KR102612939B1 - 스테이터 및 전동기 - Google Patents

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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

스테이터(1)는, 자성체로 형성된 원환 모양의 코어 백과, 코어 백으로부터 지름 방향 내측으로 돌출하는 복수의 티스와, 인접하는 티스의 사이에 형성되는 슬롯(5)을 가진다. 스테이터(1)는, 코어 백의 중심축을 따른 스테이터(1)의 일단부에 마련된 제1 인슐레이터(6A)와, 중심축을 따른 스테이터(1)의 타단부에 마련된 제2 인슐레이터와, 인접하는 티스에 연속하여 감겨지는 코일선(7)과, 제1 인슐레이터(6A)에 고정되어, 코일선(7)을 유지하는 도전성의 결선 단자를 구비한다. 코일선(7)은, 인접하는 2개의 티스 중 일방으로부터 타방을 향하여 연장하는 점퍼선을 포함하고 있다. 제1 인슐레이터(6A)에는, 결선 단자가 삽입되는 제1 캐비티(61a)가 형성되어 있다. 제2 인슐레이터에는, 점퍼선이 배치되어 있다.

Description

스테이터 및 전동기
본 개시는, 인접하는 티스(teeth)에 코일선이 연속하여 감겨진 스테이터와 이 스테이터를 구비하는 전동기에 관한 것이다.
종래, 인접하는 티스에 코일선이 연속하여 감겨진 스테이터를 구비하는 전동기가 알려져 있다. 코일선은, 인접하는 티스의 사이에 배치되는 점퍼선(jumper線)을 포함하고 있다.
예를 들면, 특허 문헌 1에는, 코일선과 리드선을 접속하는 도전성의 결선 단자와, 결선 단자가 끼워 넣어지는 캐비티가 마련된 인슐레이터를 구비하고, 코일선이 인접하는 티스에 연속하여 감겨진 스테이터가 기재되어 있다. 특허 문헌 1에 기재된 스테이터에서는, 캐비티 및 점퍼선이 스테이터의 중심축을 따른 일단부에 배치되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본 공개특허 제2003-111362호 공보
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 스테이터에서는, 캐비티 및 점퍼선이 스테이터의 중심축을 따른 일단부에 배치되어 있기 때문에, 캐비티와 점퍼선이 간섭하는 경우가 있다. 이러한 간섭을 회피하기 위해서는, 캐비티의 위치를 점퍼선에 대해서 중심축을 따라서 비켜 놓을 필요가 있는데, 그렇게 하면 전동기의 중심축을 따르는 사이즈가 증가한다고 하는 문제가 있다.
본 개시는, 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 인접하는 티스에 코일선이 연속하여 감겨져, 캐비티를 인슐레이터에 마련했을 경우에서도, 전동기의 중심축을 따르는 사이즈의 증가를 억제할 수 있는 스테이터를 얻는 것을 목적으로 한다.
앞서 설명한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해서, 본 개시에 관한 스테이터는, 자성체로 형성된 원환(圓環) 모양의 코어 백(core back)과, 코어 백으로부터 지름 방향 내측으로 돌출하는 복수의 티스와, 인접하는 티스의 사이에 형성되는 슬롯을 가지는 스테이터이다. 스테이터는, 코어 백의 중심축을 따른 스테이터의 일단부에 마련된 제1 인슐레이터와, 중심축을 따른 스테이터의 타단부에 마련된 제2 인슐레이터와, 인접하는 2개의 상기 티스마다에 연속하여 감겨지는 코일선과, 제1 인슐레이터에 고정되고, 코일선을 유지하는 도전성의 결선 단자를 구비한다. 코일선은, 인접하는 2개의 티스 중 일방으로부터 타방을 향해서 연장하는 점퍼선을 포함하고 있다. 제1 인슐레이터에는, 상기 결선 단자가 끼워 넣어지는 캐비티가 형성되어 있다. 제2 인슐레이터에는, 상기 점퍼선이 배치되어 있다. 티스는, 코일선이 감겨지는 권회부를 가지 있다. 권회부는, 코어 백의 중심축을 따르는 방향의 길이가 둘레 방향의 길이보다 긴 직육면체 모양으로 형성되고, 중심축을 따라 연장하는 2개의 장변부(長邊部)와, 장변부보다도 짧게 둘레 방향으로 연장하는 2개의 단변부(短邊部)를 가지고 있다. 결선 단자가 배치되는 스테이터의 일단부를 결선측이라고 하고, 스테이터의 타단부로서 결선 단자와는 반대측을 반(反)결선측이라고 했을 때에, 인접하는 2개의 티스 중 일방에는, 일방의 장변부를 따라서 결선측으로부터 반결선측으로 연장하는 코일선의 권시부(卷始部)와, 타방의 장변부를 따라서 연장하여 감겨지는 코일선을 지름 방향 내측으로 비켜 놓는 가이드가 마련되어 있다. 중심축과 직교하는 방향으로 자른 가이드의 단면 형상은, 다각형이다. 인접하는 2개의 상기 티스 중 타방에는, 일방의 장변부를 따라서 반결선측으로부터 상기 결선측으로 연장하는 코일선의 권종부(卷終部)가 마련되어 있다. 타방의 장변부에 가이드가 마련된 티스와, 가이드가 마련되어 있지 않는 티스가, 둘레 방향으로 교호로 배치되어 있다. 각 상기 티스에서 코일선 중 결선측의 단변부에 배치되는 부분은, 단변부의 연장 방향을 따라서 연장하고 있다. 각 상기 티스에서 코일선 중 반결선측의 단변부에 배치되는 부분은, 단변부의 연장 방향에 대해서 기울어져 연장하고 있다.
본 개시에 의하면, 인접하는 티스에 코일선이 연속하여 감겨져, 캐비티를 인슐레이터에 마련했을 경우에도, 전동기의 중심축을 따르는 사이즈의 증가를 억제할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
도 1은 실시 형태 1에 관한 스테이터를 구비하는 전동기를 중심축과 직교하는 방향으로 자른 단면도이다.
