(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｕ相ステータ、Ｖ相ステータ、および、Ｗ相ステータを備え、前記Ｖ相ステータが前記Ｕ相ステータとＷ相ステータとの間に挟みこまれたクローポール形のモータステータの巻線構造であって、
前記Ｖ相ステータは環状部材を備え、
該Ｖ相ステータの前記環状部材に、それぞれ環状に巻回されたＵ相巻線、Ｖ相巻線、および、Ｗ相巻線を埋設して設けたことを特徴とするモータステータの巻線構造。
【請求項２】
前記Ｖ相巻線は、２つの巻線を有し、
前記Ｕ相巻線および、前記Ｖ相巻線が有する２つの巻線のうち一方の巻線は、前記Ｖ相ステータが備える前記環状部材の前記Ｕ相ステータ側の側壁に沿う位置に埋設され、
前記Ｗ相巻線および、前記Ｖ相巻線が有する２つの巻線のうち他方の巻線は、前記Ｖ相ステータが備える前記環状部材の前記Ｗ相ステータ側の側壁に沿う位置に埋設されることを特徴とする請求項１に記載のモータステータの巻線構造。
【請求項３】
予め一体形成された前記Ｕ相巻線および前記一方の巻線と、予め一体形成された前記Ｗ相巻線および前記他方の巻線とが、それぞれ前記環状部材に埋設されることを特徴とする請求項２に記載のモータステータの巻線構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータステータの巻線構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ステッピングモータ等のモータでは、少ない部品点数で構成可能なクローポール形モータステータを採用したものがある。このクローポール形モータステータは極歯である複数の爪部を有したティース間に環状の巻線を配置している。
近年、モータの更なる高出力化と小型化が望まれており、前記モータの電源電圧が高電圧化する傾向にある。そのため、上述のクローポール形モータステータにおいて、巻線の絶縁信頼性の向上を図るべく、巻線を絶縁被覆材で覆って環状に巻回した後に焼成して各ティース間に配置したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１６１０４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記モータステータの巻線構造においては、モータステータとセラミック絶縁被覆材との間に隙間が生じるため、巻線の占積率が低下するという問題がある。そして、前記隙間によって振動や騒音が発生する虞があるという問題がある。
そこで、この発明は、モータステータと巻線を覆う絶縁被覆材との間の隙間をなくして巻線の占積率を向上すると共に振動や騒音を抑制するモータステータの巻線構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、Ｕ相ステータ、Ｖ相ステータ、および、Ｗ相ステータを備え、前記Ｖ相ステータが前記Ｕ相ステータとＷ相ステータとの間に挟みこまれたクローポール形のモータステータの巻線構造であって、前記Ｖ相ステータは環状部材を備え、該Ｖ相ステータの前記環状部材に、それぞれ環状に巻回されたＵ相巻線、Ｖ相巻線、および、Ｗ相巻線を埋設して設けたことを特徴とする。
【０００５】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、前記Ｖ相巻線は、２つの巻線を有し、前記Ｕ相巻線および、前記Ｖ相巻線が有する２つの巻線のうち一方の巻線は、前記Ｖ相ステータが備える前記環状部材の前記Ｕ相ステータ側の側壁に沿う位置に埋設され、前記Ｗ相巻線および、前記Ｖ相巻線が有する２つの巻線のうち他方の巻線は、前記Ｖ相ステータが備える前記環状部材の前記Ｗ相ステータ側の側壁に沿う位置に埋設されることを特徴とする。
【０００６】
請求項３に記載した発明は、請求項２に記載の発明において、予め一体形成された前記Ｕ相巻線および前記一方の巻線と、予め一体形成された前記Ｗ相巻線および前記他方の巻線とが、それぞれ前記環状部材に埋設されることを特徴とする。
【０００７】
請求項４に記載した発明は、前記モータステータはＵ相、Ｖ相、Ｗ相を備えるクローポール形モータステータであり、前記モータステータを構成するＵ相ステータ、Ｖ相ステータ、Ｗ相ステータの内、前記Ｖ相ステータにＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線が埋設されていることを特徴とする。
このように構成することで、従来のＵ相、Ｗ相の各クローポール型モータステータを流用しつつＶ相のモータステータのみでクローポール型モータステータの巻線の占積率を向上することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本願発明によれば、前記モータステータと巻線との間の隙間がなくなり、この分だけ前記巻線の占積率を増加させることが可能となるため、前記モータステータを大型化することなく巻線数を増加させたり、巻線数をそのままにしてモータステータを小型化したりすることができると共に、隙間による振動や騒音を防止できる効果がある。
【００１０】
また、クローポール型モータステータの組み立て工数を低減することができるため、更なるコストの低減を図ることができる効果がある。
【００１１】
