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発明の名称 ステータ構造
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−37218(P2007−37218A)
公開日 平成19年2月8日(2007.2.8)
出願番号 特願2005−213214(P2005−213214)
出願日 平成17年7月22日(2005.7.22)
代理人 【識別番号】110000291
【氏名又は名称】特許業務法人コスモス特許事務所
発明者 中村 雅之
要約 課題
生産効率の向上および生産設備の小型・簡素化を図るとともに、占積率を高めることができるステータ構造を提供すること。

解決手段
ステータ10において、ステータ軸方向に3分割した上コア21a、中コア31、および下コア21bを備える環状ヨーク部20と、その環状ヨーク部20とは別体でティース部40を形成する。そして、中コア31の内周面に周方向所定ピッチで嵌合凹部32を形成し、ティース部40に嵌合凹部32に嵌合する嵌合凸部42を形成して、ティース部40の嵌合凸部42を中コア31の嵌合凹部32に嵌合させた状態で、ティース部40および中コア31を上コア21aと下コア21bとによって狭持してダボ固定する。
特許請求の範囲
【請求項1】
複数に分割された部材を組み合わせて構成されるステータ構造であって、
ステータ軸方向に3分割された上コア、中コア、および下コアを備える環状ヨーク部と、
前記環状ヨーク部とは別体で形成されて巻線が巻回されたティース部とを有し、
前記中コアの内周面には、周方向所定ピッチで嵌合凹部が形成され、
前記ティース部には、前記嵌合凹部に嵌合する嵌合凸部が形成されており、
前記ティース部の前記嵌合凸部が前記中コアの前記嵌合凹部に嵌合した状態で、前記ティース部および前記中コアが前記上コアと前記下コアによって狭持されて固定されていることを特徴とするステータ構造。
【請求項2】
請求項1に記載するステータ構造において、
前記ティース部および前記中コアと前記上下コアとは相互にダボ固定されていることを特徴するステータ構造。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載するステータ構造において、
前記嵌合凹部は、その周方向長さが内周に向かって漸次増大するように形成され、
前記嵌合凸部は、その周方向長さが外周に向かって漸次減少するように形成されていることを特徴するステータ構造。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数に分割された部材を組み合わせて構成される分割式のステータ構造に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、モータの固定子(ステータ)の構造として、複数に分割された部材を組み合わせて構成されたものがある。このようなステータ構造の1つとして、例えば、特開2002−359938号公報に開示されたものがある。ここに開示されているステータ構造では、図9(a)〜(c)に示すように、ステータコアをモータの相の数(ここでは3分割)で軸方向に分割された分割環状外周部を組み合わせて構成されている。そして、モータの同じ相となるティース部が、全て同じ分割環状外周部に形成されており、これらのティース部に巻線を巻回した後に、図10に示すように分割環状外周部を互いに組み合わせている。このようにして、ヨーク部で囲まれるステータコアの空間を有効に利用し、高線積率を得るようになっている。
【0003】
【特許文献1】特開2002−359938号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記したステータの構造では、ティース部に巻線を巻回するには、分割環状外周部の内側に巻線ノズルを配置し、分割環状外周部を固定して巻線ノズルを回転させながら行う必要がある。このため、ティース部に対する巻線の巻回に時間がかかりサイクルタイムが長くなってしまい、生産効率が悪くなるという問題があった。
【0005】
また、分割環状外周部の内側に巻線ノズルを配置して巻線ノズルを回転させる必要があるため、生産設備が複雑化、大型化してしまうという問題もあった。そして、このような生産設備の複雑化、大型化は生産コストの上昇を招いてしまう。
【0006】
また、巻線ノズルに対する巻線の供給経路が複雑で長くなってしまうため、巻線が変形して加工硬化を起こしやすい。そして、巻線が加工硬化を起こしてしまうと、ティース部への巻線の巻回が非常に困難になるとともにスプリングバック量が増加してしまい、形成されたコイルが膨張してしまう(占積率が低くなる)という問題もあった。
