WO2019117207A1 - インシュレータ及びそれを備えたステータ、モータ - Google Patents

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WO2019117207A1
WO2019117207A1 PCT/JP2018/045737 JP2018045737W WO2019117207A1 WO 2019117207 A1 WO2019117207 A1 WO 2019117207A1 JP 2018045737 W JP2018045737 W JP 2018045737W WO 2019117207 A1 WO2019117207 A1 WO 2019117207A1
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WO
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coil
insulator
stator
axial end
winding portion
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/045737
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English (en)
French (fr)
Inventor
菱田　光起
浩勝 国友
博 米田
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure

Definitions

  • the present invention relates to an insulator around which a coil is wound, a stator provided with the same, and a motor.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which a step or an inclination is provided inside an end of a cylindrical body of an insulating coil bobbin on which a coil is wound or a ridge portion provided at both ends of the cylindrical body to realize an aligned winding coil. Proposed.
  • a coil is formed by winding a plurality of grooves on the upper surface of a split type insulator mounted on an axial upper end surface of teeth to insulate the coil from the teeth.
  • a configuration is disclosed that provides a holding portion for holding a to realize an aligned winding coil.
  • the coil when a coil is wound around an insulator by passing the winding through an introduction groove formed in the flange of the insulator, the coil is bent at the outlet of the introduction groove, so the coil has a predetermined angle with respect to the radial direction In the state, it is wound from the axial direction upper end face of the insulator.
  • the present invention has been made in view of the foregoing, and an object thereof is to provide an insulator capable of aligning wound coils and reducing costs.
  • the coil holding portion for positioning and fixing the coil is formed only on both circumferential side surfaces of the coil winding portion.
  • the insulator according to the present invention covers a coil end part covering an axial one end face and a part of both side faces of a tooth protruding from the core segment and in which a coil consisting of a winding is wound.
  • the insulator includes a plurality of grooves formed on both circumferential side surfaces of the coil winding portion and a coil holding portion for positioning and fixing the coil, and an axial direction of the coil winding portion.
  • the end face is not provided with a groove, and while extending in the axial direction on each of both circumferential side faces of the coil winding portion, a plurality of circumferentially projecting protrusions are formed at predetermined intervals to form the plurality A groove is formed, and an axial direction end of the projection is inclined so as to become lower in height toward an axial direction end surface of the coil winding portion.
  • the groove is not provided on the axial end surface of the coil winding portion.
  • an insulator having the same shape can be used for the axial upper end surface and the lower end surface of the tooth regardless of the inclination angle.
  • the insulators can be made common, and the cost can be reduced.
  • 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 being puffed and wound at the corner portion of the coil winding portion.
  • the axial direction one end part of the said protrusion is in the position left
  • the insulator is provided on each of axial end faces of the teeth of the core segment, and a stator segment formed by winding a coil formed of a winding around the coil winding portion of the insulator
  • the plurality of stator segments may be connected in an annular shape, and the teeth may project radially inward of the annular ring.
  • the coil space factor in the stator can be increased.
  • the insulator of the same shape is attached to each of the axial end faces of the teeth.
  • the coil is wound around the coil winding portion such that the winding is inclined in a radial direction. Further, it is preferable that the coil is wound in an aligned manner around the coil winding portion.
  • a space between the teeth adjacent in the circumferential direction is configured as a slot for accommodating the coil, and an insulating paper for insulating the core segment and the tooth from the coil is covered in the slot so as to cover the side surface of the tooth And it is preferable to arrange
  • a motor according to the present invention comprises at least the above-described stator, and a rotor including a rotating shaft disposed radially inward of the stator at a predetermined distance from the stator.
  • the coil space factor in the stator can be increased, and the efficiency of the motor can be improved.
  • an alignment wound coil can be realized, and the cost of the insulator can be reduced.
  • FIG. 1 is a top view of a motor according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the motor shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic view of a stator.
  • FIG. 4A is a perspective view showing a portion surrounded by a broken line shown in FIG.
  • FIG. 4B is a side view of the structure shown in FIG. 4A as viewed in the radial direction.
  • FIG. 4C is a side view of the structure shown in FIG. 4A as viewed from the circumferential direction.