도 2는 실시 형태 1에 관한 스테이터의 중심축을 따른 일단부를 나타내는 사시도이다.
도 3은 실시 형태 1에 관한 스테이터의 중심축을 따른 타단부를 나타내는 사시도이다.
도 4는 제1 인슐레이터 및 결선 단자를 나타내는 사시도이다.
도 5는 코일선과 리드선이 결선 단자에 도통된 상태를 나타내는 단면도로서, 도 4에 나타낸 제1 인슐레이터 및 결선 단자의 V-V선 단면도이다.
도 6은 인접하는 티스로의 코일선의 감김 순서를 설명하기 위한 설명도이다.
도 7은 실시 형태 2에 관한 스테이터가 구비하는 코어 백, 티스 및 코일선을 중심축과 직교하는 방향으로 자른 단면도이다.
도 8은 실시 형태 3에 관한 스테이터가 구비하는 티스, 코일선, 제1 인슐레이터 및 제2 인슐레이터를 나타내는 사시도이다.
도 9는 실시 형태 4에 관한 스테이터가 구비하는 코어 백, 티스 및 코일선을 중심축과 직교하는 방향으로 자른 단면도이다.
도 10은 실시 형태 5에 관한 스테이터를 중심축과 직교하는 방향으로 자른 단면도이다.
도 11은 실시 형태 6에 관한 스테이터가 구비하는 코어 백, 티스 및 코일선을 중심축을 따라 본 도면이다.
도 12는 실시 형태 7에 관한 스테이터가 구비하는 코어 백, 티스, 코일선 및 가이드를 중심축과 직교하는 방향으로 자른 단면도이다.
도 13은 실시 형태 7에 관한 코일선의 권선 공정을 설명하기 위한 설명도로서, 인접하는 2개의 티스를 결선측에서 본 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 14는 실시 형태 7에 관한 코일선의 권선 공정을 설명하기 위한 설명도로서, 인접하는 2개의 티스를 반(反)결선측에서 본 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
이하에, 실시 형태에 관한 스테이터 및 전동기를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
실시 형태 1.
도 1은, 실시 형태 1에 관한 스테이터(1)를 구비하는 전동기(100)를 중심축(C)과 직교하는 방향으로 자른 단면도이다. 전동기(100)는, 스테이터(1)와, 로터(12)와, 프레임(13)을 구비한다. 스테이터(1)는, 중심축(C)을 가지는 원통 형상으로 형성되어 있다. 로터(12)는, 스테이터(1)의 내측에 배치되어 있다. 로터(12)와 스테이터(1)와의 사이에는, 틈새가 마련되어 있다. 로터(12)는, 도시하지 않는 샤프트에 연결되고, 중심축(C)을 회전축으로 하여 회전 가능하다. 프레임(13)은, 스테이터(1) 및 로터(12)를 수용한다. 프레임(13)은, 원통 형상으로 형성되어 있다. 이하, 전동기(100)의 각 구성 요소에 대해서 방향을 설명할 때에는, 이후 설명하는 원통 형상의 코어 백(3)의 중심축(C), 지름 방향, 둘레 방향을 기준으로 한다.
스테이터(1)는, 스테이터 코어(2)와 코일선(7)을 구비한다. 스테이터 코어(2)는, 자성체로 형성된 원통 형상의 코어 백(3)과, 코어 백(3)의 내주면으로부터 지름 방향 내측을 향하여 돌출하는 복수의 티스(4)를 가진다. 인접하는 티스(4)의 사이에는, 슬롯(5)이 형성되어 있다. 1개의 슬롯(5)에 대해, 후술하는 결선 단자(9)를 향하는 코일선(7)이 1개 배치되어 있다. 티스(4)에 대해서는, 이후에 상세하게 설명한다.
도 2는, 실시 형태 1에 관한 스테이터(1)의 중심축(C)을 따른 일단부를 나타내는 사시도이다. 중심축(C)을 따른 스테이터(1)의 일단부에는, 복수의 제1 인슐레이터(6A)가 마련되어 있다. 도 2에서는, 2개의 제1 인슐레이터(6A)를 도시하고 있지만, 실제로는 티스(4)와 동일한 수의 제1 인슐레이터(6A)가 마련된다. 복수의 제1 인슐레이터(6A) 각각은, 제1 외주벽(61)과, 제1 외주벽(61)보다도 지름 방향 내측에 배치된 제1 내주벽(62)과, 제1 외주벽(61)과 제1 내주벽(62)과의 사이에 위치하는 제1 연결부(63)를 가진다.
제1 외주벽(61)은, 둘레 방향으로 연장하고 있다. 제1 외주벽(61)에는, 이후 설명하는 결선 단자(9)가 끼워 넣어지는 제1 캐비티(61a)와, 코일선(7)이 통과하는 제2 캐비티(61b)와, 이후 설명하는 리드선(8)이 통과하는 제3 캐비티(61c)가 형성되어 있다. 제1 캐비티(61a)는, 대체로 둘레 방향으로 연장하고 있다. 제2 캐비티(61b) 및 제3 캐비티(61c)는, 지름 방향으로 연장하여 제1 캐비티(61a)의 일부와 교차하고 있다. 제2 캐비티(61b) 및 제3 캐비티(61c)는, 둘레 방향으로 서로 간격을 두고 배치되어 있다. 제1 내주벽(62)은, 둘레 방향으로 연장하고 있다. 제1 연결부(63)는, 둘레 방향으로 연장하고 있고, 제1 외주벽(61)과 제1 내주벽(62)을 연결하고 있다.
