(57)【要約】【課題】インシュレータの厚さによらず、ステータティースの近傍に発生する漏れ磁束の巻線に対する影響を低減する。【解決手段】複数の鋼板からなる輪状のステータコア１の内周面側もしくは外周面側に周方向に一定の間隔で複数のステータティース２が配置されている。ステータティースには巻線５が巻回されている。ステータコアと巻線との間には、互いを電気的に絶縁するインシュレータ４が設けられている。巻線とインシュレータとの間には空隙６が形成されている。これにより、インシュレータの厚さによらず、ステータティースと巻線との間に所望の距離を確保することができるので、巻線に作用する漏れ磁束の影響を低減することができる。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面側もしくは外周面側に周方向に一定の間隔で配置された複数のステータティースを備え、複数の鋼板からなる輪状のステータコアと、
前記複数のステータティースに巻回された巻線と、
前記ステータコアと前記巻線との間に介在し互いを電気的に絶縁するインシュレータとを備え、
前記巻線と前記インシュレータとの間に空隙が形成されていることを特徴とするステータ。
【請求項２】
前記ステータコアの半径方向に沿った直線に垂直な面での前記ステータティースの断面図において、前記巻線のコイルエンド部で前記巻線が略円弧状に湾曲し前記巻線と前記インシュレータとの間に空隙が形成されている請求項１に記載のステータ。
【請求項３】
前記ステータティースの側面側の空隙よりもコイルエンド部側の空隙が大きい請求項１又は２に記載のテータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のステータを備える電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レゾルバやモータに用いられるステータに関するものである。また、本発明はステータを備えた電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のステータが例えば特許文献１に記載されている。図６Ａは特許文献１に記載された従来のステータ１００の正面図である。従来のステータ１００は、輪状のステータコア１０１を備える。ステータコア１０１の内周面側には、複数のステータティース（磁極）１０２が周方向に一定の間隔で配置されている。図６Ａは、巻線１０５（後述する）が巻回されていないステータ１００を示している。
【０００３】
図６Ｂは図６Ａの６Ｂ−６Ｂ線を含む面でのステータティース１０２の断面図である。図６Ｂに示すように、複数のステータティース１０２のそれぞれには巻線１０５が巻回されている。ステータコア１０１と巻線１０５との間には、ステータコア１０１と巻線１０５とを電気的に絶縁するインシュレータ１０４が設けられている。巻線１０５はインシュレータ１０４の外周面に密着している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０９７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のステータ１００では、図６Ｂから明らかなように、ステータティース１０２と巻線１０５との距離はインシュレータ１０４の厚さによって決定される。従って、インシュレータ１０４の厚さによっては、ステータティース１０２の近傍に発生する漏れ磁束が巻線１０５に作用する。例えば、ステータ１００をレゾルバに用いた場合には、巻線１０５に発生する誘起電圧に、この漏れ磁束に起因する誤差成分が重畳され、角度検出精度が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の従来のステータが有する問題を解決するためになされたものであり、インシュレータの厚さによらず、巻線に作用する漏れ磁束の影響を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のステータは、内周面側もしくは外周面側に周方向に一定の間隔で配置された複数のステータティースを備え、複数の鋼板からなる輪状のステータコアと、前記複数のステータティースに巻回された巻線と、前記ステータコアと前記巻線との間に介在し互いを電気的に絶縁するインシュレータとを備える。そして、前記巻線と前記インシュレータとの間に空隙が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の電気機器は、上記の本発明のステータを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、巻線とインシュレータとの間に空隙が形成されているので、インシュレータの厚さによらず、ステータティースと巻線との間に所望の距離を確保することができる。従って、ステータティースの近傍に発生する漏れ磁束から巻線を離間させることができるので、巻線に作用する漏れ磁束の影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施の形態１に係るステータの正面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線を含む面での本発明の実施の形態１に係るステータのステータティースの断面図である。
