JPWO2019117207A1 - Insulator and stator and motor equipped with it - Google Patents
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Abstract
インシュレータ5は、コイル7が巻回されるコイル巻回部50のコアセグメント41側に設けられ、コイル7をコイル巻回部50に案内するコイル導入溝53を有する第1鍔部51と、トゥース42先端側に設けられた第2鍔部52とを備えている。コイル巻回部50の周方向両側面50c,50dに複数の溝55からなるコイル保持部54が設けられている一方、コイル巻回部50の軸方向端面50aには溝55が設けられていない。複数の溝55は軸方向に延びる一方、周方向に突出する複数の突起56で構成され、突起56の端部56aは、外周面50aに向けて高さが低くなるように傾斜している。The insulator 5 is provided on the core segment 41 side of the coil winding portion 50 around which the coil 7 is wound, and has a first flange portion 51 having a coil introduction groove 53 for guiding the coil 7 to the coil winding portion 50, and a tooth. It is provided with a second flange portion 52 provided on the tip side of the 42. The coil holding portion 54 composed of a plurality of grooves 55 is provided on both side surfaces 50c and 50d in the circumferential direction of the coil winding portion 50, while the groove 55 is not provided on the axial end surface 50a of the coil winding portion 50. .. While the plurality of grooves 55 extend in the axial direction, the plurality of grooves 55 are composed of a plurality of protrusions 56 protruding in the circumferential direction, and the end portion 56a of the protrusions 56 is inclined so as to be lower in height toward the outer peripheral surface 50a.
Description
本発明は、コイルが巻回されるインシュレータ及びそれを備えたステータ、モータに関する。 The present invention relates to an insulator around which a coil is wound, a stator provided with the insulator, and a motor.
近年、産業、車載用途でモータの需要は高まっている。その中で、モータの効率向上、低コスト化が要望されている。 In recent years, the demand for motors has been increasing in industrial and in-vehicle applications. Among them, improvement of motor efficiency and cost reduction are required.
モータの効率向上手法の一つとして、ステータのスロット内に配置されるコイルの占積率を向上させることが知られている。コイルの占積率を向上させることで、モータの駆動時に、コイルに流れる電流に起因する損失を抑制できる。 As one of the methods for improving the efficiency of the motor, it is known to improve the space factor of the coil arranged in the slot of the stator. By improving the space factor of the coil, it is possible to suppress the loss caused by the current flowing through the coil when the motor is driven.
コイルの占積率を向上させる構造として、ステータのティース(teeth)にコイルが整列して巻回された状態である、いわゆる整列巻きコイルが一般に知られており、これを実現するために種々の構成が提案されている(例えば、特許文献1〜4参照)。例えば、特許文献1には、コイルが巻回される絶縁コイルボビンの筒体の端部あるいは筒体の両端に設けられた鍔部の内側に段差または傾斜を設けて整列巻きコイルを実現する構成が提案されている。また、特許文献2には、ティース(teeth)の軸方向上端面に装着され、コイルとティース(teeth)とを絶縁する分割タイプのインシュレータの上面に、複数の溝からなり、巻回されたコイルを保持するための保持部を設けて整列巻きコイルを実現する構成が開示されている。
As a structure for improving the space factor of the coil, a so-called aligned winding coil in which the coil is aligned and wound around the teeth of the stator is generally known, and various types are used to realize this. The configuration has been proposed (see, for example,
ところで、一般に、インシュレータの鍔部に形成された導入溝に巻線を通してコイルをインシュレータに巻回すると、導入溝の出口で巻線が曲げられるため、コイルは、径方向に関して所定の角度が付いた状態でインシュレータの軸方向上端面から巻回される。 By the way, in general, when a coil is wound around an insulator by passing a winding through an introduction groove formed in a flange of an insulator, the winding is bent at the outlet of the introduction groove, so that the coil has a predetermined angle in the radial direction. In the state, it is wound from the axial upper end surface of the insulator.
このよう場合に、トゥースの軸方向上端面に装着されるインシュレータと下端面に装着されるインシュレータとして、例えば、特許文献2に示すような従来のインシュレータを用いると、コイルを保持する溝を傾斜させてそれぞれに形成することとなる。
In such a case, if, for example, a conventional insulator as shown in
しかし、インシュレータに対するコイルの傾斜の向きは軸方向上端面と下端面とで径方向に関して反転しまうため、トゥースの軸方向に装着される2つのインシュレータを個別に作り分ける必要が生じ、インシュレータの製造コストが上昇してしまうという問題があった。 However, since the direction of inclination of the coil with respect to the insulator is reversed in the radial direction between the upper end surface and the lower end surface in the axial direction, it becomes necessary to separately manufacture two insulators mounted in the axial direction of the tooth, and the manufacturing cost of the insulator is high. There was a problem that it would rise.
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、巻回されたコイルを整列巻きにでき、かつコスト低減が可能なインシュレータを提供することにある。 The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide an insulator capable of aligning and winding wound coils and reducing costs.
上記の目的を達成するために、本発明に係るインシュレータは、コイル巻回部の周方向両側面にのみ、コイルを位置決め固定するためのコイル保持部が形成されるようにした。 In order to achieve the above object, in the insulator according to the present invention, the coil holding portion for positioning and fixing the coil is formed only on both side surfaces in the circumferential direction of the coil winding portion.
