WO2025239015A1 - 回転機の固定子の構造 - Google Patents

回転機の固定子の構造

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WO2025239015A1
WO2025239015A1 PCT/JP2025/010840 JP2025010840W WO2025239015A1 WO 2025239015 A1 WO2025239015 A1 WO 2025239015A1 JP 2025010840 W JP2025010840 W JP 2025010840W WO 2025239015 A1 WO2025239015 A1 WO 2025239015A1
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WO
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insulator
magnetic body
stator
axial direction
region
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Pending
Application number
PCT/JP2025/010840
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English (en)
French (fr)
Inventor
祐司 大村
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MinebeaMitsumi Inc
Original Assignee
MinebeaMitsumi Inc
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Publication date
Application filed by MinebeaMitsumi Inc filed Critical MinebeaMitsumi Inc
Publication of WO2025239015A1 publication Critical patent/WO2025239015A1/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16—Stator cores with slots for windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/34—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation

Definitions

  • the present invention relates to the structure of a stator for a rotating machine, including a generator or electric motor.
  • Patent Document 1 discloses a stator for an electric motor that is molded from resin and includes a laminated core and windings wound concentrated around the pole teeth of the laminated core, with an insulating sheet interposed between adjacent windings (see, for example, Patent Document 1).
  • the insulators arranged on both ends of the laminated core are formed in shapes that are symmetrical to each other with respect to the surfaces facing the laminated core.
  • an insulator having the above-described shape when used, certain restrictions are imposed on the area in the stacking direction of the laminated core where the windings can be wound, which is one example of a problem that certain restrictions are imposed on improving efficiency.
  • the present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to provide a stator structure for a rotating machine that can achieve high efficiency.
  • a stator for a rotating machine comprises a magnetic body having two surfaces perpendicular to the axial direction and a surface extending radially, an insulator covering the magnetic body, and a coil wound so as to face the radially extending surface of the magnetic body, the insulator comprising a first insulator and a second insulator, the thickness of the first insulator being thinner than the thickness of the second insulator, and the first insulator covering the circumferentially extending surface of the magnetic body, the radially extending surface, and one of the two surfaces perpendicular to the axial direction.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a structure of a rotating machine according to an embodiment of the present invention
  • 1 is a perspective view showing a structure of a rotating machine according to an embodiment of the present invention, with a yoke removed
  • 3 is a perspective view showing the structure of the rotating machine of FIG. 2 from a different direction.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a structure of a stator assembly of a rotating machine according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view showing the structure of a magnetic body of a stator according to an embodiment of the present invention.
  • 6 is a perspective view showing the structure of the magnetic body of FIG. 5 from a different direction.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a structure of a rotating machine according to an embodiment of the present invention
  • 1 is a perspective view showing a structure of a rotating machine according to an embodiment of the present invention, with a yoke removed
  • 3 is a perspective view showing the structure of the rotating machine of FIG. 2
  • FIG. 2 is a perspective view showing the structure of a first insulator of the stator according to the embodiment of the present invention.
  • 8 is a perspective view showing the structure of the first insulator of FIG. 7 from a different direction.
  • FIG. FIG. 3 is a perspective view showing the structure of a second insulator of the stator according to the embodiment of the present invention.
  • 10 is a perspective view showing the structure of the second insulator of FIG. 9 from a different direction.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a structure of a circuit board according to an embodiment of the present invention
  • 3A and 3B are diagrams showing the structure of a coupling region between a magnetic body and a second insulator of a stator according to an embodiment of the present invention
  • 3A and 3B are diagrams showing the structure of a coupling region between a magnetic body, a first insulator, and a second insulator of a stator according to an embodiment of the present invention
  • 3A and 3B are diagrams showing the structure of a region involved in coupling of a stator with a circuit board according to an embodiment of the present invention
  • 15 is a perspective view showing the structure of the region involved in bonding with the circuit board in FIG. 14 from a different direction.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a rotating machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the rotating machine according to the embodiment of the present invention with the yoke removed.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the structure of the rotating machine of FIG. 2 from a different direction.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the structure of a stator assembly for a rotating machine according to an embodiment of the present invention.
  • a rotating machine 100 is a rotating machine 100 used as an electric motor or a generator, and includes a rotating shaft 40, a rotor 30 fixed to the rotating shaft 40, a stator 10 positioned on the same axis as the rotor 30, a coil 14, a first bearing 51 and a second bearing 52 that support the rotating shaft 40, a coil spring 60 as an elastic body, and a circuit board 20 as a substrate.
  • the rotating machine 100 as an electric motor can convert electrical energy supplied from the outside into rotational energy and supply the rotational energy to a device connected to the rotating shaft 40.
  • the rotating machine 100 as a generator can convert rotational energy generated in a device connected to the rotating shaft 40 into electrical energy and supply the electrical energy to the outside.
  • the rotating shaft 40 is formed, for example, from a metal material and has a generally cylindrical shape.
  • the rotating shaft 40 is disposed within a gap inside the stator 10.
  • the first bearing 51 and the second bearing 52 are disposed side by side in the axial direction within the gap inside the stator 10.
  • the first bearing 51 and the second bearing 52 support the rotating shaft 40 rotatably relative to the stator 10.
  • the rotor 30 includes a magnet 31, a cup-shaped or approximately cup-shaped yoke 32 that covers the upper side of the stator 10 in the direction of the rotation axis, and a hole (inner peripheral portion) 33 located in the center of the yoke 32.
  • the magnet 31 surrounds the rotor 30.
  • the rotating machine 100 is an outer rotor type in which the rotor 30 is located on the outer peripheral side of the stator 10 in the radial direction.
  • the magnet 31 is formed in a cylindrical or approximately cylindrical shape centered on the center of the hole 33.
  • the magnet 31 is fixed to the inner peripheral surface of the outer peripheral portion of the yoke 32.
  • the magnet 31 is formed in a cylindrical or approximately cylindrical shape centered on the center of the hole 33.
  • the rotor 30 is fixed to the rotating shaft 40. Specifically, one end of the rotor 30 in the axial direction is attached to the hole 33 of the rotor 30.
  • a coil can be wound around the inner peripheral surface of the outer peripheral portion of the yoke 32 instead of the magnet 31, making it possible to generate a main magnetic flux.
  • the stator 10 when the stator 10 generates a main magnetic flux, it can interact with the main magnetic flux and convert electrical energy into rotational energy and vice versa.
  • the rotor 30 can function as either an armature or a field magnet depending on the application.
  • the stator 10 is constructed by stacking multiple annular plate-shaped magnetic materials 11, such as electromagnetic steel plates, in the axial direction, which is an example of a predetermined direction.
  • the stator 10 has a roughly hollow cylindrical shape and shares the same axis as the rotor 30. As will be described later, the stator 10 also has multiple protruding portions in the radial direction. Coils 14 are wound around the stator 10, and it is possible to generate main magnetic flux. Furthermore, when the rotor 30 generates main magnetic flux, it is possible to interact with the main magnetic flux and convert electrical energy into rotational energy and vice versa. In other words, the stator 10 can function as either an armature or a field magnet, depending on the application.
  • the first bearing 51 and the second bearing 52 are press-fitted and fixed into the inner circumferential surface of a hole provided in a base (not shown) that supports the rotating machine 100 and is provided below the rotating machine 100.
  • the first bearing 51 and the second bearing 52 are arranged a predetermined distance apart in the axial direction of the rotating shaft 40 within the hole.
  • the first bearing 51 is one of a pair of bearings provided in the rotating machine 100 and is provided on the upper side of the rotating shaft 40.
  • the first bearing 51 is, for example, a ball bearing that includes an inner ring, an outer ring, and multiple rolling elements provided between the inner and outer rings.
  • the inner surface of the inner ring of the first bearing 51 is attached to the outer surface of the rotating shaft 40.
  • the outer surface of the outer ring of the first bearing 51 is attached to the inner surface of a hole (not shown).
  • plain bearings can also be used for the first bearing 51 and the second bearing 52. In this case, bearings such as sintered oil-impregnated bearings, gas bearings, and magnetic bearings can be used.
