(57)【要約】【課題】  巻線の損傷による絶縁性の劣化が起きず、また巻線の剛性によって分割コアとの間に隙間を生じず、また巻き崩れが生じにくくノズルのトラバースをし易いコア、分割ステータおよびステータを提供する。【解決手段】  コイルの鉄心となるコア３，５，６と、該コアを被覆するインシュレータ７と、インシュレータを介在させてコアの回りに巻き回されてコイルを形成する巻線１とを備え、コイルの軸芯に直交する断面において、コアの外形の４つの角部の少なくとも１つに面取りが施されて、４つの角部のアールがすべて同一ではない。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータの外周側に位置するステータの構成要素となる分割ステータであって、
コアに巻線を巻き回された本体と、
前記本体を被覆する樹脂モールドとを備え、
前記樹脂モールドに溝が設けられていることを特徴とする、分割ステータ。
【請求項２】
前記溝は前記分割ステータのコイルサイド面に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の分割ステータ。
【請求項３】
前記溝は、前記ロータに対向する面である内周面に開口端を有することを特徴とする、請求項２に記載の分割ステータ。
【請求項４】
前記溝は、コイルエンド面に開口端を有して、前記内周面と該コイルエンド面とに連通していることを特徴とする、請求項３に記載の分割ステータ。
【請求項５】
前記ステータの軸芯横断面において、前記分割ステータの２つのコイルサイド面の一方が前記内周面と交差する第１の内周側コーナー部において、該第１の内周側コーナー部が、前記内周面を短縮するような形状を有することを特徴とする、請求項３または４に記載の分割ステータ。
【請求項６】
前記ステータの軸芯横断面において、前記分割ステータの２つのコイルサイド面の一方が前記内周面と交差する第１の内周側コーナー部において、該第１の内周側コーナー部のコイルサイド面は、前記内周面を短縮するように曲がって該内周面と交差していることを特徴とする、請求項３または４に記載の分割ステータ。
【請求項７】
前記第１の内面側コーナー部と対をなす第２の内周側コーナー部において、該第２の内周側コーナー部のコイルサイド面は凹状に湾曲していることを特徴とする、請求項５または６に記載の分割ステータ。
【請求項８】
前記請求項１〜７のいずれかに記載の分割ステータが前記ロータを囲むように環状に配置されてなることを特徴とする、ステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分割ステータおよびステータに関し、より具体的には自動車等に用いられるモールドモータの分割ステータおよびステータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車に用いられる電動機は、自動車に搭載されるため、高出力・高効率化は当然のこととして、小型化及び軽量化が、他の用途に比べて格段に強く求められる。このため、出力を低下させることなく、むしろ高出力化した上で、減量及び減寸が絶えず行われている。これら自動車用モータのなかで、モールドモータは巻線等で発生した熱の放熱性が、実際のところモールド樹脂により高められるので、使用が増大している。そして、自動車に用いられる電動機は恒常的に、高効率化、小型化、軽量化が求められるため、それに伴って温度上昇は常に問題とされ、モールドモータにおいても、さらなる放熱性の向上が求められてきた。
【０００３】
より放熱性を高めたモールドモータとして、次のような構造の固定子（ステータ）を有するものが提案されている。すなわち、巻線を巻装してなる環状の固定子鉄心の外側を樹脂モールドした環状一体物のモールドモータにおいて、その環状樹脂モールドの外周に複数の平坦部を形成し、その環状一体物の樹脂モールドの外側の平坦部およびその両側に、複数の凹溝を連続して形成する方策の提案がなされた（特許文献１）。この方策によれば、固定子鉄心の巻線の外側において、格子状にまたは並行溝状にモールド樹脂が減厚または削除されるので、放熱性を向上させることができる。