具体的には、本発明に係るインシュレータは、コアセグメントから突出するトゥースの軸方向一端面と周方向両側面の一部とを覆い、巻線からなるコイルが巻回されるコイル巻回部を備えたインシュレータであって、前記コイル巻回部の周方向両側面に、複数の溝からなり、前記コイルを位置決め固定するコイル保持部が設けられている一方、前記コイル巻回部の軸方向一端面は溝が設けられておらず、前記コイル巻回部の周方向両側面のそれぞれに、軸方向に延びる一方、周方向に突出する突起を所定の間隔をあけて複数形成することで前記複数の溝が構成されており、前記突起の軸方向一端部は、前記コイル巻回部の軸方向一端面に向けて高さが低くなるように傾斜していることを特徴とする。 Specifically, the insulator according to the present invention covers a one end surface in the axial direction and a part of both side surfaces in the circumferential direction of the tooth protruding from the core segment, and has a coil winding portion around which a coil composed of windings is wound. The insulator is provided, and is composed of a plurality of grooves on both side surfaces in the circumferential direction of the coil winding portion, and is provided with a coil holding portion for positioning and fixing the coil, while the coil winding portion is provided in one axial direction. The end face is not provided with a groove, and a plurality of protrusions extending in the axial direction while extending in the circumferential direction are formed at predetermined intervals on each of both side surfaces of the coil winding portion in the circumferential direction. The groove is configured, and the axial end portion of the protrusion is inclined so as to be lowered in height toward the axial end surface of the coil winding portion.
この構成によれば、コイル巻回部の周方向両側面に設けられたコイル保持部でコイルが位置決め固定される一方、コイル巻回部の軸方向端面に溝が設けられていないため、コイルが斜めに巻回されたとき、その傾斜角度によらずトゥースの軸方向上端面と下端面とに同じ形状のインシュレータを使用できる。これにより、インシュレータの共通化が図れ、コストを低減できる。また、コイル巻回部において、軸方向端面から周方向側面にコイルが巻き回されるときに、コイル巻回部の角部でコイルがふくらんで巻回されるのを防止できる。 According to this configuration, the coil is positioned and fixed by the coil holding portions provided on both sides in the circumferential direction of the coil winding portion, while the coil is not provided with a groove on the axial end surface of the coil winding portion. When wound diagonally, insulators of the same shape can be used for the axial upper end surface and lower end surface of the tooth regardless of the inclination angle. As a result, the insulators can be standardized and the cost can be reduced. Further, in the coil winding portion, when the coil is wound from the axial end surface to the circumferential side surface, it is possible to prevent the coil from bulging and winding at the corner portion of the coil winding portion.
前記突起の軸方向一端部は、前記コイル巻回部の軸方向一端面から所定の距離だけ離れた位置にあることが好ましい。 It is preferable that the axial end portion of the protrusion is located at a position separated by a predetermined distance from the axial end surface of the coil winding portion.
この構成によれば、コイル巻回部の角部でコイルがふくらんで巻回されるのをより確実に防止できる。 According to this configuration, it is possible to more reliably prevent the coil from being swollen and wound at the corners of the coil winding portion.
本発明に係るステータは、前記インシュレータを前記コアセグメントの前記トゥースの軸方向端面の各々に具備し、前記インシュレータの前記コイル巻回部に、巻線からなるコイルが巻装されてなるステータセグメントを複数個備え、前記複数個のステータセグメントを円環形状に接続し、円環の径方向内側に前記トゥースが突出する構成としたことを特徴とする。 The stator according to the present invention includes a stator segment in which an insulator is provided on each of the axial end faces of the tooth of the core segment, and a coil made of a winding is wound around the coil winding portion of the insulator. A plurality of stator segments are provided in a ring shape, and the tooth is projected inward in the radial direction of the ring.
この構成によれば、ステータでのコイル占積率を高めることができる。 According to this configuration, the coil space factor in the stator can be increased.
前記トゥースの軸方向端面の各々に同一形状の前記インシュレータが装着されていることが好ましい。 It is preferable that the insulator having the same shape is mounted on each of the axial end faces of the tooth.
この構成によれば、ステータのトゥースのそれぞれに装着されるインシュレータを全て共通化でき、ステータのコストを低減できる。 According to this configuration, all the insulators mounted on the tooth of the stator can be shared, and the cost of the stator can be reduced.
前記コイルは径方向に関して前記巻線が傾斜するように前記コイル巻回部に巻回されている。また、前記コイルは前記コイル巻回部に整列巻きされていることが好ましい。 The coil is wound around the coil winding portion so that the winding is inclined in the radial direction. Further, it is preferable that the coil is aligned and wound around the coil winding portion.
この構成によれば、コイル巻回部に対してコイルが斜めに巻回される場合に、コストを低減しつつ、コイルが整列巻きされたステータを実現できる。 According to this configuration, when the coil is wound diagonally with respect to the coil winding portion, it is possible to realize a stator in which the coils are aligned and wound while reducing the cost.
周方向に隣り合う前記トゥースの間が前記コイルを収容するスロットとして構成され、前記スロット内に、前記コアセグメント及び前記トゥースと前記コイルとを絶縁する絶縁紙が、前記トゥースの側面を覆うようにかつ、前記インシュレータの前記第1及び第2鍔部と軸方向で一部重なるように配置されていることが好ましい。 The space between the tooth adjacent to each other in the circumferential direction is configured as a slot for accommodating the coil, and the core segment and the insulating paper that insulates the tooth from the coil cover the side surface of the tooth in the slot. Moreover, it is preferable that the insulator is arranged so as to partially overlap with the first and second flange portions in the axial direction.
この構成によればステータの周方向に隣り合うトゥースの間を確実に電気的に絶縁できる。 According to this configuration, it is possible to reliably electrically insulate between the teeth adjacent to each other in the circumferential direction of the stator.
本発明のモータは、上記のステータと、該ステータの径方向内側に、前記ステータと所定の間隔をあけて配設された回転軸を含むロータと、を少なくとも備えることを特徴とする。 The motor of the present invention is characterized by including at least the above-mentioned stator and a rotor including a rotating shaft disposed inside the stator in the radial direction at a predetermined distance from the stator.
この構成によれば、ステータでのコイル占積率を高められ、モータの効率を向上させることができる。 According to this configuration, the coil space factor in the stator can be increased, and the efficiency of the motor can be improved.
以上説明したように、本発明によれば、整列巻きコイルを実現することができ、また、インシュレータのコストを低減できる。 As described above, according to the present invention, the aligned winding coil can be realized, and the cost of the insulator can be reduced.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following description of preferred embodiments is merely exemplary and is not intended to limit the present invention, its applications or its uses.
