(57)【要約】      （修正有）【課題】樹脂充填することなしにインシュレータの滑落を防止することができ、さらに、別部品のホルダ等を用いることなくバスリングを固定することができるモータのステータ構造を提供する。【解決手段】ステータのティース２１にインシュレータ４０を介してコイル５０を巻き付け、該コイル５０に環状のバスリング６０を用いて電流を供給するようにしたモータのステータ構造において、上記バスリング６０の内径側に中心方向に対して傾斜して端子部６１と張出部６２を設け、他方、上記インシュレータ４０のステータ外径側に、円周方向に沿って、その軸方向に開口する大溝４１を設け、上記インシュレータ４０の大溝４１に上記バスリング６０を配置するとともに、該大溝４１の内壁に形成した切欠溝に、前記端子部６１と張出部６２を係合させて上記バスリングを配設する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータのティースにインシュレータを介してコイルを巻き付け、該コイルに環状のバスリングを用いて電流を供給するようにしたモータのステータ構造において、上記バスリングの内径側に中心方向に対して傾斜して端子部と張出部を設け、他方、上記インシュレータのステータ外径側に、円周方向に沿って、その軸方向に開口する大溝を設け、上記インシュレータの大溝に上記バスリングを配置するとともに、該大溝の内壁に形成した切欠溝に、前記端子部と張出部を係合させて上記バスリングを配設したことを特徴とするモータのステータ構造。
【請求項２】
上記インシュレータの大溝の内壁に上記バスリングの突起部としての端子部及び張出部に対応して深さの異なる複数の切欠溝を形成し、上記複数のバスリングを上記大溝内に配設した際に、上記複数の切欠溝のそれぞれの深さによって上記バスリングが所定の高さに保持されることを特徴とする請求項１に記載のモータのステータ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータのステータ構造に関し、詳しくは、ステータの複数のティースにインシュレータを介してコイルを取り付け、これらのコイルに複数のバスリングを用いて電流を供給するようにしたモータのステータ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ステータの複数のティースにインシュレータを介してコイルを巻き付け、これらのコイルに複数のバスリングを用いて電流を供給するようにしたモータのステータ構造が提案されている。このようなステータ構造を採用するものとして、スイッチトリラクタンスモータ(以下、ＳＲＭという。)が知られている。このＳＲＭは永久磁石を使用しないため、高速回転が可能、高温環境下で使用可能、安価という利点があり、広く利用されているものである。
【０００３】
ここで、とくにラジアルキャップ型ＳＲＭの原理について、図８〜図１２を参照しながら説明する。
ステータ１０１（図８参照）とロータ１０２（図９参照）は、共に複数の突き出た偶数のティース１０３、１０４をそれぞれ備えており、ステータ１０１のティース（以下、ステータティースという。）１０３にはインシュレータ１０５を介してコイル１０６が取り付けられている（図１０参照）。なお、ステータ１０１のティース１０３の数はロータ１０２のティース（以下、ロータティースという。）１０４それよりも少なく、これにより、ロータ１０２がステータ１０１内に位置された状態（図１１参照）では、ロータティース１０４とステータティース１０３が径方向に一致している箇所と一致してない箇所ができるようになっている（図１１参照）。各コイル１０６には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の高電流を供給するため、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のバスリング（図示せず）が順に接続されている。
【０００４】
ここで、図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照しながら、ステータ１０１に対してロータ１０２が回転する原理を簡単に説明する。図１２（ａ）において、ロータティース１０４と径方向に一致していないステータティース１０３（●を付したティース）のコイル（図示省略）に、対応するバスリングを介して電流を供給すると、該コイルに磁界が発生し、これに伴い、磁性体でできているロータティース１０４（■を付したティース）が励磁される。これにより、電流が流れているステータティース１０３に口ータティース１０４が径方向に一致するように、該ロータは回転する。これは、●を付したステータテイース１０３と■を付したロータティース１０４とが、互いに引き合って径方向に一致しようとするからであり、この径方向に一致する状態が安定するからである。さらに、径方向に完全に一致する前に、コイルに供給される電流の相を変えることで、図１２（ｂ）から（ｃ）のように状態が移動し、ロータ１０２は常に回転し続けるようになる。
