JP7280070B2 - ステータ及びブラシレスモータ - Google Patents

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Description

本発明は、バスバーを用いて巻線を結線するステータ、及び、このステータを備えたブラシレスモータに関する。
従来、ステータのティースに巻回された同相の巻線同士を、バスバーを用いて結線したブラシレスモータが実用化されている。例えば特許文献1には、樹脂モールド体に、金属製の複数のバスバーを互いに絶縁された状態で埋設したバスバーユニットが開示されており、このバスバーユニットを用いて巻線が結線されている。このようにユニット化されたバスバーを用いることで、モータの組付け性の向上が図られる。
ところで、ブラシレスモータのステータにおいて、巻線が巻回されたティース(以下「巻装ティース」と呼ぶ)と巻線が巻回されないティース(以下「非巻装ティース」と呼ぶ)とを周方向に交互に配置したものが知られている(例えば特許文献2参照)。このようなブラシレスモータでは、各スロット内でのコイルの占積率が高くなるため、モータ効率の向上と巻線の巻回作業性の向上とを図ることが可能となる。
特開2010-233327号公報 特開2009-118611号公報
しかしながら、上記のようなユニット化されたバスバーをステータコアの上部又は下部や外周部に配置するためには、それ専用のスペースをモータハウジング内に確保する必要があり、モータサイズの拡大を招きうる。特に、上記のような、巻線が巻回される巻装ティースと巻線が巻回されない非巻装ティースとを有するステータでは、巻装ティースの位置において巻線の分だけ軸方向寸法が大きくなるため、この巻線の上部又は下部にバスバーを配置したのでは、モータの軸方向寸法が増大してしまう。
本件は、このような課題に鑑み案出されたもので、巻装ティースと非巻装ティースとが設けられたステータ及びモータにおいて、小型化を図ることを目的とする。なお、これらの目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。
(1)ここで開示するステータは、回転中心の周囲に間隔をあけて複数配置され、巻線が巻回された巻装ティースと、前記回転中心の周囲であって周方向に隣接する二つの前記巻装ティース間に配置され、前記巻線が巻回されない複数の非巻装ティースと、前記巻線を結線する導通板が絶縁部材に固定されてなるバスバー部品を複数積層して構成された結線バスバーと、を備える。前記結線バスバーは、前記非巻装ティースの軸方向の一端側及び他端側の少なくとも一方に配置されている。
記バスバー部品は、径方向に延出する腕部を備え、前記腕部は前記非装ティースに沿って設けられ、前記巻線を接続する接続部を有し、前記絶縁部材は、前記導通板が配置される箇所に凹設された溝部と、前記溝部が形成された前記腕部に形成されるとともに前記溝部の側壁の径方向端部を欠成してなる段差部と、を有し、前記導通板は、前記段差部よりも径方向先端側まで延設されるとともに前記接続部として屈曲形成され前記巻線が絡げられる絡げ部を有する。
)前記結線バスバーは、前記非巻装ティースの前記一端側及び前記他端側のそれぞれに配置されていることが好ましい。
)前記巻装ティースは、前記巻線が巻回された状態で固定コアに固定されるものであり、前記非巻装ティースの前記一端側に配置される前記結線バスバーに前記巻線の巻き始め点が接続される前記巻装ティースは、前記非巻装ティースの前記他端側に配置される前記結線バスバーに前記巻線の巻き始め点が接続される前記巻装ティースに対し、軸方向に上下反転させた状態で前記固定コアに固定されていることが好ましい。
)ここで開示するブラシレスモータは、ロータと、上記の(1)~()のいずれ
か一つに記載のステータと、を備えている。
開示のステータ及びブラシレスモータによれば、デッドスペースを結線バスバーの配置スペースとして利用するため、有効に活用できる。これにより、従来、結線部品(バスバー)を配置するために必要となっていた厚み(軸方向寸法)や径方向寸法を削減できるため、ステータ及びブラシレスモータの小型化を図ることができる。また、ステータ及びブラシレスモータの外形サイズが同等の場合には、磁気回路(ステータのコア)の厚みや径方向寸法を拡大できるため、モータ性能を向上させることができる。
