JP5146089B2 - motor - Google Patents
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Description
本発明は自動車のエンジンルーム環境の様な高温環境や、高振動環境で運転されるモータに関するものである。 The present invention relates to a motor that is operated in a high temperature environment such as an engine room environment of a car or a high vibration environment.
モータのステータ鉄心には渦電流損低減のために電磁鋼板を積層したものが使用されるが、高硬度の薄板をプレス加工して製作されるためバリが発生したり、輪郭のエッジが鋭いため、巻線とステータ鉄心の絶縁のために塗装をする際にエッジを覆うために厚塗りをする必要があった。(例えば特許文献1参照)
しかしながら厚塗りをすると巻線可能な体積が減少するためモータの効率が低下したり、巻線からステータ鉄心への放熱が阻害されるため巻線の温度上昇が大きくなり、その結果巻線の温度上昇でモータの出力が制限される。
The motor's stator core is made of laminated magnetic steel sheets to reduce eddy current loss. However, because it is manufactured by pressing a thin sheet of high hardness, burrs are generated and the contour edges are sharp. When coating for insulation between the winding and the stator core, it was necessary to apply a thick coating to cover the edges. (For example, see Patent Document 1)
However, thick coating reduces the volume that can be wound, reducing motor efficiency, and hindering heat dissipation from the winding to the stator core, resulting in a large increase in winding temperature. The motor output is limited by the rise.
逆に巻線からステータ鉄心への放熱を良くして巻線の温度上昇を下げることが出来ればモータの最大出力を上げることが出来る。そのためには熱伝導率の高い絶縁塗料を薄く塗ってステータ鉄心のエッジを覆うことが出来れば良いが、熱伝導率の高い絶縁塗装(例えばセラミック系塗料)はエッジカバー性が低い(エッジ部分の塗装膜厚が薄くなる)という問題があった。 Conversely, if the heat dissipation from the winding to the stator core can be improved to reduce the temperature rise of the winding, the maximum output of the motor can be increased. For that purpose, it is only necessary to apply a thin insulating coating with a high thermal conductivity to cover the edges of the stator core, but an insulating coating with a high thermal conductivity (for example, a ceramic coating) has a low edge covering property (for the edge portion). There was a problem that the coating film thickness was reduced.
また自動車のエンジンルーム環境の様な高温環境で長期間使用されるモータの絶縁には有機系の塗料より耐熱耐久性の優れるセラミック系塗料等の無機系塗料のほうが好ましいが、セラミック系塗料を代表とする無機系の塗料は上記のとおりエッジカバー性が低いという問題があった。 Also, for insulating motors that are used for a long time in high-temperature environments such as the engine room environment of automobiles, inorganic paints such as ceramic paints, which have better heat resistance and durability than organic paints, are preferred, but ceramic paints are representative. As described above, there was a problem that the edge coating property was low.
上記の問題を回避するため絶縁塗装をする前にバレル研磨等の方法でステータ鉄心のバリやエッジを落とす処理を実施する方法があった。(例えば特許文献2参照)
しかしながら、ステータ鉄心のエッジを十分に落とすには時間がかかるという問題のみならず、積層した電磁鋼板が加工中に分離しないように積層強度の増大が必要となる。
積層強度を増大させるためには、レーザ溶接等の溶接による積層、あるいは積層するためのカシメ圧着部の面積を大きくする等が必要となる。レーザ溶接による積層は設備コストあるいはランニングコストが増大し、カシメ圧着部の面積の拡大は磁気特性の低下の要因となる。
However, it is necessary not only to take a long time to drop the edge of the stator core sufficiently, but also to increase the lamination strength so that the laminated electromagnetic steel sheets do not separate during processing.
In order to increase the lamination strength, it is necessary to laminate by welding such as laser welding, or to increase the area of the crimping pressure bonding portion for lamination. Lamination by laser welding increases the equipment cost or running cost, and an increase in the area of the crimped crimping part causes a decrease in magnetic properties.
本発明は、高温環境や、高振動環境で運転されるモータの巻線占有率の向上を図るとともに、巻線の温度上昇による出力の低下を防ぎ、高出力で高効率かつ高信頼性を実現できるモータを提供することを目的とする。 The present invention aims to improve the winding occupancy ratio of motors operating in high-temperature environments and high-vibration environments, as well as prevent output from decreasing due to temperature rise of the windings, realizing high output, high efficiency and high reliability. An object of the present invention is to provide a motor that can be used.
