(57)【要約】【課題】ヨーク部側から巻線の始端部を導入させ易いモータ用コア部品を提供する。【解決手段】コア部品1は、柱状のティース11を具える分割コア10と、ティース11の外周に配置されるインシュレータ20とを具える。コア10は、第一コイルエンド側にティース11の第一コイルエンド面11e1と面一である平坦ヨーク部12aを有し、第二コイルエンド側にティース11の第二コイルエンド面11e2から突出して設けられる突出ヨーク部12bを有する。インシュレータ20は、ティース11の外周面を覆う筒状部21と、平坦ヨーク部12aを覆い、筒状部21の外周面から突出するように設けられた突出部22とを具える。突出部22には、外周側面22oから突出部22と筒状部21との境界bに至って巻線配置部(導入溝23)を設けている。コア部品1は、導入溝23に巻線の始端部を配置させることで、ヨーク部側から巻線を導入させることができる。【選択図】図1
2008043107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に巻線が多層に巻回されるティースを有する分割コアと、ティースの外周に配置されるインシュレータとを具えるモータ用コア部品であって、
分割コアは、一方のコイルエンド側にティースの外周面と面一である平坦ヨーク部を有し、他方のコイルエンド側にティースの外周面から突出して設けられる突出ヨーク部を有し、
インシュレータは、ティースの外周面を覆う筒状部と、一方のコイルエンド側において筒状部の外周面から突出するように設けられて、平坦ヨーク部を覆う突出部とを有し、
突出部には、突出部から筒状部に向かって巻線を導入する巻線配置部が設けられていることを特徴とするモータ用コア部品。
【請求項２】
巻線配置部は、突出部の外周側面から筒状部と突出部との境界に至って設けられていることを特徴とする請求項1に記載のモータ用コア部品。
【請求項３】
巻線配置部において、突出部と筒状部との境界近傍は、筒状部の外周面と面一であることを特徴とする請求項1に記載のモータ用コア部品。
【請求項４】
巻線配置部において、突出部と筒状部との境界近傍に、この境界線に対して非直交に交差する傾斜部を具えることを特徴とする請求項1に記載のモータ用コア部品。
【請求項５】
分割コアは、圧粉成形体であることを特徴とする請求項1に記載のモータ用コア部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻線が巻回されるティースと、ティースに突出して設けられヨーク部とを有する分割コアを具えるモータ用コア部品に関する。特に、巻線の巻き始め部分をヨーク部側から容易に導入可能なモータ用コア部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータの構成部材として、鋼といった磁性材料からなるコアと、コアの外周に配置されるインシュレータと、インシュレータの外周に配置される巻回巻線からなるコイルとを具えるローターやステーターが知られている。例えば、図5(B)に示すように複数の分割コア100と、インシュレータ110と、コイルCとを有する分割ステーターmを複数用意し、これら分割ステーターmを環状に配置して環状部材Rにより環状に保持したステーターがある。分割コア100は、複数のT字状鋼板を積層させたT字状体であり、巻線が巻回される直方体状のティース101と、ティース101の両方の周縁から突出し対向配置されるヨーク102及び鍔103とからなる。インシュレータ110は、二つの分割片を組み合わせて一体に構成され、ティース101の外周を覆う筒部111と、筒部111の周縁に沿って周縁から突出し対向配置される一対のフランジ112,113とからなる。フランジ112,113は、ヨーク102,鍔103に沿って配置される板片である。筒部111の外周面と、フランジ112におけるフランジ113との対向面と、フランジ113におけるフランジ112との対向面とでつくられる]状の空間(スロット)にコイルを収納する。特許文献1には、上記分割ステーターmと類似するステーター部材が開示されている。
【０００３】
分割ステーターmは、ステーターに組み立てる際、ティース101をつくる鋼板の積層方向側がコイルエンド側、積層方向と直交する側がコイルサイド側となるように円環状に配置される。コイルサイド側とは、分割ステーターmをステーターに組み立てる際、異なる分割ステーターと隣接する側(図5(A)においてヨーク102及び鍔103が突出している側)を言い、コイルエンド側とは、モータの回転軸Cm方向に向いている側(図5(B)において正面に見えている側)を言う。各コア100に巻回された巻線の端部は、バスバー部材(給電用部材)に接続する。バスバー部材は、円環状に配置した分割コアの内周側及び外周側に配置される。従って、各コア100の巻線の端部は、その内周側及び外周側に取り出す。巻線の端部とバスバー部材との接続は、通常、一方のコイルエンド側で行う。
【０００４】
その他の分割コアとして、図6に示すようにティース121の全周に亘ってヨーク122が突出されたものが開発されてきている(特許文献2参照)。この分割コア120は、コイルサイド側にのみ突出したヨーク102を具える分割コア100と比較して、ヨーク122における磁路面積(ヨーク122のコイルサイド面122sの面積)が大きいことから、モータに利用した場合、トルクを向上できる。
【０００５】
【特許文献１】特開2000-341896号公報
【特許文献２】特開2004-328971号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、図6に示すような分割コア、即ち、ティースの全周に亘って、その外周面から突出するようにヨークを具える分割コアでは、コイルを形成するにあたり、巻線の始端部をティース(インシュレータ)に配置させにくい場合がある。
【０００７】
