating member. Can be led to the side. Thereby, the heat of a coil can be thermally radiated efficiently.
以下、本発明ステータの好適な構成をより詳しく説明する。本発明ステータでは、以下の構成を単独でまたは複合して適用することができる。 Hereinafter, a preferred configuration of the stator of the present invention will be described in more detail. In the stator of the present invention, the following configurations can be applied alone or in combination.
<放熱部材の材質>
本発明ステータにおいて、放熱部材は無機材料で構成する。無機材料の中でも、絶縁性で高熱伝導性の材料が放熱部材として好適に利用できる。より具体的には、アルミナ(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ホウ素(BN)、窒化珪素(Si3N4)および炭化珪素(SiC)よりなる群から選択される少なくとも1種が放熱部材の材質として挙げられる。
<Material of heat dissipation member>
In the stator of the present invention, the heat dissipation member is made of an inorganic material. Among inorganic materials, insulating and high thermal conductivity materials can be suitably used as the heat radiating member. More specifically, at least one selected from the group consisting of alumina (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), boron nitride (BN), silicon nitride (Si 3 N 4 ), and silicon carbide (SiC). Is cited as a material of the heat dissipation member.
これらの材料はいずれも絶縁性の無機材料であり、かつ高熱伝導性の材料である。そのため、放熱部材をこれらの高熱伝導材料で構成することにより、コイルの放熱を効果的に行なうことができる。 All of these materials are insulating inorganic materials and highly heat conductive materials. Therefore, the heat radiation member can be effectively radiated by configuring the heat radiating member with these highly heat conductive materials.
また、放熱部材の材質は、その熱伝導率が10W/m・K以上であることが好ましい。このような熱伝導率の材料で放熱部材を構成することにより、効果的なコイルの放熱を行うことができる。より好ましい熱伝導率は20W/m・K以上、さらに好ましい熱伝導率は30W/m・K以上である。 The material of the heat radiating member preferably has a thermal conductivity of 10 W / m · K or more. By configuring the heat dissipation member with such a material having thermal conductivity, effective heat dissipation of the coil can be performed. A more preferable thermal conductivity is 20 W / m · K or more, and a more preferable thermal conductivity is 30 W / m · K or more.
<放熱部材の形態>
放熱部材のサイズは、隣接するコイル間に配置されるコイルサイド部と、コイルのコイルエンド側を覆うコイルエンド部とを有する大きさであればよい。近時、隣接するコイル間のギャップは非常に小さくすることが求められている。例えば、このギャップが1mm程度である場合、放熱部材におけるコイルサイド部は、この1mmの幅に収納できる薄型の放熱部材を用いる。また、放熱部材の面積は、少なくともコイルのコイルサイド側の一部とコイルエンド側の一部とを覆うサイズであればよいが、これらの全面を覆うようなサイズとすることで、熱の溜まり易いコイルサイド側の熱を確実にコイルエンド側に導き、コイルエンド面から効率的に放熱することができる。
<Form of heat dissipation member>
The size of the heat radiating member may be a size having a coil side portion disposed between adjacent coils and a coil end portion covering the coil end side of the coil. Recently, the gap between adjacent coils is required to be very small. For example, when the gap is about 1 mm, a thin heat radiating member that can be accommodated in the width of 1 mm is used for the coil side portion of the heat radiating member. The area of the heat dissipation member may be a size that covers at least a part on the coil side of the coil and a part on the coil end side. Easy heat on the coil side can be reliably guided to the coil end side and efficiently radiated from the coil end surface.
放熱部材には、平板部材が好適に利用できる。より具体的には、次のような放熱部材を用いることができる。 A flat plate member can be suitably used as the heat radiating member. More specifically, the following heat dissipation member can be used.
(1)断面がコの字状の放熱部材を用いる。
通常、ティースの断面は矩形に構成され、そこに巻線が巻回されたコイルの外径もほぼ矩形となっている。そのため、断面がコの字状の放熱部材であれば、その放熱部材をコイルの外側にはめ込むことで、コイル表面のコイルサイド側とコイルエンド側が放熱部材に覆われることになる。それに伴い、放熱部材を介してコイルサイド側の熱をコイルエンド側に導いて放熱することができる。断面がコの字状の放熱部材としては、コイルの両コイルサイド側を覆う一対のコイルサイド部と、これらコイルサイド部をつなぐ一つのコイルエンド部とから構成されるものや、コイルの両コイルエンド側を覆う一対のコイルエンド部と、これら両コイルエンド部つなぐ一つのコイルサイド部とから構成されるものが挙げられる。
(1) Use a heat radiating member with a U-shaped cross section.
