JP2005348553A

JP2005348553A - モータおよびモータの製造方法

Info

Publication number: JP2005348553A
Application number: JP2004167061A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Shinoki; 弘明篠木; Takaaki Nagiki; 孝昭梛木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-06-04
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2005-12-15
Also published as: US20050269891A1

Abstract

【課題】巻線や巻線の絶縁被覆層が損傷してしまうことを防止しつつ、ステータコアと巻線渡り部との間に形成される空間を小さくして、モータのトルク発生に寄与する磁束密度を増大させる。
【解決手段】ティース３１ｂの突曲部５２を構成する複数のティース部４１ｂ_１，…，４１ｂ_ｎ（ｎは任意の自然数）に対し、回転軸線Ｏ方向に沿った突曲部５２の内端に配置されたティース部４１ｂ_１の周方向長さＬ_１と、回転軸線Ｏ方向に沿った突曲部５２の外端に配置されたティース部４１ｂ_ｎの周方向長さＬ_ｎと、回転軸線Ｏ方向に沿った突曲部５２の内端と外端との間の適宜の位置に配置されたティース部４１ｂ_ｋ（ｋ＝２，…，ｎ―１）の周方向長さＬ_ｋとに対して、Ｌ_１＞…＞Ｌ_ｋ＞…＞Ｌ_ｎとした。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば永久磁石式等のモータおよびモータの製造方法に関する。

従来、例えば、ステータのスロットに複数のＵ字状導体を装着し、異なるＵ字状導体の先端部同士を接合して相巻線を形成するモータの巻線製造方法（例えば、特許文献１参照）が知られている。
特開２０００−３５０４２３号公報

ところで、従来技術に係るモータにおいて、ステータに巻装された巻線は、いわば、ステータのスロット内に装着される巻線本体部と、異なる巻線本体部同士をスロットの外部で接続する巻線渡り部とを備えて構成され、モータを小型化するためには、巻線渡り部の長さを短くすると共に、ステータの鉄心（ステータコア）と巻線渡り部との間に形成される空間を小さくして、モータのトルク発生に寄与する磁束密度を増大させることが望まれている。
しかしながら、略円筒状のステータコアの軸方向に沿って伸びる巻線本体部に対して、巻線渡り部はステータコアの軸方向端面上において周方向に伸びるように配設されることから、例えばスロットから伸びる巻線をステータコアの軸方向端面に沿うようにして屈曲させると、この屈曲部において巻線や巻線の絶縁被覆層が損傷してしまう虞がある。
また、例えばスロットから伸びる巻線を屈曲させずに緩やかに湾曲させて巻線渡り部を形成した後に、巻線渡り部をステータコアに向かい押し付けるようにして整形する場合であっても、この整形作業時に巻線や巻線の絶縁被覆層が損傷してしまう虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、巻線や巻線の絶縁被覆層が損傷してしまうことを防止しつつ、ステータコアと巻線渡り部との間に形成される空間を小さくして、モータのトルク発生に寄与する磁束密度を増大させることが可能なモータおよびモータの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明のモータは、回転子と、該回転子を回転させる回転磁界を発生する固定子と、前記固定子を固定するハウジングとを備え、前記固定子は、円環状のヨーク部（例えば、実施の形態での複数のバックヨーク３１ａ,・・・, ３１ａ）と、該ヨーク部の内周部あるいは外周部に設けられた巻線装着部（例えば、実施の形態での複数のティース３１ｂ,・・・, ３１ａおよびスロット）と、該巻線装着部に巻装される巻線（例えば、実施の形態での固定子巻線３２）とを備え、前記巻線装着部は、鉄心部（例えば、実施の形態でのティース３１ｂ）と、該鉄心部を軸方向に貫通する複数の貫通孔または前記鉄心部の径方向を深さ方向として軸方向に沿って伸びる複数の溝部（例えば、実施の形態でのスロット）とを備え、前記巻線は、前記鉄心部の周方向に沿って所定間隔をおいた位置に配置される複数の前記貫通孔または前記溝部に装着されると共に、前記鉄心部の軸方向の端面上に沿って配設され、前記鉄心部は、軸方向に沿って前記鉄心部の内部から外部に向かうことに伴い周方向に沿った幅寸法（例えば、実施の形態での周方向長さＬ_１,Ｌ_ｋ,Ｌ_ｎ）が漸次減少する漸減部（例えば、実施の形態での突曲部５２）を軸方向の端部に備えることを特徴としている。

