JP7007634B2 - Motor stator core - Google Patents
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Description
本発明は、モーターステーターコアに関する。 The present invention relates to a motor stator core.
例えば、下記特許文献1に記載されているように、モーターステーターは知られている。一般に、従来のモーターステーターは、モーターステーターコア、絶縁紙及びコイル(U相、V相、W相にそれぞれ対応したコイル)を備える。モーターステーターコアは、円筒状のヨーク部と、ヨーク部の内周面から内側へ突出した複数のティース部を有する。各ティース部は、ヨーク部の中心軸線方向に平行に延設されている。複数のティース部がヨーク部の周方向に等間隔に配置されている。なお、モーターステーターコアは、電磁鋼板を積層して形成されている。隣り合う2つのティース部の間に形成された各スロット部に絶縁紙が挿入されている。絶縁紙は、スロット部の内周面に沿うように、モーターステーターコアの中心軸線方向に延びる溝形に成形されている。絶縁紙の延設方向における両端部は、モーターステーターコアの延設方向における両端面からそれぞれ突出している。この絶縁紙によって、スロット部の内周面が電気的に絶縁被覆される。
For example, as described in
上記のように構成されたモーターステーターコアの内周部にコイルが装着される。コイルの中心軸線方向がモーターステーターコアの径方向に一致している。なお、コイルは、モーターステーターコアの中心軸線方向に延びる略長方形状に予め成形されている。コイルの長辺部の寸法は、絶縁紙の長手方向の寸法と同等である。一方、コイルの短辺部の寸法は、モーターステーターコアの周方向に隣接する複数(例えば5個)のスロット部のうちの両端のスロット部の距離と同等である。このように成形されたコイルの両長辺部が、前記複数(例えば5個)のスロット部のうちの両端のスロット部にそれぞれ挿入される。その際、コイルの両短辺部によって絶縁紙の端部が屈曲(又は破損)しないように、モーターステーターコアの両端面に、絶縁紙の両端部をそれぞれ支持する合成樹脂製のカフサ(治具)が配置される。なお、コイルが装着された後にカフサが取り外されてもよいし、モーターステーターコアに取り付けられたままであってもよい。つまり、モーターステーターコアは、上記のように電磁鋼板を積層して形成された本体部とカフサとから構成されていてもよい。 A coil is mounted on the inner peripheral portion of the motor stator core configured as described above. The direction of the center axis of the coil coincides with the radial direction of the motor stator core. The coil is preformed into a substantially rectangular shape extending in the direction of the central axis of the motor stator core. The dimensions of the long side of the coil are equivalent to the dimensions of the insulating paper in the longitudinal direction. On the other hand, the dimension of the short side portion of the coil is equivalent to the distance between the slot portions at both ends of the plurality of (for example, five) slot portions adjacent to each other in the circumferential direction of the motor stator core. Both long side portions of the coil thus formed are inserted into the slot portions at both ends of the plurality of (for example, five) slot portions. At that time, a synthetic resin cuff (jig) that supports both ends of the insulating paper on both ends of the motor stator core so that the ends of the insulating paper are not bent (or damaged) by both short sides of the coil. ) Is placed. The cuff may be removed after the coil is mounted, or it may remain attached to the motor stator core. That is, the motor stator core may be composed of a main body portion and a cuffer formed by laminating electromagnetic steel sheets as described above.
上記のように、絶縁紙の両端部をモーターステーターコア(本体部)の両端面からそれぞれ突出させておき、絶縁紙の両端部を支持した状態でコイルを装着することにより、コイルの短辺部とステーターコアの端面(ティース部の端面)との距離が所定値(例えば、3mm)以上に保たれる。 As described above, both ends of the insulating paper are projected from both ends of the motor stator core (main body), and the coil is mounted while supporting both ends of the insulating paper, whereby the short side of the coil is attached. The distance between the stator core and the end face of the stator core (end face of the tooth portion) is maintained at a predetermined value (for example, 3 mm) or more.
