JP2019062649A - ステータ及びモータ - Google Patents

Abstract

【課題】ステータの軸方向の高さを低くすることが可能なステータ及びモータを提供する。【解決手段】中心軸を中心とする環状のステータ２であって、ステータ２は、環状のコアバック２１１及びコアバック２１１から径方向に突出し、周方向に間隔をあけて配置される複数のティース２１２を有するステータコア２１と、ティース２１２に巻かれたコイル２３と、ステータコア２１の軸方向上方に配置されるカバー２４と、カバー２４と軸方向に対向するとともに周方向に隣り合うコイル２３の間に配置される絶縁板２５と、を有し、カバー２４と絶縁板２５とは別体である。【選択図】図３

Description

本発明は、ステータ及びモータに関する。

従来、コイルを有する環状のステータの径方向外側または径方向内側に、マグネット及びシャフトを有するロータを配置したモータが広く知られている。そして、ステータのコイルに電力を供給するための導線を配線したカバーを、ステータコアの軸方向の一端側に配置し、ステータを構成することがある。例えば、特許文献１に記載された従来の電動機は、固定子の軸方向の一端面を覆う絶縁カバーを有する。

特開２０１０−４５９５２号公報

コイルを有するステータにおいては、周方向に隣り合うコイルの間の絶縁が重要であり、周方向に隣り合うコイルの間への絶縁部材等の挿入が従来実施されている。そして、ステータコアの軸方向の一端側のみにカバーを配置する場合には、このカバーのステータコア側に、コイル間に挿入される絶縁部材を設けることが、ステータの軸方向の高さを低くしたいという観点から好ましい。

しかしながら、特許文献１に記載された従来の電動機は、絶縁カバーと固定子の巻線（コイル）との間に巻線の引出線や口出線が存在して邪魔になり、コイル間に挿入される絶縁部材を絶縁カバーのコイル側に設けようとすると、ステータの軸方向の高さが必要以上に高くなってしまうことに課題があった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、ステータの軸方向の高さを低くすることが可能なステータ及びモータを提供することを目的とする。

本発明の例示的なステータは、中心軸を中心とする環状のステータであって、前記ステータは、環状のコアバック及び前記コアバックから径方向に突出し、周方向に間隔をあけて配置される複数のティースを有するステータコアと、前記ティースに巻かれたコイルと、前記ステータコアの軸方向上方に配置されるカバーと、前記カバーと軸方向に対向するとともに周方向に隣り合う前記コイルの間に配置される絶縁板と、を有し、前記カバーと前記絶縁板とは別体である。

本発明の例示的なモータは、上記構成のステータと、前記ステータの径方向外側に配置され、上下方向に延びる中心軸を中心として回転するロータと、を有する。

本発明の例示的なステータ及びモータによれば、ステータの軸方向の高さを低くすることが可能である。

図１は、本発明の実施形態に係るモータの縦断面図である。 図２は、本発明の実施形態に係るステータの斜視図である。 図３は、本発明の実施形態に係るステータの分解斜視図である。 図４は、ステータの上面図である。 図５は、ステータの縦端面図である。 図６は、第１変形例のステータの上面図である。 図７は、第２変形例のステータの縦端面図である。 図８は、第３変形例のステータの縦端面図である。 図９は、第４変形例のステータの縦端面図である。 図１０は、第５変形例のステータの縦端面図である。 図１１は、第６変形例のステータの絶縁板の斜視図である。 図１２は、第７変形例のステータの絶縁板の周方向から見た正面図である。 図１３は、第８変形例のステータの絶縁板の周方向から見た正面図である。 図１４は、第９変形例のステータの絶縁板の斜視図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本書では、モータの回転軸が延びる方向を単に「軸方向」と呼び、モータの回転軸を中心として回転軸と直交する方向（軸方向に垂直な方向）を単に「径方向」と呼び、モータの回転軸を中心とする円弧に沿う方向を単に「周方向」と呼ぶ。ステータの中心軸は、モータの回転軸に一致する。すなわち、ステータについても、モータに組み込まれた状態においてモータの軸方向、径方向及び周方向に一致する方向を、単に「軸方向」、「径方向」及び「周方向」と呼ぶ。

また、本書では、説明の便宜上、軸方向を上下方向とし、図１の上下方向をステータ、モータの上下方向として各部の形状や位置関係を説明する。なお、この上下方向の定義がモータの使用時の向きを限定するものではない。また、本書では、軸方向に平行な断面図を「縦断面図」と呼び、軸方向に平行な端面図を「縦端面図」と呼ぶ。また、本書で用いる「平行」、「垂直」は、厳密な意味で平行、垂直を表すものではなく、略平行、略垂直を含む。

