(57)【要約】【課題】モータステータを効果的に冷却する。【解決手段】  複数の分割ステータ２０を円周状に配置してモータステータを構成する。各分割ステータ２０は、外周側のバックヨーク部３ａと、周辺コア部から中心方向に伸びるティース部３ｂと、ティース部に巻回されたコイル２を含む。分割ステータ２０を円周状に配置した際に、各分割ステータ２０の周辺コア３ａ間にスリット３１が形成され、このスリット３１から半径方向内側に向けて伸び先端側が隣接するコイル間に位置するくさび形の熱伝導フィン５が設けられている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の分割ステータを円周状に配置し、これを締結リングに収容して形成したモータステータであって、
各分割ステータは、
外周側の周辺コア部と、周辺コア部から中心方向に伸びるティース部と、ティース部に巻回されたコイルを含み、
前記分割ステータを円周状に配置した際に、各分割ステータの周辺コア間にスリットが形成され、このスリットから半径方向内側に向けて伸び先端側が隣接するコイル間に位置するくさび形の熱伝導フィンが設けられていることを特徴とするモータステータ。
【請求項２】
請求項１に係るモータステータにおいて、
前記熱伝導フィンは、前記締結リングに設けられたスリットを介し外側から挿入されていることを特徴とするモータステータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のモータステータにおいて、
前記熱伝導フィンは、熱伝導性のよい金属で形成されていることを特徴とするモータステータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のモータステータにおいて、
前記熱伝導フィンの外側端部は、前記締結リングから外側に突出しており、この突出した部分が冷媒と接触し、冷却フィンとして機能することを特徴とするモータステータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のモータステータにおいて、
前記伝熱フィンの表面であって、前記コイルと接触する面には、絶縁被覆が形成されていることを特徴とするモータステータ。
【請求項６】
複数の分割ステータを円周状に配置し、これを締結リングに収容して形成したモータステータの製造方法であって、
各分割ステータは、
外周側の周辺コア部と、周辺コア部から中心方向に伸びるティース部と、ティース部に巻回されたコイルを含み、
前記分割ステータを円周状に配置した際に、各分割ステータの周辺コア間にスリットを形成し、このスリットから半径方向内側に向けてくさび型の熱伝導フィンを先端側が隣接するコイル間に位置するように挿入することを特徴とするモータステータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の分割ステータを円周状に配置して形成したモータステータおよび分割ステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、各種のモータが広く普及しているが、特に小型、大出力のモータでは、高負荷、低回転域において、電流量増加に伴うコイルでの銅損発熱によるコイルの温度上昇が問題になる。例えば、コイルの絶縁被覆材として使用されているエナメルの耐熱温度などからモータには作動温度上限が存在し、作動温度をそれ以下にしなければならない。そこで、モータの駆動範囲を作動温度が上限温度以下になるように限定したり、モータを大型化して作動温度の上昇を抑制したりしている。しかし、このような手法では、小型で大出力のモータを得ることが難しい。
【０００３】
このため、冷却機構を設けて、温度上昇を抑制する手段も採られている。特許文献１には、分割ステータの軸方向両端部を保持するステータ支持部材を有し、このステータ支持部材を良熱伝導材で構成して放熱を促進すること、およびステータ支持部材内に冷却流路を設けることが示されている。
【０００４】
特許文献２には、ステータ内部に油の流通する流路を設け、ステータを冷却する構成が示されている。
【０００５】
特許文献３には、ステータのコイルを配置するスロットに冷却通路を形成する構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３５９２５６号公報
【特許文献２】特開２００４−３２０９７４号公報