上記のモータによれば、固定子の巻線装着部に巻装される巻線は、鉄心部の貫通孔または溝部に装着される巻線本体部と、異なる巻線本体部同士を貫通孔または溝部の外部で接続する巻線渡り部とを備えて構成され、巻線本体部において軸方向に沿って伸びる巻線には、貫通孔または溝部の外部で鉄心部の漸減部の外面上に沿って滑らかに湾曲し、鉄心部の軸方向の端面上に沿って配設される巻線渡り部の巻線に滑らかに接続される。
これにより、例えば巻線が屈曲することによって巻線や巻線の絶縁被覆層が損傷してしまうことを防止しつつ、漸減部の外面上に沿って巻線を沿わせることで、鉄心部と巻線渡り部との間に形成される空間を小さくすると共に磁束を収束させ、モータのトルク発生に寄与する磁束密度を増大させることができる。

さらに、請求項２に記載の発明のモータでは、前記溝部の径方向の開口端部（例えば、実施の形態でのティース３１ｂの内周側端部）は、周方向に向かい突出する爪部（例えば、実施の形態での巻線保持爪３１ｃ）を備えることを特徴としている。

上記のモータによれば、固定子の巻線装着部に巻装された巻線が爪部に当接することで鉄心部の径方向に移動することを規制し、巻線の巻装状態を保持することができる。

また、請求項３に記載の発明のモータの製造方法は、請求項１または請求項２に記載のモータの製造方法であって、複数の電磁鋼板を軸方向に積層して前記固定子を形成する際に、前記固定子の前記鉄心部を形成する前記電磁鋼板の幅寸法可変部（例えば、実施の形態でのティース部４１ｂ）に対し、前記鉄心部の軸方向の内部側に位置する内部側の前記電磁鋼板に、該内部側の前記電磁鋼板の前記幅寸法可変部の前記幅寸法よりも小さな前記幅寸法の前記幅寸法可変部を備える前記電磁鋼板を、前記内部側の前記電磁鋼板に隣接させて前記鉄心部の軸方向の外部側に配置することを特徴としている。

上記のモータの製造方法によれば、例えば幅寸法可変部の幅寸法が同等の複数の電磁鋼板を積層して固定子を形成した後に、研削作業等によって鉄心部の軸方向の端部に漸減部を形成する場合に比べて、研削工程等の漸減部の形成工程を省略でき、煩雑な手間がかかることを防止し、漸減部の所定形状に対する寸法誤差を低減することができる。

請求項１に記載の発明のモータによれば、例えば巻線が屈曲することによって巻線や巻線の絶縁被覆層が損傷してしまうことを防止しつつ、漸減部の外面上に沿って巻線を沿わせることで、鉄心部と巻線渡り部との間に形成される空間を小さくすると共に磁束を収束させ、モータのトルク発生に寄与する磁束密度を増大させることができる。
さらに、請求項２に記載の発明のモータによれば、固定子の巻線装着部に巻装された巻線が爪部に当接することで径方向に移動することを規制し、巻線の巻装状態を保持することができる。

また、請求項３に記載の発明のモータの製造方法によれば、例えば幅寸法可変部の幅寸法が同等の複数の電磁鋼板を積層して固定子を形成した後に、研削作業等によって鉄心部の軸方向の端部に漸減部を形成する場合に比べて、研削工程等の漸減部の形成工程を省略でき、煩雑な手間がかかることを防止し、漸減部の所定形状に対する寸法誤差を低減することができる。

以下、本発明のモータの一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態に係るモータ１は、例えばハイブリッド車両や燃料電池車両等の車両の駆動源とされるブラシレスＤＣモータであって、図１から図３に示すように、回転軸線Ｏ周りに回転可能とされた略円柱状の回転子２と、この回転子２の外周部に対向する内周部を有する略円筒状の固定子３と、固定子３の外周面を覆うようにして固定子３および回転子２を内部に収容する円筒状のハウジング４とを備えて構成されている。