Usually, the cross section of the teeth is rectangular, and the outer diameter of the coil around which the winding is wound is also substantially rectangular. For this reason, if the heat radiating member has a U-shaped cross section, the heat radiating member is fitted on the outside of the coil so that the coil side and the coil end side of the coil surface are covered with the heat radiating member. Accordingly, the heat on the coil side can be guided to the coil end side through the heat radiating member to be radiated. The heat radiation member having a U-shaped cross section includes a pair of coil side portions covering both coil side sides of the coil and one coil end portion connecting these coil side portions, or both coils of the coil. Examples include a pair of coil end portions covering the end side and one coil side portion connecting both the coil end portions.
(2)断面がL状の放熱部材を用いる。
断面がL状の放熱部材であれば、コイルサイド側とコイルエンド側を覆うことが容易にでき、コイルサイド側の熱を、放熱部材を介してコイルエンド側に導くことができる。L状の放熱部材の場合、一つのコイルに対して一つの放熱部材を用いて、コイルにおけるコイルサイド側とコイルエンド側の1面づつを覆うようにしてもよいし、一つのコイルに対して一対の放熱部材を組み合わせて、コイルの全周が放熱部材で覆われるようにしてもよい。前者であれば、放熱部材の利用数量を少なくでき、後者であれば、コイルの全周を放熱部材で覆うことで効果的なコイルの放熱を行なうことができる。
(2) A heat radiating member having an L-shaped cross section is used.
If the heat radiating member has an L-shaped cross section, the coil side and the coil end can be easily covered, and the heat on the coil side can be guided to the coil end via the heat radiating member. In the case of an L-shaped heat radiating member, one heat radiating member may be used for one coil so as to cover one surface on the coil side side and the coil end side of the coil. A pair of heat dissipation members may be combined so that the entire circumference of the coil is covered with the heat dissipation member. If it is the former, the utilization quantity of a heat radiating member can be decreased, and if it is the latter, effective heat dissipation of a coil can be performed by covering the perimeter of a coil with a heat radiating member.
また、放熱部材は、コイルサイド側からコイルエンド側に亘る角部に継ぎ目がなく、一体に形成されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the heat radiating member is seamlessly formed at a corner portion extending from the coil side to the coil end, and is integrally formed.
放熱部材は複数の組合せで用いてもよいことは前述したとおりであるが、その場合、各放熱部材を組み合わせると継ぎ目ができてしまう。この継ぎ目は、通常、後述するモールド樹脂が入り込んでいるか空気が存在しており、熱伝導の妨げになる。そのため、放熱部材におけるコイルサイド側からコイルエンド側に向かう角部に継ぎ目がなければ、コイルサイド側からコイルエンド側に確実かつ効率的に熱伝達を行うことができる。 As described above, the heat dissipating member may be used in a plurality of combinations, but in that case, when the heat dissipating members are combined, a seam is formed. This seam usually contains mold resin, which will be described later, or air, which hinders heat conduction. Therefore, if there is no joint at the corner portion from the coil side side to the coil end side in the heat radiating member, heat can be reliably and efficiently transferred from the coil side side to the coil end side.
さらに、放熱部材のコイルサイド部は、そのコイルサイド部の中間部に継ぎ目がないことが望ましい。 Furthermore, it is desirable that the coil side portion of the heat radiating member has no seam in the middle portion of the coil side portion.
コイルにおいて最も熱のこもりやすい箇所は、隣接するコイルの間、つまりコイルサイド側のうち、ステータ軸方向の中間部である。この箇所は、両コイルエンド側からの距離が遠いため、特に放熱が難しい箇所である。そこで、放熱部材のコイルサイド部の中間部に、熱伝導の妨げとなる継ぎ目がなければ、最も熱がこもりやすい箇所から効果的にコイルエンド側に放熱することができる。 The portion where the heat is most likely to be accumulated in the coil is an intermediate portion in the stator axial direction between adjacent coils, that is, on the coil side side. This location is particularly difficult to dissipate because the distance from both coil ends is long. Therefore, if there is no joint that hinders heat conduction in the intermediate part of the coil side part of the heat radiating member, heat can be effectively radiated from the place where heat is most likely to be accumulated to the coil end side.