【特許文献３】特開２００２−１８６２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１では、コアの中心部分についての冷却およびその部分のコイルの冷却が難しい。特許文献２においても、ステータ全体を効果的に冷却するのが難しく、コイル全体を効果的に冷却することが難しい。また、特許文献３では、冷媒である油を均一に循環することが難しく、全体として効果的に冷却することが難しいという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、複数の分割ステータを円周状に配置し、これを締結リングに収容して形成したモータステータであって、各分割ステータは、外周側の周辺コア部（バックヨーク部）と、周辺コア部から中心方向に伸びるティース部と、ティース部に巻回されたコイルを含み、前記分割ステータを円周状に配置した際に、各分割ステータの周辺コア間にスリットが形成され、このスリットから半径方向内側に向けて伸び先端側が隣接するコイル間に位置するくさび形の熱伝導フィンが設けられていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記熱伝導フィンは、前記締結リングに設けられたスリットを介し外側から挿入されていることが好適である。
【００１０】
また、前記熱伝導フィンは、熱伝導性のよい金属で形成されていることが好適である。
【００１１】
また、前記熱伝導フィンの外側端部は、前記締結リングから外側に突出しており、この突出した部分が冷媒と接触し、冷却フィンとして機能することが好適である。
【００１２】
また、前記伝熱フィンの表面であって、前記コイルと接触する面には、絶縁被覆が形成されていることが好適である。
【００１３】
また、本発明は、複数の分割ステータを円周状に配置し、これを締結リングに収容して形成したモータステータの製造方法であって、各分割ステータは、外周側の周辺コア部と、周辺コア部から中心方向に伸びるティース部と、ティース部に巻回されたコイルを含み、前記分割ステータを円周状に配置した際に、各分割ステータの周辺コア間にスリットを形成し、このスリットから半径方向内側に向けてくさび型の熱伝導フィンを先端側が隣接するコイル間に位置するように挿入することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、熱良導体から形成された伝熱フィンをコイルに接触させることで、この伝熱フィンを介し、コイルの効果的な放熱が行える。特に、伝熱フィンは、分割コア間に形成されたスロットを介し、コイル間に挿入されるため、比較的製造が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】分割コア部３との構成を示す図である。
【図２】分割コア部３を２つ接続した場合のスリット３１の状態を示す図である。
【図３】伝熱フィン部５の構成例を示す図である。
【図４】分割コア部３にコイル２を巻回した分割ステータ２０の構成を示す図である。
【図５】インシュレータ４の平面図を示す図である。
【図６】分割ステータ２０を複数配置した状態を示す図である。
【図７】締結リング１の構成を示す図である。
【図８】締結リング１内に複数の分割ステータ２０を焼きばめした状態を示す図である。
【図９】締結リング１の内側に伝熱フィン部５を収容した場合の構成を示す図である。
【図１０】締結リング１のスリットから外側にまで伝熱フィン部５の一部を伸ばした場合の構成を示す図である。
【図１１】締結リング１のスリットから外側にまで伝熱フィン部５の一部を伸ばしその部分を冷却フィンとした場合の構成を示す図である。
【図１２】締結リング１とケース６の間に冷媒流路７を形成した状態を示す図である。
【図１３】冷媒流路７をオーリングでシールした状態を示す図である。
【図１４】隣接する分割コアで形成されるスリットの構成例を示す図である。
【図１５】締結リング１に形成したスリットの形状の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、分割ステータの分割コア部３の部分を軸方向から見た平面図である。分割コア部３は、外側に円周状に配置されるバックヨーク部（周辺コア部）３ａと、このバックヨーク部３ａの中央部分から内側方向に伸びるティース部３ｂとからなっている。
【００１８】
ここで、図２に示すように、バックヨーク部３ａの隣接する分割ステータと接触する側部には、上下端に凸部３１１、中央部分に凹部３１２が形成されており、隣接される２つのバックヨーク部３ａにより凹部３１２が連結されてスリット３１が形成される。
【００１９】