回転子２は、固定子３の内部に配置されて回転軸線Ｏ周りに回転可能とされ、例えば、略円柱状のロータシャフト１０と、ロータシャフト１０の外周面上に装着された積層コア１１と、複数の永久磁石１２，…，１２とを備えて構成されている。
積層コア１１は、例えば略円環状の珪素鋼板等の複数の電磁鋼板が回転軸線Ｏ方向に積層されて形成され、略円筒状のロータ鉄心２１と、このロータ鉄心２１の周方向の所定位置において外周面上から径方向外方に向かい断面視略矩形状に突出する複数の突極部２２，…，２２とを備え、周方向で隣り合う突極部２２，２２の間には、これらの突極部２２，２２によって両側から挟み込まれるようにして略長方形板状の永久磁石１２が装着されている。

突極部２２の外周側端部には周方向外方に向かい突出する２つの磁石保持爪部２２ａ，２２ａが形成され、周方向で隣り合う突極部２２，２２から突出する互いの磁石保持爪部２２ａ，２２ａは、これらの突極部２２，２２の間に装着された永久磁石１２の外周面に当接して、永久磁石１２がロータ鉄心２１の径方向外方に向かい移動することを規制している。つまり、このモータ１においては、永久磁石１２の外周面の一部が固定子３に向かって露出している。

永久磁石１２は、例えばフェライト磁石、あるいは、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系やＳｍ−Ｃｏ系の希土類磁石等であって、径方向に磁化されている。そして、周方向で隣り合う永久磁石１２，１２の磁化方向が互いに反対方向となるように、すなわち外周側がＮ極とされた永久磁石１２には、外周側がＳ極とされた永久磁石１２が隣り合うように配置されている。なお、複数の永久磁石１２，…，１２の個数は偶数個とされている。

略円筒状の固定子３は、例えば略円環状に配置された複数のステータ片３１，…，３１がハウジング４内に収容されて構成され、例えば略Ｔ字板状の珪素鋼板等の複数の電磁鋼板が回転軸線Ｏ方向に積層されて形成された各ステータ片３１は、バックヨーク３１ａと、このバックヨーク３１ａから周方向内方に向かい延出するティース３１ｂとを備えて構成され、各ティース３１ｂには、回転子２を回転させる回転磁界を発生する複数相（例えば、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相からなる３相）の固定子巻線３２，…，３２が絶縁部材（図示略）を介して巻回されている。

なお、各ステータ片３１のバックヨーク３１ａの周方向の両端部のうち、一方の端部には周方向に突出する凸部３３が形成され、他方の端部には凸部３３を嵌合可能な凹部３４が形成されている。これにより、周方向で隣り合うステータ片３１，３１同士は、一方のステータ片３１のバックヨーク３１ａの凸部３３が、他方のステータ片３１のバックヨーク３１ａの凹部３４に嵌合することで、互いに所定の相対配置状態に位置決めされて接続固定されている。
また、各ステータ片３１のティース３１ｂの内周側端部には、周方向外方に向かい突出する２つの巻線保持爪３１ｃ，３１ｃが形成され、各ティース３１ｂに巻回された固定子巻線３２が周方向内方に移動することを規制している。

これにより、ステータ片３１を構成する略Ｔ字板状の電磁鋼板４１は、例えば図２に示すように、バックヨーク部４１ａと、バックヨーク部４１ａから周方向内方に向かい延出するティース部４１ｂと、ティース部４１ｂの内周側端部で周方向外方に向かい突出する２つの巻線保持爪部４１ｃ，４１ｃとを備えて構成されている。

各ステータ片３１のティース３１ｂは、例えば図３に示すように、回転軸線Ｏ方向の央部からなるティース本体５１と、回転軸線Ｏ方向の両端部からなる突曲部５２，５２とを備えて構成されている。そして、ティース本体５１では、回転軸線Ｏ方向に沿った適宜の位置でのティース本体５１の周方向の長さは単一の長さとなるように形成され、突曲部５２では、回転軸線Ｏ方向に沿って内部から外部に向かい、周方向の長さが漸次短くなるように形成され、いわば突曲部４２の外周部が滑らかな凸曲面状の外周面を有するように形成されている。