  • FIG. 5A is a perspective view showing the main part of the insulator according to one embodiment.
  • FIG. 5B is a schematic cross-sectional view showing a portion surrounded by a broken line shown in FIG. 5A.
  • FIG. 5C is a schematic cross-sectional view taken along line VC-VC in FIG. 5A.
  • FIG. 6 is a schematic view of a process in which coils are aligned and wound around an insulator.
  • FIG. 1 shows a top view showing a motor according to this embodiment
  • FIG. 2 shows an equivalent circuit diagram of the motor shown in FIG. 1
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of a stator
  • the stator 4 is a shaft 2
  • FIGS. 1 and 3 show a schematic diagram of a stator
  • the stator 4 is a shaft 2
  • FIGS. 1 and 3 illustration and description of some components and their functions are omitted.
  • the frame and the bus bar are not shown.
  • the insulator 5 is not shown.
  • the exterior body which accommodates the stator 4 is not shown in figure.
  • the shape of the exterior body is, for example, a cylinder made of metal, a substantially rectangular parallelepiped, a substantially rectangular parallelepiped, a polygonal columnar body or the like, and is appropriately selected according to the specification of the motor 1.
  • the components shown in the drawings are also simplified.
  • the insulator 5 shown in FIG. 1 is partially different from the actual shape, and the coils U1 to W4 and their lead terminals 71 shown in FIG.
  • the shape of the is very different.
  • the symbol + indicates the winding start of the coil
  • the symbol ⁇ indicates the winding end of the coil.
  • the longitudinal direction of the shaft 2 may be referred to as an axial direction
  • the radial direction of the stator 4 may be referred to as a radial direction
  • the circumferential direction of the stator 4 may be referred to as a circumferential direction.
  • the side on which the lead terminals 71 of the coils U1 to W4 are provided is referred to as "upper” and the opposite side is referred to as “lower”
  • the side on which the rotor is provided may be referred to as "inside” and the opposite side, that is, the side of the stator core 40 may be referred to as "outside”.
  • the lamination direction of the magnetic steel sheets to be described later and the above axial direction are the same direction and are synonymous.
  • teeth plural type of teeth
  • the plurality of teeth projecting in the center direction of the annular stator core is referred to as teeth (a plurality of teeth).
  • teeth a plurality of teeth
  • one tooth is described as a tooth 42.
  • a plurality of teeth in the core segment 41 described later is referred to as teeth.
  • one tooth portion of the plurality of tooth portions in the core segment 41 is described as a tooth 42.
  • the motor 1 includes a rotor 3 having a shaft 2 which is a rotation shaft of the motor 1, a stator 4 and coils U1 to W4 inside an outer body (not shown).
  • the rotor 3 includes a shaft 2 and magnets 31 in which N poles and S poles are alternately disposed along the outer peripheral direction of the shaft 2 so as to face the stator 4.
  • a neodymium magnet is used as the magnet 31 used for the rotor 3.
  • the material, shape, and material of the neodymium magnet can be appropriately changed according to the output of the motor.
  • the rotor 3 is disposed radially inward of the stator 4 at a constant distance from the stator 4.
  • the stator 4 is a cylindrical body configured by connecting a plurality of stator segments 40a in an annular shape.
  • the insulators 5 are respectively attached to the teeth 42 of the core segment 41 from the upper and lower end faces in the axial direction, and an insulator such as insulating paper 6 is attached between the insulators 5 Windings are wound around the coil winding portion 50 and the arrangement portion of the insulator such as the insulating paper 6 (see FIGS. 4A to 4C) to constitute, for example, the coil U1.
  • the external appearance of the stator segment 40a configured as described above is a columnar body having a substantially sectoral cross-sectional shape.
  • the stator 4 and the stator segment 40 a have a plurality of core segments 41 and teeth 42 projecting radially inward from the inner circumferences of the core segments 41.
  • the core segment 41 is formed by punching a magnetic steel sheet containing silicon or the like as a core segment sheet which forms a part of a substantially annular stator core sheet. It is a layered product which laminated this board (core segment sheet) in multiple layers.
