JP2008167598A - 回転電機のステータおよびそれを用いた回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】スロット部内に確実にカセットコイルを収納することができる回転電機のステータを提供することを目的とする。
【解決手段】ステータ７０は、内周側に突出する複数のティース部１０と、複数のティース部１０を接続するヨーク部２０とを有し、複数のティース部１０の間に複数のスロット部４０が形成された環状のステータコア３０と、ティース部１０に挿入される穴５３が形成されたカセットコイル５０とを備える。内周側からティース部１０にカセットコイル５０の穴５３が嵌まり合う。カセットコイル５０はボビン５４と、そのボビン５４に巻かれたコイル６０とを有する。ボビン５４は、スロット部４０内でコイル６０を支持する支持部５２を含む。スロット部４０には、支持部５２がヨーク部２０側へ変形することを許容する空間４１が設けられている。
【選択図】図１

Description

この発明は、回転電機のステータおよびそれを用いた回転電機に関し、より特定的には、ティース部にカセットコイルが嵌め合わせられる回転電機のステータおよびそれを用いた回転電機に関するものである。

従来、回転電機は、たとえば特開平１１−２８９６９４号公報（特許文献１）、特開２００３−１３４７０２号公報（特許文献２）および特開２０００−１９７３１９号公報（特許文献３）に開示されている。
特開平１１−２８９６９４号公報 特開２００３−１３４７０２号公報 特開２０００−１９７３１９号公報

特許文献１ではカセットコイル方式の集中巻きモータが開示されている。特許文献２では、コイル支持部の変形を許容する空間を備えるモータが開示されている。特許文献３では、スロット内に凹部を備える技術が開示されている。

従来の技術では、モータの小型化のためにコイルを高密度に巻回することが必要である。しかし、高密度に巻回した場合、カセットコイル取付時にコイルを支持するボビンが変形してしまい、カセットコイルがスロット内に収まらずロータ側に出るおそれがあった。

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、カセットコイルをスロット内に確実に収めることができる回転電機のステータおよびそれを備えた回転電機に関するものである。

この発明に従った回転電機のステータは、内周側に突出する複数のティース部と、複数のティース部を接続するヨーク部とを有し、複数のティース部の間に複数のスロット部が形成された環状のステータコアと、ティース部に挿入される穴が形成されたカセットコイルとを備える。内周側からティース部にカセットコイルの穴が嵌まり合い、カセットコイルは、ボビンと、そのボビンに巻かれたコイルとを有し、ボビンはスロット部内でコイルを支持する支持部を含み、スロット部には、支持部がヨーク部側へ変形することを許容する空間が設けられている。

このように構成された回転電機のステータでは、ボビンが変形した場合であっても、スロット部には支持部がヨーク部側へ変形することを許容する空間が設けられているため、支持部の変形をこの空間内で吸収することができる。その結果、スロット部内にカセットコイルを確実に収納することができる。

好ましくは、ティース部とヨーク部とのなす角度Ａはボビンのティース部と接する面と支持部とのなす角度Ｂよりも大きい。この場合、確実に上記の空間を構成することができる。

この発明に従った回転電機は、上述のいずれかの回転電機のステータと、そのステータに取囲まれるように配置されるロータとを備える。この場合、カセットコイルが確実にスロットに収容でき、高出力の回転電機を提供することができる。

この発明に従えば、カセットコイルをスロット部に確実に収納することができる回転電機のステータおよびそれを用いた回転電機を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では、同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態に従った回転電機の断面図である。図１を参照して、回転電機１は、ステータコア３０と、ステータコア３０に取囲まれるロータ１２０とを有する。ロータ１２０はシャフト１１０に取付けられており、シャフト１１０とともに回転することが可能である。

ロータ１２０内には永久磁石が埋込まれており、この永久磁石がステータ７０と磁気的に作用することでロータ１２０が回転する。

ステータ７０は、いわゆる集中巻きのステータであり、ステータの周部を構成するヨーク部２０と、ヨーク部２０に対して内周側に突出するティース部１０とを有する。ティース部１０に複数のカセットコイル５０が嵌め合わせられている。カセットコイル５０はティース部１０に嵌め合わされ、かつスロット部４０内に位置する。この実施の形態では、６つのティース部を持つ集中巻きの回転電機が示されているが、これに限られるものではなく、より多くのティース部１０または少ないティース部１０を有するステータコア３０であってもよい。また、ヨーク部２０の外周は完全な円形でなく、楕円形や多角形などのさまざまな形状を採用することが可能である。ステータコア３０は、電磁鋼板または磁性粉末により構成される。