도 3은, 실시 형태 1에 관한 스테이터(1)의 중심축(C)을 따른 타단부를 나타내는 사시도이다. 중심축(C)을 따른 스테이터(1)의 타단부에는, 복수의 제2 인슐레이터(6B)가 마련되어 있다. 도 3에서는, 2개의 제2 인슐레이터(6B)를 도시하고 있지만, 실제로는 티스(4)와 동일한 수의 제2 인슐레이터(6B)가 마련된다. 복수의 제2 인슐레이터(6B) 각각은, 제2 외주벽(64)과, 제2 외주벽(64)보다도 지름 방향 내측에 배치된 제2 내주벽(65)과, 제2 외주벽(64)과 제2 내주벽(65)과의 사이에 위치하는 제2 연결부(66)를 가진다.
제2 외주벽(64)은, 둘레 방향으로 연장하고 있다. 제2 외주벽(64)에는, 이후 설명하는 점퍼선(75)이 배치되어 있다. 제2 내주벽(65)은, 둘레 방향으로 연장하고 있다. 제2 연결부(66)은, 둘레 방향으로 연장하고 있고, 제2 외주벽(64)과 제2 내주벽(65)을 연결하고 있다. 도 1에서는 생략하고 있지만, 실제로는 티스(4)를 덮는 인슐레이터가 마련되고, 이 인슐레이터와 제1 인슐레이터(6A)와 제2 인슐레이터(6B)는 일체화되어 성형된다.
도 4는, 제1 인슐레이터(6A) 및 결선 단자(9)를 나타내는 사시도이다. 제1 캐비티(61a)에는, 결선 단자(9)가 끼워 넣어진다. 결선 단자(9)는, 코일선(7)과 리드선(8)을 도통시키는 도전성의 금속제 부재이다. 결선 단자(9)는, 1개의 금속판에 구멍뚫기 가공 및 절곡 가공을 실시하는 것에 의해 형성되어 있다. 결선 단자(9)는, U자 모양으로 절곡되어 있고, 서로 마주보는 2개의 측벽(91)과 측벽(91)끼리를 연결하는 저벽(92)을 가진다. 결선 단자(9)를 제1 캐비티(61a) 내에 끼워 넣는 것에 의해, 결선 단자(9)는 제1 인슐레이터(6A)에 고정된다. 각 캐비티(61a~61c) 및 결선 단자(9)는, 스테이터(1)의 중심축(C)을 따른 일단부에 배치되어 있다. 이하, 결선 단자(9)가 배치되는 스테이터(1)의 일단부를 결선측이라고 하고, 스테이터(1)의 타단부로서 결선 단자(9)와는 반대측을 반(反)결선측이라고 한다.
도 5는, 코일선(7)과 리드선(8)이 결선 단자(9)에 도통된 상태를 나타내는 단면도로서, 도 4에 나타낸 제1 인슐레이터(6A) 및 결선 단자(9)의 V-V선 단면도이다. 도 4 및 도 5에 나타내는 것과 같이, 결선 단자(9)에는, 코일선(7)을 유지하는 제1 슬릿(93)과, 리드선(8)을 유지하는 제2 슬릿(94)이 형성되어 있다. 제1 슬릿(93) 및 제2 슬릿(94)은, 일방의 측벽(91)으로부터 저벽(92)을 통과하여 타방의 측벽(91)까지 연장되어 있다. 결선 단자(9)가 제1 캐비티(61a) 내에 끼워 넣어진 상태에서는, 제1 슬릿(93)과 제2 캐비티(61b)가 연통되고, 제2 슬릿(94)와 제3 캐비티(61c)가 연통된다.
도 5에 나타내는 것과 같이, 코일선(7)은, 도전성의 심선(71)이 절연 피복(72)으로 덮혀진 절연 도체이다. 또한, 도 5에서는, 설명의 편의상, 절연 피복(72)을 파선으로 도시하고 있다. 심선(71)은, 예를 들면, 동선(銅線) 등이다. 코일선(7)에는, 도시하지 않는 인버터로부터 리드선(8)을 통해서 전력이 공급된다. 코일선(7)에 대해서는, 이후에 상세하게 설명한다.
리드선(8)은, 복수 라인의 도선(81)을 가지는 도전성의 꼬임선이 절연 피복(82)으로 일괄하여 덮혀진 절연 도체이다. 또한, 도 5에서는, 설명의 편의상, 절연 피복(82)을 파선으로 도시하고 있다. 도선(81)은, 예를 들면, 동선 등이다. 리드선(8)은, 도시하지 않는 인버터와 전동기(100)를 접속한다. 리드선(8)은, 도시하지 않는 인버터로부터 각 코일에 전력을 공급하기 위한 도체이다.
제1 슬릿(93)의 폭은, 코일선(7) 중 절연 피복(72)으로 덮혀진 부위의 외경보다도 작게 형성되어 있다. 이 때문에, 결선 단자(9)를 제1 캐비티(61a) 내에 끼워 넣을 때에, 제1 슬릿(93)의 내벽에 의해 코일선(7)의 절연 피복(72)이 깍여져 심선(芯線)(71)이 노출된다. 이것에 의해, 코일선(7)의 심선(71)과 결선 단자(9)가 접촉하고, 코일선(7)과 결선 단자(9)가 도통된다. 코일선(7) 중 제1 슬릿(93) 내에 유지되는 부위만, 절연 피복(72)이 벗겨져 심선(71)이 결선 단자(9)에 도통되어 있다. 코일선(7) 중 제1 슬릿(93) 내에 유지되는 부위만, 절연 피복(72)이 벗겨진 상태에서 심선(71)이 제1 슬릿(93)의 내벽에 압접되어 있다. 코일선(7) 중 제1 슬릿(93) 내에 유지되는 부위 이외는, 절연 피복(72)이 남아 있다.
