JP5098307B2

JP5098307B2 - モータ用分割コア

Info

Publication number: JP5098307B2
Application number: JP2006316318A
Authority: JP
Inventors: 将義 ▲広▼田; 紳悟大橋
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2026-11-22
Also published as: JP2008131809A

Description

本発明は、モータの構成部材に利用される分割コアに関するものである。特に、ティースからヨーク部に磁束が通り易いモータ用分割コアに関する。

従来、磁性材料からなるコアと、このコアに配置されるコイルとを有するローターやステーターがモータの構成部材に利用されている。図3(I)は、ステーターの一例を示す概略構成図、(II)は、このステーターを構成する分割ステーターの概略構成を示す断面図である。図3(II)では、左側にのみコイルを記載し、右側のコイルを省略している。ステーターSは、分割コア100とコイルCとを有する複数の分割ステーターmを環状に組み合わせて構成される。分割コア100は、T字状の鋼板を複数積層させたT字状体であり、直方体状のティース101と、ティース101の一端側(図3(II)では上側)において、ティース101のコイルサイド面101sから突出するヨーク102と、他端側(同下側)において、同コイルサイド面101sから突出する鍔103とから構成される。また、分割コア100のコイルエンド側は、ヨーク102から鍔103の全域に亘って面一な平面で構成される。コイルサイド面101sを含むティース101の外周面、ヨーク102における鍔との対向面102f、及び鍔103におけるヨークとの対向面103fは、絶縁材料からなるインシュレータ110で覆われる(特許文献1図7参照)。コイルCは、ティース101の外周に巻線wを巻回して形成され、インシュレータ110で覆われた三面101s,102f,103fで囲まれる空間(スロット)104に収納される。インシュレータ110で覆われないヨーク102のコイルサイド面102sは、複数の分割ステーターmを環状に組み合わせたとき、隣り合う別の分割コアに接合されて磁路に利用される。

ここでは、分割コアにおいて、モータを組み立てたときに他の分割コアと隣り合う側をコイルサイド側と呼び、この側に配される面をコイルサイド面と呼ぶ。また、ここでは、分割コアにおいて、モータを組み立てたときにモータの回転軸C_m方向に向く側をコイルエンド側と呼び、この側に配される面(図3(I)では、正面にみえる面)をコイルエンド面と呼ぶ。

その他の分割コアとして、図4に示すようにティース121の全周に亘って突出するヨーク122を有する分割コア120が開発されてきている(特許文献1参照)。分割コア120は、コイルエンド側及びコイルサイド側の双方において、ヨーク122がティース121から突出していることで、図3(I)に示す分割コア100と比較して、ヨーク122のコイルサイド面122sが大きく、磁路面積が増大している。

特開2004-328971号公報

しかし、図4に示す分割コア120は、ヨーク122においてコイルエンド側に突出した部分を磁路に十分に活用していない。
ティース121のコイルエンド面121eと、ヨーク122における鍔123との対向面122fとは、直交している。つまり、両面121e,122fがつくる角θ_eが90°である。ここで、ティース121を通過した磁束のうち、ヨーク122のコイルサイド面122sにおいてコイルエンド側端近傍を通過する磁束は、上記二面121e,122fがつくる角部からヨーク122のコイルエンド側近傍を経てコイルサイド面122sに流れる。しかし、分割コア120では、ティース121を通過した磁束が、図4(II)の破線矢印で示すように上記二面121e,122fがつくる角部を経て、ヨーク122のコイルエンド側に流れ難い。そのため、分割コア120では、ヨーク122においてティース121のコイルエンド面121eから突出した部分、特に、ヨーク122のコイルサイド面122sにおいてコイルエンド側端近傍を磁路に十分に利用できない。

そこで、本発明の主目的は、ティースの全周に亘ってヨーク部を有するモータ用分割コアにおいて、ティースからヨーク部に磁束が通り易い分割コアを提供することにある。

本発明は、ティースのコイルエンド面と、ヨーク部においてティースのコイルエンド面に繋がるエンド交差面とを非直交にすることで、上記目的を達成する。より具体的には、本発明分割コアは、柱状のティースと、ティースの全周に亘って突出するヨーク部とを具える。上記ティースは、コイルエンド面を有する。そして、本発明コアは、ティースのコイルエンド面と、ヨーク部のエンド交差面とがつくる角をコアエンド角とするとき、コアエンド角を鈍角とする。