その他、本発明ステータにおいて、放熱部材の表面は、コイルの表面形状にほぼ沿うような形状とすることが好ましい。 In addition, in the stator of the present invention, it is preferable that the surface of the heat radiating member has a shape that substantially conforms to the surface shape of the coil.
<放熱部材の配置箇所と保持手法>
放熱部材は、その一部がコイルのコイルサイド側、つまり隣接するコイル間に介在され、残部がコイルエンド側に配置される。コイルの放熱特性上、全てのコイルの表面を放熱部材で覆うことが好ましいが、一部のコイルにのみに放熱部材を配置しても一定の放熱効果は期待できる。また、一つのコイルにおける全周を放熱部材で覆うことが好ましいが、そのコイルのコイルエンド側およびコイルサイド側の一部のみを放熱部材で覆うようにしてもよい。
<Location and holding method of heat dissipation member>
A part of the heat dissipating member is interposed on the coil side side of the coil, that is, between adjacent coils, and the remaining part is disposed on the coil end side. In view of the heat dissipation characteristics of the coils, it is preferable to cover the surfaces of all the coils with a heat dissipation member, but a certain heat dissipation effect can be expected even if the heat dissipation members are disposed only on some of the coils. Moreover, although it is preferable to cover the whole periphery in one coil with a heat radiating member, you may make it cover only the coil end side and a part of coil side side of the coil with a heat radiating member.
コイル間に放熱部材を保持させる手段としては、樹脂モールドが好適である。放熱部材をモールドによりコイル表面に固定することで、放熱部材のずれを防止することができる。それに伴い、放熱部材を介してのコイルの放熱を確実に行わせることができる。 As a means for holding the heat radiating member between the coils, a resin mold is suitable. By fixing the heat radiating member to the coil surface with a mold, it is possible to prevent the heat radiating member from being displaced. Accordingly, it is possible to reliably radiate the coil through the heat radiating member.
本発明ステータで放熱部材をモールドでコイル表面に固定した場合、そのモールドは、当該ステータをモータとして使用した際のコイルの最高到達温度において軟化しない耐熱性を有する樹脂により行うことが好ましい。 When the heat dissipating member is fixed to the coil surface with a mold in the stator of the present invention, the mold is preferably made of a resin having heat resistance that does not soften at the maximum temperature of the coil when the stator is used as a motor.
ハイブリッド自動車などで用いられるモータでは、駆動時にコイルは発熱により高温に達する。例えば、コイルは150℃〜180℃程度に達することがある。そのため、モータ使用時のコイルの最高到達温度において軟化しないモールド樹脂を用いることで、放熱部材をコイル間に確実に固定することができる。なお、ここでいう「軟化しない耐熱性」とは、モールド樹脂がコイルの最高到達温度に加熱された際、放熱部材のずれが生じない程度の粘度を保持していることをいう。 In a motor used in a hybrid vehicle or the like, the coil reaches a high temperature due to heat generation during driving. For example, the coil may reach about 150 ° C to 180 ° C. Therefore, the heat radiating member can be securely fixed between the coils by using the mold resin that does not soften at the maximum temperature of the coil when the motor is used. The term “heat resistance not softening” as used herein means that the mold resin has a viscosity that does not cause a deviation of the heat dissipation member when heated to the maximum temperature of the coil.
また、放熱部材のコイル間への組み付け手順としては、(1)ティースにコイルを巻回した複数の分割ステータを環状に組み合わせてから、各コイル間に放熱部材のコイルサイド部を挿入する、(2)各分割ステータのコイルサイド面に放熱部材のコイルサイド部を接着し、その状態で複数の分割ステータを環状に組み合わせる、ことが挙げられる。いずれの場合であっても、放熱部材を各ティースに形成したコイルに装着するという簡単な作業で配置できるため、ステータの組立作業を容易に行なうことができる。 In addition, as a procedure for assembling between the coils of the heat dissipation member, (1) after combining a plurality of divided stators in which the coil is wound around the teeth in an annular shape, the coil side portion of the heat dissipation member is inserted between each coil. 2) The coil side part of a heat radiating member is adhere | attached on the coil side surface of each division | segmentation stator, and the some division | segmentation stator is cyclically combined in the state. In any case, since the heat dissipating member can be arranged by a simple operation of mounting on the coil formed on each tooth, the assembly operation of the stator can be easily performed.