図6に示す分割コア120のコイルエンド側においてヨーク122は、ティース121の外周面から突出しているのに対し、鍔側(内周側(図6において下方側))は、ティース121の外周面と面一である。従って、巻線の始端部は、コイルエンド側において鍔側からであれば容易に導入できる。例えば、分割コア120に図5に示すようなインシュレータ110を配置する場合、フランジ113に切欠きを設けて巻線を導入する。また、巻線を多層に巻回してその高さがヨークの突出高さと同程度となることで、巻線の終端部をヨーク側から容易に取り出すことができる。従って、巻線の各端部をそれぞれ、分割コア120の内周側、外周側に配置できる。しかし、自動巻線機により巻回を行う場合、フランジ113の厚さが薄いと、巻回時の力によっては切欠きから割れなどが生じる恐れがある。また、モータの組立作業性、例えば、環状に配置した分割コア120の内周側にローターを配置する場合にローターの挿入方向などを考慮すると、巻線の両端部は、ヨーク側に配置することが望まれる。しかし、巻線の両端部をヨーク側に配置することを望む場合、図6に示す分割コア120では、突出したヨークが邪魔であり、巻線の始端部をヨーク側から導入させ難いという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の主目的は、ティースから突出したヨーク部を具えていながら、巻線の両端部をヨーク部側に容易に配置可能なモータ用コア部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、分割コアの形状を工夫すると共に、ヨーク部側からティース側に向かって巻線を導入し易いように、インシュレータに巻線の始端部を配置する巻線配置部を具えることで上記目的を達成する。具体的には、分割コアの一方のコイルエンド側においてティースの外周面と面一である平坦ヨーク部を設け、他方のコイルエンド側においてティースの外周面から突出した突出ヨーク部を設ける。つまり、分割コアの一方のコイルエンド側は、出っ張りのない平坦な形状とする。そして、この分割コアの外周に配置するインシュレータには、平坦ヨーク部を覆う突出部を具え、この突出部に巻線の始端部を配置する巻線配置部を設ける。より具体的には、本発明は、外周に巻線が多層に巻回されるティースを有する分割コアと、ティースの外周に配置されるインシュレータとを具えるモータ用コア部品であり、分割コアは、上述のように平坦ヨーク部と、突出ヨーク部とを具える。インシュレータは、ティースの外周面を覆う筒状部と、一方のコイルエンド側において筒状部の外周面から突出する突出部とを具える。特に、突出部には、突出部から筒状部に向かって巻線を導入する巻線配置部を具える。巻線配置部は、突出部を切り欠いて設けた溝、或いは貫通孔とする。
【００１０】
本発明コア部品において分割コアは、一方のコイルエンド側のヨーク部をティースの外周面と同じ高さとし、他方のコイルエンド側のヨーク部をティースの外周面よりも高く、同外周面から出っ張った状態とする。つまり、この分割コアの一方のコイルエンド側では、図5(A)に示す分割コア100のようにヨーク部がティースの外周面の延長面となっており、他方のコイルエンド側では、図6に示す分割コア120のようにヨーク部がティース121の外周面から突出した状態である。突出ヨーク部を具える分割コアは、図5(A)に示す分割コア100と比較してヨーク部における磁路面積が大きくなることから、モータに利用した際、トルクを向上できる。一方、平坦ヨーク部には、突出ヨーク部のような出っ張りがないことから巻線の始端部を容易に配置できる。また、平坦ヨーク部に配置した巻線は、ティース側に容易に引き出せて、ティースの外周に容易に巻回できる。かつ、本発明コア部品は、インシュレータを具えることで、巻線と分割コアとの絶縁性を高められることに加えて、突出部に設けた巻線配置部により巻線の始端部をヨーク部の外周側からティース側に向かって容易に導入することができる。かつ、本発明コア部品は、巻線配置部により巻線を保持して、第一層目の第一ターンを形成する際に始端部がずれることを防止する。以下、本発明をより詳しく説明する。
【００１１】
[分割コア]
分割コアは、磁性材料から構成される磁性部材であり、外周に巻線が巻回されるティースと、このティースの一方の縁に設けられるヨーク部とを具える。一方のコイルエンド側のヨーク部は、ティースの外周面と面一となるように設け、両コイルサイド側及び他方のコイルエンド側のヨーク部は、ティースから突出するように設ける。つまり、このコアは、ティースの三方に亘ってティースの外周面から突出した突出ヨーク部を具え、一方の側にティースの外周面と同じ高さの平坦ヨーク部を具える。端的に言うと、このコアは、コイルエンド側から見るとT字状、コイルサイド側から見るとL字状である。
【００１２】
この分割コアは、コイルエンド側に配されるコイルエンド面と、コイルサイド側に配されるコイルサイド面とから構成される。コイルエンド側は、本発明コア部品にコイルを巻回してモータ部品(例えば、分割ステーター)とし、このモータ部品をモータに組み立てた際、モータの回転軸Cm(図5(B)参照)方向に向いている二つの側である。そのうち、一方のコイルエンド側で巻線の端部の導入及び引き出しを行う。これら巻線の端部は、コイルに電力供給を行うバスバー部材(給電用部材)に接続される。本発明コア部品では、平坦ヨーク部を具えるコイルエンド側で巻線の両端部とバスバー部材との接続を行うことができる。コイルサイド側は、本発明コア部品を具えるモータ部品をモータに組み立てた際、他のモータ部品に隣接する二つの側である。
【００１３】
ティースは、巻線が巻回可能な種々の柱状形状が利用できる。ティースの代表的な形状として、図5(A)に示す直方体状のように、対向配置される一対の面を二組組み合わせてなる形状が挙げられる。つまり、ティースに配置されるコイルの中心軸(Cc、図示せず)と平行するように配置される四つの平行面からなる直方体状、延長面が中心軸Ccと交差するように配置される四つの交差面からなる変形四角錘台状、一対の平行面と一対の交差面とからなる四角錘台状が挙げられる。ティースを変形四角錘台状とする場合、一対の台形状面を二組組み合わせて構成する。一方の組の第一台形状面は、ヨーク部から離れるにつれて幅が広くなる面とし、他方の組の第二台形状面は、ヨーク部から離れるにつれて幅が狭くなる面とする。このような形状のティースは、ティースの一方の側(ヨーク部側)から他方の側に亘って、断面積(磁路面積)が実質的に等しくなり、磁気特性が均一的になる。ティースを四角錘台状とする場合、一対の台形状面と、一対の長方形状面とを組み合わせて構成する。この台形状面は、ヨーク部から離れるにつれて幅が狭くなる面とする。また、一対の平面と、一対の曲面とからなるティースを利用してもよい。交差面や曲面を有するティースは、スロット(巻線が配置されるスペース)内のデッドスペース(巻線が巻回できないスペース)を低減し、占積率を高めたり、巻線を巻回し易くすることができる。二組の対向配置される一対の面のうち、一方の組をコイルエンド面、他方の組をコイルサイド面とする。
