(57)【要約】【課題】回転電機のステータにおける隣接するコイル間を接続する渡り線が、コイルエンドと直接接触することを確実に防止することができ、よってコイルの絶縁性の劣化を防止できるステータの製造方法及び該製造方法により製造されたステータの提供を課題とする。【解決手段】スロット１３０を両側に備えた複数のティース部１１２を環状に配置してなるステータコア１１０の各ティース部１１２に、スロット１３０を利用してコイル１２０を巻回した状態でコイルエンド１２０ｂ側の端面をプレスするプレス加工工程を経て製造されるステータ１００の製造方法であって、前記プレス加工工程の前に隣接するコイル１２０間を接続する渡り線１２０ａを低誘電率絶縁物１４０で被覆する渡り線被覆工程を有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットを両側に備えた複数のティース部を環状に配置してなるステータコアの各ティース部に、スロットを利用してコイルを巻回した状態でコイルエンド側の端面をプレスするプレス加工工程を経て製造されるステータの製造方法であって、前記プレス加工工程の前に隣接するコイル間を接続する渡り線を低誘電率絶縁物で被覆する渡り線被覆工程を有することを特徴とするステータの製造方法。
【請求項２】
低誘電率絶縁物は、マイカテープ或いはガラススリーブであることを特徴とする請求項１に記載のステータの製造方法。
【請求項３】
低誘電率絶縁物で被覆する渡り線は、第１コイルと第２コイルとの間の渡り線であることを特徴とする請求項１又は２に記載のステータの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載のステータの製造方法で製造されたステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータの製造方法及び該製造方法により製造されたステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数個のコイルを装着するステータを備える回転電機がインバータで駆動される場合は多い。そのような回転電機では、インバータが半導体の高速スイッチングにより、矩形パルスを発生し、電源ケーブルを介して電圧が印加される。電圧が印加される際、反射などの原因で急峻なサージ電圧が発生する。このサージ電圧により、コイル巻線間にコロナ放電が発生し、巻線の絶縁性が劣化し、回転電機が焼損する場合が多い。
巻線間のコロナ放電は、巻線間の電位差が大きい場合に発生し易い。同じ相における巻線間の電位差は、サージ電圧が作用する時の巻線間分担電圧となる。サージ電圧は、各コイルに均等に分担されず、電圧入力側に近いほど、高い分担率で分担される。つまりサージ電圧が作用する時の同じ相における巻線間の電位差は、電圧入力側に近いほど大きくなる。
一般的に、サージ電圧の６５％〜８０％の電圧が電圧入力端子側の１個目のコイルに分担される。
また巻線間のコロナ放電は、巻線同士が接触し、且つ巻線間の電位差が大きい場合に発生し易く、巻線同士の接触位置により巻線間の電位差は異なる。
コイルを装着するステータを備える回転電機は、通常コイルをコアに装着後、コアから出ているコイルエンドを小さくするため、金型の中でプレスすることで整形される。しかしこの整形時において、隣接するコイルエンド同士が接触することが多い。このように隣接するコイルエンド同士が接触した状態でステータが製造された場合、巻線間に電位差が生じ、コロナ放電が発生するという問題があった。
この問題に対して、従来、隣接するコイルエンド間に絶縁紙を挿入することでコイルエンド同士が接触することを防止するものがあった。そのようなものとして下記特許文献１がある。
下記特許文献１に示す回転機は、簡単な構造で同相のコイル間の絶縁を実現できるメリットがある。
【特許文献１】特開２００８−１２５１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記特許文献１で示す回転機は、隣接するコイル間を接続する渡り線とコイルエンドとが直接接触することを防止できるものではなく、隣接するコイル間を接続する渡り線を有するステータにおいて、渡り線とコイルエンドとの直接接触に伴い発生する巻線間の電位差によるコロナ放電の発生を防止できないという問題があった。
【０００４】
そこで本発明は上記従来における問題点を解決し、回転電機のステータにおける隣接するコイル間を接続する渡り線がコイルエンドと直接接触することを確実に防止することができ、よってコイルの絶縁性の劣化を防止できるステータの製造方法及び該製造方法により製造されたステータの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のステータの製造方法は、スロットを両側に備えた複数のティース部を環状に配置してなるステータコアの各ティース部に、スロットを利用してコイルを巻回した状態でコイルエンド側の端面をプレスするプレス加工工程を経て製造されるステータの製造方法であって、前記プレス加工工程の前に隣接するコイル間を接続する渡り線を低誘電率絶縁物で被覆する渡り線被覆工程を有することを第１の特徴としている。
【０００６】