【特許文献１】特開平８−９８４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記モールドモータの放熱性は、現在および今後の自動車用モールドモータとしては不十分であり、より放熱性を高めたモールドモータの開発が望まれてきた。本発明は、放熱性をより一層向上させたモールドモータ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】
【０００５】
本発明の分割ステータは、ロータの外周側に位置するステータの構成要素となる分割ステータである。この分割ステータは、コアに巻線を巻き回された本体と、本体を被覆する樹脂モールドとを備え、樹脂モールドに溝が設けられていることを特徴とする。
【０００６】
この構成により、分割ステータ（セグメント）の単位で樹脂モールドに溝が付されるため、ロータの回転によりステータ側へと付勢された潤滑・作動油がその溝内に入り込み、分割ステータごとに冷却作用を及ぼすことができる。このため、ステータ全体の放熱性を一層強化することができる。
【０００７】
また、上記の溝は、分割ステータのコイルサイド面に設けることができる。これにより、ある分割ステータと、その隣の分割ステータとの間に、上記の溝が位置することになるので、ズテータを放射状に分割する位置に潤滑・作動油が入り込む。このため、有力な放熱路がステータを分割するように形成されることになり、ステータは熱的に細分化され、放熱性は大きく向上する。
【０００８】
上記の溝は、ロータに対向する面である内周面に開口端を有するようにできる。これにより、ロータの回転によりステータ側へと付勢された潤滑・作動油は、内周面の開口端から上記の溝に侵入して、コイルサイド面に入り込むのが容易となる。
【０００９】
上記の溝は、コイルエンド面に開口端を有して、内周面と該コイルエンド面とに連通するようにできる。この構成により、内周面の開口端から溝内に入った潤滑・作動油は、コイルサイド面の溝内を進行し、コイルエンド面の開口端から排出される。すなわち、潤滑・作動油は、（内周面の開口端→コイルサイド面の溝→コイルエンド面の開口端→ステータ不存在部）の経路を、ロータの回転に付勢されて、循環する。上記の放熱経路は、各分割ステータの両コイルサイド面に形成されるので、放熱性能が非常に大きい放熱経路が、ステータを熱的に分割するように分割ステータ単位で形成される。この結果、ステータ全体の放熱性は大きく向上し、温度上昇を大幅に抑制することが可能となる。
【００１０】
また、ステータの軸芯（軸線）横断面において、分割ステータの２つのコイルサイド面の一方が内周面と交差する第１の内周側コーナー部において、（Ａ1）該第１の内周側コーナー部が、内周面を短縮するような形状を有するようにできる。
【００１１】
上記（Ａ1）の構成によれば、上記の第１の内周側コーナー部はその角部が後退することになり、隣（ロータ回転の上流側でも、下流側でもよい）の分割ステータにおいて第１の内周側コーナー部と対をなす第２の内周側コーナー部との間にスペースを生じる。このため、ロータの回転に付勢された潤滑・作動油は、周囲の状況によるが、そのスペースに停留して、開口する溝内に取り込まれ易くなる。したがって、より高い放熱性能を得やすくなる。ここで、上記の第１の内周側コーナー部は、モータに組み上げたとき、対をなす第２の内周側コーナー部よりも、ロータの回転下流側に位置させても、また上流側に位置させてもよい。しかし、下流側に位置させた場合には、下流側の隣の分割ステータにおける第２のコーナー部のコイルサイド面が、ロータの回転により流れてきた潤滑・作動油を受け止めて溝に導入しやすくなるという作用効果を得ることができる。また、分割ステータの上流側に上記第１の内周側コーナー部を配置した場合には、潤滑・作動油は第１の内周側コーナー部の後退したスペースのロータ側（軸芯側）を大きな速度で回動するため、そのスペースではコイルエンド面側より圧力が低下して、コイルエンド面側から潤滑・作動油を内周面側に引き出すように循環させる。このような、潤滑・作動油の溝内の移動の方向は、モータの筐体内面の形状、ロータの形状などに依存する。
【００１２】
また、上記のステータの軸芯横断面において、分割ステータの２つのコイルサイド面の一方が内周面と交差する第１の内周側コーナー部において、（Ａ2）該第１の内周側コーナー部のコイルサイド面は、内周面を短縮するように曲がって該内周面と交差しているようにできる。