  • the appearance of the core segment 41 configured as described above is a columnar body having a cross-sectional shape that is a piece-like shape that constitutes a part of a substantially annular stator core sheet.
  • the stacking direction of the plate is a normal direction to the plate surface of the plate.
  • the core segment 41 has a yoke portion 41c and a tooth 42 projecting from a substantially central portion of the yoke portion 41c.
  • the core segment 41 has a recess 41a formed on one side of the yoke portion 41c located in the circumferential direction, and a protrusion 41b formed on the other side. Both the recess 41a and the protrusion 41b have an axis in each side. It is formed extending in the entire direction. Focusing on one core segment 41, the convex portion 41b of the core segment 41 adjacent in the circumferential direction fits into the concave portion 41a of the core segment 41, and the convex portion 41b of the core segment 41 extends in the circumferential direction. On the other hand, they are fitted and connected to the recesses 41 a of the adjacent core segments 41.
  • the annularly shaped stator core 40 is configured by the core segments 41 adjacent in the circumferential direction being fitted and connected as described above.
  • interval of the teeth 42 adjacent to the circumferential direction comprises the slot 43.
  • the stator 4 has 12 coils U1 to W4. These coils are attached to each tooth 42 through the insulator 5 and the insulating paper 6 (see FIGS. 4A to 4C). As viewed from the direction, they are disposed in each slot 43.
  • the coils U1 to W4 are each composed of a winding having a circular cross section made of a metal material such as copper with an insulating film applied on the surface, and wound in parallel with the insulator 5 by multilayer winding. It is done.
  • the multi-layer winding refers to a state in which the coil 7 is wound around the insulator 5 in a plurality of layers.
  • circuit means “circular” including processing tolerance of the winding and deformation of the winding when wound around the tooth 42, and the same applies to the following description. Further, in the following description, when one of the coils U1 to W4 is taken up to describe a structure or the like without specifying the coil U1 to W4, the coil 7 is called.
  • the coils U1 to U4, V1 to V4, and W1 to W4 are connected in series, and three phases of U, V, and W phases are star-connected.
  • three U-, V- and W-phase currents having a phase difference of 120 ° in electrical angle with each other are supplied to coils U1 to U4, V1 to V4 and W1 to W4, respectively, and excited to generate a rotating magnetic field.
  • a torque is generated in the rotor 3 by the rotating magnetic field, and the shaft 2 is supported by a bearing (not shown) and rotated.
  • the number of magnetic poles of the rotor 3 is ten in total: five N poles and five S poles facing the stator 4 and the number of slots 43 is twelve, but in particular The present invention is not limited to the above, and may be applied to other combinations of the number of magnetic poles and the number of slots.
  • FIGS. 4A to 4C respectively 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. Note that the illustration of the coil 7 is omitted in FIGS. 4A to 4C for the convenience of description. Further, the insulating paper 6 sandwiched and attached between the insulator 5 and the core segment 41 and the tooth 42 is also illustrated, but shows the state before being folded so as to be accommodated in the slot 43.
  • insulators 5 having the same shape are respectively attached to the teeth 42 projecting from one core segment 41 from the upper and lower end faces in the axial direction, respectively.
  • the insulating paper 6 is sandwiched between the tooth 42 and the insulator 5.
  • the insulators 5 are provided so as to cover both axial end surfaces of the tooth 42 and portions near the both end surfaces.
  • the insulator 5 is an insulating member formed by molding an insulating resin material, and a coil winding portion 50 on which the coil 7 (see FIG. 5C) is wound and a first portion formed at one end of the coil winding portion 50. It has a collar 51 and a second collar 52 formed at the other end.
  • the first collar 51 is mounted on the core segment 41 side
  • the second collar 52 is mounted on the tip of the tooth 42 located radially inward of the stator 4.
  • the coil introduction groove 53 is formed in the first collar portion 51, and when the coil is wound around the coil winding portion 50, the winding constituting the coil 7 is the coil introduction groove 53.
  • the winding start portion is guided to the coil winding portion 50 in contact with the inner surface 51a (hereinafter referred to as the inner surface 51a of the first collar portion 51) facing the second collar portion 52 in the first collar portion 51.
