(57)【要約】【課題】ヨーク部側から巻線を導入可能であり、デッドスペースを低減できるモータ用分割コアを提供する。【解決手段】分割コア10は、コイルをつくる巻線が巻回される柱状のティース11と、ティース11の一端側においてティース11の全周に亘って突出するヨーク部12とを具える。コア10は、ティース11のコイルサイド面11sとヨーク部12のサイド交差面12fsとがつくる第一コアサイド角θs１が鈍角であり、ティース11のコイルサイド面11sとヨーク部12のコイルサイド面12sとが平行である。また、コア10は、ヨーク部12に、ティース11のコイルエンド面11eと面一である平坦エンド面12Fを有する。平坦エンド面12Fは、コイルをつくる巻線が配置される第一領域12Iをティース11側に有し、巻線の始端部が配置される第二領域12IIをティース11から離れる側に有する。【選択図】図1
2008131810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルをつくる巻線が巻回される柱状のティースと、ティースの一端側において、ティースの全周に亘って突出するヨーク部とを具えるモータ用分割コアであって、
ティースは、コイルサイド面とコイルエンド面とを有しており、
ヨーク部は、コイルサイド面と、ティースのコイルサイド面に繋がるサイド交差面と、ティースのコイルエンド面と面一な平坦エンド面とを有しており、
ティースのコイルサイド面とヨーク部のサイド交差面とがつくる角をコアサイド角とするとき、コアサイド角は鈍角であり、
ティースのコイルサイド面とヨーク部のコイルサイド面とが平行であり、
平坦エンド面は、ティース側の第一領域と、第一領域に繋がり、ティースから離れる側の第二領域とを具え、
前記第一領域は、コイルをつくる巻線とこの巻線に繋がる巻線の始端部とが配置される箇所であり、前記第二領域は、巻線の始端部が配置される箇所であることを特徴とするモータ用分割コア。
【請求項２】
ヨーク部は、更に、コイルエンド側において平坦エンド面に繋がるエンド交差面を有しており、
平坦エンド面とエンド交差面とがつくる角をコアエンド角とするとき、コアエンド角が90°であることを特徴とする請求項1に記載のモータ用分割コア。
【請求項３】
ヨーク部は、更に、コイルエンド側において平坦エンド面に繋がるエンド交差面を有しており、
この分割コアの外周にインシュレータが配置され、
このインシュレータは、ティースの外周を覆う筒状部と、平坦エンド面とエンド交差面とがつくる角部を埋めるように覆うヨークエンド被覆部とを有しており、
ヨークエンド被覆部は、少なくとも一方のコイルサイド側と筒状部側とが開口し、平坦エンド面の外周に巻線の始端部が配置可能な巻線の導入溝を具えることを特徴とする請求項1又は2に記載のモータ用分割コア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの構成部材に利用される分割コアに関するものである。特に、ヨーク部側から巻線の導入が可能であり、デッドスペースを低減することができるモータ用分割コアに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁性材料からなるコアと、このコアに配置されるコイルとを有するローターやステーターがモータの構成部材に利用されている。図4(I)は、ステーターの一例を示す概略構成図、(II)は、このステーターを構成する分割ステーターの概略構成を示す断面図である。図4(II)では、左側にのみコイルを記載し、右側のコイルを省略している。ステーターSは、分割コア100とコイルCとを有する複数の分割ステーターmを環状に組み合わせて構成される。分割コア100は、T字状の鋼板を複数積層させたT字状体であり、直方体状のティース101と、ティース101の一端側(図4(II)では上側)において、ティース101のコイルサイド面101sから突出するヨーク102と、他端側(同下側)において、同コイルサイド面101sから突出する鍔103とから構成される。また、分割コア100のコイルエンド側は、ヨーク102から鍔103の全域に亘って面一な平面で構成される。コイルサイド面101sを含むティース101の外周面、ヨーク102における鍔との対向面102f、及び鍔103におけるヨークとの対向面103fは、絶縁材料からなるインシュレータ110で覆われる(特許文献1図16参照)。コイルCは、ティース101の外周に巻線wを巻回して形成され、インシュレータ110で覆われた三面101s,102f,103fで囲まれる空間(スロット)104に収納される。ヨーク102のコイルサイド面102sの延長面102seがスロット104のコイルサイド側の外形をつくる。
【０００３】
ここでは、分割コアにおいて、モータを組み立てたときに他の分割コアと隣り合う側をコイルサイド側と呼び、この側に配される面をコイルサイド面と呼ぶ。また、ここでは、分割コアにおいて、モータを組み立てたときにモータの回転軸Cm方向に向く側をコイルエンド側と呼び、この側に配される面(図4(I)では、正面にみえる面)をコイルエンド面と呼ぶ。
【０００４】
分割コア100は、ティース101のコイルサイド面101sとヨーク102の対向面102fとがつくる角(以下、この角をコア角と呼ぶ)をθとするとき、θ＝90°である。このような分割コア100のティース101の外周に巻線wを多層に整列巻きしてコイルCを形成すると、ヨーク102の対向面102fと巻線wとの間、及び鍔103の対向面103fと巻線wとの間にデッドスペース(巻線が配置できない空間)105ができる。デッドスペース105を低減するために、引用文献1は、コア角θ＝120°にすることを開示している。また、引用文献1は、コア角を120°にすることで、鉄損を低減できることも開示している。
【０００５】
