特開 2024-106178 モータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024106178

(43)【公開日】2024-08-07

(54)【発明の名称】モータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/04 20060101AFI20240731BHJP

   H02K 3/38 20060101ALI20240731BHJP

【ＦＩ】

H02K3/04 J

H02K3/38 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023010343

(22)【出願日】2023-01-26

(71)【出願人】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石井 雄己

(72)【発明者】

【氏名】土方 大樹

【テーマコード（参考）】

5H603

5H604

【Ｆターム（参考）】

5H603AA03

5H603AA09

5H603BB01

5H603BB07

5H603BB09

5H603BB12

5H603CA01

5H603CA10

5H603CB11

5H603CC11

5H603CC17

5H603CE02

5H603CE09

5H603EE09

5H603FA04

5H604AA05

5H604AA08

5H604BB01

5H604BB10

5H604BB14

5H604CC01

5H604CC05

5H604CC16

5H604DB15

5H604PB02

5H604PC00

(57)【要約】

【課題】部品点数の増加を抑え、渡り線の振動を抑制すること。
【解決手段】モータは、ステータコア４と、ステータコア４の周方向に配置された複数のスロット９と、スロット９に配置されたコイル５と、複数のコイル５を接続する渡り線５５と、コイル５のコイルエンド部５２において、コイルエンド部５２と渡り線５５とを絶縁する絶縁紙２０と、を備え、渡り線５５は、絶縁紙２０上に位置する部分において、他の部分より表面積が大きく形成されている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステータコアと、
前記ステータコアの周方向に配置された複数のスロットと、
前記スロットに配置されたコイルと、
複数の前記コイルを接続する渡り線と、
前記コイルのコイルエンド部において、前記コイルエンド部と前記渡り線とを絶縁する絶縁部材と、
を備え、
前記渡り線は、前記絶縁紙上に位置する部分において、他の部分より表面積が大きく形成されている、
モータ。

【請求項2】

前記渡り線は、前記絶縁紙上に位置する部分に、孔部を有する、
請求項１に記載のモータ。

【請求項3】

前記渡り線は、前記絶縁紙上に位置する部分において、軸方向の断面が前記絶縁紙に近づくにつれて小さくなるように形成されている、
請求項１に記載のモータ。

【請求項4】

前記渡り線は、前記絶縁紙上に位置する部分に、幅方向の端部に凹凸が形成されている、
請求項１に記載のモータ。

【請求項5】

前記渡り線は、前記絶縁紙上に位置する部分に、物理的もしくは化学的な処理による表面の凹凸が形成されている、
請求項１に記載のモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、モータに関する。

【背景技術】

【0002】

回転電機ステータにおいて、渡り線に関し接合強度を確保し、振動を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術では、渡り線とインシュレータとの間を柔軟に固定する柔軟固定部材が配置される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－０８９１６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の技術では、すべてのスロットに柔軟固定部材を配置するので、部品点数が増加し、組立工数も増加する。

【0005】

本開示は、部品点数の増加を抑え、渡り線の振動を抑制したモ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】

【0006】

本開示に従えば、ステータコアと、前記ステータコアの周方向に配置された複数のスロットと、前記スロットに配置されたコイルと、複数の前記コイルを接続する渡り線と、前記コイルのコイルエンド部において、前記コイルエンド部と前記渡り線とを絶縁する絶縁部材と、を備え、前記渡り線は、前記絶縁紙上に位置する部分において、他の部分より表面積が大きく形成されているモータが提供される。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、部品点数の増加を抑え、渡り線の振動を抑制したモータが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第一実施形態に係るモータを模式的に示す図である。

【図2】図２は、第一実施形態に係るステータコア及びコイルを模式的に示す平面図である。

【図3】図３は、図２の部分拡大図である。

【図4】図４は、コイルエンド部を模式的に示す概略図である。

【図5】図５は、コイルエンド部を模式的に示す概略図である。

【図6】図６は、図５の断面図である。

【図7】図７は、コイルエンド部を模式的に示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

【0010】

［実施形態］
＜モータ＞
図１は、実施形態に係るモータ１を模式的に示す図である。実施形態において、モータ１は、３相のスイッチトリラクタンスモータである。モータ１は、円筒形状のステータ２と、ステータ２の内側に配置されたロータ３とを備える。ステータ２は、円筒形状のステータコア４と、ステータコア４に支持されるコイル５とを有する。ステータ２の内周面とロータ３の外周面とは間隔を空けて対向する。ロータ３は、ステータコア４に対向する。ロータ３は、回転軸ＡＸを中心に回転する。ロータ３の回転軸ＡＸとステータ２の中心軸とは同一である。ロータ３は、シャフト８を介して対象物Ｅに接続される。対象物Ｅは、例えば、建設機械の一種であるハイブリッドショベルに搭載されるエンジンである。モータ１は、エンジンによって駆動される発電機として機能する。

