TOP特許意匠商標
特許ウォッチ DM通知 Twitter
公開番号2020137177
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200831
出願番号2019024430
出願日20190214
発明の名称ステータ
出願人日本電産株式会社
代理人
主分類H02K 1/14 20060101AFI20200803BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】径方向に小型化可能なステータの提供。
【解決手段】ステータ2は、ステータコアと、インシュレータと、コイル5と、を備える。前記ステータコアは、上下に延びる中心軸周りに配列される複数のアンブレラ部31と、前記アンブレラ部31よりも径方向外方に配置され、径方向と略直交する第1方向に延びる第1コア部と、前記アンブレラ部31と前記第1コア部とを接続する第2コア部と、を備える。前記インシュレータは、前記第1コア部の少なくとも一部を覆う。前記コイル5は、前記インシュレータを介して前記第1コア部に導線が巻かれることによって形成されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
ステータコアと、
インシュレータと、
コイルと、
を備え、
前記ステータコアは、
上下に延びる中心軸周りに配列される複数のアンブレラ部と、
前記アンブレラ部よりも径方向外方に配置され、径方向と略直交する第1方向に延びる第1コア部と、
前記アンブレラ部と前記第1コア部とを接続する第2コア部と、
を備え、
前記インシュレータは、前記第1コア部の少なくとも一部を覆い、
前記コイルは、前記インシュレータを介して前記第1コア部に導線が巻かれることによって形成されている、ステータ。
続きを表示(約 1,100 文字)【請求項2】
前記コイルの前記第1方向長さは、前記中心軸から前記アンブレラ部の径方向内面までの長さよりも長い、請求項1に記載のステータ。
【請求項3】
前記コイルの前記第1方向長さは、前記コイルの前記第1方向と直交する断面における前記コイルの径方向内端から径方向外端までの長さよりも長い、請求項1又は請求項2に記載のステータ。
【請求項4】
前記アンブレラ部の周方向側面は、前記第1方向に延びる、請求項1から請求項3のいずれかに記載のステータ。
【請求項5】
前記第1コア部の前記第1方向長さは、前記第2コア部の長手方向長さよりも長い、請求項1から請求項4のいずれかに記載のステータ。
【請求項6】
前記中心軸と略直交する断面において、前記第2コア部は、前記第1方向と略直交する方向に延びる、請求項1から請求項5のいずれかに記載のステータ。
【請求項7】
前記第2コア部は、前記アンブレラ部の径方向外端部から、前記中心軸から離れ、かつ、前記アンブレラ部の周方向両方に延びる、請求項1から請求項6のいずれかに記載のステータ。
【請求項8】
前記ステータコアは、周方向に配列される複数のコア片を備え、
前記コア片の前記第1コア部における周方向一方側の端部は、当該コア片の周方向一方側に配置される他の前記コア片における周方向他方側の前記第2コア部と接続されている、請求項1から請求項7のいずれかに記載のステータ。
【請求項9】
前記ステータコアは、周方向に配列される複数のコア片を備え、
前記コア片の前記第2コア部における周方向一方側の端部は、当該コア片の周方向一方側に配置される他の前記コア片における前記アンブレラ部の周方向他方側の側面と接続されている、請求項1から請求項7のいずれかに記載のステータ。
【請求項10】
前記ステータコアは、周方向に配列される複数のコア片を備え、
前記コア片の前記アンブレラ部における周方向一方側の側面は、当該コア片の周方向一方側に配置される他の前記コア片における前記アンブレラ部における周方向他方側の側面と接続されている、請求項1から請求項7のいずれかに記載のステータ。
【請求項11】
前記ステータコアは、周方向に配列される複数のコア片を備え、
前記コア片の前記第1コア部における前記第1方向一方側の端部は、当該コア片の前記第1方向一方側に配置される他の前記コア片における前記第1方向他方側の第1コア部の前記第1方向他方側の端部と接続されている、請求項1から請求項7のいずれかに記載のステータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、ステータに関する。
