JP2012065510A

JP2012065510A - ステータ

Info

Publication number: JP2012065510A
Application number: JP2010209786A
Authority: JP
Inventors: Ko Sato; 耕佐藤; Yoshinobu Nakano; 吉信中野
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2012-03-29

Abstract

【課題】部品点数の増大を抑制し、且つ、絶縁を好適に確保することができるステータを提供する。
【解決手段】ステータコア１１と、複数のティース１７にそれぞれ装着された複数のボビン１２と、ティース１７に装着された複数のボビン１２にそれぞれ巻装された複数のコイル１３ａで構成される巻線１３とを備える。複数のボビン１２は、周方向両側に延出してヨーク１６の外周面に当接する一対のフランジ２７，２８をそれぞれ有し、周方向で各隣り合うボビン１２のフランジ２７，２８同士は、互い違いに切り欠かれた切り欠き部２７ａ，２８ａにおいて径方向に重ねられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転電機の備えるステータに関するものである。

従来、ステータとしては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。このステータが備えるステータコア（６）は、複数の分割コア部（３２）が配列された状態で円弧凸部（４１ｅ，４２ｅ）同士が軸方向に重なり合うと共に隣り合う分割コア部の回動を許容するように設定されている。また、複数の分割コア部が環状に配列され、ハウジング（３）に内嵌されることで、それらの相対移動が規制されている。この構成によれば、複数の分割コア部が環状に配列された状態で隣り合う分割コア部の凸部同士が軸方向に重なり合うため（軸方向に直線的な隙間ができないため）、環状部の磁気抵抗が小さくなり磁気回路が良好となる。また、凸部同士が軸方向に重なり合うため、分割コア部同士が軸方向にずれることが防止される。

加えて、ステータは、各分割コア部に装着される２つのインシュレータ部材（２１，２２）からなるインシュレータ（４）を備える。このインシュレータは、ステータコアと巻線（５）との間に介在されて、ステータコア及び巻線間を絶縁する。

特開２００５−３９９９２号公報

ところで、特許文献１では、各分割コア部のインシュレータの構成に２種類のインシュレータ部材が必要になるため、部品点数の増大を余儀なくされる。また、このインシュレータは、各分割コア部において更に分割される構成であるため、その分、絶縁確保が困難になる可能性が高い。

本発明の目的は、部品点数の増大を抑制し、且つ、絶縁を好適に確保することができるステータを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、積層鋼板からなる環状のヨークと、径方向に延設されて該ヨークに結合された積層鋼板からなる複数のティースとを有するステータコアと、前記複数のティースにそれぞれ装着された複数のインシュレータと、前記ティースに装着された前記複数のインシュレータにそれぞれ巻装された複数のコイルで構成される巻線とを備えるステータにおいて、前記複数のインシュレータは、径方向における前記ヨーク側で周方向両側に延出する一対のフランジをそれぞれ有し、周方向で各隣り合う前記インシュレータの前記フランジ同士は、少なくとも一部が径方向に重ねられていることを要旨とする。

同構成によれば、前記各ティースに装着される前記インシュレータは、１部品で構成されるため、部品点数の増大を抑制することができ、且つ、絶縁確保をより確実に行うことができる。そして、前記各ティースへの前記インシュレータの装着は、例えば前記ヨークに前記各ティースを結合する前の段階で行うことで支障なく行うことができる。また、周方向で各隣り合う前記インシュレータの前記フランジ同士は、少なくとも一部が径方向に重ねられていることで、前記ヨークの周面は、前記複数のインシュレータの前記一対のフランジによって前記ティースの位置を除く全周に亘って覆われる。これにより、前記インシュレータを介した前記ヨーク内への浸水・結露などを抑制することができ、絶縁確保を更に確実に行うことができる。さらに、前記ヨークの周面を覆う前記一対のフランジによって、前記各ティースの前記ヨークとの結合部を支えることができ、例えば前記各ティースが前記ヨークとの結合部を支点に周方向に横倒れすることを抑制できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のステータにおいて、前記一対のフランジは、前記ヨークの周面にそれぞれ当接しており、周方向で各隣り合う前記インシュレータの前記フランジ同士は、互い違いに切り欠かれた切り欠き部において径方向に重ねられていることを要旨とする。