＜１．モータの概略構成＞
本発明の例示的な実施形態に係るモータの概略構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るモータ１の縦断面図である。図２は、本発明の実施形態に係るステータ２の斜視図である。図３は、本発明の実施形態に係るステータ２の分解斜視図である。図１、図２及び図３に示すように、モータ１は、ステータ２と、回転部３と、を有する。モータ１は、アウターロータ型のモータである。

ステータ２は、中心軸Ｃａを中心とする環状である。ステータ２は、モータ１の電機子である。ステータ２は、ステータコア２１と、インシュレータ２２と、コイル２３と、カバー２４と、を有する。

ステータコア２１は、中心軸Ｃａを中心とする環状である。ステータコア２１は、複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層して形成される。ステータコア２１は、コアバック２１１と、複数のティース２１２と、を有する。コアバック２１１は、中心軸Ｃａを中心とする環状である。複数のティース２１２は、コアバック２１１の径方向の外周面から径方向外側に突出する。複数のティース２１２は、周方向に間隔をあけて配置される。

インシュレータ２２は、ステータコア２１に配置される。インシュレータ２２は、ティース２１２の外面を囲んで設けられる。インシュレータ２２は、ステータコア２１とコイル２３との間に配置される。インシュレータ２２は、例えば合成樹脂等の絶縁部材で構成される。

コイル２３は、ティース２１２に巻かれる。コイル２３は、インシュレータ２２を介してティース２１２の外周に導線が巻き回されて形成される。複数のコイル２３は、周方向に間隔をあけて配置される。

カバー２４は、ステータコア２１の軸方向上方に配置される。カバー２４は、中心軸Ｃａを中心とする環状であり、且つ板状である。カバー２４は、コイル２３の軸方向上方を覆う。

回転部３は、中心軸Ｃａを中心として回転する。回転部３は、シャフト３１と、ロータ３２と、を有する。

シャフト３１は、中心軸Ｃａに沿って軸方向の上下に延びる。シャフト３１は、モータ１の回転軸である。シャフト３１は、例えばステンレス等の金属で形成される円柱状またはパイプ状である。シャフト３１は、コアバック２１１の径方向内側の上下それぞれに設けられた軸受４に挿入されて回転可能に支持される。回転部３は、上下方向に延びるシャフト３１を中心に回転する。

ロータ３２は、ステータ２の径方向外側に配置され、上下方向に延びる中心軸Ｃａを中心として回転する。ロータ３２は、マグネットホルダ３２１と、マグネット３２２と、を有する。

マグネットホルダ３２１は、軸方向の一端側が開口したカップ状である。マグネットホルダ３２１は、当該開口側からステータ２に被せられる。マグネットホルダ３２１は、軸方向の他端側の、径方向の中心部に孔部３２１ａを有する。孔部３２１ａは、マグネットホルダ３２１を軸方向の上下に貫通する。シャフト３１は、例えば、孔部３２１ａに圧入され、マグネットホルダ３２１に固定される。モータ１の駆動時、マグネットホルダ３２１は、シャフト３１とともに回転する。

マグネット３２２は、マグネットホルダ３２１の内周面に固定される。マグネット３２２は、ステータ２の径方向外側に所定の間隔を設けて配置される。マグネット３２２は、例えば単一の永久磁石である。マグネット３２２の径方向内側の面には、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁される。単一のマグネットに代えて、Ｎ極またはＳ極のいずれかが着磁された複数のマグネットを用いても良い。

モータ１においては、コイル２３に電力が供給されることにより、ティース２１２に径方向の磁束が発生する。この磁束によって形成される磁界と、マグネット３２２によって形成される磁界とが作用し、ロータ３２の周方向にトルクが発生する。このトルクによって、回転部３が、中心軸Ｃａを中心として回転する。コイル２３への電力供給が停止されると、回転部３の回転は停止される。

＜２．ステータの詳細＞
図４は、ステータ２の上面図である。図５は、ステータ２の縦端面図である。なお、図４は、カバー２４を取り外した状態を示す。図３、図４及び図５に示すように、ステータ２は、さらに絶縁板２５を有する。

絶縁板２５は、カバー２４の軸方向下方に配置される。絶縁板２５は、カバー２４と軸方向に対向する。具体的には、絶縁板２５の軸方向上面が、カバー２４の軸方向下面に対向する。絶縁板２５は、コイル２３と同数が設けられる。複数の絶縁板２５は、周方向に間隔をあけて配置される。絶縁板２５は、軸方向及び径方向に沿って延びる板である。絶縁板２５は、周方向に隣り合うコイル２３の間に配置される。