続きを表示(約 7,300 文字)【背景技術】
【0002】
従来のステータは、特許文献1に開示されている。特許文献1のステータは、磁性材料によって形成される。
【0003】
特許文献1のステータは、リング状のバックコア部と、バックコア部から径方向内側に向かって突出形成された複数個のティースと、ティース間に形成され、ティースに巻装された巻線が収容されるスロットと、を備える。
【0004】
特許文献1のステータは上記の構成を有するため、最大トルクと出力のバランスが良く、小型化・高出力化が可能なブラシレスモータを提供できると主張している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2016−052199号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1のステータにおいては、ステータを径方向に小型化することが困難である。
【0007】
上記課題に鑑み、本発明は、径方向に小型化可能なステータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の例示的な実施形態に係るステータは、ステータコアと、インシュレータと、コイルと、を備える。前記ステータコアは、上下に延びる中心軸周りに配列される複数のアンブレラ部と、前記アンブレラ部よりも径方向外方に配置され、径方向と略直交する第1方向に延びる第1コア部と、前記アンブレラ部と前記第1コア部とを接続する第2コア部と、を備える。前記インシュレータは、前記第1コア部の少なくとも一部を覆う。前記コイルは、前記インシュレータを介して前記第1コア部に導線が巻かれることによって形成されている。
【発明の効果】
【0009】
本発明の例示的なステータによれば、ステータを径方向に小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1は、本発明の例示的な実施形態に係るステータとその周辺を示す斜視図である。
図2は、本発明の例示的な実施形態に係るステータとその周辺を示す平面図である。
図3は、本発明の例示的な実施形態に係るステータコアを示す斜視図である。
図4は、本発明の例示的な実施形態に係るステータコアを示す平面図である。
図5は、本発明の例示的な実施形態の第1変形例に係るステータを示す横断面図である。
図6は、本発明の例示的な実施形態の第2変形例に係るステータコアを示す平面図である。
図7は、本発明の例示的な実施形態の第3変形例に係るステータコアを示す平面図である。
図8は、本発明の例示的な実施形態の第4変形例に係るステータを示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本明細書では、ロータの中心軸が延びる方向を「軸方向」、ステータにおいて中心軸に直交する方向を「径方向」、ステータにおいて中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」とそれぞれ称する。また、上記中心軸は「上下方向」に延びるものとし、本明細書では、図1の紙面上方を「上側」として、各部の形状および位置関係を説明する。但し、上記の「上下方向」は、実際にステータが機器に組み込まれる際の位置関係および方向を限定しない。
【0012】
図1は、本発明の例示的な実施形態に係るステータ2とその周辺を示す斜視図である。図2は、本発明の例示的な実施形態に係るステータ2とその周辺を示す平面図である。図3は、本発明の例示的な実施形態に係るステータコア3を示す斜視図である。図4は、本発明の例示的な実施形態に係るステータコア3を示す平面図である。
【0013】
図1及び図2には、ロータ1と、ステータ2と、が記載されている。ロータ1は、シャフト11と、マグネット12と、を備える。シャフト11は、上下に延びる中心軸Jに沿って配置されている。シャフト11は、軸受(不図示)によってステータ2に対して中心軸J回りに回転可能に支持される。マグネット12は、シャフト11の径方向外面に固定される円筒状の部材である。マグネット12の径方向外面は、後述するアンブレラ部31の径方向内面311と径方向に間隙を介して対向する。なお、マグネットは、シャフト11に固定されるロータコアに固定されていてもよい。