第一実施形態に係るモータを示す模式的な側面図である。 図1のA-A矢視断面図である。 図1のモータに設けられるステータのうち結線バスバーを分解して示す斜視図である。 図3の結線バスバーの分解斜視図である。 図3の結線バスバーを構成する複数のバスバー部品のうちの一つを、絶縁部品と導通板とに分解して示す斜視図である。 第二実施形態に係るステータのうち結線バスバーを分解して示す斜視図である。 図6に示す一方の結線バスバーの分解斜視図である。 図6に示す他方の結線バスバーの分解斜視図である。 図6のステータの結線方法について説明するための模式図である。 (a)~(c)は図6のステータに組み付ける巻装ティースの取付向きを説明するための模式図である。
図面を参照して、実施形態としてのステータ及びブラシレスモータについて説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。
[1.第一実施形態]
[1-1.全体構成]
図1は、本実施形態に係るブラシレスモータ1(以下「モータ1」という)の模式的な側面図であり、図2は図1のA-A矢視断面図である。図1及び図2に示すように、本実施形態のモータ1は、アウターロータ型のブラシレスDCモータであり、回転軸3と一体回転するロータ2と、ロータ2の内側に配置されるステータ4とを備える。
また、本実施形態のモータ1には、図1に示すように、その軸方向一端部(図中下部)に、モータ1を取付対象物(図示略)に固定するためのベース部1aが設けられる。ベース部1a上の中心には、回転軸3を軸支する軸受(図示略)のホルダ3A(以下「軸受ホルダ3A」という)が立設される。軸受ホルダ3Aは円筒形状をなし、その内周面に軸受が固定されるとともに、その外周面にステータ4が固定される。軸受ホルダ3Aの中心線と回転軸3の回転中心Cとは一致しており、回転軸3は軸受ホルダ3Aによって回転可能に支持される。
ロータ2は、回転軸3の上部に固定される有底円筒状のロータケース2Aと、ロータケース2Aの内周側面に固定される複数のマグネット2Bとを有する。ロータケース2Aは、ベース部1a側を向いて開口しており、その上面部2dに回転軸3が挿通されて固定される貫通孔2eを有する。ロータケース2Aは、磁性材料(例えば、電磁鋼板,純鉄やこれに近似する強磁性で軟磁性の金属)で形成され、ロータ2のヨークとして機能する。なお、本実施形態のロータケース2Aは、その上面部2dが段差状に形成されているが、ロータケース2Aの形状は特に限られない。また、図2に示すように、複数のマグネット2Bは、ロータケース2Aの周方向に等間隔に列設される。本実施形態では、12極のマグネット2Bを持つロータ2を例示する。
図1~図3に示すように、ステータ4は、ティースに巻線4Dを備えたステータコアと、同相の巻線4D同士を接続するための結線バスバー4Eとを有し、ステータコアは、軸受ホルダ3Aに固定される固定コア4A(図3参照)と、二種類のティース4B,4Cとを有し、一方のティース4Bに巻線4Dが巻回される。なお、図3はステータ4のうち結線バスバー4Eを分解して示す斜視図である。また、図4には、この結線バスバー4Eを構成する五つの部品5A~5Eを分解して示す。
図3に示すように、固定コア4Aは、ステータ4の径方向中心部に位置する筒状体であり、その中心には軸受ホルダ3Aが固定される円筒状の空間が設けられる。固定コア4Aは、例えば複数枚の鋼板が軸方向に積層されることで形成される。本実施形態の固定コア4Aの外周部には、ティース4B,4Cが嵌合固定される凹部が形成される。すなわち、本実施形態のステータ4は、固定コア4Aとティース4B,4Cとが分割された分割コア構造である。
