(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、製造性を向上することにある。      【解決手段】上記課題を解決するため、回転電機の固定子は、複数のスロット部を有し、軸方向に沿って積層される積層鋼板から構成される固定子鉄心と、スロット部を形成するコア部に設けられるボビンと、ボビンを介してコア部に巻きつけられる固定子巻線と、を備え、ボビンは、コア部周方向に設けられる第１部材と、第１部材とコア部を介して対向する第２部材と、により構成され、第１部材及び第２部材は、コア部の軸方向端面と接する第１面と、コア部の周方向端面と接する第２面と、を有し、コア部には、積層鋼板を仮止めするための部材を取り付けるための取り付け部が形成され、軸方向から見た場合、第１面は、取り付け部と重ならない位置に配置される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスロット部を有し、軸方向に沿って積層される積層鋼板から構成される固定子鉄心と、
前記スロット部を形成するコア部に設けられるボビンと、
前記ボビンを介して前記コア部に巻きつけられる固定子巻線と、を備える回転電機の固定子であって、
前記ボビンは、前記コア部周方向に設けられる第１部材と、前記第１部材と前記コア部を介して対向する第２部材と、により構成され
前記第１部材及び前記第２部材は、前記コア部の軸方向端面と接する第１面と、前記コア部の周方向端面と接する第２面と、を有し、
前記コア部には、前記積層鋼板を仮止めするための部材を取り付けるための取り付け部が形成され、
軸方向から見た場合、前記第１面は、前記取り付け部と重ならない位置に配置される回転電機の固定子。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機の固定子であって、
前記第１部材と前記第２部材とが互いに非接触となる回転電機の固定子。
【請求項３】
請求項１乃至２のいずれかに記載の回転電機の固定子であって、
前記取り付け部は、貫通孔である回転電機の固定子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の回転電機の固定子であって、
前記固定子鉄心は、周方向に分割される分割コアである回転電機の固定子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の回転電機の固定子であって、
前記第１部材及び第２は部材は、前記固定子鉄心の径方向から見てコの字形状である回転電機の固定子。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の回転電機の固定子であって、
前記第１部材と前記第２部材とは、同一形状である回転電機の固定子。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の回転電機の固定子と、
所定の隙間を介して前記固定子と対向する回転子と、を備える回転電機。
【請求項８】
仮止め部材を積層鋼板により構成される固定子鉄心の取り付け部に取り付ける第１工程と、
前記固定子鉄心樹脂材により構成される第１部材と前記第２部材とを前記固定子鉄心に固定する第２工程と、
前記仮止め部材を前記固定子鉄心から外す第３工程と、を備える回転電機の固定子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固定子の絶縁構造、これを用いた回転電機、およびこれらの製造方法に関し、特に固定子鉄心および絶縁構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両駆動用として用いられる回転電機は低損失・高出力化が求められている。そのために固定子の鉄心には、積層鉄心が用いられる。積層鉄心は、積厚に合わせて積層された後、カシメ若しくは溶接で締結される。このとき、固定子鉄心の表面に生成されている磁路への影響により、鉄損の増加が問題となる。
【０００３】
上記の問題を対策するため、特許文献１では積層鉄心の周壁部に樹脂充填を行い、積層鉄心を締結させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−３８５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この場合、積層鉄心間に樹脂を介在することで、積層鉄心の占積率が低下し、出力が低減されてしまう。さらに、分割鉄心の場合、１台当たりの固定子に対して複数回の樹脂充填作業が必要となり、製造性が低下してしまう。一方、分割固定子鉄損を低減するために締結されない積層鉄心を採用した場合、積層鉄心が整列されていないため、樹脂ボビンの挿入性が困難となり、製造性が低下してしまう。
【０００６】
