JP4986974B2 - ステータ - Google Patents

Description

本発明は、モータやジェネレータ用のステータに関する。

通常、インナーロータタイプの３相６極のブラシレスモータでは、薄い電磁鋼板を積層して形成した筒状部と、該筒状部の内側にその周方向に所定間隔をあけて設けられた６個の歯部とからなるステータコアが用意され、各歯部に導線を巻きつけて極としたものが各相毎に２極形成される。具体的には、図８に示すように、周方向で順次並べられた第１乃至第６の歯部のうち、第１及び第４番目の歯部に第１相用の巻き線が行われ、第２及び第５番目の歯部に第２相用の巻き線が行われ、第３及び第６番目の歯部に第３相用の巻き線が行われる。この場合、第１番目から第４番目の歯部、第２番目から第５番目の歯部、第３番目の歯部から第６番目の歯部に渡される導線（渡り線）は、すべての同じ周方向（例えば、時計回り）で延ばされる。この渡り線は、具体的には、ステータコアの筒状部の一端縁に沿って間隔をあけて設けられた鍔部の外側を通されて一方の歯部から他方の歯部に渡される。

定格電圧が低いモータにおいては、渡り線が接触しても絶縁破壊には至らないので、エナメル被覆などの絶縁を施した渡り線が、接触した状態で製品化されている。

これに対して、定格電圧の高いモータは、渡り線の接触する部分に絶縁物を挿入する等の絶縁処理を施している。しかし、このような絶縁処理は、巻線機での自動処理が困難であり、人手による作業が必要であるため、生産性が悪く、コストが高くなるという問題がある。

これらの問題を解消するために、上記鍔部の外周面に各渡り線と係合する段部を設け、この段部に段差を設けたり（特許文献１）や、上記歯部に巻かれた巻き線が筒状部の外側に出て鍔部の外周面に係合されるときに各導線を上下方向でずらせたりなどすることにより、渡り線同士の接触を防止すること（特開平９−１６３６５４号）が提案されている。

しかし、これらの提案では３本の渡り線の接触を回避する必要があるために、ステータ全体としてのサイズが大きくなり、これを備えたモータなどの小型化が困難であるという問題がある。
特開平７−４６７８２号

従って、本発明の目的は、渡り線の重なり自体を少なくし、それにより渡り線を支持する絶縁支持部材を小型化することにより、全体のサイズを小型化することができるようにしたステータを提供することにある。

すなわち、本発明は、３相で６極以上のステータにおいて、
筒状部、及び、該筒状部の内周面にその周方向に所定間隔をあけて設けられた６基以上の歯部からなるステータコアと、
該筒状部の一端面側において第１の歯部の一方側から導入されて該第１の歯部に巻き付けられ、該第１の歯部の他方側から、該一端面上を該筒状部の周方向一方側に延ばされて、該第１の歯部から数えて該周方向一方向側に４番目の歯部に、該第１の歯部の該一方側に対応する側から巻き付けられて、該一端面側において該第１の歯部の該他方側に対応する側から導出されている第１の導線と、
該筒状部の一端面側において該周方向一方側で該第１の歯部に隣設する第２の歯部に、該第１の歯部の該他方側に対応する側から導入されて該第１の導線とは逆向きに巻き付けられ、該第１の歯部の該一方側に対応する側から該一端面上を、該筒状部の周方向他方側に延ばされて、該第２の歯部から数えて該周方向他方向側に4番目の歯部に、該第１の歯部の該他方側に対応する側から第１の導線とは逆向きに巻き付けられて、該一端面側において該第１の歯部の該一方側に対応する側から導出されている第２の導線と、
該筒状部の一端面側において該周方向一方側で該第２の歯部に隣設する第３の歯部に、該第１の歯部の該一方側に対応する側から導入され該第１の導線と同じ向きに巻き付けられ、該第１の歯部の該他方側に対応する側から該一端面上を、該筒状部の該周方向一方側に延ばされて、該第３の歯部から数えて該周方向一方向側に第４番目の歯部に、該第１の歯部の該一方側に対応する側から第１の導線と同じ向きに巻き付けられて、該一端面側において該第１の歯部の該他方側に対応する側から導出されている第３の導線と、
該第１、第２及び第３の歯部から該筒状部の該一端面上を周方向に延ばされる該導線と係合して支持するために該筒状部の該一端面上に設けられた複数のガイド部材と
を具備するステータを提供する。

