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公開番号2020145915
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200910
出願番号2019221128
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 3/51 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が容易な構造を実現する。
【解決手段】ステータ部材20は、ステータコア21、コイル23、および、インシュレータ22を備える。ステータコア21は、軸方向に沿って延びる形状であり、軸方向に平行な側面を有する。コイル23は、線状であり、ステータコア21の側面に巻き付けられている。コイル23は、線状のコイルの一方端にコイル端部231を有し、線状のコイルの他方端にコイル端部232を有する。インシュレータ22は、絶縁性を有し、外側部材221を備える。外側部材221は、厚み方向に延びる第1凹部2271および第2凹部2272を有する。コイル端部231は、第1凹部2271に挿通する。コイル端部232は、第2凹部2272に挿通する。
【選択図】 図4
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、
前記コイルは、
前記線状のコイルの一方端に第1コイル端部を有し、前記線状のコイルの他方端に第2コイル端部を有し、
前記インシュレータは、
前記ステータコアの前記側面を覆う中央部材と、
前記中央部材の前記軸方向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を厚み方向として、前記厚み方向に延びる第1凹部および第2凹部を有し、
前記第1コイル端部は、前記第1凹部に挿通し、
前記第2コイル端部は、前記第2凹部に挿通している、
ステータ。
続きを表示(約 1,700 文字)【請求項2】
前記第1凹部は、前記外側部材の前記厚み方向に直交する幅方向の一方端に配置され、
前記第2凹部は、前記幅方向の他方端に配置されている、
請求項1に記載のステータ。
【請求項3】
前記外側部材は、前記中央部材側と反対側の外端面と、該外端面に直交し、前記外側部材の幅方向の一方端を形成する第1側面と、を有し、
前記第1凹部は、前記中央部材側の第1端部と、前記外端面側の第2端部とを有し、
前記第2端部は、前記第1端部よりも前記第1側面に近接するように配置されている、
請求項2に記載のステータ。
【請求項4】
前記外側部材は、前記幅方向において前記第1側面と反対側で、前記外端面に直交する第2側面を有し、
前記第2凹部は、前記中央部材側の第3端部と、前記外端面側の第4端部とを有し、
前記第4端部は、前記第3端部よりも前記第2側面に近接するように配置されている、
請求項3に記載のステータ。
【請求項5】
前記外端面は、
前記第1凹部の露出する位置を含む前記一方端の側の第1領域と、
前記第2凹部の露出する位置を含む前記他方端の側の第2領域と、
前記幅方向において、前記第1領域と前記第2領域との間の中央領域と、を有し、
前記第1領域は、
前記一方端側の端が前記中央領域側の端よりも前記ステータの内側となるように、前記中央領域に対して傾斜した平面状であり、
前記第2領域は、
前記他方端側の端が前記中央領域側の端よりも前記ステータの内側となるように、前記中央領域に対して傾斜した平面状である、
請求項4に記載のステータ。
【請求項6】
請求項4に記載のステータを複数備え、
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、対向して近接している、
ステータアッセンブリ。
【請求項7】
請求項5に記載のステータを複数備え、
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のステータの前記第1領域と、前記第2のステータの前記第2領域とは、面一である、
ステータアッセンブリ。
【請求項8】
請求項6または請求項7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に対して、前記ロータ部材の軸の延びる方向に沿って近接して配置されたバスバーと、
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、前記第1コイル端部および前記第2コイル端部に接続する板状の接続端子と、
を備え、
前記接続端子は、
前記第1のステータと前記第2のステータが近接して対向する部分に重ねて配置され、
前記第1凹部および第2凹部に近接し、前記接続端子を厚み方向に貫通する接続端子用凹部を有し、
前記第1コイル端部および前記第2コイル端部は、前記接続端子用凹部に挿通している、
電気エネルギーと力学的エネルギーとの変換器。
【請求項9】
前記接続端子は、
前記ベース部に接続し、前記ベース部と平行な主面を有する第1部分と、
前記第1部分に接続し、前記第1部分の主面に直交する主面を有する第2部分と、を備え、
前記第2部分の主面は、隣接する前記外側部材の外端面に平行である、
請求項8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、ステータを含む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 8,500 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、当該ステータを用いた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を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
この発明のステータは、ステータコア、インシュレータ、コイルを備える。ステータコアは、軸方向に沿って延びる形状であり、軸方向に向かって延びる側面を有する。インシュレータは、絶縁性を有し、ステータコアの側面に配置されている。コイルは、線状であり、ステータコアの側面に対して、インシュレータを間に介して巻き付けられている。コイルは、線状のコイルの一方端に第1コイル端部を有し、線状のコイルの他方端に第2コイル端部を有する。インシュレータは、ステータコアの側面を覆う中央部材と、中央部材の軸方向の外方に接続する外側部材と、を備える。外側部材は、中央部材と外側部材とが並ぶ方向を厚み方向として、厚み方向に延びる第1凹部および第2凹部を有する。第1コイル端部は、第1凹部に挿通し、第2コイル端部は、第2凹部に挿通する。
【0010】
この構成では、第1コイル端部は、第1凹部によって所望の方向に導かれ、第2コイル端部は、第2凹部によって所望の方向に導かれる。これにより、第1コイル端部および第2コイル端部は、バスバーに接続し易い位置に確実に導かれる。
【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続が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