コアエンド角を鈍角とすることで本発明コアは、ティースとヨークとの境界からヨーク部のコイルエンド側端に向かって磁路が広がる。そのため、ティースを通過した磁束は、ヨーク部においてティースのコイルエンド面から突出した部分に流れ易くなる。また、この突出部分に流れた磁束は、ヨーク部のコイルサイド面に流れることができる。従って、本発明コアは、ヨーク部のコイルサイド面のほぼ全域を磁路として有効に活用することができる。このような本発明コアは、通過磁束量が増加するため、高トルクのモータが得られる。

また、ティースからヨーク部への磁束の通過が円滑になることで、本発明コアは、ティースとヨーク部との境界近傍で発生する鉄損を低減することができる。この鉄損の低減により、本発明コアは、高出力のモータが得られる。

本発明コアは、外周に巻線が巻回される柱状のティースと、このティースの全周に亘って一方の周縁から突出するヨーク部とを具える。ティース及びヨーク部は、コアエンド角が鈍角(90°超)となるように設ける。

ティースは、代表的には、対向配置される一対のコイルエンド面、及び対向配置される一対のコイルサイド面を具える。両コイルエンド面は、平行するように設けてもよいし、両コイルエンド面間を二等分する二等分線に対して傾斜するように設けてもよい。両コイルサイド面も、平行するように設けてもよいし、両コイルサイド面間を二等分する二等分線に対して傾斜するように設けてもよい。

ティースの両コイルエンド面を平行に配置し、両コイルサイド面を傾斜させる場合、コイルエンド面は、一端側(ヨーク部が設けられる側)から他端側に向かって幅(両コイルサイド面間の距離)が狭くなるように設ける。コイルサイド面の傾斜角は、後述するコアサイド角に応じて変化させることが好ましい。

ティースのコイルエンド面及びコイルサイド面の双方を傾斜させる場合、コイルエンド面は、上述のようにティースの一端側から他端側に向かって幅(両コイルサイド面間の距離)が狭くなるように設け、コイルサイド面は、一端側から他端側に向かって幅(両コイルエンド面間の距離)が広くなるように設ける。このようなティースは、一端側から他端側に亘って断面積をほぼ等しくして、磁束密度を均一的にできる。コイルエンド面の傾斜角は、コアエンド角の大きさに応じて変化させ、コイルサイド面の傾斜角は、後述するコアサイド角に応じて変化させることが好ましい。

また、ティースは、段差を具えていてもよい。段差を有する分割コアは、コイルの外形を段差のない平滑な形状とすることができる。

ヨーク部もティースと同様に、一対のコイルエンド面と、一対のコイルサイド面とを具える。また、ヨーク部は、ティースのコイルエンド面に繋がるエンド交差面と、ティースのコイルサイド面に繋がるサイド交差面とを具える。エンド交差面及びサイド交差面の外周には、コイルを形成する巻線が配置される。

本発明コアは、コイルエンド側にも突出したヨーク部を具えることで、磁気回路を形成するヨーク部のコイルサイド面を大きくすることができる。そして、本発明コアは、エンド交差面とティースのコイルエンド面とがつくるコアエンド角を鈍角とすることで、ヨーク部のコイルサイド面を通過する通過磁束量を増大して、高トルクのモータが得られる。このようなエンド交差面は、ティースのコイルエンド面の全域に亘って設けることが好ましい。

コアエンド角は、90°超135°以下が好ましい。ヨーク部のコイルサイド面の面積を一定にして、コアエンド角を大きくすると、ティースが小さくなる。特に、コアエンド角が120°である分割コアでは、巻線を多層に整列巻きする場合、各層の端部の巻線をエンド交差面に接するように配置できるため、エンド交差面と巻線との間にデッドスペース(巻線を配置できない空間)がほとんど生じない。従って、このコアは、占積率を高めて、トルクを向上することができる。

更に、ティースのコイルサイド面と、ヨーク部のサイド交差面とがつくる角を(第一)コアサイド角とするとき、コアサイド角も鈍角とすることが好ましい。コアサイド角が鈍角である分割コアは、コアサイド角が直角である分割コアと比較して、ティースからヨーク部のコイルサイド面に磁束が通過し易い。従って、このコアは、ティースとヨーク部との境界近傍における鉄損をより低減することができる。このようなサイド交差面は、ティースのコイルサイド面の全域に亘って設けることが好ましい。