ステータ７０はステータコア３０と、ステータコア３０に嵌め合わせられるカセットコイル５０とを有する。カセットコイル５０の穴５３にティース部１０が挿入される。カセットコイル５０は内周側からティース部１０に挿入される。ティース部１０の側面１１および頂面１３はヨーク部２０の底面１２から突出しており、側面１１にボビン５４が巻付けられる。カセットコイル５０には、コイル６０が巻き付けられている。

図２は、図１中のＩＩで囲んだ部分を拡大して示す図である。図２を参照して、ステータコア３０は、連続した環状で途切れていない形状とされる。ステータコア３０は、外周部であるヨーク部２０と、ヨーク部２０から内周側へ突出するティース部１０とを有する。底面１２は、側面１１に対して直交する基準面１５に対して外周側に傾斜しており、この傾斜により空間４１が形成される。この空間４１内にコイルを落とし込むことが可能となる。

なお、図２では、ボビン５４に巻かれるコイルの図示を省略している。絶縁体からなるボビン５４は、穴５３を規定するベース部５１と、ベース部５１から外周方向へ延びるフランジ部としての支持部５２を有する。支持部５２で取囲まれた空間５５にコイルが巻かれている。ボビン５４はティース部１０の頂面を露出させている。側面１１はステータコア３０のラジアル方向とほぼ平行である。

図３は、ティース部１０とヨーク部２０とのなす角度を説明するための断面図である。図３を参照して、ティース部１０を規定する側面１１と、ヨーク部２０を規定する底面１２とのなす角度はＡである。

また、ボビン５４のうちティース部１０と接触する面と支持部５２とのなす角度はＢであり、角度Ａは角度Ｂよりも大きい。ヨーク部２０を規定する底面１２は図３で示す断面では直線形状であるが、これに限られず円弧状に形成されていてもよい。

図４は、ティース部１０に巻かれたコイル６０を詳細に示す断面図である。図４で示すように、側面１１と底面１２との交わるエッジ部分１９にボビン５４が当接している。これにより、支持部５２の変形によらず組付け位置が一定となっている。さらに、ヨーク部２０側の底面１２は傾斜しているためボビン５４の支持部５２が変形してもこの変形を逃がせるための空間４１が設けられている。そのため、ボビン５４が内周側へ突出することを防止している。エナメル線からなるコイル６０が空間５５に巻き付けられており、コイル６０に電流が流れることで磁界が発生する。

図５は、この発明の実施の形態に従った回転電機の製造方法の第１工程を示す斜視図である。図６は、図５中のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。図５および図６を参照して、まず、ボビン５４を準備する。ボビン５４は、たとえば絶縁性を有する樹脂により構成される。また、ボビン５４の内表面または外表面に特別なコーティングが施されていてもよい。ボビン５４は、ベース部５１と、ベース部５１から外周に延びる支持部５２とを有する。支持部５２とベース部５１とで取囲まれた空間にコイルが巻かれる。ベース部５１は穴５３を取囲むように構成される。穴５３は貫通穴であり、一方向に延びてティース部を受入れ可能な大きさとされている。

図７は、この発明の実施の形態に従った回転電機の製造方法の第２工程を示す斜視図である。図８は、図７中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。図７および図８を参照して、ボビン５４にコイル６０を巻付けると、コイル６０の巻付け力によりボビン５４が変形する。すなわち、ティースの挿入方向にボビン５４が広がった形状となり、支持部が傾斜した形状とされる。図４を参照して、上記のようなボビン５４の穴５３にティース部１０を嵌め合わせた場合には、ステータコア３０のエッジ部分１９にボビン５４が当接する。また、スロット部４０には、ボビンの膨らみを逃がすための空間４１が設けられているため、この空間内に支持部５２およびコイル６０が入り込む。その結果、ボビン５４がロータ側へ突出することを防止できる。

