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公開番号2020145914
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200910
出願番号2019221127
出願日20191206
発明の名称ステータ、ステータアッセンブリ、電気エネルギーと力学的エネルギーとの変換器
出願人株式会社村田製作所
代理人特許業務法人 楓国際特許事務所
主分類H02K 3/50 20060101AFI20200814BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ステータのコイルとバスバーとの接続を容易にする。
【解決手段】ステータ部材20は、柱状のステータコア21と、線状のコイル23と、絶縁性のインシュレータ22とを備える。線状のコイル23は、ステータコア21に巻き付けられている。インシュレータ22は、ステータコア21とコイル23との間に配置されている。さらに、インシュレータ22は、中央部材223と、外側部材221とを備える。中央部材223は、ステータコア21を覆う。外側部材221は、ステータコア21の軸方向に沿って中央部材の外方に接続する。外側部材221は、中央部材223と外側部材221とが並ぶ厚み方向に延びる面226と、面226から厚み方向に直交する方向に凹む溝250と、を有する。溝250には、バスバー部材の接続端子が挿嵌される。
【選択図】 図3
特許請求の範囲【請求項1】
軸方向に沿って延びる形状であり、前記軸方向に向かって延びる側面を有するステータコアと、
前記ステータコアの前記側面に配置された、絶縁性のインシュレータと、
前記ステータコアの前記側面に対して、前記絶縁性のインシュレータを間に介して巻き付けられた線状のコイルと、
を備え、
前記インシュレータは、
前記ステータコアを覆う中央部材と、
前記ステータコアの軸方向に沿って前記中央部材の外方に接続する外側部材と、を備え、
前記外側部材は、
前記中央部材と前記外側部材とが並ぶ方向に略平行な壁面と、
前記壁面に直交する方向に凹む溝と、を有する、
ステータ。
続きを表示(約 910 文字)【請求項2】
前記外側部材は、
前記溝におけるステータの外側の壁を形成する第1壁と、
前記溝におけるステータの内側の壁を形成する第2壁と、備え、
前記第1壁は、前記第2壁よりも低い、
請求項1に記載のステータ。
【請求項3】
前記第2壁は、前記厚み方向に延びる形状の凹部を有し、
前記コイルの端部は、前記凹部に挿通している、
請求項2に記載のステータ。
【請求項4】
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のステータを複数備え、
前記溝は、ステータの幅方向の端に、前記幅方向の端面である前記外側部材の側面にも開口して形成されており、
前記複数のステータは、環状に配置され、
前記複数のステータにおける隣り合う第1のステータと第2のステータは、
前記第1のステータの前記外側部材の幅方向の一方端と、前記第2のステータの前記外側部材の幅方向の他方端とは、対向して近接しており、
前記第1のステータの溝の側面の開口と、前記第2のステータの溝の側面の開口とは、対向している、
ステータアッセンブリ。
【請求項5】
請求項4に記載のステータアッセンブリと、
前記ステータアッセンブリの中央の開口に配置され、開口面に直交する軸を有するロータ部材と、
前記ステータアッセンブリの前記コイルに接続するバスバーと、
を備え、
前記バスバーは、
環状のベース部と、
前記ベース部に接続し、前記コイルに接続する板状の接続端子と、
を備え、
前記接続端子は、前記コイルの端部とともに前記溝に嵌め込まれている、
電気エネルギーと力学的エネルギーとの変換器。
【請求項6】
前記接続端子は、
前記板状の主部と、
前記主部の幅方向の端から延びて、前記主部とともに、前記コイルの端部を挟みこむ舌部と、
を備える、
請求項5に記載の電気エネルギーと力学的エネルギーとの変換器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、ステータコアにインシュレータが配置されたステータ、および、ステータを備えるステータアッセンブリ、電気エネルギーと力学的エネルギーとの変換器に関する。
続きを表示(約 9,400 文字)【背景技術】
【0002】
特許文献1は、モータを開示している。特許文献1のモータは、ステータコア、および、バスバーを備える。ステータコアは、それぞれに巻き線が巻回された複数のティースからなる。複数のティースは、周方向に等間隔で配置されている。
【0003】
バスバーは、モータの軸方向において、ステータコアに隣接している。バスバーは、円環状の基部と、基部に繋がる接続部を備えている。接続部は、基部を基準にして、ステータコアが配置される側と反対側に突出している。接続部は、対向する2個の平板を有する。
【0004】
