JP5938856B2 - ステーター及びそのステーターを使用するモーター並びにインシュレーター - Google Patents

Description

この発明は、ステーター及びそのステーターを使用するモーター並びにインシュレーターに関する。

モーターのステーターには、絶縁被膜されたワイヤー(銅線)が巻かれている。ワイヤーは、通電時のジュール熱によって発熱する。その熱が非常に高温になると、絶縁破壊が生じるなどして、絶縁被膜の絶縁性能を維持できないおそれがある。そこで、ワイヤーの温度を監視して、通電量を制限する。

ワイヤーの温度を監視するための温度検出素子を備えたモーターに関して特許文献１が公知である。特許文献１では、インシュレーターのひとつの鍔に溝が形成されている。そしてその溝に温度センサーを取り付ける。その上からワイヤーを巻きつける。このような構造であるので、ワイヤーの温度が温度センサーによって検出される。

特開２００８−３０６８８６号公報

しかしながら、特許文献１では、温度センサーが取り付けられていないインシュレーターにも、溝が設けられている。したがって、温度センサーが取り付けられていない溝の上に巻かれたワイヤーが、巻き崩れるおそれがある。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、本発明の目的は、モーターのステーターに巻かれるワイヤーが巻き崩れるおそれがなく、温度センサーを収納可能なセンサー室を備えるインシュレーターを提供することである。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。

本発明によるインシュレーターのひとつの態様は、ステーターコアのティースに装着される胴を含む。そして、前記胴の端の周囲に立設されるとともに少なくとも胴側の壁を残して形成されてセンサーを収納可能なセンサー室を備える鍔と、前記胴側の壁の一部に形成されて前記センサー室を胴側の空間に連通させる開口と、をさらに含むことを特徴とする。

この態様によれば、胴の端の周囲に立設される鍔には、少なくとも胴側の壁を残して形成されてセンサーを収納可能なセンサー室が備えられる。このように構成されるので、胴の周囲に巻かれたワイヤーは、胴側の壁でガイドされる。したがって、温度センサーの有無が巻き崩れ発生の原因になることがなく、すなわちワイヤーの巻き崩れが誘引されない。

本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。

図１は、本発明によるステーターの第１実施形態に用いるインシュレーターを示す図であり、背面から見た斜視図である。 図２は、インシュレーター上半体を示す図である。 図３は、温度センサーが収納された状態のインシュレーター上半体を示す図である。 図４は、インシュレーター下半体を示す斜視図である。 図５は、ステーターコアにインシュレーターを装着する様子を示す斜視図である。 図６は、ステーターコアにインシュレーターが装着された状態を示す斜視図である。 図７は、ステーターコアにインシュレーターが装着された状態を示す図である。 図８は、本発明によるステーターの第１実施形態を示す斜視図である。 図９は、第１実施形態の作用効果を説明する図である。 図１０は、２４個の分割ステーターをあわせることで１つのステーターを形成した状態を示す図である。 図１１は、本発明によるステーターの第２実施形態を示す平断面図である。

（第１実施形態）
図１は、本発明によるステーターの第１実施形態に用いるインシュレーターを示す図であり、背面から見た斜視図である。

インシュレーター１０は、胴１１と、前鍔１２と、後鍔１３と、を含む。なお本実施形態のインシュレーター１０は、上半体１０−１と下半体１０−２とからなる二体品である。

胴１１は、上半体１０−１の胴部１１−１と下半体１０−２の胴部１１−２とからなる。胴１１は、後述されるように、ステーターコアのティースの周囲に装着される。そのため胴１１の形状は、ステーターコアのティースの形状に沿うように角筒形である。そして後述されるように胴１１の周囲にワイヤーが巻かれる。

