JP2020102924A - Stator of motor having fixing member for fixing coil and motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイルを固定する固定部材を備える電動機の固定子および電動機に関する。 The present invention relates to an electric motor stator and an electric motor that include a fixing member that fixes a coil.
電動機は、回転軸の周りに回転する回転子と、回転子の周りに配置された固定子とを備える。回転子は、例えば、永久磁石を有する回転子コアを含む。回転子は、固定子が生成する磁気の作用により回転する。固定子は、継鉄部および継鉄部から内側に突出するように形成された主歯を含む固定子コアと、主歯の周りに巻回されたコイルとを含む。主歯は、回転子に対向するように形成される。 The electric motor includes a rotor that rotates around an axis of rotation and a stator that is arranged around the rotor. The rotor includes, for example, a rotor core having permanent magnets. The rotor rotates by the action of magnetism generated by the stator. The stator includes a stator core including a yoke portion and main teeth formed so as to project inward from the yoke portion, and a coil wound around the main teeth. The main tooth is formed so as to face the rotor.
従来の技術においては、主歯同士の間に形成された副歯を含む固定子コアが知られている(例えば、特開2004−187488号公報、および特開2002−64949号公報を参照)。副歯は、コイル同士の間に形成される。副歯は、コイルが生ずる熱を放熱したり、主歯と副歯との間にコイルを固定したりする機能を有する。また、コイル同士の絶縁の不良を低減したり、電動機を駆動する時の振動を低減したりする為の板をコイル同士の間に配置することが知られている(例えば、特開2003−47188号公報および特開2011−130566号公報を参照)。 In the related art, a stator core including auxiliary teeth formed between main teeth is known (see, for example, JP 2004-187488 A and JP 2002-64949 A). The secondary teeth are formed between the coils. The auxiliary tooth has a function of radiating heat generated by the coil and fixing the coil between the main tooth and the auxiliary tooth. Further, it is known to dispose a plate for reducing the insulation failure between the coils or for reducing the vibration when driving the electric motor between the coils (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-47188). (See Japanese Patent Laid-Open No. 2011-130566).
固定子に配置されるコイルは、主歯から抜けないように固定子コアに固定する必要が有る。従来の技術においては、前述のように、固定子コアの主歯と副歯との間にコイルを固定することが知られている。または、コイルを固定子コアに固定する部材を配置することが知られている(例えば、特許第5977311号公報を参照)。 The coil arranged on the stator needs to be fixed to the stator core so as not to come off from the main teeth. In the related art, as described above, it is known to fix the coil between the main teeth and the auxiliary teeth of the stator core. Alternatively, it is known to dispose a member that fixes the coil to the stator core (see, for example, Japanese Patent No. 5977311).
固定子の製造工程において、固定子コアは、固定子コアの平面形状と同一の平面形状を有する電磁鋼板を積層することにより形成ことができる。次に、主歯を取り囲むようにコイルを固定子コアに配置する。この後に、コイルを覆うように樹脂を配置することにより、固定子コアにコイルを固定することができる。コイルを覆うように樹脂を配置するときに、コイルが主歯に対して動く虞がある。例えば、コイルが主歯から抜けてしまったり、主歯に対してコイルが傾いてしまったりする虞がある。 In the stator manufacturing process, the stator core can be formed by stacking electromagnetic steel sheets having the same planar shape as the planar shape of the stator core. Next, the coil is arranged on the stator core so as to surround the main tooth. After that, the coil can be fixed to the stator core by disposing the resin so as to cover the coil. When the resin is arranged so as to cover the coil, the coil may move with respect to the main tooth. For example, the coil may fall out of the main tooth, or the coil may tilt with respect to the main tooth.