ティースの巻き線とバスバーとを接続する場合、作業者は、ループ状に形成された巻き線の一部を外部に引き出し、接続部の2個の平板の間に挿入する。そして、作業者は、接続部の2個の平板の間に、引き出した巻き線の一部を挟みこんだ状態で、溶接等を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2016−13053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のモータの構造では、ティースの巻き線とバスバーの接続部との位置関係は、常に一定になるとは限らない。
【0007】
このため、ティースの巻き線すなわちステータの巻き線(コイル)とバスバーの接続部との接合は、容易でない。
【0008】
したがって、本発明の目的は、ステータのコイルとバスバーとの接続が容易な構造を有するステータ、および、当該ステータを用いたステータアッセンブリ、モータおよび発電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明のステータは、ステータコアと、絶縁性のインシュレータと、線状のコイルと、を備える。ステータコアは、軸方向に沿って延びる形状であり、前記軸方向に向かって延びる側面を有する。絶縁性のインシュレータは、ステータコアの側面に配置されている。線状のコイルは、ステータコアの側面に対して、絶縁性のインシュレータを間に介して巻き付けられている。さらに、インシュレータは、中央部材と、外側部材とを備える。中央部材は、ステータコアを覆う。外側部材は、ステータコアの軸方向に沿って中央部材の外方に接続する。外側部材は、中央部材と外側部材とが並ぶ方向に略平行な壁面と、壁面から直交する方向に凹む溝と、を有する。
【0010】
この構成では、当該ステータを含む電気エネルギーと力学的エネルギーとの変換器において、バスバーの接続端子およびコイルの端部は、溝に嵌め込まれる。これにより、バスバーの接続端子とコイルの端部との位置関係は、容易に固定される。
【発明の効果】
【0011】
この発明によれば、ステータのコイルとバスバーとの接合は、容易になる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
モータの概略構成を示す断面図である。
ステータアッセンブリの斜視図である。
(A)は、ステータ部材の斜視図であり、(B)は、ステータ部材の概略構成を示す断面図である。
(A)、(B)は、インシュレータの部分拡大図である。
バスバー部材の外観斜視図である。
バスバー部材の分解斜視図である。
(A)は、実施形態に係るバスバー端子を拡大した斜視図であり、(B)は、バスバー端子を拡大した平面図であり、(C)は、バスバー端子を拡大した第1側面図であり、(D)は、バスバー端子を拡大した第2側面図である。
ステータアッセンブリとバスバー部材との位置関係を示す斜視図である。
(A)、(B)は、インシュレータの溝にバスバー端子を嵌め込んだ状態を示す拡大図であり、(C)は側面断面図である。
モータの等価回路図である。
(A)、(B)は、バスバー部材の接続端子の別態様を示す拡大図であり、(C)は側面断面図である。
バスバー部材の接続端子の別態様を示す拡大図である。
バスバー部材の接続端子の別態様を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明の実施形態に係るステータ、ステータアッセンブリ、モータについて、図を参照して説明する。図1は、実施形態に係るモータの概略構成を示す断面図である。図2は、ステータアッセンブリの斜視図である。なお、本実施形態では、電気エネルギーと力学的エネルギーとの変換器として、モータを説明するが、発電機であってもよい。すなわち、電気エネルギーと力学的エネルギーとの変換器とは、電気エネルギーから力学的エネルギーへの変換器であっても、力学的エネルギーから電気エネルギーへの変換器であってもよい。
【0014】
(モータ10の概略構造)
図1に示すように、モータ10は、ステータ部材20、バスバー部材30、ロータ部材40、および、筐体50を備える。ステータ部材20は、複数である。ステータ部材20は、本発明の「ステータ」に対応する。
【0015】
筐体50は、第1部材51と第2部材52とを備える。第1部材51は、円筒形の壁511と、円筒形の一方端を塞ぐ平板状の壁512とを有する。第1部材51は、開口を有する略円筒形の箱状である。第2部材52は、略板状である。第2部材52は、平板状の壁521を有する。第2部材52は、第1部材51の開口を塞ぐように配置されている。これにより、筐体50は、壁511、壁512、および、壁521によって外部から略遮蔽された空間500を有する。第1部材51および第2部材52の材質は、剛性の高い材質である。
【0016】
ステータ部材20、バスバー部材30、および、ロータ部材40は、筐体50によって形成される空間500に、配置されている。ロータ部材40は、壁521および壁512を平面視して、略中心に配置されている。言い換えれば、ロータ部材40は、壁511によって形成される略円筒形の中心軸を含む所定の大きさの中心領域に配置されている。この際、ロータ部材40の軸方向は、複数のステータ部材20によって形成される略円筒形の軸方向と一致(平行)である。