実施形態に係る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。
インシュレータの部分的な拡大図である。
ステータアッセンブリの部分的な拡大図である。
実施形態に係るバスバー部材の外観斜視図である。
実施形態に係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。
実施形態に係る複数のステータ部材とバスバー部材との位置関係を示す斜視図である。
実施形態に係る複数のステータ部材と1個のバスバーとの位置関係を示す斜視図である。
実施形態に係るステータ部材と1個のバスバーとの位置関係を示す拡大図である。
(A)および(B)は、コイル端部と接続端子との接合態様を示す拡大図である。
実施形態に係るモータの等価回路図である。
ステータ部材の一態様を示す拡大図である。
(A)は、バスバーの接続端子の別態様を示す二面図であり、(B)は、(A)の構造での接合態様を示す図である。
(A)は、図15(A)の構造での接合態様を示す部分的な平面図であり、(B)は、図15(A)の構造での接合態様を示す部分的な側面図であり、(C)は、接合箇所をステータアッセンブリ側に曲げた状態を示す側面図である。
【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(ステータ部材)、ステータアッセンブリ(ステータアッシー)、および、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ステータアッセンブリの形状である略円筒形の軸方向と一致する(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。すなわち、複数のステータ部材20は、複数のステータ部材20による円筒形の開口内の中心にロータ部材40が配置され、ロータ部材40の軸が開口面に直交するように、配置されている。複数のステータ部材20は、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】
なお、図示を省略しているが、複数のステータ部材20と壁511との間には、絶縁性の樹脂が形成されているとよい。樹脂の熱伝導率は、空気の熱伝導率よりも高い。これにより、モータ10の放熱性能は、向上する。また、この絶縁性の樹脂は、複数のステータ部材20におけるロータ部材40に面する側を除く部分に形成されていてもよい。
【0020】
(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、筐体50の軸方向に平行である。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。
【0021】
(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は、インシュレータの部分的な拡大図である。図5は、ステータアッセンブリの部分的な拡大図である。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
図3(A)および図3(B)に示すように、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。
【0025】
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。
【0026】
ステータコア21は、柱状であり、ステータ部材20の軸方向に延びる形状であり、軸方向に平行な側面を有する。
【0027】
外端面214は、ステータコア21における軸方向の一方端の面である。内端面215は、ステータコア21における軸方向の他方端の面である。
【0028】
内端面215は、ロータ部材40の磁石43に対して近接し、且つ対向している。
【0029】
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。絶縁性の樹脂を用いることによって、後述する各種の形状は、容易に且つ高精度で実現できる。
【0030】
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(外方)に接続し、外側部材221は、中央部材223の延びる方向の他方端(内方)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。
【0031】
中央部材223は、ステータコア21の側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ている。この際、ステータコア21の外端面214は、外側部材221における中央部材223に接続する端面と反対側の端面よりも外方に突出している。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。この際、ステータコア21の内端面215は、内側部材222における中央部材223に接続する端面と反対側の端面よりも外方に突出している。この構成によって、ステータコア21の外端面214および内端面215は、インシュレータ22によって覆われていない。
【0032】
図3(A)、図3(B)、図4(A)、図4(B)、図5(A)、および、図5(B)に示すように、外側部材221は、外端面224および面226を有する。外端面224は、高さ方向および幅方向に平行で、軸方向に直交する面である。面226は、軸方向および幅方向に平行で、高さ方向に直交する面である。また、外側部材221は、外端面224および面226に直交する第1側面と第2側面とを有する。第1側面は、外側部材221の幅方向の一方端の面であり、第2側面は、外側部材221の幅方向の他方端の面である。
【0033】
外端面224は、外側部材221における中央部材223に接続する側と反対側の面である。外端面224は、ステータ部材20を外端面224側から軸方向に視て、ステータコア21の外端面214よりも、高さ方向に広がっている。言い換えれば、外端面224の高さ方向の端部は、ステータコア21の外端面214の高さ方向の端部から離間している。
【0034】
図4(A)、図4(B)、図5(A)、および、図5(B)に示すように、外端面224は、幅方向に沿って、第1領域2241、中央領域2240、および、第2領域2242からなる。第1領域2241は、幅方向の一方端の領域であり、第2領域2242は、幅方向の他方端の領域である。中央領域2240は、第1領域2241と第2領域2242との間の領域である。第1領域2241、中央領域2240、および、第2領域2242は、それぞれ幅方向に所定の長さを有し、第1領域2241と第2領域2242の長さは、略同じである。第1領域2241と第2領域2242とは、平面である。
【0035】
第1領域2241は、中央領域2240に対して傾斜する平面状である。より具体的には、第1領域2241における中央領域2240側の端部に対して、第1領域2241における外端面224の一方端側の端部は、ステータ部材20の内側に位置する。
【0036】
第2領域2242は、中央領域2240に対して傾斜する平面状である。より具体的には、第2領域2242における中央領域2240側の端部に対して、第2領域2242における外端面224の他方端側の端部は、ステータ部材20の内側に位置する。