巻線4Dが巻回されるティース4B(以下「巻装ティース4B」という)は、回転中心Cの周囲に間隔をあけて複数配置される。巻装ティース4Bには、図示しないインシュレータ(絶縁体)が嵌合され、このインシュレータの上からU相,V相,W相のうちのいずれか一つの巻線4Dが巻回される。各相の巻線4Dは結線バスバー4Eにより接続され、これによりU相,V相,W相のコイルが形成される。なお、本実施形態のステータ4ではY結線方式が採用されている。
一方、巻線4Dが巻回されないティース4C(以下「非巻装ティース4C」という)は、磁気回路としての機能のみを持ち、回転中心Cの周囲であって周方向に隣接する二つの巻装ティース4Bの間に配置される。すなわち、巻装ティース4Bと非巻装ティース4Cとは、ステータ4の周方向に間隔を空けて交互に並設される。各ティース4B,4Cは、例えば複数枚の鋼板が軸方向に積層されることで形成される。なお、巻装ティース4Bの個数と非巻装ティース4Cの個数とは同一である。
各ティース4B,4Cは、径方向に延在するティース部41b,41cと、ティース部41b,41cの径方向外端部において周方向に広がる羽根部42b,42cとを有し、軸方向から見て略T字状をなす。各ティース4B,4Cのティース部41b,41cの径方向内側部分には、固定コア4Aの凹部に嵌合する凸部が設けられる。巻装ティース4Bは、巻線4Dが巻回された状態で固定コア4Aに組み付けられる。
図2に示すように、ステータ4は、ティース4B,4Cの羽根部42b,42cがマグネット2Bとの間に隙間をあけて対向するようにロータケース2A内に配置される。なお、図3に示すように、本実施形態のステータ4では、巻装ティース4Bの羽根部42bの周方向寸法が非巻装ティース4Cの羽根部42cの周方向寸法よりも小さい。このように、二種類の羽根部42b,42cの周方向寸法を互いに異なる大きさに設定することで、コギングトルクの抑制が図られる。
[1-2.要部構成]
図3及び図4に示すように、本実施形態の結線バスバー4Eは、複数(五つ)の部品5A~5Eが軸方向に積層されることで構成されており、固定コア4A及び非巻装ティース4Cの軸方向の一端側に配置される。以下の説明では、固定コア4Aに対して結線バスバー4Eが位置する一端側(図1,図3,図4中の上側)を「上」と表現し、その逆を「下」と表現する。結線バスバー4Eは、一番上に位置する部品5Eと、これを除く四つの部品5A~5Dとで構成が異なる。
図4に示すように、四つの部品5A~5Dはそれぞれ、ベースとなる絶縁部材10と、巻線4Dを結線する導通板20とが組み合わされて構成される。絶縁部材10は絶縁材料(例えば樹脂)により形成され、導通板20は導通性材料(例えば銅)により板状に形成される。以下、各部品5A~5Dを「バスバー部品5A~5D」と呼び、これらを特に区別する場合には、下から順に第一バスバー部品5A,第二バスバー部品5B,第三バスバー部品5C,第四バスバー部品5Dと呼ぶ。一方、部品5Eは絶縁部材10のみから構成される。以下、この部品5Eを「蓋部品5E」と呼ぶ。蓋部品5Eは、結線バスバー4Eの最上面を絶縁する機能を持ち、四つのバスバー部品5A~5Dの厚み(軸方向寸法)よりも薄く形成されている。
各バスバー部品5A~5D及び蓋部品5Eは、中空円盤状の円環部51と、円環部51から径方向外側に向かって放射状に延設された複数の腕部52とを有する。図2及び図3に示すように、円環部51は固定コア4A上に位置する部位であり、その径方向中心には軸受ホルダ3Aが挿通される円形の孔部を有する。腕部52は、巻装ティース4Bの個数と同数(本実施形態では九つ)だけ設けられ、非巻装ティース4Cの各ティース部41cに沿うように径方向に延出している。つまり、結線バスバー4Eは、巻装ティース4Bとこれに巻回された巻線4Dとが存在しない位置に配置される。
図4に示すように、絶縁部材10は各部品5A~5Eに設けられ、上記の円環部51及び腕部52を有する。四つのバスバー部品5A~5Dは全て同一の厚みに形成される。五つの部品5A~5Eは、絶縁部材10の円環部51が全て同一形状に形成されており、図3に示すように、軸方向に重ね合わせた状態では内周面位置及び外周面位置がいずれも一致する。一方、五つの部品5A~5Eの腕部52の長さ(径方向寸法)は同一ではない。