このために、コイルを固定子コアに配置した後には、コイルを固定子コアに固定する必要が有る。固定子コアに形成された副歯にてコイルを固定する構造が存在するが、コイルを固定子コアに強く固定するためには、コイルを固定する部材を用いることが好ましい。また、コイルを固定する部材を用いる場合には、固定子コアが生成する磁界に悪影響を与えないように、コイルを固定することが好ましい。 For this reason, it is necessary to fix the coil to the stator core after the coil is placed on the stator core. Although there is a structure for fixing the coil by the auxiliary teeth formed on the stator core, it is preferable to use a member for fixing the coil in order to strongly fix the coil to the stator core. When using a member for fixing the coil, it is preferable to fix the coil so as not to adversely affect the magnetic field generated by the stator core.
本開示の一態様の電動機の固定子は、筒状の継鉄部および継鉄部から内側に突出する主歯を有する固定子コアと、主歯を囲むように形成されたコイルとを備える。固定子は、コイルを固定子コアに固定する固定部材を備える。固定子コアは、主歯同士の間に形成され、継鉄部から内側に突出する突出部を有する。突出部は、互いに隣り合うコイル同士の間に形成されている。固定部材は、突出部に固定され、継鉄部の内側に向かって延びる本体部と、本体部から周方向に延びるように形成され、固定子コアの径方向おけるコイルの内側の表面を係止する係止部とを有する。 A stator of an electric motor according to an aspect of the present disclosure includes a stator core having a tubular yoke portion and main teeth protruding inward from the yoke portion, and a coil formed so as to surround the main teeth. The stator includes a fixing member that fixes the coil to the stator core. The stator core has a protrusion formed between the main teeth and protruding inward from the yoke portion. The protrusion is formed between the coils adjacent to each other. The fixing member is fixed to the protruding portion and is formed to extend inward in the main body portion and in the circumferential direction from the main body portion, and locks the inner surface of the coil in the radial direction of the stator core. And a locking portion.
本開示の一態様の電動機は、上述の固定子を備える。 An electric motor according to an aspect of the present disclosure includes the stator described above.
本開示の一態様によれば、コイルを固定子コアに固定する固定部材を備える電動機の固定子および電動機を提供することができる。 According to one aspect of the present disclosure, it is possible to provide a stator of an electric motor that includes a fixing member that fixes the coil to the stator core, and the electric motor.
図1から図14を参照して、実施の形態における電動機の固定子および電動機について説明する。図1に、本実施の形態の電動機に概略部分断面図を示す。本実施の形態の電動機8は、同期電動機である。電動機8は、回転軸81の周りに回転する回転子21と、回転子21の周りに配置された不動の固定子1とを備える。固定子1は、ハウジング26に固定されている。回転子21は、回転力を出力するシャフト22と、シャフト22の周りに配置された永久磁石を含む回転子コア23とを含む。シャフト22は、ベアリング24,24により支持されている。ベアリング24,25は、ハウジング26に支持されている。電動機としては、同期電動機に限られず、固定子を含む任意の電動機を採用することができる。例えば、電動機は、誘導起電力を生ずるように籠の形状を有する回転子を含む誘導電動機等であっても構わない。