  • the second bearing 52 is one of a pair of bearings provided in the rotating machine 100 and is provided below the rotating shaft 40.
  • the second bearing 52 is, for example, a ball bearing that includes an inner ring, an outer ring, and multiple rolling elements provided between the inner and outer rings.
  • the inner surface of the inner ring of the second bearing 52 is attached to the outer surface of the rotating shaft 40.
  • the outer surface of the outer ring of the second bearing 52 is attached to the inner surface of a hole portion (not shown).
  • the stator 10 is integrated with a circuit board 20 to form a stator assembly 1 .
  • the circuit board 20 is mounted with electronic components that constitute a control circuit for controlling the driving of the rotating machine 100.
  • the circuit board 20 may also be mounted with a sensor for measuring the position of the rotor 30.
  • the stator 10 is formed of a magnetic body 11 , a first insulator 12 , a second insulator 13 , and a coil 14 .
  • the magnetic body 11 is formed by stacking magnetic materials in the axial direction.
  • the magnetic body 11 has a roughly hollow cylindrical shape and shares the same axis as the rotor 30. As will be described later, the magnetic body 11 also has multiple protruding portions in the radial direction.
  • the first insulator 12 is formed, for example, from a resin material, and has a shape that covers a partial area of the magnetic body 11. The specific configuration of the first insulator 12 will be described later.
  • the second insulator 13 is formed, for example, from a resin material, and has a shape that covers a partial area of the magnetic body 11. The specific configuration of the second insulator 13 will be described later.
  • the coil 14 is made of, for example, a conductive material, and is wound around each of the multiple radially protruding portions of the magnetic body 11, as described below, with the radial direction as its central axis. Specifically, the coil 14 is wound so as to face the radially extending surface 113 of the magnetic body 11, via the first insulator 12 and the second insulator 13.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the structure of the magnetic body of the stator according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the structure of the magnetic body of FIG. 5 from a different direction.
  • the magnetic body 11 has a generally hollow cylindrical shape and is coaxial with the rotor 30.
  • the magnetic body 11 also has multiple protruding portions in the radial direction.
  • the magnetic body 11 has a total of six protruding portions spaced at 60-degree intervals in the circumferential direction, but this is not limiting and the number can be changed as desired depending on the application.
  • the protruding portion of the magnetic body 11 has an area at its radial tip that extends on both sides in the circumferential direction.
  • the magnetic body 11 when viewed from the axial direction, has a shape that is approximately a hollow cylinder with six approximately T-shaped protruding portions located every 60 degrees in the circumferential direction around the outer periphery.
  • the magnetic body 11 has an inner peripheral surface 111, a surface 112 extending in the circumferential direction, a surface 113 extending in the radial direction, a back surface 114 of the outermost surface extending in the circumferential direction, the outermost surface 115 extending in the circumferential direction, a surface that does not face the circuit board 20 (hereinafter also referred to as the "first surface 116 perpendicular to the axial direction"), and a surface that faces the circuit board 20 (hereinafter also referred to as the "second surface 117 perpendicular to the axial direction").
  • the inner circumferential surface 111 is a surface that defines the hollow region of the approximately hollow cylinder, and the rotating shaft 40, first bearing 51, and second bearing 52 are located inside the inner circumferential surface 111.
  • the inner circumferential surface 111 is approximately circular, and has the same axis as the rotor 30.
  • a concave region 111C is provided on the inner circumferential surface 111. Specifically, the concave region 111C is formed so that a portion of the inner circumferential surface 111 is recessed radially outward more than the surrounding region. When viewed in the axial direction, the concave region 111C has an approximately semicircular shape.
  • the circumferentially extending surface 112 forms the outer periphery of the approximately hollow cylinder, and is located radially opposite the inner periphery surface 111.
  • the radially extending surfaces 113 are formed so as to protrude radially from the circumferentially extending surface 112, and are the surfaces located at both circumferential ends of the six protruding portions mentioned above.
  • the back surface 114 of the outermost circumferential surface is a surface formed to extend approximately perpendicularly in the circumferential direction from the tip of the radially extending surface 113. Furthermore, the back surface 114 of the outermost circumferential surface is located on the radially opposite side of the outermost circumferential surface 115, which will be described later.
  • the outermost circumferential surface 115 is the surface located outermost in the radial direction of the magnetic body 11.
  • the outermost circumferential surface 115 is formed to extend from the circumferential end of the back surface 114 of the outermost circumferential surface in a direction approximately 180 degrees opposite in the circumferential direction to the circumferential end of the back surface 114 of the adjacent outermost circumferential surface.
  • the shape of the circumferential surface of the outermost circumferential surface 115 is approximately arc-shaped, and has the same axis as the rotor 30.
  • the first surface 116 perpendicular to the axial direction is formed on a surface perpendicular to the inner peripheral surface 111, the circumferentially extending surface 112, the radially extending surface 113, the back surface 114 of the outermost circumferentially extending surface, and the outermost circumferentially extending surface 115.
  • the first surface 116 perpendicular to the axial direction is located on the opposite side of the axial direction from the second surface 117 perpendicular to the axial direction, which will be described later.
  • the second surface 117 perpendicular to the axial direction is formed on a surface perpendicular to the inner peripheral surface 111, the circumferentially extending surface 112, the radially extending surface 113, the back surface 114 of the outermost circumferentially extending surface, and the outermost circumferentially extending surface 115.
  • the second surface 117 perpendicular to the axial direction is located on the opposite side of the axial direction from the first surface 116 perpendicular to the axial direction.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the structure of the first insulator of the stator according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view showing the structure of the first insulator of FIG. 7 from a different direction.
  • the first insulator 12 is formed from a resin material containing polycarbonate, for example, and has a shape that covers a partial area of the magnetic body 11. Specifically, the first insulator 12 has a shape that covers the surface 116 of the magnetic body 11 that does not face the circuit board 20 (first surface 116 perpendicular to the axial direction), the surface 112 extending in the circumferential direction, the surface 113 extending in the radial direction, and the back surface 114 of the outermost surface extending in the circumferential direction.
  • the first insulator 12 only needs to be formed thinner than the second insulator 13, and may be formed from other known resin materials, including, for example, PBT-GF30.
  • the first insulator 12 has a surface 121 covering the circumferentially extending surface 112, a surface 122 covering the radially extending surface 113, a surface 123 covering the back surface 114 of the outermost circumferentially extending surface, and a surface 124 covering the first surface 116 perpendicular to the axial direction.
  • the surface 121 covering the circumferentially extending surface 112 has a shape that covers the circumferentially extending surface 112 of the magnetic body 11.
  • the shape of the surface 121 covering the circumferentially extending surface 112 is approximately arc-shaped, and has the same axis as the rotor 30.
  • the diameter of the surface 121 covering the circumferentially extending surface 112 is approximately the same size as the diameter of the circumferentially extending surface 112.
  • the surface 122 covering the radially extending surface 113 has a shape that covers the radially extending surface 113 of the magnetic body 11. Specifically, the surface 122 covering the radially extending surface 113 is formed continuously from the surface 121 that covers the circumferentially extending surface 112, and has a shape that covers both circumferential surfaces of the radially extending surface 113 located at both circumferential ends of the six protruding portions described above that are formed so as to protrude radially from the circumferentially extending surface 112.
  • the surface 122 covering the radially extending surface 113 is formed so as to cover a surface 134 of the second insulator 13 that faces the inner surface of the coil 14, as will be described later.
  • the surface 123 covering the back surface 114 of the outermost circumferentially extending surface has a shape that covers the back surface 114 of the outermost circumferentially extending surface of the magnetic body 11.
  • the surface 123 covering the back surface 114 of the outermost circumferentially extending surface is formed continuously from the surface 122 that covers the radially extending surface 113, and has a shape that covers the back surface 114 of the outermost circumferentially extending surface that is formed so as to extend approximately perpendicular to the circumferential direction from the tip of the radially extending surface 113.