図4に示すように、導通板20は、各バスバー部品5A~5Dに設けられ、巻線4Dの二つ又は三つ以上の間に電路を形成する部品である。導通板20には、各相の巻線4Dに電力が供給される入力線として機能するもの(以下「入力部23」という)と、同相の巻線4D同士を接続する渡り線として機能するもの(以下「渡り線部24」という)と、中性点として機能するもの(以下「中性点部25」という)の三種類が存在する。本実施形態の結線バスバー4Eでは、三つの入力部23が第四バスバー部品5Dに設けられ、一つの中性点部25が第二バスバー部品5Bに設けられる。なお、渡り線部24は全てのバスバー部品5A~5Dに設けられる。
ここで、第二バスバー部品5Bを、絶縁部材10と導通板20(渡り線部24及び中性点部25)とに分解した斜視図を図5に示す。なお、他のバスバー部品5A,5C,5Dも第二バスバー部品5Bと略同様に構成されている。図4及び図5に示すように、バスバー部品5A~5Dの絶縁部材10は、導通板20が配置される箇所に凹設された溝部11を有する。溝部11は各種類の導通板20がそれぞれ収まる形状に形成されており、その深さは導通板20の厚み以上に設定される。本実施形態では、溝部11の深さが導通板20の厚みよりも大きく形成されており、導通板20が溝部11内に載置された状態では絶縁部材10の表面から突出しないようになっている。
本実施形態のバスバー部品5A~5Dでは、絶縁部材10の裏面(導通板20が配置される面とは逆側の面,図示略)が平坦状に形成される。結線バスバー4Eは、部品5A~5Eが軸方向に積層されることで、導通板20の上面側の絶縁性も確保される。なお、溝部11の深さが導通板20の厚みよりも小さい場合には、絶縁部材10の裏面にも導通板20が収まる形状の溝を形成し、その溝に導通板20を収容することで、絶縁性を確保してもよい。
図5に示すように、渡り線部24及び中性点部25には、軸方向視で円弧状の円弧部21と、直線状の直線部22と、直線部22の径方向外端部において屈曲形成された接続部26とが設けられる。また、図4に示すように、入力部23には直線部22及び接続部26が設けられる。円弧部21は円環部51の一部であり、直線部22及び接続部26は腕部52の一部である。接続部26は、巻線4Dが接続される部位であり、例えば巻線4Dが絡げられ絡げ部として設けられる。本実施形態の導通板20では、接続部26としての絡げ部が、直線部22に対して90度に屈曲形成されるとともに絶縁部材10の表面よりも上方に突出する長さに形成され、その先端部が幅広形状となっている。以下、絡げ部26とも表記する。
また、図4及び図5に示すように、本実施形態の結線バスバー4Eでは、絶縁部材10のうち溝部11が形成された腕部52には、溝部11の側壁11aの径方向端部を欠成してなる段差部12が設けられる。段差部12は、絡げ部26に巻線4Dを絡げやすくするための空間を確保する部位である。段差部12は溝部11の底面11bと面一に設けられる。導通板20の絡げ部26は、段差部12よりも径方向先端側まで延設されて軸方向に屈曲形成されており、これにより、結線バスバー4Eの軸方向寸法の増大を抑えつつ巻線4Dを絡げるための軌道が確保される。
また、腕部52の長さは、巻線4Dの絡げやすさと絶縁性確保との観点から設定される。具体的には、図2~図4に示すように、最下部に位置する第一バスバー部品5Aの腕部52の長さは全て同一であり、非巻装ティース4Cのティース部41cの軸方向寸法よりもやや短く設定される。第二バスバー部品5Bは、第一バスバー部品5Aの導通板20上に重なる腕部52が第一バスバー部品5Aの段差部12まで延設され、この導通板20と重ならない腕部52が第一バスバー部品5Aの腕部52の長さと同一長さに設定される。つまり、第二バスバー部品5Bには、長短二種類の腕部52が設けられる。