제2 슬릿(94)의 폭은, 리드선(8) 중 절연 피복(82)으로 덮혀진 부위의 외경 보다도 작게 형성되어 있다. 이 때문에, 결선 단자(9)를 제1 캐비티(61a) 내에 끼워 넣을 때에, 제2 슬릿(94)의 내벽에 의해 리드선(8)의 절연 피복(82)이 깍여져 도선(81)이 노출된다. 이것에 의해, 리드선(8)의 도선(81)과 결선 단자(9)가 접촉하고, 리드선(8)과 결선 단자(9)가 도통된다. 리드선(8) 중 제2 슬릿(94) 내에 유지되는 부위만, 절연 피복(82)이 벗겨져 도선(81)이 결선 단자(9)에 도통되어 있다. 리드선(8) 중 제2 슬릿(94) 내에 유지되는 부위만, 절연 피복(82)이 벗겨진 상태에서 복수의 도선(81)을 가지는 꼬임선이 제2 슬릿(94)의 내벽에 압접되어 있다. 리드선(8) 중 제2 슬릿(94) 내에 유지되는 부위 이외는, 절연 피복(82)이 남아 있다.
여기서, 도 6을 참조하여, 티스(4) 및 코일선(7)에 대해 보다 자세하게 설명한다. 도 6은, 인접하는 티스(4)로의 코일선(7)의 감김 순서를 설명하기 위한 설명도이다. 티스(4)는, 코일선(7)이 감겨지는 권회부(41)를 가진다. 권회부(41)는, 둘레 방향보다도 중심축(C)으로 긴 직육면체 모양으로 형성되어 있다. 권회부(41)는, 중심축(C)으로 연장하는 2개의 장변부(長邊部)(42)와, 둘레 방향으로 연장하고 장변부(42)보다도 짧은 2개의 단변부(短邊部)(43)를 가진다. 2개의 장변부(42)는, 둘레 방향으로 서로 떨어져 있다. 단변부(43)는, 중심축(C)을 따라서 서로 떨어져 있다. 일방의 단변부(43)는, 2개의 장변부(42) 중 중심축(C)을 따른 일단부끼리를 연결하고 있다. 타방의 단변부(43)는, 2개의 장변부(42) 중 중심축(C)을 따른 타단부끼리를 연결하고 있다.
코일선(7)은, 인접하는 티스(4)에 연속하여 감겨진다. 티스(4)의 권회부(41)에는, 코일선(7)이 감겨져 코일(10)이 형성된다. 이하, 인접하는 2개의 티스(4)를 구별하는 경우에는, 일방의 티스(4)를 티스(4a)라고 칭하고, 타방의 티스(4)를 티스(4b)라고 칭한다.
코일선(7)은, 티스(4a)의 결선측으로부터 감기가 시작되어 권회부(41)에 복수회 감겨진다. 그 후, 코일선(7)은, 반결선측에서, 티스(4a)로부터 티스(4b)로 건네어진다. 즉, 티스(4a)로부터 티스(4b)로의 권선으로 이행한다. 코일선(7)은, 티스(4b)의 권회부(41)에 복수회 감겨져 티스(4b)의 결선측에서 감기가 종료된다. 코일선(7)은, 권시부(卷始部)(73)와, 권종부(卷終部)(74)와, 점퍼선(75)을 포함하고 있다.
점퍼선(75)은, 반결선측에서, 인접하는 2개의 티스(4a, 4b) 중 일방의 티스(4a)로부터 타방의 티스(4b)를 향해서 연장되어 있다. 도 2에 나타내는 것과 같이, 코일선(7)의 권시부(73)는, 인접하는 2개의 제1 인슐레이터(6A) 중 일방의 제1 인슐레이터(6A)의 제2 캐비티(61b)에 유지된다. 코일선(7)의 권종부(74)는, 인접하는 2개의 제1 인슐레이터(6A) 중 타방의 제1 인슐레이터(6A)의 제2 캐비티(61b)에 유지된다. 도 2 및 도 4에 나타내는 각 캐비티(61a~61c) 및 결선 단자(9)는, 스테이터(1)의 중심축(C)을 따른 일단부에 배치되어 있다. 도 3에 나타내는 점퍼선(75)은, 스테이터(1)의 중심축(C)을 따른 타단부에 배치되어 있다. 점퍼선(75)은, 제2 인슐레이터(6B) 중 지름 방향의 중심보다 지름 방향 외측에 배치되어 있다. 점퍼선(75)은, 본 실시 형태에서는 제2 인슐레이터(6B)의 제2 외주벽(64)에 배치되어 있다.
다음으로, 본 실시 형태에 따른 스테이터(1)의 효과에 대해 설명한다.
본 실시 형태에서는, 도 2에 나타내는 것과 같이, 중심축(C)을 따른 스테이터(1)의 일단부에는, 제1 인슐레이터(6A)가 마련되고, 제1 인슐레이터(6A)에는, 제1 캐비티(61a), 제2 캐비티(61b) 및 제3 캐비티(61c)가 형성되어 있다. 도 3에 나타내는 것과 같이, 중심축(C)을 따른 스테이터(1)의 타단부에는, 제2 인슐레이터(6B)가 마련되고, 제2 인슐레이터(6B)에는, 점퍼선(75)이 배치되어 있다. 이것에 의해, 점퍼선(75)에 의해서 각 캐비티(61a~61c)의 위치가 제약을 받지 않아, 각 캐비티(61a~61c)와 점퍼선(75)과의 간섭을 회피할 수 있다. 그리고, 각 캐비티(61a~61c)를 권회부(41)에 접근시켜 배치할 수 있기 때문에, 전동기(100)의 중심축(C)을 따르는 사이즈의 증가를 억제할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 도 3에 나타내는 것과 같이, 점퍼선(75)은, 제2 인슐레이터(6B) 중 지름 방향의 중심보다 지름 방향 외측에 배치되어 있는 것에 의해, 코일선(7)이 느슨하게 감기는 것을 방지할 수 있기 때문에, 권선성(卷線性)을 향상시킬 수 있다.
실시 형태 2.