【０００５】
上記した従来のＳＲＭでは、ロータティース１０４と電流が流れているステータティース１０３が重なる部位が大きくなると、ロータ１０２を回転させるのに必要なトルクが大きくなり、騒音や振動が大きくなる。よって、ステータ１０１、ロータ１０２とも、それらのティース１０３，１０４の円周方向の幅は小さくする必要がある。なお、ステータ１０１の円周方向の幅が小さくなることにより、インシュレータ１０５を分割せずに一体型でコイル１０６を巻いた状態で挿入できるという利点もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２４４８３９号公報
【特許文献２】特開２００６−２９６１０４号公報
【特許文献３】特開２００６−３３３６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来のＳＲＭでは、ステータティースに滑落防止機能が無いため、インシュレータがステータティースからステータ中心方向に滑落する虞れがある。滑落防止方法として樹脂充填する方法があるが、製造コストと製品の重量が増加してしまう不具合がある。このような樹脂を充填しないでステータティース内径側にインシュレータ滑落防止機能を設けた先行例として、特許文献１の技術がある。
特許文献１には、コイル巻回部より内側（インシュレータ内側）にバスリングモジュールを設置してインシュレータの滑落を防止している構造が開示されている。しかしながら、バスリングモジュールをステータティース内径側に位置させたことにより、ステータティース先端からバスリングモジュールが内側方向に出てしまい、ロータの一部を覆ってしまっている。このため、点検、修理等でロータを外す場合、バスリングモジュールに溶着させたコイルを外してからバスリングモジュールを外さないといけなくなる。つまり、点検、修理等でロータを付け替える際に、コイルの溶着及び外す作業手間が増える不具合があった。
【０００８】
特許文献２には、バスリングを固定するためのホルダを使用している技術が開示されている。バスリングにはＵ，Ｖ，Ｗ相の高電流が流れるので、バスリング間は絶縁距離分だけ離す必要がある。このため、当技術では、ホルダによりバスリングを固定して、各バスリング間の間隔を保っている。しかしながら、このような専用のホルダを使用することは、部品点数と組み付け工数が増加し、また、バスリングがコイル状のものであるため、平板と比べて部品加工性が悪い等の不具合があった。
特許文献３には、インシュレータのコイル巻回部の上部に、バスリングを固定する保持部を設けた技術が開示されている。また、特許文献２には、コイル上部に、バスリングを固定するためのホルダを配置した技術が開示されている。これらの技術では、モータの出力を上げるためにコイルの巻き数を大きくする場合、その軸方向の長さが大きくなるので、モータ自体が大きくなる不具合があった。このようにモータ自体が大型化すると、モータの配置におけるレイアウトの自由度が低下したり、モータを車両側面に設置した場合には車幅が増して、車両の狭い路地での走行が困難になる不具合があった。しかも、モータの大型化を避ければ、モータの出力に制限がでてしまうという問題点があった。
【０００９】
本発明は、樹脂充填することなしにインシュレータの滑落を防止することができ、さらに、別部品のホルダあるいはガイド等を用いることなくバスリングを固定することができ、しかも、モータを必要以上に大型化させることなく出力を上げることができるモータのステータ構造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】
【００１０】
本発明に係るモータのステータ構造では、上記従来技術の有する課題を解決するために、ステータのティースにインシュレータを介してコイルを巻き付け、該コイルに環状のバスリングを用いて電流を供給するようにしたモータのステータ構造において、上記バスリングの内径側に中心方向に対して傾斜して端子部と張出部を設け、他方、上記インシュレータのステータ外径側に、円周方向に沿って、その軸方向に開口する大溝を設け、上記インシュレータの大溝に上記バスリングを配置するとともに、該大溝の内壁に形成した切欠溝に、前記端子部と張出部を係合させて上記バスリングを配設したこと構成としている。
また、本発明に係るモータのステータ構造では、上記インシュレータの大溝の内壁に上記バスリングの突起部としての端子部及び張出部に対応して深さの異なる複数の切欠溝を形成し、上記複数のバスリングを上記大溝内に配設した際に、上記複数の切欠溝のそれぞれの深さによって上記バスリングが所定の高さに保持される構成としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、上記構成としたことにより、以下のような効果が得られる。