【0014】
図1及び図2に示す通り、ステータ2は、ステータコア3と、インシュレータ4と、コイル5と、を備える。ステータコア3は、磁性材料で形成された複数の鋼板が、軸方向に積層されることによって形成されている。インシュレータ4は、ステータコア3の少なくとも一部を覆う。コイル5は、インシュレータ4を介してステータコア3に導線が巻かれることによって形成される。本実施形態においては、ステータ2は、三相モータにおいて利用される。
【0015】
図1から図4に示す通り、ステータコア3は、複数のアンブレラ部31と、第1コア部32と、第2コア部33と、を備える。複数のアンブレラ部31は、上下に延びる中心軸J回りに配列される。換言すると、複数のアンブレラ部31は、周方向に配列される。本実施形態においては、アンブレラ部31は、3個である。
【0016】
第1コア部32は、アンブレラ部31よりも径方向外方に配置される。第1コア部32は、径方向と略直交する第1方向d1に延びる。第1方向d1は、径方向と直交する方向でもよいし、径方向と直交する方向に対して少し傾いていてもよい。
【0017】
第2コア部33は、アンブレラ部31と第1コア部32とを接続する。すなわち、アンブレラ部31の径方向外端部312は、第2コア部33によって第1コア部32と接続されている。より詳細に述べると、第2コア部33は、アンブレラ部31の径方向外端部312から、中心軸Jから離れ、かつ、アンブレラ部31の周方向両方に延びる。つまり、第2コア部33は、アンブレラ部31の径方向外端部312から2方向に分かれて延びる部位である。2方向に分かれた各々の第2コア部33は、中心軸Jから離れる方向に延び、第1コア部32に接続する。これにより、ステータコア3を軽量化することができる。すなわち、ステータが、アンブレラ部31の径方向外端部312から径方向外方に延びるティース部を有し、ティース部の径方向外端部から周方向に延びる部位を有する場合に比べて、アンブレラ部31の径方向外端部312と第1コア部32とを短い距離で接続できる。よって、ステータコア3の体積を小さくすることができるため、ステータコア3を軽量化できる。なお、本実施形態においては、アンブレラ部31と第1コア部32は、それぞれ3か所形成され、第2コア部33は、6か所形成される。
【0018】
図4を参照して、第1コア部32の第1方向長さL31は、第2コア部33の長手方向長さL32よりも長い。ここで、第2コア部33の長手方向d2は、第2コア部33が延びる方向である。換言すると、第2コア部33の長手方向d2は、アンブレラ部31の径方向外端部312と第1コア部32とを接続する方向である。これにより、ステータコア3の重量を低減することができる。すなわち、第2コア部33の長手方向長さL32が長い場合に比べて、ステータコア3が軽くなる。また、第2コア部33の長手方向長さL32が第1コア部32の第1方向長さL31よりも長い場合に比べて、ステータ2が径方向に大きくなることを抑制できる。なお、第1方向d1と第2方向d2とは、それぞれ、第1コア部32が延びる方向における第1コア部32の中心線、及び、第2コア部33が延びる方向における第2コア部33の中心線が延びる方向である。
【0019】
中心軸Jと略直交する断面において、第2コア部33は、第1方向d1と略直交する方向に延びる。すなわち、第2コア部33が延びる方向と第1方向d1とは、直角に交わる。これにより、第2コア部33の一部が第1コア部32の第1方向d1両端よりも第1方向d1内側に延びないため、コイル5を構成する空間領域を確保しつつ、ステータコア3を軽量化できる。つまり、第1コア部32と第2コア部33とが鋭角を成すように接続する場合は、第1コア部32と第2コア部33との間にコイル5を形成する十分なスペースが確保できない可能性がある。また、第1コア部32と第2コア部33とが鈍角を成すように接続する場合は、第2コア部32とアンブレラ部31を構成する部材の長さが長くなるため、コア材料が増加してステータコア3の重量が増加する可能性がある。一方で、本実施形態においては、コイル5を形成するスペースを確保しつつ、ステータコア3の重量増加を抑制できる。
