(57)【要約】【課題】部品点数を増大させることなく、且つ、効率良くコイル１１に発生するジュール熱を放熱することのできる電動機のステータ構造を提供する。【解決手段】略円環形状のバックヨーク９、及び該バックヨーク９から内周方向へ突出する複数のティース６とを備えたステータコア５と、ティース６間のスロット７内に挿入してティース６に巻装されるコイル１１とを有するステータ５とを具備し、コイル１１に電流を流して、ロータ２を回転駆動させる電動機のステータ構造において、ティース６は、該ティース６からスロット７に向けて膨出し、且つ弾性変形可能な膨出部１５を備えたことを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に永久磁石を備えたロータと、
前記ロータの外周部に固定され、略円環形状のバックヨーク、及び該バックヨークから内周方向へ突出する複数のティースとを備えたステータ鉄心と、前記ティース間のスロット内に挿入して前記ティースに巻装されるコイルとを有するステータと、を具備し、前記コイルに電流を流して、前記ロータを回転駆動させる電動機の、前記ステータ構造において、
前記ティースは、該ティースから前記スロットに向けて膨出し、且つ弾性変形可能なティース側膨出部を備えたことを特徴とする電動機のステータ構造。
【請求項２】
前記ティース側膨出部は、前記ティースから前記スロットに向けて突出するティース側突出部と、該ティース側突出部を弾性変形させるためのティース側スリットからなることを特徴とする請求項１に記載の電動機のステータ構造。
【請求項３】
前記ティース側突出部における突出部分の幅は、前記ティース側スリットの幅と略同一とされたことを特徴とする請求項２に記載の電動機のステータ構造。
【請求項４】
内部に永久磁石を備えたロータと、
前記ロータの外周部に固定され、略円環形状のバックヨーク、及び該バックヨークから内周方向へ突出する複数のティースとを備えたステータ鉄心と、前記ティース間のスロット内に挿入して前記ティースに巻装されるコイルとを有するステータと、を具備し、前記コイルに電流を流して、前記ロータを回転駆動させる電動機の、前記ステータ構造において、
前記バックヨークは、該バックヨークからスロットに向けて膨出し、且つ弾性変形可能なバックヨーク側膨出部を設けたことを特徴とする電動機のステータ構造。
【請求項５】
前記バックヨーク側膨出部は、前記バックヨークから前記スロットに向けて突出するバックヨーク側突出部と、該バックヨーク側突出部を弾性変形させるためのバックヨーク側スリットからなることを特徴とする請求項４に記載の電動機のステータ構造。
【請求項６】
前記バックヨーク側突出部における突出部分の幅は、前記バックヨーク側スリットの幅と略同一とされたことを特徴とする請求項５に記載の電動機のステータ構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機のステータ構造に係り、特に、コイル（ステータ巻線）に発生する熱をフレーム側に効率良く伝導させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電動機に用いられるステータ（固定子）は、図５に示すように、珪素鋼板、或いは鋼鉄製の薄板材を円盤状、及び円環状に同時に打ち抜いて製作された薄板１０１を複数枚積層してステータコア１０２を作成し、更にこのステータコア１０２のスロットに、絶縁紙、コイル、ウェッジを挿入し、ワニスを含侵させて形成される。
【０００３】
このようなステータに用いられるコイルは、表面の絶縁被覆に耐熱制限を有する構成とされているが、通電時に生じるジュール熱により発熱し、電動機の性能を大きく制約する部品となっている。
【０００４】
即ち、コイルに発生する熱は、効率良く外部冷却媒体等を通じて放熱されることが要求され、通常この熱は、図６に示すように、複数本のコイル１０３間に充填されたワニス１０４、絶縁紙１０５、バックヨーク１０６を経由して外部冷却媒体等に伝導される。ここで、コイル１０３に発生する熱を効率良く放熱させるためには、スロット内のコイル１０３間の隙間、つまり、ワニス１０４が充填される部分を少なくすることが望ましい。
【０００５】
ところが、インサータマシン等を用いてコイル１０３をスロット内に挿入する際の作業性、コイル１０３の捩れ、重なり等に起因し、スロット内にはある程度の隙間が必要となり、熱伝導の妨げになる要因となっている。
【０００６】
また、コイルからステータへの熱伝導性を向上させる方法として、例えば、特開２００２−１９１１５５号公報（特許文献１）に示されているように、ステータコアからはみ出したコイルエンドと筐体の間に熱伝導体を配置したり、特開２００２−５１４９１号公報（特許文献２）に示されているように、コイル全体を樹脂モールドする等の方法が知られている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１９１１５５号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開２００１−５１４９１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した特許文献１に記載された技術では、熱伝導体を追加することになり、部品点数の増加、取り付け作業工数の増加を招き、作業効率の低下、及びコストアップの原因となる。