The stator and the electric motor of the electric motor according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 14. FIG. 1 shows a schematic partial sectional view of the electric motor of the present embodiment. The electric motor 8 of the present embodiment is a synchronous electric motor. The electric motor 8 includes a
図2に本実施の形態における第1の固定子の斜視図を示す。図1および図2を参照して、第1の固定子1は、コイルを支持し、磁性体で形成された固定子コア3と、コイルを覆うように形成された樹脂部67とを含む。樹脂部67の端面からはコイルの動力線などの配線68が引き出されている。第1の固定子1は、固定子コア3の外周部に結合されたジャケット69を含む。本実施の形態のジャケット69は、金属にて円筒状に形成されている。ジャケット69は、ハウジング26に固定され、コイルにて生じる熱を放出する機能を有する。
FIG. 2 shows a perspective view of the first stator in the present embodiment. Referring to FIGS. 1 and 2,
図3に、本実施の形態における第1の固定子の他の斜視図を示す。図4に、本実施の形態における第1の固定子の平面図を示す。図5に、本実施の形態における第1の固定子の固定子コアの拡大斜視図を示す。図3以降の図では、コイル4を覆う樹脂部67およびジャケット69が固定子から排除された状態が示されている。また、複数のコイル4同士を接続する結線およびコイル4に電気を供給する動力線などの配線68が排除された状態が示されている。例えば、第1の固定子1の製造工程において、ジャケット69と固定子コア3とを固定した後に、固定子コア3にコイル4を固定する。図3は、固定子コア3にコイル4を固定した後の状態を示している。この後に、コイル4同士を接続する結線およびコイル4に電気を供給する動力線が配置される。更に、コイル4と固定子コア3との間およびコイル4同士の間に樹脂を流入し、コイル4を樹脂にて覆うことにより樹脂部67を形成する工程を実施する。
FIG. 3 shows another perspective view of the first stator in the present embodiment. FIG. 4 shows a plan view of the first stator in the present embodiment. FIG. 5 shows an enlarged perspective view of the stator core of the first stator in the present embodiment. 3 and subsequent figures show a state in which the
図3から図5を参照して、第1の固定子1は、回転子21を囲むように形成された第1の固定子コア3と、第1の固定子コア3に固定されたコイル4とを含む。本実施の形態における第1の固定子1は、コイル4を固定子コア3に固定する固定部材6を有する。固定部材6は、それぞれのコイル4同士の間に配置されている。
With reference to FIGS. 3 to 5, the
本実施の形態においては、矢印91に示す固定子コア3の延びる方向を軸方向と称する。軸方向は、回転子21の回転軸81と平行な方向である。また、矢印92に示すように、固定子コア3の内側に向かう方向を径方向と称する。径方向は、回転子21の回転軸81を中心とする円の半径に平行な方向に相当する。また、矢印93に示すように、回転軸81を中心とする円に沿う方向を周方向と称する。本実施の形態では、固定子コア3の外周面に沿う方向が周方向に相当する。
In the present embodiment, the extending direction of
固定子コア3は、筒状の継鉄部31と、継鉄部31から径方向の内側に突出する主歯32とを有する。本実施の形態の継鉄部31は、円筒状に形成されている。複数の主歯32は、周方向に沿って互いに同じ間隔になるように形成されている。主歯32は、矢印91に示す軸方向に沿って延びるように形成されている。本実施の形態の主歯32は、軸方向において、継鉄部31の一方の端面から他方の端面まで延びるように形成されている。主歯の個数は、電動機のスロットの個数に応じて任意に設定することができる。
The
それぞれのコイル4は、環状に形成されている。それぞれのコイル4は、主歯32を囲むように形成されている。また、1つの主歯32に対して1つのコイル4が配置されている。複数のコイル4は、矢印93に示す周方向に並んで配置されている。
Each
図5を参照して、固定子コア3は、主歯32同士の間に形成された突出部33を有する。突出部33は、継鉄部31から径方向の内側に突出する形状を有する。本実施の形態の突出部33は、継鉄部31の周方向において、互いに等間隔に配置されている。突出部33は、周方向において、主歯32同士の距離の中央の位置に配置されている。
With reference to FIG. 5, the
突出部33は、矢印91に示す固定子コア3の軸方向において、継鉄部31の一方の端面から他方の端面まで延びるように形成されている。突出部33は、互いに隣り合うコイル同士の間の空間に形成されている。本実施の形態における突出部33は、平面形状がほぼ三角形に形成されている。本実施の形態における突出部33は、コイル4に密着するように形成されている。突出部33は、コイル4同士の間の空間を埋めるように形成されている。このような継鉄部31の一方の端面から他方の端面まで延びる突出部33は、副歯とも称される。
The protruding
突出部33がコイル4に接触することにより、コイル4にて生じる熱が突出部33に伝達される。コイル4にて生じる熱を突出部33および継鉄部31を介して放出することができる。または、突出部33がコイル4に密着することにより、コイル4に生ずる振動を抑制することができる。