【0007】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、生産効率の向上および生産設備の小型・簡素化を図るとともに、占積率を高めることができるステータ構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係るステータ構造は、複数に分割された部材を組み合わせて構成されるステータ構造であって、ステータ軸方向に3分割された上コア、中コア、および下コアを備える環状ヨーク部と、前記環状ヨーク部とは別体で形成されて巻線が巻回されたティース部とを有し、前記中コアの内周面には、周方向所定ピッチで嵌合凹部が形成され、前記ティース部には、前記嵌合凹部に嵌合する嵌合凸部が形成されており、前記ティース部の前記嵌合凸部が前記中コアの前記嵌合凹部に嵌合した状態で、前記ティース部および前記中コアが前記上コアと前記下コアによって狭持されて固定されていることを特徴とする。
【0009】
このステータ構造では、ステータ軸方向に3分割された上コア、中コア、および下コアを備える環状ヨーク部と、その環状ヨーク部とは別体で形成されて予め巻線が巻回されたティース部とが組み合わせられている。このようにティース部を別体で形成しているので、ティース部単体に対して巻線を巻回することができる。これにより、ティース部自体を回転させることにより、ティース部に対する巻線の巻回を行うことができる。つまり、従来のように分割環状外周部内に巻線ノズルを配置して巻線ノズルを回転させながら巻線を巻回する必要がない。このように、ティース部自体を回転させて巻線の巻回を行うことにより、巻線ノズルを回転させる場合に比べて巻線実行時に発生する慣性(回転)モーメントを小さくすることができる。従って、巻線のサイクルタイムが少なくなり生産効率が向上する。また、巻線ノズルを使用しないので生産設備が小型かつ簡素なものとなるため、生産コストも低減することができる。
さらに、巻線の供給経路も単純かつ短くすることができる。このため、巻線がほとんど変形することがないので加工硬化が起こりにくい。その結果、ティース部への巻線の巻回が容易になるとともにスプリングバック量が減少するので、形成されたコイルが膨張しなくなる(占積率が高くなる)。
【0010】
そして、中コアの内周面に周方向所定ピッチで嵌合凹部が形成され、ティース部に前記嵌合凹部に嵌合する嵌合凸部が形成されており、ティース部の嵌合凸部が中コアの嵌合凹部に嵌合した状態で、ティース部および中コアが上コアと下コアによって上下から狭持されて固定されている。このため、分割された部材を同時に合体させる必要がなく、順番に組み付けていく(積み木式)ので簡単に組み合わせることができる。
【0011】
ここで、本発明に係るステータ構造においては、前記ティース部および前記中コアと前記上下コアとは相互にダボ固定されていることが望ましい。
これにより、各分割部材が相互に位置決めされた状態で強固に固定することができる。その結果、完成後のステータの真円度、円筒度の精度を高めることができるため、モータの性能向上を図ることができる。
【0012】
また、本発明に係るステータ構造においては、前記嵌合凹部は、その周方向長さが内周に向かって漸次増大するように形成され、前記嵌合凸部は、その周方向長さが外周に向かって漸次減少するように形成されていることが望ましい。
これにより、嵌合凸部が嵌合凹部に案内されつつ嵌合するため、中コアへのティース部の嵌め込み作業を簡単かつ確実に行うことができる。
【発明の効果】
【0013】
本発明に係るステータ構造によれば、環状ヨーク部をステータ軸方向に3分割するとともに、環状ヨーク部とは別体でティース部を形成して、ティース部の嵌合凸部を中コアの嵌合凹部に嵌合した状態で、ティース部および中コアを上コアと下コアによって狭持して固定しているので、ティース部を回転させながら巻線を巻回することができるため、生産効率の向上および生産設備の小型・簡素化を図るとともに、占積率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下、本発明のステータ構造を具体化した最も好適な実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。本実施の形態は、車両駆動用の三相モータに使用するステータに本発明を適用したものである。
【0015】
そこでまず、ステータの概略構成を図1に示す。図1は、ステータの概略構成を示す平面図である。本実施の形態に係るステータ10は、図1に示すように、U相コイル11U、V相コイル11V、およびW相コイル11Wを備える三相ステータである。このステータ10では、U相コイル11Uが形成されるU相ティース部40Uが4個、V相コイル11Vが形成されるV相ティース部40Vが4個、W相コイル11Wが形成されるW相ティース部が4個、合計で12個のティース部40が備わっている。そして、これらのティース部40を環状ヨーク部20で支持固定している。
【0016】