本発明はまた、
３相で６極以上のステータにおいて、
筒状部、及び、該筒状部の内側にその周方向に所定間隔をあけて設けられた６基以上の歯部からなるステータコアと、
該筒状部の一端面側において第１の歯部の一方側から導入されて該第１の歯部に巻き付けられ、該第１の歯部の該一方側から、該筒状部の他端面上を該周方向一方側に延ばされて、該第１の歯部から数えて４番目の歯部に、該第１の歯部の他方側に対応する側から巻き付けられて、該一端面側において該第１の歯部の該他方側に対応する側から導出されている第１の導線と、
該周方向一方側で該第１の歯部に隣設する第２の歯部に、該筒状部の一端面側において該第１の歯部の該他方側に対応する側から導入されて該第１の導線とは逆方向に向けて巻き付けられ、該第１の歯部の該他方側に対応する側から、該他端面上を該周方向における他方側に延ばされて、該第２の歯部から数えて4番目の歯部に、該第１の歯部の該一方側に対応する側から第１の導線とは逆向きに巻き付けられて、該一端面側において該第１の歯部の該一方側に対応する側から導出されている第２の導線と、
該周方向一方側で該第２の歯部に隣設する第３の歯部に、該筒状部の一端面側において該第１の歯部の該一方側に対応する側から導入され該第１の導線と同じ方向に巻き付けられ、該第１の歯部の該一方側に対応する側から、該他端面上を該筒状部の該周方向一方側に延ばされて、該第３の歯部から数えて第４番目の歯部に該第１の歯部の該他方側に対応する側から第１の導線と同じ方向に巻き付けられて、該一端面側において該第１の歯部の該他方側に対応する側から導出されている第３の導線と、
該第１、第２及び第３の歯部から該筒状部の該他端面上を周方向に延ばされる該導線と係合して支持するために該筒状部の該他端面上に設けられた複数のガイド部材とを具備し、
該ガイド部材は、該筒状部の該一端面から該筒状部の軸線方向に延びる棒状部材とされ、係合される該導線を該軸線方向で相互に離して支持するように輪郭付けられている、ステータを提供する。

従来のステータは、図８に示すように、３相のそれぞれに巻き付けられる第１〜第３の導線Ｕ，Ｖ，Ｗにおいて３本重なり合う渡り線部分（図中VII部）が生じる。本発明では、第２の導線と、第１及び第３の導線との渡り線の延長方向を逆の方向とすることにより渡り線の重なり合いを最大でも２本とすることができる。これにより、渡り線を支持するガイド部材を小型で簡単な形状のものにすることができ、このためステータ全体のサイズも小型化することを可能とする。

本発明にかかる上記第１番目のステータにおけるガイド部材でも、該筒状部の該一端面から該筒状部の軸線方向に延びる棒状部材とされ、係合される該導線を該軸線方向で相互に離して支持するように輪郭付けることができる。

該棒状部材は、該筒状部の該一端面に近い第１の部分と、該一端面から軸線方向で離れた部分とを有し、該第１及び第２の部分とが段差をもって形成されるようにすることができる。

該第１の部分を大径、該第２の部分を小径とすることができる。

ガイド部材は、このような簡単な形状でもって、支持する導線を接触させないようにすることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照してさらに詳細に説明する。

図１〜図５ｂには、本発明の第１の実施形態に係るステータ１が示されている。該ステータ１は、３相６極のステータであり、筒状部１１ｂと、該筒状部の内周面に周方向で相互に間隔をあけて半径方向内側に突出し軸線方向に延びる６つの歯部１２ａ〜１２ｆからなるステータコア１１と、図５ａ及び図５ｂに示すように歯部１２ａ〜１２ｆに巻きつけられた第１乃至第３の導線Ｕ、Ｖ、Ｗとを有する。

