JP2013039000A

JP2013039000A - ステータ

Info

Publication number: JP2013039000A
Application number: JP2011175200A
Authority: JP
Inventors: Kazumichi Okada; 一路岡田; Hiroaki Urano; 広暁浦野; Katsuhiko Takebe; 勝彦建部; Keiichiro Shito; 啓一朗紫藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-08-10
Filing date: 2011-08-10
Publication date: 2013-02-21

Abstract

【課題】集合線を用いた場合の性能を維持しつつ、コスト削減を図ることができるステータを提供すること。
【解決手段】本発明にかかるステータ１は、ステータコア１１と、コイル１２とを備える。ステータコア１１は、コイル１２が挿入されるスロット１１１を備える。コイル１２は、複数の線状導体からなる集合線２０と、集合線２０の線状導体よりも少ない本数の線状導体からなる単線３０とが、長手方向に接合された導線からなる。スロット１１１内部に位置するコイル１２の少なくとも一部が集合線２０であり、スロット１１１外部に位置するコイル１２の少なくとも一部が単線３０である。
【選択図】図２

Description

本発明はモータのステータに関する。

近年、ステータコイルの導線として複数の線状導体を一体化した集合線が用いられている。集合線を用いることにより、単線に比べて、渦電流の影響により生じる導体損失（渦損失）を低減することができる。

集合線として様々な形態の導線が提案されている。例えば、絶縁された複数の導線を撚り合せたリッツ線が知られている。また、特許文献１には、絶縁性の高い物質で被覆された複数の導線を撚らずに一体化させた集合線が開示されている。

特開２００７−２２７２６６号公報

上述した集合線は、各導線に対して絶縁処理が施されている。また、占積率の向上を図るため、絶縁膜を薄膜とし、各導線を密に集合させる必要がある。このため、集合線は、単線に比べて高価となる。その結果、集合線からなるコイルを用いると、渦損失低減等の性能向上を実現できるものの、製造コストがかかってしまうという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、集合線を用いた場合の性能を維持しつつ、コスト削減を図ることができるステータを提供することを目的としている。

本発明にかかるステータは、複数の線状導体からなる第１の導線と、前記第１の導線の前記線状導体よりも少ない本数の線状導体からなる第２の導線とが、長手方向に接合された導線からなるコイルと、前記コイルが挿入されるスロットを有するステータコアと、を備え、前記スロット内部に位置する前記コイルの少なくとも一部が前記第１の導線であり、前記スロット外部に位置する前記コイルの少なくとも一部が前記第２の導線であるものである。これにより、モータの性能に寄与するスロット内部のコイルの少なくとも一部は第１の導線（集合線）となる。一方、モータの性能に寄与しないスロット外部のコイルの少なくとも一部は集合線よりも少ない本数の線状導体からなる第２の導線（単線）となる。その結果、集合線を用いた場合の性能を維持しつつ、コスト削減を図ることができる。

また、前記スロット外部において前記コイルが屈曲した屈曲部を有しており、当該屈曲部が前記第２の導線で形成されていてもよい。これにより、曲げ加工に対する強度が弱い集合線が屈曲することを回避できる。そのため、集合線の断線を防止できる。

また、前記コイルの前記スロット内部に位置する部分が、前記第１の導線で形成されていてもよい。これにより、モータの性能に寄与するスロット内部のコイルが集合線となるため、十分に集合線の効果を発揮でき、モータの性能が向上する。

また、前記コイルの前記スロット外部に位置する部分が、前記第２の導線で形成されていてもよい。これにより、モータの性能に寄与しないコイルエンドが集合線よりも線状導体の本数が少ない第２の導線になるため、製造コストの削減を図ることができる。

また、前記コイルは、複数の前記第１の導線が前記第２の導線を介して連結されており、それぞれの前記第１の導線の長さが、ロータの回転軸方向における前記ステータコアの厚さ以上であってもよい。これにより、少なくともスロット内部に位置するコイルが集合線となるため、十分に集合線の効果を発揮でき、モータの性能が向上する。