(実施形態)
[モータ及びステータの構成]
図1は、本実施形態に係るモータを示す上面図を示し、図2は、図1に示すモータの等価回路図を示し、図3はステータの概略模式図を示し、ステータ4をシャフト2の軸方向から見た図を示している。なお、説明の便宜上、図1及び3において、一部の構成部品やその機能については図示及びその説明を省略する。例えば、フレームやバスバー等は図示していない。また、図3において、インシュレータ5は図示していない。また、ステータ4を収容する外装体は、図示していない。この外装体の形状は、例えば、金属からなる円筒、略直方体、略長方体、多角形の柱状体などであり、モータ1の仕様に応じて適宜選択される。また、図示した構成部品についても簡略化しており、例えば、図1に示すインシュレータ5は、実際の形状と一部異なっており、図3に示すコイルU1〜W4及びこれらのリード端子71は、実際の形状とは大きく異なっている。また、図2において、符号+はコイルの巻き始めを、符号−はコイルの巻き終わりをそれぞれ示している。(Embodiment)
[Composition of motor and stator]
FIG. 1 shows a top view showing a motor according to the present embodiment, FIG. 2 shows an equivalent circuit diagram of the motor shown in FIG. 1, FIG. 3 shows a schematic schematic diagram of a stator, and a
以降の説明において、シャフト2の長手方向を軸方向と呼び、ステータ4の半径方向を径方向と呼び、ステータ4の円周方向を周方向と呼ぶことがある。また、軸方向において、コイルU1〜W4のリード端子71が設けられた側を「上」と、その反対側を「下」と呼び、径方向において、ステータ4の中心側、つまり、シャフト2及びロータが設けられた側を「内」と、その反対側、つまり、ステータコア40側を「外」と呼ぶことがある。
In the following description, the longitudinal direction of the
なお、後述する電磁鋼板の積層する方向と、上記の軸方向とは、同方向であり、同義である。 The direction in which the electromagnetic steel sheets, which will be described later, are laminated and the above-mentioned axial direction are the same direction and have the same meaning.
なお、以降の説明において、ティース(teeth:toothの複数型)又はトゥース(tooth)という用語を使い分けて記す。円環状のステータコアの中心方向に突出する複数の歯部は、ティース(teeth:toothの複数型)と記す。また、ステータコア40の複数の歯部のうち、一つの歯部については、トゥース42と記す。同じく、後述するコアセグメント41における、複数の歯部は、ティースと記す。また、コアセグメント41における、複数の歯部のうち、一つの歯部については、トゥース42と記す。ちなみに、前述の特許文献3、特許文献4などは、ティース及びトゥースという語句の使い分けを記した公知文献である。
In the following description, the terms teeth (plural types of teeth) and teeth (tooth) will be used properly. The plurality of teeth protruding toward the center of the annular stator core are referred to as teeth (plural types of teeth). Further, one of the plurality of teeth of the
モータ1は、図示しない外装体の内部に、モータ1の回転軸であるシャフト2を有するロータ3と、ステータ4と、コイルU1〜W4と、を備えている。
The
ロータ3は、シャフト2と、ステータ4に対向してN極、S極がシャフト2の外周方向に沿って交互に配置された磁石31とを含んでいる。なお、本実施形態で、ロータ3に用いられる磁石31としてネオジム磁石を使用しているが、その材料や形状や材質については、モータの出力等に応じて適宜変更しうる。また、軸方向から見て、ロータ3は、ステータ4の径方向内側に、ステータ4と一定の間隔をあけて配設されている。
The
ステータ4は、複数のステータセグメント40aを円環状に連結して構成する円筒形状体である。このステータセグメント40aは、コアセグメント41のトゥース42に軸方向の上下の両端面各々から、インシュレータ5をそれぞれ装着し、更に各インシュレータ5間には絶縁紙6等の絶縁体を装着し、インシュレータ5のコイル巻回部50及び絶縁紙6等の絶縁体の配置部分(図4A〜図4C参照)には、巻線を巻回して例えばコイルU1を構成する。上述のように構成したステータセグメント40aの外観は、断面形状を略扇形とする柱状体である。
The
ステータ4及びステータセグメント40aは、複数のコアセグメント41と、コアセグメント41のそれぞれの内周から径方向内側に突出するトゥース42とを有している。このコアセグメント41は、ケイ素等を含有した電磁鋼板を、略円環状のステータコア板体(stator core sheet)のうち、その一部分を構成する個片形状とする板体(core segment sheet)として打ち抜き、この板体(core segment sheet)を複数層積層した積層体である。上述のように構成したコアセグメント41の外観は、断面形状を、略円環状のステータコア板体(stator core sheet)の一部分を構成する個片形状とする柱状体である。板体の積層方向は、板体の板面に対して法線方向である。このコアセグメント41は、ヨーク部41cと、このヨーク部41cの略中央部から突出するトゥース42とを有する。
The
そして、コアセグメント41は周方向に位置するヨーク部41cの一方の側面に凹部41aが、他方の側面に凸部41bがそれぞれ形成されており、凹部41a,凸部41bともに、各側面において、軸方向全体にわたって延びて形成されている。一つのコアセグメント41に着目すると、このコアセグメント41の凹部41aに、周方向の一方で隣接するコアセグメント41の凸部41bが嵌合し、このコアセグメント41の凸部41bが、周方向の他方で隣接するコアセグメント41の凹部41aに嵌合してそれぞれ連結している。このように周方向に隣り合うコアセグメント41がそれぞれ嵌合して連結することにより、円環形状のステータコア40が構成される。