  • the surface 124 covering the first surface 116 perpendicular to the axial direction has a shape that covers the first surface 116 of the magnetic body 11 that is perpendicular to the axial direction.
  • the surface 124 covering the first surface 116 perpendicular to the axial direction has a shape that covers the inner surface 111 of the magnetic body 11, the surface 112 extending in the circumferential direction, the surface 113 extending in the radial direction, the back surface 114 of the outermost surface extending in the circumferential direction, and the first surface 116 perpendicular to the axial direction, which is a surface that is perpendicular to the outermost surface 115 extending in the circumferential direction.
  • FIG. 9 is a perspective view showing the structure of the second insulator of the stator according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view showing the structure of the second insulator of FIG. 9 from a different direction.
  • the second insulator 13 is formed from a known material, such as PBT-GF30, as a resin material, and has a shape that covers a partial area of the magnetic body 11. Specifically, as will be described later, the second insulator 13 has a shape that covers the surface 117 of the magnetic body 11 that faces the circuit board 20 (hereinafter also referred to as the "second surface perpendicular to the axial direction").
  • the second insulator 13 is formed, for example, from a resin material, and has a shape that covers a partial area of the magnetic body 11. Specifically, the second insulator 13 has a shape that covers the surface 117 of the magnetic body 11 that faces the circuit board 20 (the second surface 117 that is perpendicular to the axial direction). The second insulator 13 also has a protrusion 133 that is formed to extend in a direction away from the magnetic body 11 in the axial direction.
  • the second insulator 13 has a surface 131 covering the second surface 117 perpendicular to the axial direction, an inner circumferential surface 132, a protrusion 133, and a surface 134 facing the inner circumferential surface of the coil 14.
  • the surface 131 covering the second surface 117 perpendicular to the axial direction has a shape that covers the second surface 117 of the magnetic body 11 that is perpendicular to the axial direction.
  • the surface 131 covering the second surface 117 perpendicular to the axial direction is a surface that is perpendicular to the inner surface 111, the circumferentially extending surface 112, the radially extending surface 113, the back surface 114 of the outermost surface extending in the circumferential direction, and the outermost surface 115 of the magnetic body 11, and has a shape that covers the second surface 117 perpendicular to the axial direction that is located on the opposite side from the first surface 116 perpendicular to the axial direction.
  • the inner circumferential surface 132 is a surface that defines the hollow region of the approximately hollow cylinder, and the rotor 30 is located inside the inner circumferential surface 132. When viewed from the axial direction, the inner circumferential surface 132 is approximately circular and has the same axis as the rotor 30.
  • the inner circumferential surface 132 is provided with a cutout region 132C and a convex region 132P.
  • a plurality of cutout regions 132C are formed on the inner circumferential surface 132 in the axial direction so as to recess from the opposite side of the magnetic body 11 toward the side where the magnetic body 11 is located.
  • three cutout regions 132C are provided at intervals of 120 degrees in the circumferential direction, but the number is not limited to this and can be changed as desired depending on the application.
  • the cutout region 132C has a shape that engages with a convex region 22P on the inner circumferential surface 22 of the circuit board 20, which will be described later.
  • the convex region 132P is formed so as to protrude radially inward from the inner circumferential surface 132.
  • the convex region 132P has a substantially semicircular shape. Specifically, the convex region 132P is formed so that it protrudes radially in a portion of the inner circumferential surface 132 more than the surrounding region.
  • the protruding portion 133 is a region surrounded by the back surface 114 of the outermost circumferentially extending surface 115 and the outermost circumferentially extending surface 114 of the surface 131 covering the second surface 117 perpendicular to the axial direction, and is a portion that protrudes toward the opposite side of the magnetic body 11.
  • the protruding portion 133 is formed so as to extend in the axial direction away from the magnetic body 11.
  • the surface 134 facing the inner peripheral surface of the coil 14 has a shape that covers the radially extending surface 113 of the magnetic body 11. Furthermore, the surface 134 facing the inner surface of the coil 14 is covered in the circumferential direction by the surface 122 that covers the radially extending surface 113.
  • FIG. 11 is a perspective view showing the structure of a circuit board according to an embodiment of the present invention.
  • the circuit board 20 has a generally hollow disk shape. As described above, the circuit board 20 is mounted with electronic components that constitute a control circuit and the like for controlling the driving of the rotating machine 100. Specifically, the electronic components that constitute the control circuit and the like are mounted on the surface opposite to the surface 21 that faces the second insulator 13. The circuit board 20 has a surface 21 facing the second insulator 13 and an inner peripheral surface 22 .
  • the surface 21 facing the second insulator 13 is formed to face the protruding portion 133 of the second insulator 13.
  • the surface 21 facing the second insulator 13 and the protruding portion 133 are not in contact with each other, but in order to stabilize the position of the stator 10, the surface 21 facing the second insulator 13 and the protruding portion 133 may be in contact with each other.
  • the inner peripheral surface 22 is a surface that defines a hollow space at the center of the circuit board 20.
  • a convex region 22P is provided on the inner peripheral surface 132.
  • a plurality of convex regions 22P are formed so as to protrude radially inward from the inner circumferential surface 22.
  • the convex regions 22P have a shape that protrudes radially more than the surrounding regions in a portion of the inner circumferential surface 22.
  • three convex regions 22P are provided at intervals of 120 degrees in the circumferential direction, but the number is not limited to this and can be changed as desired depending on the application.
  • the convex region 22P has a shape that engages with the cutout region 132C.
  • FIG. 12 is a diagram showing the structure of the coupling region between the magnetic body and the second insulator of the stator according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing the structure of the coupling region between the magnetic body, the first insulator, and the second insulator of the stator according to the embodiment of the present invention.
  • the circumferentially extending surface 112 (see Figure 12) of the magnetic body 11 is covered by a surface 121 that covers the circumferentially extending surface 112.
  • the radially extending surface 113 (see Figure 12) is covered by a surface 122 that covers the radially extending surface 113.
  • the back surface 114 (see Figure 12) of the outermost circumferentially extending surface is covered by a surface 123 that covers the back surface 114 of the outermost circumferentially extending surface.
  • the thickness of the first insulator 12 is formed to be thinner than the thickness of the second insulator 13.
  • the thickness of a surface 124 of the first insulator 12 facing a surface 116 perpendicular to the axial direction of the magnetic body 11 is formed to be thinner than the thickness of a surface 131 of the second insulator 13 facing the other surface 117 of the surfaces perpendicular to the axial direction of the magnetic body 11.
  • the thickness t1 of the first insulator 12 is smaller than the thickness t2 of the second insulator 13.
  • FIG. 14 is a diagram showing the structure of a region related to the connection of the stator with the circuit board according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a perspective view showing the structure of the region involved in bonding with the circuit board in FIG. 14 from a different direction.
  • the second insulator 13 has a cutout region 132C in a portion of the inner circumferential surface 132 that is recessed in the axial direction relative to the surrounding region.
  • the circuit board 20 has a protruding region 22P in a portion of the inner circumferential surface 22 that protrudes radially relative to the surrounding region.
  • the cutout region 132C and the protruding region 22P have shapes that allow them to engage with each other, and by engaging the cutout region 132C and the protruding region 22P, the second insulator 13 and the circuit board 20 can be engaged with each other, as shown in Figure 4.
  • the stator 10 comprises a magnetic body 11 having two surfaces 116, 117 perpendicular to the axial direction and a surface 113 extending radially, insulators 12, 13 covering the magnetic body 11, and a coil 14 wound to face the radially extending surface 113 of the magnetic body 11.
  • the insulators 12, 13 comprise a first insulator 12 and a second insulator 13, and the thickness of the first insulator 12 is thinner than the thickness of the second insulator 13.
  • the first insulator 12 covers the circumferentially extending surface 112 of the magnetic body 11, the radially extending surface 113, and one surface 116 of the two surfaces 116, 117 perpendicular to the axial direction.