また、前記第１の導線と前記第２の導線は、レーザ溶接、Ｔｉｇ溶接、ろう接、摩擦圧接、冷間圧接等を用いて接合されていてもよい。

また、前記第２の導線は断面略矩形状の単線であってもよい。これにより、製造コストの削減、屈曲部における加工性の向上を実現できる。

本発明により、集合線を用いた場合の性能を維持しつつ、コスト削減を図ることができるステータを提供することができる。

実施の形態にかかるステータの外観斜視図である。実施の形態にかかるステータコアの側面図である。実施の形態にかかるコイルの外観斜視図である。関連するステータコアの断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかるステータ１の外観斜視図である。ステータ１は、ステータコア１１と、コイル１２と、を備える。

ステータコア１１は、円筒形状であり、例えば電磁鋼板を積層して形成される。ステータコア１１は、内周面側にコイル１２を挿入するための複数のスロット１１１を有している。図１は、複数のスロット１１１に複数のコイル１２が挿入された状態を示している。コイル１２のうち、スロット１１１の外部に出ている部分が、コイルエンド１２１、１２２である。コイルエンド１２１は、いわゆる非リード側であり、巻回されてコイル１２を形成している。コイルエンド１２２は、いわゆるリード側であり、隣接するコイル１２との接続に用いられる。なお、実際には、ステータコア１１の中央の空洞部にはロータが配置されるが、説明のため図示は省略する。

図２は、図１のステータコア１１の空洞部からステータコア１１の径方向にコイル１２を見た図である。言い換えると、ステータコア１１の内周面側から外周面側に向けてコイル１２を見た図である。図２は、コイル１２がステータコア１１のスロット１１１に挿入されている状態を示す図である。なお、ステータコア１１の空洞部からステータコア１１の径方向にコイル１２を見た場合、実際には、複数のコイル１２が含まれるが、説明のため、図２においては１つのコイルのみを示している。

コイルエンド１２１は、ロータの回転軸方向（図２の矢印方向）に突出している突出部１２３を有する。また、コイルエンド１２１は、突出部１２３の左右に、コイル１２がスロット１１１に収まるように曲げ加工された屈曲部１２４、１２５を有する。

一方、コイルエンド１２２は、隣接するコイル１２（図示省略）との接触を回避するために曲げ加工された屈曲部１２６、１２７を有する。コイルエンド１２２は、隣接するコイル（図示省略）に接続されている。

このとき、スロット１１１内部に位置するコイル１２は、集合線２０（第１の導線）からなる導線である（斜線部）。集合線２０とは、複数の線状導体（細線）を一体化させた導線である。ステータ１において、スロット１１１内部に位置するコイル１２がモータの動作や性能に寄与する。そのため、スロット１１１内部に位置するコイル１２を集合線２０とすることにより、渦損失の低減を図ることができ、単線と比べてモータの性能が向上する。

一方、コイルエンド１２１、１２２は、単線３０（第２の導線）からなる導線である。単線３０は、集合線２０のように、細線への絶縁処理や、一体化させるための束ね処理が不要である。そのため、単線３０は、集合線２０に比べて製造コストが低い。

ここで、コイル１２の導線について図３を参照して詳細に説明する。図３は、スロット１１１に挿入前（折り曲げ加工前）のコイル１２を示す。図３に示すように、コイル１２は、長手方向に集合線２０と単線３０とが連結されている。より詳細には、集合線２０は、単線３０を介して連結される。同様に、単線３０も集合線２０を介して連結される。集合線２０と単線３０との連結部は、レーザ溶接、Ｔｉｇ（Tungsten Inert Gas）溶接、ろう接、摩擦圧接、冷間圧接等を用いて接合されている。

このとき、集合線２０は、スロット１１１全体を占める長さであることが好ましい。言い換えると、集合線２０は、ロータの回転軸方向におけるステータコア１１の厚み以上であることが好ましい。これにより、モータの動作や性能に寄与するコイル１２の部分、つまり、スロット１１１内部に位置するコイル１２の部分が集合線２０となるため、モータの性能を向上させることができる。したがって、コイル１２は、曲げ加工してスロット１１１に挿入した際に、スロット１１１内部に集合線２０が位置し、図２の屈曲部１２４〜１２７に単線３０が位置する寸法関係となるように形成される。