上記本発明の第１の特徴によれば、スロットを両側に備えた複数のティース部を環状に配置してなるステータコアの各ティース部に、スロットを利用してコイルを巻回した状態でコイルエンド側の端面をプレスするプレス加工工程を経て製造されるステータの製造方法であって、前記プレス加工工程の前に隣接するコイル間を接続する渡り線を低誘電率絶縁物で被覆する渡り線被覆工程を有する構成としてあることから、隣接するコイル間を接続する渡り線を低誘電率絶縁物で被覆することで、渡り線がコイルエンドと直接接触することを確実に防止することができる。よってコイル間のコロナ放電を効果的に抑制することができ、コイルの絶縁性の劣化を防止することができる。
【０００７】
また本発明のステータの製造方法は、上記第１の特徴に加えて、低誘電率絶縁物は、マイカテープ或いはガラススリーブであることを第２の特徴としている。
【０００８】
上記本発明の第２の特徴によれば、上記第１の特徴による作用効果に加えて、低誘電率絶縁物は、マイカテープ或いはガラススリーブである構成としてあることから、柔軟性に優れたマイカテープ或いはガラススリーブを用いることで、渡り線との密着性を良好なものとすることができ、コイルの絶縁性の劣化を一段と防止することができる。また渡り線への被覆工程を容易なものとすることができ、製造効率の良いステータの製造方法とすることができる。
【０００９】
また本発明のステータの製造方法は、上記第１又は第２の特徴に加えて、低誘電率絶縁物で被覆する渡り線は、第１コイルと第２コイルとの間の渡り線であることを第３の特徴としている。
【００１０】
上記本発明の第３の特徴によれば、上記第１又は第２の特徴による作用効果に加えて、低誘電率絶縁物で被覆する渡り線は、第１コイルと第２コイルとの間の渡り線である構成としてあることから、巻線間電位差が大きくなる電圧入力側の第１コイルと第２コイルとを接続する渡り線がコイルエンドと直接接触することを確実に防止することができる。よってコイル間のコロナ放電を効果的に抑制することができ、コイルの絶縁性の劣化を防止することができる。
【００１１】
また本発明のステータは、請求項１〜３の何れか１項に記載のステータの製造方法で製造されたことを第４の特徴としている。
【００１２】
上記本発明の第４の特徴によれば、ステータは請求項１〜３の何れか１項に記載のステータの製造方法で製造される構成としてあることから、渡り線がコイルエンドと直接接触することを確実に防止することができる。よってコイル間のコロナ放電を効果的に抑制することができ、コイルの絶縁性の劣化を防止することができる。また製造効率の良いステータとすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のステータの製造方法及び該製造方法により製造されたステータによれば、回転電機のステータにおける隣接するコイル間を接続する渡り線が、コイルエンドと直接接触することを確実に防止することができ、コイルの絶縁性の劣化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下の図面を参照して、本発明の実施形態に係るステータの製造方法及び該製造方法により製造されたステータを説明し、本発明の理解に供する。しかし、以下の説明は本発明の実施形態であって、特許請求の範囲に記載の内容を限定するものではない。
【００１５】
図１は本発明の実施形態に係るステータの巻線構造を模式的に表す平面図である。図２は本発明の実施形態に係るステータを備えたモータへの配電系統を示す模式図である。図３は本発明の実施形態に係るステータを備えたモータの概略配線図である。図４は本発明の実施形態に係るステータの部分拡大図で、（ａ）はステータのプレス加工前の状態を示す斜視図、（ｂ）は渡り線の斜視図である。図５は本発明の実施形態に係るステータのティース部を正面から見た部分拡大図で、（ａ）はプレス加工前の状態を示す図、（ｂ）はプレス加工時の状態を示す図である。
【００１６】
まず図１〜図３を参照して、本発明の実施形態に係るステータを備えたモータを説明する。
【００１７】
図１に示すように、モータ１０は、ステータ１００と図示しないロータとから構成される。
また図２、図３に示すように、このモータ１０は、インバータ制御によりスイッチングされた電力が供給されるＰＷＭ駆動（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）の３相式モータである。具体的には図２に示すように、バッテリー２００からの電力が、その電圧をリレー３００及び昇圧コンバータ４００により上げられ、スイッチング素子を備えるインバータ制御部５００を経て、高圧ケーブル６００と接続された図示しないＵ相、Ｖ相、Ｗ相の入力端子を経てモータ１０に供給される。また図３に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相はそれぞれ、直列接続された４本のコイル１２０を１対備える構成である。
【００１８】
スイッチング素子としては、縦型ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、横型デバイス、サイリスタ、ＧＴＯ（Ｇａｔｅ  Ｔｕｒｎ−Ｏｆｆ  Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等、任意のスイッチング素子を用いることができる。
【００１９】
次に図１〜図５を参照して、本発明の実施形態に係るステータ１００を説明する。
