(57)【要約】【課題】放熱性の高いクローポール型モータ、及びクローポール型モータ製造方法の提供。【解決手段】第１コア１２と、第１コア１２と対向して配置される第２コア１６と、第１コア１２及び第２コア１６に挟持されるリング状コイル１４を有するクローポール型モータ２００において、第１インシュレータ１３と、第２インシュレータ１５と、を備え、リング状コイル１４は、第１インシュレータ１３及び第２インシュレータ１５の外周壁面１３Ｂ、及び外周壁面１５Ｂの径よりも大きな直径となるようエッジワイズ曲げされて形成され、リング状コイル１４の径を巻絞った状態でリング状コイル１４を第１コア１２及び第１インシュレータ１３と第２コア１６及び第２インシュレータ１５の間に組み付けるためにリング状コイル１４の巻初め端と巻終わり端に形成された第１コイル端部１４Ａ及び第２コイル端部１４Ｂを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周上に複数の爪部を有する第１コアと、前記第１コアと対向して配置される第２コアと、前記第１コア及び前記第２コアに挟持されるリング状コイルを有するクローポール型モータにおいて、
前記第１コアと前記リング状コイルとの絶縁を目的として、前記第１コアと前記リング状コイルとの間に配置される第１インシュレータと、
前記第２コアと前記リング状コイルとの絶縁を目的として、前記第２コアと前記リング状コイルとの間に配置される第２インシュレータと、を備え、
前記リング状コイルは、
前記第１インシュレータ及び前記第２インシュレータの外周壁面の径よりも大きな直径となるよう平角導体がエッジワイズ曲げされて形成され、
前記リング状コイルの径が弾性変形の範囲内で縮小するように巻絞った状態で前記リング状コイルを前記第１コア及び前記第１インシュレータと前記第２コア及び前記第２インシュレータの間に組み付けるために前記リング状コイルの巻初め端と巻終わり端に形成された把持部を有することを特徴とするクローポール型モータ。
【請求項２】
円周上に複数の爪部を有する第１コアと、前記第１コアと対向して配置される第２コアと、前記第１コア及び前記第２コアに挟持されるリング状コイルを有するクローポール型モータ製造方法において、
前記リング状コイルが、前記第１コアと前記リング状コイルとの絶縁を目的とする第１インシュレータ及び前記第２コアと前記リング状コイルとの絶縁を目的とする第２インシュレータの外周壁面の径よりも大きな直径となるよう平角導体がエッジワイズ曲げすることで形成し、
前記リング状コイルに巻初め端と巻終わり端に形成される把持部を、前記リング状コイルの径が弾性変形の範囲内で縮小するように保持した状態で、前記第１コア及び前記第１インシュレータと前記第２インシュレータ及び前記第２コアとの間に配置し、
前記把持部を解放することで、前記リング状コイルの外周面が前記リング状コイルの外面を覆う前記第１インシュレータ及び前記第２インシュレータの内周壁面に当接することを特徴とするクローポール型モータ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クローポール型モータに用いるコイルを工夫することで、固定子の放熱性を改善する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車の駆動力を得る為のモータの開発が盛んに行われている。ハイブリット自動車や電気自動車など、モータの駆動力によって車を走らせたいというニーズが高まっている為である。
しかし、車の駆動力をモータで得る為にはモータに高出力化が求められる。そして、車載する為にはモータの小型化は必須である。特にハイブリッド自動車はエンジンと共にモータもエンジンルーム内に配置する必要がある為、小型化が切望されている。
したがって、小型でハイパワーのモータが切望されるが、モータの小型化及び高出力化を図る場合、コイルに流す電流を高める必要がある。
【０００３】
しかし、モータのコイルに流す電流量を増やすと発熱量が多くなるという問題がある。コイルの断面積を増やして発熱量を低減したり、コイルの冷却方法を工夫したりすることで、固定子の冷却は可能である。
特許文献１には、モータ用ステータコアに関する技術が開示されている。
分割式の固定子コアに電線を収容するための電線収容溝が形成され、隣り合ったティース間で対向した巻線収容溝の底面を互いに平行にしたことで、ティース間の電線収容部分におけるデッドスペースを従来よりも減らすことが可能となる。この結果、デッドスペース内の空気による保温効果を押さえてモータの放熱効率の向上を図ることが可能である。