前鍔１２は、胴１１の前端の周囲に立設される。前鍔１２は、上半体１０−１の前鍔部１２−１と下半体１０−２の前鍔部１２−２とからなる。

後鍔１３は、胴１１の後端の周囲に立設される。後鍔１３は、前鍔１２とともに、胴１１の周囲に巻かれるワイヤーの位置を規制する。後鍔１３は、上半体１０−１の後鍔部１３−１と下半体１０−２の後鍔部１３−２とからなる。後鍔１３は、少なくとも胴側の壁を残して形成されたセンサー室１３ａを備える。図１には、温度センサー２０がセンサー室１３ａに収納された様子が示されている。

図２は、インシュレーター上半体を示す図であり、図２(Ａ)は背面を含む斜視図、図２(Ｂ)は正面を含む斜視図である。

インシュレーター上半体１０−１は、胴部１１−１と、前鍔部１２−１と、後鍔部１３−１と、を含む。

後鍔部１３−１には、図２(Ｂ)に示されるように、少なくとも胴側の壁１３ｂを残して形成されたセンサー室１３ａを備える。胴側の壁１３ｂの一部には、センサー室１３ａを胴側の空間に連通させる開口１３ｃが形成されている。そして図２(Ａ)に示されるように、開口１３ｃの付近では、後鍔部１３−１が肉抜きされて、後鍔部１３−１の厚さが薄くなっている。すなわち開口１３ｃの付近では、後鍔部１３−１の背面の一部が形成されている。後述の通り、この背面１３ｄに、インシュレーター下半体１０−２のタブ１３ｅが接面する。

図３は、温度センサーが収納された状態のインシュレーター上半体を示す図であり、図３(Ａ)は背面を含む斜視図、図３(Ｂ)は正面を含む斜視図である。

温度センサー２０が必要な場合には、温度センサー２０は、センサー室１３ａに収納される。なお温度センサー２０は、センシング部２１が先端側(図３の下側)に設けられている。そして、このセンシング部２１が、開口１３ｃから露出するように収納される。

図４は、インシュレーター下半体を示す斜視図である。

インシュレーター下半体１０−２は、胴部１１−２と、前鍔部１２−２と、後鍔部１３−２と、を含む。

後鍔部１３−２には、上方に向けて凸のタブ１３ｅが形成される。このタブ１３ｅが、図１に示されるように、インシュレーター上半体１０−１の背面に接面する。

図５は、ステーターコアにインシュレーターを装着する様子を示す斜視図である。

電磁鋼板を積層することでステーターコア３０を形成しておく。またインシュレーター上半体１０−１には、センサー室１３ａに温度センサー２０を収納しておく。そして、ステーターコア３０に対して、上下から、インシュレーター上半体１０−１及びインシュレーター下半体１０−２をかぶせる。

図６は、ステーターコアにインシュレーターが装着された状態を示す斜視図である。

上述のように、ステーターコア３０に対して、上下から、インシュレーター上半体１０−１及びインシュレーター下半体１０−２をかぶせると、図６に示されるようになる。

図７は、ステーターコアにインシュレーターが装着された状態を示す図であり、図７(Ａ)は、インシュレーターのセンサー室を含む縦断面図、図７(Ｂ)は、インシュレーターのセンサー室の開口を含む平断面図である。

ステーターコア３０にインシュレーター１０が装着された状態では、温度センサー２０のセンシング部２１は、インシュレーター１０の全高の中心付近に位置することとなる。そして温度センサー２０の上側は、ステーターコア３０に当接する。これに対して、温度センサー２０のセンシング部２１の付近は、インシュレーター下半体のタブ１３ｅに当接することとなる。このため、温度センサー２０のセンシング部２１がタブ１３ｅに押される。そして本実施形態では、開口１３ｃにおけるセンサー室１３ａの奥行きＤｉｐ、すなわち開口１３ｃからタブ１３ｅまでの距離が、温度センサー２０のセンシング部２１の直径ｄｉａよりも小である。そのため、タブ１３ｅに押された温度センサー２０のセンシング部２１が、開口１３ｃから胴側の空間に露出することとなる。

