JP2003153509A - モータ - Google Patents

モータ

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JP2003153509A
JP2003153509A JP2001342907A JP2001342907A JP2003153509A JP 2003153509 A JP2003153509 A JP 2003153509A JP 2001342907 A JP2001342907 A JP 2001342907A JP 2001342907 A JP2001342907 A JP 2001342907A JP 2003153509 A JP2003153509 A JP 2003153509A
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Hiroshi Murakami
浩 村上
Hisakazu Kataoka
久和 片岡
Akihiko Watanabe
彰彦 渡辺
Hiroaki Tanaka
裕明 田中
Akihiko Yamazaki
昭彦 山▲崎▼
Shinichi Okuyama
進一 奥山
Yasutake Seki
育剛 関
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H02K19/02—Synchronous motors
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、この過負荷時のトルク低下
の発生を抑制し、かつモータ本体の温度が上昇したとき
も、直ちにモータ本体温度を下げることのできるモータ
を提供することである。 【解決手段】 複数のスロット４と、スロット４底面部
からエアギャップ表面部まで同一の幅を有しているティ
ース３と、ティース３に装着される、あらかじめ樹脂等
の絶縁物で形成されたボビン５に導線６を集中巻方式の
巻回されたコイルボビン７により構成されるとともに、
ステータ１全体を樹脂でモールドしているステータ１
と、ステータ１の外周上にステータと同心上でエアギャ
ップを介して対向するロータ２を具備するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、短時間定格にて使
用されるモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１０は従来のステータ構造を示してお
り、図において、１はステータ、２はロータ、４はスロ
ット、１７はその先端に幅広部を有するティースであ
る。なお、本図は１／４分割された部分図であり、実際
は３６０度円周上のロータとステータを有している。ま
た、図には１相あたりの巻線仕様が描画されている。
【０００３】図１０に示すモータにおいて、ステータは
複数のスロット４と、ティース１７と、ティース１７に
個別に集中巻き方式の巻線により構成されている。そし
て、ステータ１の外周上にステータ１と同心上でエアギ
ャップを介して対向し、その形状が歯車状であるロータ
２が回転自在に保持されている。
【０００４】このような構成をするモータはリラクタン
スモータと呼ばれ、例えば図１０に示すリラクタンスモ
ータは、ステータのスロット数は１８スロット、ロータ
の歯数は１２で、１８／１２のリラクタンスモータと称
されている。
【０００５】リラクタンスモータは積層された電磁鋼板
と巻線のみで構成され、ティースの個数は、スロット数
と同じ１８で、各テーィスに個別に集中巻方式の巻線が
施されている。
【０００６】図１０に示す方向に巻線電流を流すとロー
タ２はステータ１の巻線電流によって発生する起磁力に
吸引され、図１０の例では時計方向にトルクが発生し、
ロータの回転位置にともなって電流が通電する相を切り
替えて制御することで連続的に回転する。リラクタンス
トルクのトルク式を（１）式に示す。
【０００７】
【数１】
【０００８】（１）式において、Ｔはトルク、ｉは電
流、Ｌは巻線インダクタンス、θはロータの回転位置で
ある。（１）式から明らかなように、トルクＴは電流ｉ
の２乗に比例し、巻線インダクタンスＬのロータ位置θ
による変化率に比例する。
【０００９】従来のリラクタンスモータのステータはス
テータティース幅が、スロット底面部のティース幅Ｗ１
よりエアギャップ表面部の幅Ｗ２が広くなっている。
【００１０】これは、エアギャップ表面側のティース幅
を広くすることで、スロット内部に巻かれたコイルが、
モータ回転中にスロットの外部に飛び出さないようにす