さらに、従来のＵ、Ｗ相のクローポール型モータステータを流用しつつＶ相のモータステータのみでクローポール型モータステータの巻線の占積率を向上することができるため、様々なモータステータへの適用が可能になる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１において、１は三相モータのモータステータの一部を示している。このモータステータ１は三相モータのロータ２の周囲に環状に形成されたクローポール型のものであり、三相分のステータであるＵ相ステータ３とＶ相ステータ４とＷ相ステータ５とで構成されている。
図１、図２に示すように、前記Ｕ相ステータ３は、環状に形成されたリターンパス９と、このリターンパス９の径方向内向きに延び、等間隔に形成された９個のティース１０と、これらティース１０の径方向内側からＬ字状に屈曲して形成された爪部１１とを一体成形したものである。前記爪部１１は基部側から先端側に向かって径方向の厚さが徐々に減少するテーパー状に形成され、この先端が軸線Ｌに沿ってＷ相ステータ５の側壁近傍に至っている。
【００１３】
一方、Ｗ相ステータ５は、前記Ｕ相ステータ３と同様に、環状に形成されたリターンパス１２と、このリターンパス１２の径方向内向きに延び、等間隔に形成された９個のティース１３と、これらティース１３の径方向内側からＬ字状に屈曲して形成された爪部１４とで構成されている。前記爪部１４はＵ相ステータ３の爪部１１と同様にテーパー状に形成され、前述したＵ相ステータ３と対称に、軸線Ｌに沿ってＵ相ステータ３の側壁近傍に至っている。
【００１４】
前記Ｕ相ステータ３およびＷ相ステータ５は、強磁性体（例えば、鉄）の原料粉を、前述した各ステータの形状に対応した金型等の燒結型に入れて加圧成型を行い、これを所定の温度（例えば８００〜１０００℃）で燒結又は鍛造燒結したものである。尚、燒結による成型以外に結合材等を用いて成型したり、鋳造して成型したり、高圧による加圧のみで成型しても良い。
【００１５】
図２、図３に示すように、前記Ｕ相ステータ３とＷ相ステータ５との間にはＶ相ステータ４が挟み込まれている。このＶ相ステータ４は、環状部材１５と、この環状部材１５の径方向内向きに突出して等間隔に形成された断面台形状の９個の爪部１６とが一体に形成されたものである。前記環状部材１５は、例えば前述したＵ相ステータ３のリターンパス９とティース１０に相当するものであり、詳細を後述するＵ相巻線（巻線）６、Ｖ相巻線（巻線）７、Ｗ相巻線（巻線）８が各々埋設されている。そして、前述したＵ相ステータ３の爪部１１とＶ相ステータ４の爪部１６と前記Ｗ相ステータ５の爪部１４とはそれぞれ軸線Ｌに対して約１３度ずつずれた位置に形成されている。
【００１６】
前記環状部材１５の前記爪部１６の内壁は前述したＵ相ステータ３、Ｗ相ステータ５の各爪部１１，１４の内壁と同一面積に設定されている。前記Ｖ相ステータ４の爪部１６は、この内壁から前記環状部材１５側つまり径方向外向きに幅が徐々に狭くなる断面台形状に形成されている。そして、この台形の上辺つまり前記環状部材１５との結合部１８の幅Ｄは前記Ｖ相巻線７とＶ相巻線７との間隔ｄよりも若干短く設定され、前記Ｖ相ステータ４の幅方向中心に配置されている。すなわち、前記Ｕ相ステータ３とＷ相ステータ５とでＶ相ステータ４を挟み込んで構成した前記モータステータ１の内周壁には、前記Ｕ相ステータ３の爪部１１、Ｖ相ステータ４の爪部１６、Ｗ相ステータ５の爪部１４が順番に配列されており、これらの爪部１１，１４，１６の内壁がロータ（図１参照）に対向した位置に配設されている。
【００１７】
図３に示すように、前記Ｕ相巻線６は複数回巻回された環状のものであり、この断面形状は前記Ｖ相ステータ４の径方向を長手方向とする矩形に形成され、絶縁手段であるセラミック１７で被覆されている。前記Ｕ相巻線６はＵ相ステータ３側の環状部材１５の側壁に沿った位置に埋設されている。さらに、前記Ｗ相巻線８は、前記Ｕ相巻線６と同様に、複数回巻回された環状のものであり、この断面形状は前記Ｕ相巻線６と同様の矩形に形成され、前記セラミック１７で被覆されている。そして、前記環状部材１５のＷ相ステータ５側の側壁に沿った位置に埋設されている。
【００１８】
一方、前記２つのＶ相巻線７は複数回巻回された環状のものであり、前記セラミック１７で各々被覆されている。そして、前記Ｖ相巻線７の断面形状は前記Ｕ相巻線６とＷ相巻線５の断面よりも若干幅広に形成されている。前記Ｖ相巻線７はそれぞれ前記Ｕ相巻線６、Ｗ相巻線８と平行に且つセラミック１７を介してそれぞれの内壁に当接して設けられている。尚、前記Ｕ相巻線６とＶ相巻線７、Ｗ相巻線８とＶ相巻線７は予めセラミック１７によって一体成型してから埋設して設けても良い。
【００１９】