【０００４】
また、特許文献２に記載のようにクローポール型の固定子コアを使用する事で冷却効率を上げることも考えられる。
特許文献２には、クローポール型の固定子に関する技術が開示されている。
ＳＰＣＣ等の圧延鋼板を打ち抜いて固定子コアを形成し、平角導線をエッジワイズ曲げしたコイルを固定子コアで挟んで１相を形成する。これを３相分重ねることで３相のモータに用いる固定子とすることができる。
クローポール型を用いることで、コイルの占積率の向上を図ることができる。
また、固定子コアを圧延鋼板ではなく圧粉磁心で構成することで、鉄損を低減させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１１７８４４号公報
【特許文献２】特開２００７−１８１３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２の技術には以下に説明する課題があると考えられる。
特許文献２の方法ではクローポール型の固定子コアに対して平角導線をエッジワイズ曲げしたコイルを用いることで占積率の向上を図っているが、コアとコイルとの絶縁はコイルの周囲に形成されたエナメルの厚みに頼ることとなり、厚い被覆膜を形成する必要がある。その結果、巻線間の被覆膜も厚くなってしまい結果的に占積率の向上を図れない虞がある。
また、放熱性についてもコイルとコアとが直接接触する面を確保する必要があるものの、製作精度を考えると適度なクリアランスを要するために、隙間が形成される虞がある。この隙間によって断熱され放熱性を確保することが難しい。
【０００７】
そこで、本発明はこのような課題を解決するために、放熱性の高いクローポール型モータ、及びクローポール型モータ製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明によるクローポール型モータは以下のような特徴を有する。
（１）円周上に複数の爪部を有する第１コアと、前記第１コアと対向して配置される第２コアと、前記第１コア及び前記第２コアに挟持されるリング状コイルを有するクローポール型モータにおいて、
前記第１コアと前記リング状コイルとの絶縁を目的として、前記第１コアと前記リング状コイルとの間に配置される第１インシュレータと、前記第２コアと前記リング状コイルとの絶縁を目的として、前記第２コアと前記リング状コイルとの間に配置される第２インシュレータと、を備え、前記リング状コイルは、前記第１インシュレータ及び前記第２インシュレータの外周壁面の径よりも大きな直径となるよう平角導体がエッジワイズ曲げされて形成され、前記リング状コイルの径が弾性変形の範囲内で縮小するように巻絞った状態で前記リング状コイルを前記第１コア及び前記第１インシュレータと前記第２コア及び前記第２インシュレータの間に組み付けるために前記リング状コイルの巻初め端と巻終わり端に形成された把持部を有することを特徴とする。
【０００９】
また、前記目的を達成するために、本発明によるクローポール型モータ製造方法は以下のような特徴を有する。
（２）円周上に複数の爪部を有する第１コアと、前記第１コアと対向して配置される第２コアと、前記第１コア及び前記第２コアに挟持されるリング状コイルを有するクローポール型モータ製造方法において、
前記リング状コイルが、前記第１コアと前記リング状コイルとの絶縁を目的とする第１インシュレータ及び前記第２コアと前記リング状コイルとの絶縁を目的とする第２インシュレータの外周壁面の径よりも大きな直径となるよう平角導体がエッジワイズ曲げすることで形成し、前記リング状コイルに巻初め端と巻終わり端に形成される把持部を、前記リング状コイルの径が弾性変形の範囲内で縮小するように保持した状態で、前記第１コア及び前記第１インシュレータと前記第２インシュレータ及び前記第２コアとの間に配置し、前記把持部を解放することで、前記リング状コイルの外周面が前記リング状コイルの外面を覆う前記第１インシュレータ及び前記第２インシュレータの内周壁面に当接することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
このような特徴を有する本発明によるクローポール型モータにより、以下のような作用、効果が得られる。