【００１４】
ティースの他方の縁には、ティースの外周面から突出するように鍔部を設けてもよい。鍔部は、ティースの全周に亘って設けてもよいし、部分的に設けてもよい。例えば、コイルサイド側のみに鍔部を設けてもよい。この鍔部は、コイルサイド側の突出ヨーク部と対向するように設ける。本発明において分割コアは、上述のように平坦ヨーク部に巻線の始端部を配置するため、ティースの全周に亘って鍔部を設けていても問題ない。鍔部を具える分割コアは、ティースの外周面と、ヨーク部における鍔部との対向面と、鍔部におけるヨーク部との対向面とで囲まれる空間をスロットとして利用する。この分割コアを具えるコア部品をモータに組み立てる際、ヨーク部を外周側に配し、鍔部を内周側に配置する。
【００１５】
分割コアを形成する磁性材料は、鉄系材料、特に、鉄や鋼といった軟磁性材料が挙げられる。このような磁性材料からなる板材の積層体や粉末を用いた圧粉成形体、或いはこれら板材の積層体と圧粉成形体との組み合せ物により、分割コアを形成できる。特に、この分割コアは、ティースの三方の側に突出ヨーク部を具える複雑な形状であるため、圧粉成形体とすると、製造が容易である。圧粉成形体は、所定形状の金型に磁性材料の粉末を充填して加圧して製造する。磁性材料の粉末に更に絶縁材料を混合して各粉末表面に絶縁被膜を形成した被覆粉末を用いた圧粉成形体とすると、電気抵抗を高めて、渦電流の発生に伴う損失を低減できる。上記絶縁材料としては、リン酸塩系の無機材料などがある。圧粉成形体は、磁気の方向性が一定である板材の積層体と比較して、磁気の方向性の自由度が大きいといった磁気特性に優れている。
【００１６】
[インシュレータ]
＜全体構成＞
本発明コア部品は、上記分割コアと巻線とを確実に絶縁するために、分割コアにおいて巻線との接触箇所、主としてティースの外周面を覆うようにインシュレータを具える。特に、本発明では、平坦ヨーク部に巻線の始端部を配置するため、平坦ヨーク部を覆うようにインシュレータを形成する。具体的には、インシュレータは、ティースの外周面を覆う筒状部と、平坦ヨーク部を覆うと共に、一方のコイルエンド側(以下、第一コイルエンド側と呼ぶ)において筒状部の外周面から突出した突出部とを具える構成とする。平坦ヨーク部を覆う箇所を筒状部の第一コイルエンド側の外周面と面一としたインシュレータでは、巻線を巻回し始める際、巻線の始端部が固定されず、当該箇所の表面上を動いて巻線の巻回を安定して行えない。また、従来のインシュレータのように薄肉のフランジに設けた切欠きにより巻線の始端部を保持しようとすると、巻回時の力によってインシュレータを破損する恐れがある。そこで、本発明では、十分な厚さを有する突出部を具えて、この突出部に巻線配置部を設けることで、巻線の始端部をヨーク部の外周側から筒状部側に導入可能とすると共に、この巻線配置部により巻線を安定して保持できる。
【００１７】
この突出部は、巻線を多層に巻回する際にあたり止めとして利用できる。巻線を多層に巻回する場合、ティースのヨーク部又は鍔部の近傍で層替えを行うと、ターン数が多くなり、占積率を高められる。そして、ヨーク部近傍で層替えを行う場合、突出部において筒状部と連なる接続面をあたり止めとして利用すると、層替えに伴う巻きずれを防止して、占積率を高められる。また、突出ヨーク部においてティースと連なる接続面(鍔部を具える場合、鍔部と対向する面)を覆うフランジ部や、筒状部の他方の縁においてその全周に亘って設けられる鍔側フランジ部を具えたインシュレータとすると、筒状部のほぼ全周に亘ってあたり止めを具えることができる。
【００１８】
＜筒状部＞
ティースの外周に配置する筒状部は、その厚さをできる限り薄くして、コア部分が大きくなるようにすると、トルクの増大、小型化という優れた効果に加えて、発熱したコイルの熱をコアに伝え易くなり、モータの放熱特性をも向上できる。また、筒状部の外周面の少なくとも一部に、巻線を整列配置させ易いように巻線を嵌合する嵌合溝を設けてもよい。
【００１９】
＜突出部＞
突出部は、突出ヨーク部のように、一方のコイルサイド側から他方のコイルサイド側に亘る全域に設けることで、平坦ヨーク部を保護することができる。また、突出部における筒状部の第一コイルエンド側の面からの突出高さは、巻線の積層数などに応じて適宜調整する。突出高さは、ヨーク部の外周側から突出部と筒状部との境界までの範囲において等しくしてもよいし、この範囲内で連続的に或いは段階的に異ならせてもよい。
【００２０】
この突出部には、巻線の始端部を配置する巻線配置部を設ける。巻線配置部は、突出部の一部を上記境界に至るように切り欠いた溝としてもよいし、突出部の一部から上記境界に至って貫いた貫通孔としてもよい。
【００２１】
巻線配置部において巻線を筒状部側に導入するための一方の開口部(出口側開口部)は、筒状部と突出部との境界、つまり、突出部において筒状部と連なる接続面(上述したあたり止めに利用される面)に設けると、筒状部に巻線を引き出し易く好ましい。巻線配置部に巻線を導入する他方の開口部(入口側開口部)は、突出部においてヨーク部の外周側に配置される外周側面に設けると、巻線の始端部をヨーク部の外周側に配置させ易い。この場合、巻線配置部は、ヨーク部の外周側から突出部と筒状部との境界に亘って設けられるため、この範囲に亘って巻線を保持できることから、従来のフランジで保持する場合と比較して、より確実に巻線が保持できる。突出部における第一コイルエンド側の面の途中、つまり、突出部の外周側面から突出部と筒状部との境界との間の途中に入口側開口部を設けると、巻線の始端部を突出部の第一コイルエンド側に配置させることができるため、ヨーク部の外周側に環状部材を配置する際、始端部を巻き込むなどの恐れが少ない。
【００２２】