前述したように、Ｖ相ステータ４はＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線６，７，８を埋設して成型したものである。具体的には、まず前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線６，７，８を前記セラミック１７で被覆して絶縁処理したものを金型（図示せず）等の燒結型内に挿入して上述したＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線６，７，８の埋設位置に対応した位置に配置し、前述したＵ相ステータ３、Ｗ相ステータ５と同様に、強磁性体（例えば、鉄）の原料粉を前記金型内部に入れて所定の温度（例えば８００〜１０００℃）で燒結又は鍛造燒結させて成型する。ここで、燒結時には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線６，７，８を被覆するセラミック１７により前記各ティース１０，１３又は環状部材１５とＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線６，７，８との間の熱膨張の差分を緩和させている。
【００２０】
図４、図５に示すように、前記Ｖ相ステータ４の外周壁には前述したＵ相巻線６、Ｖ相巻線７、Ｗ相巻線８を引き出すための開口部２０が形成されている。この開口部２０は前述したＵ相ステータ３、Ｗ相ステータ５の各ティース１０，１３およびＶ相ステータ４の爪部１６と環状部材１５の結合部１８の内、前記モータステータ１の円周方向に隣接する各ティース１０，１３又は結合部１８に挟まれた範囲（図中、鎖線で示す）を避けた位置に配置され、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線６，７，８の径方向外側から前記Ｖ相ステータ４の側壁に渡って形成されている。これは、前記開口部２０によってモータステータ１の磁束の流れを阻害しないためである。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線６，７，８には引出線１９が接続され、前記Ｖ相ステータ４を成型する際には、前記引出線１９が前記開口部２０を通じて金型外部に引き出される。そして、成型されたＶ相ステータ４に埋設されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線６，７，８と、三相モータを制御するインバータ等の装置とは前記引出線１９を介して接続されることとなる。
【００２１】
したがって、上述した実施の形態によれば、原料粉がＶ相ステータ４とＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線６，７，８との間に充填されるため、前記Ｖ相ステータ４とＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線６，７，８との間に隙間がなくなり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線６，７，８の占積率を増加させることが可能になるため、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各ステータ３，４，５を大型化することなくＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線６，７，８の巻回数を増加させたり、巻回数をそのままにしてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各ステータ３，４，５を小型化したりすることができると共に、前記隙間によって発生する振動や騒音を防止することができる。
【００２２】
さらに、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線６，７，８に対して前記Ｖ相ステータ４を燒結で容易に一体成型することができるため、コストの低減を図ることが可能となる。
そして、Ｖ相ステータ４以外のＵ相、Ｗ相の各ステータ３，５は、従来のものを流用することができるため、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線６，７，８の占積率を向上したＶ相ステータ４を種々のクローポール型のモータステータに用いることが可能となる。
【００２８】
尚、この発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、例えば各ステータのティースと爪部の数と配置は適宜選択しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態のモータステータの一部破断斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態のモータステータの分解斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態の図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の実施の形態の図１のａ方向から見た矢視図である。
【図５】本発明の実施の形態の図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  モータステータ
３  Ｕ相ステータ
４  Ｖ相ステータ
５  Ｗ相ステータ
６  Ｕ相巻線（巻線）
７  Ｖ相巻線（巻線）
８  Ｗ相巻線（巻線）
１７  セラミック（絶縁手段）
【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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