環状ヨーク部20は、3分割されており、上コア21、中コア31、および下コア21を備えている。なお、上下コアは同一形状のものである。これらの上コア21a、下コア21bおよび中コア31は、積層鋼板により構成されている。上下コア21a,21bは、図2に示すように環状部材であり、内周面にはティース部の一部(巻線部41の端面41a)に当接する当接面22が所定間隔で形成されている。また、上下コア21a,21bの一端面(中コアと接合する側の端面)には、ダボ23,24が形成されている。ダボ23と24は、それぞれ同心円周上に等間隔で配置されている。ダボ23は中コア21との接合用のものであり、ダボ24はティース部40との接合用のものである。なお、図2は、上(下)コアの概略構成を示す平面図である。
【0017】
中コア31は、図3に示すように、上下コア21a,21bと同様に環状部材であり、内周面にはティース部の一部(嵌合凸部42)が嵌合する嵌合凹部32が所定間隔で形成されている。この嵌合凹部32の周方向長さは内周に向かって漸次増大するように形成されている。つまり、嵌合凹部32は平面視で三角形状となっている。また、中コア31の両端面には、上下コア21a,21bに形成されたダボ23が嵌合するダボ穴33が等間隔で形成されている。なお、図3は、中コアの概略構成を示す平面図である。
【0018】
一方、ティース部40は、図4に示すように、積層鋼板により平面視で略T字状に形成されている。このティース部40には、各相巻線11が巻かれる巻線部41と、中コア31に備わる嵌合凹部32に嵌合する嵌合凸部42とが形成されている。嵌合凸部42は、巻線部41の端面の中央に設けられている。そして、巻線部41の軸方向高さは、環状ヨーク部20の軸方向高さとほぼ同じであり、嵌合凸部42の軸方向高さは、中コア31の軸方向高さとほぼ同じである(図8参照)。また、嵌合凸部42の両端面には、上下コア21a,21bに形成されたダボ23が嵌合するダボ穴43が等間隔で形成されている。なお、図4は、ティース部の概略構成を示す斜視図である。
【0019】
次に、上記の構造を有するステータ10の製造方法について、図5〜図8を参照しながら説明する。図5は、ティース部に対して巻線を巻回する状態を示す説明図である。図6は、各分割部材を組み合わせる状態を示す説明図である。図7は、ティース部を中コアに組み合わせた状態を示す説明図である。図8は、図1に示すA−A線における断面図である。
【0020】
まず、ティース部40に対して巻線を巻回する。具体的には、図5に示すように、ティース部40の両端を回転可能な保持治具50a,50bにより保持する。ここで、保持治具50aはモータ51に接続されている。このため、モータ51を回転させると、保持治具50a,50bとともにティース部40が回転する。このようなティース部40に対して、2つの巻線供給ローラ対55,56から、補助ローラ58および巻線ガイド59を介して巻線11を供給する。なお、巻線供給ローラ対55の一方のローラにモータ57が接続されている。このため、モータ57の回転駆動を制御することにより、ティース部40への巻線の供給を制御することができる。また、巻線供給ローラ対55はX軸方向に移動可能となっており、巻線供給ローラ対56はY軸方向に移動可能となっている。このため、巻線供給ローラ対55,56をX,Y軸方向に適宜移動させながら、ティース部40に対する巻線11を巻回することにより、隙間なく巻線11をティース部40に巻き付けることができる。これにより、占積率の向上を図ることができる。
【0021】
また、ティース部40を回転させながらティース部40に対する巻線11の巻回を行うことにより、図5に示すように、巻線11の供給経路を直線的かつ単純にすることができる。このため、巻線11がほとんど変形することがないので加工硬化が起こりにくい。その結果、ティース部への巻線の巻回が容易になるとともにスプリングバック量が減少するので、形成された各相コイル11U,11V,11Wが膨張しなくなる。これによっても、占積率の向上を図ることができる。
【0022】
さらに、ティース部40を回転させて巻線11の巻回を行うことにより、巻線ノズルを回転させる場合に比べて巻線実行時に発生する慣性(回転)モーメントを小さくすることができる。従って、巻線に要するサイクルタイムを短縮することができ生産効率を向上させることができる。また、巻線ノズルを使用しないので生産設備が小型かつ簡素なものとなるため、生産コストも低減することができる。
【0023】
次に、各分割部材を組み合わせる。具体的には、図6に示すように、下コア21bの上方に中コア31を配置する。このとき、下コア21bに形成されたダボ23と中コア31に形成されたダボ穴33とが一致するようにする。そして、ダボ23とダボ穴33とを嵌合させて下コア21bと中コア31とを接合する。これで、下コア21bと中コア31とが相互にダボ固定される。
【0024】
続いて、中コア31に対してティース部40を組み付ける。具体的には、中コア31の嵌合凹部32にティース部40の嵌合凸部42を嵌め合わせる。このとき、嵌合凹部32の周方向長さが内周に向かって漸次増大するように形成されている一方、嵌合凸部42の周方向長さが外周に向かって漸次減少するように形成されているので、嵌合凸部42が嵌合凹部32に案内されつつ嵌合する。これにより、中コア31へのティース部40の嵌め合わせ作業を簡単かつ確実に行うことができる。