上記のように、従来のモーターステーターでは、モーターステーターコア(本体部)の端面(ティース部の端面)とコイルの短辺部との距離を所定値以上確保して、両者間の電気的絶縁を確保している。この場合、コイルの内側の空間のうち、モーターステーターコア(本体部)の端面(ティース部の端面)とコイルの短辺部と間の空間は、磁気的には無駄なスペースである。つまり、コイルの内側の空間のうち、コイル内の磁束密度を高める鉄心として機能する部分はティース部だけである。よって、上記従来のモーターステーターを用いた場合、モーターの出力向上又はモーターの小型化が困難である。また、モーターステーターコア(本体部)の端面(ティース部の端面)とコイルの短辺部との距離を所定値以上確保するため、コイル径(長辺部の寸法)が無駄に大きくなる。そのため、コイルの周長が長く、電気抵抗が大きい。そのため、モーターの出力効率の低下を招く。 As described above, in the conventional motor stator, the distance between the end face (end face of the tooth portion) of the motor stator core (main body portion) and the short side portion of the coil is secured to a predetermined value or more, and electrical insulation between the two is ensured. I have secured it. In this case, of the space inside the coil, the space between the end surface (end surface of the teeth portion) of the motor stator core (main body portion) and the short side portion of the coil is magnetically wasted space. That is, in the space inside the coil, only the teeth portion functions as an iron core for increasing the magnetic flux density in the coil. Therefore, when the above-mentioned conventional motor stator is used, it is difficult to improve the output of the motor or reduce the size of the motor. Further, since the distance between the end surface (end surface of the teeth portion) of the motor stator core (main body portion) and the short side portion of the coil is secured to a predetermined value or more, the coil diameter (dimension of the long side portion) becomes unnecessarily large. Therefore, the circumference of the coil is long and the electric resistance is large. Therefore, the output efficiency of the motor is lowered.
本発明は上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、モーターの出力向上又は小型化を図ることができるモーターステーターコアを提供することにある。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の各構成要件は、実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。 The present invention has been made to address the above problems, and an object of the present invention is to provide a motor stator core capable of improving or reducing the output of a motor. In the following description of each component of the present invention, in order to facilitate understanding of the present invention, the reference numerals of the corresponding parts of the embodiments are described in parentheses, but each component of the present invention is described. It should not be construed as limited to the configuration of the corresponding parts indicated by the reference numerals of the embodiments.
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、環状の基部(111a)及び前記基部の内周面から内側へ突出するとともに前記基部の周方向に沿って等間隔に配置された複数の突出部(111b)をそれぞれ備え、磁性材で構成された複数の基板(111)を積層した本体部(11)であって、前記複数の基板の基部がそれぞれ重ね合わされて形成された第1ヨーク部(Y1)と、前記複数の基板の突出部がそれぞれ重ね合わされて形成された複数の第1ティース部(T1)を有する本体部と、前記本体部の端面であって、前記複数の基板の積層方向における少なくとも一方の端面に取り付けられ、環状に形成されたカフサ(12)であって、前記第1ヨーク部に取り付けられる第2ヨーク部(Y2)と、前記第2ヨーク部の内周面から内側へそれぞれ突出していて、前記複数の第1ティース部にそれぞれ取り付けられる複数の第2ティース部(T2)と、を備え、粉末状の軟磁性材からなる成型体又は焼結体であって、一体的に形成され、且つその表面が電気的に絶縁被覆されているカフサと、を備えた、モーターステーターコア(10)としたことにある。
In order to achieve the above object, the feature of the present invention is to project inward from the annular base (111a) and the inner peripheral surface of the base, and to project a plurality of protrusions arranged at equal intervals along the circumferential direction of the base. A first yoke portion formed by stacking a plurality of substrates (111) made of a magnetic material, each comprising a portion (111b), and the base portions of the plurality of substrates are overlapped with each other. (Y1), a main body portion having a plurality of first teeth portions (T1) formed by overlapping the protruding portions of the plurality of substrates, and an end face of the main body portion, in which the plurality of substrates are laminated. A cuffer (12) attached to at least one end surface in the direction and formed in an annular shape from a second yoke portion (Y2) attached to the first yoke portion and an inner peripheral surface of the second yoke portion. A molded or sintered body made of a powdery soft magnetic material , comprising a plurality of second tooth portions (T2) each protruding inward and attached to the plurality of first tooth portions. The motor stator core (10) is provided with a cuff that is integrally formed and whose surface is electrically insulated and coated.