なお図７(Ｂ)に示されるように、インシュレーター１０の後鍔１３は、ステーターコアのヨークに当接する背面とワイヤーに当接する面とのなす角度が略３０度であって、外側ほど肉厚が徐々に厚くなる。

図８は、本発明によるステーターの第１実施形態を示す斜視図である。

ステーターコア３０の上下から、インシュレーター上半体１０−１及びインシュレーター下半体１０−２がかぶせられた状態(図６に示された状態)に対して、インシュレーターの胴１１にワイヤー４０を巻く。これによって本発明によるステーター１の第１実施形態が完成する。

図９は第１実施形態の作用効果を説明する図であり、図９(Ａ)はインシュレーターの胴の周りにさらにワイヤーが巻かれた状態を示す縦断面の一部を拡大した図であって図７(Ａ)にさらにワイヤーが巻かれた状態であり、図９(Ｂ)はインシュレーターの胴の周りにさらにワイヤーが巻かれた状態を示す平断面図であって図７(Ｂ)にさらにワイヤーが巻かれた状態であり、図９(Ｃ)はインシュレーターの胴の周りにさらにワイヤーが巻かれているが、温度センサーを除いた状態を示す縦断面の一部を拡大した図である。

本実施形態では、胴側の壁１３ｂを残して形成されたセンサー室１３ａが、後鍔１３に設けられている。そして、胴側の壁１３ｂの一部にのみ、センサー室１３ａを胴側の空間に連通させる開口１３ｃが形成されている。このように構成されているので、胴１１の周囲に巻かれたワイヤーは、胴側の壁１３ｂでガイドされる(図９(Ａ)(Ｂ))。したがって、温度センサーの有無が巻き崩れ発生の原因になることがない。すなわち、温度センサーの有無が巻線レイアウトに影響しないので、ワイヤーを巻く工程の管理条件を変える必要がなく、製造コストを安価に抑えることができる。

温度センサー２０は、後鍔１３の胴側の壁１３ｂを残して形成されたセンサー室１３ａに収納される。したがって、温度センサーを保持のための専用部品を必要としない。上述の特許文献１では、巻線テンションで温度センサーを保持するので、温度センサーの有無によって、ワイヤーを巻く工程の管理条件を変える必要がある。これに対して、本実施形態によれば、巻線テンションによらずに温度センサーを保持できる。したがって、温度センサーの有無によって、ワイヤーを巻く工程の管理条件を変える必要がなく、製造コストを安価に抑えることができる。

また本実施形態以外の何らかの方法によってスロットに温度センサーを取り付けては、ワイヤーの占積率が低下してモーターの性能が落ちてしまう。占積率を低下させないために、平角線を使用しては、製造コストが上昇する。また温度センサーを取り付けるためのスペースを確保するためにモーターが大型になってしまう。本実施形態によれば、このような課題も解決できる。

図９(Ａ)に示されているように、温度センサー２０のセンシング部２１の付近は、インシュレーター下半体のタブ１３ｅに当接する。そして本実施形態では、開口１３ｃにおけるセンサー室１３ａの奥行きＤｉｐが、温度センサー２０のセンシング部２１の直径ｄｉａよりも小である。このため、温度センサー２０のセンシング部２１がタブ１３ｅに押されて、開口１３ｃから胴側の空間に露出する。そして、温度センサー２０のセンシング部２１がワイヤー４０に押し付けられる。このように、温度センサー２０のセンシング部２１がタブ１３ｅに押されてワイヤー４０に押し付けられるので、センサーの検出精度が向上する。すなわち、温度センサー２０が、ワイヤー４０の温度を正確に検出できるのである。

なお、ワイヤーで生じた熱は、ステーターコア３０からハウジングへと逃げる。したがって、ステーターコア３０から遠い、インシュレーターの胴に巻かれた外周側のワイヤーの温度が最も高い。

本実施形態では、図９(Ｂ)に示されているように、温度センサー２０のセンシング部２１は、インシュレーターの胴に巻かれた最外周のワイヤー４０に接触する。このように構成すれば、ワイヤーの最高温度部分の温度を検出できる。したがって、絶縁破壊などが生じないようにワイヤーへの通電量を確実に制限できる。ゆえに、絶縁被膜による絶縁性能を維持できるのである。