The
図1,3に示すように、コアセグメント41を連結して、円環形状のステータコア40を構成することにより、ステータコア40の内周に沿って等間隔にトゥース42が配置される。また、周方向に隣り合うトゥース42の各間隔はスロット43を構成している。
As shown in FIGS. 1 and 3, the tooth 42s are arranged at equal intervals along the inner circumference of the
また、ステータ4は、12個のコイルU1〜W4を有しており、これらのコイルはインシュレータ5及び絶縁紙6(図4A〜図4C参照)を介して各トゥース42に対して装着され、軸方向から見て、各スロット43内に配置されている。なお、図示しないが、コイルU1〜W4は、表面に絶縁皮膜が施された銅等の金属材料からなる断面が円形の巻線で構成され、インシュレータ5に対して整列巻きかつ多層巻きで巻回されている。なお、多層巻きとは、インシュレータ5に対してコイル7が複数層巻回された状態をいう。また、「円形」とは巻線の加工公差やトゥース42に巻回したときの巻線の変形を含んで「円形」という意味であり、以降の説明においても同様である。また、以降の説明において、コイルU1〜W4を特定せずに、一つを取り上げて構造等を説明する場合にはコイル7と呼ぶこととする。
Further, the
図2に示すように、コイルU1〜U4,V1〜V4,W1〜W4はそれぞれ直列に接続されており、U,V,W相の3相がスター結線されている。また、互いに電気角で120°の位相差を有するU,V,W相の3相の電流がそれぞれコイルU1〜U4,V1〜V4,W1〜W4に供給されて励磁され、回転磁界が発生する。この回転磁界により、ロータ3にトルクが発生し、シャフト2が図示しない軸受に支持されて回転する。
As shown in FIG. 2, the coils U1 to U4, V1 to V4, and W1 to W4 are connected in series, and the three phases U, V, and W are star-connected. Further, three phases of U, V, and W having a phase difference of 120 ° in electrical angle from each other are supplied to and excited by the coils U1 to U4, V1 to V4, and W1 to W4, respectively, to generate a rotating magnetic field. .. Torque is generated in the
なお、本実施形態において、ロータ3の磁極数は、ステータ4に対向するN極が5個、S極が5個の計10極であり、スロット43の数は12個であるが、特にこれに限定されるものではなく、その他の磁極数とスロット数との組合せについても適用できる。
In the present embodiment, the number of magnetic poles of the
[ステータセグメントの要部の構成]
図4A〜4Cは、図1における破線で囲まれた部分の斜視図、径方向及び周方向から見た側面図をそれぞれ示す。なお、説明の便宜上、図4A〜4Cにおいて、コイル7の図示を省略している。また、インシュレータ5とコアセグメント41及びトゥース42とに挟み込まれて取り付けられた絶縁紙6も図示しているが、スロット43内に収容されるように折り曲げられる前の状態を示している。[Structure of main parts of stator segment]
4A to 4C show a perspective view of a portion surrounded by a broken line in FIG. 1 and a side view seen from the radial direction and the circumferential direction, respectively. For convenience of explanation, the
図4A〜4Cに示すように、一つのコアセグメント41から突出するトゥース42に対し、軸方向の上下の両端面各々から同じ形状を有するインシュレータ5がそれぞれ装着されており、また、コアセグメント41及びトゥース42とインシュレータ5との間に絶縁紙6が挟み込まれている。このように、インシュレータ5は、トゥース42の軸方向両端面と、この両端面近傍部分を覆うように設けられている。
As shown in FIGS. 4A to 4C,
インシュレータ5は、絶縁性樹脂材料を成形してなる絶縁部材であり、コイル7(図5C参照)が巻装されるコイル巻回部50と、コイル巻回部50の一端に形成された第1鍔部51と、他端に形成された第2鍔部52とを有している。本実施形態では、第1鍔部51はコアセグメント41側に装着されており、第2鍔部52はステータ4の径方向内側に位置するトゥース42の先端に装着されている。また、第1鍔部51には、コイル導入溝53が形成されており、コイル巻回部50にコイルが巻回される際には、コイル7を構成する巻線は、コイル導入溝53を通り、巻き始め部分が第1鍔部51における第2鍔部52に対向する内面51a(以下、第1鍔部51の内面51aという)に接してコイル巻回部50に案内される。なお、本明細書において、コイル7の巻き始め部分とは、コイル7における、コイル巻回部50に巻回された1層目のコイルの1周目近傍をいう。
The
コイル巻回部50の外周面のうち、トゥース42の軸方向上端面の各々を覆う外周面50a,50bは、それぞれ、表面に溝等が設けられていない平滑な面である。ただし、これらの外周面50a,50bにおいても、インシュレータ5を金型等で成形するときに生じる凹凸(図示せず)は残存している。この凹凸の算術平均粗さは、例えば、3μm〜6μm程度である。また、コイル巻回部50の外周面のうち、トゥース42の周方向両端面を覆う表面50c,50dは、トゥース42の軸方向上端面に対して直交するように形成されているとともに、コイル7を保持してその巻回位置を固定するコイル保持部54が形成されている(図5A〜5C参照)。なお、コイル保持部54を含むインシュレータ5の外周面50a〜50d(以下、コイル巻回部50の表面と呼ぶことがある)の形状については後述する。なお、「直交」とはインシュレータ5の加工公差やトゥース42の加工公差、またインシュレータ5をトゥース42に装着する際の組立公差を含んで「直交」という意味であり、「平行」とはインシュレータ5の加工公差やトゥース42にインシュレータ5を装着する際の組立公差を含んで「平行」という意味であり、以降の説明においても同様である。