【0020】
図1及び図2に示す通り、インシュレータ4は、第1コア部32の少なくとも一部を覆う。より詳細には、インシュレータ4は、上下に分かれる1対の樹脂部材で構成される。上方に配置される上インシュレータ41と下方に配置される下インシュレータ42は、それぞれが第1コア部32を軸方向に挟むように配置される。つまり、上インシュレータ41は、第1コア部32の上面の少なくとも一部を覆う。下インシュレータ42は、第1コア部32の下面の少なくとも一部を覆う。上インシュレータ41と下インシュレータ42とは、上下方向に略対称な形状である。コイル5は、インシュレータ4を介して第1コア部32に導線が巻かれることによって形成されている。つまり、ステータ2においては、第1コア部32において、コイル5が第1方向d1に沿って形成される。これにより、ステータ2が径方向に小型化される。つまり、ステータが、アンブレラ部の径方向外端部から径方向外方に延びるティース部を有し、ティース部に沿って径方向に長手方向を有するコイルが形成される場合に比べて、ステータを径方向に小型化できる。
【0021】
また、本実施形態のステータ2においては、コイル5の冷却特性が向上する。例えば、ステータが、アンブレラ部と、アンブレラ部の径方向外端部から径方向外方に延び、コイルが形成されるティース部と、周方向に隣接するティース部を接続するコアバック部を有する場合を考える。この場合、コイルは、周方向に延びるコアバック部と周方向に配列されるティース部によって囲まれるため、コイルの周辺には空気が流れるスペースが狭くなるので、コイルを効率良く冷却することが困難になる可能性がある。しかしながら、本実施形態のステータ2においては、コイル5の径方向外側が、ステータコア3の径方向外方に露出するため、ステータコア3の径方向外方を流れる空気がコイル5に当たり、コイル5を効率良く冷却できる。すなわち、本実施形態のステータ2においては、ステータコア3を径方向に小型化した場合においてもコイル5を効率良く冷却できる。
【0022】
インシュレータ4は、第1インシュレータ部411と、第2インシュレータ部412、422と、壁部413、423と、を備える。第1インシュレータ部411は、第1コア部32の少なくとも一部を覆う。第2インシュレータ部412、422は、第2コア部33の少なくとも一部を覆う。壁部413、423は、第1インシュレータ部411の第1方向d1の両端部から、第1方向d1と略直交する方向に広がる壁状の部位である。壁部413、423が形成されることによって、第1方向d1に沿って形成されるコイル5が第1方向d1の少なくとも一方側に巻き崩れることを抑制できる。
【0023】
コイル5の第1方向長さL51は、中心軸Jからアンブレラ部31の径方向内面311までの長さL3よりも長い。すなわち、コイル5の第1方向長さL51は、アンブレラ部31の内径の半分の長さよりも長い。ここで、コイル5の第1方向長さL51は、コイル5の第1方向一方端51から第1方向他方端52までの長さである。これにより、ステータ2の径方向サイズが大きくなることを抑制しつつ、できるだけコイル5を長く形成することができるため、コイル5によって発生する磁束密度が増加する。よって、ステータ2の磁気特性が向上する。
【0024】
コイル5の第1方向長さL51は、コイル5の第1方向d1と直交する断面におけるコイル5の径方向内端53から径方向外端54までの長さL52よりも長い。つまり、例えばインシュレータ4に巻線を複数回巻くことで略円筒状のコイル5が形成される場合においては、コイル5の第1方向長さL51は、コイル5が形成される第1コア部32を中心としてコイル5の最も外側に巻かれている巻線によって構成される円の直径よりも長い。これにより、コイル5のインダクタンスを増加させることができるため、コイル5の磁気特性を向上できる。
【0025】
アンブレラ部31の周方向側面313は、第1方向d1に延びる。すなわち、図4において、アンブレラ部31の径方向内面311の周方向両端部から第2コア部33に接続する部位の側面は、第1方向d1に延びる。換言すると、アンブレラ部31の周方向側面313は、第1コア部32と平行に延びる。これにより、アンブレラ部31と第1コア部32との距離が一定になり、コイル5を形成するスペースをより広げられる。すなわち、ステータ2が径方向に大きくなることを抑制しつつ、コイル5を形成するスペースを確保できる。