[モータ]
一方、本発明モータは、上記の本発明ステータを具備することを特徴とする。このモータによれば、上述したステータの持つ高い放熱特性を利用して、効率的に冷却可能なモータとすることができる。一般に、モータは、ステータと、ステータに対して回転するロータとを備える。また、モータには、ステータの内側にロータが配されるインナーロータ型のモータや、ステータの外側にロータが配されるアウターロータ型のモータがある。本発明モータは、これら各種モータに利用することが期待できる。
[motor]
On the other hand, the motor of the present invention includes the above-described stator of the present invention. According to this motor, it is possible to obtain a motor that can be efficiently cooled by utilizing the high heat dissipation characteristics of the stator described above. Generally, a motor includes a stator and a rotor that rotates with respect to the stator. The motor includes an inner rotor type motor in which a rotor is arranged inside the stator and an outer rotor type motor in which a rotor is arranged outside the stator. The motor of the present invention can be expected to be used for these various motors.
本発明ステータによれば、コイルのコイルサイド側からコイルエンド側に及ぶ放熱部材を用いることで、熱が溜まり易いコイルサイド側から放熱しやすいコイルエンド側に熱を移行することができる。それに伴い、この放熱部材を通じて効率的な放熱を行なうことができる。 According to the stator of the present invention, by using the heat dissipating member extending from the coil side side to the coil end side of the coil, heat can be transferred from the coil side side where heat is likely to accumulate to the coil end side where heat is likely to be radiated. Accordingly, efficient heat dissipation can be performed through the heat dissipation member.
また、本発明モータでは、本発明ステータを用いることで、放熱性に優れたモータとすることができる。 Moreover, in this invention motor, it can be set as the motor excellent in heat dissipation by using this invention stator.
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施例1:コの字型放熱部材1)
<全体構成>
図1(A)に示すように、本発明ステータは、コア1とコイル2とを具備する。このうち、コア1は磁性材料から構成される断面がほぼT型の部材で、図1(B)に示すように、ヨーク11と、このヨーク11の内周側に一体化されたティース12とから構成される。ティース12には、その外周に巻線21を巻き付けることで、コイル2が構成されている。ここでは、一部のコア1及びコイル2しか示していないが、コイル2が設けられた複数のコア1がティース12を内周側に向けて環状に並列され、その外周を締付リング4で保持してステータを形成している。また、コア1には、ティース12の外面形状にほぼ沿った形態のインシュレータ5が配置され、コイル2はインシュレータ5を介してティース12の外側に設けられている。そして、各コイル2の表面には、図1(B)および図2に示すように、放熱部材3が装着されている。
(Example 1: U-shaped heat radiation member 1)
<Overall configuration>
As shown in FIG. 1A, the stator of the present invention includes a
<放熱部材>
放熱部材3は、コイル2の表面に配されて、このステータをモータとして利用した際に、通電により生じたコイル2の熱を放熱するために利用される。
<Heat dissipation member>
The
放熱部材3の形状としては、図2に示すように、平板部材からなる断面がコの字(スクエアブラケット)型のものとした。平板状の放熱部材3であれば、容易に得ることができる。この放熱部材3は、コイルのコイルエンド側に対面される一対のコイルエンド部31と、これらコイルエンド部31をつないでコイルのコイルサイド側に対面される一つのコイルサイド部32とを備える。これらコイルエンド部31とコイルサイド部32とは継ぎ目なく一体に構成されている。なお、図2では、説明の便宜上、コア1と放熱部材3のみ示し、コイルを省略しているが、実際には、放熱部材3はコイルの外側に配される。