  • the winding start portion of the coil 7 refers to the vicinity of the first turn of the first layer coil wound around the coil winding portion 50 in the coil 7.
  • the outer peripheral surfaces 50a and 50b covering each of the axial upper end surfaces of the tooth 42 are smooth surfaces in which no groove or the like is provided on the surface.
  • the unevenness (not shown) generated when forming the insulator 5 with a mold or the like also remains on the outer peripheral surfaces 50a and 50b.
  • the arithmetic mean roughness of the unevenness is, for example, about 3 ⁇ m to 6 ⁇ m.
  • the surfaces 50c, 50d covering both circumferential end surfaces of the tooth 42 are formed to be orthogonal to the axial upper end surface of the tooth 42 and the coil 7 Are formed to fix the winding position thereof (see FIGS.
  • the shape of the outer peripheral surfaces 50a to 50d (hereinafter, may be referred to as the surface of the coil winding portion 50) of the insulator 5 including the coil holding portion 54 will be described later.
  • the term “perpendicular” means “perpendicular” including the processing tolerance of the insulator 5, the processing tolerance of the tooth 42, and the assembly tolerance at the time of attaching the insulator 5 to the tooth 42. It means “parallel” including the processing tolerance of and the assembly tolerance at the time of attaching the insulator 5 to the tooth 42, and the same applies to the following description.
  • the inner surface 51 a of the first flange portion 51 is a surface provided parallel to a surface orthogonal to the axial upper end surface or the axial lower end surface of the tooth 42.
  • the insulator 5 has a function to electrically insulate the core segment 41 and the tooth 42 from the coil 7 together with the insulating paper 6. Further, the insulator 5 has a function of stably maintaining the alignment winding of the coil 7 described later.
  • the insulating paper 6 is impregnated with, for example, an insulating oil, so as to cover both side surfaces of the tooth 42 in the circumferential direction, and in the axial direction with the first and second flange portions 51, 52 of the insulator 5, respectively. It is arranged so as to partially overlap. Further, although not shown, the insulating paper 6 is folded so as to cover the inside of the slot 43 when assembling the motor 1. As a result, the core segment 41 and the tooth 42 and the coil 7 can be electrically isolated from each other, and the core segment 41 and the tooth 42 adjacent in the circumferential direction can be electrically isolated.
  • FIG. 5A shows a schematic view of the main part of the insulator according to this 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
  • FIG. 6 shows the schematic diagram of the middle process in which a coil is alignedly wound by an insulator.
  • the insulator 5 shown in FIGS. 5A to 5C is the same as that shown in FIGS. 4A to 4C, the structure of the insulator 5 is simplified and shown in FIGS. 5A to 5C for the convenience of description. 5B and 5C, a part of the coil 7 is illustrated.
  • a coil holding portion 54 formed of a plurality of grooves 55 is provided on the outer peripheral surfaces 50c and 50d corresponding to the circumferential side surfaces of the surface of the coil winding portion 50 of the insulator 5.
  • the coil holding portion 54 is provided over the entire radial direction of the outer peripheral surfaces 50c and 50d, and each of the plurality of grooves 55 is formed to extend in the axial direction. Further, the radial width of the groove 55 is formed to match the wire diameter of the coil 7 to be wound.
  • "Match" means "match” including the processing tolerance of the wire diameter of the coil 7 and the processing tolerance of the groove 55, and the same applies to the following description.
  • the winding which comprises the coil 7 forms an insulating film in the surface of the electric wire which consists of copper etc.
  • wire diameter of the coil 7 means a value obtained by adding twice the thickness of the insulating film to the wire diameter of the electric wire.
  • the plurality of grooves 55 extend in the axial direction on the outer peripheral surfaces 50c and 50d of the coil winding portion 50, and a plurality of protrusions 56 protruding in the circumferential direction are formed at a pitch according to the wire diameter of the coil 7. It is configured. The spaces between the adjacent protrusions 56 correspond to one groove 55.
  • the winding of the coil 7 is fitted into each of the plurality of grooves 55, and the coil 7 is positioned and fixed to the coil winding portion 50. Further, as shown in FIG. 6, the winding of the coil 7 is wound obliquely with respect to the coil winding portion 50 with respect to the radial direction.