この場合、前記第2ティース部の稜線部(Pa)であって、モーターステーターコアが適用されたモーターステーター(1)のコイル(30)が当接する部分に面取り又は丸みが形成されているとよい。 In this case, it is preferable that chamfering or rounding is formed in the ridgeline portion (Pa) of the second tooth portion where the coil (30) of the motor stator (1) to which the motor stator core is applied abuts. ..
本発明に係るモーターステーターコアが適用されたモーターステーターのコイルの内側の空間のうち、第1ティース部が占める部分は、上記従来のモーターステーターにおいてティース部が占める部分に相当する。また、コイルの内側の空間のうち、第2ティース部が占める部分は、上記従来のモーターステーターにおいては、コイルとティース部の端面との距離を確保するための空洞であった部分又は合成樹脂製のカフサが占める部分に相当する。本発明に係るモーターステーターコアでは、カフサが軟磁性材で形成されている。したがって、コイルの内側の空間のうち、第1ティース部が占める部分のみならず、第2ティース部が占める部分も鉄心として機能する。上記のように、第2ティース部が占める部分は、従来のモーターステーターにおいては鉄心としては機能しない部分であった。したがって、本発明のモーターステーターコアを用いれば、上記従来のモーターステーターコアを用いて構成された従来のモーターよりも高出力のモーターを実現できる。また、本発明のモーターステーターコアを用いれば、上記従来のモーターと同等の出力であって、且つ上記従来のモーターよりも小型なモーターを実現できる。この場合、コイルの周長を従来より短く設定できるので、コイルの電気抵抗が小さい。よって、モーターの出力効率を向上させることができる。 Of the space inside the coil of the motor stator to which the motor stator core according to the present invention is applied, the portion occupied by the first teeth portion corresponds to the portion occupied by the teeth portion in the conventional motor stator. Further, in the space inside the coil, the portion occupied by the second tooth portion is a portion that was a cavity for ensuring the distance between the coil and the end face of the tooth portion in the conventional motor stator, or is made of synthetic resin. It corresponds to the part occupied by the cuff. In the motor stator core according to the present invention, the cuff is made of a soft magnetic material. Therefore, in the space inside the coil, not only the portion occupied by the first teeth portion but also the portion occupied by the second teeth portion functions as an iron core. As described above, the portion occupied by the second teeth portion is a portion that does not function as an iron core in the conventional motor stator. Therefore, by using the motor stator core of the present invention, it is possible to realize a motor having a higher output than the conventional motor configured by using the conventional motor stator core. Further, by using the motor stator core of the present invention, it is possible to realize a motor having the same output as the above-mentioned conventional motor and smaller than the above-mentioned conventional motor. In this case, since the circumference of the coil can be set shorter than before, the electrical resistance of the coil is small. Therefore, the output efficiency of the motor can be improved.