As the shape of the
また、本例の場合、放熱部材のコイルサイド部32は一つしかなく、第一のコイルに設けた放熱部材のコイルサイド部32は、そのコイルの一方のコイルサイド側のみを覆うことになる。しかし、複数のコイルが隣接された際、第一のコイルに隣接される第二のコイルにも同様に放熱部材3が設けられているため、第一のコイルにおける他方のコイルサイド側は、第二のコイルに設けた放熱部材のコイルサイド部32で覆われることになる。そのため、コイルはほぼ全周が放熱部材3で覆われることになり、コイルの全外表面から効果的に放熱することができる。特に、隣接するコイル間には、一枚のコイルサイド部32しか配されないため、コイル間の隙間が小さい場合でも、薄い放熱部材を用いることができる。
In the case of this example, there is only one
放熱部材3の材質は、絶縁材料とすることで、各ティース12に形成されるコイル間の絶縁性を確実に確保する。通常、コイル2を形成する巻線21には絶縁被覆が形成されているが、この絶縁被覆の一部に剥離などの損傷があった場合でも、放熱部材3の存在により隣接するコイル2間の絶縁性が確保できる。また、放熱部材3は無機材料とする。無機材料は有機材料に比べて一般に熱伝導性に優れているため、放熱材料として好ましい。
By using an insulating material as the material of the
さらに、放熱部材3はコイル2の放熱を行うため、熱伝導率の高い材料で形成することが好ましい。例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素、炭化珪素などが放熱部材3の材料として利用できる。アルミナの熱伝導率は20〜30W/m・K程度、窒化アルミニウムの熱伝導率は100〜250W/m・K程度、窒化ホウ素の熱伝導率は50〜65W/m・K程度、窒化珪素の熱伝導率は40〜150W/m・K程度、炭化珪素の熱伝導率は50〜130W/m・K程度である。これに対し、ゴム系材料などの有機材料や絶縁紙の熱伝導率は1W/m・K未満である。
Further, since the
放熱部材3の寸法は、コイル2における一方のコイルサイドのほぼ全面と、両コイルエンドのほぼ全面とを覆う大きさとしている。このようなサイズの放熱部材3とすることで、発熱源となるコイル2、特にそのコイルサイド側と放熱部材3との接触を十分に確保すると共に、コイルサイド側の熱をコイルエンド側に導いて効果的に放熱させることができる。
The size of the
放熱部材3の厚さは、隣接するティース12に形成されるコイル2の対向面間に挿入可能な寸法であればよい。但し、コイル2と放熱部材3との間にクリアランスができてしまうとコイル2から放熱部材3への熱伝導が阻害されるため、両者が接触するような厚さを選択することが好ましい。ステータのサイズにもよるが、放熱部材3の厚さの具体例としては、0.5〜1.0mm程度が挙げられる。ここでは、コイルサイド部とコイルエンド部とは同じ厚さにしている。もっとも、コイルエンド部はコイルサイド部に比べて厚さの制約が少ないため、コイルサイド部よりも厚くしても良い。
The thickness of the
<組み立て方法>
本発明のステータを形成するには、予めコア1のティース12の外周にコイル2を形成した分割ステータを複数用意しておく。そして、具体的な組み立て方法としては、分割ステータを環状に組み合わせてから、各コイル2の間に放熱部材3を配置する方法と、分割ステータの各々に放熱部材3を当接し、これを複数組み合わせて環状のステータを形成する方法とがある。
<Assembly method>
In order to form the stator of the present invention, a plurality of divided stators in which the
前者の場合、分割ステータを組み合わせても、隣接するコイル2の間には隙間が形成されている。そのため、後述する図3〜5の実施例2〜4に示すように、コイルエンド側から放熱部材3を差し込むことで、放熱部材の装着を行うことができる。
In the former case, a gap is formed between
後者の場合、図2に示すように、各分割ステータ(コア1)のコイルサイド側から放熱部材3をはめ込み、その後、放熱部材3を装着した分割ステータを環状に組み合わせればよい。
In the latter case, as shown in FIG. 2, the
この組み立てを行う際、次述するモールド樹脂で放熱部材3をコイル2に仮止めしたり、適宜なジグで放熱部材3の位置を保持したりすることが好ましい。
When this assembly is performed, it is preferable that the
<モールド樹脂>
この放熱部材3をコイル2の間に固定するには、例えば樹脂によりモールドすればよい。このモールド樹脂は、耐熱性を有するものが好ましい。モータの駆動時、コイルの温度は例えば150〜180℃程度に達する。そのため、このような最高到達温度において軟化しない樹脂で放熱部材3のモールドを行えば、コイル2の発熱に伴い樹脂が軟化して放熱部材3が適正な位置からずれたりすることを抑制できる。具体的には、シリコン系樹脂や、エポキシ系樹脂などが、このモールド用の樹脂に好適に利用できる。このモールド樹脂は、極力薄く塗布することで、コイル2から放熱部材3への熱伝導性を良好にすることができて好ましい。
<Mold resin>
In order to fix the
<その他の構成>