【図２】図２Ａは、本発明の実施の形態１に係るステータに用いられるインシュレータ半体の正面図、図２Ｂはその側面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に係るステータのステータティースに鎖交する磁束の磁束密度と、ステータティースのコイルエンド部側の漏れ磁束の磁束密度とを比較して示した図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に係るステータ及び従来のステータの、レゾルバとしての角度検出誤差を測定した結果を示した図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の実施の形態２に係るステータの正面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの５Ｂ−５Ｂ線を含む面での本発明の実施の形態２に係るステータのステータティースの断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、従来のステータの正面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａの６Ｂ−６Ｂ線を含む面での従来のステータのステータティースの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
上記の本発明のステータでは、前記ステータコアの半径方向に沿った直線に垂直な面での前記ステータティースの断面図において、前記巻線のコイルエンド部で前記巻線が略円弧状に湾曲し前記巻線と前記インシュレータとの間に空隙が形成されていることが好ましい。これにより、ステータティースの側面側での巻線の巻き太りを抑えつつ、漏れ磁束が相対的に多いコイルエンド部側で巻線をステータティースから離間させることができる。従って、周方向に隣り合うステータティース間での巻線の占積率（スペースファクタともいう）をほとんど低下させることなく、コイルエンド部側での漏れ磁束が巻線に及ぼす影響を低減することができる。
【００１２】
前記ステータティースの側面側の空隙よりもコイルエンド部側の空隙が大きいことが好ましい。これにより、ステータティースの側面側での巻線の巻き太りを抑えつつ、漏れ磁束が相対的に多いコイルエンド部側で巻線をステータティースから離間させることができる。従って、周方向に隣り合うステータティース間での巻線の占積率をほとんど低下させることなく、コイルエンド部側での漏れ磁束が巻線に及ぼす影響を低減することができる。
【００１３】
以下、本発明のステータを好適な実施の形態を示しながら詳細に説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１Ａは、本発明の実施の形態１に係るステータ１０の正面図である。ステータ１０は輪状のステータコア１を備える。１１は図１Ａの紙面と垂直に延びるステータコア１の中心軸であり、ステータ１０が搭載されるモータの回転軸の中心と一致する。ステータコア１は、複数の鋼板が中心軸１１方向に重ね合わされて構成される。ステータコア１の内周面側には、複数のステータティース（磁極）２が周方向に一定の間隔で配置されている。図１Ａは、巻線５（後述する）が巻回されていないステータ１０を示している。図１Ａでは、ステータコア１はインシュレータ４（詳細は後述する）によって覆われており、見えない。
【００１５】
図１Ｂは、図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線を含み且つステータコア１の半径方向に沿った（即ち、ステータコア１の中心軸１１と直交する）一点鎖線１２に垂直な面でのステータティース２の断面図である。ここで、一点鎖線１２は、ステータティース２の中央（磁極中心）を通過する。複数のステータティース２のそれぞれには巻線５が巻回されている。巻線５の中心軸１１方向（図１Ｂの上下方向）の端部であるコイルエンド部５ａでは、巻線５は外向きに突出するように略円弧状に湾曲している。ステータコア１と巻線５との間には、ステータコア１と巻線５とを電気的に絶縁するインシュレータ４が設けられている。インシュレータ４は、中心軸１１方向に分割された一対のインシュレータ半体４ａからなる。図２Ａはインシュレータ半体４ａの正面図、図２Ｂはその側面図である。一対のインシュレータ半体４ａは、ステータコア１を中心軸１１方向に挟むようにステータコア１に装着される。
【００１６】
図１Ｂに示すように、本実施の形態１では、巻線５とインシュレータ４との間に空隙６が形成されている。より詳細には、空隙６は、コイルエンド部５ａ側、及び、ステータティース２の側面（ステータコア１の周方向に隣り合うステータティース２と対向する面）側のそれぞれに形成されている。巻線５は、インシュレータ４の略矩形断面の四隅に接触して支持されている。
【００１７】
このように、本実施の形態１に係るステータ１０は、巻線５とインシュレータ４との間に空隙６が形成されているので、インシュレータ４の厚みや形状によらず、巻線５をステータティース２から所望する距離だけ離間することができる。これにより、ステータティース２の近傍に発生する漏れ磁束が巻線５に及ぼす影響を低減することができる。従って、例えばステータ１０をレゾルバとして使用した場合には、この漏れ磁束に起因する、誤差成分となる誘起電圧が低減されるので、角度検出精度を向上させることができる。
【００１８】
次に、本実施の形態１の効果を確認するための検討を行った結果を説明する。
【００１９】
