(57)【要約】【課題】電気機器のコアとコイルを絶縁する絶縁部材を複数の部品から構成した場合に、コイルエンドを、そのスプリングバック力に抗して保持し、部品間、およびコイルとの間のがたつきを抑制する。【解決手段】絶縁部材１０は、２個のコイルエンド挟持部２４と本体部２６から構成される。コイルエンド２２の内側にコイルエンド挟持部２４を装着し、２個のフランジ３０，３２によりコイルエンド２２を巻回軸線１６に沿う方向において挟持する。コイルエンド挟持部２４と本体部２６の各々の対向する面に傾斜面４２，４４を設ける。本体部２６をコイルエンド挟持部２４の間に挿入すると、傾斜面の作用によりコイルエンド挟持部２４と本体部２６、およびコイルエンド挟持部２４とコイルエンド２２が密着する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機機器のコアとコイルを絶縁し、コイルの内周面を覆うように取り付けられた状態でコイルと共にコアに装着される絶縁部材であって、
コイルがコアに装着されたときコイルエンドとなる二つの部分のそれぞれに対応して設けられ、コイルエンドとなるコイルの部分をコイルの巻回軸線方向において挟持する対をなすフランジを有する二つのコイルエンド挟持部と、
二つのコイルエンド挟持部の間に位置する本体部と、
を有し、
本体部とコイルエンド挟持部の各々の対向する面に傾斜構造が設けられ、二つのコイルエンド挟持部の間に本体部を挿入する際、前記傾斜構造によってコイルエンド挟持部がコイルエンドに向けて付勢される、
絶縁部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器のコアとコアに巻装されるコイルを絶縁する絶縁部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機、発電機等の電気機器において、コア（鉄心）とコアに巻装されるコイルの間に介在し、両者を絶縁する絶縁部材を有するものが知られている。コイルは、導線をコアに対応した形状の絶縁性の保持部材に巻き付け、この状態でコアに装着する、いわゆるカセットコイル方式のものが知られている。この保持部材が絶縁部材として機能する。例えば、下記特許文献１の段落００２３〜００２７および図３には、絶縁部材として機能するソケット２３にコイルエレメント１２を巻回形成し、その後、突極１１上にソケット２３をはめ込んで形成されるステータの突極構造が示されている。ソケット２３は、前フレーム２３ａと後フレーム２３ｂを有し、これらによってコイルの巻回軸線方向にコイルエレメント１２が伸びる現象（スプリングバック）を押さえている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０５８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１において、ソケット２３にコイル導線を巻き付ける際、ソケット２３に大きな力が加わるとソケット２３が損傷する可能性がある。一方、コイル導線を、別途コイルの形状となるよう巻回し、その後、この巻回形成されたコイルに絶縁部材を装着する方法が提案されている。この場合、絶縁部材は複数の部品に分割される。この分割形式の絶縁部材においては、分割された部分とコイル、および分割された部分同士を確実に係合させることが要請される。
【０００５】
本発明は、コイルのスプリングバックを防止すると共に、絶縁部材の分割された部品とコイル、および分割された部品同士を確実に係合させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の絶縁部材は、電気機器のコアとコアに装着されたコイルとを絶縁するため、あらかじめ成形されたコイルに、コイルの内周面を覆うように取り付けられ、カセットコイル方式でコイルと共にコアに装着される。絶縁部材は、コイルがコアに装着されたときコイルエンドとなる二つの部分のそれぞれに対応して設けられた二つのコイルエンド挟持部と、これら二つのコイルエンド挟持部の間に位置する本体部とを有する。それぞれのコイルエンド挟持部は、コイルエンドとなるコイルの部分をコイルの巻回軸線方向において挟持する対をなすフランジを有している。さらに、本体部とコイルエンド挟持部の各々の対向する面には、傾斜構造が設けられる。傾斜構造は、例えば傾斜面である。二つのコイルエンド挟持部の間に本体部を挿入する際、傾斜構造によってコイルエンド挟持部がコイルエンドに向けて付勢される。
【発明の効果】
【０００７】