図３に示すように、本実施の形態においては、単線３０として断面が矩形状の平角線を用いている。このため、丸線に比べてコイル１２の導線間の隙間が減少し、占積率が向上する。なお、集合線２０を構成する複数の細線も平角線としてもよい。勿論、平角線に替えて丸線を用いてもよい。

以上のように、本実施の形態にかかるステータ１においては、スロット１１１内部に位置するコイル１２の少なくとも一部を集合線２０とし、スロット１１１外部に位置するコイル１２（コイルエンド１２１、１２２）の少なくとも一部を単線とする。つまり、モータの動作や性能に寄与する部分を集合線２０とし、モータの動作や性能に寄与しない部分を単線３０とする。そのため、コイル１２の全てに集合線２０を用いた場合（図４参照）に比べて、集合線２０の使用量を削減できる。したがって、集合線２０を用いた場合の性能を維持しつつ、ステータ１の製造コストを削減することができる。

また、近年、モータの小型化が要求され、ステータ１に挿入されるコイル１２にも厳しい曲げ加工が要求される。このとき、集合線２０は、細線の集合体であるため、曲げ加工に対する強度が単線に比べて低い。そのため、コイル１２の全てに集合線を用いると、屈曲部１２４〜１２７において、集合線２０が断線する恐れがある（図４参照）。

これに対して、本実施の形態にかかるステータ１は、曲げ加工が施されるコイルエンド１２１、１２２は、集合線２０ではなく、単線３０が用いられている。そのため、集合線２０における曲げ加工を回避することができる。さらに、単線３０は、集合線２０に比べて曲げ加工に対する強度が高く、加工性も高まる。加えて、コイルエンド１２２に単線３０を用いることにより、コイルエンド１２２を介して隣接するコイル１２同士を接合する際に、Ｔｉｇ溶接等を使用できる。そのため、接合処理が容易となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更及び組み合わせをすることが可能である。例えば、図２においては、スロット１１１内部に位置するコイル１２は、集合線２０であり、スロット１１１外部に位置するコイル１２は、単線３０であったが、これに限られるものではない。スロット１１１内部に位置するコイル１２の一部に単線３０が含まれていてもよいし、スロット１１１外部に位置するコイル１２の一部に集合線２０が含まれていてもよい。また、単線３０は、単一の導線（平角線）に限られず、集合線２０よりも少ない本数であれば集合線であってもよい。

１ステータ
１１ステータコア
１２コイル
２０集合線
３０単線
１１１スロット
１２１、１２２コイルエンド
１２３突出部
１２４〜１２７屈曲部

Claims

複数の線状導体からなる第１の導線と、前記第１の導線の前記線状導体よりも少ない本数の線状導体からなる第２の導線とが、長手方向に接合された導線からなるコイルと、
前記コイルが挿入されるスロットを有するステータコアと、を備え、
前記スロット内部に位置する前記コイルの少なくとも一部が前記第１の導線であり、前記スロット外部に位置する前記コイルの少なくとも一部が前記第２の導線であるステータ。
前記スロット外部において前記コイルが屈曲した屈曲部を有しており、当該屈曲部が前記第２の導線で形成されている請求項１に記載のステータ。
前記コイルの前記スロット内部に位置する部分が、前記第１の導線で形成されている請求項１または２に記載のステータ。
前記コイルの前記スロット外部に位置する部分が、前記第２の導線で形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載のステータ。
前記コイルは、複数の前記第１の導線が前記第２の導線を介して連結して形成されており、それぞれの前記第１の導線の長さが、ロータの回転軸方向における前記ステータコアの厚さ以上である請求項１〜４のいずれか一項に記載のステータ。
前記第１の導線と前記第２の導線は、レーザ溶接を用いて接合されている請求項１〜５のいずれか一項に記載のステータ。
前記第２の導線は断面略矩形状の単線である請求項１〜６のいずれか一項に記載のステータ。