上述したコアエンド角と同様に、ヨーク部のコイルサイド面の面積を一定にして、スロットが小さくならないように(第一)コアサイド角を大きくすると、ティースが小さくなるため、コアサイド角は、90°超135°以下が好ましい。特に、コアサイド角が120°である分割コアは、コアエンド角が120°の場合と同様にデッドスペースを低減できる。

コアサイド角を鈍角にする場合、ティースのコイルサイド面を傾斜させて設けると、ヨーク部のコイルサイド面やスロットが小さくなり過ぎず、好ましい。

コアエンド角とコアサイド角とは、同じ角度であることが好ましい。また、エンド交差面とサイド交差面とは滑らかに接続することが好ましい。このような構成とすることで、この分割コアは、コイルエンド側とコイルサイド側との間で巻線の移行が行い易い。

コアエンド角は、少なくとも一方のコイルエンド側において鈍角にすればよいが、両コイルエンド側において鈍角とすると、ヨーク部のコイルサイド面に磁束がより通過し易い。また、両コイルエンド側のコアエンド角は等しくして、対称形状のコアとすると、後述するようにこのコアを圧粉成形体する場合、成形性に優れる。これらの点は、コアサイド角についても同様である。

ヨーク部のコイルサイド面は、ティースのコイルサイド面と平行であることが好ましい。ここで、コイルサイド側のスロットは、ティースのコイルサイド面と、ヨーク部のコイルサイド面の延長面とで挟まれる空間でつくられる。つまり、ヨーク部のコイルサイド面の延長面は、スロットの外形をつくる。従って、ヨーク部のコイルサイド面とティースのコイルサイド面とが平行な分割コアに、ティースの外周に沿って巻線を多層に整列巻きすると、巻線がつくる各層の外形は、スロットの外形に平行になる。つまり、コイルの外形もスロットの外形に平行になる。従って、このコアは、図3に示す分割コア100のようにコイルCの外形が階段になることがなく、階段状のデッドスペースが生じない。そのため、このコアは、スロット内のデッドスペースを効果的に低減して、占積率を高められる。

本発明コアは、更に、ティースの他端側(ヨーク部が設けられている側と反対側)において、ティースのコイルサイド面から突出する鍔部を具えていてもよい。ここで、巻線の導入は、通常、コイルエンド側で行う。本発明コアにおいて巻線の導入をヨーク部側から行うと、巻線の始端部をエンド交差面に配置することになる。エンド交差面に配された巻線の始端部の一部は、巻線を多層に巻回する際、各層を形成する巻線に接触して、巻線を多層に形成することを妨げる。従って、本発明コアは、巻線の導入をティースの他端側から行う。そのため、鍔部がコイルエンド側にあると、巻線を導入し難い。そこで、鍔部は、コイルサイド側にのみ設け、コイルエンド側に設けないことが好ましい。

本発明コアが鍔部を具えており、鍔部においてティースのコイルサイド面と繋がる鍔サイド交差面と、ティースのコイルサイド面とがつくる角を第二コアサイド角とするとき、第二コアサイド角は、90°以上135°以下が好ましい。特に、第二コアサイド角が90°であるコアは、スロットが大きくなり、120°であるコアは、上記コアエンド角や第一コアサイド角が120°である場合と同様にデッドスペースを低減できる。

本発明コアは、鋼や鉄といった軟磁性材料にて形成する。また、本発明コアは、板材の積層体や粉末を加圧成形した圧粉成形体、或いは板材の積層体と圧粉成形体との組み合せ物により形成できる。特に、本発明コアは、圧粉成形体とすると、製造が容易である。また、圧粉成形体とする際、対称形状の分割コアは、製造時の圧力を均一的にすることができ、成形性に優れる。圧粉成形体は、磁気の方向性が一定である板材の積層体と比較して、磁気の方向性の自由度が大きく、磁気特性に優れる。

本発明コアと巻線との間の絶縁性を高めるために、本発明コアの外周において少なくとも巻線が接触する箇所には、絶縁材料からなるインシュレータを配置することが好ましい。例えば、インシュレータは、ティースの外周面、ヨーク部のエンド交差面及びサイド交差面、鍔部を具える分割コアの場合、鍔サイド交差面を覆うものが挙げられる。インシュレータは、コアの外形に沿った相似形状及び非相似形状のいずれでもよい。絶縁材料は、PPS(Poly Phenylene Sulfide)やLCP(Liquid Crystal Polymer)といった樹脂が挙げられる。