第三バスバー部品5Cの腕部52の長さは全て同一であり、第二バスバー部品5Bの短い方の腕部52の長さと同一に設定される。第四バスバー部品5Dは、第三バスバー部品5Cの導通板20上に重なる腕部52が第三バスバー部品5Cの段差部12まで延設され、この導通板20と重ならない腕部52が第三バスバー部品5Cの腕部52の長さと同一長さに設定される。つまり、第四バスバー部品5Dにも、長短二種類の腕部52が設けられる。また、蓋部品5Eの腕部52の長さは全て同一であり、第四バスバー部品5Dの短い方の腕部52の長さと同一に設定される。なお、本実施形態の第四バスバー部品5Dには、段差部12が設けられていないが、他のバスバー部品5A~5Cと同様に段差部12を設けてもよい。
また、本実施形態の絶縁部材10には、上下の部品5A~5Eを連結するための係合部13と、絶縁部材10に固定する導通板20の位置決めを行う位置決め部14とが設けられる。係合部13には、凸形状の突起と、この突起が嵌合される凹部や孔部(図示略)とが含まれる。位置決め部14は、導通板20に設けられた位置決め孔27と係合する突起として設けられる。なお、係合部13,位置決め部14及び位置決め孔27の構成は特に限られない。
[1-3.効果]
(1)上述したステータ4では、巻線4Dを結線する結線バスバー4Eが非巻装ティース4Cの軸方向の一端側に配置される。非巻装ティース4Cの軸方向寸法は、巻装ティース4Bの位置における軸方向寸法と比べて巻線4Dの分だけ小さくなっていることから、従来は、非巻装ティース4Cの軸方向両側の空間がデッドスペース化していた。
これに対し、上述したステータ4によれば、デッドスペースを結線バスバー4Eの配置スペースとして利用するため、有効に活用できる。これにより、従来、結線部品(バスバー)を配置するために必要となっていた厚み(軸方向寸法)や径方向寸法を削減できるため、ステータ4及びモータ1の小型化を図ることができる。また、ステータ4及びモータ1の外形サイズが同等の場合には、磁気回路(固定コア4A)の厚みや径方向寸法を拡大できるため、モータ性能を向上させることができる。
(2)上述したステータ4では、バスバー部品5A~5Dに設けられた腕部52が非巻装ティース4Cに沿って径方向に延出しており、この腕部52が、巻線4Dを接続する接続部26を有することから、ステータ4及びモータ1の小型化を図ることができる。
(3)上述したステータ4によれば、導通板20が絶縁部材10の溝部11内に配置されるため、結線バスバー4Eの軸方向寸法の増大を抑制できる。また、絶縁部材10に対する導通板20の位置を精度よく合わせることができるとともに、導通板20の位置ずれを防止できる。
(4)さらに、上述した絶縁部材10では、溝部11が形成されている腕部52の先端部に段差部12が設けられており、導通板20の絡げ部26(接続部)が段差部12よりも径方向先端側まで延設されて屈曲形成されている。これにより、結線バスバー4Eの軸方向寸法を抑えつつ、絡げ部26に巻線4Dを巻回するときの軌道を確保できる。すなわち、ステータ4及びモータ1の小型化を図りつつ、巻線4Dの巻回作業性を向上させることができる。
(5)なお、本実施形態の絶縁部材10では、溝部11の深さが導通板20の厚み以上に設定されることから、絶縁部材10の表面から導通板20が突出しない状態にすることができる。これにより、複数のバスバー部品5A~5Dの絶縁性を確実に確保した状態で、部品5A~5Eを積層することができる。
[2.第二実施形態]
[2-1.構成]
次に、第二実施形態のモータ及びステータ4′について、図6~図10(c)を用いて説明する。本実施形態のモータ及びステータ4′は、第一実施形態のモータ1及びステータ4に対し、結線バスバー4F,4Gの構成及びその配置と巻装ティース4Bの組み付け方とが異なる点を除いて、同様に構成されている。以下、第一実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、第一実施形態の構成を一部変更した構成については第一実施形態の符号に´(ダッシュ)を付して、重複する説明は省略する。なお、図6は上記の図3に対応し、図7及び図8は上記の図4に対応する。