Of the outer peripheral surfaces of the
第1鍔部51の内面51aは、トゥース42の軸方向上端面または軸方向下端面と直交する面と平行に設けられた面である。
The inner surface 51a of the
インシュレータ5は、絶縁紙6とともに、コアセグメント41及びトゥース42とコイル7とを電気的に絶縁する機能を有している。また、インシュレータ5は、後述するコイル7の整列巻きを安定して維持する機能を有している。
The
絶縁紙6は、例えば、絶縁性の油が含浸されており、トゥース42の周方向の両側面を覆うように、また、インシュレータ5の第1及び第2鍔部51,52と軸方向でそれぞれ一部重なるように配設されている。また、図示しないが、モータ1を組み立てるにあたって、絶縁紙6は、それぞれ折り曲げられて、スロット43内を覆うように配設されている。このことにより、コアセグメント41及びトゥース42とコイル7とを電気的に絶縁するとともに、周方向に隣り合うコアセグメント41及びトゥース42間を電気的に絶縁できる。
The insulating
[インシュレータの要部の構成]
図5Aは、本実施形態に係るインシュレータの要部を軸方向から見た模式図を示し、図5Bは、図5Aに示す破線で囲まれた部分の断面模式図を示し、図5Cは、図5AにおけるVC−VC線での断面模式図を示す。また、図6は、インシュレータにコイルが整列巻きされる途中過程の模式図を示す。図5A〜5Cに示すインシュレータ5は、図4A〜4Cに示すのと同じであるが、説明の便宜上、図5A〜5Cにおいて、インシュレータ5の構造は簡略化して図示している。また、図5B,5Cにおいて、コイル7の一部を図示している。[Structure of the main part of the insulator]
FIG. 5A shows a schematic view of a main part of the insulator according to the present embodiment as viewed from the axial direction, FIG. 5B shows a schematic cross-sectional view of a portion surrounded by a broken line shown in FIG. 5A, and FIG. 5C is a diagram. A schematic cross-sectional view taken along the VC-VC line at 5A is shown. Further, FIG. 6 shows a schematic diagram of the process in which the coils are aligned and wound around the insulator. The
図5A〜5Cに示すように、インシュレータ5のコイル巻回部50の表面のうち、周方向側面にあたる外周面50c,50dには、複数の溝55からなるコイル保持部54が設けられている。コイル保持部54は、外周面50c,50dの径方向全体にわたって設けられており、また、複数の溝55のそれぞれは、軸方向に延びて形成されている。また、溝55の径方向の幅は、巻回されるコイル7の線径に一致するように形成されている。なお、「一致」とはコイル7の線径の加工公差や溝55の加工公差を含んで「一致」という意味であり、以降の説明においても同様である。また、コイル7を構成する巻線は、銅等からなる電線の表面に絶縁皮膜を形成してなるのが一般的である。よって、コイル7の線径という場合には、電線の線径に絶縁皮膜の厚みの2倍を加えた値をいう。
As shown in FIGS. 5A to 5C, of the surface of the
複数の溝55は、コイル巻回部50の外周面50c,50dに、軸方向に延びる一方、周方向に突出した複数の突起56がコイル7の線径に応じたピッチで形成されることで構成されている。隣り合う突起56の間が一つの溝55に相当する。また、図5C及び図6に示すように、コイル7の巻線が複数の溝55のそれぞれに嵌まり込んで、コイル巻回部50に対してコイル7が位置決め固定されている。また、図6に示すように、コイル7の巻線は、コイル巻回部50に対して径方向に関して斜めに傾斜して巻回されている。なお、突起56は、図5C及び図6に示すように、径方向での断面視において略三角形状でもよいし、他の形状であってもよい。例えば、断面形状が略四角形状や略円形状であってもよい。巻回されるコイル7の断面形状に応じて突起56の形状も適宜変更されうる。また、突起56はインシュレータ5を形成するときに一体に形成される。
The plurality of
また、図5Bに示すように、突起56の軸方向上端部56a(以下、単に端部56aという)は、外周面50aから軸方向で所定の距離Lだけ離れた位置にある。また、端部56aは、外周面50aに向けて突起56の高さが低くなるように傾斜しており、その傾斜角θが45°になるように突起56は形成されている。なお、図示しないが、トゥース42の軸方向下端面に装着されるインシュレータ5において、突起56の軸方向下端部は、外周面50bからから軸方向で所定の距離Lだけ離れた位置にある。さらに、外周面50bに向けて突起56の高さが低くなるように傾斜しており、その傾斜角θが45°になるように突起56は形成されている。なお、傾斜角θは特にこの値に限定されず、コイル巻回部50の寸法やコイル7の巻線の線径や曲げ剛性等によって適宜変更されうる。
Further, as shown in FIG. 5B, the axial
[効果等]
以上説明したように、本実施形態に係るインシュレータ5は、コアセグメント41から突出するトゥース42の軸方向一端面と周方向両側面の一部とを覆い、巻線からなるコイル7が巻回されるコイル巻回部50を備えている。コイル巻回部50の周方向両側面である外周面50c,50dに複数の溝55からなるコイル保持部54が設けられる一方、コイル巻回部の軸方向端面である外周面50a,50bは溝が設けられていない。[Effects, etc.]