When the
図6に、本実施の形態における第1の固定子の拡大斜視図を示す。図7に、本実施の形態における第1の固定子の拡大平面図を示す。図6および図7を参照して、固定部材6は、突出部33に固定されている。固定部材6は、軸方向におけるコイル4の一方の端部および他方の端部を支持するように形成されている。コイル4の一方の端部には1個の固定部材6が配置され、他方の端部には1個の固定部材6が配置されている。
FIG. 6 shows an enlarged perspective view of the first stator in the present embodiment. FIG. 7 shows an enlarged plan view of the first stator in the present embodiment. With reference to FIGS. 6 and 7, the fixing
図8に、本実施の形態における第1の固定部材の斜視図を示す。図6から図8を参照して、第1の固定部材6は、突出部33の上面に固定される本体部61を含む。固定部材6は、本体部61が径方向の内側に向かって延びるように固定される。本実施の形態における本体部61は、断面形状がL字形に形成されている。本体部61は、固定子コア3の軸方向に延びる部分61aと、固定子コア3の径方向の内側に向かって延びる部分61bとを有する。
FIG. 8 shows a perspective view of the first fixing member in the present embodiment. With reference to FIGS. 6 to 8, the first fixing
固定部材6は、本体部61の先端から固定子コア3の周方向に向かって延びるように形成された係止部64を含む。本実施の形態の係止部64は、板状に形成されている。係止部64は、固定部材6に隣接する2個のコイル4を係止するように形成されている。係止部64は、固定子コア3の径方向において、コイル4の内側の表面を係止する。なお、係止部は、板状の形状に限られず、コイルを固定することができる任意の形状を採用することができる。例えば、係止部は棒状の形状を有していていも構わない。
The fixing
第1の固定部材6は、本体部61から突出するように形成された挿入部65を含む。挿入部65は、棒状に形成されている。挿入部65は、軸方向に延びる部分61aから軸方向に沿って突出するように形成されている。固定部材は、磁性を有しない材料にて形成することができる。例えば、固定部材は、樹脂等により形成することができる。
The
図5を参照して、固定子コア3の突出部33は、矢印91に示す軸方向における端面に形成された穴部36を含む。穴部36は、突出部33の一方の端面と他方の端面とに形成されている。穴部36は、固定部材6の挿入部65を圧入することができる径を有する。
With reference to FIG. 5, the protruding
図9に、本実施の形態における第1の固定部材を固定する工程を説明する斜視図を示す。作業者は、予め固定子コア3を形成する。固定子コア3は、複数の電磁鋼板を積層することにより形成することができる。作業者は、それぞれの主歯32に対応するように、コイル4を配置する。この時に、コイル4の内周面と主歯32の軸方向の端面とに囲まれる空間80が形成される。空間80には、コイル4が軸方向のずれないようにスペーサを配置しても構わない。スペーサは、樹脂などの磁性を有しない材料にて形成することができる。
FIG. 9 is a perspective view illustrating a step of fixing the first fixing member in the present embodiment. The operator forms the
次に、それぞれのコイル4同士の間において、矢印94に示すように、固定部材6の挿入部65を突出部33に形成された穴部36に挿入する。第1の固定子1においては、挿入部65を穴部36に圧入することにより、固定部材6を突出部33に固定している。固定部材6は、軸方向における突出部33の両側の端面に固定される。固定部材6の係止部64が、コイル4の内側の表面を係止することにより、コイル4を固定子コア3に固定することができる。このように、固定子コア3の軸方向において、コイル4の一方の端部と他方の端部を、固定部材6にて固定することができる。
Next, the
本実施の形態の固定子1は、固定部材6にてコイル4を固定子コア3に固定することができる。このために、樹脂部67を形成するためにコイル4を覆うように樹脂を配置する工程において、コイル4が主歯32から抜けてしまったり、主歯32に対してコイル4が傾いたりすることを抑制できる。また、本実施の形態における固定子1では、それぞれのコイル4を配置した後に、コイル4に対応するように固定部材6を配置することができる。このために、容易にコイル4を固定子コア3に固定することができる。
In the
また、第1の固定子1におけるコイル4の固定構造では、穴部36の径方向の位置を変更することにより、継鉄部31に対する係止部64の相対的な位置を変更することができる。例えば、厚いコイルを固定する場合には、穴部36の位置を突出部33の径方向の内側に向かって移動することにより、コイルを固定することができる。これとは反対に、薄いコイルを固定する場合には、穴部36の位置を継鉄部31の方向に向かって移動することにより、コイルを固定することができる。
In the structure for fixing the
このように、本実施の形態における固定子1では、突出部33における固定部材6を固定する位置を調整することにより、複数の種類のコイルに対して同一の固定部材を用いることができる。例えば、厚さが互いに異なる複数のコイルに対して、同一の固定部材を用いることができる。すなわち、本実施の形態の固定部品は、複数の種類のコイルに対して汎用性を有する。