その後、下コア21bに形成されたダボ24と嵌合凸部42の端面に形成されたダボ穴43とを結合する。これで、下コア21bとティース部40とが相互にダボ固定される。このような手順により、図7に示すように、12個のティース部40を中コア31に組み付ける。
【0025】
最後に、上コア21aを中コア31およびティース部40に組み付ける。具体的には、上コア21aに形成されたダボ23と中コア31に形成されたダボ穴33とが一致し、上コア21aに形成されたダボ24が嵌合凸部42に形成されたダボ穴43とが一致するように上コア21aを配置する。そして、ダボ23とダボ穴33、およびダボ24とダボ穴43とをそれぞれ嵌合させて上コア21aと中コア31およびティース部40を接合する。かくして、図8に示すように、上コア21a、中コア31、下コア21b、およびティース40が相互にダボ固定されて図1に示すステータが完成する。
【0026】
このように、ステータ10では、ティース部40および中コア31が上コア21aと下コア21bによって上下から狭持されて固定されている。これにより、各分割部材を同時に合体させる必要がなく、順番に組み付けていけばよいので簡単に組み合わせることができる。これによっても、生産設備の簡素化を図ることができる。そして、各分割部材がダボ固定されるため、各分割部材を相互に位置決めした状態で強固に固定することができる。その結果、完成後のステータ10の真円度、円筒度の精度を高めることができるので、モータの性能向上を図ることができる。
【0027】
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係るステータ10では、ステータ軸方向に3分割した上コア21a、中コア31、および下コア21bを備える環状ヨーク部20と、その環状ヨーク部20とは別体で形成したティース部40とを組み合わせ構成している。このため、巻線ノズルを使用することなくティース部40を回転させて巻線11を巻回することができる。これにより、巻線ノズルを回転させる場合に比べて巻線実行時に発生する慣性(回転)モーメントを小さくすることができる。従って、巻線のサイクルタイムが少なくすることができるため生産効率を向上させることができる。また、巻線ノズルを使用しないので生産設備が小型かつ簡素なものとなるため、生産コストも低減することができる。さらに、巻線11の供給経路も単純かつ短くすることができるため、巻線11がほとんど変形することがないので加工硬化を起こしにくい。その結果、ティース部40への巻線11の巻回が容易になるとともにスプリングバック量が減少するので、形成された各相コイル11U,11V,11Wが膨張しなくなる。従って、占積率の高いステータとすることができる。
【0028】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。上記した実施の形態では、上下コア21a,21bにダボを形成し、中コア31およびティース部40にダボ穴を形成しているが、上下コア21a,21bにダボ穴を形成し、中コア31およびティース部40にダボを形成してもよい。
【0029】
また、上記した実施の形態では、車両駆動用のモータにおけるステータに対して本発明を適用したものを例示したが、本発明は車両駆動駆動用モータに限られることなく、あらゆる用途に使用されるモータに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】ステータの概略構成を示す平面図である。
【図2】上(下)コアの概略構成を示す平面図である。
【図3】中コアの概略構成を示す平面図である。
【図4】ティース部の概略構成を示す斜視図である。
【図5】ティース部に対して巻線を巻回する状態を示す説明図である。
【図6】各分割部材を組み合わせる状態を示す説明図である。
【図7】ティース部を中コアに組み合わせた状態を示す説明図である。
【図8】図1に示すA−A線における断面図である。
【図9】各分割ステータの概略構成を示す図であって、(a)は第1相の分割ステータを示す斜視図であり、(b)は第2相の分割ステータを示す斜視図であり、(c)は第3相の分割ステータを示す斜視図である。
【図10】第1〜第3相の分割ステータを組み合わせた状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【0031】
10 ステータ
11 巻線
11U,11V,11W コイル
20 環状ヨーク部
21a 上コア
21b 下コア
23,24 ダボ
31 中コア
32 嵌合凹部
33 ダボ穴
40 ティース部
41 巻線部
42 嵌合凸部
43 ダボ穴
50a,50b 保持治具
51 モータ
55,56 巻線供給ローラ対
57 モータ




 

 


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