도 7은, 실시 형태 2에 관한 스테이터(1)가 구비하는 코어 백(3), 티스(4) 및 코일선(7)을 중심축(C)과 직교하는 방향으로 자른 단면도이다. 도 7은, 티스(4)등을 결선측에서 본 단면도이다. 도 7에서는, 설명의 편의상, 1개의 티스(4)를 도시하고 있다. 또한, 실시 형태 2에서는, 앞서 설명한 실시 형태 1과 중복하는 부분에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
코일선(7)의 권시부(73)는, 티스(4)의 권회부(41) 중 지름 방향의 중심보다 지름 방향 외측에 배치되어 있다. 코일선(7)의 권시부(73)는, 본 실시 형태에서는, 권회부(41) 중 가장 지름 방향 외측에 위치하는 부분, 즉 권회부(41) 중 코어 백(3)과의 경계 부분에 배치되어 있다.
본 실시 형태에서는, 코일선(7)의 권시부(73)는, 티스(4)의 권회부(41) 중 지름 방향의 중심보다 지름 방향 외측에 배치되어 있다. 즉, 코일선(7)의 티스(4)로의 감김은, 티스(4) 중 지름 방향의 중심보다 지름 방향 외측으로부터 개시된다. 이것에 의해, 코일선(7) 중 권시부(73)와 권시부(73) 이외의 부분과의 간섭을 회피할 수 있어, 티스(4)로의 코일선(7)의 감김이 용이하게 된다. 이 때문에, 코일선(7)을 티스(4)에 감는 제조 장치를 간략화할 수 있다. 또, 코일선(7)의 티스(4)로의 감김은, 티스(4) 중 지름 방향의 중심보다 지름 방향 외측으로부터 개시되는 것에 의해, 인접하는 도시하지 않는 코일(10) 사이의 갭을 확보할 수 있기 때문에, 절연 내력을 향상시킬 수 있다.
실시 형태 3.
도 8은, 실시 형태 3에 관한 스테이터(1)가 구비하는 티스(4), 코일선(7), 제1 인슐레이터(6A) 및 제2 인슐레이터(6B)를 나타내는 사시도이다. 도 8에서는, 설명의 편의상, 티스(4), 제1 인슐레이터(6A) 및 제2 인슐레이터(6B)를 2개씩 도시하고 있다. 또한, 실시 형태 3에서는, 앞서 설명한 실시 형태 1와 중복하는 부분에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
코일선(7)은, 장변부(42)에서 층오름하는 제1 층오름부(76)와, 단변부(43)에서 층오름하는 제2 층오름부(77)를 가진다. 제1 층오름부(76)는, 티스(4)의 권회부(41)에 감겨진 코일선(7) 중 가장 상층에 위치한다. 즉, 결선측으로부터 반결선측, 또는, 반결선측으로부터 결선측을 향하는 최종 턴에서는, 장변부(42)에서 코일선(7)의 층오름을 행하고, 최종 턴 이외에서는, 단변부(43)에서 코일선(7)의 층오름을 행하고 있다. 본 명세서에서 최종 턴이란, 티스(4)마다의 코일선(7)의 최종 감김을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 층오름이란, 하층에서의 코일선(7)의 감김이 종료되어, 1개 위의 층에서의 코일선(7)의 감김이 개시되는 것과, 최종 턴에서 가장 상층에 코일선(7)을 위치시키는 것을 포함하는 의미이다.
본 실시 형태에서는, 코일선(7)은, 장변부(42)에서 층오름하는 제1 층오름부(76)와, 단변부(43)에서 층오름하는 제2 층오름부(77)를 가진다. 즉, 티스(4)에 코일선(7)을 감을 때에, 코일선(7)이 장변부(42)에서 층오름을 하는 부분과 코일선(7)이 단변부(43)에서 층오름을 하는 부분이 혼재한다. 이것에 의해, 코일 엔드의 치수를 억제할 수 있기 때문에, 전동기(100)의 중심축(C)을 따르는 사이즈의 증가를 억제할 수 있다. 또한, 최종 턴 이외에, 장변부(42)에서 코일선(7)의 층오름을 행하여도 괜찮다.
실시 형태 4.
도 9는, 실시 형태 4에 관한 스테이터(1)가 구비하는 코어 백(3), 티스(4) 및 코일선(7)을 중심축(C)과 직교하는 방향으로 자른 단면도이다. 도 9는, 티스(4) 등을 결선측에서 본 단면도이다. 도 9에서는, 설명의 편의상, 4개의 티스(4)를 도시함과 아울러, 3개의 제1 층오름부(76)를 도시하고 1개의 제1 층오름부(76)를 단면으로 나타내고 있지 않다. 또한, 실시 형태 4에서는, 앞서 설명한 실시 형태 1과 중복하는 부분에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 이하, 복수의 티스(4)를 구별하는 경우에는, 티스(4a), 티스(4b), 티스(4c), 티스(4d)와 같이 칭한다. 복수의 슬롯(5)를 구별하는 경우에는, 슬롯(5A), 슬롯(5B), 슬롯(5c)와 같이 칭한다. 복수의 티스(4) 각각에 감겨지는 코일선(7)을 구별하는 경우에는, 코일선(7a), 코일선(7b), 코일선(7c), 코일선(7d)와 같이 칭한다. 복수의 코일선(7) 각각이 가지는 제1 층오름부(76)를 구별하는 경우에는, 제1 층오름부(76a), 층오름부(76b), 층오름부(76c)와 같이 칭한다.