【0017】
図1に示すように、複数のステータ部材20は、筐体50の円筒形の壁511とロータ部材40との間に配置されている。この際、図2に示すように、複数のステータ部材20は、円筒形の周方向に沿って、等間隔に配置されている。複数のステータ部材20は、幅方向の端部において互いに近接している。ステータアッセンブリは、このように周状に配列された複数のステータ部材20によって構成される。
【0018】
図1に示すように、バスバー部材30は、筐体50の軸方向において、複数のステータ部材20(ステータアッセンブリ)に隣接して(並んで)、配置されている。バスバー部材30は、後述する接続パターンによって、ステータ部材20に接続している。また、バスバー部材30は、バスバー出力端子を備えている。バスバー出力端子の一部は、筐体50の外部に露出している。
【0019】
(ロータ部材40の概略的な構造)
ロータ部材40は、シャフト41、ロータヨーク42、磁石43、および、軸受け44を備える。シャフト41は、棒状であり、高い剛性を有する。シャフト41の軸の延びる方向(軸方向)は、複数のステータ部材20(ステータアッセンブリ)によって形成される円環形の軸に一致し、ステータアッセンブリの中央の開口面に直交する。シャフト41は、軸受け44を介して筐体50に設置されている。ロータヨーク42は、シャフト41の外主面に配置されている。磁石43は、ロータヨーク42の外主面に配置されている。
【0020】
(ステータアッセンブリおよびステータ部材20の具体的な構造)
図3(A)は、ステータ部材の斜視図であり、図3(B)は、ステータ部材の概略構成を示す断面図である。図4(A)、図4(B)は、インシュレータの部分拡大図である。図4(B)は、図4(A)における隣り合うインシュレータの一方を省略した図である。
【0021】
上述のように、複数のステータ部材20は、周状に配置されている。そして、このように周状に配置された複数のステータ部材20は、円環形のステータアッセンブリを構成する。そして、以下では、ステータ部材20の幅方向、軸方向、および、高さ方向は、次のように定義する。
【0022】
ステータ部材20の幅方向は、ステータ部材20における複数のステータ部材20が並ぶ方向に平行な方向である。ステータ部材20の軸方向は、ステータ部材20におけるステータアッセンブリの中心から放射状に延びる方向(ステータアッセンブリによって実現される円の径方向)である。ステータ部材20の高さ方向は、ステータ部材20における幅方向と軸方向とに直交する方向である。
【0023】
ステータ部材20は、ステータコア21、インシュレータ22、および、コイル23を備える。図3(A)および図3(B)に示すように、ステータコア21は、略柱状である。ステータコア21は、磁性材料からなる。ステータコア21は、外端面214と内端面215とを有する。ステータコア21の内端面215と磁石43とは、対向している。
【0024】
インシュレータ22は、絶縁性を有する。インシュレータ22は、例えば、絶縁性の樹脂によって形成されている。インシュレータ22は、外側部材221、内側部材222、および、中央部材223を備える。中央部材223は、略筒状である。外側部材221は、中央部材223の延びる方向の一方端に接続する。内側部材222は、中央部材223の延びる方向の他方端に接続する。中央部材223の軸方向に視て、外側部材221および内側部材222の面積は、中央部材223の外形の面積よりも大きい。なお、インシュレータ22は、上側部材と下側部材との二つの部材に分割されており、上側部材と下側部材とによって、ステータコア21を覆っている。このため、上側部材の中央部材223と下側部材の中央部材223とは、断面が略半円の形状である。
【0025】
中央部材223は、ステータコア21の中央部の外主面の略全面を覆っている。外側部材221は、ステータコア21の外端部付近に配置され、内側部材222は、ステータコア21の内端部付近に配置されている。この構成によって、ステータコア21の外端面214は、インシュレータ22によって覆われておらず、ステータコア21の内端面215は、インシュレータ22によって覆われていない。
【0026】
外側部材221は、より具体的には、次の構成を備える。図3(A)、図3(B)、図4(A)、図4(B)に示すように、外側部材221は、外端面214に直交し、ステータ部材20の軸方向に平行な面226を備える。面226は、溝250を有する。
【0027】
溝250は、面226から凹む形状である。溝250は、外側部材221におけるステータ部材20の幅方向の両端に形成されている。溝250は、外側部材221におけるステータ部材20の幅方向の両端面にも開口している。両端の溝250の形状は、略同じである。
【0028】
溝250の深さは、例えば、後述のバスバー部材におけるステータ部材20に最も近いバスバー31の接続端子311における第2部分3112の長さと、コイル端部の径との合計値程度である。この際、溝250の深さは、バスバー31の接続端子における第2部材の長さとコイル端部の径との合計値以上であれば、よりよい。溝250におけるステータ部材20の軸方向の長さは、後述のバスバー部材の接続端子における第2部分の厚みとコイル端部の径の2倍値との合計値程度であり、この合計値以上であるとよい。溝250におけるステータ部材20の幅方向の長さは、後述のバスバー部材の接続端子の幅の約1/2である。