上記（１）に記載される発明は、円周上に複数の爪部を有する第１コアと、第１コアと対向して配置される第２コアと、第１コア及び第２コアに挟持されるリング状コイルを有するクローポール型モータにおいて、第１コアとリング状コイルとの絶縁を目的として、第１コアとリング状コイルとの間に配置される第１インシュレータと、第２コアとリング状コイルとの絶縁を目的として、第２コアとリング状コイルとの間に配置される第２インシュレータと、を備え、リング状コイルは、第１インシュレータ及び第２インシュレータの外周壁面の径よりも大きな直径となるよう平角導体がエッジワイズ曲げされて形成され、リング状コイルの径が弾性変形の範囲内で縮小するように巻絞った状態でリング状コイルを第１コア及び第１インシュレータと第２コア及び第２インシュレータの間に組み付けるためにリング状コイルの巻初め端と巻終わり端に形成された把持部を有するものであ
る。
【００１１】
リング状コイルが第１インシュレータ及び第２インシュレータの外周壁面の径よりも大きな直径となるようエッジワイズ曲げされて形成されていることで、縮径されて第１インシュレータ及び第２インシュレータの内部に組み込まれた後に把持部を解放すると、リング状コイルは拡径して第１インシュレータ及び第２インシュレータの内面に当接した状態で保持される。
このリング状コイルと第１インシュレータ及び第２インシュレータとの当接状態はリンク状コイルの弾性力によって維持されるため、リング状コイルで発生する熱は第１インシュレータ及び第２インシュレータを介して第１コア又は第２コアに伝達される。
熱伝達は、一般的に固体から気体へ熱伝達する場合よりも、固体同士が接触した状態での熱伝達する場合の方が熱伝達効率は高く、冷却出来ることが期待できる。したがって、リング状コイルが発熱した際には、第１インシュレータ及び第２インシュレータを介して素早く外側に配設される第１コア又は第２コアに熱を伝えて熱の上昇を抑えることが可能となる。
したがって、本発明によって放熱性の高いクローポール型モータを提供することが可能となる。
【００１２】
また、このような特徴を有する本発明によるクローポール型モータ製造方法により、以下のような作用、効果が得られる。
上記（２）に記載の発明は、円周上に複数の爪部を有する第１コアと、第１コアと対向して配置される第２コアと、第１コア及び第２コアに挟持されるリング状コイルを有するクローポール型モータ製造方法において、リング状コイルが、第１コアとリング状コイルとの絶縁を目的とする第１インシュレータ及び第２コアとリング状コイルとの絶縁を目的とする第２インシュレータの外周壁面の径よりも大きな直径となるよう平角導体がエッジワイズ曲げすることで形成し、リング状コイルに巻初め端と巻終わり端に形成される把持部を、リング状コイルの径が弾性変形の範囲内で縮小するように保持した状態で、第１コア及び第１インシュレータと第２インシュレータ及び第２コアとの間に配置し、把持部を解放することで、リング状コイルの外周面がリング状コイルの外面を覆う第１インシュレータ及び第２インシュレータの内周壁面に当接する。
【００１３】
この様な製造方法を用いることで、（１）に記載したような、リング状コイルが発熱した際には、第１インシュレータ及び第２インシュレータを介して素早く外側に配設される第１コア又は第２コアに熱を伝えて熱の上昇を抑えることが可能なクローポール型モータを製造する製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態の、Ｕ相スタックの分解斜視図である。
【図２】本実施形態の、Ｕ相スタックの斜視図である。
【図３】本実施形態の、Ｕ相スタックの断面図であり、図２のＡＡ断面である。
【図４】本実施形態の、リング状コイルの平面図である。
【図５】本実施形態の、クローポール型モータの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず、本発明の実施形態について説明する。
図１に、Ｕ相スタックの分解斜視図を示す。図２に、Ｕ相スタックの斜視図を示す。また、図３に、Ｕ相スタックの断面図を示す。図３は、図２のＡＡ断面である。
Ｕ相スタック１０は、第１コア１２と第１インシュレータ１３とリング状コイル１４と第２インシュレータ１５と第２コア１６よりなる。
第１コア１２は外周環１２Ａと円周上に爪状の突起である爪部１２Ｂが１２カ所に、外周環１２Ａの内周側に突出して設けられている。爪部１２Ｂは外周環１２Ａの軸方向に突出して形成される。具体的には爪部底面１２Ｂａと直交するように設けられる内周壁面１２Ｂｂとテーパ面１２Ｂｃとが交わることで、爪部底面１２Ｂａの反対側に交辺が形成され外周環１２Ａに設けられる。爪部１２Ｂは凹部１２Ｃと交互に外周環１２Ａに設けられている。
第１コア１２には、鉄粉やパーマロイなどの磁性材料を細かく砕いたものと樹脂とを材料とする圧粉磁心が用いられている。このような圧粉磁心を用いることで、Ｕ相スタック１０を固定子１００に組み付けてモータとして使用した際の鉄損を軽減することが出来る。