【0037】
このように、第1領域2241と第2領域2242とを有することによって、外側部材221の幅方向の端部の大きさは、小さくできる。これにより、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、ステータコア21の厚みは、薄くでき、ステータ部材20は、小型化できる。
【0038】
さらに、隣り合う第1のステータ部材20の第1領域2241と第2のステータ部材20の第2領域2242とは、略面一である。すなわち、隣り合う第1のステータ部材20の第1領域2241と第2のステータ部材20の第2領域2242とは、略同一平面上に存在する。
【0039】
面226は、外端面224に直交する。面226は、ステータコア21の軸方向に略平行である。面226は、外端面224の高さ方向におけるステータコア21側と反対側の端に接続している。
【0040】
面226は、第1凹部2271および第2凹部2272を備える。第1凹部2271および第2凹部2272は、面226から凹む形状である。第1凹部2271および第2凹部2272は、外側部材221を厚み方向に貫通している。すなわち、第1凹部2271および第2凹部2272は、外側部材221における中央部材223側の面および外端面224に開口している。
【0041】
第1凹部2271は、外側部材221の幅方向の一方端の付近に配置されている。より具体的には、第1凹部2271は、外側部材221における第1領域2241を有する部分に配置されている。
【0042】
第1凹部2271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231の直径以上である。第1凹部2271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231の直径以上であることが好ましい。
【0043】
第1凹部2271において、外端面224の第1領域2241側の開口位置(本発明の「第2端部」に対応する。)は、ステータ部材20の中央側の開口位置(本発明の「第1端部」に対応する。)よりも、外側部材221の一方端側の第1側面に近い。
【0044】
第2凹部2272は、外側部材221の幅方向の他方端の付近に配置されている。より具体的には、第2凹部2272は、外側部材221における第2領域2242を有する部分に配置されている。
【0045】
第2凹部2272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232の直径以上である。第2凹部2272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232の直径以上であることが好ましい。なお、コイル端部231の直径とコイル端部232の直径とは、基本的には同じであるので、第1凹部2271と第2凹部2272とは同じ形状であるとよい。
【0046】
第2凹部2272において、外端面224の第2領域2242側の開口位置(本発明の「第4端部」に対応する。)は、ステータ部材20の中央側の開口位置(本発明の「第3端部」に対応する。)よりも、外側部材221の他方端側の第2側面に近い。
【0047】
コイル23は、円柱形で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は、本発明の「第1コイル端部」に対応し、コイル端部232は、本発明の「第2コイル端部」に対応する。
【0048】
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233、外側部材221、および、内側部材222によって囲まれる領域内に配置される。
【0049】
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側からステータ部材20の外部に導かれている。より具体的には、図4(B)、図5(A)、および、図5(B)に示すように、コイル端部231は、第1凹部2271を挿通して、外端面224の第1領域2241から外部に導かれる。また、コイル端部232は、第2凹部2272を挿通して、外端面224の第2領域2242から外部に導かれる。
【0050】
この構成によって、図5(A)、図5(B)に示すように、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。
(【0051】以降は省略されています)

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電力増幅回路
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貼付型デバイス
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積層コイル部品
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インダクタ部品
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積層型コイル部品
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積層型コイル部品
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二次電池の製造方法
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固体電解コンデンサ
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電子部品の製造方法
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巻線型インダクタ部品
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積層セラミック電子部品
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アンテナ装置及び電子機器
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高周波フロントエンド回路
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高周波回路および通信装置
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積層セラミックコンデンサ
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アンテナ装置及び電子機器
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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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