その他の分割コアとして、ティース全周に亘って突出するヨークを有する分割コアが開発されてきている(特許文献2参照)。この分割コアは、コイルエンド側にもティースから突出したヨークが存在することで、ヨークのコイルサイド面が大きく、磁路面積を増大することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開2000-324728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】
【０００７】
しかし、コア角を120°にした分割コアであっても、まだデッドスペースが多い。
コア角が120°であっても、図4(II)に示すようにティース101のコイルサイド面101sとヨーク102のコイルサイド面102s(延長面102se)が非平行である分割コアは、コイルを形成すると、そのコイルの外形が階段状になる(特許文献1図2参照)。そのため、スロット104に階段状のデッドスペース106ができる。デッドスペースが多い分割コアは、占積率が低下し、モータのトルクの低下を招く。
【０００８】
一方、ティースの全周に亘って突出するヨークを有する分割コアは、磁路をつくるヨークのコイルサイド面が大きいことで、通過磁束量を増やして、トルクを高くし易い。しかし、このコアは、ヨーク側から巻線を導入することが困難である。
巻線の導入は、通常、コイルエンド側で行う。そのため、コイルエンド側に突出したヨークが存在する分割コアは、巻線を導入し難い。仮にヨーク側から巻線を導入しても、巻線の始端部をティースのコイルエンド面に配置することになる。すると、巻線を多層に巻回する際、ティースのコイルエンド面に配置された巻線の始端部の一部が各層を形成する巻線に接触して、巻線を多層に巻回することを妨げる。なお、環状に配置した分割コアの内周側にローターを配置するときのローターの挿入方向などを考慮して、巻線の両端部をヨーク側に配置することが望まれることがある。分割コアのヨーク側から巻線を導入し、巻線の終端部がヨーク側となるように巻線を巻回すれば、巻線の両端部をヨーク側に配置することができる。また、巻線の始端部や終端部とは、バスバー部材に接続されて、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。
【０００９】
そこで、本発明の主目的は、ヨーク部側から巻線を導入可能であり、デッドスペースを低減することができるモータ用分割コアを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、ティースの全周に亘って突出するヨーク部を具える分割コアについて、デッドスペースを低減可能な形状を検討した。その結果、本発明者らは、以下の形状が好ましいとの知見を得た。
I.ティースのコイルサイド面と、ヨーク部においてティースのコイルサイド面に繋がるサイド交差面とがつくる角をコアサイド角とするとき、コアサイド角が鈍角である。
II.ティースのコイルサイド面とヨーク部のコイルサイド面とが平行である。
【００１１】
コアサイド角が鈍角である分割コアは、巻線を多層に整列巻きする際、サイド交差面に巻線を接させて配置させ易くなるため、サイド交差面と巻線との間のデッドスペースを低減することができる。
【００１２】
ティースのコイルサイド面とヨーク部のコイルサイド面とが平行である分割コアは、巻線を多層に整列巻きする場合、コイルの外形が階段状とならず、コイルサイド面に平行な平滑な形状となる。従って、このコアは、スロット内に階段状のデッドスペースが生じず、デッドスペースを低減することができる。
【００１３】
デッドスペースが少ないことで、このコアは、占積率を高めて、トルクをより向上することができる。また、このコアは、ターン数を増加できる。
【００１４】
また、本発明者らが調べたところ、上記I,IIを満たす形状の分割コアは、コアサイド角(コア角θ)が90°である分割コアと比較して、磁束密度が大きい領域が小さく、鉄損も少なく、トルク及び出力も大きいことが分かった。
【００１５】
この分割コアは、ヨーク部に向かって広がるようにティースを形成してコアサイド角を鈍角としたことで、ティース部分に磁束が通過し易くなり、磁束密度が小さくなったと考えられる。磁束密度の低下により、この分割コアは、鉄損が小さくなり、鉄損の低減により、出力が大きくなったと考えられる。また、この分割コアは、上述のように磁束密度が大きい領域が小さく、磁束が飽和しない範囲で磁束を有効活用できたことで、トルクが高くなったと考えられる。また、トルクの向上は、出力の向上の一因と考えられる。
【００１６】
以上のことから、コアサイド角を鈍角にすると共に、ティースのコイルサイド面とヨーク部のコイルサイド面とが平行するように分割コアを形成することで、デッドスペースを低減し、トルクの向上のみならず、出力の向上をも図ることができる。
【００１７】
そこで、本発明分割コアは、上記I,IIを満たす形状と共に、コイルをつくる巻線をヨーク部側から導入した際に巻線の始端部を配置する箇所を有する構成とする。具体的には、本発明モータ用分割コアは、巻線が巻回される柱状のティースと、ティースの一端側において、ティースの全周に亘って突出するヨーク部とを具える。ティースは、コイルサイド面とコイルエンド面とを有する。ヨーク部は、コイルサイド面と、ティースのコイルサイド面に繋がるサイド交差面と、ティースのコイルエンド面と面一な平坦エンド面とを有する。そして、このコアは、コアサイド角が鈍角であり、ティースのコイルサイド面とヨーク部のコイルサイド面とが平行である。平坦エンド面は、ティース側の第一領域と、第一領域に繋がり、ティースから離れる側の第二領域とを具える。この第一領域は、コイルをつくる巻線とこの巻線に繋がる巻線の始端部とが配置される箇所であり、第二領域は、巻線の始端部が配置される箇所である。
【００１８】
本発明コアは、外周に巻線が巻回される柱状のティースと、このティースの一端側において、ティースの全周に亘って突出するヨーク部とを具えたT字状体である。特に、ティース及びヨーク部は、(第一)コアサイド角が鈍角(90°超)となるように設ける。