最初に、ステータティース２に鎖交する磁束の磁束密度と、ステータティース２のコイルエンド部５ａ側の漏れ磁束の磁束密度との関係を求めた。ステータティース２に鎖交する磁束の磁束密度は、２次元有限要素法を用いて、交流励磁におけるステータティース２に鎖交する磁束密度の平均値を磁界解析により算出した。ステータティース２のコイルエンド部５ａ側の漏れ磁束の磁束密度は、コイルエンド部５ａ側の空隙６に、フラックスメータのプローブ先端を巻線５の内周側から挿入し、直流励磁における磁束密度を実測した。ここで、上記の交流励磁の実効値と直流励磁とは同一とした。結果を図３に示す。磁界解析で算出されたステータティース２に鎖交する磁束の１３％が、実際にはステータティース２のコイルエンド部５ａ側に漏れ磁束として発生している。
【００２０】
次に、ステータ１０をレゾルバとして用いたときの角度検出精度を測定した。測定方法は以下の通りである。ステータ１０をモータの回転軸に搭載して巻線５に発生する誘起電圧から回転軸の回転角度を検出した。検出した回転角度を、同じ回転軸に搭載したエンコーダによって検出した回転角度と比較し、そのズレ量の最大値を検出角度誤差として求めた。比較のため、巻線５とインシュレータ４との間に空隙６が形成されていない以外は同一である従来のステータを用いて同様に検出角度誤差を測定した。結果を図４に示す。巻線５とインシュレータ４との間に空隙６が形成されていない従来例に比べて、本発明は、ステータコア１の形状を変更することなく、角度検出精度を向上できることが分かった。
【００２１】
（実施の形態２）
図５Ａは、本発明の実施の形態２に係るステータ２０の正面図である。図５Ｂは、図５Ａの５Ｂ−５Ｂ線を含み且つステータコア１の半径方向に沿った一点鎖線１２に垂直な面でのステータティース２の断面図である。図５Ａ、図５Ｂにおいて、実施の形態１のステータ１０を示した図１Ａ、図１Ｂと同一の部材には同一の符号を付して、それらの説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる点を中心に本実施の形態２を説明する。
【００２２】
本実施の形態２では、図５Ｂに示すように、ステータティース２に対してコイルエンド部５ａ側に巻線５とインシュレータ４との間に形成された空隙６ａの中心軸１１方向の最大寸法をＷａ、ステータティース２の側面側に巻線５とインシュレータ４との間に形成された空隙６ｂの周方向（図５Ｂの左右方向）方向の最大寸法をＷｂとしたとき、Ｗａ＞Ｗｂを満足する。コイルエンド部５ａを構成する巻線５が略円弧状に湾曲している点は実施の形態１と同じである。また、巻線５が、インシュレータ４の略矩形断面の四隅に接触して支持されている点も実施の形態１と同じである。
【００２３】
一般に、ステータティース２の近傍に発生する漏れ磁束は、ステータティース２の側面側よりコイルエンド部５ａ側の方が多い。従って、コイルエンド部５ａ側により大きな空隙６ａを形成することにより、巻線５に作用する漏れ磁束の影響を効果的に低減することができる。
【００２４】
一方、相対的に漏れ磁束が少ないステータティース２の側面側の空隙６ｂを小さくすることにより、ステータティース２に巻回された巻線５の周方向の寸法の拡大（即ち、巻線５の周方向での巻き太り）を回避することができるので、周方向に隣り合うステータティース２の間での巻線５の占積率は従来に比べてほとんど低下しない。
【００２５】
上記の実施の形態１，２は例示に過ぎず、本発明はこれらに限定されず、適宜変更することができる。
【００２６】
例えば、実施の形態１，２のステータ１０，２０は、複数のステータティース２がステータコア１の内周面側に設けられたインナーロータ型であったが、本発明のステータはこれに限定されず、複数のステータティースがステータコアの外周面側に設けられたアウターロータ型であってもよい。
【００２７】
実施の形態１，２では、ステータティース２に巻線５は１相のみ巻回されていたが、本発明はこれに限定されず、複数相巻回されていてもよい。
【００２８】
実施の形態１，２では、空隙６は、ステータティース２に対してコイルエンド部５ａ側、及び、ステータティース２の側面側の両方に形成されていたが、いずれか一方のみであってもよい。特に、相対的に漏れ磁束が少ないステータティース２の側面側において巻線５とインシュレータ４との間に空隙が実質的に形成されていなくてもよい。
【００２９】
ステータコア１に設けられるステータティース２の数は、実施の形態１，２に示した１０個に限定されず、これより多くても少なくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明によれば、ステータティースの近傍に発生する漏れ磁束の巻線に及ぼす影響が低減されたステータを提供できる。従って、本発明のステータを例えば角度検出器として各種電気機器に搭載することができる。例えば、本発明のステータを、モータの回転軸の回転角度を検出するレゾルバとして利用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  ステータコア
２  ステータティース
４  インシュレータ
５  巻線
５ａ  コイルエンド部
６，６ａ，６ｂ  空隙
１０，２０  ステータ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
2011030378.tif 000010
【図６Ｂ】
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