ることと、エアギャップ側のステータ幅を広くすること
で、ロータからエアギャップを介してステータへ入る磁
束量を増加させることが目的である。
【００１１】図１１に図１０で示す従来型リラクタンス
モータの電流トルク特性を示す。図１１には（１）式よ
り計算される理論値を破線、実測値を実線で示してい
る。式（１）に示すようにトルクは電流の２乗に比例す
るため、トルク特性は理論値のようになるが、実際は電
流が増加するにともないトルクの増加率が低くなり実線
のような特性になる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のリラクタンスモータにおいては、電流が増加するに
ともないトルクの増加率が低くなり、理論値と比較して
トルクが低下してしまう。
【００１３】これは過負荷で電流が増加すると、ロータ
およびステータに磁気飽和が発生して、インダクタンス
Ｌが小さくなってしまうためである。
【００１４】近年、地球環境に関する意識が高まり、こ
れに配慮がなされた機器が提案され、市場においても多
くの製品が供給されるようになってきている。そして、
自動車も例外にもれず、モータと従来の化石燃料を使用
する内燃機関を搭載する自動車、あるいはモータのみに
よる、いわゆる電気自動車等が開発販売されている。
【００１５】このような自動車において、走行距離の向
上が大きな課題であり、これに搭載されるモータについ
ても小型軽量化の要求が高い。
【００１６】したがって、例えばＡＢＳ装置等の短時間
定格で使用されるモータにおいて、所定のトルクを得よ
うとした場合、トルク低下を起こすモータでは、積厚等
を増やす必要があり、その分重量が大きくなることか
ら、それを搭載する自動車等の重量も増すことになる。
この結果、走行距離が低下してしまう。
【００１７】そして、短時間定格による使用によりモー
タは急激に温度上昇し、絶縁等の信頼性が低下すること
になる。
【００１８】本発明の目的は、この過負荷時のトルク低
下の発生を抑制し、かつモータ本体の温度が上昇したと
きも、直ちにモータ本体温度を下げることのできるモー
タを提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の課題
に鑑みなされたものであり、モータは複数のスロット
と、前記スロット底面部からエアギャップ表面部まで同
一の幅を有しているティースと、前記ティースに装着さ
れる、あらかじめ樹脂等の絶縁物で形成されたボビンに
導線を集中巻方式の巻回されたコイルボビンにより構成
されるとともに、ステータ全体を樹脂でモールドしてい
るステータと、ステータの外周上にステータと同心上で
エアギャップを介して対向するロータを具備するもので
ある。
【００２０】これにより、高トルクで、かつ放熱性に優
れたモータを実現することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】本願請求項１に記載の発明は、複
数のスロットと、前記スロット底面部からエアギャップ
表面部まで同一の幅を有しているティースと、前記ティ
ースに装着される、あらかじめ樹脂等の絶縁物で形成さ
れたボビンに導線を集中巻方式の巻回されたコイルボビ
ンにより構成されるステータと、前記ステータの外周上
にステータと同心上でエアギャップを介して対向し、そ
の形状が歯車状であるロータを具備することを特徴とす
るモータであり、コイルの占積率を向上させるととも
に、過負荷時の磁気飽和を緩和することができる。
【００２２】本願請求項２に記載の発明は、複数のスロ
ットと、前記スロット底面部からエアギャップ表面部ま
で同一の幅を有しているティースと、前記ティースに装
着される、あらかじめ樹脂等の絶縁物で形成されたボビ
ンに導線を集中巻方式の巻回されたコイルボビンにより
構成されるステータと、前記ステータの外周上にステー
タと同心上でエアギャップを介して対向し、その内部に
永久磁石を埋め込んでいる埋め込み磁石型ロータを具備
することを特徴とするモータであり、コイルの占積率を
向上させるとともに、過負荷時の磁気飽和を緩和するこ
とができる。
【００２３】本願請求項３に記載の発明は、複数のスロ
ットと、前記スロット底面部からエアギャップ表面部ま
で同一の幅を有しているティースと、前記ティースに装
着される、あらかじめ樹脂等の絶縁物で形成されたボビ
ンに導線を集中巻方式の巻回されたコイルボビンにより
構成されるステータと、前記ステータの外周上にステー
タと同心上でエアギャップを介して対向し、その対向側
表面に磁石を配置した構造の表面磁石型ロータを具備す