また本実施形態では、図９(Ｂ)に示されるように、インシュレーター１０の後鍔１３は、ステーターコアのヨークに当接する背面とワイヤー４０に当接する面とのなす角度が略３０度であって、外側ほど肉厚が徐々に厚くなる。そして、ワイヤー４０がその面に沿って並ぶこととなる。このようにすることで、隣接するすべてのワイヤーが等しく最短距離に配置されることとなり、スロット内が最も密となるようにワイヤーを巻くことができる。したがって、丸線を使用する場合でも平角線相当の高占積率を実現できる。ゆえに高占積率なモーターを安価に実現できるのである。

さらに本実施形態では、インシュレーター下半体１０−２のタブ１３ｅは、図９(Ｃ)に示されるように、開口１３ｃの口径高さよりも、高い。すなわち、開口からステーターコア３０のヨークを見ようとしても、タブ１３ｅが存在するので、直接目視することはできない。このタブ１３ｅが絶縁壁としての機能を果たす。そのため、タブ１３ｅが無ければ、絶縁距離は、破線矢印で示されるように短いが、本実施形態ではタブ１３ｅが存在するので、絶縁距離は、実線矢印で示されるように長くなる。したがって、絶縁性能を確保するために必要以上にセンサー室１３ａを大形にして占積率を低下させてしまうことを回避できる。

また本実施形態のインシュレーター１０は、上述のように、後鍔１３に、少なくとも胴側の壁１３ｂを残して形成されたセンサー室１３ａを備える。すなわち、後鍔１３の胴側の壁１３ｂは、残っている。そして、胴側の壁１３ｂの一部にのみ、センサー室１３ａを胴側の空間に連通させる開口１３ｃが形成されている。このように構成されているので、胴１１の周囲に巻かれたワイヤーは、胴側の壁１３ｂでガイドされる。したがって、温度センサーの有無が巻き崩れ発生の原因になることがない。図１０では、２４個の分割ステーターをあわせることで１つのステーターを形成している。このようなステータにおいては、少なくとも１つの分割ステーターに巻かれたワイヤーの温度が測定されればよい。本実施形態のインシュレーター１０を使用すれば、１つのインシュレーターに温度センサーを収納し、他の２３個のインシュレーターには温度センサーを収納しなくてよい。このような場合であっても、同一のインシュレーターを使用してもワイヤーが巻き崩れるおそれがない。なお性能と製造コストとを考慮して、２４個中２つ以上に温度センサーを収納してもよい。

このように、本実施形態のインシュレーター１０を使用すれば、温度センサーの有無が巻線レイアウトに影響しないので、ワイヤーを巻く工程の管理条件を変える必要がなく、製造コストを安価に抑えることができる。

（第２実施形態）
図１１は、本発明によるステーターの第２実施形態を示す平断面図である。

この第２実施形態では、図１１に示されるように、インシュレーター１０の前鍔１２及び後鍔１３は、ワイヤー４０に当接する面が段状である。段差Ｈｉが、ワイヤーの半径ｒとほぼ等しい。

このように構成すれば、隣接するすべてのワイヤーが等しく最短距離に配置されることとなり、スロット内が最も密となるようにワイヤーを巻くことができる。したがって、丸線を使用する場合でも平角線相当の高占積率を実現できる。ゆえに高占積率なモーターを安価に実現できるのである。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

たとえば、上記においては、上半体と下半体とからなる二体品であるインシュレーター１０を例示して説明したが、一体構造品であってもよい。またインシュレーターをステーターコアに、嵌め込んで組み付けても、インサートモールドによって組み付けてもよい。