【0029】
外側部材221は、溝250の外側となる第1壁2211と第2壁2212とを有する。第1壁2211は、第2壁2212よりも低い。第2壁2212の上端面は、面226と面一である。
【0030】
第1壁2211の上端面は、凹部251を備える。凹部251は、上端面から凹む形状である。凹部251は、第1壁2211を厚み方向(軸方向)に貫通している。凹部251の幅(外側部材221の幅方向に平行な長さ)は、コイル23のコイル端部の直径以上である。凹部251の深さ(外側部材221の高さ方向に平行な長さ)は、コイル端部の直径以上であることが好ましい。なお、凹部251は、省略できる。
【0031】
第2壁2212の上端面は、凹部252を備える。凹部252は、上端面から凹む形状である。凹部252は、第2壁2212を厚み方向(軸方向)に貫通している。凹部252の幅(外側部材221の幅方向に平行な長さ)は、コイル23のコイル端部の直径以上である。凹部252の深さ(外側部材221の高さ方向に平行な長さ)は、コイル端部の直径以上であることが好ましい。なお、凹部252は、省略できるが、あることが好ましい。
【0032】
第2壁2212の溝250側の面は、平坦な面であり、ステータ部材20の軸方向に略直交していることが好ましい。そして、複数のステータ部材20を配列した時に、隣り合うステータ部材20の第2壁2212同士は、面一になることが好ましい。
【0033】
外側部材221における幅方向の端部の領域は、幅方向の中央領域よりも内側に凹んでいる。言い換えれば、外側部材221における幅方向の端部の領域の外端面228は、幅方向の中央領域の外端面224に対して、内側に傾斜している。より具体的には、端部の領域における中央領域側の端に対して、端部の領域における中央領域に接続する側と反対側の端は、ステータ部材20の内側に位置する。この構成によって、インシュレータ22は、小型化できる。ひいては、これに応じて、ステータ部材20は、小型化できる。
【0034】
コイル23は、線状の導体からなる。コイル23は、主導体230、コイル端部231、および、コイル端部232を有する。コイル端部231は、主導体230の一方端であり、コイル端部232は、主導体230の他方端である。コイル端部231およびコイル端部232は、本発明の「コイルの端部」に対応する。
【0035】
主導体230は、絶縁性の皮膜によって覆われている。コイル端部231およびコイル端部232は、絶縁性の皮膜によって覆われていない。主導体230は、インシュレータ22の中央部材223に巻き付けられている。この際、主導体230は、インシュレータ22における中央部材223の外周面、外側部材221における中央部材223に接続する側で中央部材223に重ならない壁面、および、内側部材222における中央部材223に接続する側で中央部材223に重ならない壁面によって囲まれる領域内に配置される。
【0036】
コイル端部231およびコイル端部232は、インシュレータ22の外側部材221側から外部に導かれている。より具体的には、コイル端部231は、凹部252および凹部251を挿通して、外端面228の外部に導かれる。同様に、コイル端部232は、凹部252および凹部251を挿通して、外端面228の外部に導かれる。
【0037】
この構成によって、配列された複数のステータ部材における隣り合う第1のステータ部材20および第2のステータ部材20において、第1のステータ部材20のコイル端部231と第2のステータ部材20のコイル端部232とは、これらのステータ部材20が並ぶ方向に沿って近接している。
【0038】
そして、この部分には、後述するバスバー部材30の接続端子が配置される(例えば、図8、図9参照)。したがって、コイル端部231およびコイル端部232は、接続端子の配置される位置に、確実に導かれる。これにより、コイル端部231およびコイル端部232とバスバー部材30の接続端子との接合は、容易になる。
【0039】
さらに、詳細は後述するが、溝250にバスバー部材30の接続端子が挿嵌されることによって、バスバー部材30は、ステータアッセンブリに対して、容易に位置決めおよび固定され、さらに、バスバー部材30とコイル23とは、容易に接続される。
【0040】
(バスバー部材30の具体的な構造)
図5は、実施形態に係るバスバー部材の外観斜視図である。図6は、実施形態に係るバスバー部材の分解斜視図である。図7(A)は、実施形態に係るバスバー端子を拡大した斜視図である。図7(B)は、バスバー端子を拡大した平面図である。図7(C)は、バスバー端子を拡大した第1側面図であり、図7(D)は、バスバー端子を拡大した第2側面図である。
【0041】