巻線配置部を溝とする場合、比較的容易に形成することができる。溝の形状は、図4(A)〜(C)に示すように平面から構成される直線状、図4(F)に示すように曲面を具える曲線状、図4(G)に示すように直線状と曲線状とを組み合わせた形状が挙げられる。直線状の場合、図4(A),(B)に示すように突出部Bの外周側面Bo側から筒状部Tと突出部Bとの境界bに至って連続し、筒状部Tのコイルエンド面において両コイルサイド側間を二等分する中心線CTに沿った一直線状、図4(C)に示すように中心線CTに対して非直交に交差する斜線状が挙げられる。即ち、両開口部が中心線CTに沿って配置される形状の溝でも、両開口部が中心線CTに対してずれて配置される形状の溝でもよい。図4(A)〜(C)に示す直線状は、形状が簡単であるため、成形性に優れる。また、図4(C)に示す斜線状は、図4(A),(B)に示す一直線状の溝と比較して、導入した巻線を筒状部T側に引き出し易い。
【００２３】
図4(D)に示すように一直線状の溝において、境界b近傍の一方の角部を切り落として中心線CTに非直交に交差する、即ち、境界bをつくる境界線に対して非直交に交差する傾斜部を具える構成とすると、図4(A),(B)に示す一直線状の溝と比較して、導入した巻線を筒状部T側に引き出し易く、引き出し後、巻線の巻回を行い易い。傾斜部は、図4(D)に示すように一面(傾斜面)でも、図4(E)に示すように対向する二面で形成してもよく、一直線状部分と斜線状部分とを組み合わせた形状の溝としてもよい。
【００２４】
図4(A)〜(C)に示す直線状の溝は、突出部のコイルエンド側の面に連なり、対向配置される一対の側面或いは斜面と、両側面或いは両斜面を繋ぐ底面とで形成する。図4(D)に示す溝は、突出部のコイルエンド側の面に連なり、対向配置される一対の側面と、一方の側面に連なる傾斜面と、両側面及び傾斜面を繋ぐ底面とで形成する。図4(E)に示す溝は、突出部のコイルエンド側の面に連なり、対向配置される一対の側面と、各側面に連なる一対の傾斜面と、両側面及び両傾斜面を繋ぐ底面とで形成する。
【００２５】
一方、図4(F)に示すように曲線状の溝とすると、溝の角部で巻線が引っ掛かることがなく、巻線を筒状部側にスムーズに引き出し易く、かつ引き出した後、巻線の巻回を行い易い。図4(G)に示すように直線状と曲線状とを組み合わせ、特に、曲線状部分を境界b側に配置することで、筒状部側への引き出しがスムーズに行え、巻線を巻回し易い。図4(F)に示す溝は、突出部のコイルエンド側の面に連なり、対向配置される一対の曲面と、両曲面を繋ぐ底面とで形成する。図4(G)に示す溝は、突出部のコイルエンド側の面に連なり、対向配置される一対の側面と、各側面に連なる一対の曲面と、両側面及び両曲面を繋ぐ底面とで形成する。
【００２６】
ここで、巻線は、境界bにできるだけ沿って配置し、境界b近傍で巻回し始めると、巻線の占積率を高められる。図4(A),(B)に示す中心線CTに沿った一直線状の溝では、溝に配置した巻線を境界bに沿って配置しようとすると巻線を直角に近い角度で折り曲げなければならない。これに対し、図4(C)に示す斜線状の溝や図4(D),(E)に示す傾斜部を具える溝では、巻線の折り曲げ角度を小さく(浅く)できるため、境界b近傍に巻線を配置し易い。図4(F),(G)に示す曲線状の溝、曲線状部分を具える溝では、巻線を滑らかに折り曲げられるため、境界b近傍に巻線を配置し易い。傾斜度合いや曲線の半径は、巻線の大きさ(線径)や巻回する際の巻線数などに応じて適宜選択するとよい。
【００２７】
巻線配置部を貫通孔とする場合、巻線の始端部をその全周に亘って保護できる。その形状としては、上記図4(A)〜(C)に示すような直線状とすると形成が容易である。図4(F)に示すような曲線状としてもよい。斜線状とする場合、傾斜度合いは、巻線の大きさ(線径)や巻回する際の巻線数などに応じて適宜選択するとよい。開口部の形状は、円形状、矩形状が挙げられる。
【００２８】
巻線配置部の配置位置は、図4(A)に示すように中心線CTに沿ってその近傍に設ける、つまり、突出部Bの中央部に設けてもよいし、図4(B)に示すようにいずれか一方のコイルサイド側寄りに設けてもよい。図4(B)〜(G)に示すように出口側開口部を中心線CT近傍から離れてコイルサイド側寄りに配置すると、筒状部においてこの開口部近くのコイルサイド面に巻線を配置させ易く、同コイルサイド面から巻線を巻回し易いため、巻回作業性に優れる。
【００２９】
巻線配置部において少なくとも筒状部と突出部との境界近傍は、筒状部において突出部を具える第一コイルエンド側に配置される部分(以下、エンド被覆部と呼ぶ)の外周面と面一であることが好ましい。具体的には、巻線配置部が溝の場合は、その底面がエンド被覆部の外周面と面一となるようにし、巻線配置部が孔の場合は、平坦ヨーク部側の面がエンド被覆部の外周面と面一となるようにする。巻線配置部の境界近傍がエンド被覆部の外周面よりも高いと、巻線配置部に巻線の始端部を配置させても、巻線を多層に整列巻きする場合、巻線の始端部が各層をつくる巻線と接触して(干渉して)、ターン数が減ることがある。
【００３０】
例えば、図7に示す筒状部Tのうち、ティースの一方のコイルサイド面を覆うサイド被覆部Tsから巻線を巻回し始め、巻線を多層に整列巻きする場合を考える。筒状部Tの一方の周縁側(図7では、上面側)、つまり、突出部との境界に接するように巻線を配置して筒状部Tの外周面に沿って巻回し、筒状部Tの他方の周縁側(図7では、底面側)、つまり、鍔側フランジ部で折り返す、又は筒状部Tの一方の周縁側のフランジ部で折り返す、というように巻線を巻回することで占積率を高められる。このとき、第一層目の第一ターンをつくる巻線t1-1に連なる始端部tsを筒状部Tのエンド被覆部Teから突出した突出部に沿って配置して、上述のように巻線を巻回する場合を考える。エンド被覆部Teに配置された第二層目の第nターンをつくる巻線t2-nをサイド被覆部Tsに配置された巻線t1-1と第一層目の第二ターンをつくる巻線t1-2との上に積もうとすると、始端部tsが長い場合、巻線t2-nがこの始端部tsと接触して、積層できない。そこで、巻線の始端部と各層をつくる巻線とが接触しないように、各層をつくる巻線を始端部から離して巻回することが考えられる。しかし、この場合、ターン数が減ってトルクの低下を招く。この問題は、巻線を1本ずつ巻回する場合だけでなく、2本以上同時に巻回する場合も生じる。これに対して、巻線配置部における筒状部と突出部との境界近傍を筒状部のエンド被覆部の外周面と面一とすることで、巻線配置部に配置された巻線の始端部は、同境界よりも突出部側に存在するため、巻線を多層に整列巻きする場合であっても、始端部と各層をつくる巻線とが接触することがなく、始端部の存在により占積率を低減することがない。なお、図7では、説明のため、筒状部のみを示し、筒状部Tの途中で折り返し、他方の周縁側で折り返していない。