インシュレータが、ティースのコイルエンド面を覆うエンド被覆面と、ヨーク部のエンド交差面を覆うヨークエンド被覆面とを具える場合、エンド被覆面とヨークエンド被覆面とがつくる角を絶縁エンド角とするとき、絶縁エンド角は、コアエンド角と同様に鈍角、具体的には90°超135°以下にすることが好ましい。特に、絶縁エンド角が120°であるインシュレータは、上記コアエンド角が120°である分割コアと同様に、デッドスペースを低減することができる。

絶縁エンド角をコアエンド角に等しくなるようにインシュレータを形成すると、インシュレータにおいてエンド交差面を覆う箇所近傍が局所的に厚くなることを抑制できる。ここで、分割コアは、放熱部材としても機能するため、インシュレータが厚いと、コイルの熱がコアに伝わり難くなり、放熱性が低下する。従って、インシュレータは、できるだけ薄いことが望まれる。例えば、コアエンド角が90°超120°未満であるときに絶縁エンド角を120°にしようとすると、ティースのコイルエンド面とエンド交差面とがつくる角部を埋めるようにインシュレータを形成することになる。そのため、インシュレータが部分的に厚くなる。従って、エンド被覆面は、ティースのコイルエンド面に沿ってこの面に平行するように設け、ヨークエンド被覆面は、エンド交差面に沿ってこの面に平行するように設けることが好ましい。

更に、インシュレータが、ティースのコイルサイド面を覆うサイド被覆面と、ヨーク部のサイド交差面を覆うヨークサイド被覆面とを具える場合、サイド被覆面とヨークサイド被覆面とがつくる角を第一絶縁サイド角とするとき、第一絶縁サイド角は、鈍角、具体的には90°超135°以下にすることが好ましい。特に、第一絶縁サイド角は、120°とすると、デッドスペースを低減できて好ましい。また、第一コアサイド角と第一絶縁サイド角とが等しいインシュレータは、局所的に厚くならず、全体的に薄く形成できる。従って、サイド被覆面は、ティースのコイルサイド面に沿ってこの面と平行するように設け、ヨークサイド被覆面は、サイド交差面に沿ってこの面と平行するように設けることが好ましい。また、絶縁エンド角が第一絶縁サイド角と等しいインシュレータは、コイルサイド側とコイルエンド側との間で巻線を移行し易い。

本発明コアが鍔部を具えており、インシュレータが、上記サイド被覆面と、鍔部の鍔サイド交差面を覆う鍔サイド被覆面とを具える場合、サイド被覆面と鍔サイド被覆面とがつくる角を第二絶縁サイド角とするとき、第二絶縁サイド角は、90°〜135°が好ましい。第二絶縁サイド角が120°であるインシュレータは、上記コアエンド角が120°である分割コアと同様に、デッドスペースを低減できる。第二絶縁サイド角が90°であるインシュレータは、スロットを大きくできる。また、第二コアサイド角と第二絶縁サイド角とが等しいインシュレータは、局所的に厚くならず、全体的に薄く形成できる。

インシュレータは、鍔部の有無に係わらず、ティースの外周面を覆う面、即ち、エンド被覆面及びサイド被覆面の鍔部側(ティースの他端側)から突出するように鍔側フランジを具えることが好ましい。鍔側フランジを具えることで、巻線を多層に巻回し易い。上記鍔サイド被覆面は、鍔側フランジの一部を構成する。本発明コアは、巻線を鍔部側から導入するため、少なくとも一方のコイルエンド側において鍔側フランジの一部を切り欠いて、導入溝を設ける。

エンド被覆面と鍔側フランジとがつくる角を第二絶縁エンド角とするとき、第二絶縁エンド角は、90〜135°が好ましい。特に、第二絶縁エンド角を第二絶縁サイド角に等しくすると、コイルサイド側とコイルエンド側との間で巻線を移行し易い。

本発明コアは、モータを構成する分割ステーターなどのモータ部品に利用される。モータ部品は、本発明コアのティース(インシュレータ)の外周に巻線を巻回してコイルを形成することで得られる。特に、巻線を多層に整列巻きして形成されたコイルは、占積率を向上できる。巻線は、丸線の他、角線などの種々のものが利用できる。巻線は、導体の外周に絶縁被覆を具えるものを利用する。