図6に示すように、本実施形態のステータ4′は、二つの結線バスバー4F,4Gを有する。一方の結線バスバー4F(以下「上側結線バスバー4F」ともいう)は、固定コア4A及び非巻装ティース4Cの軸方向一端側(図中上側)に配置される。また、他方の結線バスバー4G(以下「下側結線バスバー4G」ともいう)は、固定コア4A及び非巻装ティース4Cの軸方向他端側(図中下側)に配置される。各結線バスバー4F,4Gは、上記の結線バスバー4Eと同様に、複数(ここでは三つ)の部品が軸方向に積層されて構成される。
図7に示すように、上側結線バスバー4Fは、二つのバスバー部品5A,5B′と上記の蓋部品5Eとが軸方向に重ね合わされることで構成される。固定コア4A及び非巻装ティース4C上に直接的に載置される最下部のバスバー部品5Aは、第一実施形態の第一バスバー部品5Aと同一である。また、もう一つのバスバー部品5B′も、第一実施形態の第二バスバー部品5Bと略同様に構成されている。すなわち、上側結線バスバー4Fには、渡り線部24及び中性点部25が設けられる。
図8に示すように、下側結線バスバー4Gは、二つのバスバー部品5A,5D′と上記の蓋部品5Eとが軸方向に重ね合わされることで構成される。固定コア4A及び非巻装ティース4C上に直接的に載置される最上部のバスバー部品5Aは、第一実施形態の第一バスバー部品5Aと同一である。また、もう一つのバスバー部品5D′も、第一実施形態の第四バスバー部品5Dと略同様に構成されている。すなわち、下側結線バスバー4Gには、入力部23及び渡り線部24が設けられる。また、下側結線バスバー4Gは、第一バスバー部品5Aがコア側(図6中の上側)に位置し、蓋部品5Eがコアとは逆側(図6中の下側)に位置する向きで配置される。
本実施形態のステータ4′では、固定コア4A及び非巻装ティース4Cを軸方向両側から挟むように二つの結線バスバー4F,4Gが配置される。ここで、本実施形態における、巻装ティース4Bに巻回された同相の巻線4D同士を接続する結線方法について、図9を用いて説明する。図9では、周方向に並設されたティース4B,4Cを、アルファベット(U,V,W)を付した矩形で表現している。また、図9中の「一端側」,「他端側」は、図6~図8に示す軸方向一端側(図中上側),軸方向他端側(図中下側)に対応する。
図9に示すように、一つ飛ばしで配置された九つの巻装ティース4Bには、それぞれ一方向(ここでは時計回り)に巻線4Dが巻回されており、同相の巻線4D同士が渡り線部24(導通板20)によって接続される。例えば、U相に着目すると、図中左端に位置する巻装ティース4Bの巻線4Dは、その巻き始め点が入力部23に接続されるとともに、所定のターン数だけこの巻装ティース4Bに巻回される。この巻線4Dの巻き終わり点は、結線バスバー4Fのバスバー部品5Aに設けられた渡り線部24の一端部(接続部26)に接続される。
この渡り線部24の他端部(もう一つの接続部26)は、二つ目のU相の巻装ティース4Bに巻回された巻線4Dの巻き始め点に接続される。この巻線4Dは、巻装ティース4Bに所定のターン数だけ巻回されるとともに、その巻き終わり点が結線バスバー4Gのバスバー部品5Aに設けられた渡り線部24の一端部(接続部26)に接続される。この渡り線部24の他端部(もう一つの接続部26)は、三つ目のU相の巻装ティース4Bに巻回された巻線4Dの巻き始め点に接続される。この巻線4Dは、巻装ティース4Bに所定のターン数だけ巻回されるとともに、その巻き終わり点が結線バスバー4Fのバスバー部品5B′に設けられた中性点部25に接続される。
ここで、本実施形態のステータ4′では、一端側に配置される結線バスバー4Fに巻線4Dの巻き始め点が接続される二つ目の巻装ティース4B(図9中のドットで示す)が、他端側に配置される結線バスバー4Gに巻線4Dの巻き始め点が接続される一つ目及び三つ目の巻装ティース4Bに対し、軸方向に上下反転させた状態で固定コア4Aに固定される。巻装ティース4Bの取付向きについて、図10(a)~(c)を用いて説明する。図10(a)は図9の一部抜粋であり、図10(b)及び(c)は比較例である。