【００１０】
また、特許文献２に記載された技術では、樹脂モールドは、材料となる樹脂が高価であるため、作業工数が増加するばかりでなく、コストアップにつながるという欠点がある。
【００１１】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、部品点数を増大させることなく、且つ、効率良くコイルに発生するジュール熱を放熱することのできる電動機のステータ構造を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願発明は、内部に永久磁石を備えたロータと、前記ロータの外周部に固定され、略円環形状のバックヨーク、及び該バックヨークから内周方向へ突出する複数のティースとを備えたステータ鉄心と、前記ティース間のスロット内に挿入して前記ティースに巻装されるコイルとを有するステータと、を具備し、前記コイルに電流を流して、前記ロータを回転駆動させる電動機の、前記ステータ構造において、前記ティースは、該ティースから前記スロットに向けて膨出し、且つ弾性変形可能なティース側膨出部を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本願の他の発明は、内部に永久磁石を備えたロータと、前記ロータの外周部に固定され、略円環形状のバックヨーク、及び該バックヨークから内周方向へ突出する複数のティースとを備えたステータ鉄心と、前記ティース間のスロット内に挿入して前記ティースに巻装されるコイルとを有するステータと、を具備し、前記コイルに電流を流して、前記ロータを回転駆動させる電動機の、前記ステータ構造において、前記バックヨークは、該バックヨークからスロットに向けて膨出し、且つ弾性変形可能なバックヨーク側膨出部を設けたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の効果】
本発明に係る電動機のステータ構造によれば、ステータ鉄心のティース、及びバックヨークに、弾性変形可能なティース側膨出部、及びバックヨーク側膨出部が形成されるので、スロット内にコイルを挿入する際には、各膨出部が弾性変形することにより、コイルの挿入を可能とし、コイルが挿入された後には、膨出部がコイルを締め付けるように力が働くので、コイルどうしの間の隙間を減少させることができる。従って、コイルに発生するジュール熱を効率良くステータ鉄心に伝達させることができ、放熱作用を向上させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る電動機のステータ構造が適用される電動機の構成を示す断面図、図２は、本発明の一実施形態に係るステータ構造を示すステータコア（ステータ鉄心）の一部分の構成を示す説明図である。
【００１６】
図１に示すように、電動機１は、中心に回転軸となるシャフト１３が設けられ、更に、該シャフト１３と連動して回転する永久磁石を有するロータ２が設けられている。また、電動機１全体をモールドする筐体３の内面には、ステータ４が設けられており、該ステータ４に搭載されるコイル（ステータ巻線）に電流を流し、これにより発生する回転磁界により、シャフト１３が回転駆動するようになされている。
【００１７】
また、図２に示すように、ステータ４を構成するステータコア（ステータ鉄心）５は、ティース６と、スロット７とが交互に形成された凹凸形状をなしている。ティース６は、スロット７側に若干膨出する膨出部（ティース側膨出部）１５を有しており、更に、この膨出部１５は、突出部（ティース側突出部）１４及び弓型のスリット（ティース側スリット）８を有している。この際、スリット８の幅を除いたティース６の幅は、スリット８を形成しない従来型（図６参照）のティースの幅と同一となるように設計される。即ち、図２及び図６において、Ｗｔ＝Ｗｔ１＋Ｗｔ２＋Ｗｔ３とされている。換言すれば、突出部１４の突出部分の幅と、スリット８の幅が略同一とされている。
【００１８】
また、バックヨーク９についても同様に、スロット７側に若干膨出した膨出部（バックヨーク側膨出部）１７が形成されており、この膨出部１７は、突出部（バックヨーク側突出部）１６と、弓形のスリット（バックヨーク側スリット）１０を有している。この際、スリット１０の幅を除いたバックヨーク９の幅は、スリット１０を形成しない従来型（図６参照）のバックヨークの幅と同一となるように設計される。即ち、図２及び図６において、Ｗｂ＝Ｗｂ１＋Ｗｂ２となる。換言すれば、突出部１６の突出の幅と、スリット８の幅が略同一とされている。
【００１９】
上記したスリット８，１０は、薄板材からステータコアを打ち抜く際に、同時に打ち抜くことにより、形成することができる。
【００２０】
次に、上述のように構成されたステータコア５のスロット７内に、コイル（ステータ巻線）１１を挿入する際の手順について、図３，図４に示す説明図を参照しながら説明する。