上記モータ部品を所定数用意し、これらモータ部品を環状に配置し、環状部材を用いて環状に保持することで、例えば、アウター型ローターやインナー型ローターのモータのステーターに利用できる。環状に配された各モータ部品は、コイルをつくる巻線の端部を接続し、集中巻き構造とすることが好ましい。

本発明モータ用分割コアは、ティースからヨーク部に磁束が通過し易くし、ヨーク部のコイルサイド面を磁路として有効に活用することができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
[分割コア]
図1(I)は、本発明モータ用分割コアをコイルエンド側からみた正面図、(II)は、本発明コアをコイルサイド側からみた正面図、(III)は、本発明コアの斜視図である。分割コア10は、柱状のティース11と、ティース11の一端側(図1(I)では上側)において、ティース11の全周に亘って突出するヨーク部12とを具える。即ち、分割コア10は、コイルサイド側及びコイルエンド側のいずれから見てもT字状である。また、分割コア10は、ティース11の他端側(同下側)において、ティース11のコイルサイド面11sから突出する鍔部13を具える。分割コア10は、主としてティース11の外周にインシュレータ(後述)が配置され、その上に巻線が巻回されて分割ステーターとなる。このような分割ステーターを複数用意し、各分割ステーターのヨーク部12のコイルサイド面12s同士を接触させて円環状に保持することで、モータステーターが形成される。

分割コア10の最も特徴とするところは、ティース11のコイルエンド面11eと、ヨーク部12においてティース11のコイルエンド面11eに繋がるエンド交差面12_feとがつくる角(コアエンド角)θ_eが鈍角である点にある。

ティース11は、一対のコイルエンド面11eと、一対のコイルサイド面11sとから構成される。各コイルエンド面11eは、鍔部13側からヨーク部12側に向かって広がる台形状面であり、互いに平行するように対向配置される。各コイルサイド面11sは、両コイルサイド面11s間の二等分線Bに対して傾斜し、その延長面が交差するように対向配置される長方形状面である。

ヨーク部12は、両コイルエンド側に、ティース11のコイルエンド面11eに繋がるエンド交差面12_feと、ティース11のコイルエンド面11eから突出するコイルエンド面12eとを具える。また、ヨーク部12は、両コイルサイド側に、他の分割コアと接合されるコイルサイド面12sと、ティース11のコイルサイド面11sに繋がるサイド交差面12_fsとを具える。そして、分割コア10は、ティース11のコイルエンド面11eとエンド交差面12_feとがつくる角(コアエンド角)θ_eを120°としている。また、分割コア10は、ティース11のコイルサイド面11sとサイド交差面12_fsとがつくる角(第一コアサイド角)θ_s1を120°としている。

エンド交差面12_feは、ティース11側からヨーク部12側に向かって広がる台形状であり、ティース11のコイルエンド面11eの全域に亘って設けられている。エンド交差面12_feのヨーク部側の周縁は、ヨーク部12において外側面12oに対向する内側面12iに接しており、ヨーク部12のコイルエンド面12eに繋がっていない。エンド交差面は、ティースのコイルエンド面とヨーク部のコイルエンド面との双方に繋がるようにを設けてもよい。

サイド交差面12_fsも、ティース11側からヨーク部12側に向かって広がる台形状であり、ティース11のコイルサイド面11sの全域に亘って設けられている。サイド交差面12_fsのヨーク部側の周縁は、ヨーク部12における鍔部との対向面12fに接しており、ヨーク部12のコイルサイド面12sに繋がっていない。サイド交差面は、ティースのコイルサイド面とヨーク部のコイルサイド面との双方に繋がるように設けてもよい。エンド交差面12_feとサイド交差面12_fsとは、滑らかに接続している。

また、分割コア10は、ティース11のコイルサイド面11sとヨーク部12のコイルサイド面12sとが平行であり、ティース11のコイルエンド面11eとヨーク部12のコイルエンド面12eとが平行である。

鍔部13は、コイルサイド側において、ヨーク部12と対向するように設けられ、ティース11のコイルサイド面11sと繋がる鍔サイド交差面13fを具える。分割コア10は、鍔サイド交差面13fとティース11のコイルサイド面11sとがつくる角(第二コアサイド角)θ_s2を120°としている。