【0026】
次に、本実施形態のステータ2の変形例について説明する。変形例の説明においては、上述の実施形態の説明と重複する内容を省略することがある。また、変形例の説明においても、上述の実施形態と同一の部位には同一の符号を付すことがある。
【0027】
図5は、本発明の例示的な実施形態の第1変形例に係るステータ2Aを示す横断面図である。図5に示す通り、ステータ2Aは、ステータコア3Aと、インシュレータ4Aと、コイル5Aと、を備える。ステータコア3Aは、一体の部材ではなく、複数のコア片30Aを有することが好ましい。すなわち、ステータコア3Aは、周方向に配列される複数のコア片30Aを備えることが好ましい。複数のコア片30Aは、各々がアンブレラ部31Aと、第1コア部32Aと、第2コア部33Aと、を備える。本実施形態においては、コア片30Aは、周方向に3個配列されている。
【0028】
ステータ2Aにおいては、隣接するコア片30Aにおいて、一方のコア片30Aの第1コア部32Aと他方のコア片30Aの第2コア部33Aとの間に、コア片30Aの接続面PAがある。つまり、コア片30Aの第1コア部32Aにおける周方向一方側の端部321Aは、当該コア片30Aの周方向一方側に配置される他のコア片30Aにおける周方向他方側の第2コア部33Aと接続されている。例えば、図5の紙面下方に配置されているコア片30Aに注目すると、コア片30Aの第1コア部32Aにおける紙面右側の端部は、紙面右上に配置されるコア片30Aにおける紙面下方に配置される第2コア部33Aと接続されている。これにより、ステータ2Aの量産効率が向上する。つまり、インシュレータ4Aをステータコア3Aに組み付ける前にインシュレータ4Aの周りに巻線を巻いてコイル5Aを形成し、当該コイル5Aをコア片30Aの第1コア部32Aに挿入する。その後、第2コア部33Aを有するコア片30Aをコイル5Aが挿入された後の第1コア部32Aに接続することによって、簡易な工程によってコイル5Aを有するステータ2Aを形成することができる。
【0029】
また、ステータ2Aにおいては、平面視において、コア片30Aの接続面PAが露出している。つまり、コア片30Aの接続面PAとインシュレータ4Aとが、軸方向に重ならない。よって、複数のコア片30Aを接続した後で各々の接続面PAを溶接等の手段で固定することが容易である。なお、本実施形態においては、接続面PAは、第1方向d1に沿って形成される。しかし、接続面PAは、第2方向d2と平行であってもよいし、径方向に拡がっていてもよい。
【0030】
図6は、本発明の例示的な実施形態の第2変形例に係るステータコア3Bを示す平面図である。図6に示す通り、ステータコア3Bは、周方向に配列される複数のコア片30Bを備える。ステータコア3Bは、アンブレラ部31Bと、第1コア部32Bと、第2コア部33Bと、を備える。ステータコア3Bにおいては、コア片30Bの接続面PBの配置が、ステータコア3Aにおける接続面PAの配置と異なる。すなわち、コア片30Bの第2コア部33Bにおける周方向一方側の端部331Bは、当該コア片30Bの周方向一方側に配置される他のコア片30Bにおけるアンブレラ部31Bの周方向他方側の側面313Bと接続されている。すなわち、隣接するコア片30Bの接続面PBをアンブレラ部31Bの周方向の側面313Bに配置することによって、例えば、コア片30Bの第2コア部33Bに接続面を配置する場合に比べて、鋼板からコア片30Bを形成する際の材料歩留まりが向上する。また、ステータコア3Bが複数のコア片30Bを備えることによって、コイル5を形成する際の作業性が向上する。
(【0031】以降は省略されています)

この特許をJ-PlatPatで参照する

関連特許

日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
駆動装置
日本電産株式会社
駆動装置
日本電産株式会社
駆動装置
日本電産株式会社
送風装置
日本電産株式会社
送風装置
日本電産株式会社
送風装置
日本電産株式会社
駆動装置
日本電産株式会社
送風装置
日本電産株式会社
駆動装置
日本電産株式会社
駆動装置
日本電産株式会社
冷却装置
続きを見る