티스(4a)에 감겨진 코일선(7a)은, 티스(4a)의 장변부(42)에서 층오름하는 제1 층오름부(76a)를 가진다. 티스(4b)에 감겨진 코일선(7b)은, 티스(4b)의 장변부(42)에서 층오름하는 제1 층오름부(76b)를 가진다. 티스(4c)에 감겨진 코일선(7c)은, 티스(4c)의 장변부(42)에서 층오름하는 제1 층오름부(76c)를 가진다. 제1 층오름부(76a)는, 인접하는 티스(4a)와 티스(4d)와의 사이에 형성되는 슬롯(5A)에 배치되어 있다. 제1 층오름부(76b)는, 인접하는 티스(4a)와 티스(4b)와의 사이에 형성되는 슬롯(5B)에 배치되어 있다. 제1 층오름부(76c)는, 인접하는 티스(4b)와 티스(4c)와의 사이에 형성되는 슬롯(5c)에 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 1개의 슬롯(5)에 대해 1개의 제1 층오름부(76)가 배치되어 있다.
본 실시 형태에서는, 1개의 슬롯(5)에 대해 1개의 제1 층오름부(76)가 배치되어 있다. 즉, 장변부(42)에서 층오름을 행하는 코일선(7)이 1개의 슬롯(5)에 대해 1개이다. 이 때문에, 인접하는 티스(4)에 감겨지는 코일선(7)의 접촉을 억제할 수 있어, 코일 점적율(占積率) 및 절연 내력(耐力)을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 최종 턴에 장변부(42)에서 코일선(7a, 7b, 7c)의 층오름을 행하고 있지만, 최종 턴 이외에 장변부(42)에서 코일선(7a, 7b, 7c)의 층오름을 행하여도 괜찮다.
실시 형태 5.
도 10은, 실시 형태 5에 관한 스테이터(1)를 중심축(C)과 직교하는 방향으로 자른 단면도이다. 도 10은, 스테이터(1)를 결선측에서 본 단면도이다. 도 10에서는, 설명의 편의상, 제1 층오름부(76b)를 단면에서 나타내지 않았다. 또한, 실시 형태 5에서는, 앞서 설명한 실시 형태 1와 중복하는 부분에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
스테이터(1)에는, 제1 슬롯(5A)과 제2 슬롯(5B)이 둘레 방향으로 교호로 형성되어 있다. 제1 슬롯(5) 내에는, 코일선(7a)의 제1 층오름부(76a)가 배치되어 있다. 제1 층오름부(76a)는, 코일선(7a) 중 반결선측으로부터 결선측으로 연장하는 부분에 마련되어 있다. 제2 슬롯(5B) 내에는, 코일선(7b)의 제1 층오름부(76b)가 배치된다. 제1 층오름부(76b)는, 코일선(7b) 중 결선측으로부터 반결선측으로 연장하는 부분에 마련되어 있다.
본 실시 형태에서는, 코일선(7a) 중 반결선측으로부터 결선측으로 연장하는 부분에 마련된 제1 층오름부(76a)가 배치되는 슬롯(5)과, 코일선(7b) 중 결선측으로부터 반결선측으로 연장하는 부분에 마련된 제1 층오름부(76b)가 배치되는 슬롯(5B)이, 둘레 방향으로 교호로 배치되어 있다. 이것에 의해, 1개의 슬롯(5)당의 코일(10)의 감김 수가 균등하게 되기 때문에, 코일(10)의 감김 수의 불균등에 의한 토크 리플(torque ripple) 및 전자 가진력(加振力)을 저감시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 최종 턴에 제1 슬롯(5A) 내의 장변부(42)에서 코일선(7a)의 층오름을 행함과 아울러, 최종 턴에 제2 슬롯(5B) 내의 장변부(42)에서 코일선(7b)의 층오름을 행하고 있지만, 최종 턴 이외에 장변부(42)에서 코일선(7a, 7b)의 층오름을 행하여도 괜찮다.
실시 형태 6.
도 11은, 실시 형태 6에 관한 스테이터(1)가 구비하는 코어 백(3), 티스(4) 및 코일선(7)을 중심축(C)을 따라서 본 도면이다. 도 11은, 티스(4) 등을 결선측에서 본 도면이다. 도 11에서는, 설명의 편의상, 2개의 티스(4)를 도시하고 있다. 또한, 실시 형태 6에서는, 앞서 설명한 실시 형태 1과 중복하는 부분에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
모든 제2 층오름부(77)는, 스테이터(1)의 중심축(C)을 따른 편측에 배치되어 있다. 모든 제2 층오름부(77)는, 본 실시 형태에서는 스테이터(1)의 중심축(C)을 따른 일단부에 배치되어 있지만, 스테이터(1)의 중심축(C)을 따른 타단부에 배치되어도 괜찮다.
본 실시 형태에서는, 모든 제2 층오름부(77)는, 스테이터(1)의 중심축(C)을 따른 편측에 배치되어 있다. 이것에 의해, 스테이터(1)의 중심축(C)을 따른 양측에 각각 제2 층오름부(77)를 배치하는 경우에 비해, 제2 층오름부(77)와는 중심축(C)을 따른 반대측의 코일 엔드의 치수를 억제할 수 있다. 이 때문에, 전동기(100)의 중심축(C)을 따르는 사이즈의 증가를 억제할 수 있다.
실시 형태 7.
도 12는, 실시 형태 7에 관한 스테이터(1)가 구비하는 코어 백(3), 티스(4), 코일선(7) 및 가이드(11)를 중심축(C)과 직교하는 방향으로 자른 단면도이다. 도 12는, 티스(4) 등을 결선측에서 본 단면도이다. 도 12에서는, 설명의 편의상, 3개의 티스(4)를 도시하고 있다. 또한, 실시 형태 7에서는, 앞서 설명한 실시 형태 1과 중복하는 부분에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
코일선(7)이 연속하여 감겨지는 2개의 티스(4a, 4b) 중 일방의 티스(4a)에는, 가이드(11)가 마련되어 있다. 가이드(11)는, 티스(4a) 중 타방의 티스(4b)를 향하는 장변부(42)에 배치되어 있다. 가이드(11)는, 권회부(41)에 감겨지는 코일선(7)을 지름 방향 내측으로 1열 비켜 놓는 역할을 한다. 가이드(11)는, 티스(4a)의 표면을 덮는 도시하지 않는 인슐레이터와 일체로 형성되어도 괜찮고, 인슐레이터와는 별체의 부재라도 괜찮다. 코일선(7)의 권시부(73)는, 티스(4a) 중 가이드(11)와는 반대측의 장변부(42)에 배치되어 있다. 가이드(11)와 권시부(73)는, 권회부(41)를 사이에 두고 대칭이 되는 위치에 배치되어 있다.