【００３１】
巻線配置部のうち、底面や平坦ヨーク部側の面は、筒状部と突出部との境界近傍だけでなく、全体を筒状部のエンド被覆部の外周面と面一にしてもよい。また、底面や平坦ヨーク部側の面は、同境界近傍が筒状部のエンド被覆部の外周面と面一となるように突出部の外周側面側から段階的に或いは連続的にエンド被覆部の外周面からの高さを変化させてもよい。つまり、突出部の外周側面側が高く、境界近傍側が低くなるように底面や平坦ヨーク部側の面を設けてもよい。
【００３２】
巻線配置部の幅(一方のコイルサイド側から他方のコイルサイド側に向かう方向における大きさ)は、巻回する際の巻線数に応じて調整することが好ましい。具体的には、巻線の線径×巻線数(+余裕度)とすることが好ましい。より具体的には、例えば、線径:φ1、巻線数:1、余裕度:αとする場合、巻線配置部の幅Wは、図4に示すようにφ1×1＋α＝φ1＋α(＝W)とすることが好ましい。巻線配置部の幅を巻線の大きさに適合させることで、巻線配置部により巻線を固定し易い。αは、適宜設定するとよい。
【００３３】
＜形成材料＞
インシュレータを形成する絶縁材料としては、PPS(Poly  Phenylene  Sulfide  ポリフェニレンスルフィド)、LCP(Liquid  Crystal  Polymer  液晶ポリマー)などの樹脂が挙げられる。上記樹脂にガラス(二酸化珪素)、アルミナ(酸化アルミニウム)、酸化チタンなどの無機充填剤を添加させてインシュレータを形成すると、インシュレータ自体の放熱性を向上できる。
【００３４】
＜形態＞
インシュレータは、分割片を組み合わせて一体となる構成とすると、コアの外周に配置し易い。二つの分割片を組み合わせた構成、或いは三つ以上の分割片を組み合わせた構成が挙げられる。二分割片としては、分割片同士の接合部分が、コイルサイド側に配置されるように分割されたもの、或いはコイルエンド側に配置されるように分割されたものが挙げられる。前者の場合、接合部分を重ね合わせると、絶縁性を高められるが、インシュレータの厚みが増すため、占積率が低減する。従って、コイルサイド側に接合部分を位置させる場合、接合部分は付き合わせるか、重ね代部分をできるだけ薄くすることが好ましい。後者の場合、巻線配置部及びその近傍に接合部分が位置しないように分割することが好ましい。三分割片としては、巻線配置部を具える一方のコイルエンド側に配置される第一の分割片と、他方のコイルエンド側に接合部分が位置するように分割された一対の第二の分割片とからなるものが挙げられる。このような三分割片からなるインシュレータとすると、接合部分が巻線配置部に配置されることがない。
【００３５】
[利用形態]
上記構成を具える本発明コア部品は、モータを構成する分割ステーターなどのモータ部品に好適に利用することができる。モータ部品は、本発明コア部品のインシュレータの外周に巻線を巻回してコイルを形成することで得られる。特に、巻線を多層に整列巻きしてコイルを形成することで、占積率を向上できる。巻線は、丸線の他、角線などの種々のものが利用できる。
【００３６】
上記モータ部品を所定数用意し、これらモータ部品を環状に配置し、環状部材を用いて環状に保持することで、例えば、アウター型ローターや、インナー型ローターのモータのステーターに利用できる。環状に配された各モータ部品は、コイルをつくる巻線端部を接続し、集中巻き構造とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００３７】
本発明モータ用コア部品は、一方のコイルエンド側においてヨーク部がティースから突出していることで、ヨーク部における磁路面積を増大してトルクを向上することができる。かつ、本発明コア部品は、他方のコイルエンド側においてインシュレータに突出部を具えると共に、この突出部に巻線配置部を具えることで、ヨーク部側から巻線の始端部を容易に導入することができるため、巻線の両端部をヨーク部側に配置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
[全体構成]
図1(I)は、本発明モータ用コア部品の分解斜視図、(II)は、本発明コア部品を一方のコイルエンド側から見た図、(III)は、本発明コア部品を他方のコイルエンド側から見た図、(IV)は、本発明コア部品をコイルサイド側から見た図である。コア部品1は、分割コア10と、コア10の外周に配置されるインシュレータ20とを具える。分割コア10は、柱状のティース11と、コイルサイド側においてティース11の一方の縁から突出して設けられるヨーク部12とを具える。ティース11の外周には、インシュレータ20(筒状部21)が配置され、筒状部21の外周に巻線が巻回されて分割ステーターを構成する。このような分割ステーターを複数用意し、各分割ステーターのヨーク部12の一面(コイルサイド面12s)を接触させて円環状に配置し、環状部材を用いてこれら分割ステーターを一体にしてモータステーターを構成する。分割ステーター及び分割コアにおいて、モータステーターを組み立てた際、他の分割ステーターに隣接する側がコイルサイド側であり、この側に配置される面がコイルサイド面、隣接しない側がコイルエンド側であり、この側に配置される面がコイルエンド面である。
【００３９】
分割コア10は、一方のコイルエンド側(以下、第一コイルエンド側と呼ぶ)に、ティース11の外周面(第一コイルエンド面11e1)と面一である平坦ヨーク部12aを有し、他方のコイルエンド側(以下、第二コイルエンド側と呼ぶ)に、ティース11の外周面(第二コイルエンド面11e2)から突出して設けられる突出ヨーク部12bを有する。つまり、分割コア10は、両コイルサイド側及び第二コイルエンド側で、ティース11の外周面からヨーク部12が出っ張った状態であり、第一コイルエンド側で、ティース11とヨーク部12とが同一平面をなしている。この平滑な第一コイルエンド側において、ヨーク部側からティース11(筒状部21)に向かって巻線を導入するにあたり、巻線の始端部を保持可能なようにインシュレータ20を構成している。