そして、カバー２４と、絶縁板２５とは別体である。すなわち、カバー２４と、絶縁板２５とはそれぞれ、異なる部材で構成される。これにより、カバー２４と、絶縁板２５との間に、隙間を設けることができる。すなわち、例えばカバー２４の軸方向下面側において、コイル２３の導線などの部材が配置された場合においても、絶縁板２５をカバー２４の軸方向下方に設けることができる。したがって、ステータ２の軸方向の高さを低くすることが可能である。さらに、カバー２４によって、絶縁板２５の軸方向上方への変位を抑制することができる。

＜３．変形例＞
＜３−１．ステータの第１変形例＞
図６は、第１変形例のステータ２の上面図である。なお、図６は、カバー２４を取り外した状態を示す。図６に示すように、ステータ２は、絶縁板２５を有する。また、前述のとおり、ステータ２は、ステータコア２１とコイル２３との間に配置されるインシュレータ２２を有する。

絶縁板２５は、径方向の一端に固定部２５ａを有する。固定部２５ａは、例えば軸方向に沿って延びるピン（図示略）を有し、インシュレータ２２に設けられた孔部（図示略）に挿入される。これにより、絶縁板２５は、インシュレータ２２に固定される。

絶縁板２５は、インシュレータ２２の、コイル２３よりも径方向内側の端部及びコイル２３よりも径方向外側の端部の少なくとも一方に固定される。本実施形態では、固定部２５ａを絶縁板２５の径方向内側の端部に設け、絶縁板２５が、インシュレータ２２の、コイル２３よりも径方向内側の端部に固定されることとした。固定部２５ａを絶縁板２５の径方向外側の端部に設け、絶縁板２５が、インシュレータ２２の、コイル２３よりも径方向外側の端部に固定されることにしても良い。これにより、絶縁板２５を、ステータ２に固定することが可能になる。

＜３−２．ステータの第２変形例＞
図７は、第２変形例のステータ２の縦端面図である。図７に示すように、絶縁板２５は、カバー２４の軸方向下面に接触する。具体的には、絶縁板２５の軸方向上面が、カバー２４の軸方向下面に接触する。これにより、絶縁板２５の軸方向上方への変位を抑制する作用を高めることが可能になる。

＜３−３．ステータの第３変形例＞
図８は、第３変形例のステータ２の縦端面図である。図８に示すように、絶縁板２５は、カバー２４の軸方向下方に配置される。絶縁板２５は、カバー２４と軸方向に対向し、軸方向に離隔する。そして、絶縁板２５の軸方向上端の軸方向における高さは、コイル２３の軸方向上端の軸方向における高さと一致する。これにより、絶縁板２５の軸方向上端の軸方向における高さを、必要以上に高くすることなく、コイル２３の軸方向上端部付近の絶縁を行うことができる。したがって、周方向に隣り合うコイル２３の間における絶縁を確保しつつ、ステータ２の軸方向の高さを低くすることが可能である。

＜３−４．ステータの第４変形例＞
図９は、第４変形例のステータ２の縦端面図である。図９に示すように、絶縁板２５は、周方向に隣り合うコイル２３それぞれの周方向端部に接触する。これにより、絶縁板２５を、周方向に隣り合うコイル２３で挟むことができる。したがって、絶縁板２５を、周方向に隣り合うコイル２３の間において固定することが可能である。

＜３−５．ステータの第５変形例＞
図１０は、第５変形例のステータ２の縦端面図である。図１０に示すように、絶縁板２５は、軸方向下方に向かって先細りとなる傾斜を有する。絶縁板２５は、周方向と対向して径方向に沿って延びる平面部２５ｂが、軸方向に沿って傾斜する。なお、本実施形態では、絶縁板２５の傾斜は、周方向の中央部に関して対称に２つの平面部２５ｂが傾斜するいわゆるテーパであるが、１つの平面部２５ｂのみが傾斜する構成であっても良い。これにより、周方向に隣り合うコイル２３の間への、絶縁板２５の挿入を容易に行うことが可能になる。