【００１９】
ティースは、代表的には、対向配置される一対のコイルサイド面、及び対向配置される一対のコイルエンド面を具える。ティースの両コイルサイド面は、その延長面が交差するように設ける、つまり、両コイルサイド面間を二等分する二等分線に対して傾斜するように設ける。ティースのコイルエンド面は、ヨーク部を有する一端側から他端側に向かって幅(両コイルサイド面間の距離)が狭くなるように設ける。傾斜角は、上記コアサイド角の大きさに応じて変化させる。ティースの両コイルサイド面が二等分線に平行であると、コアサイド角を鈍角にするために、磁路となるヨーク部のコイルサイド面の面積が小さくなることが考えられる。そのため、本発明コアは、ティースのコイルサイド面を傾斜させる。
【００２０】
ティースの両コイルエンド面は、平行するように設けてもよいし、両コイルエンド面間を二等分する二等分線に対して傾斜するように設けてもよい。つまり、ティースのコイルサイド面がヨーク部を有する一端側から他端側に向かって幅(両コイルエンド面間の距離)が広くなるようにコイルエンド面を設ける。このようなティースは、一端側から他端側の全域に亘って断面積をほぼ等しくして、磁束密度を均一的にできる。
【００２１】
また、ティースは、段差を具えていてもよい。段差の大きさを調整することで、巻線のターン数を増減することができる。
【００２２】
ヨーク部は、コイルサイド側に、コイルサイド面と、ティースのコイルサイド面に繋がり、コアサイド角をつくるサイド交差面とを具える。本発明コアは、コイルエンド側にも突出したヨーク部を具えることで、磁路を形成するヨーク部のコイルサイド面が大きく、通過磁束量を多くして、トルクの向上を図れる。サイド交差面は、ティースのコイルサイド面の全域に亘って設けることが好ましい。サイド交差面の外周には、コイルを形成する巻線が配置される。
【００２３】
ヨーク部は、コイルエンド側に、ティースのコイルエンド面と面一である平坦エンド面を具える。また、ヨーク部は、平坦エンド面から突出する突出エンド面と、平坦エンド面に繋がるエンド交差面とを有するように形成する。
【００２４】
平坦エンド面は、ティース側に存在する第一領域と、第一領域に繋がり、ティースから離れる側に存在する第二領域とを有する。具体的には、第一領域は、ヨーク部のサイド交差面に繋がり、両コイルサイド側に有するサイド交差面においてティースから離れる側(ヨーク部の外側面に近付く側)の両端部を結ぶ直線と、ティースとヨーク部との境界とで挟まれる領域である。第二領域は、上記直線よりもヨーク部の外側面に近付く側に存在する領域である。
【００２５】
第一領域の外周は、サイド交差面と同様に主としてコイルを形成する巻線が配置される。加えて、第一領域の外周は、上記コイルをつくる巻線に繋がる巻線の始端部が配置される。一方、第二領域の外周は、巻線の始端部が配置される。従って、第二領域は、巻線の始端部が配置可能な程度の大きさを有していればよい。
【００２６】
例えば、図3(I)に示すようにヨーク部Yの両サイド交差面YfsにおいてティースTから離れる側(ヨーク部Yの外側面Yoに近付く側)の端部を結ぶ直線Lyに平行するように、ヨーク部Yのエンド交差面Yfeを設ける場合、第二領域は、直線Lyとエンド交差面Yfeとで挟まれる領域となる。このとき、直線Lyとエンド交差面Yfeとの間隔hIIは、巻線の大きさ(例えば、直径や断面積)に合わせて調整することで、巻線の始端部を第二領域に確実に配置することができる。間隔hIIが大き過ぎると、ヨーク部Yのコイルサイド面Ysの面積を減少させるため、好ましくない。第二領域の幅(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大きさ)wIIも巻線の始端部が配置可能な大きさを有していればよい。特に、図3(I)に示すように、第二領域の両コイルサイド側がヨーク部Yのコイルサイド面Ysに接する、即ち、幅wIIをヨーク部Yのコイルエンド側の幅に等しくすると、始端部を配置し易く好ましい。なお、図3において、矢印は、巻線の導入方向の例を示す。
【００２７】
エンド交差面Yfeは、図3(II)に示すように直線Lyに対して傾きをもつように設けてもよい。エンド交差面Yfeが傾斜していることで、巻線の始端部は、エンド交差面Yfeに沿わせて配置できる。図3(II)に示すコアは、コイルエンド側からみたとき、エンド交差面YfeがV字状となるように形成している。このとき、第二領域は、ヨーク部Yの両コイルサイド面Ysを二等分する二等分線Bを中心として対称な三角形状である。エンド交差面Yfeは、少なくとも一部が傾斜していればよい。例えば、二等分線Bを中心として、一方のコイルサイド側のエンド交差面Yfeを傾斜させ、他方のコイルサイド側のエンド交差面Yfeを太破線で示すように直線Lyに平行にしてもよい。このとき、第二領域は、三角形状である。このように本発明コアは、コイルエンド側からみたとき、非対称形状とすることができる。一方、図3において実線で示すコアのようにコイルエンド側からみたとき、対称形状とすると、このコアを圧粉成形する際、成形性に優れる。
【００２８】
また、本発明コアは、ヨーク部のコイルサイド面とティースのコイルサイド面とが平行するように形成する。ここで、コイルサイド側のスロットは、ティースのコイルサイド面と、ヨーク部のコイルサイド面の延長面とで挟まれる空間でつくられる。つまり、ヨーク部のコイルサイド面の延長面は、スロットの外形をつくる。従って、本発明コアは、ティースのコイルサイド面とスロットの外形をつくる面とが平行になるため、ティースの外周に沿って巻線を多層に整列巻きすると、巻線がつくる各層の外形は、スロットの外形に平行になる。つまり、コイルの外形もスロットの外形に平行になる。従って、本発明コアは、スロット内のデッドスペースを効果的に低減して、占積率を高められる。
【００２９】