本発明に係るモータのステータ構造によれば、ステータのティースにインシュレータを介してコイルを巻き付け、該コイルに環状のバスリングを用いて電流を供給するようにしたモータのステータ構造において、上記バスリングの内径側に中心方向に対して傾斜して端子部と張出部を設け、他方、上記インシュレータのステータ外径側に、円周方向に沿って、その軸方向に開口する大溝を設け、上記インシュレータの大溝に上記バスリングを配置するとともに、該大溝の内壁に形成した切欠溝に、前記端子部と張出部を係合させて上記バスリングを配設した構成としているので、上記バスリングによって、上記大溝内、すなわち、コイル巻回部より外側、かつステータ外径より内側に上記インシュレータを保持することができる。これにより、樹脂充填することなく、上記インシュレータがステータティースから滑落するのを防止することができ、樹脂も不要になるので、製造コストやモータの重量の削減を図ることができる。
また、上記インシュレータの大溝の内壁に上記バスリングの突起部としての端子部及び張出部に対応して深さの異なる複数の切欠溝を形成し、上記複数のバスリングを上記大溝内に配設した際に、上記複数の切欠溝のそれぞれの深さによって上記バスリングが所定の高さに保持される構成としていることにより、上記バスリングを上記大溝内で所定の絶縁距離をもって固定することができる。よって、従来のように専用のバスリング保持部材を用いることなく、上記インシュレータのみで上記バスリングを固定することができる。これにより、別部品のホルダあるいはガイド等を用いることなくバスリングを固定することができる。
さらに、上記ロータの上部のスペースには、従来のようなロータの一部を覆うインシュレータ滑落防止装置も不要となり、ロータの上方には何も無くなるので、点検、修理等に際してロータを付け替えたい場合、バスリングに溶着結線されたコイルをステータから外すことなく、ステータをいじらずにロータを取り外すことができるので、ロータの付け替え作業性を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るモータのステータ構造を示すもので、コイルが組み付けられたステータ内にロータが配置されている様子を斜視図である。
【図２】図１の矢印Ａで示す、円で囲まれた部分を拡大して示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るモータのステータ構造を示すもので、特に、そのインシュレータを示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係るモータのステータ構造を示すもので、特に、そのバスリングを示す斜視図である。
【図５】図４の矢印Ｂで示す、円で囲まれた部分を拡大して示す斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係るモータのステータ構造の要部を拡大して示す平面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るモータのステータ構造の要部を拡大して示すもので、図６におけるＺ−Ｚ線断面図である。
【図８】一般的なスイッチトリラクタンスモータのステータを示すもので、特に、コイルを巻き付ける前の様子を示す斜視図である。
【図９】一般的なスイッチトリラクタンスモータのロータを示す斜視図である。
【図１０】一般的なスイッチトリラクタンスモータのステータを示すもので、特に、コイルが組み付けられた様子を示す斜視図である。
【図１１】一般的なスイッチトリラクタンスモータを示すもので、そのステータの中にロータを配置した様子を示す斜視図である。
【図１２】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、一般的なスイッチトリラクタンスモータを示すもので、そのステータの中でロータが回転する様子を順次示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態に係るモータのステータ構造について説明する。
本実施形態によるモータ１０は、回転軸を省略して図１に示すように、ステータ２０とロータ３０を備えている。ステータ２０とロータ３０は、従来と同様に、共に複数の突き出たティース２１，３１をそれぞれ備えている。ステータ２０のティース（以下、ステータティースという。）２１には絶縁用インシュレータ４０を介してコイル５０が巻き付けられている（図２及び図３参照）。ステータティース２１の数はロータ３０のティース（以下、ロータティースという。）３１よりも少なく、これにより、ロータ３０がステータ２０内に位置された状態（図１参照）では、ロータティース３１とステータティース２１が径方向に一致している箇所と一致してない箇所ができるようになっている（図１参照）。ロータ３０は、図１２に示した従来のモータと同様に、ステータ２０のコイル５０に位相の異なるＵ，Ｖ，Ｗ相の高電流を供給することにより回転するもので、回転原理はほぼ従来と同様なので、それらについての詳しい説明は省略する。