＜３−６．ステータの第６変形例＞
図１１は、第６変形例のステータ２の絶縁板２５の斜視図である。図１１に示すように、絶縁板２５は、リブ部２５ｃを有する。

リブ部２５ｃは、絶縁板２５の、周方向と対向して径方向に沿って延びる平面部２５ｂに設けられる。リブ部２５ｃは、平面部２５ｂから周方向に向かって所定長さで突出する。リブ部２５ｃは、軸方向に延びる。リブ部２５ｃは、絶縁板２５の、軸方向上端から軸方向下端まで延びる。リブ部２５ｃは、２つの平面部２５ｂに対して、それぞれ３本ずつ設けられる。リブ部２５ｃは、軸方向に垂直な断面が矩形である。なお、リブ部２５ｃの配置、大きさ、形状の構成は、上記構成に限定されるわけではなく、他の構成であっても良い。絶縁板２５がリブ部２５ｃを有することで、絶縁板２５の強度を高めることが可能である。

＜３−７．ステータの第７変形例＞
図１２は、第７変形例のステータ２の絶縁板２５の周方向から見た正面図である。図１２に示すように、ステータ２は、導線２６を有する。絶縁板２５は、孔部２５ｄを有する。

導線２６は、カバー２４の軸方向の下面側で配線される。本実施形態において、導線２６は、リード線である。導線２６は、絶縁機能を有する樹脂製の被覆を有する。導線２６の一端側は、カバー２４の口出部２４１（図３参照）を通ってステータ２の外部に向かって延び、電力の供給源等に電気的に接続される。導線２６は、隣り合うコイル２３間で延びる。導線２６の他端側は、コイル２３の接続部２３１（図３参照）の位置に位置し、接続部２３１と電気的に接続される。すなわち、導線２６は、コイル２３と接続される。なお、図１２では、導線２６は３本であることとしたが、導線２６は３本に限定されるわけではない。ステータ２は、少なくとも１本の導線２６を有する。

孔部２５ｄは、絶縁板２５の軸方向上端に配置される。孔部２５ｄは、軸方向上端から下方に凹み、絶縁板２５を周方向に貫通する。孔部２５ｄは、絶縁板２５の周方向の一方側から他方側まで、絶縁板２５を貫通する。なお、孔部２５ｄは、径方向に傾斜して延びても良い。孔部２５ｄは、周方向から見て矩形である。なお、孔部２５ｄは、例えば円形や他の形状であっても良い。そして、孔部２５ｄに、導線２６が通される。これにより、カバー２４の軸方向下面側において配線された導線２６を避けることなく、絶縁板２５をカバー２４の軸方向下面に設けることができる。したがって、ステータ２の軸方向の高さを低くすることができる。また、隣り合うコイル２３間で延びる導線２６を、所望の位置に配線することが可能である。さらに、導線２６を配線する際、絶縁板２５を避ける必要がなく、導線２６を配線する自由度を確保することができる。

なお、孔部２５ｄは、絶縁板２５の位置に配線された導線２６の本数と同数が、１つの絶縁板２５に設けられる。例えば、絶縁板２５の位置に、３本の導線２６が配線される場合、当該絶縁板２５は、３つの孔部２５ｄを有する。すなわち、孔部２５ｄは、一の導線２６を収容する。これにより、複数の導線２６を、個別に孔部２５ｄに配線することができる。したがって、導線２６それぞれを、所望の位置に配線することが可能である。

また、図示しないが、孔部２５ｄは、絶縁板２５の位置に配線された導線２６の本数にかかわらず、１つの絶縁板２５に１つ設けられることにしても良い。例えば、絶縁板２５の位置に、３本の導線２６が配線される場合、当該絶縁板２５は、１つの孔部２５ｄを有することにしても良い。すなわち、孔部２５ｄは、複数の導線２６を収容することにしても良い。これにより、複数の導線２６を、１つの孔部２５ｄを用いて配線することができる。したがって、孔部２５ｄを、容易に形成することが可能になる。

また、１本の導線２６を収容する孔部２５ｄと、２本の導線２６を収容する孔部２５ｄと、を１つの絶縁板２５に設けても良い。

＜３−８．ステータの第８変形例＞
図１３は、第８変形例のステータ２の絶縁板２５の周方向から見た正面図である。図１３に示すように、孔部２５ｄは、絶縁板２５の位置に配線された導線２６の本数にかかわらず、１つの絶縁板２５に１つ設けられる。孔部２５ｄは、径方向の一端側が開口する。孔部２５ｄは、径方向外側、または径方向内側の、いずれが開口しても良い。これにより、孔部２５ｄは、開口を介して径方向の端部側から、導線２６を挿入することができる。したがって、導線２６の配線を容易に行うことが可能になる。