更に、本発明コアは、第一コアサイド角を鈍角とする。ヨーク部のコイルサイド面の面積を一定にして、スロットが小さくならないように第一コアサイド角を大きくすると、ティースが小さくなる恐れがある。従って、第一コアサイド角は、90°超135°以下が好ましい。特に、第一コアサイド角が120°である分割コアでは、巻線を多層に整列巻きする場合、各層の端部の巻線をサイド交差面に接するように配置できるため、サイド交差面と巻線との間にデッドスペースがほとんどできない。
【００３０】
第一コアサイド角は、少なくとも一方のコイルサイド側において鈍角であればよいが、両コイルエンド側において鈍角とすることが好ましい。また、両コイルサイド側において第一コアサイド角を等しくして、対称形状のコアとすると、例えば、本発明コアを圧粉成形する際、成形性に優れる。この点は、後述する第二コアサイド角についても同様である。
【００３１】
平坦エンド面と、エンド交差面とがつくる角をコアエンド角とするとき、コアエンド角は90°が好ましい。即ち、ヨーク部は、平坦エンド面とエンド交差面とが直交するように形成する。コアエンド角が90°である分割コアは、平坦エンド面の第二領域に巻線の始端部を配置し易い。また、このコアは、例えば、コアを圧粉成形する際、圧力を均一的に施すことができ、成形性に優れる。少なくとも一方のコイルエンド側のコアエンド角が90°であればよいが、両コイルエンド側のコアエンド角が90°であることが好ましい。
【００３２】
本発明コアは、更に、ヨーク部と対向するように鍔部を具えてもよい。鍔部は、ティースにおいてヨーク部が突出する一端側と逆の他端側から突出するように設ける。鍔部は、コイルサイド側のみでも、コイルサイド側及びコイルエンド側の双方に設けてもよい。
【００３３】
本発明コアがコイルサイド側に鍔部を具えており、鍔部においてティースのコイルサイド面と繋がる鍔サイド交差面と、ティースのコイルサイド面とがつくる角を第二コアサイド角とするとき、第二コアサイド角は、90°以上135°以下が好ましい。特に、第二コアサイド角が90°であるコアは、スロットが大きくなり、120°であるコアは、上記第一コアサイド角が120°である場合と同様にデッドスペースを低減できる。
【００３４】
本発明コアは、鋼や鉄といった軟磁性材料にて形成する。また、本発明コアは、板材の積層体や粉末を加圧成形した圧粉成形体、或いは板材の積層体と圧粉成形体との組み合せ物により形成できる。特に、本発明コアは、圧粉成形体とすると、製造が容易である。また、圧粉成形体とする際、対称形状の分割コアは、製造時の圧力を均一的にすることができ、成形性に優れる。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く、磁気特性に優れる。
【００３５】
本発明コアと巻線との間の絶縁性を高めるために、本発明コアの外周において少なくとも巻線が接触する箇所には、絶縁材料からなるインシュレータを配置することが好ましい。例えば、インシュレータは、ティースの外周面、ヨーク部のサイド交差面・エンド交差面・平坦エンド面、鍔部を具える分割コアの場合、鍔サイド交差面を覆うものが挙げられる。インシュレータは、コアの外形に沿った相似形状及び非相似形状のいずれでもよい。絶縁材料は、PPS(Poly Phenylene Sulfide)やLCP(Liquid Crystal Polymer)といった樹脂が挙げられる。
【００３６】
インシュレータが、ティースの外周を覆う筒状部と、平坦エンド面とエンド交差面とがつくる角部を埋めるように覆うヨークエンド被覆部とを有し、更に、サイド交差面を覆うヨークサイド被覆面を有する場合を考える。ヨークエンド被覆部により上記角部を埋めることで、ヨークエンド被覆部の外周面をヨークサイド被覆面に滑らかに接続できる。従って、このインシュレータは、コイルサイド側とコイルエンド側との間で巻線の移行を容易に行える。しかし、上記角部を埋めるとことで、平坦エンド面の外周に巻線の始端部を配置できない。そこで、ヨークエンド被覆部の一部を切り欠いて、少なくとも一方のコイルサイド側と筒状部側とを開口させた溝を設ける。特に、巻線の始端部が配置可能なように切り欠いて、この溝を、巻線を導入するための導入溝として利用する。そして、巻線の始端部の一端側は、導入溝のコイルサイド側の開口部からヨーク部側に出し、他端側は、筒状部側の開口部から筒状部側に出し、中間部は、導入溝内に配置する。導入溝は、両コイルサイド側を開口させると、いずれか任意の側からヨーク部側に巻線の始端部を出せる。このような導入溝は、少なくとも一方のコイルエンド側に設ける。
【００３７】
インシュレータが、ティースのコイルサイド面を覆うサイド被覆面と、ヨークサイド被覆面とを具える場合、サイド被覆面とヨークサイド被覆面とがつくる角を第一絶縁サイド角とするとき、第一絶縁サイド角も第一コアサイド角と同様に鈍角、具体的には90°超135°以下にする。特に、第一絶縁サイド角が120°であるインシュレータは、第一コアサイド角が120°である分割コアと同様に、デッドスペースを低減できる。
【００３８】
第一絶縁サイド角を第一コアサイド角に等しくなるようにインシュレータを形成すると、インシュレータにおいてサイド交差面を覆う箇所近傍が局所的に厚くなることを抑制できる。ここで、分割コアは、放熱部材としても機能するため、インシュレータが厚いと、コイルの熱がコアに伝わり難くなり、放熱性が低下する。従って、インシュレータは、できるだけ薄いことが望まれる。例えば、第一コアサイド角が90°超120°未満であるときに第一絶縁サイド角を120°にしようとすると、コアの角部を埋めるようにインシュレータを形成することになるため、インシュレータが部分的に厚くなる。従って、サイド被覆面は、ティースのコイルサイド面に沿ってこの面と平行するように設け、ヨークサイド被覆面は、サイド交差面に沿ってこの面と平行するように設けることが好ましい。
【００３９】