【００１３】
上記（Ａ2）の構成によっても、上記（Ａ1）の場合と同様に、第１の内周側コーナー部はその角部が後退することになり、隣の分割ステータの第２の内周側コーナー部との間にスペースを生じる。このため、ロータの回転に付勢された潤滑・作動油は、周囲の流体に対する力学的条件によるが、上記スペースに停留し易くなり、そのスペースに開口する溝内に取り込まれ易くなる。したがって、確実に高い放熱性能を得ることができるようになる。上記（Ａ2）の場合においても、（Ａ1）と同様に、上記の第１の内周側コーナー部は、モータに組み上げたとき、対をなす第２の内周側コーナー部よりも、ロータの回転下流側に位置させても、また上流側に位置させてもよい。その根拠、理由等についても（Ａ1）の場合と同様である。
【００１４】
上記の第１の内面側コーナー部と対をなす第２の内周側コーナー部において、該第２の内周側コーナー部のコイルサイド面は凹状に湾曲するようにできる。この構成により、ロータ回転下流側の隣の分割ステータの第２の内周側コーナー部のコイルサイド面は、潤滑・作動油を跳ね返さずに、溝の奥へと導入する導入面として機能する。このため、潤滑・作動油の単位時間当たりの流動量が増し、放熱性能をより向上することができる。
【００１５】
本発明のステータは、上記のいずれかの分割ステータが環状に配置されてなることを特徴とする。
【００１６】
この構成により、上記のそれぞれの分割ステータについて得られる放熱作用を、ステータの状態において得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の分割ステータおよびステータによれば、放熱性をより一層向上させたモールドモータを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態における分割ステータ１０を示す斜視図である。この分割ステータ１０では、本体がモールド樹脂３に被覆されており、その樹脂モールドのコイルサイド面Ｓｓに溝５が設けられている。コイルサイド面Ｓｓに設けられた溝５は、開口端を内周面（ロータ対向面）Ｓｉと、コイルエンド面Ｓｅとに持ち、内周面側とコイルエンド面側とに連通している。内周面Ｓｉとコイルサイド面Ｓｓとが交差するコーナー部は、対をなすように２つ、第１の内周側コーナー部Ｋ１と、第２の内周側コーナー部Ｋ２とが形成される。
【００１９】
図２は、樹脂モールドされる前の状態の本体（モールド前分割ステータ）２０を示す図である。コイルを形成する巻線２１に巻き回されて隠れているコアは、内周面側に鍔２５を、また外周面側にバックヨーク２６を、それぞれ配置されている。コアは、積層鋼板で形成されてもよいし、絶縁被膜された粒子の圧粉成形体であってもよい。この本体２０を被覆するように、モールド樹脂３によってモールドがなされ、図１に示す分割ステータ１０が形成される。樹脂モールドは、モールドモータの作製に常用されている方法を用いることができる。
【００２０】
図示していないロータは、複数個の分割ステータ１０が、図１に示すステータ周方向に沿って環状に配置されてなるステータの中心に軸芯（軸線）を合わせて位置して、その軸芯回りに回転する。ロータの主回転方向は一方向である場合が多いが、順方向と逆方向とに回転するタイプであってもよい）。そのロータの回転につれ、モータ筐体内に装入された潤滑・作動油はロータによる駆動力と遠心力とを受けて外側へ向かいながら同じ方向に動く。
【００２１】
上記の溝５は、内周面Ｓｉから２つのコイルエンド面Ｓｅのどちらにも通じるように形成されている。これらの溝５は、内周面側からコイルエンド面Ｓｅ側に潤滑・作動油を移動するようにしてもよいし、また逆に、コイルエンド面Ｓｅ側から内周面Ｓｉ側に潤滑・作動油を移動させるようにしてもよい。上記した潤滑・作動油にかかる力において、遠心力が卓越している場合には、自ずと内周面Ｓｉ側からコイルエンド面Ｓｅ側に潤滑・作動油は移動するようになる。しかし、ロータの形状や、ステータとロータとを囲む筐体の形状等によっては、内周面Ｓｉ側の潤滑・作動油の圧力が、コイルエンド面Ｓｅ側の潤滑・作動油の圧力より小さくなり、コイルエンド面Ｓｅ側から内周面Ｓｉ側に潤滑・作動油が移動することがあってもよい。いずれの場合でも、潤滑・作動油が、分割ステータ１０のコイルサイド面Ｓｓを通り抜けることになり、コイルサイド面Ｓｓからの潤滑・作動油による抜熱が大きくなり、放熱性は画期的に向上する。
