WO2012105261A1 - モータのステータおよびモータ - Google Patents

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祐一 吉川
幸弘 岡田
実 茶村
徹 中丸
安司 越前
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Definitions

  • the present invention relates to a stator and a motor of a permanent magnet brushless motor.
  • FIG. 5 is a plan view of the conventional permanent magnet brushless motor after bending the stator core.
  • the stator core 11 is configured by a plurality of core pieces 11a having teeth 13 connected and stacked via a thin portion 11b. Both end portions of the stator core 11 before being bent are abutted by a planar abutting surface 15 and provided with uneven portions 16 at both end portions.
  • the stator core 11 of the motor is configured by bending the thin-walled portion 11b of the stator core 11 to make the stator core 11 annular, joining both ends of the stator core 11 by welding, and forming slots 14 between adjacent teeth 13. .
  • the welded portion 17 on the outer periphery 10 a is located on the center line 18 in the radial direction of the slot 14.
  • the stator of the motor according to the present invention includes a stator core in which a plurality of core pieces having teeth are connected and stacked through thin portions, the thin portion is bent to make the stator core annular, and both ends of the stator core are welded.
  • the welded portion of the stator core is not near the center line in the radial direction of the slot.
  • FIG. 1 is a plan view after bending of a stator core of a permanent magnet brushless motor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the magnetic flux line analysis calculation result of the stator core by the finite element method.
  • FIG. 3 is a plan view after bending of the stator core of the permanent magnet brushless motor according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view after the stator core of the permanent magnet brushless motor according to Embodiment 3 of the present invention is bent.
  • FIG. 5 is a plan view of a conventional permanent magnet brushless motor after the stator core is bent.
  • FIG. 1 is a plan view after bending of a stator core of a permanent magnet brushless motor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the stator core 21 is configured by connecting and laminating a plurality of core pieces 21a having teeth 23 via a thin portion 21b. Both end portions of the stator core 21 before being bent are abutted by a planar abutting surface 25 and provided with uneven portions 26 at both end portions.
  • the stator core 21 is configured by bending the thin-walled portion 21b of the stator core 21 to make the stator core 21 into an annular shape and joining both ends of the stator core 21 by welding, and forming slots 24 between adjacent teeth 23. .
  • the stator 20 configured in this manner includes twelve teeth 23 arranged at equal intervals, and a slot 24 formed between the annularly extending yoke 22 and the adjacent teeth 23.
  • the welded portion 27 on the outer periphery 20 a of the stator 20 is not in the vicinity of the center line 18 in the radial direction of the slot 24, but is located between the center line 18 of the slot 24 and the center line 19 in the radial direction of the teeth 23.
  • FIG. 2 is a diagram showing the magnetic flux line analysis calculation result of the stator core by the finite element method.
  • the magnetic flux is concentrated most in the vicinity of the center line 18 of the slot.
  • the concentration of the magnetic flux 28 is gradually relaxed. ing. That is, the magnetic flux density near the center line 18 of the slot is the highest, and the magnetic flux density gradually decreases as the distance from the center line 18 of the slot toward the center line 19 of the tooth increases. Since the magnitude of the eddy current loss is proportional to the square of the magnetic flux density of the distributed magnetic flux 28, welding is performed at the welding position P1 of the first embodiment from the welding position P0 on the center line 18 of the conventional slot. Iron loss can be reduced.
  • FIG. 3 is a plan view after bending of the stator core of the permanent magnet brushless motor according to the second embodiment of the present invention.
  • the stator core 31 is configured by a plurality of core pieces 31a having teeth 33 connected and stacked via a thin portion 31b. Both end portions of the stator core 31 before being bent are abutted by a planar abutting surface 35, and uneven portions 36 are provided at both end portions.
  • the stator core 31 is configured by bending the thin-walled portion 31b of the stator core 31 to make the stator core 31 annular, and joining both ends of the stator core 31 by welding, and forming slots 34 between adjacent teeth 33. .
  • the thus configured stator 30 includes twelve teeth 33 arranged at equal intervals, and a slot 34 formed between the annularly extending yoke 32 and the adjacent teeth 33. Both end portions of the stator core 31 before being bent are butted at the butting surface 35 and provided with uneven portions 36 at both end portions.
  • the welded portion 37 on the outer periphery 30 a is in the vicinity of the center line 19 in the radial direction of the teeth 33 away from the center line 18 in the radial direction of the slot 34.
  • the magnetic flux density gradually decreases as the welding position moves away from the center line 18 of the slot 34 in the direction of the center line 19 of the tooth 33, as in the first embodiment.
  • the vicinity of the center line 19 of the tooth 33 is at a position where the magnetic flux is most difficult to concentrate. For this reason, it is desirable to weld at the welding position P2 of the second embodiment from the welding position P0 on the center line of the conventional slot because the iron loss can be reduced.
  • FIG. 4 is a plan view after the stator core of the permanent magnet brushless motor according to Embodiment 3 of the present invention is bent.
  • the third embodiment is different from the first and second embodiments in that the two ends of the status core are joined by a resin mold without welding. Since other configurations are the same as those of the first and second embodiments, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the stator 40 according to the third embodiment bends the thin portion 21 b of the stator core 21 to make the stator core 21 annular, and joins both end portions of the stator core 21 to be fixed by the resin mold 29.
  • a slot 24 is formed between adjacent teeth 23.
  • the stator 40 according to the third embodiment can eliminate an increase in iron loss due to core end welding by fixing the both ends of the stator core 21 with a resin mold without welding. Thereby, a highly efficient permanent magnet brushless motor can be provided.
  • a permanent magnet brushless motor is configured using the stator described in the first to third embodiments, an increase in iron loss due to core end welding can be suppressed, and a highly efficient permanent magnet brushless motor can be provided. it can.
  • the stator core of the permanent magnet brushless motor according to the present invention can suppress an increase in iron loss due to core end welding and can provide a highly efficient permanent magnet brushless motor. Suitable for the intended use.