インシュレータが、ティースのコイルエンド面を被覆するエンド被覆面と、ヨークエンド被覆部においてエンド被覆面に繋がるヨークエンド被覆面とを具える場合、エンド被覆面とヨークエンド被覆面とがつくる角を第一絶縁エンド角とするとき、第一絶縁エンド角は鈍角が好ましく、特に、100°〜135°が好ましい。特に、第一絶縁エンド角が第一絶縁サイド角と等しいインシュレータは、コイルサイド側とコイルエンド側との間で巻線を移行し易い。
【００４０】
本発明コアが鍔部を具えており、インシュレータが、上記サイド被覆面と、鍔部の鍔サイド交差面を覆う鍔サイド被覆面とを具える場合、サイド被覆面と鍔サイド被覆面とがつくる角を第二絶縁サイド角とするとき、第二絶縁サイド角は、90°〜135°が好ましい。第二絶縁サイド角が120°であるインシュレータは、第一コアサイド角が120°である分割コアと同様に、デッドスペースを低減できる。第二絶縁サイド角が90°であるインシュレータは、スロットを大きくできる。第二絶縁サイド角と第二コアサイド角とが等しいインシュレータは、局所的に厚くならず、全体を薄く形成できる。
【００４１】
インシュレータは、鍔部の有無に係わらず、筒状部の鍔側(ティースの他端側)から突出するように鍔側フランジを具えることが好ましい。鍔側フランジを具えることで、巻線を多層に巻回し易い。上記鍔サイド被覆面は、鍔側フランジの一部を構成する。
【００４２】
エンド被覆面と鍔側フランジとがつくる角を第二絶縁エンド角とするとき、第二絶縁エンド角は、90〜135°が好ましい。特に、第二絶縁エンド角を第二絶縁サイド角と等しくすると、コイルサイド側とコイルエンド側との間で巻線を移行し易い。
【００４３】
本発明コアは、モータを構成する分割ステーターなどのモータ部品に利用される。モータ部品は、本発明コアのティース(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形成されたコイルは、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。巻線は、導体の外周に絶縁被覆を具えるものを利用する。
【００４４】
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の端部を接続し、集中巻き構造とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００４５】
本発明モータ用分割コアは、デッドスペースを低減して、占積率を向上することができると共に、巻線をヨーク部側から導入することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
[分割コア]
図1(I)は、本発明モータ用分割コアをコイルエンド側からみた正面図、(II)は、本発明コアをコイルサイド側からみた正面図、(III)は、本発明コアの斜視図である。分割コア10は、柱状のティース11と、ティース11の一端側(図1(I)において上側)から突出するヨーク部12と、他端側(同下側)から突出する鍔部13とを具える。ヨーク部12は、ティース11の全周に亘って設けられている。そのため、分割コア10は、コイルサイド側及びコイルエンド側のいずれからみてもT字状である。分割コア10は、主としてティース11の外周にインシュレータ(後述)が配置され、その上に巻線が巻回されて分割ステーターとなる。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のコイルサイド面12s同士を接触させて円環状に保持することで、モータステーターが形成される。
【００４７】
分割コア10の最も特徴とするところは、ティース11のコイルサイド面11sとヨーク部12においてティース11のコイルサイド面11sに繋がるサイド交差面12fsとがつくる角(第一コアサイド角)θs１が鈍角である点、ティース11のコイルサイド面11sとヨーク部12のコイルサイド面12sとが平行である点、ヨーク部12がティース11のコイルエンド面11eと面一である平坦エンド面12Fを有する点にある。
【００４８】
ティース11は、一対のコイルエンド面11eと、一対のコイルサイド面11sとから構成される。各コイルサイド面11sは、両コイルサイド面11s間を二等分する二等分線Bに対して傾斜し、その延長面が交差するように対向配置される長方形状面である。各コイルエンド面11eは、鍔部13側からヨーク部12側に向かって広がる台形状面であり、互いに平行するように対向配置される。
【００４９】
ヨーク部12は、両コイルサイド側に、他の分割コアと接合されるコイルサイド面12sと、ティース11のコイルサイド面11sに繋がるサイド交差面12fsとを具える。そして、分割コア10では、ティース11のコイルサイド面11sとサイド交差面12fsとがつくる角(第一コアサイド角)θs１を120°としている。
【００５０】
サイド交差面12fsは、ティース11のコイルサイド面11sの全域に亘って設けられ、一方の周縁がティース11のコイルサイド面11sに繋がり、他方の周縁がヨーク部12において鍔部との対向面に繋がる。他方の周縁がヨーク部のコイルサイド面に繋がるようにサイド交差面を設けてもよい。
【００５１】
また、ヨーク部12は、両コイルエンド側に、ティース11のコイルエンド面11eに面一な平坦エンド面12Fと、平坦エンド面12Fから突出する突出エンド面12Pと、突出エンド面12P及び平坦エンド面12Fに繋がるエンド交差面12feとを具える。エンド交差面12feは、図1(I)に示すように、コイルエンド側からみたとき、ヨーク部12の両サイド交差面12fsにおいてティース11から離れる側の端部を結ぶ直線Lyに平行するように設けている。また、エンド交差面12feは、直線Lyからヨーク部12の外側面12oに近付く側(図1(I)において上側)に位置する。そして、平坦エンド面12Fとエンド交差面12feとがつくる角(コアエンド角)θeを90°としている。即ち、両面12F,12feは直交している。