つまり、各ステータ片３１を形成するようにして回転軸線Ｏ方向に沿って積層される複数の電磁鋼板４１，…，４１の各ティース部４１ｂ，…，４１ｂに対し、ティース３１ｂのティース本体５１を構成する複数のティース部４１ｂ，…，４１ｂは、互いの周方向の長さが同等の長さに設定されている。そして、ティース３１ｂの突曲部５２を構成する複数のティース部４１ｂ，…，４１ｂは、回転軸線Ｏ方向に沿って、より外方側にずれた位置に配置されることに伴い周方向の長さが、より短くなるように設定されている。

これにより、例えば図３および図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、ティース３１ｂの突曲部５２を構成する複数のティース部４１ｂ_１，…，４１ｂ_ｎ（ｎは任意の自然数）に対し、回転軸線Ｏ方向に沿った突曲部５２の内端に配置されたティース部４１ｂ_１の周方向長さＬ_１と、回転軸線Ｏ方向に沿った突曲部５２の外端に配置されたティース部４１ｂ_ｎの周方向長さＬ_ｎと、回転軸線Ｏ方向に沿った突曲部５２の内端と外端との間の適宜の位置に配置されたティース部４１ｂ_ｋ（ｋ＝２，…，ｎ―１）の周方向長さＬ_ｋとに対して、Ｌ_１＞…＞Ｌ_ｋ＞…＞Ｌ_ｎとなっている。

これにより、各ティース３１ｂに巻回された固定子巻線３２において、例えば図５に示すように、周方向で隣り合うティース３１ｂ,３１ｂ間のスロットに配置されティース３１ｂのティース本体５１の外周部に沿って回転軸線Ｏ方向に伸びる巻線本体部３２ａと、複数（例えば、３つ）のティース３１ｂ，…，３１ｂを跨ぐようにして各ティース３１ｂの回転軸線Ｏ方向の端部に沿って周方向に伸びる周方向渡り部３２ｂとは、ティース３１ｂの突曲部５２の外面上に沿って滑らかに湾曲する湾曲渡り部３２ｃを介して滑らかに接続されている。

なお、固定子３の外周面を覆うハウジング４は、例えばアルミニウム合金等の非磁性体により形成され、回転軸線Ｏ方向の両端部には、ハウジング４を他の機器（例えば、車両の内燃機関等）に接続固定するためのフランジ部４ａ，４ａが形成されている。そして、このハウジング４に挿入された固定子３は、締まりばめされた状態で固定されている。
つまり、ハウジング４は、その内径が固定子３の外径に対して所定の締め代を有するように設定されており、ハウジング４に固定子３を固定する際には、まず、ハウジング４を加熱して、固定子３が挿入可能となるまでハウジング４の内径を熱膨張させた後に、ハウジングに４に固定子３を挿入する。次に、ハウジング４を冷却すると、ハウジング４は内径が熱収縮して固定子３を締め付け、固定子３の固定が完了する。

そして、このモータ１の製造方法、特に、ティース３１ｂの突曲部５２を形成する方法としては、例えば、複数の電磁鋼板４１，…，４１を回転軸線Ｏ方向に沿って積層して各ステータ片３１を形成する際に、ティース部４１ｂ_ｊの周方向長さＬ_ｊ（１≦ｊ≦ｎ-１）を有する電磁鋼板４１に対して、ティース部４１ｂ_ｊ+１の周方向長さＬ_ｊ+１（＞Ｌ_ｊ）を有する電磁鋼板４１を、ティース部４１ｂ_ｊの回転軸線Ｏ方向の外側にティース部４１ｂ_ｊ＋１が隣接するように配置する。