＜３−９．ステータの第９変形例＞
図１４は、第９変形例のステータ２の絶縁板２５の周方向から見た正面図である。図１４に示すように、ステータ２は、接続部材２７を有する。

接続部材２７は、中心軸Ｃａを中心とする環状である。接続部材２７は、複数の絶縁板２５それぞれの軸方向上方に配置される。接続部材２７は、インシュレータ２２に隣接させて配置される。

接続部材２７は、複数の絶縁板２５それぞれの径方向の一端側を接続する。本実施形態では、接続部材２７は、複数の絶縁板２５それぞれの径方向内側の端部を接続することとした。接続部材２７は、複数の絶縁板２５それぞれの径方向外側の端部を接続することにしても良い。さらに、接続部材２７は、複数の絶縁板２５それぞれの軸方向下方に配置しても良い。これにより、複数の絶縁板２５を、同時に隣り合うコイル２３間へ挿入することができる。したがって、隣り合うコイル２３間への、複数の絶縁板２５それぞれの挿入を容易に行うことが可能になる。

そして、モータ１は、上記実施形態やその変形例として示したステータ２と、ステータ２の径方向外側に配置され、上下方向に延びる中心軸Ｃａを中心として回転するロータ３２と、を有する。これにより、モータ１の軸方向の高さを低くすることが可能である。

＜４．その他＞
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。また、上記実施形態やその変形例は適宜任意に組み合わせることができる。

本発明は、例えばステータ、モータにおいて利用可能である。また、本発明のステータに係る構造は、例えば冷蔵庫等に搭載される圧縮機に適用可能である。

１・・・モータ、２・・・ステータ、３・・・回転部、４・・・軸受、２１・・・ステータコア、２２・・・インシュレータ、２３・・・コイル、２４・・・カバー、２５・・・絶縁板、２５ａ・・・固定部、２５ｂ・・・平面部、２５ｃ・・・リブ部、２５ｄ・・・孔部、２６・・・導線、２７・・・接続部材、３１・・・シャフト、３２・・・ロータ、２１１・・・コアバック、２１２・・・ティース、２３１・・・接続部、２４１・・・口出部、３２１・・・マグネットホルダ、３２１ａ・・・孔部、３２２・・・マグネット、Ｃａ・・・中心軸

Claims (11)

1. 中心軸を中心とする環状のステータであって、
   前記ステータは、
   環状のコアバック及び前記コアバックから径方向に突出し、周方向に間隔をあけて配置される複数のティースを有するステータコアと、
   前記ティースに巻かれたコイルと、
   前記ステータコアの軸方向上方に配置されるカバーと、
   前記カバーと軸方向に対向するとともに周方向に隣り合う前記コイルの間に配置される絶縁板と、
   を有し、
   前記カバーと前記絶縁板とは別体である
   ステータ。
2. 前記ステータコアと前記コイルとの間に配置されるインシュレータを有し、
   前記絶縁板は、前記インシュレータの、前記コイルよりも径方向内側の端部及び前記コイルよりも径方向外側の端部の少なくとも一方に固定される
   請求項１に記載のステータ。
3. 前記絶縁板は、前記カバーの軸方向下面に接触する
   請求項１または請求項２に記載のステータ。
4. 前記絶縁板の軸方向上端の軸方向における高さは、前記コイルの軸方向上端の軸方向における高さと一致する
   請求項１から請求項３のいずれかに記載のステータ。
5. 前記絶縁板は、周方向に隣り合う前記コイルそれぞれの周方向端部に接触する
   請求項１から請求項４のいずれかに記載のステータ。
6. 前記絶縁板は、軸方向下方に向かって先細りとなる傾斜を有する
   請求項１から請求項５のいずれかに記載のステータ。
7. 前記絶縁板は、軸方向に延びるリブ部を有する
   請求項１から請求項６のいずれかに記載のステータ。
8. 前記ステータは、前記コイルと接続される少なくとも１本の導線を有し、
   前記絶縁板は、軸方向上端部に、前記絶縁板を周方向に貫通する孔部を有し、
   前記孔部に、前記導線が通される
   請求項１から請求項７のいずれかに記載のステータ。
9. 前記孔部は、径方向の一端側が開口する
   請求項８に記載のステータ。
10. 複数の前記絶縁板それぞれの径方向の一端側を接続する接続部材を有する
    請求項１から請求項９のいずれかに記載のステータ。
11. 請求項１から請求項１０のいずれかに記載されたステータと、
    前記ステータの径方向外側に配置され、上下方向に延びる中心軸を中心として回転するロータと、
    を有するモータ。

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