コア1は、磁性材料から構成され、電磁鋼板を積層したものや、粉末の圧粉体から構成されるものが好適に利用される。また、コイル2を形成する巻線21は、金属線の表面に絶縁被覆を設けたものが利用される。この巻線21は、ティース12と同芯状に巻き付けられ、集中巻きタイプのコイルを構成している。
<Other configurations>
The
なお、本例では、ティース12の外表面が平面状に形成されているため(図2)、その上に巻線21を巻回すると外表面に段差を有するコイル2が形成されているが(図1(B))、ティースの外表面に段差を設け、そのティースの上に巻線を巻回することで、外表面に段差のないコイルを形成することができる。その場合、コイルと放熱部材の接触面積を増やすことができ、より一層効果的な放熱を行なうことができる。
In this example, since the outer surface of the
<作用効果>
以上の実施例1のステータによれば、高熱伝導性の放熱部材3をコイル2のコイルサイド側からコイルエンド側に連続して設けているため、コイルサイド側の熱をコイルエンド側に導くことができる。それにより、放熱特性に優れるコイルエンド側から効果的にコイル2の放熱を行うことができる。特に、一つの放熱部材3における角部は、コイルエンド部31とコイルサイド部32の間に継ぎ目がなく一体に構成されているため、コイルサイド部32からコイルエンド部31への速やかな熱伝達が可能になる。また、熱のこもりやすいコイルサイド側の中間部(図2の破線円)も継ぎ目のないコイルサイド部32に覆われているため、コイルサイド部32からコイルエンド部31への効率的な熱伝達が行える。
<Effect>
According to the stator of the first embodiment described above, since the
(実施例2:コの字型放熱部材2)
次に、実施例1とは形状の異なる放熱部材3を用いた本発明実施例を図3に基づいて説明する。この実施例2では、主として放熱部材3の形状が実施例1と相違し、他の構成は基本的に実施例1と同様である。
(Example 2: U-shaped heat radiation member 2)
Next, an embodiment of the present invention using a
本例で用いる放熱部材3は、一対のコイルサイド部32と、これらコイルサイド部32を一体につなぐコイルエンド部31とを有する断面がコの字型の平板部材である。この放熱部材3は、両コイルサイド部32の長さを同じとし、コイルにおける両コイルサイド側のほぼ全面と、一方のコイルエンド側のほぼ全面を覆うことができる。また、この放熱部材3は、コア1(分割ステータ)におけるコイルエンド側からステータの軸方向にはめ込むことで、容易にコイルの外側に装着することができる。
The
ステータを構成するには、放熱部材3を設けた上述の分割ステータの他に、放熱部材を設けない分割ステータ(図示せず)を用意する。そして、放熱部材3を設けた分割ステータと放熱部材を設けない分割ステータを交互に並列して環状のステータを構成する。この放熱部材3を用いれば、全てのコイル間に1枚のコイルサイド部32が配されることになる。もし、図3に記載の放熱部材3を全ての分割ステータに設けて、これらの分割ステータを環状に並列すれば、隣接するコイルの間には放熱部材3のコイルサイド部32が二重に配されることになる。しかし、放熱部材を設けない分割ステータを組み合わせることで、コイル間に介在される放熱部材は1枚であるため、コイルの占積率の低下を回避することができる。また、放熱部材を設けていないコイルのコイルエンド側は、放熱部材に覆われていないが、隣接するコイルに設けた放熱部材3のコイルサイド部32を介して放熱でき、さらにコイルエンド側はコイルサイド側に比べれば、その周囲が開放されているため、相当程度の放熱が期待できる。
In order to configure the stator, in addition to the above-described divided stator provided with the
本例のステータによれば、熱のこもりやすいコイルサイド側にコイルサイド部32を介在でき、このコイルサイド部32に伝わった熱をコイルエンド部31に伝達させることができる。そのため、コイルを効果的に放熱させることができる。
According to the stator of this example, the
(実施例3:L型放熱部材)
次に、実施例1とは形状の異なる放熱部材3を用いた本発明実施例を図4に基づいて説明する。この実施例3では、放熱部材3の形状や寸法が実施例1と相違する点を除いて、他の構成は実施例1と同様である。
(Example 3: L-type heat radiation member)
Next, an embodiment of the present invention using a
本例の放熱部材3は、一つのコイルエンド部31と、一つのコイルサイド部32とをほぼ直交状に継ぎ目なく一体化した断面がL型の平板部材である。ここでは、一つの放熱部材3で、コイルにおける一方のコイルサイド側のほぼ全面と、一方のコイルエンド側のほぼ全面を覆うことができる。
The
放熱部材3をコイルに装着するには、一つのコイルに対して、この放熱部材3を一つ用いる。例えば、放熱部材3をコア1(分割ステータ)の上方から下方に下ろし、コイルにおける一方のコイルサイド面と一方のコイルエンド面とを放熱部材3で覆う。そして、放熱部材が装着された複数の分割ステータを並列することで環状のステータを構成する。この場合、第一のコイルは一つの放熱部材3により一方のコイルサイド側と一方のコイルエンド側しか覆われないが、第一のコイルに隣接する第2のコイルにも同様にL型の放熱部材3が設けられている。そのため、第一のコイルにおける他方のコイルサイド側は第2のコイルに設けられた放熱部材3のコイルサイド部32で覆われることになる。
