(57)【要約】【課題】  ステータコアに巻装されるコイルと絶縁部材との密着を確保することにより、コイルの放熱性を向上させることが可能な回転電機のステータを提供する。【解決手段】  本発明の回転電機のステータは、周方向に延在するヨーク部とヨーク部の内周側側面から径方向内側に突設され磁極を形成するティース部とを有するステータコアと、ティース部に巻装されるコイルと、ティース部とコイルとの間に配されティース部とコイルとを絶縁するボビンと、を備え、ボビンは、周方向に対向するティース部の両側面に面接触するティース接触部を有し、ティース接触部は、軸方向端部でティース部の両側面と接触する端部側接触部と、軸方向中央部でティース部の両側面と接触する中央部側接触部と、を有し、端部側接触部の肉厚は中央部側接触部の肉厚と比べて薄肉であり、ティース接触部の肉厚が端部側接触部から中央部側接触部にかけて徐変されている。【選択図】  図３
2013115974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に延在するヨーク部と前記ヨーク部の内周側側面から径方向内側に突設され磁極を形成するティース部とを有するステータコアと、
前記ティース部に巻装されるコイルと、
前記ティース部と前記コイルとの間に配され前記ティース部と前記コイルとを絶縁するボビンと、
を備える回転電機のステータにおいて、
前記ボビンは、前記周方向に対向する前記ティース部の両側面に面接触するティース接触部を有し、
前記ティース接触部は、軸方向端部で前記ティース部の前記両側面と接触する端部側接触部と、軸方向中央部で前記ティース部の前記両側面と接触する中央部側接触部と、を有し、
前記端部側接触部の肉厚は前記中央部側接触部の肉厚と比べて薄肉であり、前記ティース接触部の肉厚が前記端部側接触部から前記中央部側接触部にかけて徐変されていることを特徴とする回転電機のステータ。
【請求項２】
前記ボビンに接する前記コイルのコイル形状に合わせて前記ティース接触部の前記肉厚が徐変されている請求項１に記載の回転電機のステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルの放熱性の向上を図る回転電機のステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
コイルの放熱性の向上を図る回転電機のステータの一例として、例えば、特許文献１に挙げられる発明が知られている。特許文献１に記載の発明では、コイルとステータコアの磁極ティースとの間に配される筒状の絶縁部材に穴を設けて、穴に樹脂を充填させている。そして、樹脂を介してコイルの発熱を絶縁部材に熱伝達することにより、コイルの放熱性の向上を狙っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１２８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ステータコアにコイルを巻装するときに、コイルには、その剛性によりステータコアの周方向に巻き膨らみが生じる。そのため、特許文献１に記載の発明では、コイルと絶縁部材との間に空隙が生じて、コイルと絶縁部材との間の空気層によってコイルの放熱性が低下する。さらに、特許文献１に記載の発明では、絶縁部材に設けられる穴に樹脂を充填する工程が必要であり、作業工数が増加する。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ステータコアに巻装されるコイルと絶縁部材との密着を確保することにより、コイルの放熱性を向上させることが可能な回転電機のステータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る回転電機のステータは、周方向に延在するヨーク部とヨーク部の内周側側面から径方向内側に突設され磁極を形成するティース部とを有するステータコアと、ティース部に巻装されるコイルと、ティース部とコイルとの間に配されティース部とコイルとを絶縁するボビンと、を備える回転電機のステータにおいて、ボビンは、周方向に対向するティース部の両側面に面接触するティース接触部を有し、ティース接触部は、軸方向端部でティース部の両側面と接触する端部側接触部と、軸方向中央部でティース部の両側面と接触する中央部側接触部と、を有し、端部側接触部の肉厚は中央部側接触部の肉厚と比べて薄肉であり、ティース接触部の肉厚が端部側接触部から中央部側接触部にかけて徐変されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る回転電機のステータは、請求項１において、ボビンに接するコイルのコイル形状に合わせてティース接触部の肉厚が徐変されている。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る回転電機のステータによれば、ティース接触部の肉厚が端部側接触部から中央部側接触部にかけて徐変されているので、コイルの剛性によりコイルに巻き膨らみが生じても、コイルとボビンの密着を確保することができる。そのため、ボビンは、コイルの発熱をステータコアに効率良く熱伝達することができ、コイルの放熱性を向上させることができる。
