(57)【要約】【課題】多相コイルを分布巻きしてなるモータのステータにおいて、ステータ成形時のコイルの変形に追随できる相間絶縁材を設ける。【解決手段】多相コイルを分布巻きしてなるモータのステータであって、各相を形成するコイル間のうち、少なくともコイルエンドにおけるコイル間には相間絶縁材５が介装されており、コイルエンドにおける各コイル４ａ、４ｂ、４ｃと相間絶縁材５とが樹脂材にて一体固化されてなるステータにおいて、相間絶縁材５は、少なくとも絶縁性能を備えた繊維からなる編物から構成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相コイルを分布巻きしてなるモータのステータであって、各相を形成するコイル間のうち、少なくともコイルエンドにおけるコイル間には相間絶縁材が介装されており、コイルエンドにおける各コイルと相間絶縁材とが樹脂材にて一体固化されてなるステータにおいて、
前記相間絶縁材は、少なくとも絶縁性能を備えた繊維からなる編物から構成されていることを特徴とするステータ。
【請求項２】
請求項１に記載のステータにおいて、
前記相間絶縁材は、各コイルのうち、少なくとも中間に位置するコイルを覆うように配設されていることを特徴とするステータ。
【請求項３】
請求項２に記載のステータにおいて、
前記相間絶縁材は、ステータの両端の一組のコイルエンドをそれぞれ覆う一組の絶縁部と、前記一組の絶縁部を繋ぐ繋ぎ部とを備えることを特徴とするステータ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のステータにおいて、
少なくとも絶縁性能を備えた繊維からなる編物から構成されており、各相を形成するコイルと、ステータを収容するステータハウジングとの間を絶縁するための絶縁材をさらに設けたことを特徴とするステータ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のステータにおいて、
前記繊維は、アラミド繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリベンゾビスオキサゾール繊維、ポリベンゾビスチアゾール繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ダイニーマ繊維のいずれか１種からなることを特徴とするステータ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のステータにおいて、
前記樹脂材は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂を含む熱硬化性樹脂からなることを特徴とするステータ。
【請求項７】
多相コイルを分布巻きしてなるモータのステータにおけるコイル相間の絶縁方法であって、
各相を構成するそれぞれのコイルをステータコアに装着するとともに、編物からなる相間絶縁材を各コイル間に装着する第一工程と、コイルエンドにおける各コイルと相間絶縁材とを樹脂材にて一体固化させる第二工程と、を備えることを特徴とするコイル相間の絶縁方法。
【請求項８】
請求項７に記載のコイル相間の絶縁方法において、
前記相間絶縁材は、ステータの両端の一組のコイルエンドをそれぞれ覆う一組の絶縁部と、前記一組の絶縁部を繋ぐ繋ぎ部とを備えることを特徴とするコイル相間の絶縁方法。
【請求項９】
請求項７または請求項８のいずれか一項に記載のコイル相間の絶縁方法において、
各相を形成するコイルと、ステータを収容するステータハウジングとの間を絶縁するために、編物からなる絶縁材を配設する第三工程をさらに備えることを特徴とするコイル相間の絶縁方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のコイル相間の絶縁方法において、
前記第三工程に次いで編物からなる絶縁材を樹脂材にて一体固化させる第四工程をさらに備えることを特徴とするコイル相間の絶縁方法。
【請求項１１】
請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載のコイル相間の絶縁方法において、
前記繊維は、アラミド繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリベンゾビスオキサゾール繊維、ポリベンゾビスチアゾール繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ダイニーマ繊維のいずれか１種からなり、前記樹脂材は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂を含む熱硬化性樹脂からなることを特徴とするコイル相間の絶縁方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多相コイルを分布巻きしてなるモータのステータ、及び、ステータのコイル相間の絶縁方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多相コイルを分布巻きしてなるモータのステータであって、各相を形成するコイル間のうち、少なくともコイルエンドにおけるコイル間には相間絶縁材が介装されており、コイルエンドにおける各コイルと相間絶縁材とが樹脂材にて一体固化されてなるステータにおいて、相間絶縁材を、少なくとも絶縁性能を備えた繊維からなる織物から構成したものが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１７６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、織物は網目の密度が緻密で強度が強いため、大きい変形には追随できず、ステータの成形時に、相間絶縁材がずれて絶縁性が悪化する可能性がある。