本発明の１つの特徴は、図５ａ乃至図５ｄに示す、導線Ｕ、Ｖ、Ｗの巻き方にあり、先ず、この巻き方について説明する。図５ａ乃至図５ｄは、筒状部１１ｂをその軸線に平行に切り開いたときの筒状部の内周面にある歯部１２ａ〜１２ｆ及びそれら歯部に巻かれた導線Ｕ、Ｖ、Ｗを示している。

図５ａと図５ｂとは、その巻き方が具体的には異なるが、同一概念としてまとめることができるので、先ず、これらを一緒に説明する。第１の導線Ｕは、筒状部１１ｂの一端面１１ａ（図１における上端面）側において第１の歯部１２ａの一方側（本明細書において、「第１の歯部の一方側」とは、第１の歯部をステータの外側から見て左若しくは右を意味し、「歯部の他方側」とはその反対側をいうものとする。図５ａの例では左側、図５ｂの例では右側が一方側となっている。）から導入されて第１の歯部１２ａに巻き付けられ、第１の歯部１２ａの他方側（図５ａでは右側、図５ｂでは左側）から上記一端面（上端面）１１ａ上を、筒状部１１ｂの周方向の一方側Ｄ１に延ばされて（周方向に延ばされた部分が「渡り線」を構成）、第１の歯部１２ａから数えて該周方向一方向側Ｄ１に４番目の歯部１２ｄに、第１の歯部の上記一方側に対応する側（図５ａでは左側、図５ｂでは右側）から巻き付けられて、上記一端面（上端面）において第１の歯部の他方側に対応する側（図５ａでは右側、図５ｂでは左側）から導出されている。第２の導線Ｖは，筒状部１１ｂの一端面１１ａ側において上記周方向の一方側Ｄ１で第１の歯部１２ａに隣設する第２の歯部１２ｂに、第１の歯部の上記他方側（図５ａでは右側、図５ｂでは左側）に対応する側から導入されて第１の導線Ｕとは逆方向に向けて巻き付けられ、第１の歯部の上記一方側に対応する側（図５ａでは左側、図５ｂでは右側）から、上記一端面（上端面）１１ａ上を筒状部１１ｂの周方向の他方側Ｄ２に延ばされて、第２の歯部１２ｂから数えて該周方向他方向側Ｄ２に４番目の歯部１２ｅに、第１の歯部の上記他方側（図５ａでは右側、図５ｂでは左側）に対応する側から第１の導線Ｕとは逆方向に向けて巻き付けられて、上記一端面（上端面）において第１の歯部の上記一方側に対応する側（図５ａでは左側、図５ｂでは右側）から導出されている。第３の導線Ｗは、筒状部１１ｂの上記一端面１１ａ側において上記周方向の一方側Ｄ１で第２の歯部１２ｂに隣設する第３の歯部１２ｃに、第１の歯部の上記一方側に対応する側（図５ａでは左側、図５ｂでは右側）から導入され第１の導線Ｕと同じ方向に巻き付けられ、第3の歯部１２ｃの第１の歯部の上記他方側に対応する側（図５ａでは右側、図５ｂでは左側）から、上記一端面１１ａ上を筒状部１１ｂの周方向の一方側Ｄ１に延ばされて、第３の歯部１２ｃから数えて該周方向一方向側Ｄ１に第４番目の歯部１２ｆに第１の歯部の上記一方側に対応する側（図５ａでは左側、図５ｂでは右側）から第１の導線Ｕと同じ方向に巻き付けられて、上記一端面（上端面）において第１の歯部の上記他方側に対応する側（図５ａでは右側、図５ｂでは左側）から導出されている。