ることを特徴とするモータであり、コイルの占積率を向
上させるとともに、過負荷時の磁気飽和を緩和すること
ができる。
【００２４】本願請求項４に記載の発明は、複数のスロ
ットと、前記スロット底面部からエアギャップ表面部ま
で同一の幅を有しているティースと、前記ティースに装
着される、あらかじめ樹脂等の絶縁物で形成されたボビ
ンに導線を集中巻方式の巻回されたコイルボビンにより
構成されるステータと、前記ステータの外周上にステー
タと同心上でエアギャップを介して対向し、その内部に
複数のスリットを有しているロータを具備することを特
徴とするモータであり、コイルの占積率を向上させると
ともに、過負荷時の磁気飽和を緩和することができる。
【００２５】本願請求項５に記載の発明は、導線の結線
を導電板を絶縁物で被覆することで構成された結線用端
板によることを特徴とする請求項１から請求項４のいず
れか１項に記載のモータであり、大電流の通電によって
も、結線部の発熱を抑制することができる。
【００２６】本願請求項６に記載の発明は、ステータ全
体を樹脂でモールドしていることを特徴とする請求項１
から請求項５のいずれか１項に記載のモータであり、モ
ータの放熱性能を向上させることができる。
【００２７】本願請求項７に記載の発明は、ロータを樹
脂でモールドしていることを特徴とする請求項１から請
求項６のいずれか１項に記載のモータであり、モータの
放熱性能を向上させることができる。
【００２８】本願請求項８に記載の発明は、短時間定格
にて使用されるモータであって、前記モータ構成が請求
項１から請求項７のいずれか１項に記載の構成であるこ
とを特徴とするモータであり、急激なモータ本体温度上
昇に対しても、停止後直ちにモータ本体温度を下げるこ
とができる。
【００２９】本願請求項９に記載の発明は、請求項１か
ら請求項８のいずれか１項に記載のモータを搭載したこ
とを特徴とする自動車であり、当該自動車の走行距離を
向上させることができる。
【００３０】
【実施例】以下添付図面を参照して、本発明の実施例に
ついて説明する。なお、以下の実施例は本発明を具体化
した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するもの
ではない。
【００３１】図１は本発明のステータを示し、図におい
て、１はステータ、３はティース、５はボビン、６は導
線、７はコイルボビン、８は結線用端板および９は導電
板である。
【００３２】ボビン５は、ステータ１の径方向両端面
に、導線６を巻回したときの導線６こぼれ（ステータ外
径側へのはみ出し）を防止するための端面壁５ａ、導線
６を巻回する巻回部５ｂおよびティース３への装着を可
能とする装着孔５ｃにより構成（図２参照）されてい
る。
【００３３】図３はコイルボビン７を示しており、ボビ
ン５に導線６が整列された状態で巻回されている。ま
た、導線６は結線をステータ１の片側面で行うことがで
きるように、巻始めと巻終りが同一方向から取り出され
ている。
【００３４】このように、あらかじめボビン５に導線６
が巻回されているので、導線６の占積率を従来より大き
く向上させることができ、導線６の発熱を低減すること
ができる。
【００３５】図４はコイルボビン７を装着する前のステ
ータ１を示している。ティース３の幅Ｗは、スロット４
の底面からエアギャップ表面まで同じ幅であるが、上述
のとおりのコイルボビン７の構成により、ティース３の
幅が一定のステータ１であっても、スロット４の内部の
導線６がエアギャップの外側に出ることなく、導線６を
固定することができる。また、いわゆるアウターロータ
型のリラクタンスモータであるため、コイルボビン７の
装着も容易である。
【００３６】図５は導線６と結線用端板８の結線状態を
示している。結線用端板８は導電板９を一体的に樹脂等
の絶縁物で成形する、あるいは図６に示すように、導電
板９を端板上板１０ａおよび端板下板１０ｂで挟む構成
としている。また、導電板９と導線６との接続は、半田
もしくはヒュージング等の方法で行う。
【００３７】図７および図８は本発明の具体例であるモ
ータを示しており（コイルボビン７および結線用端板８
の描画は省略）、ステータ１の外周上にステータ１と同
心上でエアギャップを介して対向し、その形状が歯車状
であるロータ２を具備する、いわゆるリラクタンスモー
タを示している。なお、図７は１／４分割された部分図
であり、実際は３６０度円周上のステータとロータを有
している。
【００３８】上記の構成により、ステータティースの幅
Ｗがスロット底部からエアギャップ表面部まで全て同一
になるため、従来のリラクタンスモータにおいて発生し