【０００９】
請求項２に係る回転電機のステータによれば、ボビンに接するコイルのコイル形状に合わせてティース接触部の肉厚が徐変されているので、ティース接触部の肉厚を必要以上に厚くすることなく、コイルとボビンの密着を確保することができる。そのため、ボビンは、ティース接触部における熱伝達性が向上し、コイルの放熱性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ステータの一部を示す斜視図である。
【図２】ボビン及び分割コアの組立て方法を説明する説明図である。
【図３】図１の切断線Ｉ−Ｉにおける断面図である。
【図４】比較形態に係る第１ボビンの断面図である。
【図５】コイルの発熱特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図は概念図であり、細部構造の寸法まで規定するものではない。
【００１２】
（１）ステータの構成
図１は、ステータの一部を示す斜視図である。図２は、ボビン及び分割コアの組立て方法を説明する説明図である。本実施形態の回転電機のステータは、ステータコア、コイル２０、第１ボビン３０及び第２ボビン４０を備えている。ステータコアは、周方向Ｙに分割されており、本明細書では、分割されたステータコアを分割コア１１と呼称する。分割コア１１には、第１ボビン３０及び第２ボビン４０が軸方向両端から装着されており、集中巻き方式によりコイル２０が巻装されている。図１では、説明の便宜上、１個の分割コア１１が図示されているが、実際の回転電機のステータは、分割コア１１が周方向Ｙに円環状に配されている。
【００１３】
分割コア１１は、電磁鋼板からなるコアシートを軸方向Ｘに複数枚積層して形成されている。図２に示すように、分割コア１１は、周方向Ｙに延在するヨーク部１２と、ヨーク部１２の内周側側面から径方向内側に突設され磁極を形成するティース部１３と、を有している。ティース部１３の先端部には、図示しないロータの外周面と対向可能な周方向Ｙに突出する対向部１３１が形成されている。また、ティース部１３は、周方向Ｙに対向するティース側面部１３２、１３２を有している。
【００１４】
コイル２０は、断面円形状の丸線が用いられ、導体表面がエナメルなどの絶縁層で被覆されている。丸線以外にも断面多角形状の角線など、種々の断面形状の細線を用いることができる。
【００１５】
第１ボビン３０及び第２ボビン４０は、樹脂などの絶縁材料を用いて、射出成型によって形成される。本明細書において、「ボビン」とは、ステータコアとコイル２０とを電気的に絶縁する絶縁部材をいい、インシュレータと呼称されることもある。図２に示すように、第１ボビン３０は、コイル２０が巻回される胴部３１と、胴部３１の内周側側面において軸方向Ｘに延在する内周側鍔部３２と、胴部３１の外周側側面において軸方向Ｘに延在する外周側鍔部３３と、を有している。内周側鍔部３２及び外周側鍔部３３は、それぞれ対向しており、胴部３１と一体に形成されている。第１ボビン３０には、凹部が設けられており、軸方向Ｘからティース部１３に被装可能になっている。胴部３１は、ティース側面部１３２、１３２にそれぞれ面接触可能な第１ティース接触部３１１、３１１を有している。
【００１６】
第２ボビン４０は、ティース部１３を周方向Ｙから狭持可能なコア狭持部４１と、コア狭持部４１と軸方向Ｘに一体に形成されてティース部１３を支持可能なコア支持部４２と、を有している。コア狭持部４１は、内周側端部が周方向Ｙに折り曲げられて内周側折曲部４１１、４１１が形成されており、コア狭持部４１の外周側端部は周方向Ｙに折り曲げられて外周側折曲部４１２、４１２が形成されている。内周側折曲部４１１、４１１は、対向部１３１の突出部と当接可能になっており、外周側折曲部４１２、４１２は、ヨーク部１２の内周側側面と当接可能になっている。コア狭持部４１は、ティース側面部１３２、１３２にそれぞれ面接触可能な第２ティース接触部４１３、４１３を有している。コア支持部４２は、周方向側端部が軸方向Ｘに延在されており、側面支持部４２１、４２１が形成されている。側面支持部４２１、４２１は、内周側折曲部４１１、４１１とそれぞれ接合されており、第２ボビン４０の剛性が高められている。