【００４０】
インシュレータ20は、第一コイルエンド側に配置する筒状部21の外周面(エンド被覆部21e1の外周面)から突出するように突出部22を設けている。つまり、コア部品1は、第一コイルエンド側ではインシュレータ20の一部(突出部22)が突出しており、第二コイルエンド側ではコア10の一部(ヨーク部12)が突出した構成である。この突出部22に、ヨーク部側から筒状部21に向かって巻線を導入する導入溝(巻線配置部)23を設けている。具体的には、突出部22は、図1に示すように第一コイルエンド側において、突出部22の外周側面22o側から、突出部22と筒状部21との境界bに至って導入溝23を具える。
【００４１】
[分割コア]
ティース11は、対向配置される一対の台形状面と、対向配置される一対の長方形状面とから構成される。台形状面は、ヨーク部12から離れるに従って幅を狭くしている。各コイルエンド面11e1,11e2を台形状面、各コイルサイド面11sを長方形状面としている。ティース11の一方の縁には、上述のようにヨーク部12を具える。ヨーク部12は、ティース11の第一コイルエンド面11e1と面一な平坦ヨーク部12aと、両コイルサイド側及び第二コイルエンド側においてティース11の外周面から突出する突出部12bとで構成される。ティース11の他方の縁には、コイルサイド側に突出部12bと対向する鍔部13を具える。このような分割コア10は、軟磁性材料からなる粉末を用いた圧粉成形体である。圧粉成形体とすることで、ティース11の三方に亘って突出したヨーク部12を具えるといった複雑な形状の分割コア10を簡単に成形できる。
【００４２】
[インシュレータ]
インシュレータ20は、分割コア10と巻線とを絶縁する部材である。そこで、分割コア10において巻線と接触する箇所、或いは接触する可能性が高い箇所、具体的には、ティース11の外周面、突出ヨーク部12bにおいてティース11に接続する内周側面12i(コイルサイド側において鍔部との対向面)、コイルサイド側において鍔部における突出ヨーク部との対向面13fを覆うようにインシュレータ20を形成している。かつ、平坦ヨーク部12aに巻線の始端部を配置するため、平坦ヨーク部12aを覆うようにインシュレータ20を形成している。具体的には、インシュレータ20は、ティース11の外周面を覆う筒状部21と、平坦ヨーク部12aを覆う突出部22と、突出ヨーク部12bの内周側面12iを覆うフランジ部24と、鍔部の対向面13fを覆う鍔側フランジ部25とを具える。
【００４３】
突出部22は、平坦ヨーク部12aからの突出高さ、つまり、ティース11の第一コイルエンド面11e1からの突出高さが、ティース11の第二コイルエンド面11e2から突出したヨーク部12の突出高さと後述する連結部27の厚さとの合計と等しくなるようにしている。つまり、図1(IV)に示すようにコア部品1は、左右対称な形状である。このような肉厚の突出部22に、巻線の始端部を配置する導入溝23を設けている。
【００４４】
導入溝23は、ヨーク部12の外側面12oに連なって配置される突出部22の外周側面22o側、及び境界b側にそれぞれ入口側開口部、出口側開口部を有し、筒状部21のうち、ティース11の第一コイルエンド面11e1を覆うエンド被覆部21e1の中心線CTに沿った一直線状の直線部と、中心線CTに交差するように配置される傾斜部とを有する屈曲形状である。中心線CTは、第一コイルエンド面11e1において両コイルサイド面11s間を二等分する線、つまり、エンド被覆部21e1において両サイド被覆部21s間を二等分する線である。直線部を突出部22の外周側面22o側に、傾斜部を境界b側に配置しており、導入溝23の境界b近傍は、直線部の一方の角部を切り落とした状態である。導入溝23は、突出部22のほぼ中央部に配置されている。入口側開口部は、中心線CTを中心として配置され、出口側開口部は、中心線CTから一方のコイルサイド側に若干ずれて配置されている。
【００４５】
直線部は、中心線CTに沿って配置される一対の側面23aと、両側面23aを繋ぐ底面23bとで構成される。傾斜部は、側面23aに連なる一対の傾斜面23cと、底面23bとで構成される。傾斜面23cは、中心線CTに対して非直交に交差する、つまり、境界bに対して非直交に交差するように設けている。傾斜面23cの傾きは、入口側開口部から導入した巻線を筒状部21の外周面に導き易く、導入した巻線を筒状部21に巻回し易いように調整している。このような傾斜部を具えることで、傾斜部を有していない場合と比較して、巻線を筒状部21に滑らかに導入することができ、かつ巻回作業も平滑に行い易い。導入溝23の底面23bは、外周側面22oから境界bに至る溝全域に亘ってエンド被覆部21e1と面一である。このような底面23bを設けることで、巻線を筒状部21の外周面に容易に配置できる。また、突出部22を上述のような肉厚形状とすることで導入溝23は、十分な深さを有することができ、溝23から巻線が脱落することを低減することができる。
【００４６】
導入溝23の幅Wは、巻線の線径×巻線数(この例では1本)＋余裕度としている。導入溝23の幅Wを巻線の大きさに合わせて調整することで、溝23に配置した巻線を溝23により確実に保持できる。
【００４７】
筒状部21においてティース11の各コイルサイド面11sを覆うサイド被覆部21s、及びコイルエンド面11e1,11e2を覆うエンド被覆部21e1,21e2の一部には、巻線を整列させ易いように嵌合溝を設けている(図1(I)では嵌合溝を省略している)。フランジ部24は、筒状部21の一方の縁において、筒状部21の外周面から突出するように、突出ヨーク部12bの内周側面12iに沿って設けている。鍔側フランジ部25は、コイルサイド側だけでなく、コイルエンド側にも延長して設けている。つまり、鍔側フランジ部25は、鍔部側において筒状部21の全周に亘って設けられた環状形状であり、分割コア10の鍔部13において内周側面13iが露出された状態である。これらフランジ部24や鍔側フランジ部25は、巻線を多層に巻回する際にこれらの近傍で層替えを行うに当たり、あたり止めとして利用することができるように筒状部21に対して直交するように設けている。あたり止めを利用することで、巻線の巻きずれなどが生じ難く、巻きずれに伴う占積率の低下などを防止できる。突出部22における内周側面22iは、上記フランジ部24に接続され、フランジ部24と同様に筒状部21に直交させて、あたり止めとして利用する。