上述したように、本実施の形態によるモータ１によれば、例えば固定子巻線３２が屈曲することによって固定子巻線３２や固定子巻線３２の絶縁被覆層が損傷してしまうことを防止しつつ、突曲部５２の外面上に沿って固定子巻線３２を沿わせることで、ティース３１ｂと周方向渡り部３２ｂおよび湾曲渡り部３２ｃとの間に形成される空間を小さくすると共に磁束を収束させ、モータ１のトルク発生に寄与する磁束密度を増大させることができる。しかも、ティース３１ｂに巻装された固定子巻線３２が巻線保持爪３１ｃに当接することで径方向に移動することを規制し、固定子巻線３２の巻装状態を保持することができる。
また、本実施の形態によるモータ１の製造方法によれば、例えばティース部４１ｂ_ｎの周方向長さが同等の複数の電磁鋼板４１を積層して各ステータ片３１を形成した後に、研削作業等によってティース３１ｂの軸方向の端部に突曲部４２を形成する場合に比べて、煩雑な手間がかかることを防止し、突曲部４２の所定形状に対する寸法誤差を低減することができる。

なお、上述した実施の形態においては、固定子３を略円環状に配置された複数のステータ片３１，…，３１により構成したが、これに限定されず、例えばヨークと複数のティースとが一体に形成されてもよい。この場合、固定子３を形成するようにして積層される複数の電磁鋼板は、例えば図６に示すように、円環板状のヨーク部６１と、このヨーク部６１の周方向に所定間隔を置いた位置から径方向内方に向かい突出する複数のティース６２，…，６２と、各ティース６２の内周側端部において周方向外方に向かい突出する２つの巻線保持爪６３，６３とが一体に形成されている。

本発明の一実施形態に係るモータの分解斜視図である。ステータ片を構成する複数の電磁鋼板を示す図である。複数のティース部が回転軸線Ｏ方向に積層されてなるティースの径方向に対する断面図および回転軸線Ｏ方向に沿って見た側面図である。図４（ａ）は、回転軸線Ｏ方向に沿った突曲部の内端に配置されたティース部を回転軸線Ｏ方向に沿って見た側面図であり、図４（ｂ）は、回転軸線Ｏ方向に沿った突曲部の内端と外端との間の適宜の位置に配置されたティース部を回転軸線Ｏ方向に沿って見た側面図であり、図４（ｃ）は、回転軸線Ｏ方向に沿った突曲部の外端に配置されたティース部を回転軸線Ｏ方向に沿って見た側面図である。固定子巻線が巻装されたティースの要部を径方向の外側から見た図である。本実施形態の変形例にかかる電磁鋼板を示す図である。

符号の説明

１モータ
２回転子
３固定子
４ハウジング
３１ａバックヨーク（ヨーク部）
３１ｂティース（鉄心部）
３１ｃ巻線保持爪（爪部）
５２突曲部（漸減部）
４１ｂティース部（幅寸法可変部）

Claims

回転子と、該回転子を回転させる回転磁界を発生する固定子と、前記固定子を固定するハウジングとを備え、
前記固定子は、円環状のヨーク部と、該ヨーク部の内周部あるいは外周部に設けられた巻線装着部と、該巻線装着部に巻装される巻線とを備え、
前記巻線装着部は、鉄心部と、該鉄心部を軸方向に貫通する複数の貫通孔または前記鉄心部の径方向を深さ方向として軸方向に沿って伸びる複数の溝部とを備え、
前記巻線は、前記鉄心部の周方向に沿って所定間隔をおいた位置に配置される複数の前記貫通孔または前記溝部に装着されると共に、前記鉄心部の軸方向の端面上に沿って配設され、
前記鉄心部は、軸方向に沿って前記鉄心部の内部から外部に向かうことに伴い周方向に沿った幅寸法が漸次減少する漸減部を軸方向の端部に備えることを特徴とするモータ。
前記溝部の径方向の開口端部は、周方向に向かい突出する爪部を備えることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
請求項１または請求項２に記載のモータの製造方法であって、
複数の電磁鋼板を軸方向に積層して前記固定子を形成する際に、前記固定子の前記鉄心部を形成する前記電磁鋼板の幅寸法可変部に対し、
前記鉄心部の軸方向の内部側に位置する内部側の前記電磁鋼板に、該内部側の前記電磁鋼板の前記幅寸法可変部の前記幅寸法よりも小さな前記幅寸法の前記幅寸法可変部を備える前記電磁鋼板を、前記内部側の前記電磁鋼板に隣接させて前記鉄心部の軸方向の外部側に配置することを特徴とするモータの製造方法。