本発明の請求項1記載のモータは、巻線処理されたステータをモータケーシングの内側に配置し、前記ステータの内周にロータを配置し、前記ステータの巻線への通電を切り換えて回転磁界を発生させて前記ロータを回転駆動するモータにおいて、前記ステータは、複数の珪素鋼板を積層して形成される複数のティースの内周側一端を近接させ、各ティー
ス毎に分割して環状に配置したティースブロックと、前記ティースブロックの軸方向両側に配設された端板と、少なくとも前記巻線が巻装される箇所を被覆する絶縁層とからなり、前記ティースブロックは、前記端板を介して連結されており、前記端板は非磁性金属もしくは低磁性金属からなり、前記ティースブロックと同じ形状の複数のティースを前記ティースブロックと同じ配列で配置し、各ティースの内周側一端を連結して形成するとともに、前記巻線が巻装される箇所のエッジ部に面取りもしくは曲面を形成したことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, a winding-processed stator is disposed inside a motor casing, a rotor is disposed on the inner periphery of the stator, and energization of the stator winding is switched to rotate a rotating magnetic field. In the motor that rotates the rotor by generating the rotor, the stator is arranged annularly by dividing the inner peripheral side ends of a plurality of teeth that are formed by laminating a plurality of silicon steel plates and dividing each tooth. A tooth block, end plates disposed on both sides in the axial direction of the tooth block, and an insulating layer covering at least a portion where the winding is wound, the tooth block being interposed via the end plate. The end plate is made of non-magnetic metal or low magnetic metal, and a plurality of teeth having the same shape as the teeth block are arranged in the same arrangement as the teeth block. And, together with formed by connecting the inner peripheral side end of the teeth, wherein the winding to form a chamfer or curved edge portion of the portion to be wound.
本発明の請求項2記載のモータは、請求項1において、絶縁層をセラミック系の塗料により形成したことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the motor according to the first aspect is characterized in that the insulating layer is formed of a ceramic paint.
本発明の請求項3記載のモータは、請求項1において、端板の板厚を、ティースブロックを構成する珪素鋼板より厚くしたことを特徴とする。
The motor according to claim 3 of the present invention is characterized in that, in
この構成によると、ステータ鉄心の上下に非磁性金属もしくは低磁性金属製の端板を配置して、この端板によりティースブロックを連結するとともに、端板の巻線が巻装される箇所のエッジに曲面を形成することによって、巻線の作業性を大幅に改善することが出来るとともに、ステータ鉄心のプレス加工時に生じるエッジの鋭利なバリ等が端板に覆われて、鋭利なバリ等が存在しない端板の曲面部に被覆された絶縁層を介して巻線を巻装するので、巻線の絶縁被覆の破壊を防止することができる。即ち、端板にティースブロックの連結と巻線の絶縁被覆の破壊を防止する機能を兼ねさせることが出来る。そして、珪素鋼板を積層して形成したティースブロックとは別に設けた端板に面取りもしくは曲面加工を施すので、ティースブロックが面取りもしくは曲面加工の影響を受けることが無い。従って、積層の強度を大きくする必要が無いので、積層による磁気抵抗の増加が無い反面強度が低い接着による積層工法を使用したり、カシメによる積層工法を使用する際にも、積層に要するスペースを小さく出来るため、モータの効率を改善できる。 According to this configuration, end plates made of non-magnetic metal or low-magnetic metal are arranged above and below the stator core, and the teeth block is connected by the end plates, and the edges where the end plate windings are wound are arranged. By forming a curved surface, the workability of the winding can be greatly improved, and sharp burrs, etc. of the edges that occur during the pressing of the stator core are covered with the end plate, and there are sharp burrs, etc. Since the winding is wound through the insulating layer coated on the curved surface portion of the end plate not to be broken, the insulation coating of the winding can be prevented from being broken. That is, the end plate can be combined with the function of preventing the breakage of the connection of the teeth block and the insulation coating of the winding. And since the end plate provided separately from the teeth block formed by laminating silicon steel plates is chamfered or curved, the teeth block is not affected by chamfering or curved processing. Therefore, there is no need to increase the strength of the lamination, so there is no increase in magnetic resistance due to lamination, but the space required for lamination can be reduced even when using a lamination method with low adhesion strength or using a lamination method with caulking. Since it can be made smaller, the efficiency of the motor can be improved.
さらに、従来エッジカバー性が悪く、ステータ鉄心の絶縁塗装に使用することが出来なかった熱伝導率の高い無機系(セラミック系)の塗料を使用することが出来るため巻線からステータ鉄心への放熱が良くなり巻線の温度上昇が低下する。これにより、運転時の巻線抵抗を小さくできるため、モータの最大出力および効率を向上させることが出来るとともに耐熱耐久性を向上させることが出来る。 In addition, heat from the windings to the stator core can be dissipated by using inorganic (ceramic) paint with high thermal conductivity, which has not been able to be used for insulation coating of the stator core. And the temperature rise of the winding decreases. Thereby, since the winding resistance during operation can be reduced, the maximum output and efficiency of the motor can be improved and the heat resistance and durability can be improved.