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Abstract

　本発明に係るモータのステータは、ティースを有する複数のコア片が薄肉部を介して連結され積層されたステータコアを備える。ステータコアの薄肉部を屈曲してステータコアを環状にするとともにステータコアの両端部を溶接により接合し、隣接するティース間にスロットを形成する。ステータコアの溶接部はスロットの径方向における中心線近傍にない。

Description

モータのステータおよびモータ
　本発明は、永久磁石ブラシレスモータのステータおよびモータに関する。
　従来、積層鉄心の製造に使用する鉄心材料の歩留まりを向上するため、鉄心材料から帯状のコア部材を打ち抜いたものを積層し、巻線を巻回した後に上記帯状のコア部材を環状に変形し、両端部を溶接により接合したモータのステータ構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　図５は、従来の永久磁石ブラシレスモータのステータコアの折り曲げ後の平面図である。ステータコア１１は、ティース１３を有する複数のコア片１１ａが薄肉部１１ｂを介して連結され積層されて構成される。折り曲げ前のステータコア１１の両端部は平面状突き合わせ面１５で突き合わせ、両端部に凹凸部１６を備えている。ステータコア１１の薄肉部１１ｂを屈曲してステータコア１１を環状にするとともにステータコア１１の両端部を溶接により接合し、隣接するティース１３の間にスロット１４を形成してモータのステータ１０を構成している。外周１０ａにある溶接部１７は、スロット１４の径方向における中心線１８上に位置している。
　しかしながら、上述の従来技術では、コア部材の端部を溶接することによって、溶接部において、コア部材の表裏面の絶縁被膜が破壊され、コア部材間が電気的に導通する状態になり、渦電流が増加した結果、鉄損が増加してモータ効率が低下するという課題がある。
特開２００９－３３８７４号公報
　本発明に係るモータのステータは、ティースを有する複数のコア片が薄肉部を介して連結され積層されたステータコアを備え、薄肉部を屈曲してステータコアを環状にするとともにステータコアの両端部を溶接により接合し、隣接するティース間にスロットを形成したモータのステータにおいて、ステータコアの溶接部はスロットの径方向における中心線近傍にない。
　これにより、コア端部溶接による鉄損の増加を抑え、高効率の永久磁石ブラシレスモータを提供することができる。
図１は、本発明の実施の形態１に係る永久磁石ブラシレスモータのステータコアの折り曲げ後の平面図である。 図２は、有限要素法によるステータコアの磁束線解析計算結果を示す図である。 図３は、本発明の実施の形態２に係る永久磁石ブラシレスモータのステータコアの折り曲げ後の平面図である。 図４は、本発明の実施の形態３に係る永久磁石ブラシレスモータのステータコアの折り曲げ後の平面図である。 図５は、従来の永久磁石ブラシレスモータのステータコアの折り曲げ後の平面図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１に係る永久磁石ブラシレスモータのステータコアの折り曲げ後の平面図である。ステータコア２１は、ティース２３を有する複数のコア片２1ａが薄肉部２１ｂを介して連結され積層されて構成される。折り曲げ前のステータコア２１の両端部は平面状突き合わせ面２５で突き合わせ、両端部に凹凸部２６を備えている。ステータコア２１の薄肉部２１ｂを屈曲してステータコア２１を環状にするとともにステータコア２１の両端部を溶接により接合し、隣接するティース２３の間にスロット２４を形成してモータのステータ２０を構成している。
　このように構成されたステータ２０は、１２個の等間隔に配置されたティース２３と、環状に延在するヨーク２２と隣接するティース２３の間に形成されているスロット２４を備える。ステータ２０の外周２０ａにある溶接部２７は、スロット２４の径方向における中心線１８近傍になく、スロット２４の中心線１８とティース２３の径方向における中心線１９との間の位置にある。
　図２は、有限要素法によるステータコアの磁束線解析計算結果を示す図である。図２から明らかなように、スロットの中心線１８付近は磁束が一番集中する所で、スロットの中心線１８からティースの中心線１９へ向けて離れるに従い、磁束２８の集中が徐々に緩和されている。つまり、スロットの中心線１８付近の磁束密度が一番高く、スロットの中心線１８からティースの中心線１９の方向へ離れるに従い、磁束密度が徐々に小さくなることがわかる。渦電流損の大きさは、分布する磁束２８の磁束密度の２乗に比例するため、従来のスロットの中心線１８上の溶接位置Ｐ０より本実施の形態１の溶接位置Ｐ１で溶接することによって鉄損を小さくすることができる。
　（実施の形態２）