【００２１】
コイル挿入時には、図３に示すように、スロット７の入り口部分となる狭幅部からコイル１１を挿入し、更に、インサータマシン等のコイル押し込み部１２を用いて、コイル１１をスロット７の内側に押し込む。
【００２２】
この際、スロット７内部は、ティース６が膨出していることにより、幅狭となっているが、コイル挿入時の圧力により、ティース６の膨出部１５が弾性変形して、スロット７内部にコイル１１が挿入される。
【００２３】
コイル１１がスロット７内に挿入された後は、図４に示すように、ティース６に形成されたスリット８が広がる方向に作用し、突出部１４がスロット７の幅を狭くする方向に押し付け、ひいては、スロット７内に挿入されたコイル１１を締め付けるように力が作用する。これにより、コイル１１どうしの間の隙間を著しく減少させることができる。
【００２４】
また、バックヨーク９に形成された膨出部１７についても同様に、突出部１６が弾性変形した状態で、スロット７内にコイル１１が挿入され、その後、突出部１６がコイル１１を締め付けるように力が作用するので、コイル１１どうしの間の隙間を減少させることができる。
【００２５】
このようにして、本実施形態に係る電動機のステータ構造では、ステータコア５のティース６に弾性変形可能な膨出部１５が形成されるので、スロット７内にコイル１１を挿入する際には、該膨出部１５が弾性変形することにより、コイル１１の挿入を可能とし、コイル１１が挿入された後には、膨出部１５がコイル１１を締め付けるように力が働くので、コイル１１どうしの間の隙間を減少させることができる。従って、コイル１１に発生するジュール熱を効率良くステータコア５に伝達させることができ、放熱作用を向上させることができる（請求項１の効果）。
【００２６】
また、膨出部１５が突出部１４とスリット８で形成され、スリット８の幅が伸縮することにより、突出部１４が弾性変形する構成としているので、ステータコア５の作成を容易とすることができ、製作工程を簡素化することができる（請求項２の効果）。
【００２７】
更に、バックヨーク９に弾性変形可能な膨出部１７が形成されるので、スロット７内にコイル１１を挿入する際には、該膨出部１７が弾性変形することにより、コイル１１の挿入を可能とし、コイル１１が挿入された後には、膨出部１７がコイル１１を締め付けるように力が働くので、コイル１１どうしの間の隙間を減少させることができる。従って、コイル１１に発生するジュール熱を効率よく放熱させることができる（請求項４の効果）。
【００２８】
また、膨出部１７が突出部１６とスリット１０で形成され、スリット１０の幅が伸縮することにより、突出部１６が弾性変形する構成としているので、ステータコア５の作成を容易とすることができ、製作工程を簡素化することができる（請求項５の効果）。
【００２９】
更に、ティース側の突出部１４の突出幅とスリット８の幅とが同一となるように構成され、且つ、バックヨーク側の突出部１６の突出幅とスリット１０の幅とが同一となるように構成されるので、従来のステータ構造と比較して、ティース６、及びバックヨーク９の総磁束通路幅は変化せず、電動機の特性に影響を与えることはない（請求項３，６の効果）。
【００３０】
以上、本発明の電動機のステータ構造を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【００３１】
例えば、本実施形態では、ティース６側の膨出部１５が突出部１４とスリット８とで構成され、バックヨーク９側の膨出部１７が突出部１６とスリット１０とで構成される例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、弾性変形し、且つスロット７側に膨出する構成のものであれば、他の構成を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るステータ構造が適用される電動機の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るステータ構造を示す構成図である。
【図３】ステータのスロットにコイルを挿入するときの様子を示す説明図である。
【図４】コイルを挿入した後の、ステータの様子を示す説明図である。
【図５】電動機に用いられるステータの製作工程を示す説明図である。
【図６】従来におけるステータの構成図であり、スロット内にコイルが挿入されたときの様子を示す。
【符号の説明】
１  電動機
２  ロータ
３  筐体
４  ステータ
５  ステータコア
６  ティース
７  スロット
８  スリット（ティース側スリット）
９  バックヨーク
１０  スリット（バックヨーク側スリット）
１１  コイル
１２  コイル押し込み部
１３  シャフト
１４  突出部（ティース側突出部）
１５  膨出部（ティース側膨出部）
１６  突出部（バックヨーク側突出部）
１７  膨出部（バックヨーク側膨出部）
【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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