【００２０】
前記ステータ１００は、モータ１０の固定子であり、図１に示すように、ステータコア１１０と、エナメル等で絶縁被覆されたコイル１２０とから構成される。
【００２１】
前記ステータコア１１０は、図１に示すように、環状のステータコア本体１１１と、環状に複数配置されたティース部１１２とから構成されている。またティース部１１２の両側には複数のスロット１３０が構成され、このスロット１３０を利用してコイル１２０がティース部１１２に巻回される。
【００２２】
より具体的には、図３に示すように、本実施形態におけるモータ１０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相式モータである。また各相は、直列接続された４本のコイル１２０を１対備える構成であるところ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相毎に予め巻回された状態のコイル１２０を各スロット１３０に挿入することで、図１、図４に示すように、コイル１２０がティース部１１２に巻回された状態となる。なお図４は、Ｕ相を構成するコイル１２０がティース部１１２に巻回された状態を簡略化して示すものである。
図１、図３に示すように、この状態において、各相を構成するコイル１２０の一端は高圧ケーブル６００と接続される入力端子１２０Ｕ、１２０Ｖ、１２０Ｗとなり、他端は中性点１２０ＵＮ、１２０ＶＮ、１２０ＷＮとなる。
【００２３】
また図１、図３、図４に示すように、直列接続された４本のコイル１２０において、隣接するコイル１２０間は、渡り線１２０ａで接続されている。このような構成とすることで、例えば図１におけるＵ相において、コイル端子１２０Ｕに高圧ケーブル６００を接続することで、Ｕ相に電力を供給することが可能となる。
【００２４】
また図４、図５に示すように、隣接するコイル１２０間が渡り線１２０ａで接続された状態において、渡り線１２０ａは、コイルエンド１２０ｂよりも上側に位置している。
ここで「コイルエンド」とは、図４、図５に示すように、ティース部１１２に巻回されたコイル１２０において、ティース部１１２の上部端面１１２ａ、下部端面１１２ｂよりも上下に出ている部分を示すものとする。
【００２５】
また図４（ｂ）に示すように、渡り線１２０ａは、その外周が低誘電率絶縁物１４０で被覆されている。
コイル１２０を装着するステータ１００は、コイル１２０をティース部１１２に巻回後、図５に示すように、コイルエンド１２０ｂを小さくするため、金型７００、７００間で前記コイルエンド１２０ｂを渡り線１２０ａと共にプレスするプレス加工工程を経て製造される。
【００２６】
しかし、このプレス加工工程において、渡り線１２０ａがコイルエンド１２０ｂに接触する。
つまり図４の（ａ）に示すように、渡り線１２０ａは、コイルエンド１２０ｂよりも上側に位置し且つコイルエンド１２０の上側を斜めに渡っている。
よってプレス加工する際、図５の（ａ）に示すように、プレス加工前に渡り線１２０ａとコイルエンド１２０ｂとの間に生じていた隙間Ｌは、図５の（ｂ）に示すように、プレス加工を施すことで消滅し、渡り線１２０ａはコイルエンド１２０ｂと接触する。
【００２７】
しかし、本実施形態の場合は渡り線１２０ａが低誘電率絶縁物１４０で被覆されているので、渡り線１２０ａがコイルエンド１２０ｂと直接接触しても、コイル１２０間に電位差が生じてコロナ放電が発生することを効果的に防止できる。従ってコイル１２０の絶縁性の劣化を防止することができる。渡り線１２０ａがエナメル等のみで被覆されている場合には、前記接触によりコロナ放電が発生し易くなる。
【００２８】
なお低誘電率絶縁物１４０は、マイカテープ或いはガラススリーブであることが望ましい。柔軟性に優れたマイカテープ或いはガラススリーブを用いることで、渡り線１２０ａとの密着性を良好なものとすることができ、コイル１２０の絶縁性の劣化を一段と防止することができる。また渡り線１２０ａへの被覆工程を容易なものとすることができ、製造効率の良いステータ１００とすることができる。
【００２９】
また低誘電率絶縁物を渡り線１２０ａへ被覆する渡り線被覆工程は、コイル１２０をスロット１３０に挿入する前、つまりコイル１２０をＵ相、Ｖ相、Ｗ相毎に予め巻回した段階で行う。このような構成とすることで、製造効率を向上させることができる。
またその被覆範囲は、渡り線１２０ａの全長であり、その被覆方法は、マイカテープの場合は、マイカテープをコイル１２０に巻回した後、熱融着させることで行い、ガラススリーブの場合は、スリーブ内にコイル１２０を挿入した後、熱融着させることで行う。
またその被覆厚は、マイカテープの場合は、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであることが望ましく、ガラススリーブの場合は、内径が４ｍｍ〜６ｍｍで、厚みが０．５ｍｍ〜１．０ｍｍであることが望ましい。
【００３０】
このように渡り線１２０ａの全長に低誘電率絶縁物１４０を被覆することで、任意の渡り線１２０ａが直接的に接続しているコイル１２０間のコイルエンド１２０ｂのみでなく、前記任意の渡り線１２０ａから遠く離れたコイル１２０のコイルエンド１２０ｂに任意の渡り線１２０ａが接触するような、予測不能な渡り線１２０ａとコイルエンド１２０ｂとの直接接触をも確実に防止することができる。