同構成によれば、前記インシュレータの前記フランジ同士は、互い違いに切り欠かれた切り欠き部において迷路状に入り組んだ接合面を形成するため、前記インシュレータを介した前記ヨーク内への浸水・結露などを抑制することができ、絶縁確保を更に確実に行うことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のステータにおいて、前記インシュレータの前記一対のフランジに配設される前記切り欠き部は、径方向において互いに異なる側に配置されていることを要旨とする。

同構成によれば、前記各ティースに装着される前記インシュレータの全てを同一形状に成形しても、周方向で各隣り合う前記インシュレータの前記フランジ同士を互い違いに切り欠かれた切り欠き部において径方向に重ねることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のステータにおいて、前記ヨークは、周面から径方向に穿設され軸線方向全長に亘って延在する台形状のヨーク側嵌合溝を複数有し、前記各ティースは、前記ヨーク側嵌合溝に嵌合する台形柱状のティース側嵌合部と、前記ヨークから径方向に突出して前記インシュレータの装着される突設部とを有することを要旨とする。

同構成によれば、前記ヨーク及び前記複数のティースの組付けに際しては、前記ティース側嵌合部を前記ヨーク側嵌合溝に嵌合することで、これらヨーク及びティースを簡易に結合することができる。また、前記ヨーク側嵌合溝及び前記ティース側嵌合部の嵌合時の応力集中がないため、前記ヨーク及び前記ティースの積層鋼板の材質の制約を緩和することができる。

本発明では、部品点数の増大を抑制し、且つ、絶縁を好適に確保することができるステータを提供することができる。

本発明の一実施形態を示す正面図。同実施形態を示す横断面図。同実施形態を示す正面図。（ａ）（ｂ）は、同実施形態の組付態様を示す説明図。本発明の変形形態を示す横断面図。本発明の変形形態を示す横断面図。本発明の変形形態を示す横断面図。本発明の変形形態を示す横断面図。本発明の変形形態を示す横断面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１及び図２は、本発明が適用される回転電機（例えばモータ）のステータ１０を示す正面図及び横断面図である。なお、各図において、矢印で図示した周方向及び径方向は、回転電機の回転軸（ステータ１０の中心）を中心とするものである。同図に示すように、ステータ１０は、ステータコア１１と、複数（２４個）のインシュレータとしてのボビン１２と、巻線１３とを備えて構成される。

ステータコア１１は、図３及び図４に示すように、積層鋼板からなる環状のヨーク１６に、該ヨーク１６の径方向外側に等角度間隔で放射状に突出する複数（２４個）の積層鋼板からなるティース１７が結合されてなる。

すなわち、ヨーク１６は、複数のティース１７の各々に対応してその外周面から径方向内側に穿設され軸線方向全長に亘って延在する台形状のヨーク側嵌合溝１８を複数有する。各ヨーク側嵌合溝１８の周方向両側の内壁面１８ａには、径方向外側に向かって拡幅されるように左右対称の勾配ＳＬがそれぞれ設定されている。なお、ヨーク側嵌合溝１８の両内壁面１８ａには、軸線方向全長に亘って延在するリブ状の嵌入凸部１９がそれぞれ形成されている。

一方、各ティース１７は、ヨーク側嵌合溝１８に嵌合する台形柱状のティース側嵌合部２１と、該ティース側嵌合部２１に連続するとともにヨーク１６から径方向外側に放射状に突出する突設部２２と、該突設部２２の先端から周方向両側にフランジ状に延出する先端部２３とを一体的に有して略Ｔ字形状を呈する。そして、ティース側嵌合部２１の周方向両側の外壁面２１ａにも、径方向外側に向かって拡幅されるように前記勾配ＳＬがそれぞれ設定されている。また、ヨーク側嵌合溝１８の両外壁面２１ａには、軸線方向全長に亘って延在する溝状の嵌入凹部２４がそれぞれ形成されている。

ここで、例えばヨーク１６に対しティース１７を径方向外側から組み付ける場合、勾配ＳＬにより径方向内側に案内されるティース側嵌合部２１がヨーク側嵌合溝１８に対し圧入された状態で、嵌入凹部２４に嵌入凸部１９が嵌入する。これにより、ヨーク１６に対するティース１７の径方向外側への脱落が抑制される。なお、軸線方向に見てヨーク側嵌合溝１８及びティース側嵌合部２１の形状は同等であり、従って、ヨーク１６に対しティース１７を軸線方向に組み付けてもよい。