【0011】

以下の説明において、回転軸ＡＸと平行な方向を軸方向という。軸方向における一方側を軸方向一方側といい、軸方向一方側の反対側を軸方向他方側という。また、回転軸ＡＸの周囲を周回する方向を周方向という。周方向おける回転方向の一方側を周方向一方側といい、周方向一方側の反対側を周方向他方側という。さらに、回転軸ＡＸの放射方向を径方向という。径方向において中心軸ＡＸから離れる方向側を径方向外側といい、径方向外側の反対側を径方向内側という。

【0012】

ロータ３は、ステータコア４と対向可能に配置される。ロータ３は、ロータホルダ６と、ロータホルダ６に保持されるロータコア７とを有する。ロータホルダ６は、非磁性体で形成される。ロータコア７は、磁性体で形成される。

【0013】

ステータコア４は、コイル５を収容するスロット９を有する。スロット９は、ステータコア４の内周面から径方向外側に凹んだ凹部である。スロット９は、ステータコア４の内周面において周方向に複数配置される。スロット９は、軸方向に延在する。スロット９は、ステータコア４の内周面に配置されている。スロット９は、軸方向一方側及び軸方向他方側と、径方向内側とに向かって開口している。

【0014】

ステータコア４は、周方向において隣接するスロット９の間に配置された、複数のティース１０を有する。ティース１０は、ステータコア４におけるコイル５が巻回される部分である。ティース１０は、コイル５を支持する。ティース１０は、コイル５の開口に挿入される。

【0015】

＜コイル＞
図２は、第一実施形態に係るステータコア及びコイルを模式的に示す平面図である。図３は、図２の部分拡大図である。

【0016】

コイル５は、ティース１０の周囲に配置される。コイル５は、ティース１０に支持される。コイル５は、開口を有する。コイル５の開口に、ティース１０が挿入される。

【0017】

コイル５は、コイル本体部５１とコイルエンド部５２とコイルエンド部５３とを含む。コイル５のうちスロット１０に収容される部分がコイル本体部５１である。コイル５のうちステータコア４から軸方向一方側に突出する部分がコイルエンド部５２である。コイル５のうちステータコア４から軸方向他方側に突出する部分がコイルエンド部５３である。

【0018】

コイルエンド部５２から周方向他方側に延びる部分が渡り線５５である。渡り線５５は、コイルエンド部５２のロータ側から引き出されている。渡り線５５は、端子部５６に向かうにつれて、バックヨーク側に向かって配置されている。渡り線５５は、コイルエンド部５２より軸方向一方側に位置する。渡り線５５は、周方向に隣接する同じ相の接続対象のコイル５の端子部５８まで到達する長さを有する。端子部５６は、接続対象のコイル５の端子部５８と接続される。渡り線５５の先端部には、端子部５６が配置されている。

【0019】

コイルエンド部５２から周方向一方側に延びる部分が渡り線５７である。渡り線５７は、コイルエンド部５２のバックヨーク側から引き出されている。渡り線５７の先端部には、端子部５８が配置されている。渡り線５７は、コイルエンド部５２より軸方向一方側に位置する。

【0020】

コイル５は、例えば、平角線、丸線、又は、板状のセグメント導体等の線状又は帯状の導体により構成される。コイル５は、螺旋状に配置された導体により構成される。コイル５は、１本の導体を螺旋状に巻き付けて構成されてもよいし、複数の導体を螺旋状に接続して構成されてもよい。コイル５の巻付け方法及び接続方法は限定されない。

【0021】

コイル５は、スロット９に集中巻で配置される。コイル５は、一部がスロット９に収容されて、ティース１０によって支持される。

【0022】

コイル５は、Ａ相コイル（第１相コイル）５Ａと、Ｂ相コイル（第２相コイル）５Ｂと、Ｃ相コイル（第３相コイル）５Ｃとを含む。Ａ相コイル５ＡとＢ相コイル５ＢとＣ相コイル５Ｃとの区別を特に要しない場合、コイル５として記載する。