타방의 티스(4b)에는, 가이드(11)가 마련되지 않다. 타방의 티스(4b)에서의 코일선(7)의 권종부(74)는, 일방의 티스(4a)를 향하는 장변부(42)에 배치되어 있다. 가이드(11)가 마련된 티스(4a)와 가이드(11)가 마련되어 있지 않은 티스(4b)는, 스테이터(1)의 둘레 방향으로 교호로 배치된다.
다음으로, 도 13 및 도 14를 참조하여, 코일선(7)의 권선 공정에 대해서 설명한다. 도 13은, 실시 형태 7에 관한 코일선(7)의 권선 공정을 설명하기 위한 설명도로서, 인접하는 2개의 티스(4a, 4b)를 결선측에서 본 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 14는, 실시 형태 7에 관한 코일선(7)의 권선 공정을 설명하기 위한 설명도로서, 인접하는 2개의 티스(4a, 4b)를 반결선측에서 본 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다. 이하, 일방의 티스(4a)에 있어서, 코일선(7)의 권시부(73)가 배치되는 장변부(42)를 장변부(42a)라고 칭하고, 가이드(11)가 마련되는 장변부(42)를 장변부(42b)라고 칭한다. 또, 일방의 티스(4a)에 있어서, 결선측의 단변부(43)를 단변부(43a)라고 칭하고, 반결선측의 단변부(43)를 단변부(43b)라고 칭한다. 또, 타방의 티스(4b)에 있어서, 코일선(7)의 권종부(74)가 배치되는 장변부(42)를 장변부(42c)라고 칭하고, 장변부(42c)와는 반대측의 장변부(42)를 장변부(42d)라고 칭한다. 또, 타방의 티스(4b)에 있어서, 결선측의 단변부(43)를 단변부(43c)라고 칭하고, 반결선측의 단변부(43)를 단변부(43d)라고 칭한다.
권선 공정에서는, 먼저, 티스(4a)에 1층째의 코일선(7)을 감는다. 1층째의 코일선(7)을 티스(4a)의 장변부(42a)에 결선측으로부터 반결선측에 향하여 감는다. 1층째의 1열째에 코일선(7)이 감겨질 때에, 코일선(7)이 가이드(11)에 의해서 지름 방향 내측으로 어긋난다. 코일선(7)이 지름 방향 내측으로 어긋나는 것에 의해, 코일선(7)이 단변부(43b)에서는 비스듬하게 감겨지지만, 장변부(42a), 장변부(42b) 및 단변부(43a)에서는 정렬 감김이 된다. 2열째 이후의 코일선(7)은, 이미 감겨진 코일선(7)을 가이드로 하여 순차적으로 감겨진다. 또, 도시는 생략하지만, 2층째 이후의 코일선(7)도, 이미 감겨진 코일선(7) 위에 순차적으로 감겨진다. 최종 턴에서는, 도 13 및 도 14에 도시되는 부호 a로 나타내는 것과 같이, 코일선(7)을 티스(4a)의 장변부(42a)에 결선측으로부터 반결선측을 향하게 함과 아울러, 도 14에 도시되는 부호 a, b로 나타내는 것과 같이, 코일선(7)을 지름 방향으로 이동시키면서 층오름을 행한다.
이어서, 도 14에 나타내는 것과 같이, 반결선측에서 티스(4a)의 장변부(42a)로부터 티스(4b)의 장변부(42c)를 향하여, 코일선(7)을 건네준다. 즉, 장변부(42a)로부터 장변부(42c)를 향하여 점퍼선(75)을 연장시킨다. 다음으로, 도 13 및 도 14에 나타내는 것과 같이, 티스(4b)에 1층째의 코일선(7)을 감는다. 1층째의 코일선(7)을 티스(4b)의 장변부(42c)에 반결선측으로부터 결선측을 향하여 감는다. 1층째의 1열째에 코일선(7)이 감겨질 때에, 장변부(42c)에 이미 감겨진 코일선(7)에 의해서 단변부(43d)에 감겨지는 코일선(7)이 지름 방향 내측으로 어긋나지만, 장변부(42c), 장변부(42d) 및 단변부(43c)에 감겨지는 코일선(7)은 정렬 감김이 된다. 2열째 이후의 코일선(7)은, 이미 감겨진 코일선(7)을 가이드로 하여 순차적으로 감겨진다. 또, 도시는 생략하지만, 2층째 이후의 코일선(7)도, 이미 감겨진 코일선(7) 위에 순차적으로 감겨진다. 최종 턴에서는, 도 13 및 도 14에 도시되는 부호 d로 나타내는 것과 같이, 코일선(7)을 티스(4b)의 장변부(42c)에 반결선측으로부터 결선측을 향하게 함과 아울러, 도 14에 도시되는 부호 c, d로 나타내는 것과 같이, 코일선(7)을 지름 방향으로 이동시키면서 층오름을 행한다. 이상에 의해, 인접하는 2개의 티스(4a, 4b)에 코일선(7)이 연속하여 감겨진다.
본 실시 형태에서는, 단변부(43a, 43c)에서는 코일선(7)이 정렬 감김이 되기 때문에, 모든 제2 층오름부(77)를 스테이터(1)의 중심축(C)을 따른 편측에 배치하는 경우, 즉 모든 제2 층오름부(77)를 단변부(43a, 43c)에 배치하는 경우에, 티스(4)로의 코일선(7)의 감김이 용이하게 된다. 따라서, 코일선(7)을 티스(4)에 감는 제조 장치를 간략화할 수 있다.