上記の通り、各巻装ティース4Bには同一方向に巻線4Dが巻回されるため、図10(b)に示すように、全ての巻装ティース4Bの向きを同一とすると、巻線4Dの巻き始め点Sが図中上に位置し、巻線4Dの巻き終わり点Eが図中下に位置する。このため、巻き終わり点Eと次の巻き始め点Sとを繋ぐためには、図中二点鎖線で示すように、ティース4B,4Cを上下に縦断する必要がある。しかしながら、結線バスバー4F,4Gは上下に配置されていることから、この接続方法は採用できない。また、図10(c)に示すように、二つ目の巻装ティース4Bに巻回された巻線4Dの下側の点を巻き始め点Sとし、一つ目の巻装ティース4Bに巻回された巻線4Dの巻き終わり点Eと接続したのでは、巻線4Dの巻回方向が逆転してしまうため、この接続方法も採用できない。
これらに対し、本実施形態のステータ4′では、図10(a)に示すように、二つ目の巻装ティース4Bが上下逆さまにされる。これにより、巻き始め点Sが下に位置し、巻き終わり点Eが上に位置することになるため、巻線4Dの巻回方向を逆転させることなく、下側の渡り線部24によって巻き始め点Sと巻き終わり点Eとが接続される。
[2-2.効果]
(1)本実施形態のステータ4′によれば、結線バスバー4F,4Gが非巻装ティース4Cの一端側及び他端側のそれぞれに配置されることから、非巻装ティース4Cの軸方向両側においてデットスペース化していた空間を両方とも利用できる。さらに、各結線バスバー4F,4Gの厚み(軸方向寸法)を、第一実施形態の結線バスバー4Eよりも小さくできる。これらにより、ステータ4′及びこのステータ4′を備えたモータの大きさをより小型化できる。また、ステータ4′及びモータの外形サイズが同等の場合には、磁気回路(固定コア4A)の厚みや径方向寸法を拡大できるため、モータ性能を向上させることができる。
また、二つの結線バスバー4F,4Gをそれぞれ構成する複数の部品のうち、形状が同一の部品が存在する場合にはその部品を共通化できるため、コストを低減できる。本実施形態の結線バスバー4F,4Gでは、バスバー部品5A及び蓋部品5Eがそれぞれ共通であるため、合計で四種類の部品(バスバー部品5A,5B′,5D′及び蓋部品5E)を用意すればよい。
さらに、結線バスバー4F,4Gを軸方向両側に分けて配置することで、図6に示すように、結線バスバー4F,4Gの周方向に接続部26を一つずつ配置できる。これにより、例えば第一実施形態のように、一つの周方向位置に複数の接続部26が配置される結線バスバー4Eと比較して、部品構成を簡略化でき、巻線4Dの絡げ作業性を向上させることができる。
(2)また、上述したステータ4′では、巻線4Dの巻き始め点が一端側の結線バスバー4Fに接続される巻装ティース4Bの取り付け向きが上下反転して取り付けられるため、巻装ティース4Bに巻回される巻線4Dの巻回方向を逆転させることなく結線バスバー4Fによって巻線4Dを接続することができる。つまり、巻線4Dの巻回方向を一方向に揃えることができるため、生産性を向上させることができる。なお、上述した実施形態と同様の構成からは同様の効果が得られる。
[3.その他]
上述したステータ4,4′及びモータ1の各構成は一例であって、上述したものに限られない。例えば、結線バスバー4E,4F,4Gの腕部52の長さや溝部11の深さを上述したものから変更してもよいし、溝部11や段差部12を省略してもよい。また、絶縁部材10に対して導通板20を固定する方法や、バスバー部品同士を組み合わせる方法も特に限られない。なお、第一実施形態において、四つのバスバー部品5A~5Dを積層する順番が上述した順番と異なっていてもよい。第二実施形態においても同様に、積層順は特に限られない。また、上記の蓋部品5E以外によって結線バスバー4E,4F,4Gの絶縁性を確保してもよい。
上記の第一実施形態では、固定コア4A及び非巻装ティース4Cの軸方向の一端側(図1及び図3中の上側)に結線バスバー4Eが配置されているが、結線バスバー4Eが軸方向の他端側(図1及び図3中の下側)に配置されてもよい。結線バスバーが非巻装ティース4Cの軸方向の一端側及び他端側の少なくとも一方に配置されていれば、従来デッドスペースと化していた空間を有効利用でき、モータサイズ(ステータサイズ)の小型化を図ることができる。