【0023】

周方向において、Ａ相コイル５ＡとＢ相コイル５Ｂとは隣接する。周方向において、Ｂ相コイル５ＢとＣ相コイル５Ｃとは隣接する。周方向において、Ｃ相コイル５ＣとＡ相コイル５Ａとは隣接する。Ａ相コイル５Ａの周方向一方側の隣にＢ相コイル５Ｂが配置される。Ｂ相コイル５Ｂの周方向一方側の隣にＣ相コイル５Ｃが配置される。Ｃ相コイル５Ｃの周方向一方側の隣にＡ相コイル５Ａが配置される。

【0024】

渡り線５５は、絶縁部材の一例である絶縁紙２０の上に配置される。絶縁部材は、例えば、樹脂板でもよい。絶縁部材は、例えば、絶縁被膜を有するコイルエンド５２でもよい。

【0025】

図４は、コイルエンド部を模式的に示す概略図である。渡り線５５は、絶縁紙２０上に位置する部分に孔部５５１が形成されている。図４に示す孔部５５１は、渡り線５５が延びる方向に沿って長手方向が配置された長孔である。孔部５５１は、長孔に限定されない。孔部５５１は、丸孔、矩形の孔等任意の形状でよい。孔部５５１の数は限定されない。孔部５５１は、例えば、複数の丸孔によって形成されていてもよい。図４に示す渡り線５５では、孔部５５１にワニス等の流動性固定材が含侵する。これにより、ワニスによって渡り線５５が絶縁紙２０に固定される。

【0026】

絶縁紙２０は、電気絶縁性を有するシート状の材料で構成されている。絶縁紙２０は、コイル５を絶縁する。より詳しくは、絶縁紙２０は、コイル本体部５と、周方向に隣接する他のコイル５とを絶縁する。絶縁紙２０は、コイル５のコイルエンド部５２と、コイルエンド部５２と異なる相の渡り線５５とを絶縁する。実施形態では、絶縁紙２０の形状は限定されない。

【0027】

＜作用＞
絶縁紙２０によるコイル５の絶縁について説明する。Ａ相コイル５Ａを支持するティース１０の周方向の他方に隣接して、Ｂ相コイル５Ｂを支持するティース１０が位置する。Ｂ相コイル５Ｂを支持するティース１０の周方向の他方に隣接して、Ｃ相コイル５Ｃを支持するティース１０が位置する。このように、Ａ相コイル５ＡとＢ相コイル５ＢとＣ相コイル５Ｃとは、周方向に順番に並んでいる。ここでは、Ａ相コイル５Ａを例にして説明するが、Ｂ相コイル５Ｂ及びＣ相コイル５Ｃについても略同様に絶縁されている。

【0028】

一例として、Ａ相コイル５Ａを支持するティース１０に注目して説明する。Ａ相コイル５Ａの渡り線５５Ａと、Ｂ相コイル５Ｂの渡り線５５Ｂとは、絶縁紙２０の曲げ部２４によって絶縁されている。Ｂ相コイル５Ｂの渡り線５５Ｂと、Ｃ相コイル５Ｃの渡り線５５Ｃとは、径方向に間隔を空けることによって絶縁されている。Ａ相コイル５Ａのコイルエンド部５２Ａと、Ｂ相コイル５Ｂの渡り線５５Ｂ及びＣ相コイル５Ｃの渡り線５５Ｃとは、絶縁紙２０の壁部２２によって絶縁されている。

【0029】

＜効果＞
以上説明したように、実施形態では、コイル５の渡り線５５は、絶縁紙２０上に位置する部分において、他の部分より表面積が大きく形成されている。実施形態によれば、ワニス等によって絶縁紙２０と渡り線５５とを固定する際に、渡り線５５とワニスとの接触面積を増やすことができる。実施形態によれば、渡り線５５と絶縁紙２０とをより強固に固定することができる。これにより、本実施形態は、渡り線５５の振動を抑えることができる。本実施形態は、部品点数の増加を抑え、渡り線５５の振動を抑制することができる。なお、渡り線５５を固定する相手部材は、実施形態のような絶縁紙２０のみに限らず、他の部材、例えば絶縁被膜を有するコイルエンド５２でも良い。

【0030】

実施形態では、コイル５の渡り線５５は、絶縁紙２０上に位置する部分に、他の部分より表面積が大きい部分が形成されている。実施形態によれば、渡り線５５の長手方向の途中において、絶縁紙２０と固定しやすい部分が設けられる。実施形態によれば、渡り線５５の振動の腹となる部分を、絶縁紙２０に固定しやすくすることができる。