本発明の課題は、製造性を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、回転電機の固定子は、複数のスロット部を有し、軸方向に沿って積層される積層鋼板から構成される固定子鉄心と、スロット部を形成するコア部に設けられるボビンと、ボビンを介してコア部に巻きつけられる固定子巻線と、を備え、ボビンは、コア部周方向に設けられる第１部材と、第１部材とコア部を介して対向する第２部材と、により構成され、第１部材及び第２部材は、コア部の軸方向端面と接する第１面と、コア部の周方向端面と接する第２面と、を有し、コア部には、積層鋼板を仮止めするための部材を取り付けるための取り付け部が形成され、軸方向から見た場合、第１面は、取り付け部と重ならない位置に配置される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、製造性の高い回転電機の固定子、及び回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例に係る回転電機の部分断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る回転電機の断面図である。
【図３】本発明の一実施例に係る固定子鉄心３１１と仮止め機構４０１の斜視図である。
【図４】本発明の一実施例に係る固定子鉄心３１１の上面図である。
【図５】本発明の一実施例に係る固定子鉄心３１１と仮止め機構４０１と樹脂ボビン５１０の断面図である。
【図６】本発明の一実施例に係る固定子鉄心３１１の上面図である。
【図７】本発明の一実施例に係る固定子巻線３１０と第１ボビン５１１と第２ボビン５１２の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を、自動車に使用される回転電機を用いて説明するが、適用製品は自動車に限定されない。
【００１１】
［実施例１］
本発明の第１の実施例について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例に係る回転電機の部分断面図である。図１に示されるように、回転電機１００は、固定子３００と、固定子の内側に回転自由に備えられた回転子２００と、回転子２００の中央部に接続される回転軸２５０から構成される。
【００１２】
固定子３００は、導体に流れる電流によって磁界を生じさせる。回転子２００の中央部に接続される回転軸２５０は、前記固定子３００から生じる磁界により回転し、回転エネルギーを伝達する。回転子２００は、径方向において、所定の空隙を介して固定子３００と対向する。
【００１３】
図２は、本発明の一実施例に係る回転電機の断面図である。回転子鉄心２１０は、永久磁石２２０を収納する収納部が形成されており、表面に磁路が形成される。回転子鉄心２１０は、交流磁場下で発生する鉄損を低減するために、軟磁性材料が用いられており、渦電流を低減可能な積層鋼板を用いる。永久磁石２２０は、磁束を発生させ、固定子３００の回転磁界との作用により回転子２００を回転させる。
【００１４】
固定子３００には、複数の分割された固定子巻線３１０が円筒状に配置される。固定子巻線３１０は、焼嵌め又は圧入によってハウジング３２０内周面に固定される。ハウジング３２０には、固定子巻線３１０に流れている磁束を外部に遮断できる軟磁性材料を用いる。
【００１５】
固定子巻線３１０は、固定子鉄心３１１に絶縁確保するための樹脂ボビン５１０と、樹脂ボビン５１０に巻装されるコイル３１３と、から構成される。固定子鉄心３１１は、径方向において均等に分割された積層鋼板から構成される。コイル３１３は、固定子鉄心３１１に巻き付ける電気抵抗の小さい線材、例えば銅線を用いる。
【００１６】
樹脂ボビン５１０は、固定子鉄心３１１とコイル３１２の絶縁を確保するため、固定子鉄心３１１とコイル３１２の間に配置される。樹脂ボビン５１０は、強度及び耐熱性が高い樹脂から成形される。
【００１７】
図３は、本発明の一実施例に係る固定子鉄心３１１と仮止め機構４０１の斜視図である。
【００１８】
一般に、固定子鉄心は、所定の形状を軟磁性材料から１枚ずつ打抜き、積厚に合わせて積層された後、カシメ又は溶接で締結される。このカシメや溶接による締結が固定子鉄心の表面の磁路へ影響し、鉄損が増加してしまう。そのため、本実施例ではカシメや溶接等で締結しない構造を採用する。
【００１９】
図３に示されるように、固定子鉄心３１１の中心に貫通穴３１２を設けて、仮止め機構４０１で固定する。貫通穴３１２は、Φ３以上が望ましいがΦ３より小さくてもよい。固定子鉄心３１１を仮止め機構４０１で固定することで、固定子鉄心３１１の積層鋼板のずれを防止し、かつ積厚長さ管理が可能となる。このとき、仮止め機構４０１を介して固定子鉄心３１１を加圧する必要がないため、磁路への影響による鉄損の増加を抑制することができる。仮止め機構４０１は一般的な締結機構、例えばリベットやボルトなどでもよい。
【００２０】