【００１７】
図２に示す矢印Ａ方向から第１ボビン３０を分割コア１１に装着し、矢印Ｂ方向から第２ボビン４０を分割コア１１に装着する。第１ボビン３０及び第２ボビン４０が装着された分割コア１１にコイル２０を巻装すると、分割コア１１は、図１に示す状態になる。コイル２０が巻装された複数の分割コア１１を周方向Ｙに円環状に配して、図示しないステータハウジングに焼きばめ又は圧入固定してステータが形成される。なお、コイル２０は、回転電機の相毎に接続される。
【００１８】
（２）ティース接触部
図３は、図１の切断線Ｉ−Ｉにおける断面図である。同図では、コイル２０は、その巻き膨らみを表すために誇張して図示されている。また、説明の便宜上、第１ティース接触部３１１の肉厚及び第２ティース接触部４１３の肉厚は、実際の肉厚と比べて厚肉に図示されている。
【００１９】
第１ティース接触部３１１、３１１は、軸方向端部でティース側面部１３２、１３２と接触可能な第１端部側接触部３１２、３１２と、軸方向中央部でティース側面部１３２、１３２と接触可能な第１中央部側接触部３１３、３１３と、を有している。第１中央部側接触部３１３、３１３の肉厚ｔ２は、第１端部側接触部３１２、３１２の肉厚ｔ１の２倍の肉厚になっている。第１ティース接触部３１１、３１１の肉厚は、第１端部側接触部３１２、３１２から第１中央部側接触部３１３、３１３にかけて徐変されており、第１ボビン３０に接するコイル２０のコイル形状に合わせて徐変されている。
【００２０】
第１中央部側接触部３１３、３１３には、第２ボビン４０の第２ティース接触部４１３、４１３と係合可能な第１係合部３１４、３１４が形成されている。第１係合部３１４、３１４の肉厚ｔ３は、第１中央部側接触部３１３、３１３の肉厚ｔ２の半分の肉厚になっている。第１係合部３１４、３１４は、軸方向Ｘに離間しており、第１ボビン３０のティース部１３への装着が容易になっている。
【００２１】
第２ティース接触部４１３、４１３は、軸方向端部でティース側面部１３２、１３２と接触可能な第２端部側接触部４１４、４１４と、軸方向中央部でティース側面部１３２、１３２と接触可能な第２中央部側接触部４１５、４１５と、を有している。第２中央部側接触部４１５、４１５の肉厚ｔ５は、第２端部側接触部４１４、４１４の肉厚ｔ４の２倍の肉厚になっている。第２ティース接触部４１３、４１３の肉厚は、第２端部側接触部４１４、４１４から第２中央部側接触部４１５、４１５にかけて徐変されており、第２ボビン４０に接するコイル２０のコイル形状に合わせて徐変されている。
【００２２】
第２中央部側接触部４１５、４１５には、第１ボビン３０の第１ティース接触部３１１、３１１と係合可能な第２係合部４１６、４１６が形成されている。第２係合部４１６、４１６の肉厚ｔ６は、第２中央部側接触部４１５、４１５の肉厚ｔ５の半分の肉厚になっている。第２係合部４１６、４１６は、軸方向Ｘに離間しており、第２ボビン４０のティース部１３への装着が容易になっている。第１係合部３１４、３１４と第２係合部４１６、４１６とが係合されることにより、係合部分におけるコイル２０とティース部１３との絶縁が高められている。
【００２３】
本実施形態では、第１ティース接触部３１１、３１１の肉厚が第１端部側接触部３１２、３１２から第１中央部側接触部３１３、３１３にかけて徐変されており、第２ティース接触部４１３、４１３の肉厚が第２端部側接触部４１４、４１４から第２中央部側接触部４１５、４１５にかけて徐変されている。これにより、コイル２０の剛性によってコイル２０に巻き膨らみが生じても、コイル２０と第１ボビン３０及びコイル２０と第２ボビン４０の密着を確保することができる。そのため、コイル２０の発熱を分割コア１１に効率良く熱伝達することができ、コイル２０の放熱性を向上させることができる。
【００２４】
また、本実施形態では、第１ボビン３０に接するコイル２０のコイル形状に合わせて第１ティース接触部３１１、３１１の肉厚が徐変されており、第２ボビン４０に接するコイル２０のコイル形状に合わせて第２ティース接触部４１３、４１３の肉厚が徐変されている。これにより、第１ティース接触部３１１、３１１及び第２ティース接触部４１３、４１３の肉厚を必要以上に厚くすることなく、コイル２０と第１ボビン３０及びコイル２０と第２ボビン４０の密着を確保することができる。そのため、第１ティース接触部３１１、３１１及び第２ティース接触部４１３、４１３における熱伝達性が向上し、コイル２０の放熱性を向上させることができる。
【００２５】
（３）比較形態
比較形態に係る回転電機のステータは、本実施形態に係る回転電機のステータと比べて、第１ボビン３０及び第２ボビン４０が異なる。本節では、第１ボビン３０を図示して説明するが、後述するように、第２ボビン４０についても同様の相違点を有する。なお、本実施形態に係る第１ボビン３０と共通の箇所には共通の符号を付して対応させることにより重複する説明を省略する。