【００２２】
図３は、図１に示した分割ステータ１０を円環状に配置して形成したステータ５０の概要を示す図である。図３では、ステータ５０は、１８個の分割ステータ１０により構成されている。したがって、１個の分割ステータ当たりの中心角は、２０度である。１８個の分割ステータ１０で構成されたステータ５０は、１８箇所の面に溝５が配置されることになる。
【００２３】
溝５は、１つの分割ステータ１０の樹脂モールドの表面では断面が半月状とするが、図４に示すように、隣の分割ステータの樹脂モールド上の溝と合わせて断面が円状となるようにするのが、潤滑・作動油の流動抵抗を小さくする上で好ましい。合体した溝の断面は円状に限られず、四角形でも何でもよいが、要は、隣の分割ステータの溝とは互いに合体して、大きな断面の通路を形成するようにするのが、潤滑・作動油の流動抵抗を減らす上で好ましい。
【００２４】
図３において、ステータ５０は、内周面Ｓｉ側とコイルエンド面Ｓｅ側とに連通する流動体通路を、中心角２０°ピッチで１８箇所に有することになり、ステータ全体からの放熱性は飛躍的に向上する。その結果、ステータの温度上昇は抑制され、寿命の短期間化を防止することができる。
【００２５】
図１に示す分割ステータ１０のコイルサイド面Ｓｓが、平坦面、すなわち軸線から放射状に延びる放射平坦面から形成され、内周側コーナー部Ｋ１，Ｋ２は、円筒面（内周面）とその放射平坦面とが交差してできる、通常のコーナー部であってもよい。しかし、ロータの回転により潤滑・作動油が動くことを考慮して、潤滑・作動油がより一層、内周面Ｓｉ側から、またはコイルエンド面Ｓｅ側から、上記の溝５に導入されて循環を促進されるような内周側コーナー部の形状にしてもよい。
【００２６】
図５は、潤滑・作動油がより一層循環されるようにした内周側コーナー部Ｋ１，Ｋ２を備える分割ステータを示す上面図である。図５において、ロータ回転下流側に位置する第１の内周側コーナー部Ｋ１は、軸線の横断面において、通常のコーナー部よりも後退した形状を有する。通常のコーナー部とは、図６に示すように、破線の中立線（放射平坦面）と円周をなす（後退していない）内周面Ｓｉとが交差するコーナー部をいう。図５および図６に示すように、ロータ回転の下流側に位置する第１の内周側コーナー部Ｋ１は、通常のコーナー部よりも後退している。このため、次の作用効果を得ることができる。
【００２７】
（１）第１の内周側コーナー部と対をなす第２の内周側コーナー部Ｋ２が、通常のコーナー部の形状を有する場合（図７参照）：
（分割ステータの第１の内周側コーナー部Ｋ１／隣の分割ステータの第２の内周側コーナー部Ｋ２）境界部に、第１の内周側コーナー部Ｋ１が後退した分だけ、スペースが形成される。このスペースに潤滑・作動油が捕速され易くなり、また、隣の分割ステータのコイルサイド面Ｓｓは、流れてくる潤滑・作動油を受け入れ易く、溝へと導入する作用を発揮しやすくなる。したがって、潤滑・作動油の循環が促進され、放熱性が一層向上する。
【００２８】
（２）第１の内周側コーナー部と対をなす第２の内周側コーナー部Ｋ２が、図５および図６に示すように、内周面の長さを延ばし、凹状に湾曲する場合（図５の分割ステータを図３に示すように配置した場合）：
この場合、（１）におけるスペースは第２の内周側コーナー部により少し狭まるが、隣の分割ステータのコイルサイド面Ｓｓは、流れてくる潤滑・作動油を掬うようにして受け入れ、溝へと導入する作用を、より強力に発揮しやすくなる。したがって、潤滑・作動油の循環が促進され、放熱性が一層向上する。
【００２９】
上記の事項は、軸芯の横断面において、分割ステータの第１の内周側コーナー部Ｋ１と対をなす第２の内周側コーナー部Ｋ２において、その第２の内周側コーナー部Ｋ２が、（１）のように、内周面Ｓｉの長さに中立の形状であってもよいことを示している。また、（２）のように、内周面Ｓｉの長さを延長するように延びた形状であってもよい。
【００３０】