図２に示すように、前記各ボビン１２は、例えば樹脂材からなり、ティース１７に装着されている。すなわち、ボビン１２は、ティース１７の突設部２２が挿入される筒部２６と、該筒部２６の径方向内側端から周方向両側に延出してヨーク１６の外周面に当接する一対のフランジ２７，２８と、筒部２６の径方向外側端から拡開されて先端部２３が装着される装着部２９とを一体的に有する。そして、フランジ２７，２８は、径方向において互いに異なる側の切り欠かれた切り欠き部２７ａ，２８ａをそれぞれ有する。周方向で各隣り合うボビン１２のフランジ２７，２８同士は、互い違いに切り欠かれた切り欠き部２７ａ，２８ａにおいて径方向に重ねられている。これにより、ヨーク１６の外周面は、ヨーク側嵌合溝１８を除く全周に亘って隙間なく覆われている。なお、ボビン１２は、装着部２９においてティース１７（先端部２３）に対し径方向に抜け止めされている。

ボビン１２の装着されたティース１７には、前記巻線１３を構成するコイル１３ａが巻装されている。つまり、巻線１３は、いわゆる集中巻であって、複数のティース１７の突設部２２にそれぞれ巻装された複数のコイル１３ａと、適宜の渡り線とで構成されている。なお、巻線１３の各コイル１３ａは、径方向で両フランジ２７，２８及び装着部２９間に挟まれることで抜け止めされている。

次に、ステータ１０の組付方法について説明する。
まず、ステータ１０を構成する全てのボビン１２の各々に対し、単体の状態で周知の巻回装置により筒部２６周りにコイル１３ａを巻装する。このとき、ボビン１２に予めティース１７を装着しておいてもよいし、コイル１３ａの巻装後のボビン１２にティース１７を装着するようにしてもよい。

次に、コイル１３ａの巻装された各ティース１７をヨーク１６に対し径方向及び軸線方向のいずれの方向から組み付けて、ティース側嵌合部２１をヨーク側嵌合溝１８に嵌合させる。このとき、各ティース１７は、嵌入凸部１９が嵌入凹部２４に嵌入することで、径方向に抜け止めされる。これにより、ヨーク１６及び全てのティース１７の結合が完了する。特に、図４（ａ）（ｂ）に示すように、各ティース１７をヨーク１６に対し径方向外側から組み付ける場合、前記勾配ＳＬにより径方向に案内されるティース側嵌合部２１がヨーク側嵌合溝１８に対し圧入された状態で、嵌入凸部１９が嵌入凹部２４に嵌入することになり、これらの当接面（内壁面１８ａ及び外壁面２１ａ）同士が密接に圧着する。

なお、ヨーク１６及び全てのティース１７の結合が完了した後、渡り線にて複数のコイル１３ａをそれぞれ電気的に接続することで巻線１３が構成され、ステータ１０の組付けが完了する。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、各ティース１７に装着されるボビン１２は、１部品で構成されるため、部品点数の増大を抑制することができ、且つ、絶縁確保をより確実に行うことができる。そして、各ティース１７へのボビン１２の装着は、例えばヨーク１６に各ティース１７を結合する前の段階で行うことで支障なく行うことができる。また、周方向で各隣り合うボビン１２のフランジ２７，２８同士は、互い違いに切り欠かれた切り欠き部２７ａ，２８ａにおいて径方向に重ねられていることで、ヨーク１６の外周面は、複数のボビン１２の一対のフランジ２７，２８によってティース１７の位置（ヨーク側嵌合溝１８）を除く全周に亘って覆われる。特に、ボビン１２のフランジ２７，２８同士は、互い違いに切り欠かれた切り欠き部２７ａ，２８ａにおいて迷路状に入り組んだ接合面を形成するため、ボビン１２を介したヨーク１６内への浸水・結露などを抑制することができ、絶縁確保を更に確実に行うことができる。さらに、ヨーク１６の外周面を覆う一対のフランジ２７，２８によって、各ティース１７のヨーク１６との結合部を支えることができ、例えば各ティース１７がヨーク１６との結合部を支点に周方向に横倒れすることを抑制できる。