ていた磁気飽和（図１０のＡ部で発生）がなくなり過負
荷時のトルク飽和を緩和し高トルクのリラクタンスモー
タを実現することができる。
【００３９】図９に本発明のモータのトルクと電流の関
係を示す。本発明のモータは磁気飽和を緩和できるた
め、従来のステータに比べてトルク定数の大きなモータ
を実現することができる。
【００４０】以上の説明におけるステータ１（例えば図
１参照）はその全体を樹脂でモールドすることで、コイ
ルボビン７の固定を強固にすることが可能となり、リラ
クタンスモータの振動を抑制することができるととも
に、空気より熱伝導率の高い樹脂の使用により、駆動
時、停止時において、コイルの発熱を効率良く放熱でき
る。
【００４１】そして、このようなリラクタンスモータ
を、自動車用のＡＢＳ装置に用いると、車重の増加をと
もなわずに、確実な制動を得ることができる。また、こ
のような機器は、数時間程度の長時間にわたって使用さ
れることはなく、１０分以下の短時間定格による使用が
主となる。このような使用に際し、駆動のために大電流
が通電されリラクタンスモータ本体の温度が上昇したと
しても、次の動作時までにリラクタンスモータの温度を
下げることができる。なお、パワーウインドウ、パワー
ステアリング等のモータに関しても、同様の効果を得る
ことができることは明らかである。
【００４２】以上の説明はリラクタンスモータを例に説
明したが、ロータの内部に永久磁石を埋め込んでいる埋
め込み磁石型同期モータ、ロータの表面に磁石を配置し
ている表面磁石型同期モータ、またはロータの内部に複
数のスリットを有しているシンクロナスリラクタンスモ
ータにおいても同様の効果を得ることができる。
【００４３】
【発明の効果】本発明は、モータは複数のスロットと、
前記スロット底面部からエアギャップ表面部まで同一の
幅を有しているティースと、前記ティースに装着され
る、あらかじめ樹脂等の絶縁物で形成されたボビンに導
線を集中巻方式の巻回されたコイルボビンにより構成さ
れるとともに、ステータ全体を樹脂でモールドしている
ステータと、ステータの外周上にステータと同心上でエ
アギャップを介して対向するロータを具備するモータと
しているため、過負荷時の磁気飽和を緩和することが可
能な、高トルクのモータを得ることができる。
【００４４】また、導線の結線を、導電板を含む結線用
端板により行うことで、大電流通電に際しても、信頼性
の高いモータを得ることができる。
【００４５】また、ステータ全体もしくはロータ、また
はその両方を樹脂でモールドすることで、低振動である
とともに、モータの放熱性能を向上しているため、短時
間定格による使用に際しても、モータの温度を下げるこ
とができる。
【００４６】さらに、上記特有の効果を有するモータ
を、自動車に搭載することで、車重の軽量化が可能で、
走行距離を向上させることができる。また、放熱性能が
優れていることから、自動車の信頼性を向上させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のステータを示す図
【図２】本発明の樹脂ボビンを示す図
【図３】本発明の樹脂ボビンに導線を整列巻きしたコイ
ルボビンを示す図
【図４】本発明のコイルボビンを装着する前のステータ
を示す図
【図５】本発明の導線と結線用端板の結線状態を示す図
【図６】本発明の結線用端板の一例を示す図
【図７】本発明のリラクタンスモータを示す部分断面図
【図８】本発明のリラクタンスモータを示す斜視図
【図９】本発明のリラクタンスモータのトルク性能を示
す図
【図１０】従来の代表的なリラクタンスモータを示す部
分断面図
【図１１】従来例のリラクタンスモータのトルク性能を
示す図
【符号の説明】
１ ステータ ２ ロータ ３ ティース ４ スロット ５ ボビン ６ 導線 ７ コイルボビン ８ 結線用端板 ９ 導電板
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 3/44 Ｈ０２Ｋ 3/44 Ｂ 3/46 3/46 Ｂ 15/10 15/10 15/12 15/12 Ｅ (72)発明者 渡辺 彰彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 田中 裕明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山▲崎▼ 昭彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 奥山 