JP7394396B2 - ステータ及びそれを用いたモータ - Google Patents
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Description
[モータの構成]
図1は、本実施形態に係るモータの断面図を示す。なお、以降の説明において、モータ1000及びステータ100の半径方向を「径方向」と、外周方向を「周方向」と、モータ1000の出力軸210の延びる方向(図1における紙面と垂直な方向)を「軸方向」とそれぞれ呼ぶことがある。また、出力軸210は、ステータ100の中心軸にほぼ一致するため、ステータ100の中心軸の延びる方向を「軸方向」と呼ぶことがある。また、径方向において、ステータ100の中心側を径方向内側と、外周側を径方向外側と呼ぶことがある。
図2は、本実施形態に係るインシュレータの模式図を示す。なお、説明の便宜上、インシュレータ50の形状を簡略化して図示している。また、図2において、破線で囲まれた部分の拡大図をあわせて図示している。また、図2において、導線41が1層巻回された後の形状を一点鎖線で示している。
図3は、本実施形態に係るステータの要部の模式図を示し、(a)図は、軸方向上側から見た斜視図を、(b)図は、軸方向下側から見た斜視図をそれぞれ示している。図4は、軸方向上側から見たステータの要部の模式図を、図5は、図3のV-V線での断面図をそれぞれ示す。
Z=Zmax×β=(X/cosθ)×(β/100) ・・・(5)
β(%)>100 ・・・(7)
図8は、導線の巻線設備の構成を、図9は、導線がインシュレータに巻回される過程の工程説明図をそれぞれ示す。なお、説明の便宜上、図8において、巻回設備は要部のみを簡略化して図示している。また、インシュレータ50に設けられた突起60は図示を省略する。また、図9において、巻線設備の図示を省略している。
以上説明したように、本実施形態に係るステータ100は、環状のヨーク20と、ヨーク20の周方向に所定の間隔をあけて配設されるとともに、ヨーク20の内周からヨーク20の径方向に延びる複数のティース10と、複数のティース10のそれぞれに装着される複数のインシュレータ50と、断面が矩形状の導線41で構成され、複数のインシュレータ50のそれぞれに巻回される複数のコイル40と、を備えている。
図12~図15は、本変形例に係る第1~第4のインシュレータの模式図を示す。なお、各図において、(a)図は軸方向上側から見た斜視図を、(b)図は軸方向下側から見た斜視図を示している。また、図12~図15において、実施形態1と同様の箇所は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図16は、本実施形態に係るインシュレータの模式図を示し、図17は、軸方向上側から見たステータの要部の模式図を示す。なお、図16において、破線で囲まれた部分の拡大図をあわせて図示している。また、図16において、実施形態1と同様の箇所は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、図17において、導線41のうち1層目の導線411のみを図示している。
図18Aは、本実施形態に係るステータの要部の断面模式図を、図18Bは比較のためのステータの要部の断面模式図をそれぞれ示している。なお、説明の便宜上、図18A,18Bにおいて、突起60の図示を省略している。また、実施形態1と同様の箇所は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図19Aは、本実施形態に係るステータの要部の断面模式図を示し、図19Bは比較のためのステータの要部の断面模式図をそれぞれ示している。なお、説明の便宜上、図19A,19Bにおいて、突起60の図示を省略している。また、実施形態1と同様の箇所は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
実施形態1~4において、インシュレータ50に巻回された導線41において、l巻き目と(l+1)巻き目との間や(i-1)層目やi層目との間、つまり周方向及び/または径方向で互いに隣り合う導線41の間に、図20に示すように、導線41で発生した熱を外部に放散するための放熱材70が充填されていてもよい。
20 ヨーク
21 分割ヨーク
30 スロット
40 コイル
41 導線
4i クロス部
50 インシュレータ
51 第1鍔部
51a 導線案内溝
51b 第1鍔部51の内面
52 導線巻回部
52a 第1端面
52b 第2端面
52c 第1側面
52d 第2側面
52e1~52e4 コーナー部
52f 段差
53 第2鍔部
60~64 突起
60a 第1面
60b 第2面
70 放熱材
100 ステータ
110 ステータコア
200 ロータ
210 出力軸
220 磁石
411 1層目の導線
412 2層目の導線
413 3層目の導線
1000 モータ