そして、このスリット３１に図３に示される板状の伝熱フィン５が外側から差し込まれる。図２（Ａ）では、伝熱フィン５はくさび型であり、スリット３１に押し込まれる。一方、図２（Ｂ）の伝熱フィン５は、一端側につば５１を有しており、つば５１の存在しない側から伝熱フィン５をスリット３１に挿入することで、つば５１が分割コア部３の外側に位置して、伝熱フィン５が挿入される。なお、所定数の分割コア部３を円周状に並べることでドーナツ状のステータコアが形成される。
【００２０】
そして、図４に示すように、分割コア部３のティース部３ｂの周囲には、後述するインシュレータを介し、コイル２が巻回されて、分割ステータ２０が構成される。なお、図４においては、インシュレータを省略して記載してある。コイル２は、薄板状の銅製平型導線からなり、これを複数回ティース部３ｂに巻回して形成された半径方向に伸びるコイルである。この例において、コイル２の半径方向の中心側の端面（内周側端面）は、ティース部３ｂの中心側の端面（内周側端面）とほぼ同一面を形成している。ティース部３ｂは、平面形状が内側に向けて断面積が減少する台形状である、ステータの周辺部から中心へ向く角柱状となっており、このティース３ｂの周囲にインシュレータ４を介しコイル２が巻回される。
【００２１】
コイル２は平型導線の一重巻であり、その幅自体は一定であるため、コイル２の外側端はティース部３ｂの外周と同様に中心側に向けて徐々に先すぼまりとなる。本例では、コイル２のステータ中心側端面と、ティース部３ｂの端面はほぼ同一面となっているが、必ずしも同一面を形成する必要はない。しかし、コイル２をなるべく多く効率的に収容するためには、コイル２の中心側の面とティース部３ｂ中心側の面はほぼ同一面であることが好ましい。
【００２２】
また、伝熱フィン部５は、コイル２の内周側面まで伸びて、内周側においてもある程度の大きさを持っていてもよいが、コイル２の側面になるべく大きく接し、また不要な磁束漏れの発生を防止するためには、半径方向内側のある程度の部分においてコイル２の円周方向外側が直接隣接のコイル２と接触する方がよい。
【００２３】
本実施形態では、分割コア部３は、電磁鋼板を積層して形成されており、伝熱フィン部５はアルミニウムや、銅という熱伝導率のよい材料で形成されている。このように、熱伝導がよい材料を用いることによって、コイル２において発生した熱を効果的に伝導することができる。そして、伝熱フィン部５を非磁性体により構成することで、分割コア部３から伝熱フィン部５に磁束が漏れ出ることを防止でき、コイル２により発生する磁束をティース部３ｂからロータに有効に作用させることができる。
【００２４】
ここで、上述したように、ティース部３ｂの周囲とコイル２の内周側との間には、合成樹脂製のインシュレータ４が配置されている。図５には、インシュレータ４の平面図が示されており、図６にも、内側から見たインシュレータ４の一部が示されている。インシュレータ４は、ティース部３ｂの側面を覆う部分４ａと、ティース部３ｂの上部、下部の一部に配置した部分４ｃ，４ｄと、バックヨーク部３ａの内周面に沿った部分４ｂとを有し、これによってコイル２をティース部３ｂおよびバックヨーク部３ａから隔離している。さらに、インシュレータ４の一部は、コイル２の上部に配置され、ここがコイル２の周辺回路との接続用配線を支持する部分４ｅを構成している。また、インシュレータ４のティース側の側面を覆う部分４ａの先端部は、周方向に少し広がるつばを有しており、コイル２の内周側の端面を保持するようになっている。
【００２５】
図６は、３つの分割ステータ２０を円周状に配置した状態を示しており、１つの分割ステータ２０は分割コア部３とコイル２とインシュレータ４を記載し、１つの分割ステータ２０は分割コア部３とインシュレータ４を記載し、もう１つの分割ステータは、分割コア部３のみを記載している。
【００２６】
ここで、モータステータを形成する場合には、まず分割ステータ２０の分割コア部３にインシュレータ４を配置する。次に、インシュレータ４にコイル２をはめ込む。そして、このようにしてできた分割ステータ２０を円周状に並べる。そして、得られた伝熱フィン５が挿入された円周状に配置された分割ステータ２０を締結リング１内に焼きばめする。すなわち、熱した状態の締結リング１内に分割ステータを円周状に並べたものを収容し、温度を低下させて締め付ける。
【００２７】
図７に締結リング１の構成例を示し、図８に分割ステータを収容した状態を示す。このように、本実施形態の締結リング１には、スリット１１が設けられている。この場合、伝熱フィン５は、締結リング１の外側からスリット１１を介し、分割コア部３に設けられたスリット３１を介し、隣接するコイル２間に挿入される。締結コア１の冷却収縮の際に、スリット１１，３１の相対的位置が変動すると、その後の伝熱フィン部５の挿入が難しくなるため、冷却する前に伝熱フィン部５を挿入しておくことが好ましい。また、冷却前に、仮に伝熱フィン部５を挿入しておき、冷却後に本挿入してもよい。