【０００５】
本発明は、大きい変形にも追随できる相間絶縁材を備えたステ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】
本発明によるステータは、多相コイルを分布巻きしてなるモータのステータであって、各相を形成するコイル間のうち、少なくともコイルエンドにおけるコイル間には相間絶縁材が介装されており、コイルエンドにおける各コイルと相間絶縁材とが樹脂材にて一体固化されてなるステータである。このステータにおいて、相間絶縁材は、絶縁性能を備えた繊維からなる編物から構成されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、コイル間を絶縁するための相間絶縁材として、絶縁性能を備えた繊維からなる編物から構成された相間絶縁材を用いるので、ステータ成形時にコイルが変形しても、伸縮性の大きい編物が伸縮することによって、コイルの変形に追随して絶縁性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態におけるステータを備えた三相交流モータを示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態におけるステータに用いられる相間絶縁材の一例を示す図である。
【図３】図３は、コイルエンドの断面図である。
【図４】図４は、第２の実施形態におけるステータを備えた三相交流モータを示す図である。
【図５】図５は、第２の実施形態におけるステータに用いられる相間絶縁材の一例を示す図である。
【図６】図６は、第２の実施形態のステータにおけるコイルエンドの断面図である。
【図７】図７は、環状の１つの相間絶縁材によって全てのＶ相コイルをまとめて覆う構成のステータを備えた三相交流モータを示す図である。
【図８】図８は、第３の実施形態におけるステータを備えた三相交流モータのコイルエンドの断面図である。
【図９】図９は、第４の実施形態におけるステータを備えた三相交流モータのコイルエンドの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
−第１の実施形態−
図１は、第１の実施形態におけるステータ２を備えた三相交流モータ１を示す図である。三相交流モータ１は、環状のステータ２と、ステータ２の内周側に回転可能に配設されるロータ３とを備える。
【００１０】
ステータ２は、径方向内側に突出するように形成された複数のティース２１が設けられており、ティース間にはスロット２２が形成されている。
【００１１】
図１に示すように、ステータ２では、ティース２１の外側（外周側）から順に、Ｕ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、Ｗ相コイル４ｃがそれぞれティース２１に分布巻きされている。各相コイル間、特に、各コイルがティースの端部から突出したコイルエンドにおいては、相間の絶縁を行う必要がある。従って、図１に示すように、各コイル間に相間絶縁材５を介装させることにより、コイルエンドにおける相間絶縁を行う。
【００１２】
図２は、相間絶縁材５の一例を示す図である。図２に示す相間絶縁材５は、ステータ２の両端のコイルエンドに配設される絶縁部５１と、両端の絶縁部５１を繋ぐ繋ぎ部５２とにより構成される。絶縁部５１と繋ぎ部５２とは同一の材料にて成形可能である。
【００１３】
図３は、コイルエンドの断面図である。図３に示すように、相間絶縁材５は、Ｕ相コイル４ａとＶ相コイル４ｂとの間、および、Ｖ相コイル４ｂとＷ相コイル４ｃとの間のコイル間に介装され、コイル間を絶縁する。
【００１４】
相間絶縁材５は、少なくとも絶縁性能を備えた繊維からなる編物により構成されている。ここで、編物とは、糸でループを作りながら編み合わせて製造されたものである。編物に用いられる繊維は、例えば、アラミド繊維、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）繊維、ポリベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリベンゾビスチアゾール（ＰＢＴ）繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ダイニーマ（ＰＥ）繊維のいずれか１種からなる。
【００１５】
編物の編み方としては、緯編み（横編み・ヨコ編み）や経編み（縦編み・タテ編み）がある。緯編みには、平編み（一般的に天竺編みと呼ぶ）、リブ編み（フライス編み、ゴム編みとも呼ぶ）、両面編み（インターロック編み、スムース編みとも呼ぶ）、パール編み（リンクス編み、ガーター編みとも呼ぶ）、丸編みなどがある。また、経編みには、トリコット編み、アトラス編み、ダイヤモンド編み、ミラニーズ編みなどがある。ただし、相間絶縁材５を構成する編物の編み方が上述した編み方に限定されることはない。
【００１６】