【００３１】
なお本実施形態においては、図３に示すように、隣接するコイル１２０間を接続する全ての渡り線１２０ａに低誘電率絶縁物１４０を被覆する構成としたが、このような構成に限るものではない。
例えば、図３に示すように、各相における第１コイル１２１と第２コイル１２２間を接続する渡り線１２０ａのみに低誘電率絶縁物１４０を被覆するような構成とすることができる。
ここで「第１コイル、第２コイル」とは、複数個のコイルを装着するステータにおいて、各相における電圧入力側に最も近いコイルを第１コイル、２番目に近いコイルを第２コイルと意味するものとする。
【００３２】
サージ電圧は各コイル１２０に均等に分担されず、電圧入力側に近いほど、高い分担率で分担され、コイル１２０間の電位差も大きくなる。つまり各相において、第１コイル１２１と第２コイル１２２間に最も大きい巻線間電位差が生じる。よってこのような構成とすることで、巻線間電位差が大きくなる電圧入力側の第１コイル１２１と第２コイル１２２とを接続する渡り線１２０ａがコイルエンド１２０ｂと直接接触することを確実に防止することができる。これに伴い、コイル１２０間のコロナ放電を効果的に抑制することができ、コイル１２０の絶縁性の劣化を防止することができる。
また隣接するコイル１２０間を接続する全ての渡り線１２０ａに低誘電率絶縁物１４０を被覆する場合に比べ、低誘電率絶縁物１４０のコイル１２０への被覆工数及び材料費を低減させることができ、製造効率を向上させることができる。
【００３３】
次にステータ１００の製造工程を簡略化して説明する。
まずコイル巻回工程において、コイル１２０をＵ相、Ｖ相、Ｗ相毎に予め巻回する。そして渡り線被覆工程において、隣接するコイル１２０間を接続する渡り線１２０ａに低誘電率絶縁物１４０を被覆する。そして予め巻回され且つ低誘電率絶縁物１４０が被覆されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相を構成する各コイル１２０をブレード等のジグを用いてステータコア１１０のスロット１３０に挿入する。そしてプレス加工工程において、金型７００を用いてコイル１２０のコイルエンド１２０ｂを渡り線１２０ａと共にをプレス加工する。このような行程を経てステータ１００が製造される。
【００３４】
なお、ステータコア１１０やスロット１３０の大きさ、形状等は、本実施形態のものに限る必要はなく、適宜変更可能である。またステータコア１１０の材質も圧粉磁心や電磁鋼板等、モータのステータコアとして通常用いられるものであれば如何なるものであってもよい。また分割ステータコアでも一体的に成形されたステータコアでも何れであってもよい。
またコイル１２０の材質、形状、数等も本実施形態のものに限る必要はなく、ステータを構成するコイルとして通常用いられるものであれば如何なるものであってもよい。
またＵ相、Ｖ相、Ｗ相を構成するコイル１２０の数、接続態様も本実施形態のものに限る必要はなく、適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明はインバータ制御によりスイッチングされた電力をコイルに供給するモータ等の電動機に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係るステータの巻線構造を模式的に示す平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るステータを備えたモータへの配電系統を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係るステータを備えたモータの概略配線図である。
【図４】本発明の実施形態に係るステータの部分拡大図で、（ａ）はステータのプレス加工前の状態を示す斜視図、（ｂ）は渡り線の斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係るステータのティース部を正面から見た部分拡大図で、（ａ）はプレス加工前の状態を示す図、（ｂ）はプレス加工時の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０        モータ
１００      ステータ
１１０      ステータコア
１１１      ステータコア本体
１１２      ティース部
１１２ａ    上部端面
１１２ｂ    下部端面
１２０      コイル
１２０ａ    渡り線
１２０ｂ    コイルエンド
１２０Ｕ    Ｕ相端子
１２０ＵＮ  Ｕ相中性点
１２０Ｖ    Ｖ相端子
１２０ＶＮ  Ｖ相中性点
１２０Ｗ    Ｗ相端子
１２０ＷＮ  Ｗ相中性点
１２１      第１コイル
１２２      第２コイル
１３０      スロット
１４０      低誘電率絶縁物
２００      バッテリー
３００      リレー
４００      昇圧コンバータ
５００      インバータ制御部
６００      高圧ケーブル
７００      金型
Ｌ          隙間
【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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