【００５２】
平坦エンド面12Fは、ティース11側に位置する第一領域12Iと、第一領域12Iに繋がり、ティース11から離れる側に位置する第二領域12IIとを有する。第一領域12Iは、ティース11とヨーク部12との境界線Lbと、直線Lyとで挟まれる領域であり、両サイド交差面12fsに繋がる面である。また、第一領域12Iは、境界線Lbからヨーク部12の外側面12oに向かって広がる台形状である。第一領域12Iの外周には、巻線のうち、コイルのターンをつくる部分と、この巻線に繋がり、ターンをつくらない部分(始端部)とが配置される。第二領域12IIは、平坦エンド面12Fとエンド交差面12feとの境界と直線Lyとで挟まれる領域であり、一方のコイルサイド側から他方のコイルサイド側に亘って設けられ、ヨーク部12の両コイルサイド面12sに繋がる面である。第二領域12IIの外周には、巻線の始端部が配置される。平坦エンド面12Fとエンド交差面12feとの境界と、直線Lyとの間隔は、巻線の大きさに応じて調整し、巻線の始端部が配置可能な大きさである。
【００５３】
第一領域12I及び第二領域12IIからなる平坦エンド面12Fは、いずれか一方のコイルエンド側にあればよい。即ち、いずれか一方のコイルエンド側の平坦エンド面は、第一領域のみとしてもよい。分割コア10は、両コイルエンド側とも両領域12I,12IIからなる平坦エンド面12Fとし、対称形状である。そのため、分割コア10は、成形性に優れる。また、このコア10は、いずれか一方のコイルエンド側の平坦エンド面を任意に選択して、巻線の始端部を配置することができる。
【００５４】
鍔部13は、コイルサイド側において、ヨーク部12と対向するように設けられ、ティース11のコイルサイド面11sと繋がる鍔サイド交差面13fを具える。分割コア10は、鍔サイド交差面13fとティース11のコイルサイド面11sとがつくる角(第二コアサイド角)θs2を120°としている。
【００５５】
更に、分割コア10は、ティース11のコイルサイド面11sとヨーク部12のコイルサイド面12sとが平行であり、ティース11のコイルエンド面11eとヨーク部12の突出エンド面12Pとが平行である。
【００５６】
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り、ティース11、ヨーク部12及び鍔部13が一体に成形されている。圧粉成形体とすることで、複雑な形状の分割コア10を簡単に、かつ高精度に成形できる。また、分割コア10は、コイルサイド側及びコイルエンド側の双方において対称な形状であり、成形性に優れる。
【００５７】
[インシュレータ]
図2は、分割コア10の外周にインシュレータを配置した状態を示す図であり、(I)は、コイルエンド側から見た正面図、(II)は、コイルサイド側から見た正面図、(III)は、斜視図である。図2において図1と同一符号は同一物を示す。図2(I)は、左側にのみ巻線(断面)を示し、右側は省略している。また、図2に示す分割コア10は、一方のコイルエンド側に、第一領域及び第二領域からなる平坦エンド面を有し、他方のコイルエンド側に第一領域からなる平坦エンド面を有する。即ち、この分割コア10は、コイルサイド側からみたとき、非対称形状であり、コイルエンド側からみたとき、対称形状である。この点以外は、図1に示す分割コアと同様である。
【００５８】
インシュレータ20は、分割コア10と巻線wとを絶縁する部材であり、主としてティース11の外周を覆う。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、筒状部21の一端側において突出して設けられるヨーク側フランジ22と、同他端側において突出して設けられる鍔側フランジ23とを具える。
【００５９】
筒状部21は、ティース11のコイルサイド面11sを覆うサイド被覆面21sと、同コイルエンド面11eを覆うエンド被覆面21eとを有する。ヨーク側フランジ22は、筒状部21の全周に亘って設けられており、両コイルサイド側に、ヨーク部12のサイド交差面12fsを覆うヨークサイド被覆面22fsを有し、両コイルエンド側に、平坦エンド面12Fの外周を覆うヨークエンド被覆部22Eを有する。鍔側フランジ23は、筒状部21の全周に亘って設けられており、両コイルサイド側に、鍔部13の鍔サイド交差面13fを覆う鍔サイド被覆面23sを具える。
【００６０】
筒状部21は、ティース11の外周面に沿って形成し、ティース11のコイルサイド面11sとサイド被覆面21sとが平行、同コイルエンド面11eとエンド被覆面21eとが平行である。ヨークサイド被覆面22fsは、サイド交差面12fsに沿って平行するように形成している。従って、サイド被覆面21sとヨークサイド被覆面22fsとがつくる角(第一絶縁サイド角)αs1は、第一コアサイド角θs１と同様に120°である。また、鍔サイド被覆面23sは、鍔部13の鍔サイド交差面13fに沿って平行するように形成しており、サイド被覆面21sと鍔サイド被覆面23sとがつくる角(第二絶縁サイド角)αs2は、第二コアサイド角θs2と同様に120°である。
【００６１】
また、インシュレータ20(ヨーク側フランジ22)は、図2(II)に示すように、ヨーク部12の平坦エンド面12Fとエンド交差面12feとがつくる角部を埋めるようにヨークエンド被覆部22Eを有する。一方のコイルエンド側(図2(II)において右側)に設けたヨークエンド被覆部22Eは、一方のコイルサイド側から他方のコイルサイド側の全域に亘って、上記角部を埋めるように設けており(図2(I)参照)、エンド被覆面21eに繋がるヨークエンド被覆面22feを有する。このヨークエンド被覆面22feとエンド被覆面21eとがつくる角(第一絶縁エンド角)αe1は第一絶縁サイド角αs1と同様に120°である。また、このヨークエンド被覆面22feは、両ヨークサイド被覆面22fsに滑らかに接続される。更に、このヨークエンド被覆部22Eは、突出エンド面12Pを覆う突出被覆部22eを具える。