上記の場合は、通常のコーナー部から後退したコーナー部である第１の内周側コーナー部Ｋ１は、いずれもロータ回転方向の下流側に位置するケースについて説明した。しかし、図８に示すように、第１の内周側コーナー部Ｋ１をロータ回転の上流側に配置してもよい。この場合、潤滑・作動油は、内周面Ｓｉに沿って比較的大きな速度で移動し、当該スペースに入り込みにくいため、当該スペースでの潤滑・作動油の圧力は、図７の場合のスペースの潤滑・作動油よりも低くなる。すなわち、スペースの内側（ロータ軸芯側）を潤滑・作動油が高速で通り過ぎるため、スペースにおける潤滑・作動油は、その高速流に引き込まれるような力を受ける。このため、ロータの形状や、モータ筐体の内面形状に依存するが、コイルエンド面Ｓｅ側の潤滑・作動油の圧力が、内周面Ｓｉ側の圧力より高くなり、潤滑・作動油が、コイルエンド面側から内周面側へと循環する。この結果、
第１の内周側コーナー部Ｋ１をロータ回転の上流側に配置しても、放熱性を高めることができる。したがって、上記の第１の内周面側コーナー部Ｋ１の位置は、分割ステータ１０内でロータ回転方向の上流側でも下流側でもよい。
【００３１】
また、図８に示すような内周側コーナー部の形状配置がありうることから、図９に示すように、（３）第２の内周側コーナー部Ｋ２は、中立のコーナー形状より後退した形状を有していてもよい。図９に示す形状の内周側コーナー部は、図７の内周側コーナー部の形状の作用効果（内周面側からコイルエンド面側への流れ）および図８の内周側コーナー部の形状の作用効果（コイルエンド面側から内周面側への流れ）のいずれかを持つことができる。流体に対する力学的条件、複数本ある溝の位置などに応じて、どちらか一方の作用効果が現れる。
【００３２】
本発明の実施の形態では、ステータの構成単位である分割ステータのコイルサイド面に、溝を設けることにより、潤滑・作動油を、分割ステータのコイルサイド面ごとに通すことができる。このため、従来の環状一体物のステータについて溝等を設けて放熱性を高める方策に比べて、一体物のステータを、実質的に、分割単位に切り刻んで、分割単位ごとに放熱することになり、放熱性を画期的に向上させることができる。このため、ステータの温度上昇を確実に抑え、温度上昇に起因する寿命の短期間化を防止することができる。
【００３３】
上記において、本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態および実施例は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の分割ステータおよびステータによれば、放熱性に優れたステータを形成できるため、ステータまたはそれを用いたモータの寿命の延長を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態における分割ステータを示す斜視図である。
【図２】図１の分割ステータを樹脂モールドする前のモールド前分割ステータを示す斜視図である。
【図３】図１の分割ステータを構成単位とするステータを示す図である。
【図４】隣の分割ステータの溝と合体した状態を示す図である。
【図５】潤滑・作動油の循環を促進するための分割ステータの形状を説明する図である。
【図６】分割ステータの形状を説明するための図である。
【図７】潤滑・作動油の循環を促進するための分割ステータの形状の変形例を説明する図である。
【図８】潤滑・作動油の循環を促進するための、別の分割ステータの形状の変形例を説明する図である。
【図９】潤滑・作動油の循環を促進するための、さらに別の分割ステータの形状の変形例を説明する図である。
【符号の説明】
【００３６】
３  モールド樹脂、５  溝、１０  分割ステータ（樹脂モールド後）、２０  本体（モールド前分割ステータ）、２１  巻線、２５  鍔、２６  バックヨーク、Ｓｉ  内周面（ロータ対向面）、Ｓｅ  コイルエンド面、Ｓｓ  コイルサイド面、Ｓｏ  外周面、Ｋ１  第１の内周側コーナー部、Ｋ２  第２の内周側コーナー部。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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