また上記説明においては、温度センサー２０のセンシング部２１は、インシュレーターの胴に巻かれた最外周のワイヤー４０に接触する。このように構成することで、ワイヤーの最高温度部分の温度を検出できる。しかしながら、このような構成に限られない。他部品とのレイアウトなどによっては、もっと内側のワイヤーと接触するようにしてもよい。そのようにしても相応の効果が得られる。種々の要求性能や要求条件を適宜考慮して決めればよい。同様に、上記説明においては、後鍔１３にセンサー室１３ａを形成したが、前鍔１２に形成してもよい。

さらに、ワイヤーとして、丸線だけでなく平角線を用いてもよい。

さらにまた、上記説明では、２４個の分割ステーターをあわせることで１つのステーターを形成しているが、分割数はこれに限られないし、分割タイプでなく、複数のティースが形成された円環タイプの一体型にも適用することができる。

また上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。

１ ステーター
１０ インシュレーター
１０−１ インシュレーター上半体
１０−２ インシュレーター下半体
１１ 胴
１２ 前鍔
１３ 後鍔
１３ａ センサー室
１３ｂ 胴側の壁
１３ｃ 開口
１３ｄ 背面
１３ｅ タブ１３ｅ
２０ 温度センサー
２１ センシング部
３０ ステーターコア
４０ ワイヤー

Claims (8)

1. ステーターコアのティースに装着される胴と、
   前記胴の端の周囲に立設されるとともに前記胴と離れた位置に少なくとも胴側の壁を残して形成されてセンサーを収納可能なセンサー室を備える鍔と、
   前記胴側の壁の一部に形成されて前記センサー室を胴側の空間に連通させる開口と、
   を含み、
   前記鍔は、前記ステーターコアのヨークに当接するとともに、前記胴よりも外側ほど肉厚が徐々に厚くなり、
   前記センサー室は、前記肉厚が厚くなる肉厚部に設けられているインシュレーター。
2. ステーターコアと、
   前記ステーターコアのティースに装着される胴、その胴の端の周囲に立設されるとともに前記胴と離れた位置に少なくとも胴側の壁を残して形成されたセンサー室を備える鍔、胴側の壁の一部に形成されてセンサー室を胴側の空間に連通させる開口、を含むインシュレーターと、
   前記インシュレーターの胴に巻かれ前記鍔に沿って積層するワイヤーと、
   前記インシュレーターのセンサー室に収納されるとともに、前記開口からセンシング部が露出して前記ワイヤーに接触する温度センサーと、を含み、
   前記インシュレーターの鍔は、ステーターコアのヨークに当接するとともに、前記胴よりも外側ほど肉厚が徐々に厚くなり、
   前記センサー室は、前記肉厚が厚くなる肉厚部に設けられているステーター。
3. 請求項２に記載のステーターにおいて、
   前記温度センサーのセンシング部は、前記インシュレーターの胴に積層して巻かれたワイヤーのうちの外周側のワイヤーに接触する、
   ステーター。
4. 請求項２又は請求項３に記載のステーターにおいて、
   前記インシュレーターの鍔は、前記胴のヨーク側の端に立設されるとともに、前記胴側の壁に対向してステーターコアのヨークに当接するように設けられて前記開口からヨークを直接目視できないようにするヨーク側の壁をさらに備える、
   ステーター。
5. 請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載のステーターにおいて、
   前記開口におけるセンサー室の奥行きは、前記温度センサーのセンシング部の直径よりも小である、
   ステーター。
6. 請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載のステーターにおいて、
   前記インシュレーターの鍔は、ステーターコアのヨークに当接するとともに、ステーターコアのヨークに当接する面とワイヤーに当接する面とのなす角度が略３０度であって、
   外側ほど肉厚が徐々に厚くなる、
   ステーター。
7. 請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載のステーターにおいて、
   前記インシュレーターの鍔は、ステーターコアのヨークに当接するとともに、断面が段状であって、ワイヤーの直径分外側ほど、ワイヤーの半径分肉厚が厚くなる、
   ステーター。
8. 請求項２から請求項７までのいずれか１項に記載のステーターを使用するモーター。

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