【００４８】
インシュレータ20は、巻回作業中に分割コアから脱落し難いように掛止部26,28を具える。掛止部26は、突出部22から延びるように設けられた短片であり、掛止部26と突出部22とでL字状をなし、ヨーク部12の外側面12oに沿って配置され、掛止部26と突出部22とで分割コア10に掛止される。また、インシュレータ20は、第二コイルエンド側において突出ヨーク部12bのコイルエンド面を覆うように、フランジ部24に連ねて設けられる連結部27を具える。掛止部28は、この連結部27から延びて、フランジ部24と対向するように設けられた短片であり、掛止部28とフランジ部24とで突出ヨーク部12bを挟持するように配されて、分割コア10に掛止される。
【００４９】
インシュレータ20は、三つの分割片を組み合わせて一体にする構成であり、分割コア10に容易に配置することができる。具体的には、インシュレータ20は、突出部22を具え、第一コイルエンド側に配置される第一分割片と、第二コイルエンド側に合わせ目29が配置されるように分割された一対の第二分割片とから構成される。第一分割片は、筒状部21の一部を構成するエンド被覆部21e1と、突出部22と、掛止部26とから構成される。各第二分割片は、筒状部21の一部を構成する部分、つまり、一方のサイド被覆部21s、及びエンド被覆部21e2の半分を構成する部分と、フランジ部24の半分を構成する部分と、連結部27の半分を構成する部分と、掛止部28の半分を構成する部分と、鍔側フランジ部25の半分を構成する部分とから構成される。
【００５０】
掛止部26,28は、各コイルエンド側においてその全域に設けているが、部分的に設けてもよいし、いずれか一方のコイルエンド側のみでもよい。掛止部を設ける代わりに接着剤でインシュレータ20を分割コア10に固定してもよい。その他、インシュレータ20の筒状部21に、その全周に亘って段差を設けてもよい。段差を設けることで、コイルの外周面を段差のない平滑な面とすることができる。また、インシュレータは、二分割片から構成してもよい。
【００５１】
[コイルの形成]
コア部品1にヨーク部の外周側から巻線を導入して、筒状部21に巻線を多層に整列巻きする手順を図2に基づいて説明する。図2において、丸印は、巻線を示し、丸印内の数字(x-y)は、第x層目の第yターンを示す。図2に示すように第一コイルエンド側において突出部22の外周側面22o側の入口側開口部23a1から巻線の始端部tsを導入して、導入溝23に配置する。そして、始端部tsに繋がる巻線を境界b側の出口側開口部23a2から引き出して筒状部21の一方のサイド被覆部21s(図2において左側のサイド被覆部)に向かって配置し、第一層目の第一ターンをつくる巻線t1-1とする。導入溝23は、傾斜部を有していることから、巻線をサイド被覆部21s側に引き出し易い。以下、筒状部21の外周面に沿って鍔側フランジ部25に至るまで整列巻きを行い、第一層目を形成する(図2では四ターンで第一層目を形成する)。鍔側フランジ部25で巻線を折り返して第二層目を形成する。第二層目の第三ターンをつくる巻線t2-3を第一層目の第一ターンをつくる巻線t1-1と第二ターンをつくる巻線t1-2との上に配置させる。このとき、コア部品1では、始端部tsを導入溝23に配置させていることで、始端部tsに巻線t2-3が接触することなく、巻線t1-1と巻線t1-2との上に積層できる。また、第二層目の最終ターン(第四ターン)をつくる巻線t2-4を内周側面22i,フランジ部に接するように配置することができることから、内周側面22i近傍で巻線を折り返して第三層目を形成することが可能である。以下、同様に巻線を巻回して、第三層目以降を形成する。
【００５２】
なお、図2では、説明のために巻線を強調して描いている。また、図2では、巻線数を1本としたが、巻線数を2本以上としてもよい。巻回作業の際、巻線の始端部は、固定させておく。巻線において始端部や終端部は、バスバー部材に接続されて、始端部や終端部に繋がるコイルを形成する巻線部分に電力を供給するために利用する部分であり、コイルの巻き数(ターン数)に含まれない部分である。
【００５３】
[効果]
以上の構成を具えるコア部品は、ヨーク部側から巻線の始端部を導入し、奇数層目の第一ターンをつくる巻線、及び偶数層目の最終ターンをつくる巻線の双方を突出部と筒状部との境界(ティースとヨーク部との境界)近傍に沿って配置させ、多層に整列巻きを行うことができる。そのため、このコア部品を利用することで、高占積率のモータが得られる。また、このコア部品は、図5に示す従来の分割コアと比較してヨーク部の磁路面積が大きいことから、このコア部品を利用することで、高トルクのモータが得られる。或いは、図5に示す従来の分割コアと同じトルクのモータを作製する場合、分割コアの大きさを小さくすることができるため、モータを小型にできる。更に、このコア部品は、ヨーク部側から巻線を導入し、ヨーク部側から巻線を取り出すことができる、即ち、巻線の両端部をヨーク部側に配置させることができるため、バスバー部材の接続などをヨーク部の外周側のみで行うことができる。
【００５４】
また、コア部品1は、インシュレータを具えることで巻線との絶縁を確実に行えると共に、巻線の始端部を導入溝に配置させることができる。特に、インシュレータ20は、筒状部の両周縁においてそのほぼ全周に亘ってあたり止め(内周側面22i,フランジ部24、鍔側フランジ部25)を具えており、層替えの際の巻きずれを効果的に防止できる。加えて、インシュレータ20は、筒状部の外周に嵌合溝を具えることで、巻線を整列配置させ易い。
【００５５】
＜変形例1＞