次に、図５ｃ及び図５ｄに示した巻き方につき説明する。この場合も、具体的な巻き方は異なるが同一概念としてまとめることができるので一緒に説明する。まず、第１の導線Ｕは、（図示しない）筒状部１１ｂの一端面（下端面）側において第１の歯部１２ａの周方向の一方側（図５ｃでは左側、図５ｄでは右側）から導入されて第１の歯部１２ａに巻き付けられ、該第１の歯部の上記一方側（図５ｃでは左側、図５ｄでは右側）から、該筒状部の他端面（上端面）上を、周方向における他方側（図５ｃでは右側、図５ｄでは左側）Ｄ１に延ばされて、該第１の歯部から数えて該周方向一方向側Ｄ１に４番目の歯部１２ｄに、該第１の歯部の他方側に対応する側（図５ｃでは右側、図５ｄでは左側）から巻き付けられて、上記一端面側（下端面）において第１の歯部の上記他方側（図５ｃでは右側、図５ｄでは左側）に対応する側（図５ｃでは右側、図５ｄでは左側）から導出されている。第２の導線Ｖは、第２の歯部１２ｂに、筒状部の一端面（下端面）側において第１の歯部１２ａの上記他方側に対応する側（図５ｃでは右側、図５ｄでは左側）から導入されて第１の導線とは逆向きに巻き付けられ、第１の歯部の上記他方側に対応する側（図５ｃでは右側、図５ｄでは左側）から、上記他端面（上端面）上を周方向における上記他方側Ｄ２に延ばされて、第２の歯部１２ｂから数えて該周方向他方向側Ｄ２に４番目の歯部１２ｅに、第１の歯部の上記一方側に対応する側（図５ｃでは左側、図５ｄでは右側）から第１の導線とは逆向きに巻き付けられて、上記一端面（下端面）側において第１の歯部の上記一方側（図５ｃでは左側、図５ｄでは右側）に対応する側から導出されている。第３の導線Ｗは、第３の歯部１２ｃに、筒状部の上記一端面（下端面）側において第１の歯部の上記一方側に対応する側（図５ｃでは左側、図５ｄでは右側）から導入され第１の歯部と同じ向きに巻き付けられ、第１の歯部の上記一方側に対応する側から該筒状部の他端面（上端面）側に延ばされて、周方向における上記一方側に延ばされて、第３の歯部から数えて該周方向一方向側Ｄ１に第４番目の歯部１２ｆに第１の歯部の上記他方側に対応する側から巻き付けられて、上記一端面（下端面）側において第１の歯部の上記他方側に対応する側から導出されている。

上述した導線の巻き方においては、第１及び３の導線Ｕ、Ｗの渡り線の周方向での延出方向Ｄ１と第２の導線Ｖの渡り線の延出方向Ｄ２とを逆方向としたことにより、渡り線同士のかさなりが最大でも２本となる。

次に、ステータ１の具体的構成につき説明する。

スタータ１は、前述の通り、筒状のステータコア１１を有し、該ステータコア１１は薄い電磁鋼板を積層して形成され、その両端には絶縁フランジ１１ｃ、１１ｄが取り付けられる。

図３及び図９に示すように、絶縁フランジ１１ｃ、１１ｄは、ステータコア１１の筒状部１１ｂの両端面に重ねられる円環状部分１１ｇと、該円環状部分から軸線方向に延びる断面が略Ｃ字状にされた絶縁ライナー１１ｈとを有している。絶縁ライナー１１ｈは、当該コア本体のほぼ半分の長さを有しており、その先端部分は、当該ステータコア１１の両端開口から挿入された状態において相互に重ね合わされる肉薄部分１１ｈ−１、１１ｈ−２とされている。該絶縁ライナー１１ｈは、図９に示すように、歯部１２ａ〜１２f間の間隙に挿入されて、歯部の側面をカバーするようにされる。

円環状部分１１ｇの外周縁には、軸線方向外側に向けて延出された外縁壁部１１ｅ（図１および図３参照）が設けられ、また円環状部分１１ｇの内周縁からは、ステータコア１１の歯部１２ａ〜１２ｆの軸線方向端面に重なるように半径方向内側に延びてその先端縁から軸線方向外側に延出する係止部１４が設けられており、これにより歯部１２ａ〜１２ｆに巻いた導線の脱落を防止している。

ステータコア１１の上記上端面には、導線Ｕ、Ｖ、Ｗの渡り線と係合して支持するための複数のガイド部材３０が設けられている。該ガイド部材３０は、図１〜図３に示すように、絶縁フランジ１１ｃの円環状部分１１ｇに周方向で所定間隔離して設けられている。具体的には、各歯部１２ａ〜１２ｆに対応する位置、すなわち各歯部１２ａ〜１２ｆの周方向中央位置と、隣接する歯部間の周方向中央位置とに設けられており、３０度間隔で合計で１２個設けられている。図４に示すように、本実施形態においてガイド部材３０は、筒状部１１の軸線方向に延びる棒状部材とされ、係合される２本の導線を軸線方向で離して支持するように輪郭付けられている。すなわち、ガイド部材３０は、大径部３１と、小径部３２とを有し、該小径部と大径部との間には段差が形成されている。本実施形態においては、段差部分には凹部３３が形成されており、導線が通されるようになされている。