以下、本発明の一実施形態に係るモーターステーターコア10が適用されたモーターステーター1について説明する。モーターステーター1は、図1に示すように、モーターステーターコア10及び複数の絶縁紙20を備える。さらに、モーターステーター1は、複数のコイル30を備える(図13参照)。
Hereinafter, the
モーターステーターコア10は、本体部11及び一対のカフサ12,12を備える。本体部11は、電磁鋼板から構成された環状の基板111(図2参照)を積層して形成されている。基板111は、電磁鋼板を打ち抜き加工して形成される。基板111は、基部111aと複数の突出部111bを有する。基部111aは、円環状に形成されている。各突出部111bは、基部111aの内周面から基部111aの中心へ向かって延設されている。複数の突出部111bが、基部111aの周方向に等間隔に配置されている。突出部111bの幅WT1(突出部111bの延設方向に垂直且つ基板111の板厚方向に垂直な方向の寸法)は、突出部111bの延設方向における位置に関わらず一定である(図3参照)。突出部111bの先端部には、凸部P111b,P111bが形成されている。凸部P111b,P111bは、突出部111bの先端部の幅方向における両端面から、突出部111bの幅方向へそれぞれ突出している。
The
基板111の側周面は電気的に絶縁されている。図4に示すように、上記のように構成された基板111が積層されて、本体部11が形成される。以下、本体部11のうち、各基板111の基部111aが積層されて形成された部分を第1ヨーク部Y1と呼ぶ。また、本体部11のうち、各基板111の各突出部111bがそれぞれ積層されて形成された部分を第1ティース部T1と呼ぶ。また、図5に示すように、各基板111の各凸部P111b,P111bがそれぞれ積層されて形成された部分を第1フランジ部F1,F1と呼ぶ。また、本体部11の周方向に隣り合う2つの第1ティース部T1の間に形成された空間を第1スロット部SL1と呼ぶ。
The side peripheral surface of the
カフサ12は、軟磁性材(例えば、フェライト)を用いて、一体的に形成されている。例えば、カフサ12は、粉末状の軟磁性材を成型及び焼結して製造される。図6に示すように、カフサ12は、略円板状に形成されている。カフサ12の厚さ方向(カフサ12の中心軸線方向)の寸法は、本体部11の中心軸線方向の寸法よりも小さい。カフサ12は、第2ヨーク部Y2と複数の第2ティース部T2を有する。第2ヨーク部Y2は、円環状に形成されている。
The
各第2ティース部T2は、各第1ティース部T1に対応している。各第2ティース部T2は、第2ヨーク部Y2の内周面から第2ヨーク部Y2の中心へ向かって延びる角柱状部である。第1ティース部T1の断面であって、本体部11の中心軸線方向に垂直な断面の形状と、第2ティース部T2の断面であって、カフサ12の中心軸線方向(厚さ方向)に垂直な断面の形状とが同一である。すなわち、第2ティース部T2の延設方向の寸法LT2は、第1ティース部T1の延設方向の寸法LT1と同一である(図5及び図7参照)。また、第2ティース部T2の幅WT2(カフサ12の径方向に垂直且つカフサ12の厚さ方向に垂直な方向の寸法)は、第1ティース部T1の幅WT1と同一である(図5及び図7参照)。第2ティース部T2の幅WT2は、第2ティース部T2の延設方向における位置に関わらず一定である。第2ティース部T2の先端部には、フランジ部F1,F1と同様のフランジ部F2,F2が形成されている。以下、カフサ12の周方向に隣り合う2つの第2ティース部T2の間に形成された空間を第2スロット部SL2と呼ぶ。
Each second teeth portion T2 corresponds to each first teeth portion T1. Each second tooth portion T2 is a prismatic portion extending from the inner peripheral surface of the second yoke portion Y2 toward the center of the second yoke portion Y2. A cross section of the first teeth portion T1 that is perpendicular to the central axis direction of the
カフサ12の厚さ方向における一方の面S12aと、第2スロット部SL2の内周面とが交差する稜線部Paに面取り又は丸みが形成されている(図7参照)。ただし、フランジ部F2,F2の稜線部には面取り及び丸みは形成されていない。また、カフサ12の厚さ方向における他方の面S12bと、第2スロット部SL2の内周面とが交差する稜線部Pbには面取り及び丸みは形成されていない(図11参照)。カフサ12の全面が、電気絶縁材(例えば、ポリアミドイミド樹脂材)で被覆されている。
A chamfer or roundness is formed on the ridgeline portion Pa where one surface S 12a in the thickness direction of the