As described above, in the
ここで、図10から図12を参照して、比較例の固定子コアについて説明する。図10に、比較例の固定子の拡大斜視図を示す。比較例の固定子71は、固定子コア72を有する。固定子コア72は、コイル74が周りに配置される主歯32を有する。比較例71の固定子コア72には、主歯32同士の間に突出部は形成されていない。コイル74は、固定部材73にて固定されている。固定子コア72の軸方向において、主歯32の端面には固定部材73を固定するための穴部が形成されている。
Here, a stator core of a comparative example will be described with reference to FIGS. 10 to 12. FIG. 10 shows an enlarged perspective view of the stator of the comparative example. The
図11に、比較例の固定子の固定部材の斜視図を示す。図10および図11を参照して、固定部材73は、本体部75と、コイル74を係止するための係止部76と、本体部75から突出する挿入部77とを有する。固定部材73は、主歯32の端面に形成された穴部に挿入部77が挿入されることにより固定される。固定部材73は、軸方向における主歯32の端面と、コイル74の内周面との間に形成される空間に配置されている。
FIG. 11 shows a perspective view of the fixing member of the stator of the comparative example. With reference to FIGS. 10 and 11, the fixing
比較例の固定子71においても、固定部材73によりコイル74を固定することができる。しかしながら、比較例の固定子71の固定子コア72においては、主歯32に固定部材73を固定するための穴部が形成されている。固定子コア72を製造工程では、1個の金型を用いて複数の電磁鋼板を形成する。それぞれの電磁鋼板は、固定子コア72の平面形状と同一の平面形状を有する。そして、複数の電磁鋼板を積層することにより固定子コア72を形成することができる。このため、主歯32に形成される穴部は、固定子コア72の軸方向において、一方の端面から他方の端面まで貫通している。主歯32は磁束の経路となるために、穴部が磁束の妨げになる場合があった。すなわち、固定子が生成する磁界に対して悪影響を及ぼす場合があった。
Also in the
図5を参照して、これに対して本実施の形態における第1の固定子1では、固定部材6を取り付けるための穴部36が主歯32とは異なる突出部33に形成されている。突出部33は、磁束の経路にならないために、固定子1が生成する磁界への悪影響を回避することができる。
Referring to FIG. 5, in contrast, in
図12に、比較例の固定子の拡大平面図を示す。比較例の固定子71において、固定部材73の係止部76は、主歯32の端面から軸方向に延びている。図12に示す境界線85は、固定子71が配置される領域の境界を示している。境界線85よりも外側の領域が固定子71の領域である。境界線85は、例えば、主歯32の径方向の内側の表面に接触する線になる。比較例の固定子71においては、係止部76が主歯32の端面に配置されるために、係止部76の厚さに対応して、コイル74の厚さW2を小さくしなければならないという問題が有る。
FIG. 12 shows an enlarged plan view of the stator of the comparative example. In the
これに対して、図7に示す第1の固定子1においては、固定部材6は、コイル4同士の間に配置されるために、境界線85の近傍まで、コイル4を形成することができる。第1の固定子1のコイル4の厚さW1を比較例のコイル74の厚さW2よりも大きくすることができる。第1の固定子1は、コイル4の体積を大きくすることができるために、比較例の固定子71よりも大きな磁束密度を発生することができる。
On the other hand, in the
図13に、本実施の形態における第2の固定子コアの斜視図を示す。図5を参照して、第1の固定子1の突出部33は、矢印91に示す軸方向において、継鉄部31の一方の端面から他方の端面まで延びるように形成されているが、この形態に限らない。図13に示す第2の固定子コア5は、継鉄部31から内側に延びるように形成されている突出部34を有する。突出部34は、固定子コア5の軸方向において、継鉄部31の一方の端部と他方の端部とに形成されている。固定子コア5は、軸方向の中央部に突出部が形成されていない構造を有する。
FIG. 13 shows a perspective view of the second stator core in the present embodiment. With reference to FIG. 5, the protruding
突出部34の端面には、固定部材6の挿入部65が挿入される穴部36が形成されている。このように、固定部材を固定する為の突出部を、固定子コア5の軸方向の両側の端部に形成しても構わない。
A
図14に、本実施の形態における第2の固定部材の斜視図を示す。第2の固定部材7は、本体部61の軸方向に延びる部分61aの端部に形成された接着部66を有する。接着部66は、板状に形成されている。接着部66は、軸方向に延びる部分61aに対してほぼ垂直な方向に延びる表面を有する。固定部材7は、接着部66に接着剤を塗布して、固定子コアの突出部の表面に固定することができる。また、固定部材7を接着する径方向の位置を調整することにより、複数の種類のコイルに対して同一の固定部材7を用いることができる。第2の固定部材7を用いる場合には、固定子コアの突出部に穴部を形成する必要がなくなる。