【0031】

実施形態では、コイル５の渡り線５５は、絶縁紙２０上に位置する部分に、孔部５５１を有する。実施形態によれば、ワニス等によって絶縁紙２０と渡り線５５とを固定する際に、孔部５５１にワニス等が侵入するので、渡り線５５と絶縁紙２０とをより強固に固定することができる。

【0032】

［変形例１］
図５は、コイルエンド部を模式的に示す概略図である。図６は、図５の断面図である。図５に示す渡り線５５は、軸方向の断面が台形状である。断面形状の台形は、絶縁紙２０と接触する側が短辺であり、絶縁紙２０を離間した側が長辺である。図５、図６に示す形状では、長辺と短辺との間にワニス等が含侵する。これにより、ワニスによって渡り線５５が絶縁紙２０に固定される。渡り線５５の振動が抑えられる。

【0033】

＜効果＞
変形例では、コイル５の渡り線５５は、絶縁紙２０上に位置する部分において、軸方向の断面が絶縁紙に近づくにつれて小さくなるように形成されている。実施形態によれば、ワニス等によって絶縁紙２０と渡り線５５とを固定する際に、渡り線５５の側面と絶縁紙２０との間にワニス等が侵入するので、渡り線５５と絶縁紙２０とをより強固に固定することができる。

【0034】

［変形例２］
図７は、コイルエンド部を模式的に示す概略図である。図７に示す渡り線５５は、渡り線５５の幅方向の端部に凹凸が形成されている。図７に示す例では、渡り線５５は、長手方向に沿って間隔を空けて配置された凸部５５２を有する。図７に示す例では、形状では、凸部５５２同士の間の凹部にワニス等が含侵する。これにより、ワニスによって渡り線５５が絶縁紙２０に固定される。渡り線５５の振動が抑えられる。

【0035】

＜効果＞
変形例では、コイル５の渡り線５５は、絶縁紙２０上に位置する部分に、幅方向の端部に凸部５５２が形成されている。実施形態によれば、ワニス等によって絶縁紙２０と渡り線５５とを固定する際に、渡り線５５の側面の凹凸にワニス等が侵入するので、渡り線５５と絶縁紙２０とをより強固に固定することができる。

【0036】

上述の実施形態において、ロータ３がステータコア４の内側（内周側）に配置され、モータ１がインナロータ側モータであることとした。ロータ３はステータコア４に対向する位置に配置されていればよい。モータ１は、ロータ３がステータコア４の外周側に配置されるアウタロータ型モータでもよいし、ロータ３がステータコア４の内周側及び外周側の両方に配置されるデュアルロータ型モータでもよいし、ロータ３がステータコア４の軸方向側に配置されるアキシャルギャップ型モータでもよい。

【0037】

［変形例３］
変形例では、コイル５の渡り線５５は、絶縁紙２０上に位置する部分に、物理的又は化学的な表面処理による表面の凹凸が形成され、他の部分より表面積が大きく形成されている。例えば、ブラスト処理などの表面処理を渡り線部５５のみ、又は、渡り線部５５の絶縁紙２０と接する部分のみに施す。

【0038】

＜効果＞
変形例では、変形例によれば、固着力を増加することができる。

【0039】

なお、上述の実施形態においては、モータ１がスイッチトリラクタンスモータであることとした。モータ１はシンクロナスリラクタンスモータ（Synchronous Reluctance Motor）でもよいし、フラックススイッチングモータ（Flux Switching Motor）でもよいし、永久磁石モータ（Permanent Magnet Motor）でもよいし、誘導モータ（Induction Motor）でもよいし、アキシャルギャップモータでもよいし、リニアアクチュエータでもよい。

【符号の説明】

【0040】

１…モータ、２…ステータ、３…ロータ、４…ステータコア、５…コイル、５Ａ…Ａ相コイル、５Ｂ…Ｂ相コイル、５Ｃ…Ｃ相コイル、５Ｕ…Ｕ相コイル（第１相コイル）、５Ｖ…Ｖ相コイル（第２相コイル）、５Ｗ…Ｗ相コイル（第３相コイル）、６…ロータホルダ、７…ロータコア、８…シャフト、９…スロット、１０…ティース、２０…絶縁紙（絶縁部材）、…開口、５１…コイル本体部、５２…コイルエンド部、５３…コイルエンド部、５５…渡り線、５６…端子部、５７…渡り線、５８…端子部、ＡＸ…回転軸、Ｅ…対象物。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】