すなわち、ボビン５４の変形によって組付け位置が変化しないようにステータコア３０のスロット部４０の形状を調整する。具体的には、ボビン５４の変形を考慮した形状とする。変形によりカセットコイル５０の位置が内径側に移動してロータとの干渉を防ぐことができる。

また、本発明では、ステータコア３０とコイル６０とインシュレータとしてのボビン５４とを有するステータ７０であり、インシュレータがボビン５４を構成しており、インシュレータとしていのボビン５４にコイル６０が巻かれた状態をカセットコイル５０と規定している。コイルを先に形成し、これをステータコア３０に組付けている。

この発明に従ったステータおよびそれを用いた回転電機は、たとえば電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、燃料電池自動車（ＦＣＨＶ）などの駆動モータおよび発電機に用いることができる。また、セルモータおよびオルタネータ等に用いることができる。さらに、車両においてパワーステアリングのモータまたはパワーウインドウのモータなどの小型モータに採用することもできる。

ステータコア３０は、この実施の形態では円形であるが、六角形などの多角形であってもよい。さらに、ティース部１０の数も、この実施の形態で示したものに制限されるものではない。

この発明では、ステータコア３０のスロット部４０の形状を、カセットコイル５０の変形を吸収できる形状としている。また、カセットコイル５０が変形していても、組付け位置が変わらないコア形状としている。

この発明に従った回転電機は、内周側に突出する複数のティース部１０と、複数のティース部１０を接続するヨーク部２０とを有し、複数のティース部１０の間に複数のスロット部４０が形成された環状のステータコア３０と、ティース部１０に挿入される穴５３が形成されたカセットコイル５０とを備える。内周側からティース部１０にカセットコイル５０の穴５３が嵌まり合う。カセットコイル５０は、ボビン５４と、そのボビン５４に巻かれたコイル６０とを有する。ボビン５４はスロット部４０内でコイル６０を支持する支持部５２を含む。スロット部４０には、支持部５２がヨーク部２０側へ変形することを許容する空間４１が設けられている。ティース部１０とヨーク部２０とのなす角度Ａ、すなわち、側面１１と底面１２とのなす角度Ａは、ボビン５４がティース部１０と接する面と支持部５２とのなす角度Ｂ、すなわち、コイル６０を巻付ける前の状態での側面１１と支持部５２とのなす角度Ｂよりも大きい。

本発明ではエッジ部分１９までカセットコイル５０が挿入されてこのエッジ部分１９とカセットコイル５０が接触し、この接触ポイントを基準として組付け位置を決めることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態に従った回転電機の断面図である。 図１中のＩＩで囲んだ部分を拡大して示す図である。 ティース部１０とヨーク部２０とのなす角度を説明するための断面図である。 ティース部１０に巻かれたコイル６０を詳細に示す断面図である。 この発明の実施の形態に従った回転電機の製造方法の第１工程を示す斜視図である。 図５中のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。 この発明の実施の形態に従った回転電機の製造方法の第２工程を示す斜視図である。 図７中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。

符号の説明

１ 回転電機、１０ ティース部、１１ 側面、１２ 底面、１３ 頂面、２０ ヨーク部、３０ ステータコア、４０ スロット部、４１ 空間、５０ カセットコイル、５１ ベース部、５２ 支持部、５３ 穴、５４ ボビン、１１０ シャフト、１２０ ロータ。

Claims (3)

1. 内周側に突出する複数のティース部と、前記複数のティース部を接続するヨーク部とを有し、前記複数のティース部の間に複数のスロット部が形成された環状のステータコアと、
   前記ティース部に挿入される穴が形成されたカセットコイルとを備え、
   内周側から前記ティース部に前記カセットコイルの穴が嵌まり合い、
   前記カセットコイルは、ボビンと、そのボビンに巻かれたコイルとを有し、
   前記ボビンは前記スロット部内で前記コイルを支持する支持部を含み、
   前記スロット部には、前記支持部が前記ヨーク部側へ変形することを許容する空間が設けられている、回転電機のステータ。
2. 前記ヨーク部と前記ティース部とのなす角度Ａは前記ボビンのティース部と接する面と前記支持部とのなす角度Ｂよりも大きい、請求項１に記載の回転電機のステータ。
3. 請求項１または２に記載の回転電機のステータと、前記ステータに取囲まれるように配置されるロータとを備えた、回転電機。

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