  • the thickness of the first insulator 12 is formed thinner than the thickness of the second insulator 13, making it possible to expand the area in which the coil 14 is wound in the direction toward the insulator 12 in the axial direction of the magnetic body 11. Therefore, it is possible to provide a stator structure for the rotating machine 100 that can achieve high efficiency.
  • the first insulator 12 has a surface 122 facing the radially extending surface 113 and a surface 124 facing one of the two surfaces 116, 117 perpendicular to the axial direction, 116;
  • the second insulator 13 has a surface 131 facing the other of the two surfaces 116, 117 perpendicular to the axial direction, 117; and the thickness of the surface 124 of the first insulator 12 facing the surface 116 perpendicular to the axial direction of the magnetic body 11 is thinner than the thickness of the surface 131 of the second insulator 13 facing the other of the surfaces 117 perpendicular to the axial direction of the magnetic body 11.
  • the thickness of the surface 124 of the first insulator 12 that faces the surface 116 perpendicular to the axial direction of the magnetic body 11 is thinner than the thickness of the surface 131 of the second insulator 13 that faces the other surface 117 of the surfaces perpendicular to the axial direction of the magnetic body 11. This makes it possible to further expand the area around which the coil 14 is wound in the axial direction of the magnetic body 11, toward the insulator 12.
  • the surface 122 of the first insulator 12 that covers the surface 113 extending radially of the magnetic body 11 also covers the surface 134 of the second insulator 13 that faces the inner surface of the coil 14.
  • the surface 134 facing the inner surface of the coil 14 is covered by the first insulator 12, which is thinner than the second insulator 13, making it possible to reduce the thickness of the insulators 12 and 13 in the circumferential direction. This makes it possible to further expand the area around the magnetic body 11 where the coil 14 is wound.
  • the second insulator 13 has a protrusion 133 formed to extend in the axial direction away from the magnetic body 11.
  • stator 10 further includes a circuit board 20 having a surface 21 facing the second insulator 13, and the protrusion 133 faces the circuit board 20.
  • the magnetic body 11 has a concave region 111C in a partial region of the inner circumferential surface 111 that is recessed radially more than the surrounding region.
  • the winding can be positioned, including preventing rotation of the magnetic body 11, when winding the winding around the magnetic body 11.
  • the winding can be positioned by bringing a jig used for winding (not shown) into contact with the concave region 111C and the convex region 132P.
  • the winding can also be positioned by bringing the jig (not shown) into contact with the concave region 111C and the cutout region 132C.
  • the second insulator 13 has a convex region 132P in a portion of the inner circumferential surface 132 that protrudes radially more than the surrounding region.
  • the winding can be positioned, including preventing rotation of the second insulator 13 and magnetic body 11, when winding.
  • the winding can be positioned by bringing the jig into contact with the convex region 132P and the concave region 111C.
  • the second insulator 13 has a cutout region 132C in a portion of the inner circumferential surface 132 that is recessed axially more than the surrounding region
  • the circuit board 20 has a protruding region 22P in a portion of the inner circumferential surface 22 that protrudes radially more than the surrounding region, and the second insulator 13 and the circuit board 20 engage with each other via the cutout region 132C and the protruding region 22P.
  • the second insulator 13 has the cutout region 132C and the circuit board 20 has the protruding region 22P, it is possible to engage the second insulator 13 and the circuit board 20 with each other without increasing the thickness in the axial direction. Therefore, when engaging the stator 10 and the circuit board 20, it is possible to reduce the thickness in the axial direction of the entire stator assembly 1, thereby enabling the entire stator assembly 1 to be made smaller. Furthermore, when winding, it is possible to position the winding, including preventing rotation of the second insulator 13 and the magnetic body 11. For example, the winding can be positioned by bringing the jig into contact with the notched region 132C and the recessed region 111C.