図５ａ〜図５ｄで示した導線Ｕ，Ｖ，Ｗの２本重なる渡り線のうち一本（図４においては導線Ｕ）は、ガイド部材３０の段差部に形成された凹部３３を通され、もう１本の導線は、最初にガイド部材の大径部３１の基端部に係合されるようになっている。これにより、導線が直接接触することがなく、各導線を適正に絶縁することができる。

図６には、図３とは異なる配線とされた導線Ｕ，Ｖ，Ｗを備えるステータの端面が示されている。このステータにおいては、歯部１２ａに巻かれ該歯部から延出した第１の導線Ｕは、歯部１２ｄまでの渡り線部分がすべてガイド部材３０の大径部３１に係合されている。

歯部１２ｂに巻かれ該歯部から延出した第２の導線Ｖは、歯部１２ｅまでの渡り線部分がすべてガイド部材３０の小径部３２に係合されている。

歯部１２ｆに巻かれ該歯部から延出した第３の導線Ｗは、該歯部１２ｆから３つ目までのガイド部材３０においては大径部３１に係合され、４つ目と５つ目のガイド部材においては小径部３２に係合されている。

本実施形態のステータは、上述のような渡り線の巻き付け構造を有するので、渡線の下に渡り線をくぐらせる必要なく製造することができる。このため、従来からこの種のステータを製造する際に用いられている自動巻線機（例えば、特開平6-245442号公報参照）を用いて製造することができ、特別な製造装置などを要しない点においても有用である。

本発明は、３相で９極若しくはそれ以上の極を有するステータにも適用することができる。図７には、３相９極のステータに本発明を適用した場合を示している。この図から分かるように、本発明を適用することにより、渡り線が三重になる箇所を少なくすることができる。

なお、本発明のステータは、上述の実施形態になんら制限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

たとえば、図６に示す実施形態で導線Ｖをすべて小径部３２に係合させずに、導線が巻きつけられている歯部１２b及び歯部１２eに最も近いガイド部材３０以外のガイド部材には大径部３１に係合させてもよい。

本発明のステータの好ましい第１の実施形態を示す斜視図である。 図１に示すステータコアの分解側面図である。 図１に示すステータの平面図である。 図３のIV部拡大図であり、ガイド部材を示す拡大斜視図である。 導線の巻き付け構造を模式的に示す図である。 第１の実施形態に係る他の導線の巻き付け構造を模式的に示す図である。 第２の実施形態に係る導線の巻き付け構造を模式的に示す図である。 第２の実施形態に係る他の導線の巻き付け構造を模式的に示す図である。 本発明のステータの他の実施態様を示す平面図である。 本発明のステータの他の実施態様を示す図である。 従来のステータにおける導線の巻き付け構造を模式的に示す図である。 絶縁フランジを軸線方向内側から見た図である。

ステータ１；ステータコア１１；一端面１１ａ；筒状部１１ｂ；絶縁フランジ１１ｃ、１１ｄ；外縁壁部１１ｅ；円環状部分１１ｇ；絶縁ライナー１１ｈ；肉薄部分１１ｈ−１、１１ｈ−２；歯部１２ａ〜１２ｆ；係止部１４；ガイド部材３０；大径部３１；小径部３２；凹部３３；導線Ｕ、Ｖ、Ｗ；周方向の一方側Ｄ１；他方側Ｄ２

Claims (5)