　図３は、本発明の実施の形態２に係る永久磁石ブラシレスモータのステータコアの折り曲げ後の平面図である。ステータコア３１は、ティース３３を有する複数のコア片３１ａが薄肉部３１ｂを介して連結され積層されて構成される。折り曲げ前のステータコア３１の両端部は平面状突き合わせ面３５で突き合わせ、両端部に凹凸部３６を備えている。ステータコア３１の薄肉部３１ｂを屈曲してステータコア３１を環状にするとともにステータコア３１の両端部を溶接により接合し、隣接するティース３３の間にスロット３４を形成してモータのステータ３０を構成している。
　このように構成されたステータ３０は、１２個の等間隔に配置されたティース３３と、環状に延在するヨーク３２と隣接するティース３３の間に形成されているスロット３４を備える。折り曲げ前のステータコア３１の両端部は突き合わせ面３５で突き合わせ、両端部に凹凸部３６を備えている。外周３０ａにある溶接部３７は、スロット３４の径方向における中心線１８上から離れたティース３３の径方向における中心線１９近傍にある。
　実施の形態１と同様、図２から明らかなように、溶接位置はスロット３４の中心線１８からティース３３の中心線１９の方向へ離れるに従い磁束密度が徐々に小さくなる。このように、ティース３３の中心線１９近傍は磁束が最も集中しにくい位置にある。このため、従来のスロットの中心線上の溶接位置Ｐ０より本実施の形態２の溶接位置Ｐ２で溶接することが、鉄損を小さくすることができるので望ましい。
　（実施の形態３）
　図４は、本発明の実施の形態３に係る永久磁石ブラシレスモータのステータコアの折り曲げ後の平面図である。本実施の形態３が実施の形態１および実施の形態２と異なる点はステータスコアの両端部を接合するに際して、溶接せずに樹脂モールドで固定する点である。その他の構成は、実施の形態１および実施の形態２と同じであるので、実施の形態１と同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　図４に示すように、本実施の形態３のステータ４０は、ステータコア２１の薄肉部２１ｂを屈曲してステータコア２１を環状にするとともにステータコア２１の両端部を接合して樹脂モールド２９により固定し、隣接するティース２３の間にスロット２４を形成している。このように、本実施の形態３のステータ４０は、ステータコア２１の両端部を溶接せず、樹脂モールドで固定することによって、コア端部溶接による鉄損の増加を無くすことが可能である。これにより、高効率の永久磁石ブラシレスモータを提供することができる。
　また、上記実施の形態１～３に記載のステータを使用して永久磁石ブラシレスモータを構成すれば、コア端部溶接による鉄損の増加を抑え、高効率の永久磁石ブラシレスモータを提供することができる。
　本発明に係る永久磁石ブラシレスモータのステータコアは、コア端部溶接による鉄損の増加を抑え、高効率の永久磁石ブラシレスモータを提供することが可能のため、自動車、家電製品などの高効率が求められる用途に適している。
　１０，２０，３０，４０　　ステータ
　１０ａ，２０ａ，３０ａ　　ステータの外周
　１１，２１，３１　　ステータコア
　１１ａ，２１ａ，３１ａ　　コア片
　１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ　　薄肉部
　１２，２２，３２　　ヨーク
　１３，２３，３３　　ティース
　１４，２４，３４　　スロット
　１５，２５，３５　　突き合わせ面
　１６，２６，３６　　凹凸部
　１７，２７，３７　　溶接部
　１８　　スロットの中心線
　１９　　ティースの中心線

Claims (4)

  1. ティースを有する複数のコア片が薄肉部を介して連結され積層されたステータコアを備え、前記薄肉部を屈曲して前記ステータコアを環状にするとともに前記ステータコアの両端部を溶接により接合し、隣接する前記ティース間にスロットを形成したモータのステータにおいて、前記ステータコアの溶接部は前記スロットの径方向における中心線近傍にないことを特徴とするモータのステータ。
  2. 前記ステータコアの溶接部は前記ティースの径方向における中心線近傍にあることを特徴とする請求項１に記載のモータのステータ。
  3. ティースを有する複数のコア片が薄肉部を介して連結され積層されたステータコアを備え、前記薄肉部を屈曲して前記ステータコアを環状にするとともに前記ステータコアの両端部を接合し、隣接する前記ティース間にスロットを形成したモータのステータにおいて、前記ステータコアの両端部を溶接せずに樹脂モールドで固定することを特徴とするモータのステータ。
  4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のステータを備えたモータ。
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