As described above, the
インシュレータ5をこのような構成とすることで、コイル保持部54でコイル7がコイル巻回部50に対して位置決め固定される。また、トゥース42の軸方向上端面あるいは下端面に位置する外周面50a,50bが、溝が設けられていない平滑面であるため、コイル7の巻線がコイル巻回部50に対して斜めに巻回された場合にも、外周面50a,50bの形状を特に変える必要がない。よって、コイル保持部54における溝55の延びる方向をトゥース42の軸方向上端面に装着されるインシュレータ5と軸方向下端面に装着するインシュレータ5とで同じとすることができる。このことにより、トゥース42の軸方向上端面と下端面とに同じインシュレータ5を用いることができ、インシュレータの共通化が図れ、インシュレータ5の製造コストを低減できる。
With such a configuration of the
また、コイル7の巻線をコイル巻回部50の角部で屈曲させて巻回するときに、コイル7の巻線の曲げ剛性や線径に応じて、その曲率は変化する。突起56の端部56aが外周面50aの位置まで所定の高さで延びていると、巻線の曲率によっては、コイル7が溝55からはみ出して、コイル巻回部50の角部でふくらんでしまうことがある。コイル7を多層巻きにする場合は、このふくらみの上に巻回されるコイル7に巻き乱れを生じて、全体としてコイル7の整列巻きが実現できないことがある。
Further, when the winding of the
本実施形態に示すように、溝55を構成する突起56の端部56aを、コイル巻回部50の外周面50aに向けて高さが低くなるように傾斜させることで、コイル7が外周面50aから外周面50cあるいは50dに巻き回されるときに、コイル巻回部50の角部でコイル7がふくらんでしまうのを防止できる。
As shown in the present embodiment, the
また、突起56の端部56aを、コイル巻回部50の外周面50aから所定の距離Lだけ離れて位置させることにより、同様に、コイル巻回部50の角部でコイル7がふくらんでしまうのを防止できる。なお、突起56の端部56aの形状及び位置に関して、いずれか一方のみに上記の限定を加えるようにしてもよい。例えば、端部56aを傾斜させずに、外周面50aから所定の距離Lだけ離れて位置させてもよい。
Further, by locating the
また、本実施形態に係るインシュレータ5は、コイル5の巻回方向が時計回りの場合にも反時計回りの場合にも対応できる。図1に示すモータ1において、仕様によっては、例えば、U相のコイルU1,U2を同じ巻線で巻回し、コイルU1を時計回り方向に、コイルU2を反時計回り方向に巻回するような場合がある。本実施形態によれば、同じ構造のインシュレータ5にコイルU1,U2にそれぞれ巻回した場合にも、両者のコイルを同様に整列巻きとすることができる。
Further, the
なお、本実施形態に係るインシュレータ5は、コアセグメント41から突出するトゥース42の軸方向一端面と周方向両側面の一部とを覆い、巻線からなるコイル7が巻回されるコイル巻回部50と、コイル巻回部50におけるトゥース42の基端側に連続して設けられ、コイル7をコイル巻回部50に案内するコイル導入溝53を有する第1鍔部51と、コイル巻回部50におけるトゥース42の先端側に連続して設けられた第2鍔部52とを備えている。コイル巻回部50の周方向両側面である外周面50c,50dに複数の溝55からなるコイル保持部54が設けられる一方、コイル巻回部の軸方向端面である外周面50a,50bは溝が設けられていない。また、コイル巻回部50の周方向両側面のそれぞれに、軸方向に延びる一方、周方向に突出する突起56を所定の間隔をあけて複数形成することで複数の溝55が構成されており、突起56の軸方向端部56aは、コイル巻回部50の軸方向一端面である外周面50aに向けて高さが低くなるように傾斜している。
The
また、本実施形態に係るインシュレータ5を、例えば、図1に示すモータ1のステータ4に適用することで、コイル7の整列巻きが図れ、コイル巻回部50におけるコイル7が巻回されないデッドスペースを低減できる。このことにより、スロット43内でのコイル7の占積率を高められ、モータ1の効率を向上させることができる。
Further, by applying the
(その他の実施形態)
上記実施形態において、コイル7をトゥース42の基端側であるコアセグメント41側に位置する第1鍔部51から巻き始める例について説明したが、特にこれに限定されず、トゥース42の先端側に位置する第2鍔部52から巻き始めてもよい。この場合は、第2鍔部52にコイル導入溝53が設けられることになる。また、コイル7の巻回方法については特に限定されず、一般的なノズル巻線方法やフライヤー巻線方法等を用いることができる。(Other embodiments)
In the above embodiment, an example in which the
なお、コイル巻回部50の外周面50a,50bはそれぞれ、トゥース42の軸方向上端面と略平行に設けられていてもよい。また、第1鍔部51の内面51aは、トゥース42の軸方向上端面または軸方向下端面と直交する面を基準面として径方向外側に傾斜するように設けられていてもよい。
The outer
また、上記実施形態におけるインシュレータ5は、コイル7が1層巻きまたは多層巻きの場合にも適用できることは言うまでもない。
Needless to say, the
また、上記実施形態において、インシュレータ5をコアセグメント41のトゥース42に装着し、コイル巻回部50にコイル7を巻き回して、ステータセグメント40aを構成する態様を説明したが、インシュレータ5を円環状のステータコアのトゥース42の各々に装着し、コイル巻回部50にコイル7を巻き回す態様を採用しても良い。なお、ここで言う円環状のステータコアとは、電磁鋼板を円環状に打ち抜いた板体を積層して構成するものである。また、この円環状のステータコアは、複数の歯部(所謂、ティース(teeth))を有するものである。
Further, in the above embodiment, the embodiment in which the
また、上記実施形態においては、コアセグメント41毎に一つの歯部(所謂、トゥース(tooth))を有する態様を説明したが、コアセグメント41毎に複数の歯部(所謂、ティース(teeth))を有する態様を採用しても良い。
Further, in the above embodiment, the embodiment in which one tooth portion (so-called tooth) is provided for each
上記実施形態におけるモータ1は、インナーロータ型のモータに用いる場合について説明するものであるが、別の種類のモータに対して本実施形態のインシュレータ5を適用できることは言うまでもない。
The
また、図3に示すように、トゥース42の先端(径方向内側の端部)には、凹状の溝を2つ具備する。この凹状の溝は、米国特許第6104117号明細書、特開平10−42531号公報等では、補助溝(supplemental grooves)とも呼称される。この補助溝の効果は、モータ1のロータ3の回転動作におけるコギングトルク及びトルクリップルを抑制し、モータの特性においては、低振動化・低騒音化等に寄与する。
Further, as shown in FIG. 3, the tip of the tooth 42 (the end portion on the inner side in the radial direction) is provided with two concave grooves. This concave groove is also referred to as a supplementary groove in US Pat. No. 6,104,117, JP-A-10-42531, and the like. The effect of this auxiliary groove suppresses cogging torque and torque ripple in the rotational operation of the
また、上記実施形態におけるコイル7の巻線は、巻線用電線とも呼称され、市販されるものである。巻線又は巻線用電線の導体部には、不可避不純物を含む銅又はアルミニウムを含む。ここで、不可避不純物とは、製造工程中に、銅、アルミニウムへの混入が避けられない微量の不純物元素のことを意味する。銅の場合には、不可避不純物は、As、Bi、Sb、Pb、Fe、S、酸素などである。アルミニウムの場合には、不可避不純物は、Si、Mn、Ti、V、Zr、Fe、Cuなどである。巻線の導体部は、絶縁性樹脂による絶縁層にて被覆される。絶縁性樹脂は、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリエステルアミドイミド、ポリアミド、ポリヒダントイン、ポリウレタン、ポリアセタール、エポキシ樹脂等がモータ1の仕様に応じて適宜選択される。巻線の断面形状は、本実施形態における円形のほか、略正方形、略長方形など多様である。
Further, the winding of the
また、上記実施形態における磁石31の材料成分には、Sc、Y及びランタノイド系元素のうち少なくとも1種と、Fe又はFe及びCoと、Bとを含むものである。具体的には、磁石31は希土類焼結磁石であり、所謂、ネオジム焼結磁石又はネオジウム焼結磁石などと呼称されるものである。この希土類焼結磁石の表層には、防錆のための防錆膜(防錆層)を具備する。
Further, the material component of the
本発明に係るインシュレータは、異なる線径のコイルの線径に対応して整列巻きコイルを実現することができるため、高効率が要求されるモータ等に適用する上で有用である。 The insulator according to the present invention can realize an aligned winding coil corresponding to the wire diameters of coils having different wire diameters, and is therefore useful for application to motors and the like that require high efficiency.