絶縁紙20は、図9に示すように、本体部11の中心軸線方向(基板111の積層方向)に平行に延設されている。絶縁紙20は、第1スロット部SL1の表面(本体部11の周方向に隣り合う2つの第1ティース部T1の互いに対向する側面SST1,SST1、及びヨーク部Y1のうち前記2つの第1ティース部T1の間に位置する部分の内周面SSY1(図10参照))に沿う溝形状を呈するように成形されている。絶縁紙20の延設方向における両端部21,21(図9における上端部及び下端部)は、外側へ折り返されて2重になっている。
As shown in FIG. 9, the insulating
コイル30は、上記従来のモーターステーターのコイルと同様に、本体部11の中心軸線方向に延びる略長方形状に予め成形されている。コイル30の長手方向の寸法は、ティース部Tの長手方向(本体部11及びカフサ12,12の中心軸線方向に平行な方向)の寸法と同等である。一方、コイル30の短辺方向の寸法は、隣接する複数(例えば5個)のスロット部SLのうちの両端のスロット部SL,SLの距離と同等である。
The
モーターステーター1は、次のようにして組み立てられる。まず、図10に示すように、各絶縁紙20が第1スロット部SL1に挿入される。絶縁紙20の延設方向における両端部21,21を除く中間部22によって、第1スロット部SL1の表面(側面SST1,SST1、及び内周面SSY1)が電気的に絶縁被覆される。絶縁紙20が第1スロット部SL1に挿入された状態では、絶縁紙20の両端部21,21は、本体部11の中心軸線方向における両端面S11,S11から突出している(図11参照)。
The
つぎに、カフサ12,12の面S12b,S12bが、本体部11の中心軸線方向における両端面S11,S11にそれぞれ当接され、カフサ12,12が本体部11に固定される(図11参照)。その際、図12に示すように、第2ヨーク部Y2が第1ヨーク部Y1に重ねられ、各第2ティース部T2が各第1ティース部T1に重ねられる。第1スロット部SL1と第2スロット部SL2,SL2とが、それらの境界部にて大きな段差が形成されること無く連続している。以下、第1スロット部SL1及びその両端に配置された第2スロット部SL2,SL2からなる部分をスロット部SLと呼ぶ。また、第1ティース部T1とその両端に配置された第2ティース部T2,T2からなる部分をティース部Tと呼ぶ。なお、図12においては、絶縁紙20を省略しているが、第1スロット部SL1と第2スロット部SL2,SL2との境界部は、絶縁紙20で被覆されている。
Next, the surfaces S 12b and S 12b of the
また、絶縁紙20の両端部21,21が、カフサ12,12の第2スロット部SL2の内周面に支持される。
Further, both
つぎに、コイル30の両長辺部が、前記複数(例えば5個)のスロット部SLのうちの両端のスロット部SL,SLにそれぞれ挿入される(図13参照)。すなわち、前記複数(例えば5個)のスロット部SLのうちの両端のスロット部SL,SLの間に位置する部分に、コイル30を構成する電線が巻き回される。なお、コイル30を構成する電線の表面は、電気絶縁材で被覆されている。また、U相、V相及びW相にそれぞれ対応したコイル30が、本体部11及びカフサ12,12の周方向に互いにずれた状態で装着される。上記のようにカフサ12は、電気絶縁材で被覆されているので、本体部11の端面S11とコイル30の短辺部との間に充分な沿面距離が確保される。このようにして、モーターステーター1が組み立てられる。
Next, both long sides of the
上記のように構成したモーターステーター1のコイル30の内側の空間のうち、第1ティース部T1が占める部分は、上記従来のモーターステーターにおいてティース部が占める部分に相当する。また、コイル30の内側の空間のうち、第2ティース部T2が占める部分は、上記従来のモーターステーターにおいては、コイルとティース部の端面との距離を確保するための空洞であった部分又は合成樹脂製のカフサが占める部分に相当する。上記のように、本実施形態では、カフサ12,12が軟磁性材で形成されている。したがって、コイル30の内側の空間のうち、第1ティース部T1が占める部分のみならず、第2ティース部T2が占める部分も鉄心として機能する。上記のように、第2ティース部T2が占める部分は、従来のモーターステーターにおいては鉄心としては機能しない部分であった。したがって、モーターステーターコア10を用いれば、上記従来のモーターステーターコアを用いて構成された従来のモーターよりも高出力のモーターを実現できる。また、モーターステーターコア10を用いれば、上記従来のモーターと同等の出力であって、且つ上記従来のモーターよりも小型なモーターを実現できる。この場合、コイル30の周長を従来より短く設定できるので、コイル30の電気抵抗が小さい。よって、モーターの出力効率を向上させることができる。
Of the space inside the
また、カフサ12の稜線部Paに面取り又は丸みが形成されている。したがって、コイル30を装着する際、コイル30を構成する電線の被覆材が損傷し難い。
Further, a chamfer or a roundness is formed on the ridgeline portion Pa of the
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。 Further, the implementation of the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made as long as the object of the present invention is not deviated.