コイル間に介装された相間絶縁材５は、樹脂材によってコイルと一体固化される。樹脂材は、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂を含む熱硬化性樹脂からなる。本実施形態では、織物と比べて開口率の大きい編物により構成される相間絶縁材５を用いるので、織物により構成される相間絶縁材を用いる場合に比べて、樹脂が染み込みやすく、効果的に固化させることができる。なお、織物とは、たて糸とよこ糸とを交錯させて製造されたものである。
【００１７】
本実施形態におけるコイル相間の絶縁方法について説明する。対象となるステータ２は、多相コイルを分布巻きしてなるモータのステータである。ここでは、３相交流モータを構成するステータコアに、外周側から順にＵ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルを設置する例を挙げて説明する。
【００１８】
最初に、複数のティースに跨るＵ相コイルを設置する。次に、図２に示すような相間絶縁材をステータコアに設置する。次にＶ相コイルの設置、図２に示すような相間絶縁材の設置、Ｗ相コイルの設置を順に行う。これにより、相間絶縁材は、Ｕ相コイルとＶ相コイル間、Ｖ相コイルとＷ相コイル間に介装された状態となる。以上の工程が第１工程となる。
【００１９】
次に、第２工程として、コイルエンドにおける各コイルと相間絶縁材とを樹脂材にて一体固化させる。
【００２０】
以上、第１の実施形態におけるステータは、多相コイルを分布巻きしてなるモータのステータ２であって、各相を形成するコイル間のうち、少なくともコイルエンドにおけるコイル間には相間絶縁材５が介装されており、コイルエンドにおける各コイルと相間絶縁材５とが樹脂材にて一体固化されてなるステータである。このステータ２において、相間絶縁材５は、絶縁性能を備えた繊維からなる編物から構成されている。編物は伸縮性が高いので、ステータ成形時にコイルが変形しても、コイルの変形に応じて相間絶縁材５が伸縮するので、相間絶縁材５の位置がずれることはなく、コイル間の絶縁を確保することができる。また、相間絶縁材５が伸縮するので、コイルの変形によって相間絶縁材５が切れることもない。
【００２１】
また、編物は、糸でループを作りながら編み合わせて製造されたものであるが、糸のかさが高いのでコイル間を確実に絶縁することができる。さらに、コイルエンドにおける各コイルと相間絶縁材５とを樹脂材にて一体固化させる際に、編物は、織物と比べて開口率が大きいので、織物により構成される相間絶縁材を用いる場合に比べて樹脂が染み込みやすく、効果的に固化させることができる。
【００２２】
編物を構成する繊維は、アラミド繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリベンゾビスオキサゾール繊維、ポリベンゾビスチアゾール繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ダイニーマ繊維のいずれか１種からなる。パラ系またはメタ系のアラミド繊維は圧縮性能や変形性能が高く、また、ポリベンゾビスオキサゾール繊維、ポリベンゾビスチアゾール繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ダイニーマ繊維も高い強度を有しており、本実施形態における相間絶縁材５には好適である。これらの繊維は、耐熱性も高い。
【００２３】
フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂を含む熱硬化性樹脂を用いてコイルエンドにおける各コイルと相間絶縁材５とを一体固化することにより、要求される耐熱性能を得ることができる。
【００２４】
−第２の実施形態−
図４は、第２の実施形態におけるステータ２を備えた三相交流モータ１を示す図である。図１に示す構成と同一の構成部分には同一の符号を付して詳しい説明は省略する。第２の実施形態におけるステータが第１の実施形態におけるステータと異なるのは、相間絶縁材５の形状および配設方法である。
【００２５】
図５は、第２の実施形態におけるステータに用いられる相間絶縁材５の一例を示す図である。図５に示す相間絶縁材５は、ステータの両端の一組のコイルエンドをそれぞれ覆う一組の絶縁部５３と、一組の絶縁部５３を繋ぐ繋ぎ部５４とを備える。絶縁部５３は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルのうち、中間に位置するＶ相コイルを覆うように配設される。より具体的には、１つの相間絶縁材５の絶縁部５３によって、１つのＶ相コイルを覆う。なお、中間に位置するＶ相コイルだけでなく、Ｕ相コイルおよび／またはＷ相コイルも覆うようにしてもよい。
【００２６】
図６は、第２の実施形態のステータにおけるコイルエンドの断面図である。図５に示すように、相間絶縁材５は、Ｖ相コイル４ｂのコイルエンドを覆うように配設されており、これにより、Ｕ相コイル４ａとＶ相コイル４ｂとの間、および、Ｖ相コイル４ｂとＷ相コイル４Ｗとの間が絶縁される。
【００２７】
図４に示す例では、中間に位置するＶ相コイル４ｂをそれぞれ個別の相間絶縁材５によって覆う構成としたが、１つの相間絶縁材５によって全てのＶ相コイル４ｂをまとめて覆う構成としてもよい。図７は、環状の１つの相間絶縁材５によって全てのＶ相コイル４ｂをまとめて覆う構成のステータ２を備えた三相交流モータ１を示す図である。
【００２８】
以上、第２の実施形態におけるステータによれば、相間絶縁材５は、各コイルのうち、少なくとも中間に位置するコイルを覆うように配設されている。これにより、中間に位置するコイルとその両隣に位置するコイルとの間を１つの相間絶縁材５によって絶縁することができる。また、コイルを覆うように相間絶縁材５を配設するので、相間絶縁材５を容易に配設することができる。