また、端板をティースブロックを構成する珪素鋼板より厚い材料で製作するためエッジの面取り寸法もしくは曲面半径を大きくすることが出来る。 Further, since the end plate is made of a material thicker than the silicon steel plate constituting the tooth block, the edge chamfer dimension or the radius of the curved surface can be increased.
以下、本発明のモータを実施の形態に基づいて説明する。 Hereinafter, the motor of the present invention is explained based on an embodiment.
(実施の形態1)
図1〜図6は本発明のモータを示す。図1(a)に示したモータは図1(b)におけるA−AAの断面図である。
(Embodiment 1)
1 to 6 show a motor of the present invention. The motor shown in FIG. 1A is a cross-sectional view taken along line A-AA in FIG.
モータケーシング4は、金属製のケーシング本体4aと金属製のケーシング蓋4bとで構成されている。ケーシング本体4aの内部には、ロータ1とステータ2ならびに第1、第2の配線基板3a、3bの一部が納められている。ステータ2は、ロータ1の出力軸1aと同軸上に配置されている。第1の配線基板3aは、ロータ1とステータ2に対してロータ1の出力軸1aの反対方向の端部に配置されている。第1の配線基板3aには制御回路6とパワー素子7が実装されている。
The motor casing 4 includes a
磁電変換素子5が実装された第2の配線基板3bは、ロータ1と第1の配線基板3aの間に配置されている。磁電変換素子5はロータ1に近接して配置されており、磁電変換素子5がロータ1の磁極を検出した検出信号などは、第2の配線基板3bから第1の配線基板3aの制御回路6に入力され、制御回路6が同じ第1の配線基板3aに搭載されているパワー素子7を介してステータの巻線2aへの通電を切り換えて回転磁界を発生させてロータ1を回転駆動している。
The
図2〜図6はステータ2とケーシング本体4aとの詳細を示している。ステータ2のステータコアは、図2(a)に示す複数個のティースブロック16と、ティースブロック16の軸方向上下両側に配設された図2(b)、図3(a)〜図3(c)に示す2つの端板17とで構成されている。
2 to 6 show details of the
図2(b)は端板17の斜視図を、図3(a)は端板17の平面図を示す。
図3(b)は図3(a)におけるA−O−A’の断面図、図3(c)は図3(a)におけるB−B’の断面図である。
FIG. 2B is a perspective view of the
FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line AOA ′ in FIG. 3A, and FIG. 3C is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG.
ティースブロック16は、珪素鋼板を例えばカシメ、接着等の一般的な公知の手段により、搬送、治具への設置等の通常の作業に耐えられる程度の強度で積み重ねて構成されている。ティースブロック16の内周側18の一端には、図1のように組み立てた状態でロータ1の外周とギャップをあけて対向する張り出し部19b、19cが中央部19aから両側に形成されている。また、外周側20の一端にも中央部21aから前記モータケーシングの内側に沿って両側に延びる張り出し部21b、21cが形成されている。
The
この実施の形態では、12個のティースブロック16を図4に示すように内周側一端を近接させて環状に配置している。そして端板17は、図2(b)、図3(a)に示すようにティースブロック16と同じ形状の複数のティース17aをティースブロック16と同じ配列で配置するとともに、各ティース17aの内周側一端が連結されて形成されている。また、端板17の各ティース17aのティースブロック16と軸方向に当接する面には第1の突部17bが形成されている。さらに、端板17の各ティース連結部には、12個の第2の突部17cが等間隔で形成されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 4, twelve
図2(a)に示すように上記ティースブロック16の端板17の第1の突部17bと対応する位置には凹部16aが形成されており、前記第1の突部17bをティースブロック16の上下から凹部16aに圧入カシメを行うことにより、隣接するティースブロック16を連結して図5(a)に示すティースブロック連結体23を構成している。この際、前記第2の突部17cが、図6に示すように隣接するティースブロック16の張り出し部19b、19cの間に挟まれて、隣接するティースブロック16の張り出し部19b、19cは、第2の突部17cを介して周方向に当接している。
また、端板17の各ティースの図3(a)のPで示す巻線が巻装される箇所を含む範囲において、ティースブロック16と当接する面とは反対側の面のエッジ部17dには、図3(c)に示すようにr0.05mm〜0.3mmの曲面がプレス加工やサンドブラスト加工等により形成され、エッジ部に鋭利なバリ等が生じない様にされている。
As shown in FIG. 2A, a recess 16 a is formed at a position corresponding to the