  • the rotating machine 100 includes a rotating shaft 40, a rotor 30 fixed to the rotating shaft 40, and a stator 10 positioned coaxially with the rotor 30.
  • the back surface 114 of the outermost surface extending in the circumferential direction of the magnetic body 11 is not covered with an insulator, but may be covered with the first insulator 12 or the second insulator 13.
  • stator assembly 10... stator, 11... magnetic material, 12... first insulator, 13... second insulator, 14... coil, 20... circuit board, 21... surface of circuit board facing second insulator, 22... inner circumferential surface of circuit board, 22P... convex area on inner circumferential surface of circuit board, 30... rotor, 31... magnet, 32... yoke, 33... hole, 40... rotating shaft, 51... first bearing, 52... second bearing, 60... coil spring, 100... rotating machine, 111... inner circumferential surface of magnetic material, 111C... concave area on inner circumferential surface of magnetic material, 112... circumferentially extending surface of magnetic material, 113... radially extending surface of magnetic material, 114...

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Abstract

高い効率を実現することが可能な回転機の固定子の構造を提供すること。　固定子（１０）は、軸方向に直交する２つの面（１１６、１１７）と、径方向に延在する面（１１３）と、を有する磁性体（１１）と、前記磁性体（１１）を覆う絶縁体（１２、１３）と、前記磁性体（１１）の前記径方向に延在する面（１１３）に対向するように巻き付けられたコイル（１４）と、を備えており、前記絶縁体（１２、１３）は、第１の絶縁体（１２）と、第２の絶縁体（１３）と、を有しており、前記第１の絶縁体（１２）の厚さは、前記第２の絶縁体（１３）の厚さよりも薄く形成されている、前記第１の絶縁体（１２）は、前記磁性体（１１）の周方向に延在する面（１１２）と、前記径方向に延在する面（１１３）と、前記軸方向に直交する２つの面（１１６、１１７）のうち一方の面（１１６）とを覆うことで得られる。

Description

回転機の固定子の構造
　本発明は、発電機、電動機を含む回転機の固定子の構造に関する。
　従来、回転機の効率を向上させるためには巻線の抵抗成分により発生する銅損を低減させる必要があることが知られている。一方で、銅損を低減させるために巻線の高密度化を図る場合、絶縁距離を確保するために一定の制約があることも知られている。例えば、特許文献１には、積層鉄心と、前記積層鉄心の極歯部に集中巻した巻線とを備え、隣合う前記巻線間に絶縁シートを介在させ樹脂成形した電動機の固定子が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００－３３３３９９号公報
　ところで、特許文献１に開示された電動機の固定子において、積層鉄心の両端に配置される絶縁体は、積層鉄心と対向する面に対して互いに対称となる形状として成型されている。
　しかしながら、上記のような形状を有する絶縁体を利用すると、積層鉄心の積層方向において、巻線を巻きつける領域に一定の制約が生じることから、効率の向上には一定の制約が生じることを課題の一例とする。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高い効率を実現することが可能な回転機の固定子の構造を提供することを目的とする。
　本発明の代表的な実施の形態に係る回転機の固定子は、軸方向に直交する２つの面と、径方向に延在する面と、を有する磁性体と、前記磁性体を覆う絶縁体と、前記磁性体の前記径方向に延在する面に対向するように巻き付けられたコイルと、を備えており、前記絶縁体は、第１の絶縁体と、第２の絶縁体と、を有しており、前記第１の絶縁体の厚さは、前記第２の絶縁体の厚さよりも薄く形成されている、前記第１の絶縁体は、前記磁性体の周方向に延在する面と、前記径方向に延在する面と、前記軸方向に直交する２つの面のうち一方の面とを覆うことを特徴とする。
本発明の実施の形態に係る回転機の構造を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る回転機のうち、ヨークを取り除いた構造を示す斜視図である。 図２の回転機の構造を異なる方向から示した斜視図である。 本発明の実施の形態に係る回転機の固定子の組立体の構造を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る固定子の磁性体の構造を示す斜視図である。 図５の磁性体の構造を異なる方向から示した斜視図である。 本発明の実施の形態に係る固定子の第１の絶縁体の構造を示す斜視図である。 図７の第１の絶縁体の構造を異なる方向から示した斜視図である。 本発明の実施の形態に係る固定子の第２の絶縁体の構造を示す斜視図である。 図９の第２の絶縁体の構造を異なる方向から示した斜視図である。 本発明の実施の形態に係る回路基板の構造を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る固定子の磁性体と第２の絶縁体との結合領域の構造を示す図である。 本発明の実施の形態に係る固定子の磁性体と第１の絶縁体と第２の絶縁体との結合領域の構造を示す図である。 本発明の実施の形態に係る固定子の回路基板との結合に関わる領域の構造を示す図である。 図１４の回路基板との結合に関わる領域の構造を異なる方向から示した斜視図である。
　先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
［回転機の構成］
　図１は、本発明の実施の形態に係る回転機の構造を示す斜視図である。
　図２は、本発明の実施の形態に係る回転機のうち、ヨークを取り除いた構造を示す斜視図である。
　図３は、図２の回転機の構造を異なる方向から示した斜視図である。
　図４は、本発明の実施の形態に係る回転機の固定子の組立体の構造を示す斜視図である。
　図１から図３に示すように、本発明の実施の形態に係る回転機１００は、電動機または発電機として用いられる回転機１００であり、回転軸４０と、回転軸４０に固定される回転子３０と、回転子３０と同一軸上に位置する固定子１０と、コイル１４と、回転軸４０を支持する第１軸受５１および第２軸受５２と、弾性体としてのコイルばね６０と、基板としての回路基板２０と、を備える。
　電動機としての回転機１００は、外部から供給された電気エネルギーを回転エネルギーに変換し、回転軸４０に接続された機器に回転エネルギーを供給することができる。また、発電機としての回転機１００は、回転軸４０に接続された機器で発生した回転エネルギーを電気エネルギーに変換し、外部へ電気エネルギーを供給することができる。
　回転軸４０は、例えば、金属製の材料から形成され、略円柱の形状を有している。回転軸４０は、固定子１０の内部の空隙の中に配置されている。第１軸受５１及び第２軸受５２は、固定子１０の内部の空隙の中に軸線方向に並んで配置されている。第１軸受５１及び第２軸受５２は、回転軸４０を固定子１０に対して回転可能に支持している。