分割コア10は、軟磁性材料からなる粉末を用いた圧粉成形体であり、ティース11、ヨーク部12及び鍔部13が一体に成形されている。圧粉成形体とすることで、複雑な形状の分割コア10を簡単に、かつ高精度に成形できる。また、分割コア10は、コイルサイド側及びコイルエンド側の双方において対称な形状であり、成形性に優れる。

[インシュレータ]
図2は、分割コア10の外周にインシュレータを配置した状態を示す図であり、(I)は、コイルエンド側から見た正面図、(II)は、コイルサイド側から見た正面図である。図2において図1と同一符号は同一物を示す。また、図2(I)は、左側にのみ巻線(断面)を示し、右側は省略している。インシュレータ20は、分割コア10と巻線wとを絶縁する部材であり、主としてティース11の外周を覆う。具体的には、インシュレータ20は、ティース11の外周面を覆う筒状部21と、筒状部21の一端側において、筒状部21の周縁から突出するヨーク側フランジ22と、同他端側において、筒状部21の周縁から突出する鍔側フランジ23とを具える。

筒状部21は、ティース11のコイルエンド面11eを覆うエンド被覆面21eと、同コイルサイド面11sを覆うサイド被覆面21sとを有する。ヨーク側フランジ22は、筒状部21の全周に亘って設けられており、両コイルエンド側に、ヨーク部12のエンド交差面12_feを覆うヨークエンド被覆面22_feと、両コイルサイド側に、ヨーク部12のサイド交差面12_fsを覆うヨークサイド被覆面22_fsとを有する。鍔側フランジ23は、筒状部21の全周に亘って設けられており、鍔部13の鍔サイド交差面13fを覆う鍔サイド被覆面23sを具える。

筒状部21は、ティース11の外周面に沿って形成し、ティースのコイルエンド面11eとエンド被覆面21eとが平行、同コイルサイド面11sとサイド被覆面21sとが平行である。ヨークエンド被覆面22_feは、エンド交差面12_feに沿って平行するように形成している。従って、エンド被覆面21eとヨークエンド被覆面22_feとがつくる角(第一絶縁エンド角)α_e1は、コアエンド角θ_eと同様に120°である。ヨークサイド被覆面22_fsは、サイド交差面12_fsに沿って平行するように形成しており、サイド被覆面21sとヨークサイド被覆面22_fsとがつくる角(第一絶縁サイド角)α_s1は、第一コアサイド角θ_s１と同様に120°である。更に、鍔サイド被覆面23sは、鍔部13の鍔サイド交差面13fに沿って平行するように形成しており、サイド被覆面21sと鍔サイド被覆面23sとがつくる角(第二絶縁サイド角)α_s2は、第二コアサイド角θ_s2と同様に120°である。

また、インシュレータ20は、図2(II)に示すように、コイルエンド側において鍔部13を覆う箇所を有する。この箇所は、エンド被覆面21eから突出して設けられ、鍔サイド被覆面23sと滑らかに接続される。より具体的には、鍔側フランジ23は、コイルサイド側からみたとき、エンド被覆面21eから分割コア10の端面側(図2において下側)に向かって広がる傾斜部分を具え、この傾斜部分にエンド被覆面21eに繋がる鍔エンド被覆面23eを有する。鍔エンド被覆面23eとエンド被覆面21eとがつくる角(第二絶縁エンド角)α_e2は、第二絶縁サイド角α_s2と同様に120°である。また、一方のコイルエンド側において、この傾斜部分には、巻線wを導入するための導入溝24を設けている。導入溝24は、分割コア10の端面からエンド被覆面21eに亘って一部を切り欠いて形成している。この導入溝24は、斜線形状であるが、例えば、湾曲形状や二等分線Bに沿った直線形状でもよい。導入溝24の底面は、エンド被覆面21eと面一としているが、エンド被覆面21e側が低くなるような傾斜面としてもよい。また、両コイルエンド側に導入溝を設けてもよい。

更に、インシュレータ20は、ヨーク部12のコイルエンド面12eを被覆する突出被覆面22eと、ヨーク部12の内側面を覆う部分と、ヨーク部12の対向面を覆う部分とを有する。従って、分割コア10にインシュレータ20を配置すると、ヨーク部12のコイルサイド面12s及び外側面12o、鍔部13の端面は、露出される。サイド被覆面21s,ヨークサイド被覆面22_fs,鍔サイド被覆面23sで囲まれる空間がコイルサイド側のスロットをつくり、エンド被覆面21e,ヨークエンド被覆面22_fe,鍔エンド被覆面23eで囲まれる空間がコイルエンド側のスロットをつくる。