Claims (12)
- 環状のヨークと、前記ヨークの周方向に所定の間隔をあけて配設されるとともに、前記ヨークの内周から前記ヨークの径方向に延びる複数のティースと、複数のティースのそれぞれに装着される複数のインシュレータと、断面が矩形状の導線で構成され、複数のインシュレータのそれぞれに巻回される複数のコイルと、を備えたステータであって、
前記インシュレータは、
前記導線が巻回される筒状の導線巻回部と、
前記導線巻回部の一端に設けられ、前記導線を前記導線巻回部に案内する導線案内溝を有する第1鍔部と、
前記導線巻回部の他端に設けられた第2鍔部と、を有し、
前記導線巻回部は、
前記導線案内溝の底面に連続する第1端面及び前記第1端面と前記ステータの軸方向で互いに対向する第2端面と、
前記第1端面の周方向端辺から前記第2端面の周方向端辺にかけて設けられ、前記周方向で互いに対向する第1側面及び第2側面と、
前記導線巻回部のコーナー部に少なくとも設けられ、前記径方向と直交する方向に対して所定の角度をなすように前記導線を前記第1端面に巻回させるための複数の突起と、を有し、
前記複数の突起は、前記径方向に互いに所定の間隔をあけて設けられ、
前記突起は、前記第1鍔部に対向する第1面と前記第2鍔部に対向する第2面とを有し、
前記第1面及び前記第2面の少なくとも一方は、凸状の曲面を有す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、
前記第1端面と前記第1側面とのコーナー部に設けられた前記突起と、前記第1側面と前記第2端面とのコーナー部に設けられた前記突起とは、それぞれに設けられた前記凸状の曲面が互いに同じ方向を向い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、
前記第1端面と前記第1側面とのコーナー部に設けられた前記突起と、前記第1側面と前記第2端面とのコーナー部に設けられた前記突起とは、それぞれに設けられた前記凸状の曲面が互いに反対の方向を向いていることを特徴とするステータ。 - 請求項1ないし3のいずれか1項に記載のステータにおいて、
前記導線巻回部に巻回される1層目の導線は、前記複数の突起に支持されることで、少なくとも前記第1端面に前記所定の角度で巻回されるとともに、前記径方向と所定の傾斜角をなすように前記導線巻回部の表面に傾斜して巻回されていることを特徴とするステータ。 - 請求項4に記載のステータにおいて、
前記導線は前記導線巻回部にn層巻き(nは2以上の整数)されており、
i層目(iは2以上の整数で、かつi≦n)の導線は、前記第1端面において(i-1)層目の導線から巻き替わり、かつ前記(i-1)層目の導線の上に前記所定の角度と異なる角度で巻回されており、
前記i層目の導線は、前記(i-1)層目の導線の端面に支持されることで、前記径方向と前記所定の傾斜角をなすように前記(i-1)層目の導線の上に巻回されていることを特徴とするステータ。 - 請求項5に記載のステータにおいて、
前記導線は、前記第2端面でj層目(jは整数で、1≦j≦n-1)から(j+1)層目に巻き替わることを特徴とするステータ。 - 請求項4ないし6のいずれか1項に記載のステータにおいて、
前記導線巻回部の径方向内側端部には、前記1層目の導線の少なくともk巻き目(kは1層目の導線の巻回数)が配置される予定の部分に所定の高さの段差が設けられており、
前記段差には少なくとも前記1層目の導線が巻回されていないことを特徴とするステータ。 - 請求項1ないし7のいずれか1項に記載のステータにおいて、
一のインシュレータに巻回された導線と、前記一のインシュレータと前記周方向に互いに隣り合う別のインシュレータに巻回された導線とは、巻回形状が非対称であることを特徴とするステータ。 - 請求項8に記載のステータにおいて、
前記一のインシュレータに巻回された導線と、前記別のインシュレータに巻回された導線とは、それぞれのl巻き目(lは整数で、1≦l≦k;kは1層目の導線の巻回数)において巻回形状が非対称であることを特徴とするステータ。 - 請求項1ないし9のいずれか1項に記載のステータにおいて、
一のインシュレータに巻回され、前記周方向または前記径方向で互いに隣り合う導線の間には、前記導線で発生した熱を外部に放散するための放熱材が充填されていることを特徴とするステータ。 - 請求項1ないし10のいずれか1項に記載のステータにおいて、
前記ヨークは、複数の分割ヨークが前記周方向で互いに接続されることで構成されており、
前記ティースは前記複数の分割ヨークのそれぞれに配設されていることを特徴とするステータ。 - 請求項1ないし11のいずれか1項に記載のステータと、
前記ステータと所定の間隔をあけて設けられたロータと、を少なくとも備え、
前記導線は前記インシュレータに整列巻きかつ多層巻きされていることを特徴とするモータ。
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