（２）本実施形態では、ボビン１２の一対のフランジ２７，２８に配設される切り欠き部２７ａ，２８ａは、径方向において互いに異なる側に配置されている。従って、各ティース１７に装着されるボビン１２の全てを同一形状に成形しても、周方向で各隣り合うボビン１２のフランジ２７，２８同士を互い違いに切り欠かれた切り欠き部２７ａ，２８ａにおいて径方向に重ねることができる。これにより、ボビン１２の品目数の増加を回避できる。

（３）本実施形態では、ヨーク１６及び複数のティース１７の組付けに際しては、ティース側嵌合部２１をヨーク側嵌合溝１８に嵌合することで、これらヨーク１６及びティース１７を簡易に結合することができる。この場合、ヨーク側嵌合溝１８及びティース側嵌合部２１は、台形状（長方形状を含む）同士での嵌合であるため、これらヨーク側嵌合溝１８及びティース側嵌合部２１間の隙間寸法の精密さを容易に管理することができる。従って、精密加工を必要とせずに、ヨーク側嵌合溝１８及びティース側嵌合部２１間の隙間に起因する鉄損の増加を抑制することができる。つまり、鉄損の増加を抑制しつつ、加工性を向上することができる。そして、高価な組付装置も不要になる。また、ティース側嵌合部２１にはコイル１３ａが巻装されないため、ヨーク１６に対しティース１７を径方向及び軸線方向のいずれの方向から組み付けても、コイル１３ａと干渉することはない。従って、ヨーク１６とティース１７との組付方向の自由度を増加することができる。

また、ヨーク側嵌合溝１８及びティース側嵌合部２１の嵌合時の応力集中がないため、ヨーク１６及びティース１７の積層鋼板の材質の制約を緩和することができる。
（４）本実施形態では、ステータコア１１は、ヨーク１６及び複数のティース１７に分割されており、ヨーク１６及びティース１７の結合に先立って、該ティース１７の装着されるボビン１２に対しコイル１３ａが巻装される。従って、コイル１３ａの巻装作業を容易に行うことができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図５に示すように、各隣り合うティース１７に異なる形状（種類）のボビン３１，３６を装着するようにしてもよい。すなわち、一のボビン３１は、前記筒部２６の径方向内側端から周方向両側に延出してヨーク１６の外周面に当接する一対のフランジ３２を有する。そして、各フランジ３２は、径方向外側の切り欠かれた切り欠き部３２ａを有する。一方、他のボビン３６は、前記筒部２６の径方向内側端から周方向両側に延出してヨーク１６の外周面に当接する一対のフランジ３７を有する。そして、各フランジ３７は、径方向内側の切り欠かれた切り欠き部３７ａを有する。周方向で各隣り合うボビン３１，３６のフランジ３２，３７同士は、互い違いに切り欠かれた切り欠き部３２ａ，３７ａにおいて径方向に重ねられている。これにより、ヨーク１６の外周面は、ヨーク側嵌合溝１８を除く全周に亘って隙間なく覆われている。

また、図６に示すような同一形状（種類）のボビン４１を各ティース１７に装着するようにしてもよい。すなわち、ボビン４１は、前記筒部２６の径方向内側端から周方向両側に延出してヨーク１６の外周面に当接する一対のフランジ４２，４３を有する。そして、一方のフランジ４２は、径方向内側の切り欠かれた切り欠き部４２ａを有する。周方向で各隣り合うボビン４１のフランジ４２，４３同士は、切り欠き部４２ａにおいて径方向に重ねられている。これにより、ヨーク１６の外周面は、ヨーク側嵌合溝１８を除く全周に亘って隙間なく覆われている。

さらに、図７に示すように、各隣り合うティース１７に異なる形状（種類）のボビン５１，５６を装着するようにしてもよい。すなわち、一のボビン５１は、前記筒部２６の径方向内側端から周方向両側に延出してヨーク１６の外周面に当接する一対のフランジ５２を有する。一方、他のボビン５６は、前記筒部２６の径方向内側端から周方向両側に延出してヨーク１６の外周面に当接する一対のフランジ５７を有する。そして、各フランジ５７は、径方向内側の切り欠かれた切り欠き部５７ａを有する。周方向で各隣り合うボビン５１，５６のフランジ５２，５７同士は、切り欠き部５７ａにおいて径方向に重ねられている。これにより、ヨーク１６の外周面は、ヨーク側嵌合溝１８を除く全周に亘って隙間なく覆われている。