【００６２】
他方のコイルエンド側(図2(II)において左側)に設けたヨークエンド被覆部22Eも、上述した一方の側と同様にヨーク部12の平坦エンド面12Fとエンド交差面12feとがつくる角部を埋めるように設けている。但し、このヨークエンド被覆部22Eは、巻線の始端部wsをヨーク部側に配置するために導入溝24を有する。より具体的には、このヨークエンド被覆部22Eは、平坦エンド面12Fを覆う平坦被覆部22Fと、エンド交差面12feの一部を被覆するエンド交差被覆部22fと、エンド交差面12feの他部及び突出エンド面12Pを覆う突出被覆部22eと、突出被覆部22eに繋がる傾斜被覆部22dとを有する。なお、巻線の始端部wsは、図2(I)において一方のコイルサイド側(右側)から他方のコイルサイド側(左側)のサイド被覆面21sに向かって斜めに配されている部分である。始端部wsの一部は、エンド被覆面21e(ティース11のコイルエンド面11e)に配される。コイルをつくる巻線は、図2(I)において左側のスロット内に断面で示される巻線である。
【００６３】
突出被覆部22eにおいてエンド交差面12feを覆う箇所は、エンド交差面12feから鍔側フランジ23側に向かって突出して設けられ、この突出部分と平坦被覆部22Fとの間には、隙間を有している。従って、平坦エンド面12Fの外周、即ち、平坦被覆部22Fの外周にこの突出部分が存在する。また、この突出部分は、平坦被覆部22Fにおいて一方のコイルサイド側端部近傍が露出されるように設けている。突出部分の他方のコイルサイド側は、上述した一方のコイルエンド側のヨークエンド被覆部22Eと同様に、平坦エンド面12Fとエンド交差面12feとがつくる角部を埋めている。この突出部分と平坦被覆部22Fとの間に有する隙間は、巻線の始端部を配置する導入溝24を構成する。導入溝24は、一方のコイルサイド側(図2(I)において右側,(III)において前方右側)が開口し、他方のコイルサイド側は閉じられている。また、導入溝24は、筒状部21側も開口している。筒状部21側の開口部は、筒状部21の一方のサイド被覆面21sから他方のサイド被覆面21sに至るように設けている。
【００６４】
傾斜被覆部22dは、上述した突出被覆部22eの突出部分において鍔側フランジ23に対向する面に突出して設けられ、ヨークエンド被覆面22feを有する。このヨークエンド被覆面22feの延長面とエンド被覆面21eとがつくる角も120°である。傾斜被覆部22dも、平坦被覆部22Fにおいて一方のコイルサイド側端部近傍が露出されるように設けている。また、傾斜被覆部22dと平坦被覆部22Fとの間には、隙間を有しており、この隙間は、上述した突出被覆部22eの突出部分と平坦被覆部22Fとの間の隙間に連続し、この隙間も導入溝24を構成する。
【００６５】
更に、インシュレータ20(鍔側フランジ23)は、図2(II)に示すように、コイルエンド側において鍔部13を覆う箇所を有する。この箇所は、エンド被覆面21eから突出して設けられ、鍔サイド被覆面23sと滑らかに接続される。より具体的には、鍔側フランジ23は、コイルサイド側からみたとき、エンド被覆面21eから分割コア10の端面側(図2(II)において下側)に向かって幅が広くなる傾斜部分を具え、この傾斜部分に、エンド被覆面21eに繋がる鍔エンド被覆面23eを有する。鍔エンド被覆面23eとエンド被覆面21eとがつくる角(第二絶縁エンド角)αe2は、第二絶縁サイド角αs2と同様に約120°である。
【００６６】
その他、ヨーク側フランジ22は、ヨーク部12において鍔との対向面を覆う箇所を有する。このようなインシュレータ20を分割コア10に配置すると、ヨーク部12のコイルサイド面12s及び外側面12o、鍔部13の端面は、露出される。サイド被覆面21s,ヨークサイド被覆面22fs,鍔サイド被覆面23sで囲まれる空間がコイルサイド側のスロットをつくり、エンド被覆面21e,ヨークエンド被覆面22fe,鍔エンド被覆面23eで囲まれる空間がコイルエンド側のスロットをつくる。
【００６７】
インシュレータ20は、一対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に簡単に配置できる。分割片の合わせ目(図示せず)は、コイルエンド側、コイルサイド側、或いはコイルエンドとコイルサイドとの境界に位置する構成が挙げられる。分割片の合わせ目を接着剤などで接合すると、分割片が分割コアから脱落し難い。また、インシュレータ20は、筒状部21の一部に嵌合溝を有することで、巻線wを整列させ易い。更に、筒状部の全周に亘って段差を設けてもよい。
【００６８】
上記構成を具えるインシュレータ20は、筒状部21のエンド被覆面21eに沿って鍔側フランジ23側から導入溝24に巻線の始端部wsを嵌め込める。巻回作業を行う場合、上述のように巻線の始端部wsを導入溝24に嵌め込み、平坦被覆面22F上に始端部wsを配置する。そして、始端部wsの一端部を導入溝24のコイルサイド側の開口部から出して固定する。また、始端部wsに繋がってコイルをつくる巻線wを導入溝24の筒状部21側の開口部から出し、エンド被覆面21eを経て、サイド被覆面21sに配置して、巻線を巻回するとよい。巻回後、始端部は、固定を外し、図2(III)に示すように突出被覆部22eのコイルサイド面に沿って端部を折り曲げて、ヨーク部12側に配置させるとよい。なお、図2では、巻線を2本同時に巻回する場合を示すが、1本でも3本以上でもよい。
【００６９】
[効果]