上記の第二実施形態では、図9中にドットで示す巻装ティース4Bを上下反転させて固定コア4Aに取り付けているが、時計回りに巻線4Dを巻回した巻装ティースと、反時計周りに巻線4Dを巻回した巻装ティースとを設けることで、いずれの巻装ティースも上下反転させることなく固定コアに取り付けてもよい。また、上述した実施形態では、巻線4Dを接続する接続部26として絡げ部を例示したが、巻線4Dと結線バスバー4Eとの接続方法は特に限られず、接続部26の形状も上述したものに限られない。
上述した各実施形態では、ティース4B,4Cがいずれも、固定コア4Aに対して取り付けられる分割コア構造であるステータ4,4′を例示したが、ステータが分割コア構造でなくてもよい。例えば、固定コアと非巻装ティースとが一体ものであり、巻装ティースだけがあとから組み立てられるステータであってもよいし、巻装ティースも一体ものとして設けられていてもよい。
上述した各実施形態では、巻装ティース4B,非巻装ティース4Cが九つずつ設けられたステータ4,4′を例示したが、ティースの個数は特に限られない。同様に、ロータ2のマグネット2Bの極数も特に限られない。ティースの個数及びマグネットの極数に応じて、結線バスバーを構成するバスバー部品の個数やその形状,渡り線部の形状や配置等を適宜設定すればよい。なお、上述した実施形態では、Y結線方式のステータ4,4′を例示したが、結線方式はこれに限られず、例えばΔ結線であってもよい。また、上記のモータ1はアウターロータ型であるが、インナーロータ型のブラシレスモータにも、上述したステータ4,4′と同様の構成を適用可能である。
1 モータ(ブラシレスモータ)
2 ロータ
4,4′ ステータ
4A 固定コア
4B 巻装ティース
4C 非巻装ティース
4D 巻線
4E,4F,4G 結線バスバー
5A 第一バスバー部品(バスバー部品)
5B 第二バスバー部品(バスバー部品)
5B′ バスバー部品
5C 第三バスバー部品(バスバー部品)
5D 第四バスバー部品(バスバー部品)
5D′ バスバー部品
5E 蓋部品
10 絶縁部材
11 溝部
11a 側壁
12 段差部
20 導通板
26 接続部,絡げ部
52 腕部
C 回転中心

Claims (4)

  1. 回転中心の周囲に間隔をあけて複数配置され、巻線が巻回された巻装ティースと、
    前記回転中心の周囲であって周方向に隣接する二つの前記巻装ティース間に配置され、前記巻線が巻回されない複数の非巻装ティースと、
    前記巻線を結線する導通板が絶縁部材に固定されてなるバスバー部品を複数積層して構成された結線バスバーと、を備え、
    前記結線バスバーは、前記非巻装ティースの軸方向の一端側及び他端側の少なくとも一方に配置され
    前記バスバー部品は、径方向に延出する腕部を備え、
    前記腕部は前記非巻装ティースに沿って設けられ、前記巻線を接続する接続部を有し、
    前記絶縁部材は、前記導通板が配置される箇所に凹設された溝部と、前記溝部が形成された前記腕部に形成されるとともに前記溝部の側壁の径方向端部を欠成してなる段差部と、を有し、
    前記導通板は、前記段差部よりも径方向先端側まで延設されるとともに前記接続部として屈曲形成され前記巻線が絡げられる絡げ部を有する
    ことを特徴とする、ステータ
  2. 前記結線バスバーは、前記非巻装ティースの前記一端側及び前記他端側のそれぞれに配置されている
    ことを特徴とする、請求項記載のステータ。
  3. 前記巻装ティースは、前記巻線が巻回された状態で固定コアに固定されるものであり、
    前記非巻装ティースの前記一端側に配置される前記結線バスバーに前記巻線の巻き始め点が接続される前記巻装ティースは、前記非巻装ティースの前記他端側に配置される前記結線バスバーに前記巻線の巻き始め点が接続される前記巻装ティースに対し、軸方向に上下反転させた状態で前記固定コアに固定されている
    ことを特徴とする、請求項記載のステータ。
  4. ロータと、
    請求項1~のいずれか1項に記載のステータと、を備えた
    ことを特徴とする、ブラシレスモータ。
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