【００１４】
各コイル５０には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の高電流を供給するためのバスリング６０が接続されている。バスリング６０は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の位相の異なる電流ごとに３種類あり、図４にはＷ相バスリング６０が示されている。図４及び図５に示すように、バスリング６０の本体部６０ａは板状の円環であり、該本体部６０ａの内径側には、コイル５０に接続される端子部６１とインシュレータ固定機能を兼ねる張出部６２が形成され、本体部６０ａの外径側には複数の張出部６３が一定間隔で形成されている。内径側の端子部６１と張出部６２は、図６に示すように、バスリング６０の内周側から中心方向に対して僅かに斜め方向に延出されている。外径側の張出部６３は、平面視で略直角三角形状に形成されている。内径側の張出部６２は、端子部６１，６１間に一定化間隔で２つずつ設けられている。
【００１５】
バスリング６０の端子部６１と張出部６２，６３は、いずれも、図６に示すように、出っ張っている場所と角度は異なっている。内径側の端子部６１は、〔インシュレータ４０（またはコイル５０）の数／３〕個だけ、（３６０×３／インシュレータ４０の数)°の間隔で形成され、端子の役割を果たすように他の張出部６２，６３と異なる形状に形成されている。すなわち、バスリング６０の端子部６１は、図６及び図７に詳しく示されているように、中心側へ延出された基部６１ａと、該基部６１ａの先端から上方へ延出された立ち上がり部６１ｂと、該立ち上がり部６１ｂの先端から中心側へ延出された先端部６１ｃとから成る。Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各バスリング６０における端子部６１の立ち上がり部６１ｂはそれぞれ高さが異なっており、本実施態様では、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の順に高さを高く設定している（図４及び図７参照）。図１、図２及び図７は、インシュレータ４０にＵ，Ｖ，Ｗ相の各バスリング６０を挿入した状態を示し、各バスリング６０は上から順にＵ，Ｖ，Ｗ相としている。これらの図から明らかなように、コイル５０に接続されるＵ，Ｖ，Ｗ相のバスリング６０の各端子部６１は、３個のバスリング６０ごとに設けられている。なお、図７において、矢印Ｃは、モータ１０の軸方向を示している。
【００１６】
他方、インシュレータ４０は、そのステータ２０の外径側に円周方向に沿って大溝４１が設けられている。大溝４１は、ステータ２０の軸方向に断面Ｕ字状に開口されている。大溝４１のステータ内径側の壁４１ａには、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各バスリング６０の端子部６１及び張出部６２に対応して深さの異なる複数の切欠溝４２，４３，４４が形成されている。この場合、切欠溝４２，４３，４４は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の順に深さを深く設定している（図３及び図７参照）。また、大溝４１のステータ外径側の壁４１ｂには、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各バスリング６０の外径側張出部６３に対応して、小溝４５，４６，４７が形成されている。小溝４５，４６，４７は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の順に深さを深く設定している（図３及び図７参照）。なお、図３において、矢印Ｄは、モータ１０の軸方向を示している。
【００１７】
次に、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各バスリング６０のインシュレータ４０への組み付けについて説明する。
Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３枚のバスリング６０をコイル巻回部より外側かつステータ２０の外径より内側に設置したインシュレータ４０の大溝４１に対して軸方向に挿入する。すると、各バスリング６０は、それぞれの端子部６１の基部６０ａ及び張出部６２，６３がインシュレータ４０の対応する切欠溝４２，４３，４４及び小溝４５，４６，４７のところで止まり、大溝４１に円周方向に沿って配設される。図７には、上からＵ，Ｖ，Ｗ相の各バスリング６０が大溝４１に配置された様子を示したもので、Ｕ相のバスリング６０は大溝４１内で一番上に配置されており、Ｖ相のバスリング６０の基部６０ａ及び張出部６３がインシュレータ４０の切欠溝４３及び小溝４６のところで止まっている様子が示されている。Ｗ相のバスリング６０は大溝４１の一番下に配置されている。
これにより、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各バスリング６０同士は、切欠溝４２，４３，４４及び小溝４５，４６，４７の深さの差で規定される絶縁距離を保ちつつインシュレータ４０に固定される。各バスリング６０の端子部６１は、コイル５０に電気的に接続するための端子として使用されるもので、端子と該バスリング保持機能を同時に兼ね備えている。なお、大溝４１内に、例えば、ステータ内径側壁４１ａ、ステータ外径側壁４１ｂ、あるいは、切欠溝４２，４３，４４、小溝４５，４６，４７のいずれかに突起（図示せず）を設けて、該突起により各バスリング６０の上面を抑えて該バスリングが軸方向に変動するのを防ぐようにすることができる。
【００１８】
本実施形態では、バスリング６０の内側と外側で出っ張っている場所と角度が異なっているため、１つのインシュレータ４０で２つのバスリングガイドを兼ねることができ、インシュレータ４０が円中心方向（図６に矢印で示す方向）に滑落しようとしても、バスリング６０の内側と外側のどちらかが大溝４１の壁面に当たりストッパーの役目をして滑落を防止することが可能になる（図６参照）。これにより、インシュレータ４０を固定するための樹脂充填をしなくとも、また、インシュレータ４０の内径側に従来のようなインシュレータ滑落防止機能を設置しなくとも、インシュレータ４０を所定位置に保持することができる。これにより、従来のようなホルダあるいはバスリングガイドといったバスリング６０を固定するための専用の部品が不要となり、部品点数を削減できるとともに、組み付け工数も削減することができる。
【００１９】
また、バスリング６０を挿入するインシュレータ４０の大溝４１をコイル巻回部より外側かつステータ２０の外径より内側に位置させているので、モータ出力を上げるためにコイル５０の巻き数を増やしても、モータの直径、軸方向の長さはどちらも大きくならないという利点があり、従来と変わらないため、取り付けスペースに新たな配慮が不要になる。これ故、モータの配置におけるレイアウトの自由度が増し、モータ１０を車両側面に設置する場合でも、車幅が増すことも無く、狭い路地での走行が困難になることも無い。
【００２０】
上記実施形態では、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のバスリング６０の配置のために、インシュレータ４０の大溝４１のステータ外径側壁４１ｂにも小溝４５，４６，４７を設けた構成としたが、本発明はこれに限らず、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のバスリング６０がステータ内径側壁４１ａに設けた切欠溝４２，４３，４４だけで絶縁間隔をもって確実に配置できるようにすれば、必ずしも、小溝４５，４６，４７は設けなくても良い。
【００２１】
上記実施形態では、ラジアルキャップ型のスイッチトリラクタンスモータに適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、ステータの複数のティースにインシュレータを介してコイルを巻き付け、これらのコイルに複数のバスリングを用いて電流を供給するようにしたモータであれば、いずれのモータにも適用することができる。
【符号の説明】
【００２２】
１０  モータ
２０  ステータ
２１  ステータティース
３０  ロータ
３１  ロータティース
４０  インシュレータ
４１  大溝
４１ａ  ステータ内径側壁
４１ｂ  ステータ外径側壁
４２，４３，４４    切欠溝
４５，４６，４７  小溝
５０  コイル
６０  バスリング
６０ａ  本体部
６１  端子部
６１ａ  基部
６１ｂ  倒立部
６１ｃ  先端部
６２  張出部
６３  張出部
【図１】
2015006121.tif 000003
【図２】
2015006121.tif 000004
【図３】
2015006121.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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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】
2015006121.tif 000014