また、図８に示すような同一形状（種類）のボビン６１を各ティース１７に装着するようにしてもよい。すなわち、ボビン６１は、前記筒部２６の径方向内側端から周方向一側に延出してヨーク１６の外周面に当接するフランジ６２を有するとともに、前記筒部２６の径方向内側端部から周方向他側に延出して隣り合うボビン６１のフランジ６２の外周面に当接するフランジ６３を有する。つまり、周方向で各隣り合うボビン６１のフランジ６２，６３同士は径方向に重ねられている。これにより、ヨーク１６の外周面は、ヨーク側嵌合溝１８を除く全周に亘って隙間なく覆われている。

さらに、図９に示すように、各隣り合うティース１７に異なる形状（種類）のボビン７１，７６を装着するようにしてもよい。すなわち、一のボビン７１は、前記筒部２６の径方向内側端から周方向両側に延出してヨーク１６の外周面に当接する一対のフランジ７２を有する。一方、他のボビン７６は、前記筒部２６の径方向内側端部から周方向両側に延出して隣り合うボビン７１のフランジ７２の外周面に当接するフランジ７７を有する。つまり、周方向で各隣り合うボビン７１，７６のフランジ７２，７７同士は径方向に重ねられている。これにより、ヨーク１６の外周面は、ヨーク側嵌合溝１８を除く全周に亘って隙間なく覆われている。

なお、製造ばらつきや組付けばらつきを吸収するために便宜的に隣り合うボビンのフランジ間に間隙が設定されていたとしても、本発明を何ら逸脱するものではない。
・前記実施形態において、ヨーク側嵌合溝１８（内壁面１８ａ）及びティース側嵌合部２１（外壁面２１ａ）の勾配ＳＬを割愛して、各々を長方形状としてもよい。

・前記実施形態において、ヨーク１６及び各ティース１７の結合構造は一例である。例えばヨーク１６に、ティース１７に臨む径方向に突出する適宜の結合部を設けて、該結合部においてティース１７と結合するようにしてもよい。

・前記実施形態において、ヨークの径方向内側にティースの突出するステータコアであってもよい。

１０…ステータ、１１…ステータコア、１２，３１，３６，４１，５１，５６，６１，７１，７６…ボビン（インシュレータ）、１３…巻線、１３ａ…コイル、１６…ヨーク、１７…ティース、１８…ヨーク側嵌合溝、２１…ティース側嵌合部、２２…突設部、２７，２８，３２，３７，４２，４３，５２，５７，６２，６３，７２，７７…フランジ、２７ａ，２８ａ，３２ａ，３７ａ…切り欠き部。

Claims

積層鋼板からなる環状のヨークと、径方向に延設されて該ヨークに結合された積層鋼板からなる複数のティースとを有するステータコアと、
前記複数のティースにそれぞれ装着された複数のインシュレータと、
前記ティースに装着された前記複数のインシュレータにそれぞれ巻装された複数のコイルで構成される巻線とを備えるステータにおいて、
前記複数のインシュレータは、径方向における前記ヨーク側で周方向両側に延出する一対のフランジをそれぞれ有し、
周方向で各隣り合う前記インシュレータの前記フランジ同士は、少なくとも一部が径方向に重ねられていることを特徴とするステータ。
請求項１に記載のステータにおいて、
前記一対のフランジは、前記ヨークの周面にそれぞれ当接しており、
周方向で各隣り合う前記インシュレータの前記フランジ同士は、互い違いに切り欠かれた切り欠き部において径方向に重ねられていることを特徴とするステータ。
請求項２に記載のステータにおいて、
前記インシュレータの前記一対のフランジに配設される前記切り欠き部は、径方向において互いに異なる側に配置されていることを特徴とするステータ。
請求項１〜３のいずれか一項に記載のステータにおいて、
前記ヨークは、周面から径方向に穿設され軸線方向全長に亘って延在する台形状のヨーク側嵌合溝を複数有し、
前記各ティースは、前記ヨーク側嵌合溝に嵌合する台形柱状のティース側嵌合部と、前記ヨークから径方向に突出して前記インシュレータの装着される突設部とを有することを特徴とするステータ。