Further, in the range including the portion where the winding indicated by P in FIG. 3A of each tooth of the
そして、ティースブロック16の材質が珪素鋼板の場合には、端板17の材質として、非磁性材もしくは低磁性材の金属で熱膨張係数がティースブロック16に極めて近いSUS304などを使用することが望ましい。
When the material of the teeth block 16 is a silicon steel plate, it is desirable to use SUS304 or the like as the material of the
そして、端板17の板厚は、積層してティースブロック16を構成する個々の珪素鋼板の板厚より大きく、本実施の形態においては、ティースブロック16を構成する個々の珪
素鋼板の板厚を0.35mmとし、端板17の板厚を0.5mmとしている。
And the plate | board thickness of the
次に、図5(b)に示すように、このティースブロック連結体23の少なくとも巻線が巻装される箇所に熱伝導率の高いセラミック系の塗料(例えばマイクロコーテック社 商品名:HYPER COAT)により絶縁層24を形成して、絶縁塗装されたティースブロック連結体23aを作成する。図5(b)はティースブロック連結体23aの絶縁層24を形成した箇所の断面図である。図5(a)のC−C’で示す箇所に相当する。
その後、各ティース部に、各ティースブロック16間の隙間25から巻線処理して図5(c)に示す状態に仕上げて絶縁塗装および巻線処理が施されたティースブロック連結体23bを作成する。
Next, as shown in FIG. 5 (b), a ceramic-based paint having a high thermal conductivity (for example, trade name: HYPER COAT, for example, Microcortech Co., Ltd.) at least at the portion where the winding of the
Thereafter, a winding process is applied to each tooth part from the
前述の様に、ティースブロック連結体23の巻線が施される箇所である端板17のエッジ部17dにはプレス加工の抜きダレを利用したr0.1mm〜0.3mmの曲面が形成され、エッジ部に鋭利なバリ等が生じない様にされているので、絶縁層24を厚く塗装しなくても絶縁層24を突き破って巻線に損傷を与える不具合が生じることは無い。
As described above, a curved surface of r0.1 mm to 0.3 mm is formed on the
また、このように絶縁塗装されたティースブロック連結体23aの外周の隙間25から巻線2aの巻回を実行するので、巻線処理の作業性と巻線占有率の向上とを維持できる。
Further, since the winding 2a is wound from the
次に、図5(d)に示すようにケーシング本体4aの内側に、絶縁塗装および巻線処理が施されたティースブロック連結体23bを圧入する。なお、ティースブロック16の巻線2aの結線は、ティースブロック連結体23bをケーシング本体4aの内側に圧入する前工程または後工程の何れでも良いし、対応するティースブロック16間を連続して巻線しても構わない。
Next, as shown in FIG.5 (d), the teeth
圧入されたティースブロック連結体23bは、ティースブロック16の外周側20の一端の前記張り出し部21b、21cが、波線位置から実線位置に変形してケーシング本体4aの内側に圧入されて、隣接するティースブロックの外周側一端との間にケーシング本体4aを介して磁路が形成される。
In the press-fitted teeth block connecting
なお、本実施の形態においては、端板17のエッジ部17dにプレス加工の抜きダレを利用したr0.1mm〜0.3mmの曲面を形成したが、プレス加工によるc0.2mm〜0.3mmの面取りや、サンドブラスト加工によって端板17の片側全面にr0.05mm〜r0.2mmのバリ取り加工を施しても同様な作用・効果が得られる。
In the present embodiment, a curved surface of r0.1 mm to 0.3 mm is formed on the
本発明は小型モータを使用した各種機器の信頼性の向上に寄与できる。 The present invention can contribute to improving the reliability of various devices using a small motor.
1 ロータ
1a ロータ1の出力軸
2 ステータ
2a 巻線
3a 第1の配線基板
3b 第2の配線基板
4 モータケーシング
4a ケーシング本体
4b ケーシング蓋
5 磁電変換素子
6 制御回路
7 パワー素子
16 ティースブロック
16a 凹部
17 端板
17a 端板のティース
17b 第1の突部
17c 第2の突部
17d エッジ部
18 ティースブロックの内周側
19a ティースブロックの内周側の中央部
19b、19c ティースブロックの内周側の張り出し部
20 ティースブロックの外周側
21a ティースブロックの外周側の中央部
21b、21c ティースブロックの外周側の張り出し部
23 ティースブロック連結体
23a 絶縁塗装されたティースブロック連結体
23b 絶縁塗装および巻線処理が施されたティースブロック連結体
24 絶縁層
25 隙間
P 巻線巻装箇所
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