【００２８】
図９〜図１１には、締結リング１の外側から挿入する伝熱フィン５の構成例が示されている。
【００２９】
図９では、伝熱フィン５は、図２（Ａ）に示すように、つばなしであり、スリット３１の内部に押し込められ、その外側に締結リング１が存在する。また、締結リング１の外側には、ケース６が同心状に位置し、締結リング１とケース６との上下は閉じられているので、ここに密閉された冷媒流路７が形成されている。なお、冷媒としては、水や、ＡＴＦ（オートマチック・トランスミッション・フルード）などのオイルを使用することが好適である。
【００３０】
図１０では、伝熱フィン５は、図２（Ｂ）に示すように、つばありであり、つば５１が締結リング１の外側の冷媒流路７内に位置している。なお、水を使用する場合には、スリット１１から水が内部に侵入しないように、スリット１１をシールする必要がある。一方、オイルを使用するのであれば、シールの必要はあまりない。
【００３１】
図１１では、伝熱フィン５の冷媒流路７に位置する部分が凸凹になっており、凹部が冷媒流路になっている。従って、伝熱フィン５の冷媒流路７中に位置する部分が冷却フィン５２として機能し、伝熱フィン５と冷媒の熱交換がより効率的に行える。
【００３２】
図１２には、図９に示した例の平面図を示す。このように、締結リング１の外方に、ケース６が間隔を同心状に配置され、このケース６と、締結リング１の間に、冷媒流路７が形成されている。図に示すように、冷媒流路７を、ケース６または締結リング１の表面に設けた凸条や、仕切り凸条によって、螺旋流路としたり、複数の並列流路とすることができる。また、図１２のように、冷媒流路７の上下は、オーリング１４によりシールしてもよい。なお、ケース６には、冷媒の流入管および流出管を設け、冷媒流路７に冷媒を流通すればよい。
【００３３】
このように、本実施形態に係るモータステータでは、１つの分割ステータ２０におけるコイル２の外周が直接伝熱フィン５に接触する。このため、コイル２において発生した熱が伝熱フィンに容易に伝わる。そして、この伝熱フィン５は、分割コア部３の間にも存在し、締結リング１にまで至るくさび型をしている。従って、コイル２で発生した熱が、伝熱フィン５を介し、締結リング１にまで容易に伝達される。そして、締結リング１の外側には冷媒が流通しているため、冷媒にまで熱が効果的に放散できる。従って、コイル２の発熱量が多くても、温度上昇を抑えることができ、高出力のモータを得ることが可能になる。また、伝熱フィン５は、くさび型をしており、コイル２の熱をより多く伝達する部分の体積がより大きくなっており、熱の効果的な伝達が達成される。さらに、伝熱フィン部５の一部を冷媒通路７内に位置させることでより好適な放熱が達成される。
【００３４】
また、伝熱フィン部５を非磁性体で構成することによって、伝熱フィン部５を有することによる磁力線の流れに対する影響を排除して、好適なモータ駆動を達成することが可能となる。
【００３５】
図１４には、分割コア部３の他の構成例が示されている。この例では、分割コア部３の上端に凸部が形成されておらず、スリット３１の上端が開放されている。従って、この例においては、伝熱フィン部５を上方からスリット３１内およびコイル２間に挿入し、その後締結リング１を焼きばめすることができる。
【００３６】
さらに、図１５に示すように、締結リング１に伝熱フィン部５の外方端を収容する溝１０１を形成することも好適である。これによって、溝１０１およびスリット３１と合致させて伝熱フィン部５を上方から挿入することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  締結リング、２  コイル、３  分割コア部、３ａ  バックヨーク部、３ｂ  ティース部、４  インシュレータ、５  伝熱フィン部、６  ケース、７  冷媒流路、１４  オーリング、２０  分割ステータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図１４】
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【図１５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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