  • the protrusion 56 may be substantially triangular shape in the cross sectional view in radial direction, and may be another shape.
  • the cross-sectional shape may be substantially square or substantially circular.
  • the shape of the protrusion 56 may be appropriately changed in accordance with the cross-sectional shape of the coil 7 to be wound. Further, the protrusions 56 are integrally formed when the insulator 5 is formed.
  • the axial upper end portion 56a (hereinafter simply referred to as the end portion 56a) of the projection 56 is located at a predetermined distance L in the axial direction from the outer circumferential surface 50a. Further, the end portion 56a is inclined so that the height of the projection 56 is lowered toward the outer peripheral surface 50a, and the projection 56 is formed such that the inclination angle ⁇ is 45 °.
  • the lower end portion in the axial direction of the protrusion 56 is at a position separated from the outer peripheral surface 50b by a predetermined distance L in the axial direction.
  • the projections 56 are inclined toward the outer circumferential surface 50b so that the height of the projections 56 is lowered, and the projections 56 are formed such that the inclination angle ⁇ is 45 °.
  • the inclination angle ⁇ is not particularly limited to this value, and may be appropriately changed depending on the dimensions of the coil winding portion 50, the wire diameter of the winding of the coil 7, the bending rigidity, and the like.
  • the insulator 5 covers the axial end surface of the tooth 42 projecting from the core segment 41 and a part of both side surfaces in the circumferential direction, and the coil 7 formed of a winding is wound.
  • the coil winding unit 50 is provided.
  • a coil holding portion 54 including a plurality of grooves 55 is provided on outer circumferential surfaces 50c and 50d which are both circumferential side surfaces of the coil winding portion 50, while outer circumferential surfaces 50a and 50b which are axial end faces of the coil winding portion are grooves. Is not provided.
  • the coil 7 is positioned and fixed to the coil winding portion 50 by the coil holding portion 54. Further, since the outer peripheral surfaces 50a and 50b located on the axial upper end surface or the lower end surface of the tooth 42 are smooth surfaces without grooves, the winding of the coil 7 is oblique to the coil winding portion 50. Also in the case of being wound, it is not necessary to change the shape of the outer peripheral surfaces 50a and 50b. Therefore, the extending direction of the groove 55 in the coil holding portion 54 can be made the same for the insulator 5 mounted on the axial direction upper end surface of the tooth 42 and the insulator 5 mounted on the axial direction lower end surface. By this, the same insulator 5 can be used for the axial direction upper end surface and the lower end surface of the tooth 42, the insulator can be made common, and the manufacturing cost of the insulator 5 can be reduced.
  • the curvature changes according to the bending rigidity and the wire diameter of the winding of the coil 7.
  • the end 56a of the projection 56 extends at a predetermined height to the position of the outer peripheral surface 50a, the coil 7 protrudes from the groove 55 depending on the curvature of the winding and is puffed at the corner of the coil winding portion 50.
  • the coil 7 wound on the bulge may be unrolled, and as a whole, alignment winding of the coil 7 may not be realized.
  • the end portion 56a of the protrusion 56 constituting the groove 55 is inclined toward the outer peripheral surface 50a of the coil winding portion 50 so that the height is reduced, so that the coil 7 has an outer peripheral surface.
  • the coil 7 When wound from 50a to the outer circumferential surface 50c or 50d, it is possible to prevent the coil 7 from swelling at the corners of the coil winding portion 50.
  • the end 56 a of the projection 56 a predetermined distance L away from the outer peripheral surface 50 a of the coil winding portion 50, the coil 7 is similarly squeezed at the corner of the coil winding portion 50. You can prevent The above limitation may be applied to only one of the shape and the position of the end 56 a of the protrusion 56.
  • the end 56a may be positioned apart from the outer circumferential surface 50a by a predetermined distance L without being inclined.
  • the insulator 5 which concerns on this embodiment can respond also to the case where it is anticlockwise rotation, when the winding direction of the coil 5 is clockwise.
  • the motor 1 shown in FIG. 1 depending on the specifications, for example, U-phase coils U1 and U2 are wound by the same winding, coil U1 is wound clockwise, and coil U2 is wound counterclockwise.