【００１６】
外周環１２Ａの爪部１２Ｂが突出する側の面には第１切欠部１２ａ及び第２切欠部１２ｂが設けられている。
第２コア１６は、第１コア１２とほぼ同じ形状であり、第１コア１２と対向するように配置される。
第２コア１６にも、外周環１６Ａの内周側に爪部１６Ｂと凹部１６Ｃとが設けられ、第１切欠部１６ａ及び第２切欠部１６ｂが設けられている。外周環１６Ａは外周環１２Ａに、爪部１６Ｂは爪部１２Ｂに、凹部１６Ｃは凹部１２Ｃに、第１切欠部１６ａ及び第２切欠部１６ｂは第１切欠部１２ａ及び第２切欠部１２ｂに対応する。
第１インシュレータ１３は、絶縁性を有する樹脂で環状に形成されている。断面はコの字状になっており、図３に示すようにリング状コイル１４が収まる溝となる溝部１３Ａが形成されている。
【００１７】
第２インシュレータ１５は、第１インシュレータ１３とほぼ同じ形状をしており、溝部１５Ａを備えている。なお、第１インシュレータ１３及び第２インシュレータ１５が対向して当接する面は斜に切った形状に形成されており、第１インシュレータ１３と第１コア１２又は第２コア１６との絶縁沿面距離を稼ぐのに貢献している。
リング状コイル１４は、エナメルなどの絶縁被覆を表面に施された平角導体を、エッジワイズ曲げ形成することで円環状に巻回する。そして、平角導体の端部である第１コイル端部１４Ａと第２コイル端部１４Ｂは、リング状コイル１４の外周側に向かって突出する形状となっている。リング状コイル１４に用いる導体は銅やアルミニウムなどの導電性の高い物質が望ましい。
リング状コイル１４の外径は、第１インシュレータ１３及び第２インシュレータ１５の外周壁面１３Ｂ及び外周壁面１５Ｂの径よりも大きくなるように設定されている。
第１コア１２、第１インシュレータ１３、リング状コイル１４、第２インシュレータ１５、及び第２コア１６を図１の順に組み合わせることで、図２に示すようなＵ相スタック１０が形成される。
【００１８】
図４に、リング状コイルの平面図を示す。
リング状コイル１４を組み付ける際には、図１に示すような状態で第１インシュレータ１３と第２インシュレータ１５の間に収めることになる。
この際には、図４に示すように把持手段７０で第１コイル端部１４Ａ及び第２コイル端部１４Ｂを、リング状コイル１４が縮径するように矢印方向に力を加えて巻絞る。
この状態で、リング状コイル１４の外径は第１インシュレータ１３の溝部１３Ａ、及び第２インシュレータ１５の溝部１５Ａに収まるサイズとなるので、第１コア１２、第１インシュレータ１３、リング状コイル１４、第２インシュレータ１５、及び第２コア１６を順次組み付ける。
その後、把持手段７０をお互いに遠ざかるように移動することで、第１コイル端部１４Ａ及び第２コイル端部１４Ｂを解放する。
こうしてＵ相スタック１０を形成する。
【００１９】
Ｖ相スタック２０、Ｗ相スタック３０についてもＵ相スタック１０と同様の構成であるので、此処では説明を省略する。
図５に、クローポール型モータの分解斜視図を示す。
この様にＵ相スタック１０、Ｖ相スタック２０、Ｗ相スタック３０を図５に示すように重ね、第１ブラケット６１及び第２ブラケット６２で挟み、第１固定ボルト６３Ａ乃至第３固定ボルト６３Ｃで固定することで固定子１００を形成する。
第１ブラケット６１及び第２ブラケット６２は環状のプレートであり、外周部に第１固定ボルト６３Ａ、第２固定ボルト６３Ｂ及び第３固定ボルト６３Ｃを貫通する穴、及び締結する穴を備える。第１固定ボルト６３Ａは第２ブラケット６２に形成される第１締結穴６２Ａに、第２固定ボルト６３Ｂは第２締結穴６２Ｂに、第３固定ボルト６３Ｃは第３締結穴６２Ｃにそれぞれ締結される。こうして固定子１００として構成される。
固定子１００の内周側にはロータ５０及びそれに接続される出力軸４０が備えられており、クローポール型モータ２００として機能する。
【００２０】
本実施形態のクローポール型モータ２００は上記の通り構成されるので、以下に説明する作用、効果を奏する。
本実施形態のクローポール型モータ２００は、円周上に複数の爪部を有する第１コア１２と、第１コア１２と対向して配置される第２コア１６と、第１コア１２及び第２コア１６に挟持されるリング状コイル１４を有するクローポール型モータ２００において、第１コア１２とリング状コイル１４との絶縁を目的として、第１コア１２とリング状コイル１４との間に配置される第１インシュレータ１３と、第２コア１６とリング状コイル１４との絶縁を目的として、第２コア１６とリング状コイル１４との間に配置される第２インシュレータ１５と、を備え、リング状コイル１４は、第１インシュレータ１３及び第２インシュレータ１５の外周壁面１３Ｂ、及び外周壁面１５Ｂの径よりも大きな直径となるようエッジワイズ曲げされて形成され、リング状コイル１４の径が弾性変形の範囲内で縮小するように巻絞った状態でリング状コイル１４を第１コア１２及び第１インシュレータ１３と第２コア１６及び第２インシュレータ１５の間に組み付けるためにリング状コイル１４の巻初め端と巻終わり端に形成された第１コイル端部１４Ａ及び第２コイル端部１４Ｂを有するものである。