例えば、上記実施形態では、カフサ12は一体的に形成されているが、図14に示すように、カフサ12が分割されていてもよい。つまり、カフサ12が、円弧状にそれぞれ形成された複数の部位から構成されてもよい。また、上記実施形態では、第1ティース部T1の幅WT1は、第1ティース部T1の延設方向における位置に関わらず一定であり、第2ティース部T2の幅WT2は、第2ティース部T2の延設方向における位置に関わらず一定である。これに代えて、第1ティース部T1の延設方向における位置に応じて、幅WT1を変化させてもよい。また、第2ティース部T2の延設方向における位置に応じて、幅WT2を変化させてもよい。例えば、第1ティース部T1の先端側へ向かうに従って、WT1を徐々に小さくしてもよい。また、例えば、第2ティース部T2の先端側へ向かうに従って、WT2を徐々に小さくしてもよい。
For example, in the above embodiment, the
1・・・モーターステーター、10・・・モーターステーターコア、11・・・本体部、12・・・カフサ、111・・・基板、20・・・絶縁紙、21・・・端部、22・・・中間部、30・・・コイル、111a・・・基部、111b・・・突出部、P111a・・・凸部、F1・・・第1フランジ部、F2・・・第2フランジ部、Pa・・・稜線部、Pb・・・稜線部、SL・・・スロット部、SL1・・・第1スロット部、SL2・・・第2スロット部、T・・・ティース部、T1・・・第1ティース部、T2・・・第2ティース部、Y1・・・第1ヨーク部、Y2・・・第2ヨーク部 1 ... Motor stator, 10 ... Motor stator core, 11 ... Main body, 12 ... Cuff flange, 111 ... Board, 20 ... Insulation paper, 21 ... Edge, 22. ... Intermediate part, 30 ... Coil, 111a ... Base part, 111b ... Protruding part, P 111a ... Convex part, F1 ... First flange part, F2 ... Second flange part, Pa ... Ridge line part, Pb ... Ridge line part, SL ... Slot part, SL1 ... 1st slot part, SL2 ... 2nd slot part, T ... Teeth part, T1 ... 1st teeth part, T2 ... 2nd teeth part, Y1 ... 1st yoke part, Y2 ... 2nd yoke part
Claims (2)
前記本体部の端面であって、前記複数の基板の積層方向における少なくとも一方の端面に取り付けられ、環状に形成されたカフサであって、
前記第1ヨーク部に取り付けられる第2ヨーク部と、
前記第2ヨーク部の内周面から内側へそれぞれ突出していて、前記複数の第1ティース部にそれぞれ取り付けられる複数の第2ティース部と、
を備え、粉末状の軟磁性材からなる成型体又は焼結体であって、一体的に形成され、且つその表面が電気的に絶縁被覆されているカフサと、
を備えた、モーターステーターコア。 A plurality of substrates made of a magnetic material are laminated, each having a ring-shaped base and a plurality of protrusions protruding inward from the inner peripheral surface of the base and arranged at equal intervals along the circumferential direction of the base. A main body having a first yoke portion formed by overlapping the base portions of the plurality of substrates, and a plurality of first teeth portions formed by overlapping the protruding portions of the plurality of substrates. Department and
An end face of the main body, which is a cuff that is attached to at least one end face in the stacking direction of the plurality of substrates and is formed in an annular shape.
The second yoke portion attached to the first yoke portion and
A plurality of second teeth portions protruding inward from the inner peripheral surface of the second yoke portion and attached to the plurality of first teeth portions, respectively.
A cuff that is integrally formed and whose surface is electrically insulated and coated, which is a molded body or a sintered body made of a powdery soft magnetic material .
Equipped with a motor stator core.
前記第2ティース部の稜線部であって、モーターステーターコアが適用されたモーターステーターのコイルが当接する部分に面取り又は丸みが形成されている、モーターステーターコア。 In the motor stator core according to claim 1,
A motor stator core having a chamfered or rounded portion formed at a portion of the ridgeline portion of the second tooth portion where the coil of the motor stator to which the motor stator core is applied abuts.
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