  • both coils can be similarly wound in alignment.
  • the insulator 5 covers an axial end surface of the tooth 42 projecting from the core segment 41 and a part of both side surfaces in the circumferential direction, and coil winding in which the coil 7 formed of a winding is wound. And a first ridge portion 51 having a coil introduction groove 53 continuously provided on the base end side of the tooth 42 in the coil winding portion 50 and guiding the coil 7 to the coil winding portion 50; And a second ridge portion 52 provided continuously on the tip side of the tooth 42 in the portion 50.
  • a coil holding portion 54 including a plurality of grooves 55 is provided on outer circumferential surfaces 50c and 50d which are both circumferential side surfaces of the coil winding portion 50, while outer circumferential surfaces 50a and 50b which are axial end faces of the coil winding portion are grooves. Is not provided.
  • a plurality of grooves 55 are formed by forming a plurality of protrusions 56 extending in the axial direction and protruding in the circumferential direction at predetermined intervals on both circumferential side surfaces of the coil winding portion 50.
  • the axial end portion 56 a of the projection 56 is inclined so as to be lower in height toward the outer peripheral surface 50 a which is an axial direction end surface of the coil winding portion 50.
  • the insulator 5 according to the present embodiment to, for example, the stator 4 of the motor 1 shown in FIG. 1, alignment winding of the coil 7 can be achieved, and a dead space in which the coil 7 in the coil winding unit 50 is not wound. Can be reduced. By this, the space factor of the coil 7 in the slot 43 can be increased, and the efficiency of the motor 1 can be improved.
  • the outer circumferential surfaces 50 a and 50 b of the coil winding portion 50 may be provided substantially parallel to the axial upper end surface of the tooth 42. Further, the inner surface 51 a of the first flange 51 may be provided so as to be inclined radially outward with a surface orthogonal to the axial upper end surface or the axial lower end surface of the tooth 42 as a reference surface.
  • the insulator 5 in the above embodiment can also be applied to the case where the coil 7 is single-layer wound or multi-layer wound.
  • the insulator 5 is mounted on the tooth 42 of the core segment 41, and the coil 7 is wound around the coil winding portion 50 to form the stator segment 40a.
  • a mode may be adopted in which each of the teeth 42 of the stator core is mounted and the coil 7 is wound around the coil winding portion 50.
  • the annular stator core said here is comprised laminating
  • the annular stator core has a plurality of teeth (so-called teeth).
  • the motor 1 in the above embodiment is described for use in an inner rotor type motor, it goes without saying that the insulator 5 of the present embodiment can be applied to another type of motor.
  • two concave grooves are provided at the tip (radially inner end) of the tooth 42.
  • the concave grooves are also referred to as supplemental grooves in, for example, US Pat. No. 6,104,117 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-42531.
  • the effect of the auxiliary groove suppresses cogging torque and torque ripple in the rotational operation of the rotor 3 of the motor 1, and contributes to the reduction of vibration and noise in the characteristics of the motor.
  • the winding of the coil 7 in the said embodiment is also called winding electric wire, and is marketed.
  • the conductor portion of the winding or the wire for winding includes copper or aluminum containing unavoidable impurities.
  • the unavoidable impurities mean a trace amount of impurity elements which can not be avoided to be mixed into copper and aluminum during the manufacturing process.
  • unavoidable impurities include As, Bi, Sb, Pb, Fe, S, oxygen and the like.
  • unavoidable impurities are Si, Mn, Ti, V, Zr, Fe, Cu and the like.
  • the conductor portion of the winding is covered with an insulating layer of insulating resin.
  • the insulating resin for example, a polyimide, a polyamideimide, a polyesterimide, a polyesteramide imide, a polyamide, a polyhydantoin, a polyurethane, a polyacetal, an epoxy resin and the like are appropriately selected according to the specification of the motor 1.
  • the cross-sectional shape of the winding may be various, such as approximately square or approximately rectangular.
  • the material component of the magnet 31 in the above embodiment includes at least one of Sc, Y and a lanthanoid element, Fe or Fe and Co, and B.
  • the magnet 31 is a rare earth sintered magnet, and is so-called neodymium sintered magnet or neodymium sintered magnet or the like.