その他、インシュレータ20は、一対の分割片を組み合わせて一体にする構成であり、分割コア10に簡単に配置できる。分割片は、合わせ目25がコイルエンド側に位置する構成であるが、コイルサイド側に位置する構成、或いはコイルエンドとコイルサイドとの境界に位置する構成でもよい。分割片の合わせ目を接着剤などで接合すると、分割片が分割コアから脱落し難い。合わせ目25は、二等分線B上に配される直線部と、二等分線Bに平行な直線部とを有する階段状である。そのため、インシュレータ20は、接合後、分割片が分離され難くい。一方、合わせ目を二等分線B上に配される一直線状とすると、分割片を製造し易い。更に、インシュレータ20は、筒状部21の一部に嵌合溝を有することで、巻線wを整列させ易い。また、筒状部の全周に亘って段差を設けてもよい。

[効果]
分割コア10は、コアエンド角θ_eが鈍角であるため、ティース11からヨーク部12に向かって磁束が通り易い。特に、分割コア10は、ヨーク部12のコイルエンド側端近傍にも磁束を十分に流すことができるため、ヨーク部12のコイルサイド面12sのほぼ全域を磁路として有効に利用できる。従って、分割コア10は、通過磁束量が多く、トルクを向上することができる。

また、分割コア10は、ティース11からヨーク部12への磁束の通過が円滑であるため、ティース11とヨーク部12との境界近傍における鉄損を低減できる。この鉄損の低減により、分割コア10は、出力を向上することができる。

その他、分割コア10は、第一コアサイド角θ_s１も鈍角であるため、巻線を多層に整列巻きする際、スロット内のデッドスペースを低減できる。特に、第一コアサイド角θ_s１を120°、かつインシュレータ20の第一絶縁サイド角α_s1を120°とすることで、図2(I)に示すように各層の端部の巻線をヨークサイド被覆面22_fsに接した状態にできる。そのため、分割コア10は、巻線とヨークサイド被覆面22_fsとの間にできるデッドスペースが非常に少ない。また、分割コア10は、第二コアサイド角θ_s2及び第二絶縁サイド角α_s2を共に120°とすることで、各層の端部の巻線を鍔サイド被覆面23sに接した状態にできるため、デッドスペースをより低減することができる。

更に、分割コア10は、ティース11のコイルサイド面11s(インシュレータ20のサイド被覆面21s)とヨーク部12のコイルサイド面12sとが平行である。即ち、ティース11のコイルサイド面11sがスロットの外形と平行である。従って、巻線を多層に整列巻きする際、各層をつくる巻線は、ティース11のコイルサイド面11sに沿って配置されて、スロットの外形に沿った直線形状となる。そのため、分割コア10は、コイルの外形が階段状にならず、デッドスペースを低減できる。

上記デッドスペースの低減により分割コア10は、占積率を高めて、トルクをより向上することができる。

また、分割コア10は、第一コアサイド角θ_s１が鈍角であるため、ティース11に磁束がより通り易くなり、鉄損をより低減できる。鉄損の低減により分割コア10は、出力をより向上できる。更に、分割コア10は、磁束が飽和しない範囲で磁束を有効に利用することで、トルクをより向上することができる。

加えて、分割コア10は、第一絶縁エンド角α_e1及び第二絶縁エンド角α_e2がそれぞれ第一絶縁サイド角α_s1、第二絶縁サイド角α_s2に等しいことで、コイルサイド側とコイルエンド側との間で巻線wの移行を滑らかに行え、巻回性に優れる。

また、インシュレータ20は、鍔側フランジ23において突出した傾斜部分を除いて、薄くなっているため、放熱性に優れる。更に、インシュレータ20は、鍔側フランジ23に導入溝24を有することで、導入溝24から巻線の始端部を導入して、始端部に繋がりコイルをつくる巻線をエンド被覆面21eからサイド被覆面21sに配置できる。巻線の終端部は、ヨーク部側或いは鍔部側のいずれかから引き出す。

なお、上述した実施例は、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であり、上述した構成に限定されるものではない。例えば、第二コアサイド角及び第二絶縁サイド角を90°としてもよい。

本発明モータ用分割コアは、ステーターといったモータの構成部材に好適に利用することができる。この分割コアを具えるモータは、電気自動車やハイブリッド自動車などの高出力が要求されるモータに好適に利用することができる。