이상의 실시 형태에 나타낸 구성은, 일례를 나타내는 것이고, 다른 공지의 기술과 조합하는 것도 가능하고, 실시 형태끼리를 조합하는 것도 가능하며, 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 일부를 생략, 변경하는 것도 가능하다.
1 : 스테이터 2 : 스테이터 코어
3 : 코어 백 4, 4a, 4b, 4c, 4d : 티스
5, 5a, 5b, 5c : 슬롯 5A : 제1 슬롯
5B : 제2 슬롯 6A : 제1 인슐레이터
6B : 제2 인슐레이터 7, 7a, 7b, 7c, 7d : 코일선
8 : 리드선 9 : 결선 단자
10 : 코일 11 : 가이드
12 : 로터 13 : 프레임
41 : 권회부 42, 42a, 42b, 42c, 42d : 장변부
43, 43a, 43b, 43c, 43d : 단변부 61 : 제1 외주벽
61a : 제1 캐비티 61b : 제2 캐비티
61c : 제3 캐비티 62 : 제1 내주벽
63 : 제1 연결부 64 : 제2 외주벽
65 : 제2 내주벽 66 : 제2 연결부
71 : 심선 72 : 절연 피복
73 : 권시부 74 : 권종부
75 : 점퍼선 76, 76a, 76b, 76c : 제1 층오름부
77 : 제2 층오름부 81 : 도선
82 : 절연 피복 91 : 측벽
92 : 저벽 93 : 제1 슬릿
94 : 제2 슬릿 100 : 전동기
C : 중심축.

Claims (9)

  1. 자성체로 형성된 원환(圓環) 모양의 코어 백과, 상기 코어 백으로부터 지름 방향 내측으로 돌출하는 복수의 티스와, 인접하는 상기 티스의 사이에 형성되는 슬롯을 가지는 스테이터로서,
    상기 코어 백의 중심축을 따른 상기 스테이터의 일단부에 마련된 제1 인슐레이터와,
    상기 중심축을 따른 상기 스테이터의 타단부에 마련된 제2 인슐레이터와,
    인접하는 2개의 상기 티스마다에 연속하여 감겨지는 코일선과,
    상기 제1 인슐레이터에 고정되고, 상기 코일선을 유지하는 도전성의 결선 단자를 구비하고,
    상기 코일선은, 인접하는 2개의 상기 티스 중 일방으로부터 타방을 향해서 연장하는 점퍼선을 포함하고 있으며,
    상기 제1 인슐레이터에는, 상기 결선 단자가 끼워 넣어지는 캐비티가 형성되고,
    상기 제2 인슐레이터에는, 상기 점퍼선이 배치되어 있으며,
    상기 티스는, 상기 코일선이 감겨지는 권회부를 가지고,
    상기 권회부는, 상기 중심축을 따르는 방향의 길이가 둘레 방향의 길이보다 긴 직육면체 모양으로 형성되고, 상기 중심축을 따라 연장하는 2개의 장변부(長邊部)와, 상기 장변부보다도 짧게 둘레 방향으로 연장하는 2개의 단변부(短邊部)를 가지며,
    상기 결선 단자가 배치되는 상기 스테이터의 일단부를 결선측이라고 하고, 상기 스테이터의 타단부로서 상기 결선 단자와는 반대측을 반(反)결선측이라고 했을 때에,
    인접하는 2개의 상기 티스 중 일방에는, 일방의 상기 장변부를 따라서 상기 결선측으로부터 상기 반결선측으로 연장하는 상기 코일선의 권시부(卷始部)와, 타방의 상기 장변부를 따라서 연장하여 감겨지는 상기 코일선을 지름 방향 내측으로 비켜 놓는 가이드가 마련되어 있고,
    상기 중심축과 직교하는 방향으로 자른 상기 가이드의 단면 형상은, 다각형이며,
    인접하는 2개의 상기 티스 중 타방에는, 일방의 상기 장변부를 따라서 상기 반결선측으로부터 상기 결선측으로 연장하는 상기 코일선의 권종부(卷終部)가 마련되어 있고,
    타방의 상기 장변부에 상기 가이드가 마련된 상기 티스와, 상기 가이드가 마련되어 있지 않는 상기 티스가, 둘레 방향으로 교호로 배치되어 있으며,
    각 상기 티스에서 상기 코일선 중 상기 결선측의 상기 단변부에 배치되는 부분은, 상기 단변부의 연장 방향을 따라서 연장하고,
    각 상기 티스에서 상기 코일선 중 상기 반결선측의 상기 단변부에 배치되는 부분은, 상기 단변부의 연장 방향에 대해서 기울어져 연장하고 있는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 코일선의 권시부(卷始部)는, 상기 티스 중 지름 방향의 중심보다 지름 방향 외측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 점퍼선은, 상기 제2 인슐레이터 중 지름 방향의 중심보다 지름 방향 외측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 코일선은, 각 상기 티스에서의 상기 코일선의 권종부로서 상기 장변부에서 가장 상층에 위치하는 제1 층오름부와, 상기 단변부에서 하층으로부터 1개 위의 층으로 오르는 제2 층오름부를 가지는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 층오름부는, 1개의 상기 슬롯에 대해 1개 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 코일선 중 상기 결선측으로부터 상기 반결선측으로 연장하는 부분에 마련된 상기 제1 층오름부가 배치되는 상기 슬롯과, 상기 코일선 중 상기 반결선측으로부터 상기 결선측으로 연장하는 부분에 마련된 상기 제1 층오름부가 배치되는 상기 슬롯이, 둘레 방향으로 교호로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  7. 청구항 4에 있어서,
    모든 상기 제2 층오름부는, 상기 스테이터의 상기 중심축을 따른 편측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 하나의 항에 기재된 스테이터와,
    상기 스테이터에 틈새를 사이에 두고 배치된 로터를 구비하는 것을 특징으로 하는 전동기.
  9. 삭제
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