  • the surface layer of the rare earth sintered magnet is provided with a rust prevention film (rust prevention layer) for rust prevention.
  • the insulator according to the present invention can realize an aligned winding coil corresponding to the wire diameter of a coil having a different wire diameter, and therefore is useful for application to a motor or the like that requires high efficiency.

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  • Power Engineering (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

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。

Description

インシュレータ及びそれを備えたステータ、モータ
　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。
　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。
　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。
　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。
特開平１１－１２２８５５号公報 特開２０１３－２４３８３５号公報 米国特許第６３５６００１号明細書 国際公開第２０１１／１１８３５７号
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
図１は、一実施形態に係るモータの上面図である。 図２は、図１に示すモータの等価回路図である。 図３は、ステータの概略模式図である。 図４Ａは、図１に示す破線で囲まれた部分を示す斜視図である。 図４Ｂは、図４Ａに示す構造を径方向から見た側面図である。 図４Ｃは、図４Ａに示す構造を周方向から見た側面図である。 図５Ａは、一実施形態に係るインシュレータの要部を示す斜視図である。 図５Ｂは、図５Ａに示す破線で囲まれた部分を示す断面模式図である。 図５Ｃは、図５ＡにおけるＶＣ－ＶＣ線での断面模式図である。 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である。
　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。
　（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　［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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　［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。
　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。
　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。
　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。
　［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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
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

Claims (10)

  1. 　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、巻線で構成された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インシュレータ。
  2. 　請求項１に記載のインシュレータにおいて、
    　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。
  3. 　請求項１に記載の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、前記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、
    　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。
  4. 　請求項１に記載の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、前記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、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むことを特徴とするステータ。
  5. 　請求項１に記載の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、前記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、
    　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。
  6. 　請求項１に記載の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、前記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、
    　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。
  7. 　請求項１に記載の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、前記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、
    　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。
  8. 　請求項１に記載の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、前記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、
    　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。
  9. 　請求項１に記載の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、前記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、
    　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。
  10. 　請求項１に記載の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、前記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、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むステータと、
    　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モータ。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006115685A (ja) * 2004-09-17 2006-04-27 Asmo Co Ltd インシュレータ、ステータ、及びブラシレスモータ
JP2006340581A (ja) * 2005-06-06 2006-12-14 Toyota Motor Corp 回転電機
JP2007336757A (ja) * 2006-06-19 2007-12-27 Mitsubishi Electric Corp 回転電機
JP2008206322A (ja) * 2007-02-21 2008-09-04 Mitsubishi Electric Corp 電機子の絶縁シートおよび電機子
JP2015133808A (ja) * 2014-01-10 2015-07-23 アスモ株式会社 インシュレータ及びステータ
JP2016077129A (ja) * 2014-10-09 2016-05-12 アスモ株式会社 電機子

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1235327A3 (en) * 2001-02-21 2004-07-07 Kabushiki Kaisha Moric Stator coil structure for rotary electrical machine and method of manufacturing the same
JP2014014196A (ja) * 2010-12-29 2014-01-23 Nippon Densan Corp 電機子、インシュレータ及びモータ
JP6387816B2 (ja) * 2014-12-08 2018-09-12 トヨタ自動車株式会社 回転電機のステータ
KR102410397B1 (ko) * 2015-06-30 2022-06-17 엘지이노텍 주식회사 인슐레이터 및 이를 포함하는 모터

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006115685A (ja) * 2004-09-17 2006-04-27 Asmo Co Ltd インシュレータ、ステータ、及びブラシレスモータ
JP2006340581A (ja) * 2005-06-06 2006-12-14 Toyota Motor Corp 回転電機
JP2007336757A (ja) * 2006-06-19 2007-12-27 Mitsubishi Electric Corp 回転電機
JP2008206322A (ja) * 2007-02-21 2008-09-04 Mitsubishi Electric Corp 電機子の絶縁シートおよび電機子
JP2015133808A (ja) * 2014-01-10 2015-07-23 アスモ株式会社 インシュレータ及びステータ
JP2016077129A (ja) * 2014-10-09 2016-05-12 アスモ株式会社 電機子

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