(I)は、本発明モータ用分割コアをコイルエンド側からみた正面図、(II)は、本発明コアをコイルサイド側からみた正面図、(III)は、本発明コアの斜視図である。図1に示す分割コアの外周にインシュレータを配置した状態を示す図であり、(I)は、コイルエンド側からみた正面図、(II)は、コイルサイド側からみた正面図である。 (I)は、従来の分割コアを具える分割ステーターを複数組み合わせて環状に配置した状態を模式的に示す正面図、(II)は、従来の分割コアの断面図である。 (I)は、ティースの全周に亘ってヨークを具える分割コアの斜視図、(II)は、このコアにおける磁束の流れを説明する説明図である。

符号の説明

10 分割コア 11 ティース 11e ティースのコイルエンド面
11s ティースのコイルサイド面 12 ヨーク部 12_fe エンド交差面
12_fs サイド交差面 12i 内側面 12o 外側面 12f ヨーク部の対向面
12e ヨーク部のコイルエンド面 12s ヨーク部のコイルサイド面
13 鍔部 13f 鍔サイド交差面
20 インシュレータ 21 筒状部 21e エンド被覆面 21s サイド被覆面
22 ヨーク側フランジ 22e 突出被覆面 22_fe ヨークエンド被覆面
22_fs ヨークサイド被覆面 23 鍔側フランジ 23e 鍔エンド被覆面
23s 鍔サイド被覆面 24 導入溝 25 合わせ目
100,120 分割コア 101,121 ティース 101s ティースのコイルサイド面
102,122 ヨーク 102f,122f ヨークの対向面
102s,122s ヨークのコイルサイド面 103,123 鍔 103f 鍔の対向面
104 スロット 110 インシュレータ 121e ティースのコイルエンド面
m 分割ステーター C コイル S ステーター w 巻線

Claims

柱状のティースと、ティースの全周に亘って突出するヨーク部とを具えるモータ用分割コアであって、
ティースは、平面で構成されるコイルエンド面と、コイルサイド面と、このコイルサイド面から突出する鍔部とを有しており、
ヨーク部は、ティースのコイルエンド面に繋がるエンド交差面と、ティースのコイルサイド面に繋がるサイド交差面とを有しており、
ティースのコイルエンド面とヨーク部のエンド交差面とがつくる角をコアエンド角とするとき、コアエンド角は、鈍角であり、
ティースのコイルサイド面とヨーク部のサイド交差面とがつくる角をコアサイド角とするとき、コアエンド角とコアサイド角とが同じ角度であり、
この分割コアの外周には、インシュレータが配置され、
インシュレータは、
ティースの外周面に沿って形成されて当該外周面を覆う筒状部と、
筒状部の一方の周縁から突出するヨーク側フランジと、
筒状部の他方の周縁から突出する鍔側フランジとを有し、
筒状部は、ティースのコイルエンド面を覆うエンド被覆面と、コイルサイド面を覆うサイド被覆面とを具え、
ヨーク側フランジは、ヨーク部のエンド交差面に沿って形成されて当該エンド交差面を覆うヨークエンド被覆面と、ヨーク部のサイド交差面に沿って形成されて当該サイド交差面を覆うヨークサイド被覆面を具え、
鍔側フランジは、コイルエンド側において、この分割コアの端面側に向かって広がる傾斜部分を具え、この傾斜部分は、筒状部のエンド被覆面に繋がる鍔エンド被覆面と、鍔部においてティースのコイルサイド面に繋がる鍔サイド交差面に沿って形成され、当該鍔サイド交差面を覆う鍔サイド被覆面とを具え、
筒状部のエンド被覆面と、ヨーク側フランジのヨークエンド被覆面とがつくる角が90°超135°以下であり、
筒状部のエンド被覆面と、鍔側フランジの鍔エンド被覆面とがつくる角が90〜135°であり、
筒状部のサイド被覆面と、ヨーク側フランジのヨークサイド被覆面とがつくる角度が90°超135°以下であり、
筒状部のサイド被覆面と、鍔側フランジの鍔サイド被覆面とがつくる角度が90〜135°であることを特徴とするモータ用分割コア。
ヨーク部は、エンド交差面とヨーク部のコイルエンド面との間、及びサイド交差面とヨーク部のコイルサイド面との間を繋ぐ内側面を具えることを特徴とする請求項1に記載のモータ用分割コア。