In order to attach the
本例のステータによれば、熱のこもりやすいコイルサイド側にコイルサイド部32を介在でき、コイルサイド部32に伝わった熱をコイルエンド部31に伝達させることができる。そのため、コイルを効果的に放熱させることができる。また、本例では、L型の放熱部材を用いることで、放熱部材3のコイルへの装着が容易である。この放熱部材3は、両コイルサイド側を一つの放熱部材で挟み込む構成ではないため、コイルを構成する巻線の絶縁被覆を傷つけにくい。特に、一つのコイルに対して一つの放熱部材しか用いる必要がないため、一つのコイルに対してコイルサイド面の各々に放熱部材を用いる場合に比べて放熱部材3の数を少なくしながら相当程度の放熱効果を確保することができる。
According to the stator of this example, the
なお、上記の実施例3では、図3の上方のコイルエンド面を放熱部材のコイルエンド部31で覆う構成としたが、上方のコイルエンド面をコイルエンド部31で覆った分割ステータと、下方のコイルエンド面をコイルエンド部31で覆った分割ステータとを交互に並列して環状のステータを構成してもよい。その際、各コイルの間には、1枚のコイルサイド部32が介在されるように放熱部材をコイルに装着する。この場合、コイルの上方のコイルエンド面と下方のコイルエンド面とが実質的に均等に放熱部材のコイルエンド部31で覆われた構成となり、均等な放熱が期待される。
In the third embodiment, the upper coil end surface in FIG. 3 is covered with the
(実施例4:変形L型放熱部材)
次に、実施例1とは形状の異なる放熱部材3を用いた本発明実施例を図5に基づいて説明する。この実施例4では、主として放熱部材3の形状が実施例1と相違し、他の構成は基本的に実施例1と同様である。
(Example 4: Modified L-type heat radiating member)
Next, an embodiment of the present invention using a
本例の放熱部材3L、3Uは、一対のコイルサイド部32(L)、32(S)と、これらコイルサイド部32(L)、32(S)を継ぎ目なくつなぐ一つのコイルエンド部31とを有する平板状部材である。ただし、この放熱部材3L、3Uは、一方のコイルサイド部32(S)が他方のコイルサイド部32(L)に比べてかなり短く、結果的に断面がほぼL型となっている。ここでは、一つの放熱部材3Lまたは3Uで、コイルにおける一方のコイルサイド側の大半と、他方のコイルサイド側の一部と、一方のコイルエンド側のほぼ全面を覆うことができる。放熱部材3Lまたは3Uをコイルに装着するには、一つのコイルに対して、この放熱部材3Lまたは3Uを一つ用いる。ただし、放熱部材3Lをコア1の下方から上方に上げ、下方のコイルエンド面を放熱部材3Lのコイルエンド部31で覆った分割ステータと、放熱部材3Uをコア1の上方から下方に下ろし、上方のコイルエンド面を放熱部材3Uのコイルエンド部31で覆った分割ステータとを用意する。
The
ステータを構成する場合、図5に示すように、下方のコイルエンド面を放熱部材3Lのコイルエンド部31で覆った分割ステータと、上方のコイルエンド面を放熱部材3Uのコイルエンド部31で覆った分割ステータとを、長いコイルサイド部32(L)と短いコイルサイド部32(S)とが隣接するコイルの間で突き合わされるように並列する。その際、互いに突き合わされた長いコイルサイド部32(L)と短いコイルサイド部32(S)とで、コイルサイド面のほぼ全面を覆うことになる。そして、これら2つの分割ステータを一つの単位として、この単位で並列して環状のステータを構成する。
When the stator is configured, as shown in FIG. 5, the divided stator in which the lower coil end surface is covered with the
このステータであれば、各コイルのコイルエンド側は、一方のみしかコイルエンド部31で覆われないが、隣接するコイル間には必ず長いコイルサイド部32(L)と短いコイルサイド部32(S)とが介在されることになる。そのため、最も熱のこもりやすい箇所、つまり互いに隣接するコイルが対面するコイルサイド面のうち、ステータ軸方向の中間部は、必然的に長いコイルサイド部32(L)で覆われることになる。その結果、このコイルサイド部32(L)を介して、コイルの熱をコイルエンド部31に伝達させ、効率的に放熱することができる。また、このステータであれば、隣接するコイル間で放熱部材が二重に重なって配置されるところがなく、スロット部に収納できる巻線の数が少なくなって占積率が低下することもない。
With this stator, the coil end side of each coil is covered with only one
本例の場合も、コイルサイド部32(L)に覆われたコイルサイド側の熱を、コイルサイド部32(L)からコイルエンド部31に熱伝達することで効率的に放熱することができる。また、コイルサイド部32(S)で覆われたコイルサイド側の熱も同様にコイルエンド部31に熱伝達することで効率的に放熱することができる。さらに、本例では、長いコイルサイド部32(L)と短いコイルサイド部32(S)を備えるL型の放熱部材3L、3Uを用いることで、放熱部材3L、3Uをコイルに装着する際、放熱部材3L、3Uがずれにくく、確実にコイルに装着することができる。