図４は、本発明の一実施例に係る固定子鉄心３１１と仮止め機構４０１を軸方向から見た図である。図５は、固定子鉄心３１１と仮止め機構４０１と樹脂ボビン５１０の断面図である。
【００２１】
図５に示されるように、樹脂ボビン５１０は、第１ボビン５１１と第２ボビン５１２とにより形成される。第１ボビン５１１と第２ボビン５１２は、固定子巻線３１０が固定子鉄心３１１の軸方向の端面から突出する領域をコイルエンド領域と、固定子３００内に配置されるスロット部で形成される。換言すると、第１ボビン５１１と第２ボビン５１２は、固定子鉄心３１１の径方向から見てコの字形状に形成される。
【００２２】
つまり、樹脂ボビン５１０は、固定子鉄心２１０のコア部周方向に設けられる第１ボビン５１１と、第１ボビン５１１とコア部を介して対向する第２ボビンと、により構成され、第１ボビン５１１及び第２ボビン５１２は、コア部の軸方向端面と接する第１面と、コア部の周方向端面と接する第２面と、を有する。第１ボビン５１１と第２ボビン５１２は、コア部を中心として、対称となる形状にしてもよいし、非対称となる形状にしてもよい。もっとも、第１ボビン５１１と第２ボビンを同形状にした場合、部品点数を削減することができるため、製造性が向上する。
【００２３】
ここで、樹脂ボビン５１０を軸方向に分割した場合、固定子鉄心３１１の積厚公差と、ボビンの軸方向長さの公差の関係により、軸方向に分割したボビン同士が突き当ってしまうことがあり、製造性が悪化してしまうことがある。そこで、樹脂ボビン５１０を周方向に分割することにより、軸方向に分割した場合と比較して、ボビンの製造公差の影響が少なくなり、製造性が向上する。
【００２４】
本実施例のように樹脂ボビン５１０を周方向に分割することにより、固定子鉄心３１１の積厚公差の影響を考慮しなくてよいため、製造性を向上することが可能である。この効果は、仮止め機構４０１を用いず、加締め等により積層鋼板を締結する場合にも有効である。この場合、分割ボビン同士が突き当らないように空間部を設ける構成としてもよいし、ボビンにかかる応力を低減するために、固定子鉄心３１１の軸方向端面と接する部分の形状をテーパ状にしてもよい。
【００２５】
固定子鉄心３１１を仮止め機構４０１で固定した状態で周方向両側から第１ボビン５１１および第２ボビン５１２を固定子鉄心３１１に嵌め込む。これにより、固定子鉄心３１１の積層鋼板のずれを防止し、かつ積厚長さ管理が可能となり、製造性が向上する。
【００２６】
また、分割固定子鉄心に嵌合せた樹脂ボビンの分割形状を短手方向にすることで、締結されない固定子鉄心を仮止めしながら樹脂ボビンを挿入することが可能となる。また、前記分割固定子表面の一部が前記短手方向に分割される樹脂ボビンと封止されないため、冷却性も向上できる。
【００２７】
ここで、第１ボビン５１１と前記第２ボビン５１２が仮止め機構４０１と干渉しないように、各ボビンと仮止め機構とが非接触となる空間部を設ける構成としてもよい。なお、第１ボビン５１１と第２ボビン５１２と固定子鉄心３１１との固定力を増加させるため、仮止め機構４０１形状により第１ボビン５１１と第２ボビン５１２を接触する構成としてもよい。これにより、積層鋼板がばらけづらくなるため、製造性が向上する。
【００２８】
図６は、本発明の一実施例に係るコイル３１０が巻回された固定子鉄心３１１と樹脂ボビン５１０を示した図である。図７は、本発明の一実施例に係る固定子鉄心３１１と樹脂ボビン５１０の断面図である。仮止め機構４０１を固定子鉄心３１１から取り外してから通常の巻線作業を実施する。
【００２９】
尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の一例ではあるが、その範囲を限定するものではなく  本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更することができる。たとえば、図３では、固定子鉄心３１１の中心に貫通穴３１２を設ける構成としているが、貫通穴３１２を設ける位置は、これに限定されない。また、貫通穴３１２は単数でも複数でもよく、その数は限定されない。
【００３０】
また実施例では、固定子３１１は分割コアを採用しているが、本発明は分割コアに限定されない。もっとも、分割コアの場合、１つの固定子３１１が備える積層鋼板の枚数が多いため、積層鋼板のずれ防止と積厚管理が容易となり、製造性が向上するというより顕著な効果を発する。
【符号の説明】
【００３１】
１００…回転電気、２００…回転子、２１０…回転子鉄心、２２０…永久磁石、２５０…回転軸、３００…固定子、３１０…固定子巻線、３１１…固定子鉄心、３１３…コイル、４０１…仮止め機構、５１０…樹脂ボビン、５１１…第１ボビン、５１２…第２ボビン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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