進一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 関 育剛 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H002 AA01 AA05 AA07 AA09 AB01 AB08 AE06 AE07 AE08 5H603 AA01 AA03 AA09 BB01 BB09 BB12 CB02 CB03 CB04 CC11 CC15 CC17 CD01 CD04 CD21 CE01 EE10 FA16 5H604 AA03 AA05 AA08 BB01 BB10 BB14 CC01 CC05 CC16 DA14 DB01 DB26 PB01 PB03 PE06 5H615 AA01 BB01 BB07 BB14 BB16 PP01 PP02 PP06 PP07 PP08 PP13 PP14 PP15 QQ02 QQ19 QQ26 QQ27 RR02 RR07 SS05 SS11 SS44 TT05 TT26 5H619 AA01 AA03 AA04 AA05 AA11 BB01 BB06 BB24 PP01 PP02 PP05 PP06 PP08 PP14 PP17

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のスロットと、前記スロット底面部
    からエアギャップ表面部まで同一の幅を有しているティ
    ースと、前記ティースに装着される、あらかじめ樹脂等
    の絶縁物で形成されたボビンに導線を集中巻方式の巻回
    されたコイルボビンにより構成されるステータと、前記
    ステータの外周上にステータと同心上でエアギャップを
    介して対向し、その形状が歯車状であるロータを具備す
    ることを特徴とするモータ。
  2. 【請求項２】 複数のスロットと、前記スロット底面部
    からエアギャップ表面部まで同一の幅を有しているティ
    ースと、前記ティースに装着される、あらかじめ樹脂等
    の絶縁物で形成されたボビンに導線を集中巻方式の巻回
    されたコイルボビンにより構成されるステータと、前記
    ステータの外周上にステータと同心上でエアギャップを
    介して対向し、その内部に永久磁石を埋め込んでいる埋
    め込み磁石型ロータを具備することを特徴とするモー
    タ。
  3. 【請求項３】 複数のスロットと、前記スロット底面部
    からエアギャップ表面部まで同一の幅を有しているティ
    ースと、前記ティースに装着される、あらかじめ樹脂等
    の絶縁物で形成されたボビンに導線を集中巻方式の巻回
    されたコイルボビンにより構成されるステータと、前記
    ステータの外周上にステータと同心上でエアギャップを
    介して対向し、その対向側表面に磁石を配置した構造の
    表面磁石型ロータを具備することを特徴とするモータ。
  4. 【請求項４】 複数のスロットと、前記スロット底面部
    からエアギャップ表面部まで同一の幅を有しているティ
    ースと、前記ティースに装着される、あらかじめ樹脂等
    の絶縁物で形成されたボビンに導線を集中巻方式の巻回
    されたコイルボビンにより構成されるステータと、前記
    ステータの外周上にステータと同心上でエアギャップを
    介して対向し、その内部に複数のスリットを有している
    ロータを具備することを特徴とするモータ。
  5. 【請求項５】 導線の結線を導電板を絶縁物で被覆する
    ことで構成された結線用端板によることを特徴とする請
    求項１から請求項４のいずれか１項に記載のモータ。
  6. 【請求項６】 ステータ全体を樹脂でモールドしている
    ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項
    に記載のモータ。
  7. 【請求項７】 ロータを樹脂でモールドしていることを
    特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載
    のモータ。
  8. 【請求項８】 短時間定格にて使用されるモータであっ
    て、前記モータ構成が請求項１から請求項７のいずれか
    １項に記載の構成であることを特徴とするモータ。
  9. 【請求項９】 請求項１から請求項８のいずれか１項に
    記載のモータを搭載したことを特徴とする自動車。
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