Also in this example, the heat on the coil side covered with the coil side portion 32 (L) can be efficiently radiated by transferring the heat from the coil side portion 32 (L) to the
なお、今回開示された実施の形態は例示であって、本発明の範囲がこれらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲および同範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれる。 The embodiments disclosed this time are examples, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and includes all modifications within the scope of the claims and the equivalents thereof.
本発明は、高い放熱性が要求されるモータのステータとして利用することができる。特に、ハイブリッド自動車や電気自動車のモータ用ステータとして好適に利用することができる。 The present invention can be used as a stator for a motor that requires high heat dissipation. In particular, it can be suitably used as a motor stator for a hybrid vehicle or an electric vehicle.
1 コア 11 ヨーク 12 ティース
2 コイル 21 巻線
3、3L、3U 放熱部材 31 コイルエンド部
32、32(L)、32(S) コイルサイド部
4 締付リング
5 インシュレータ
1
2 coils 21 windings
3, 3L, 3U
32, 32 (L), 32 (S) Coil side
4 Tightening ring
5 Insulator
Claims (7)
前記分割ステータは、コイルの一部を覆う放熱部材を設けた分割ステータと、放熱部材を設けない分割ステータとが交互に並列され、
前記放熱部材は、絶縁性の無機材料から構成される断面がコの字状の部材で、
コイルのうち、隣接する分割ステータのコイル同士が対向する両コイルサイド側を覆う一対のコイルサイド部と、
両コイルサイド部をつなぎ、コイルのうち、集中巻ステータの軸方向に向くコイルエンド側を覆うコイルエンド部とを有し、
隣接するいずれのコイル間にも一枚の前記コイルサイド部が介在されることを特徴とする集中巻きステータ。 Turkey provided with teeth A, and a plurality of stator segments comprising the placed coil on the outer periphery of the tooth a concentrated winding stator arranged annularly,
In the split stator, a split stator provided with a heat dissipation member that covers a part of the coil and a split stator without a heat dissipation member are alternately arranged in parallel.
The heat dissipating member is a member having a U-shaped cross section composed of an insulating inorganic material,
Among the coils, a pair of coil side parts covering both coil side sides facing each other of adjacent divided stator coils,
Connecting both coil side portions, and having a coil end portion that covers the coil end side of the coil facing the axial direction of the concentrated winding stator,
A concentrated winding stator in which one coil side portion is interposed between any adjacent coils .
前記両コイルサイド部の長さが同じで、 The lengths of the two coil side portions are the same,
各コイルサイド部は、コイルにおける両コイルサイド側の実質的に全面を覆うことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の集中巻きステータ。 The concentrated winding stator according to any one of claims 1 to 5, wherein each coil side portion covers substantially the entire surface of both coil side sides of the coil.
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