　回転子３０は、磁石３１と、回転軸方向において固定子１０の上側を覆うカップ状または略カップ状のヨーク３２と、ヨーク３２の中央に設けられている孔部（内周部）３３とを備える。磁石３１は回転子３０を囲んでいる。つまり、回転機１００は、径方向において、回転子３０が固定子１０の外周側に設けられるアウタロータ型である。磁石３１は、孔部３３の中央部を中心とした円筒状または略円筒状に形成される。また、本発明の実施の形態では磁石３１はヨーク３２の外周部の内周面に固定されている。磁石３１は、孔部３３の中央部を中心とした円筒状または略円筒状に形成される。回転子３０は、回転軸４０に固定されている。具体的には、回転子３０の軸線方向における一端部が、回転子３０の孔部３３に装着される。ヨーク３２の外周部の内周面には磁石３１の代わりにコイルを巻くことも可能であり、主磁束を生成することも可能である。この場合、固定子１０が主磁束を生成した場合に主磁束と相互作用して電気エネルギーと回転エネルギーを相互に変換することも可能である。すなわち、回転子３０は、用途に応じて電機子または界磁のいずれの役割も果たすこともできる。
　固定子１０は、電磁鋼板など環状の複数枚の板状の磁性体１１を、所定の方向の一例である軸線方向に積み重ねることにより構成される。固定子１０は、略中空円柱の形状を有しており、回転子３０と同一の軸心を有している。また、固定子１０は、後述するように、径方向において複数の突出する部分を備える。固定子１０にはコイル１４が巻かれており、主磁束を生成することが可能である。また、回転子３０が主磁束を生成した場合に主磁束と相互作用して電気エネルギーと回転エネルギーを相互に変換することも可能である。すなわち、固定子１０は、用途に応じて電機子または界磁のいずれの役割も果たすことができる。
　第１軸受５１及び第２軸受５２は、回転機１００の下側に設けられた、回転機１００を支持する図示しない基部に設けられた孔部の内周面に圧入されて固定されている。第１軸受５１及び第２軸受５２は、孔部内において回転軸４０の軸線方向に所定の距離だけ離れて配置されている。
　第１軸受５１は、回転機１００が備える一対の軸受のうち回転軸４０の上側に設けられている。第１軸受５１は、例えば、内輪及び外輪の他、内輪と外輪の間に設けられている複数の転動体を備える玉軸受である。第１軸受５１の内輪の内周面が回転軸４０の外周面に取り付けられている。また、第１軸受５１の外輪の外周面が図示しない孔部の内周面に取り付けられている。また、第１軸受５１及び第２軸受５２には、玉軸受以外にも、滑り軸受を適用することも可能である。この場合、焼結含油軸受や気体軸受、磁気軸受けなどの軸受を適用することができる。
　第２軸受５２は、回転機１００が備える一対の軸受のうち回転軸４０の下側に設けられている。第２軸受５２は、例えば、内輪及び外輪の他、内輪と外輪の間に設けられている複数の転動体を備える玉軸受である。第２軸受５２の内輪の内周面が回転軸４０の外周面に取り付けられている。また、第２軸受５２の外輪の外周面が図示しない孔部の内周面に取り付けられている。
　図４に示すように、固定子１０は、回路基板２０と一体となって固定子の組立体１を形成している。
　回路基板２０には、回転機１００の駆動を制御するための制御回路などを構成する電子部品が搭載されている。回路基板２０には、電子部品以外にも、回転子３０の位置測定のためのセンサが搭載されていてもよい。
［固定子の構成］
　また、図４に示すように、固定子１０は、磁性体１１と、第１の絶縁体１２と、第２の絶縁体１３と、コイル１４と、で形成されている。
　磁性体１１は、磁性材料を軸方向において積層することによって形成されている。また、磁性体１１は、略中空円柱の形状を有しており、回転子３０と同一の軸心を有している。また、磁性体１１は、後述するように、径方向において複数の突出する部分を備える。
　第１の絶縁体１２は、例えば樹脂材料から形成されており、磁性体１１の一部の領域を覆う形状を有している。第１の絶縁体１２の具体的な構成は、後述する。
　第２の絶縁体１３は、例えば樹脂材料から形成されており、磁性体１１の一部の領域を覆う形状を有している。具体的には、第２の絶縁体１３の具体的な構成は、後述する。
　コイル１４は、例えば導電性材料から形成されており、磁性体１１のうち、後述する径方向において複数の突出する部分のそれぞれに対して、径方向を中心軸として巻かれている。具体的には、コイル１４は、第１の絶縁体１２および第２の絶縁体１３を介して、磁性体１１の径方向に延在する面１１３に対向するように巻き付けられている。
［磁性体の構成］
　図５は、本発明の実施の形態に係る固定子の磁性体の構造を示す斜視図である。
　図６は、図５の磁性体の構造を異なる方向から示した斜視図である。
　先述したように、磁性体１１は、略中空円柱の形状を有しており、回転子３０と同一の軸心を有している。また、磁性体１１は、径方向において複数の突出する部分を備える。本実施の形態においては、磁性体１１は、周方向において６０度毎に突出する部分を、合計で６箇所、備えるが、これに限らず、用途に応じてその数を任意に変更することができる。
　磁性体１１の突出する部分は、径方向の先端において、周方向の両側に延在する領域を有している。つまり、磁性体１１は、軸方向から見ると、略中空円柱の外周に、略Ｔ字型の突出する部分を周方向において６０度毎に６箇所を備えた形状を有している。
　磁性体１１は、内周面１１１と、周方向に延在する面１１２と、径方向に延在する面１１３と、周方向に延在する最も外側の面の裏面１１４と、周方向に延在する最も外側の面１１５と、回路基板２０とは対向しない面（以下、「軸方向に直交する第１の面１１６」とも称する。）と、回路基板２０とは対向する面（以下、「軸方向に直交する第２の面１１７」とも称する。）と、を有する。
　内周面１１１は、略中空円柱の中空領域を区画する面であり、内周面１１１の内側には、回転軸４０、第１軸受５１、第２軸受５２が位置する。内周面１１１は、軸方向から見ると、略円形であり、回転子３０と同一の軸心を有している。内周面１１１には、凹状の領域１１１Ｃが設けられている。具体的には、凹状の領域１１１Ｃは、内周面１１１の一部の領域において周辺の領域よりも径方向において外側に向かって窪むように形成されている。凹状の領域１１１Ｃは、軸方向から見ると、略半円形の形状を有している。
　周方向に延在する面１１２は、略中空円柱の外周部分を形成する面であり、径方向において、内周面１１１の反対側に位置する面である。
　径方向に延在する面１１３は、周方向に延在する面１１２から径方向に突出するようにして形成された、先述した６箇所の突出する部分において、周方向の両端に位置する面である。
　周方向に延在する最も外側の面の裏面１１４は、径方向に延在する面１１３の先端から周方向に略垂直に延在するように形成された面である。また、周方向に延在する最も外側の面の裏面１１４は、後述する周方向に延在する最も外側の面１１５に対して、径方向において反対側に位置している。
　周方向に延在する最も外側の面１１５は、磁性体１１の径方向において、最も外側に位置する面である。周方向に延在する最も外側の面１１５は、周方向に延在する最も外側の面の裏面１１４の周方向における端部から周方向において略１８０度反対の方向に向かって、隣接する周方向に延在する最も外側の面の裏面１１４の周方向における端部まで延在するように形成されている。なお、周方向に延在する最も外側の面１１５は、その周面の形状を軸方向から見ると、略弧形であり、回転子３０と同一の軸心を有している。
　軸方向に直交する第１の面１１６は、内周面１１１、周方向に延在する面１１２、径方向に延在する面１１３、周方向に延在する最も外側の面の裏面１１４、および周方向に延在する最も外側の面１１５と直交する面に形成されている。軸方向に直交する第１の面１１６は、軸方向において、後述する軸方向に直交する第２の面１１７とは反対側に位置している。
　軸方向に直交する第２の面１１７は、内周面１１１、周方向に延在する面１１２、径方向に延在する面１１３、周方向に延在する最も外側の面の裏面１１４、および周方向に延在する最も外側の面１１５と直交する面に形成されている。軸方向に直交する第２の面１１７は、軸方向において、軸方向に直交する第１の面１１６とは反対側に位置している。
［第１の絶縁体の構成］
　図７は、本発明の実施の形態に係る固定子の第１の絶縁体の構造を示す斜視図である。
　図８は、図７の第１の絶縁体の構造を異なる方向から示した斜視図である。
　先述したように、第１の絶縁体１２は、例えば樹脂材料として、ポリカーボネートを含む材料から形成されており、磁性体１１の一部の領域を覆う形状を有している。具体的には、第１の絶縁体１２は、磁性体１１のうち、回路基板２０とは対向しない面１１６（軸方向に直交する第１の面１１６）と、周方向に延在する面１１２と、径方向に延在する面１１３と、周方向に延在する最も外側の面の裏面１１４と、を覆う形状を有している。ただし、第１の絶縁体１２は、第２の絶縁体１３よりも薄く形成されていればよく、例えば樹脂材料として、ＰＢＴ－ＧＦ３０を含む、その他の公知の材料から形成されていてもよい。
　第１の絶縁体１２は、周方向に延在する面１１２を覆う面１２１と、径方向に延在する面１１３を覆う面１２２と、周方向に延在する最も外側の面の裏面１１４を覆う面１２３と、軸方向に直交する第１の面１１６を覆う面１２４と、を有する。
　周方向に延在する面１１２を覆う面１２１は、磁性体１１のうち、周方向に延在する面１１２を覆う形状を有している。周方向に延在する面１１２を覆う面１２１は、その周面の形状を軸方向から見ると、略弧形であり、回転子３０と同一の軸心を有している。また、周方向に延在する面１１２を覆う面１２１の径は、周方向に延在する面１１２の径と略同一の大きさを有している。
　径方向に延在する面１１３を覆う面１２２は、磁性体１１のうち、径方向に延在する面１１３を覆う形状を有している。具体的には、径方向に延在する面１１３を覆う面１２２は、周方向に延在する面１１２を覆う面１２１から連続して形成されており、周方向に延在する面１１２から径方向に突出するようにして形成された、先述した６箇所の突出する部分の周方向の両端に位置する径方向に延在する面１１３の周方向の両方の面を覆う形状を有している。