図5、図6に示すように、バスバー部材30は、バスバー31、バスバー32、バスバー33、および、複数の絶縁層34を備える。バスバー31、バスバー32、および、バスバー33は、板状であり、導電性を有する。なお、バスバー31、バスバー32、および、バスバー33は、線状であってもよいが、板状であることが好ましい。これにより、バスバー31、バスバー32、および、バスバー33は、薄く、且つ、大電流を流すことができる。
【0042】
バスバー31、バスバー32、バスバー33、および、複数の絶縁層34は、絶縁層34、バスバー31、絶縁層34、バスバー32、絶縁層34、バスバー33、および、絶縁層34の順に積層されている。なお、この積層方向の両端の絶縁層34は、筐体50等との絶縁性が取れれば、省略することも可能である。
【0043】
バスバー31は、ベース部310、複数の接続端子311、および、出力端子312を備える。ベース部310は、環状である。複数の接続端子311は、ベース部310の周方向に沿って、等間隔で配置されている。図4、図5の例では、複数の接続端子311は、周方向に沿って略90°の角度間隔で配置されている。複数の接続端子311は、ベース部310の外周から外方に突出する形状である。複数の接続端子311は、ベース部310の周方向に沿って幅を有する。この幅は、上述の隣り合うステータ部材20における隣り合うコイル端部231とコイル端部232との距離に対応している。出力端子312は、ベース部310の外周から外方に突出する形状である。出力端子312は、ベース部310の周方向における複数の接続端子311の接続位置とは異なる位置に接続する。
【0044】
複数の接続端子311は、幅方向に直交する長さ方向において、途中で曲がっている。言い換えれば、図7(A)、図7(B)、図7(C)、図7(D)に示すように、複数の接続端子311は、第1部分3111および第2部分3112を備える。第1部分3111は、ベース部310に接続している。第1部分3111におけるベース部310への接続端部と反対側の端部は、第2部分3112に接続している。
【0045】
第1部分3111は、ベース部310と略面一である。言い換えれば、ベース部310の主面と第1部分3111の主面とは、同一平面上において繋がっている。第2部分3112は、第1部分3111に、直交している。すなわち、第2部分3112の主面と第1部分3111の主面とは、略直交している。
【0046】
複数の接続端子311の曲がる方向は同じである。すなわち、複数の接続端子311の第2部分3112は、ベース部310に対して、同じ方向に突出する。
【0047】
バスバー32は、ベース部320、複数の接続端子321、および、出力端子322を備える。バスバー32は、バスバー31と同様の構造を有する。具体的には、バスバー32のベース部320は、バスバー31のベース部310と同様である。バスバー32の複数の接続端子321は、バスバー31の複数の接続端子311と同様である。ただし、複数の接続端子321におけるベース部320に直交する方向に延びる部分は、複数の接続端子311におけるベース部310に直交する方向に延びる部分よりも長い。バスバー32の出力端子322は、バスバー31の出力端子312と同様である。
【0048】
バスバー33は、ベース部330、複数の接続端子331、および、出力端子332を備える。バスバー33は、バスバー31と同様の構造を有する。具体的には、バスバー33のベース部330は、バスバー31のベース部310と同様である。バスバー33の複数の接続端子331は、バスバー31の複数の接続端子311と同様である。ただし、複数の接続端子331におけるベース部330に直交する方向に延びる部分は、複数の接続端子311におけるベース部310に直交する方向に延びる部分および複数の接続端子321におけるベース部320に直交する方向に延びる部分よりも長い。バスバー33の出力端子332は、バスバー31の出力端子312と同様である。
【0049】
バスバー31のベース部310、バスバー32のベース部320、および、バスバー33のベース部330は、積層方向に視て重なっている。
【0050】
バスバー31、バスバー32、および、バスバー33は、互いの接続端子が重ならない。より具体的には、バスバー31の接続端子311、バスバー32の接続端子321、および、バスバー33の接続端子331は、ベース部310、ベース部320、および、ベース部330が重なる円環の周方向において、等間隔に配置されている。この際、接続端子311、バスバー32の接続端子321、および、バスバー33の接続端子331は、周方向に沿って順に配置されている。
(【0051】以降は省略されています)

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積層セラミック電子部品
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積層セラミックコンデンサ
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圧電振動子及びその製造方法
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