分割コア10は、第一コアサイド角θs１が鈍角であるため、巻線を多層に整列巻きする際、スロット内のデッドスペースを低減できる。特に、第一コアサイド角θs１を120°、かつインシュレータ20の第一絶縁サイド角αs1を120°とすることで、図2(I)に示すように各層の端部の巻線をヨークサイド被覆面22fsに接した状態にできる。そのため、分割コア10は、巻線とヨークサイド被覆面22fsとの間にできるデッドスペースが非常に少ない。また、分割コア10は、第二コアサイド角θs2及び第二絶縁サイド角αs2を共に120°とすることで、各層の端部の巻線を鍔サイド被覆面23sに接した状態にできるため、デッドスペースをより低減することができる。
【００７０】
また、分割コア10は、ティース11のコイルサイド面11s(インシュレータ20のサイド被覆面21s)とヨーク部12のコイルサイド面12sとが平行である。即ち、ティース11のコイルサイド面11sがスロットの外形と平行である。従って、巻線を多層に整列巻きする際、各層をつくる巻線は、ティース11のコイルサイド面11sに沿って配置されて、スロットの外形に沿った直線形状となる。そのため、分割コア10は、コイルの外形が階段状になることで生じる階段状のデッドスペースができず、デッドスペースを低減することができる。
【００７１】
デッドスペースの低減により分割コア10は、占積率を高めて、トルクを向上することができる。
【００７２】
更に、分割コア10は、第一コアサイド角θs１が鈍角であるため、ティース11に磁束が通り易くなり、鉄損を低減できる。鉄損の低減により分割コア10は、出力を向上することができる。また、分割コア10は、磁束が飽和しない範囲で有効に磁束を利用することで、トルクを向上することができる。
【００７３】
インシュレータ20は、ヨークエンド被覆部22Eに導入溝24を有することで、ヨーク部側から巻線の始端部を導入して、始端部に繋がりコイルをつくる巻線をエンド被覆面21sからサイド被覆面21sに配置することができる。従って、このコア10は、巻線の始端部及び終端部の双方をヨーク部側に配置可能である。
【００７４】
その他、インシュレータ20は、第一絶縁エンド角αe1及び第二絶縁エンド角αe2がそれぞれ第一絶縁サイド角αs1及び第二絶縁サイド角αs2に等しいことで、コイルサイド側とコイルエンド側との間で巻線wの移行を滑らかに行うことができ、巻回性に優れる。また、インシュレータ20は、平坦エンド面12Fとエンド交差面12feとがつくる角部を被覆する箇所及び鍔側フランジ23の突出部分を除いて、薄くなっているため、放熱性に優れる。
【００７５】
なお、上述した実施例は、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、コイルエンド側からみたとき、エンド交差面がV字状となるように分割コアを設けてもよい。また、両コイルエンド側において導入溝を有するインシュレータを分割コアに配置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明モータ用分割コアは、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。この分割コアを具えるモータは、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することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】(I)は、本発明モータ用分割コアをコイルエンド側からみた正面図、(II)は、本発明コアをコイルサイド側からみた正面図、(III)は、本発明コアの斜視図である。
【図２】本発明コアの外周にインシュレータを配置した状態を示す図であり、(I)は、コイルエンド側からみた正面図、(II)は、コイルサイド側からみた正面図、(III)は、斜視図である。
【図３】本発明コアの例をコイルエンド側からみた正面図であり、(I)は、エンド交差面が直線Lyに平行な例、(II)は、エンド交差面がV字状である例を示す。
【図４】(I)は、従来の分割コアを具える分割ステーターを複数組み合わせて環状に配置した状態を模式的に示す正面図、(II)は、従来の分割コアの断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
10  分割コア  11  ティース  11e  ティースのコイルエンド面
11s  ティースのコイルサイド面  12  ヨーク部  12fs  サイド交差面
12fe  エンド交差面  12s  ヨーク部のコイルサイド面  12F  平坦エンド面
12I  第一領域  12II  第二領域  12o  外側面  12P  突出エンド面  13  鍔部
13f  鍔サイド交差面
20  インシュレータ  21  筒状部  21e  エンド被覆面  21s  サイド被覆面
22  ヨーク側フランジ  22fs  ヨークサイド被覆面
22E  ヨークエンド被覆部  22d  傾斜被覆部  22e  突出被覆部
22f  エンド交差被覆部  22F  平坦被覆部  22fe  ヨークエンド被覆面
23  鍔側フランジ  23s  鍔サイド被覆面  23e  鍔エンド被覆面  24  導入溝
100  分割コア  101  ティース  101s  ティースのコイルサイド面  102  ヨーク
102f  ヨークの対向面  102s  ヨークのコイルサイド面
102se  ヨークのコイルサイド面の延長面  103  鍔  103f  鍔の対向面
104  スロット  105,106  デッドスペース  110  インシュレータ
m  分割ステーター  C  コイル  S  ステーター  w  巻線  ws  巻線の始端部
T  ティース  Y  ヨーク部  Ys  ヨーク部のコイルサイド面  Yo  外側面
Yfs  サイド交差面  Yfe  エンド交差面
【図１】
2008131810.tif 000003
【図２】
2008131810.tif 000004
【図３】
2008131810.tif 000005
【図４】
2008131810.tif 000006