【００２６】
図４は、比較形態に係る第１ボビンの断面図である。同図は、図１の切断線Ｉ−Ｉに相当する切断線における断面図を示している。比較形態に係る第１ボビン（以下、第１比較ボビン５０という。）は、コイル２０が巻回される比較胴部５１と、比較胴部５１の内周側側面において軸方向Ｘに延在する内周側鍔部３２と、比較胴部５１の外周側側面において軸方向Ｘに延在する外周側鍔部３３と、を有している。比較胴部５１は、ティース側面部１３２、１３２にそれぞれ面接触可能な第１比較ティース接触部５１１、５１１を有している。
【００２７】
第１比較ティース接触部５１１、５１１は、軸方向端部でティース側面部１３２、１３２と接触可能な第１比較端部側接触部５１２、５１２と、軸方向中央部でティース側面部１３２、１３２と接触可能な第１比較中央部側接触部５１３、５１３と、を有している。第１比較中央部側接触部５１３、５１３の肉厚ｔ７は、第１比較端部側接触部５１２、５１２の肉厚ｔ７と同じ肉厚になっている。つまり、第１比較ティース接触部５１１、５１１の肉厚は、徐変されておらず一定である。そのため、第１比較ボビン５０を装着した分割コア１１にコイル２０が巻装されると、第１比較ボビン５０とコイル２０との間に空隙Ｓ０が生じる。
【００２８】
比較形態に係る第２ボビン（以下、第２比較ボビンという。）は、第１比較ボビン５０と同様に、ティース側面部１３２、１３２と接触する部分の肉厚が徐変されておらず一定である。具体的には、第２比較ボビンは、本実施形態に係る第２中央部側接触部４１５、４１５に相当する第２比較中央部側接触部の肉厚が、本実施形態に係る第２端部側接触部４１４、４１４に相当する第２比較端部側接触部の肉厚と同じ肉厚になっている。つまり、第２ティース接触部４１３、４１３に相当する第２比較ティース接触部の肉厚は、徐変されておらず一定である。そのため、第２比較ボビンを装着した分割コア１１にコイル２０が巻装されると、第２比較ボビンとコイル２０との間に空隙が生じる。
【００２９】
（４）コイルの発熱特性
図５は、コイルの発熱特性を示す図である。同図に示す横軸は、回転電機を駆動後の経過時間を表し、縦軸は、コイル２０のコイル温度を表している。曲線Ｌ１は、本実施形態に係るステータを備える回転電機を駆動させたときのコイル２０の発熱特性を示している。曲線Ｌ２は、比較形態に係るステータを備える回転電機を駆動させたときのコイル２０の発熱特性を示している。回転電機の駆動前はコイル２０のコイル温度はいずれもＴＨ０である。
【００３０】
回転電機が駆動されると、コイル２０のコイル温度が上昇する。同図に示すように、本実施形態に係るステータを備える回転電機は、比較形態に係るステータを備える回転電機と比べて、コイル２０の温度上昇が抑制されている。比較形態に係るステータは、第１比較ボビン５０とコイル２０との間及び第２比較ボビンとコイル２０との間に空隙Ｓ０が生じるので、第１比較ボビン５０とコイル２０との間及び第２比較ボビンとコイル２０との間の空気層によって、コイル２０の放熱性が低下する。一方、本実施形態に係るステータは、コイル２０と第１ボビン３０及びコイル２０と第２ボビン４０の密着が確保されており、コイル２０の発熱を分割コア１１に効率良く熱伝達して、コイル２０の放熱性を向上させることができる。
【００３１】
（５）その他
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。例えば、本実施形態では、ステータコアが周方向Ｙに分割された分割コア１１を例に詳説したが、ステータコアは一体に形成することもできる。また、複数の分割コア１１をひとつの単位として、第１ボビン３０及び第２ボビン４０の分割コア１１への装着及びコイル２０の巻装を行うこともできる。さらに、第１ボビン３０及び第２ボビン４０は、一体に形成することもできる。この場合は、第１係合部３１４、３１４及び第２係合部４１６、４１６は不要である。
【符号の説明】
【００３２】
１１：分割コア  １２：ヨーク部  １３：ティース部
２０：コイル
３０：第１ボビン  ３１１：第１ティース接触部
３１２：第１端部側接触部  ３１３：第１中央部側接触部
４０：第２ボビン  ４１３：第２ティース接触部
４１４：第２端部側接触部  ４１５：第２中央部側接触部
【図１】
2013115974.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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