【００２１】
リング状コイル１４が第１インシュレータ１３の外周壁面１３Ｂ及び第２インシュレータ１５の外周壁面１５Ｂの径よりも大きな直径となるようエッジワイズ曲げされて形成されていることで、縮径されて第１インシュレータ１３及び第２インシュレータ１５の内部に組み込まれた後に第１コイル端部１４Ａ及び第２コイル端部１４Ｂを解放すると、リング状コイル１４は拡径して第１インシュレータ１３及び第２インシュレータ１５の内面に当接した状態で保持される。
リング状コイル１４の材質は銅やアルミニウムであるので、大した弾性力は期待できない。このため、把持手段７０で加圧するときには、弾性変形の範囲で加圧する必要がある。ただし、第１インシュレータ１３及び第２インシュレータ１５へのリング状コイル１４を押し付ける力は、それ程強い力を必要とするわけではない。第１インシュレータ１３及び第２インシュレータ１５の材質に比較的柔らかいものを選択すれば、第１インシュレータ１３及び第２インシュレータ１５とリング状コイル１４との密着性は確保することが可能である。
【００２２】
第１インシュレータ１３及び第２インシュレータ１５とリング状コイル１４が密着することで、第１インシュレータ１３は第１コア１２へ、第２インシュレータ１５は第２コア１６に押し付けられる。
クローポール型モータ２００に通電して出力軸４０を駆動する場合、リング状コイル１４は抵抗発熱するため、放熱を要する。
この際に、リング状コイル１４が第１インシュレータ１３及び第２インシュレータ１５を介して第１コア１２及び第２コア１６へと熱伝達される。固体を介しての熱伝達は、リング状コイル１４と第１インシュレータ１３又は第２インシュレータ１５との間に隙間があって空気層がある場合に比べて効率が良く、放熱性を改善するには有利である。
【００２３】
第１インシュレータ１３及び第２インシュレータ１５は樹脂製品であるため、製作精度を確保するのが難しい。また、第１コア１２及び第２コア１６についても圧粉磁心を使うため、製作精度は型に依存することになる。リング状コイル１４についても平角導体をエッジワイズ曲げ加工して形成するために、製作精度を高めることは難しい。
このため、製品公差を大きめに取らざるを得ず、第１コア１２、第１インシュレータ１３、リング状コイル１４、第２インシュレータ１５、及び第２コア１６の組付け精度では、リング状コイル１４の接触面積を確保することが難しいという事情がある。
このため、製作精度を向上させずとも、リング状コイル１４を巻絞って組み付けることでリング状コイル１４の外周面が第１インシュレータ１３及び第２インシュレータ１５の内壁面に当接する状態を維持できる点は、放熱性向上において利点となる。
【００２４】
以上、本実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。
例えば、例示した部品の材質などの変更を妨げない。
【符号の説明】
【００２５】
１０      Ｕ相スタック
１２      第１コア
１２Ａ      外周環
１２Ｂ      爪部
１２Ｃ      凹部
１３      第１インシュレータ
１３Ａ      溝部
１３Ｂ      外周壁面
１４      リング状コイル
１４Ａ      第１コイル端部
１４Ｂ      第２コイル端部
１５      第２インシュレータ
１５Ａ      溝部
１５Ｂ      外周壁面
１６      第２コア
１６Ａ      外周環
１６Ｂ      爪部
１６Ｃ      凹部
２０      Ｖ相スタック
３０      Ｗ相スタック
４０      出力軸
５０      ロータ
６１      第１ブラケット
６２      第２ブラケット
７０      把持手段
１００      固定子
２００      クローポール型モータ
【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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