　径方向に延在する面１１３を覆う面１２２は、後述するように、第２の絶縁体１３のうち、コイル１４の内面と対向する面１３４を覆うように形成されている。
　周方向に延在する最も外側の面の裏面１１４を覆う面１２３は、磁性体１１のうち、周方向に延在する最も外側の面の裏面１１４を覆う形状を有している。具体的には、周方向に延在する最も外側の面の裏面１１４を覆う面１２３は、径方向に延在する面１１３を覆う面１２２から連続して形成されており、径方向に延在する面１１３の先端から周方向に略垂直に延在するように形成された周方向に延在する最も外側の面の裏面１１４を覆う形状を有している。
　軸方向に直交する第１の面１１６を覆う面１２４は、磁性体１１のうち、軸方向に直交する第１の面１１６を覆う形状を有している。具体的には、軸方向に直交する第１の面１１６を覆う面１２４は、磁性体１１の内周面１１１、周方向に延在する面１１２、径方向に延在する面１１３、周方向に延在する最も外側の面の裏面１１４、および周方向に延在する最も外側の面１１５と直交する面である軸方向に直交する第１の面１１６を覆う形状を有している。
［第２の絶縁体の構成］
　図９は、本発明の実施の形態に係る固定子の第２の絶縁体の構造を示す斜視図である。
　図１０は、図９の第２の絶縁体の構造を異なる方向から示した斜視図である。
　先述したように、第２の絶縁体１３は、例えば樹脂材料として、ＰＢＴ－ＧＦ３０を含む公知の材料から形成されており、磁性体１１の一部の領域を覆う形状を有している。具体的には、第２の絶縁体１３は、後述するように、磁性体１１のうち、回路基板２０とは対向する面１１７（以下、「軸方向に直交する第２の面」とも称する。）を覆う形状を有している。
　第２の絶縁体１３は、例えば樹脂材料から形成されており、磁性体１１の一部の領域を覆う形状を有している。具体的には、第２の絶縁体１３は、磁性体１１のうち、回路基板２０とは対向する面１１７（軸方向に直交する第２の面１１７）を覆う形状を有している。また、第２の絶縁体１３は、軸方向において磁性体１１から離れる方向に延在するように形成された突出部１３３を有している。
　第２の絶縁体１３は、軸方向に直交する第２の面１１７を覆う面１３１と、内周面１３２と、突出部１３３と、コイル１４の内周面と対向する面１３４と、を有する。
　軸方向に直交する第２の面１１７を覆う面１３１は、磁性体１１のうち、軸方向に直交する第２の面１１７を覆う形状を有している。具体的には、軸方向に直交する第２の面１１７を覆う面１３１は、磁性体１１の内周面１１１、周方向に延在する面１１２、径方向に延在する面１１３、周方向に延在する最も外側の面の裏面１１４、および周方向に延在する最も外側の面１１５と直交する面であって、軸方向に直交する第１の面１１６とは反対側に位置する、軸方向に直交する第２の面１１７を覆う形状を有している。
　内周面１３２は、略中空円柱の中空領域を区画する面であり、内周面１３２の内側には、回転子３０が位置する。内周面１３２は、軸方向から見ると、略円形であり、回転子３０と同一の軸心を有している。内周面１３２には、切欠領域１３２Ｃと、凸状の領域１３２Ｐと、が設けられている。
　切欠領域１３２Ｃは、内周面１３２の軸方向において磁性体１１の反対側から磁性体１１が位置する側に向かって窪むように複数個形成されている。本実施の形態においては、切欠領域１３２Ｃは、周方向において１２０度毎に、合計で３箇所、備えるが、これに限らず、用途に応じてその数を任意に変更することができる。
　切欠領域１３２Ｃは、後述する、回路基板２０の内周面２２における凸状の領域２２Ｐと係合する形状を有している。
　凸状の領域１３２Ｐは、内周面１３２の径方向において内側に向かって突出するように形成されている。凸状の領域１３２Ｐは、軸方向から見ると、略半円形の形状を有している。具体的には、凸状の領域１３２Ｐは、内周面１３２の一部の領域において周辺の領域よりも径方向に突出するように形成されている。
　突出部１３３は、軸方向に直交する第２の面１１７を覆う面１３１のうち、周方向に延在する最も外側の面の裏面１１４と周方向に延在する最も外側の面１１５に囲まれた領域であって、磁性体１１の反対側に向かって突出する部分である。言い換えると、突出部１３３は、軸方向において磁性体１１から離れる方向に延在するように形成されている。
　コイル１４の内周面と対向する面１３４は、磁性体１１のうち、径方向に延在する面１１３を覆う形状を有している。また、コイル１４の内面と対向する面１３４は、周方向において、径方向に延在する面１１３を覆う面１２２によって覆われる。
［回路基板の構成］
　図１１は、本発明の実施の形態に係る回路基板の構造を示す斜視図である。
　回路基板２０は、略中空円盤の形状を有している。回路基板２０には、先述したように、回転機１００の駆動を制御するための制御回路などを構成する電子部品が搭載されている。具体的には、第２の絶縁体１３と対向する面２１の反対側の面に制御回路などを構成する電子部品が搭載されている。
　回路基板２０は、第２の絶縁体１３と対向する面２１と、内周面２２と、を有している。
　第２の絶縁体１３と対向する面２１は、第２の絶縁体１３のうち、突出部１３３と対向するように形成されている。本実施の形態においては、第２の絶縁体１３と対向する面２１と突出部１３３は非接触であるが、固定子１０の位置を安定させるために、第２の絶縁体１３と対向する面２１と突出部１３３を接触させることとしてもよい。
　内周面２２は、回路基板２０の中心部において、中空部を区画する面である。内周面１３２には、凸状の領域２２Ｐが設けられている。
　凸状の領域２２Ｐは、内周面２２から径方向において内側に突出するように複数個形成されている。具体的には、凸状の領域２２Ｐは、内周面２２の一部の領域において周辺の領域よりも径方向に突出する形状を有している。本実施の形態においては、凸状の領域２２Ｐは、周方向において１２０度毎に、合計で３箇所、備えるが、これに限らず、用途に応じてその数を任意に変更することができる。
　凸状の領域２２Ｐは、先述したように、切欠領域１３２Ｃと係合する形状を有している。
［磁性体および絶縁体の構造］
　図１２は、本発明の実施の形態に係る固定子の磁性体と第２の絶縁体との結合領域の構造を示す図である。
　図１３は、本発明の実施の形態に係る固定子の磁性体と第１の絶縁体と第２の絶縁体との結合領域の構造を示す図である。
　図１２、図１３において、磁性体１１の突出する部分６箇所のうち、説明のために１箇所のみ、コイル１４を取り除いている。また、図９は、図１０とは異なり、説明のために第１の絶縁体１２を取り除いた状態を示している。
　図１３において、磁性体１１のうち、周方向に延在する面１１２（図１２参照）は、周方向に延在する面１１２を覆う面１２１によって覆われている。また、径方向に延在する面１１３（図１２参照）は、径方向に延在する面１１３を覆う面１２２によって覆われている。また、周方向に延在する最も外側の面の裏面１１４（図１２参照）は、周方向に延在する最も外側の面の裏面１１４を覆う面１２３によって覆われている。
　ここで、第１の絶縁体１２の厚さは、第２の絶縁体１３の厚さよりも薄く形成されている。特に、第１の絶縁体１２における磁性体１１の軸方向に直交する面１１６と対向する面１２４の厚さは、第２の絶縁体１３における磁性体１１の軸方向に直交する面のうち他方の面１１７と対向する面１３１の厚さよりも薄く形成されている。
　具体的には、図１３に示すように、第１の絶縁体１２の厚さｔ１は、第２の絶縁体１３の厚さｔ２よりも薄く形成されている。
［固定子および回路基板の構造］
　図１４は、本発明の実施の形態に係る固定子の回路基板との結合に関わる領域の構造を示す図である。
　図１５は、図１４の回路基板との結合に関わる領域の構造を異なる方向から示した斜視図である。
　図１４、図１５に示すように、第２の絶縁体１３は、内周面１３２の一部の領域において周辺の領域よりも軸方向に窪んだ切欠領域１３２Ｃを有している。また、図８に示すように、回路基板２０は、内周面２２の一部の領域において周辺の領域よりも径方向に突出した突出領域２２Ｐを有している。
　切欠領域１３２Ｃと突出領域２２Ｐは互いに係合することが可能な形状を有しており、切欠領域１３２Ｃと突出領域２２Ｐによって係合させることにより、図４に示すように、第２の絶縁体１３と、回路基板２０を互いに係合させることができる。
　上述したように、本発明の実施の形態に係る固定子１０は、軸方向に直交する２つの面１１６、１１７と、径方向に延在する面１１３と、を有する磁性体１１と、磁性体１１を覆う絶縁体１２、１３と、磁性体１１の前記径方向に延在する面１１３に対向するように巻き付けられたコイル１４と、を備えており、絶縁体１２、１３は、第１の絶縁体１２と、第２の絶縁体１３と、を有しており、第１の絶縁体１２の厚さは、第２の絶縁体１３の厚さよりも薄く形成されている、第１の絶縁体１２は、磁性体１１の周方向に延在する面１１２と、径方向に延在する面１１３と、軸方向に直交する２つの面１１６、１１７のうち一方の面１１６とを覆っている。
　これによれば、磁性体１１の軸方向の両端に配置される絶縁体１２、１３のうち、第１の絶縁体１２の厚さは第２の絶縁体１３の厚さよりも薄く形成されていることから、磁性体１１の軸方向のうち、絶縁体１２側の方向において、コイル１４を巻きつける領域を拡大することが可能となる。
　したがって、高い効率を実現することが可能な回転機１００の固定子の構造を提供することが可能となる。