上記実施例1では、導入溝の底面を溝全域で筒状部のエンド被覆部の外周面と面一としたが、底面の高さを部分的に変えてもよい。つまり、エンド被覆部からの高さが異なるように導入溝の底面を設けてもよい。例えば、筒状部の外周面から突出部と筒状部との境界に向かって連続的に高さが低くなり、同境界近傍において筒状部のエンド被覆部の外周面と面一となるように底面を設ける。このように導入溝の底面の高さを異ならせることで、実施例1と比較して、入口側開口部を突出部の縁近傍に配置させられるため、巻線の始端部を分割コア(ヨーク部)から離して配置することができ、ヨーク部の外周側に環状部材を配置し易い。
【００５６】
＜変形例2＞
上記実施例1では、導入溝に平面状の傾斜面を設ける構成を説明したが、角部を曲面状に切り落としてもよい。導入溝における筒状部と突出部との境界側開口部(出口側開口部)近傍を曲面状にし、この曲面に沿って導入溝から筒状部側に巻線を引き出す構成とすることで、導入溝に巻線が引っ掛かることがなく、スムーズに引き出せる。また、導入溝から引き出した巻線をティースに巻回し易い。従って、自動巻回装置を用いて巻線を巻回できる可能性を高められる。
【００５７】
＜変形例3＞
上記実施例1では、巻線配置部として導入溝を設ける構成としたが、導入孔としてもよい。導入孔は、筒状部のエンド被覆部の中心線に沿った一直線状、同中心線と交差する斜線状とすると、簡単に形成できる上に、巻線を挿通させ易い。また、導入孔は、変形例1の導入溝のようにエンド被覆部からの高さが異なるように設けてもよい。更に、図3に示すインシュレータ30のように導入孔31は、曲線状に設けてもよい。また、図3に示すように入口側開口部31a1を突出部32のコイルエンド面の途中に設けると、巻線の始端部を突出部32のコイルエンド側に配置できるため、ヨーク部12の外周側に環状部材を配置する際、始端部を巻き込むなどの恐れが少ない。導入孔31の突出部32と筒状部21との境界近傍、即ち、出口側開口部31a2近傍は、エンド被覆部21e1と面一となるようにする。導入孔の形状は、断面円形状としてもよいし、矩形状としてもよい。なお、図3において図1と同一符号は同一物を示す。
【００５８】
なお、上述した実施形態及び変形例は、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であり、上述した構成に限定されるものではない。例えば、導入溝の形状を曲線状としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明モータ用コア部品は、ステーターといったモータの構成部材に好適に利用することができる。このコア部品を具えるモータは、電気自動車やハイブリッド自動車などの高出力が要求されるモータに好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】(I)は、本発明モータ用コア部品の分解斜視図、(II)は、本発明コア部品を第一コイルエンド側から見た図、(III)は、本発明コア部品を第二コイルエンド側から見た図、(IV)は、本発明コア部品をコイルサイド側から見た図である。
【図２】本発明コア部品に巻線を巻回した状態を第一コイルエンド側から見た説明図である。
【図３】導入孔を具えるコア部品をコイルサイド側から見た正面図である。
【図４】本発明コア部品をコイルエンド側から見た模式図であり、(A)は、筒状部のエンド被覆部の中心線に沿った一直線状の導入溝を突出部の中央部に具える例、(B)は、同中心線に沿った一直線状の導入溝を突出部の中央部から離れた位置に具える例、(C)は、同中心線に交差する斜線状の導入溝を具える例、(D)は、一直線状の導入溝において、筒状部と突出部との境界近傍の角部を切り欠いた導入溝を具える例、(E)は、一直線状部分と斜線状部分とからなる導入溝を具える例、(F)は、曲線状の導入溝を具える例、(G)は、直線状部分と曲線状部分とからなる導入溝を具える例を示す。
【図５】(A)は、従来のステーター用分割コア、及びこのコアに配置するインシュレータの斜視図、(B)は、この分割コアを具える分割ステーターを環状に配置した状態を模式的に示す正面図である。
【図６】分割コアの全周に亘ってヨークを具える分割コアの斜視図である。
【図７】コア部品に巻線を巻回する状態を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
1  コア部品
10  分割コア  11  ティース  11e1  ティースの第一コイルエンド面
11e2  ティースの第二コイルエンド面  11s  ティースのコイルサイド面
12  ヨーク部  12a  平坦ヨーク部  12b  突出ヨーク部
12i  ヨーク部の内周側面  12o  ヨーク部の外側面
12s  ヨーク部のコイルサイド面  13  鍔部  13i  鍔部の内周側面
13f  鍔部の突出ヨーク部との対向面
20,30  インシュレータ  21  筒状部  21e1,21e2  エンド被覆部
21s  サイド被覆部  22,32  突出部  22i  突出部の内周側面
22o  突出部の外周側面  23  導入溝  23a  側面  23b  底面  23c  傾斜面
23a1  入口側開口部  23a2  出口側開口部  24  フランジ部
25  鍔側フランジ部  26,28  掛止部  27  連結部  29  合わせ目
31  導入孔  31a1  入口側開口部  31a2  出口側開口部
100,120  分割コア  101,121  ティース  102,122  ヨーク  103  鍔
110  インシュレータ  111  筒部  112,113  フランジ
122s  ヨークのコイルサイド面
T  筒状部  B  突出部  Bo  突出部の外周側面
Te  筒状部のエンド被覆部  Ts  筒状部のサイド被覆部  ts  巻線の始端部
m  分割ステーター  C  コイル  R  環状部材
【図１】
2008043107.tif 000003
【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６】
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【図７】
2008043107.tif 000009