1 モータ
2 シャフト
3 ロータ
4 ステータ
5 インシュレータ
6 絶縁紙
7 コイル
31 磁石
40 ステータコア
40a ステータセグメント
41 コアセグメント
41c ヨーク部
42 トゥース(tooth)
43 スロット
50 コイル巻回部
51 第1鍔部
51a 第1鍔部51の内面
52 第2鍔部
53 コイル導入溝
54 コイル保持部
55 溝
56 突起
56a 突起56の軸方向端部
U1〜W4 コイル1
43
なお、以降の説明において、ティース(teeth:toothの複数型)又はトゥース(tooth)という用語を使い分けて記す。円環状のステータコア40の中心方向に突出する複数の歯部は、ティース42(teeth:toothの複数型)と記す。また、ステータコア40の複数の歯部のうち、一つの歯部については、トゥース42と記す。同じく、後述するコアセグメント41における、複数の歯部は、ティースと記す。また、コアセグメント41における、複数の歯部のうち、一つの歯部については、トゥース42と記す。ちなみに、前述の特許文献3、特許文献4などは、ティース及びトゥースという語句の使い分けを記した公知文献である。
In the following description, the terms teeth (plural types of teeth) and teeth (tooth) will be used properly. The plurality of teeth protruding toward the center of the
[効果等]
以上説明したように、本実施形態に係るインシュレータ5は、コアセグメント41から突出するトゥース42の軸方向一端面と周方向両側面の一部とを覆い、巻線からなるコイル7が巻回されるコイル巻回部50を備えている。コイル巻回部50の周方向両側面である外周面50c,50dに複数の溝55からなるコイル保持部54が設けられる一方、コイル巻回部50の軸方向端面である外周面50a,50bは溝が設けられていない。
[Effects, etc.]
As described above, the
また、本実施形態に係るインシュレータ5は、コイル7の巻回方向が時計回りの場合にも反時計回りの場合にも対応できる。図1に示すモータ1において、仕様によっては、例えば、U相のコイルU1,U2を同じ巻線で巻回し、コイルU1を時計回り方向に、コイルU2を反時計回り方向に巻回するような場合がある。本実施形態によれば、同じ構造のインシュレータ5にコイルU1,U2にそれぞれ巻回した場合にも、両者のコイルを同様に整列巻きとすることができる。
Further, the
なお、本実施形態に係るインシュレータ5は、コアセグメント41から突出するトゥース42の軸方向一端面と周方向両側面の一部とを覆い、巻線からなるコイル7が巻回されるコイル巻回部50と、コイル巻回部50におけるトゥース42の基端側に連続して設けられ、コイル7をコイル巻回部50に案内するコイル導入溝53を有する第1鍔部51と、コイル巻回部50におけるトゥース42の先端側に連続して設けられた第2鍔部52とを備えている。コイル巻回部50の周方向両側面である外周面50c,50dに複数の溝55からなるコイル保持部54が設けられる一方、コイル巻回部50の軸方向端面である外周面50a,50bは溝が設けられていない。また、コイル巻回部50の周方向両側面のそれぞれに、軸方向に延びる一方、周方向に突出する突起56を所定の間隔をあけて複数形成することで複数の溝55が構成されており、突起56の軸方向端部56aは、コイル巻回部50の軸方向一端面である外周面50aに向けて高さが低くなるように傾斜している。
The
また、上記実施形態において、インシュレータ5をコアセグメント41のトゥース42に装着し、コイル巻回部50にコイル7を巻き回して、ステータセグメント40aを構成する態様を説明したが、インシュレータ5を円環状のステータコア40のトゥース42の各々に装着し、コイル巻回部50にコイル7を巻き回す態様を採用しても良い。なお、ここで言う円環状のステータコアとは、電磁鋼板を円環状に打ち抜いた板体を積層して構成するものである。また、この円環状のステータコアは、複数の歯部(所謂、ティース(teeth))を有するものである。
Further, in the above embodiment, the embodiment in which the
Claims (10)
前記コイル巻回部の周方向両側面に、複数の溝からなり、前記コイルを位置決め固定するコイル保持部が設けられている一方、前記コイル巻回部の軸方向一端面は溝が設けられておらず、
前記コイル巻回部の周方向両側面のそれぞれに、軸方向に延びる一方、周方向に突出する突起を所定の間隔をあけて複数形成することで前記複数の溝が構成されており、
前記突起の軸方向一端部は、前記コイル巻回部の軸方向一端面に向けて高さが低くなるように傾斜していることを特徴とするインシュレータ。An insulator that covers one end surface of the tooth in the axial direction and a part of both side surfaces in the circumferential direction protruding from the core segment, and has a coil winding portion around which a coil composed of windings is wound.
A coil holding portion is provided on both sides of the coil winding portion in the circumferential direction to position and fix the coil, while a groove is provided on one end surface in the axial direction of the coil winding portion. Not
The plurality of grooves are formed on each of both side surfaces of the coil winding portion in the circumferential direction by forming a plurality of protrusions extending in the axial direction and projecting in the circumferential direction at predetermined intervals.