1. ３相で６極以上のステータにおいて、
   筒状部、及び、該筒状部の内周面上にその周方向に所定間隔をあけて設けられた６基以上の歯部からなるステータコアと、
   該筒状部の一端面側において第１の歯部の一方側から導入されて該第１の歯部に巻き付けられ、該第１の歯部の他方側から、該一端面上を該筒状部の周方向一方側に延ばされて、該第１の歯部から数えて該周方向一方向側に４番目の歯部に、該第１の歯部の該一方側に対応する側から巻き付けられて、該一端面側において該第１の歯部の該他方側に対応する側から導出されている第１の導線と、
   該筒状部の一端面側において該周方向一方側で該第１の歯部に隣設する第２の歯部に、該第１の歯部の該他方側に対応する側から導入されて該第１の導線とは逆向きに巻き付けられ、該第１の歯部の該一方側に対応する側から、該１端面上を該筒状部の周方向他方側に延ばされて、該第２の歯部から数えて該周方向他方向側に４番目の歯部に、該第１の歯部の該他方側に対応する側から第１の導線とは逆向きに巻き付けられて、該一端面側において該第１の歯部の該一方側に対応する側から導出されている第２の導線と、
   該筒状部の一端面側において該周方向一方側で該第２の歯部に隣設する第３の歯部に、該第１の歯部の該一方側に対応する側から導入され該第１の導線と同じ向きに巻き付けられ、該第１の歯部の該他方側に対応する側から、該一端面上を該筒状部の該周方向一方側に延ばされて、該第３の歯部から数えて該周方向一方向側に第４番目の歯部に該第１の歯部の該一方側に対応する側から第１の導線と同じ向きに巻き付けられて、該一端面側において該第１の歯部の該他方側に対応する側から導出されている第３の導線と、
   該第１、第２及び第３の歯部から該筒状部の該一端面上を周方向に延ばされる該導線と係合して支持するために該筒状部の該一端面上に設けられた複数のガイド部材と
   を具備するステータ。
2. ３相で６極以上のステータにおいて、
   筒状部、及び、該筒状部の内側にその周方向に所定間隔をあけて設けられた６基以上の歯部からなるステータコアと、
   該筒状部の一端面側において第１の歯部の一方側から導入されて該第１の歯部に巻き付けられ、該第１の歯部の該一方側から、該筒状部の他端面上を該周方向一方側に延ばされて、該第１の歯部から数えて該周方向一方側に４番目の歯部に、該第１の歯部の他方側に対応する側から巻き付けられて、該一端面側において該第１の歯部の該他方側に対応する側から導出されている第１の導線と、
   該周方向一方側で該第１の歯部に隣設する第２の歯部に、該筒状部の一端面側において該第１の歯部の該他方側に対応する側から導入されて該第１の導線とは逆方向に向けて巻き付けられ、該第１の歯部の該他方側に対応する側から、該他端面上を該周方向における他方側に延ばされて、該第２の歯部から数えて該周方向他方側に4番目の歯部に、該第１の歯部の該一方側に対応する側から第１の導線とは逆向きに巻き付けられて、該一端面側において該第１の歯部の該一方側に対応する側から導出されている第２の導線と、
   該周方向一方側で該第２の歯部に隣設する第３の歯部に、該筒状部の一端面側において該第１の歯部の該一方側に対応する側から導入され該第１の導線と同じ方向に巻き付けられ、該第１の歯部の該一方側に対応する側から、該他端面上を該筒状部の該周方向一方側に延ばされて、該第３の歯部から数えて該周方向一方側に第４番目の歯部に該第１の歯部の該他方側に対応する側から第１の導線と同じ方向に巻き付けられて、該一端面側において該第１の歯部の該他方側に対応する側から導出されている第３の導線と、
   該第１、第２及び第３の歯部から該筒状部の該他端面上を周方向に延ばされる該導線と係合して支持するために該筒状部の該他端面上に設けられた複数のガイド部材と
   を具備し、
   該ガイド部材は、該筒状部の該一端面から該筒状部の軸線方向に延びる棒状部材とされ、係合される該導線を該軸線方向で相互に離して支持するように輪郭付けられている、ステータ。
3. 該ガイド部材は、該筒状部の該一端面から該筒状部の軸線方向に延びる棒状部材とされ、係合される該導線を該軸線方向で相互に離して支持するように輪郭付けられている請求項１に記載のステータ。
4. 該棒状部材は、該筒状部の該一端面に近い第１の部分と、該一端面から軸線方向で離れた第２の部分とを有し、該第１及び第２の部分とが段差をもって形成されている請求項２又は３に記載のステータ。
5. 該第１の部分が大径とされ、該第２の部分が小径とされている請求項４に記載のステータ。
   

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