FIG. 14 shows a perspective view of the second fixing member in the present embodiment. The second fixing member 7 has an
このように、固定部材は、接着剤にて固定されても構わない。更に、固定部材の固定方法は上記の形態に限られない。固定部材は、任意の方法にて固定子コアの突出部に固定することができる。例えば、固定部材は、ねじなどの締結部材を用いて、固定子コアの突出部に固定されても構わない。 In this way, the fixing member may be fixed with an adhesive. Further, the fixing method of the fixing member is not limited to the above-mentioned form. The fixing member can be fixed to the protruding portion of the stator core by any method. For example, the fixing member may be fixed to the protruding portion of the stator core using a fastening member such as a screw.
上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。 The above embodiments can be combined as appropriate. In each of the above-described drawings, the same or similar parts are designated by the same reference numerals. The above embodiment is an example and does not limit the invention. Further, the embodiments include modifications of the embodiments described in the claims.
1 固定子
3,5 固定子コア
4 コイル
6,7 固定部材
8 電動機
31 継鉄部
32 主歯
33,34 突出部
36 穴部
61 本体部
64 係止部
65 挿入部
1
Claims (4)
主歯を囲むように形成されたコイルと、
コイルを前記固定子コアに固定する固定部材とを備え、
前記固定子コアは、主歯同士の間に形成され、継鉄部から内側に突出する突出部を有し、
前記突出部は、互いに隣り合うコイル同士の間に形成されており、
前記固定部材は、前記突出部に固定され、継鉄部の内側に向かって延びる本体部と、本体部から周方向に延びるように形成され、前記固定子コアの径方向おけるコイルの内側の表面を係止する係止部とを有する、電動機の固定子。 A stator core having a tubular yoke portion and main teeth protruding inward from the yoke portion;
A coil formed to surround the main tooth,
A fixing member for fixing the coil to the stator core,
The stator core is formed between the main teeth and has a protruding portion that protrudes inward from the yoke portion,
The protrusion is formed between the coils adjacent to each other,
The fixing member is fixed to the protruding portion and is formed to extend inward in the main body portion and in a circumferential direction from the main body portion, and the inner surface of the coil in the radial direction of the stator core. A stator of an electric motor having a locking portion for locking the.
前記突出部は、前記固定子コアの軸方向における端面に形成された穴部を含み、
前記固定部材は、挿入部が穴部に配置されて前記突出部に固定されている、請求項1または2に記載の電動機の固定子。 The fixing member includes a rod-shaped insertion portion formed so as to project from the main body,
The protrusion includes a hole formed in an end surface of the stator core in the axial direction,
The stator of the electric motor according to claim 1, wherein the fixing member has an insertion portion arranged in a hole and fixed to the protrusion.
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