コイルエンド挟持部に、コイルを挟持する対をなすフランジを設けたことでスプリングバック力に抗して強固にコイルを保持することができる。また、コイルエンド挟持部と本体部の互いに対向する面に傾斜構造を設けたことにより、コイルエンド挟持部とコイル、およびコイルエンド挟持部と本体部を確実に係合することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態の絶縁部材がコイルに取り付けられた状態を示す図である。
【図２】コイルを単体で示す図である。
【図３】絶縁部材のコイルエンド挟持部を単体で示す図である。
【図４】絶縁部材の本体部を単体で示す図である。
【図５】絶縁部材の組み付けについての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。実施形態の説明において用いる符号は、上記特許文献１の符号と関連を有さず、独立したものである。図１は、絶縁部材１０がコイル１２に装着された状態を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が中央断面図である。図２は、コイル１２を単体で示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。図３および図４は、絶縁部材を部品ごとに示す図であり、それぞれの（ａ）が正面図、（ｂ）が中央断面図である。また、以下の説明においては、コイルおよび絶縁部材の装着対象の電気機器が電動機であり、内周側にロータ、外周側にステータが配置される最も一般的なインナロータ構成を有する電動機を想定して説明する。しかし、他の電気機器への適用を排除するものではない。例えば、外周側にロータ、内周側にステータが配置されるアウタロータ電動機、ロータとステータが回転軸線方向において対向するアキシャル電動機、さらにリニア電動機にも本発明を適用することが可能である。また、発電機、あるいは電動機と発電機の機能を併せ持つ電気機器などの他の電気機器に適用することも可能である。
【００１０】
コイル１２は、断面が長方形の導線１４を巻回して所定形状に形成されている。図２に示されるよう導線１４は、軸線１６を中心として、その周囲を周回するように巻回される。この軸線１６を巻回軸線１６、これが延びる方向を「巻回軸線方向」と記す。この実施形態のコイル１２においては、導線１４は略方形に、約６回巻回されている。巻回の回数は任意であり、また多層に巻回してもよい。コイル１２がコア、例えば電動機のステータコアに装着されたときには、コイル１２の内側の空間にステータコアのティース１８が位置することになる。インナロータ電動機の場合、ティース１８は、円環または円筒形状のヨークから径方向内側に向けて延びている。このティース１８が延びる方向は、巻回軸線１６の方向であり、またステータの径方向でもある。
【００１１】
ティース１８は、ステータの所定方向に配列されている。インナロータ電動機の場合には、円環あるいは円筒形状のステータの内周に周方向に沿って配列される。この方向は、図１の（ａ）、図２の（ａ）において左右方向である。隣接するティース１８の間の空間はスロットと呼ばれ、このスロット内に位置するコイル１２の部分を、以下、スロット内部分２０と記す。導線１４は、スロットから出て隣のスロットまで延びる部分を有し、コイル１２のこの部分をコイルエンド２２と記す。コイルエンド２２は、ティース１８の配列方向に直交する方向において、ティース１８に隣接して位置する。コイル１２は、巻回軸線１６に直交する面内において、それぞれ対向する２本のスロット内部分２０と、２本のコイルエンド２２により、角の丸まった方形形状を有する。この方形形状は、ティース１８の断面形状に適合させたものである。また、ティースの形状に合わせて他の形状を採ることができる。例えば、ティースの断面形状が台形であれば、これに合わせてコイルの形状も台形とすることができる。さらに、コイルの形状はティースの形状と一致する必要はなく、例えば方形のティース断面形状に対して、陸上競技のトラックのような長円形状としてもよい。
【００１２】
絶縁部材１０は、絶縁性の材料、例えば樹脂で形成される。絶縁部材１０は、２箇所のコイルエンド２２にそれぞれ対応する２個のコイルエンド挟持部２４と、コイルエンド挟持部２４の間に位置する本体部２６を有する。
【００１３】