An insulator characterized in that one end portion in the axial direction of the protrusion is inclined so as to be lowered in height toward one end surface in the axial direction of the coil winding portion.
前記突起の軸方向一端部は、前記コイル巻回部の軸方向一端面から所定の距離だけ離れた位置にあることを特徴とするインシュレータ。In the insulator according to claim 1,
An insulator characterized in that the axial end portion of the protrusion is located at a position separated by a predetermined distance from the axial end surface of the coil winding portion.
複数個の前記ステータセグメントを円環形状に接続し円環の径方向内側に前記トゥースが突出する構成としたことを特徴とするステータ。The insulator according to claim 1 is provided on each of the axial end faces of the tooth of the core segment, and a plurality of stator segments in which the coil is wound are provided on the coil winding portion of the insulator.
A stator characterized in that a plurality of the stator segments are connected in an annular shape so that the tooth projects inward in the radial direction of the annulus.
前記インシュレータは、前記突起の軸方向一端部が前記コイル巻回部の軸方向一端面から所定の距離だけ離れた位置にある構成を有するインシュレータを含むことを特徴とするステータ。The insulator according to claim 1 is provided on each of the axial end faces of the tooth of the core segment, and a plurality of stator segments in which the coil is wound are provided on the coil winding portion of the insulator. Includes a configuration in which the stator segments are connected in an annular shape and the tooth projects inward in the radial direction of the annulus.
The stator is characterized by including an insulator having a configuration in which one end portion in the axial direction of the protrusion is located at a position separated by a predetermined distance from the one end surface in the axial direction of the coil winding portion.
複数個の前記ステータセグメントを円環形状に接続し円環の径方向内側に前記トゥースが突出する構成を含み、さらに、
前記トゥースの軸方向端面の各々に同一形状の前記インシュレータが装着されていることを特徴とするステータ。The insulator according to claim 1 is provided on each of the axial end faces of the tooth of the core segment, and a plurality of stator segments in which the coil is wound are provided on the coil winding portion of the insulator.
A configuration is included in which a plurality of the stator segments are connected in an annular shape so that the tooth projects inward in the radial direction of the annulus.
A stator characterized in that the insulator having the same shape is mounted on each of the axial end faces of the tooth.
複数個の前記ステータセグメントを円環形状に接続し円環の径方向内側に前記トゥースが突出する構成を含み、
前記インシュレータは、前記突起の軸方向一端部が前記コイル巻回部の軸方向一端面から所定の距離だけ離れた位置にある構成を有するインシュレータを含み、さらに、
前記トゥースの軸方向端面の各々に同一形状の前記インシュレータが装着されていることを特徴とするステータ。The insulator according to claim 1 is provided on each of the axial end faces of the tooth of the core segment, and a plurality of stator segments in which the coil is wound are provided on the coil winding portion of the insulator.
Includes a configuration in which a plurality of the stator segments are connected in an annular shape and the tooth projects inward in the radial direction of the annulus.
The insulator includes an insulator having a configuration in which one end in the axial direction of the protrusion is located at a predetermined distance from the one end surface in the axial direction of the coil winding portion.
A stator characterized in that the insulator having the same shape is mounted on each of the axial end faces of the tooth.
複数個の前記ステータセグメントを円環形状に接続し円環の径方向内側に前記トゥースが突出する構成を含み、さらに、
前記コイルは径方向に関して前記巻線が傾斜するように前記コイル巻回部に巻回されていることを特徴とするステータ。The insulator according to claim 1 is provided on each of the axial end faces of the tooth of the core segment, and a plurality of stator segments in which the coil is wound are provided on the coil winding portion of the insulator.
A configuration is included in which a plurality of the stator segments are connected in an annular shape so that the tooth projects inward in the radial direction of the annulus.
The stator is characterized in that the coil is wound around the coil winding portion so that the winding is inclined in the radial direction.
複数個の前記ステータセグメントを円環形状に接続し円環の径方向内側に前記トゥースが突出する構成を含み、さらに、
前記コイルは前記コイル巻回部に整列巻きされていることを特徴とするステータ。The insulator according to claim 1 is provided on each of the axial end faces of the tooth of the core segment, and a plurality of stator segments in which the coil is wound are provided on the coil winding portion of the insulator.
A configuration is included in which a plurality of the stator segments are connected in an annular shape so that the tooth projects inward in the radial direction of the annulus.
The stator is characterized in that the coil is aligned and wound around the coil winding portion.
複数個の前記ステータセグメントを円環形状に接続し円環の径方向内側に前記トゥースが突出する構成を含み、さらに、
周方向に隣り合う前記トゥースの間が前記コイルを収容するスロットとして構成され、
前記スロット内に、前記コアセグメント及び前記トゥースと前記コイルとを絶縁する絶縁紙が、前記トゥースの側面を覆うようにかつ、前記インシュレータに設けられた第1及び第2鍔部と軸方向で一部重なるように配置されていることを特徴とするステータ。The insulator according to claim 1 is provided on each of the axial end faces of the tooth of the core segment, and a plurality of stator segments in which the coil is wound are provided on the coil winding portion of the insulator.
A configuration is included in which a plurality of the stator segments are connected in an annular shape so that the tooth projects inward in the radial direction of the annulus.
The space between the teeth adjacent to each other in the circumferential direction is configured as a slot for accommodating the coil.
In the slot, an insulating paper that insulates the core segment and the tooth from the coil is axially one with the first and second flanges provided on the insulator so as to cover the side surface of the tooth. A stator characterized in that it is arranged so as to overlap.
該ステータの径方向内側に、前記ステータと所定の間隔をあけて配設された回転軸を含むロータと、を少なくとも備えることを特徴とするモータ。The insulator according to claim 1 is provided on each of the axial end faces of the tooth of the core segment, and a plurality of stator segments in which the coil is wound are provided on the coil winding portion of the insulator. A stator including a configuration in which the tooth is projected inward in the radial direction of the ring by connecting the stator segments in an annular shape.
A motor comprising at least a rotor including a rotating shaft arranged at a predetermined distance from the stator on the inside in the radial direction of the stator.
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