　また、本発明の実施の形態に係る固定子１０において、第１の絶縁体１２は、径方向に延在する面１１３と対向する面１２２と、軸方向に直交する２つの面１１６、１１７のうち一方の面１１６と対向する面１２４とを有し、第２の絶縁体１３は、軸方向に直交する２つの面１１６、１１７のうち他方の面１１７と対向する面１３１を有し、第１の絶縁体１２における磁性体１１の軸方向に直交する面１１６と対向する面１２４の厚さは、第２の絶縁体１３における磁性体１１の軸方向に直交する面のうち他方の面１１７と対向する面１３１の厚さよりも薄く形成されている。
　これによれば、第１の絶縁体１２における磁性体１１の軸方向に直交する面１１６と対向する面１２４の厚さは、第２の絶縁体１３における磁性体１１の軸方向に直交する面のうち他方の面１１７と対向する面１３１の厚さよりも薄く形成されていることから、磁性体１１の軸方向のうち、絶縁体１２側の方向において、コイル１４を巻きつける領域を更に拡大することが可能となる。
　また、本発明の実施の形態に係る固定子１０において、第１の絶縁体１２のうち、磁性体１１の径方向に延在する面１１３を覆う面１２２は、第２の絶縁体１３のうち、コイル１４の内面と対向する面１３４を更に覆っている。
　これによれば、第２の絶縁体１３よりも薄く形成された第１の絶縁体１２によってコイル１４の内面と対向する面１３４を覆っていることから、周方向における絶縁体１２、１３の厚さを薄くすることができる。そのため、磁性体１１の周方向においてコイル１４を巻きつける領域を更に拡大することが可能となる。
　また、本発明の実施の形態に係る固定子１０において、第２の絶縁体１３は、軸方向において磁性体１１から離れる方向に延在するように形成された突出部１３３を有している。
　これによれば、第２の絶縁体１３において回路基板２０と対向する突出部１３３を備えることにより、コイル１４の巻き崩れを防止することが可能となる。
　また、本発明の実施の形態に係る固定子１０において、第２の絶縁体１３と対向する面２１を有する回路基板２０を更に備えており、突出部１３３は、回路基板２０と対向する。
　これによれば、第２の絶縁体１３と回路基板２０とを接触させることにより、回路基板２０に対して固定子１０を容易に固定させることが可能となる。
　また、本発明の実施の形態に係る固定子１０において、磁性体１１は、内周面１１１の一部の領域において周辺の領域よりも径方向に窪んだ凹状の領域１１１Ｃを有する。
　これによれば、磁性体１１に巻き線を行う際において、磁性体１１の回転止めを含む巻き線の位置決めをすることができる。例えば、図示しない巻き線に用いられる治具を凹状の領域１１１Ｃと凸状の領域１３２Ｐに接触させることで巻き線の位置決めを行うことができる。これに限らず、図示しない上記治具を凹状の領域１１１Ｃと切欠領域１３２Ｃに接触させることで巻き線の位置決めを行うこともできる。
　また、本発明の実施の形態に係る固定子１０において、第２の絶縁体１３は、内周面１３２の一部の領域において周辺の領域よりも径方向に突出した凸状の領域１３２Ｐを有する。
　これによれば、巻き線を行う際において、第２の絶縁体１３と磁性体１１の回転止めを含む巻き線の位置決めをすることができる。例えば、上記治具を凸状の領域１３２Ｐと凹状の領域１１１Ｃに接触させることで巻き線の位置決めを行うことができる。
　また、本発明の実施の形態に係る固定子１０において、第２の絶縁体１３は、内周面１３２の一部の領域において周辺の領域よりも軸方向に窪んだ切欠領域１３２Ｃを有しており、回路基板２０は、内周面２２の一部の領域において周辺の領域よりも径方向に突出した突出領域２２Ｐを有しており、第２の絶縁体１３と、回路基板２０は、切欠領域１３２Ｃと、突出領域２２Ｐと、によって互いに係合する。
　これによれば、第２の絶縁体１３が切欠領域１３２Ｃを有し、回路基板２０が突出領域２２Ｐを有することにより、第２の絶縁体１３と回路基板２０とを、軸方向において厚みを増加させることなく、互いに係合させることが可能となる。そのため、固定子１０と回路基板２０とを係合させる際に、固定子の組立体１全体として、軸方向における厚みを薄くすることが可能となり、固定子の組立体１全体の小型化を図ることができる。
　また、巻き線を行う際において、第２の絶縁体１３と磁性体１１の回転止めを含む巻き線の位置決めをすることができる。例えば、上記治具を切欠領域１３２Ｃと凹状の領域１１１Ｃに接触させることで巻き線の位置決めを行うことができる。
　また、本発明の実施の形態に係る回転機１００において、回転軸４０と、回転軸４０に固定される回転子３０と、回転子３０と同一軸上に位置する固定子１０を備える。
　これによれば、磁性体１１の軸方向の両端に配置される絶縁体１２、１３において、厚みの異なる第１の絶縁体１２と第２の絶縁体１３とを有する固定子１０を備えた、高効率な回転機１００を利用することが可能となる。
　≪実施の形態の拡張≫
　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
　例えば、本発明の実施の形態における磁性体１１の周方向に延在する最も外側の面の裏面１１４は、絶縁体で覆われていないが、第１の絶縁体１２または第２の絶縁体１３によって覆うこととしてもよい。
　１…固定子の組立体、１０…固定子、１１…磁性体、１２…第１の絶縁体、１３…第２の絶縁体、１４…コイル、２０…回路基板、２１…回路基板の第２の絶縁体と対向する面、２２…回路基板の内周面、２２Ｐ…回路基板の内周面における凸状の領域、３０…回転子、３１…磁石、３２…ヨーク、３３…孔部、４０…回転軸、５１…第１軸受、５２…第２軸受、６０…コイルばね、１００…回転機、１１１…磁性体の内周面、１１１Ｃ…磁性体の内周面における凹状の領域、１１２…磁性体の周方向に延在する面、１１３…磁性体の径方向に延在する面、１１４…磁性体の周方向に延在する最も外側の面の裏面、１１５…磁性体の周方向に延在する最も外側の面、１１６…磁性体の軸方向に直交する第１の面、１１７…磁性体の軸方向に直交する第２の面、１２１…第１の絶縁体における磁性体の周方向に延在する面を覆う面、１２２…第１の絶縁体における磁性体の径方向に延在する面を覆う面、１２３…第１の絶縁体における磁性体の周方向に延在する最も外側の面の裏面を覆う面、１２４…第１の絶縁体における磁性体の軸方向に直交する面を覆う面、１３１…第２の絶縁体における磁性体の軸方向に直交する面を覆う面、１３２…第２の絶縁体の内周面、１３２Ｃ…第２の絶縁体の内周面における切欠領域、１３２Ｐ…第２の絶縁体の内周面における凸状の領域、１３３…第２の絶縁体の突出部、１３４…第２の絶縁体におけるコイルの内周面と対向する面

Claims (9)

  1. 　軸方向に直交する２つの面と、径方向に延在する面と、を有する磁性体と、
    　前記磁性体を覆う絶縁体と、
    　前記磁性体の前記径方向に延在する面に対向するように巻き付けられたコイルと、
    　を備えており、
    　前記絶縁体は、第１の絶縁体と、第２の絶縁体と、を有しており、
    　前記第１の絶縁体の厚さは、前記第２の絶縁体の厚さよりも薄く形成されている、
    　前記第１の絶縁体は、前記磁性体の周方向に延在する面と、前記径方向に延在する面と、前記軸方向に直交する２つの面のうち一方の面とを覆う、
    　固定子。
  2. 　請求項１に記載の固定子において、
    　前記第１の絶縁体は、前記径方向に延在する面と対向する面と、前記軸方向に直交する２つの面のうち一方の面と対向する面とを有し、
    　前記第２の絶縁体は、前記軸方向に直交する２つの面のうち他方の面と対向する面を有し、
    　前記第１の絶縁体における前記磁性体の前記軸方向に直交する面と対向する面の厚さは、前記第２の絶縁体における前記磁性体の前記軸方向に直交する面のうち他方の面と対向する面の厚さよりも薄く形成されている、
    　固定子。
  3. 　請求項２に記載の固定子において、
    　前記第１の絶縁体のうち、前記磁性体の前記径方向に延在する面を覆う面は、前記第２の絶縁体のうち、コイルの内面と対向する面を更に覆う、
    　固定子。
  4. 　請求項２に記載の固定子において、
    　前記第２の絶縁体は、前記軸方向において前記磁性体から離れる方向に延在するように形成された突出部を有している、
    　固定子。
  5. 　請求項４に記載の固定子において、
    　前記第２の絶縁体と対向する面を有する回路基板を更に備えており、
    　前記突出部は、前記回路基板と対向する、
    　固定子。
  6. 　請求項３に記載の固定子において、
    　前記磁性体は、内周面の一部の領域において周辺の領域よりも前記径方向に窪んだ凹状の領域を有する、
    　固定子。
  7. 　請求項３に記載の固定子において、
    　前記第１の絶縁体は、内周面の一部の領域において周辺の領域よりも前記径方向に突出した凸状の領域を有する
    　固定子。
  8. 　請求項５に記載の固定子において、
    　前記第２の絶縁体は、内周面の一部の領域において周辺の領域よりも前記軸方向に窪んだ切欠領域を有しており、
    　前記回路基板は、内周面の一部の領域において周辺の領域よりも前記径方向に突出した突出領域を有しており、
    　前記第２の絶縁体と、前記回路基板は、前記切欠領域と、前記突出領域と、によって互いに係合する、
    　固定子。
  9. 　電動機または発電機として用いられる回転機であって、
    　回転軸と、
    　前記回転軸に固定される回転子と、
    　前記回転子と同一軸上に位置する請求項１～８に記載の固定子を備える、
    　回転機。
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