【００２９】
相間絶縁材５は、ステータ２の両端の一組のコイルエンドをそれぞれ覆う一組の絶縁部５３と、一組の絶縁部５３を繋ぐ繋ぎ部５４とを備える。これにより、ステータ２の両端に位置するコイル間の絶縁を１つの相間絶縁材５によって絶縁することができる。また、ステータ２の両端に位置するコイルそれぞれを絶縁部５３で覆うように配置するだけなので、相間絶縁材５を容易に配設することができる。
【００３０】
−第３の実施形態−
図８は、第３の実施形態におけるステータ２を備えた三相交流モータ１のコイルエンドの断面図である。第３の実施形態におけるステータは、第１の実施形態におけるステータがベースとなっており、図３に示す構成と同一の構成部分には同一の符号を付している。
【００３１】
図８に示すように、第３の実施形態におけるステータでは、コイルエンドにおける各コイル間に相間絶縁材５が介挿されるとともに、コイルエンドにおけるコイル４ａ、４ｂ、４ｃと、ステータを収容するステータハウジング１１との間を絶縁するための絶縁材１０が設けられている。より具体的には、コイルエンドにおけるコイル全体を覆うように、絶縁材１０が設けられている。
【００３２】
この絶縁材１０は、相間絶縁材５と同じ素材、すなわち、少なくとも絶縁性能を備えた繊維からなる編物により構成されている。
【００３３】
コイルエンドにおけるコイル全体を覆うように設けられた絶縁材１０は、樹脂材によってコイルと一体固化される。樹脂材は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂を含む熱硬化性樹脂からなる。
【００３４】
以上、第３の実施形態におけるステータによれば、第１の実施形態におけるステータの構成に対して、少なくとも絶縁性能を備えた繊維からなる編物から構成されており、各相を形成するコイル４ａ、４ｂ、４ｃと、ステータを収容するステータハウジング１１との間を絶縁するための絶縁材１０をさらに設けた。この絶縁材１０を設けない従来のステータでは、コイルエンドにおけるコイルとステータハウジングとの間を所定の距離（絶縁距離）以上保つことによって絶縁を確保していたが、本実施形態におけるステータでは、コイルエンドにおけるコイルとステータハウジングとの間の絶縁距離を保つ必要がないので、ステータハウジング１１を含む三相交流モータ１の大きさを小さくすることができる。
【００３５】
−第４の実施形態−
図９は、第４の実施形態におけるステータ２を備えた三相交流モータ１のコイルエンドの断面図である。第４の実施形態におけるステータは、第２の実施形態におけるステータがベースとなっており、図６に示す構成と同一の構成部分には同一の符号を付している。
【００３６】
図９に示すように、第４の実施形態におけるステータでは、Ｖ相コイル４ｂのコイルエンドを覆うように相関絶縁材５が設けられるとともに、コイルエンドにおけるコイル４ａ、４ｂ、４ｃと、ステータを収容するステータハウジング１１との間を絶縁するための絶縁材１０が設けられている。より具体的には、コイルエンドにおけるコイル全体を覆うように、絶縁材１０が設けられている。
【００３７】
この絶縁材１０は、相間絶縁材５と同じ素材、すなわち、少なくとも絶縁性能を備えた繊維からなる編物により構成されている。
【００３８】
コイルエンドにおけるコイル全体を覆うように設けられた絶縁材１０は、樹脂材によってコイルと一体固化される。樹脂材は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂を含む熱硬化性樹脂からなる。
【００３９】
なお、中間に位置するＶ相コイル４ｂを覆う相間絶縁材５は、Ｖ相コイル４ｂごとにそれぞれ個別のものを用いてもよいし、１つの相間絶縁材５によって全てのＶ相コイル４ｂをまとめて覆う構成としてもよい。また、図９では、Ｕ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、Ｗ相コイル４ｃのうち、中間に位置するＶ相コイル４ｂを覆うように相間絶縁材５を配設したが、Ｕ相コイル４ａおよび／またはＷ相コイル４ｃも覆うようにしてもよい。
【００４０】
以上、第４の実施形態におけるステータによれば、第２の実施形態におけるステータの構成に対して、少なくとも絶縁性能を備えた繊維からなる編物から構成されており、各相を形成するコイル４ａ、４ｂ、４ｃと、ステータを収容するステータハウジング１１との間を絶縁するための絶縁材１０をさらに設けた。これにより、第３の実施形態におけるステータと同様に、ステータハウジング１１を含む三相交流モータ１の大きさを小さくすることができる。
【００４１】
本発明は、上述した実施形態に限定されることはない。例えば、相間絶縁材５の形状は図２や図５に示すものに限定されることはない。
【符号の説明】
【００４２】
１…三相交流モータ
２…ステータ
４ａ…Ｕ相コイル
４ｂ…Ｖ相コイル
４ｃ…Ｗ相コイル
５…相間絶縁材
１０…絶縁材
１１…ステータハウジング
５１…絶縁部
５２…繋ぎ部
５３…絶縁部
５４…繋ぎ部
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図３】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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