図３には、コイルエンド挟持部２４が単体で示されている。コイルエンド挟持部２４は、コイルエンド２２の内側に沿う基部２８と、基部２８の巻回軸線方向の両端に設けられた２個のフランジ３０，３２を有する。基部２８と２個のフランジ３０，３２は一体に形成することができる。基部２８は、コイルエンド２２の部分においてコイル１２とティース１８の間に介在し、これらを絶縁している。２個のフランジ３０，３２は、巻回軸線方向においてコイルエンド２２を挟持する。一方のフランジ３０の幅寸法ｗ、すなわち図３（ａ）において横方向の寸法は、コイル１２の同方向の内径寸法以下となっている。これにより、コイルエンド挟持部２４をコイル１２の内側に容易に挿入することができる。しかし、フランジ３０の幅寸法ｗをコイル内径寸法以上とすることもできる。この場合、コイルエンド挟持部２４を、図３に示す姿勢から傾けた状態でコイル１２の内側に挿入し、その後にコイルエンド挟持部２４を回して図３に示す姿勢に戻し、コイルエンド２２の内側に装着する。
【００１４】
図４には、絶縁部材１０の本体部２６が単体で示されている。本体部２６は、ティース１８の周囲を囲む概略角筒形状の角筒部３４と、角筒部３４の一端に設けられたフランジ３６を有する。角筒部３４の、コイルのスロット内部分２０の内側に対向する側面３８は、この部分においてコイル１２とティース１８の間に介在し、これらを絶縁している。また、角筒部３４の、コイルエンド２２に対応する側面４０は、コイルエンド挟持部２４の更に内側に位置し、コイルエンド挟持部２４と共に、コイル１２とティース１８の間に介在している。角筒部３４が、ティース１８の周囲を囲むことにより、コイル１２をティース１８から隔離している。
【００１５】
コイルエンド挟持部２４と本体部２６の互いに対向する面には、これらの部品を密着するための係合構造が設けられている。この係合構造は、傾斜した形状的特徴を有する。この絶縁部材１０においては、傾斜した形状的特徴として傾斜面を採用している。コイルエンド挟持部２４の基部２８の内側面、つまり本体部２６に対向する面が、傾斜を有する面４２となっている。以下、この面をコイルエンド挟持部傾斜面４２と記す。一方、本体部２６においては、側面４０の外側面に傾斜を有する面４４が設けられている。以下、この面を本体部傾斜面４４と記す。傾斜した形状的特徴を有する係合構造（以下、傾斜構造と記す。）は、傾斜面の他、溝、突条とすることも、これらを組み合わせたものとすることもできる。例えば、一方の傾斜構造を傾斜面とし、他方の傾斜構造を巻回軸線方向に延び、上辺が傾斜した突条としてもよい。上辺が傾斜した突条と底面が傾斜した溝を組み合わせ、条の上辺が溝の底に当接するようにしてもよい。
【００１６】
コイルエンド挟持部２４と本体部２６の互いに対向する面に、コイルエンド挟持部２４と本体部２６の係合状態を維持するための係止構造を設けることができる。係止構造は、一方の部品に設けられた係止爪を有する係止片と、他方の部品に設けられ、係止爪を受ける受け部とを含む。絶縁部材１０においては、本体部２６に係止片４６が設けられ、コイルエンド挟持部２４に受け部４８が設けられている。本体部２６の側面４０において、傾斜面４４は、図４（ａ）において左右に二つの部分に分けられ、これらの間に係止片４６が設けられている。係止片４６は、本体部２６のフランジ３６近傍から、巻回軸線方向に延び、その先端に係止爪５０を有している。コイルエンド挟持部２４の基部２８の内側面には、窪みが形成され、この窪みが受け部４８となる。受け部４８である窪みの側面に係止爪５０が掛かり、コイルエンド挟持部２４と本体部２６の係合状態が維持される。また、窪みを設けず、基部２８の、巻回軸線方向における端面そのものを受け部としても良い。
【００１７】
次に、絶縁部材１０のコイル１２への組み付けについて説明する。図５は、コイル１２に対する絶縁部材１０の組み付けについての説明図である。導線を略長方形の形状に巻回して形成されたコイル１２に対し、そのコイルエンド２２の内側からコイルエンド挟持部２４を装着する。このとき、コイルエンド挟持部の二つのフランジ３０，３２によってコイルエンド２２を巻回軸線方向より挟持し、コイル１２のスプリングバック力に抗する。二つのコイルエンド挟持部２４の間に、本体部２６の角筒部３４を図中の矢印の方向に沿って挿入する。角筒部３４の挿入に伴って、係止爪５０がコイルエンド挟持部傾斜面４２に押され、これにより係止片４６が内向きに撓む。本体部２６の挿入を続けると、ある位置でコイルエンド挟持部傾斜面４２と本体部傾斜面４４が面接触する。言い換えれば、二つの傾斜面４２，４４が面接触するようにそれぞれの傾斜角度が定められている。
【００１８】
本体部２６を更に押し込むと、本体部傾斜面４４が、コイルエンド挟持部傾斜面４２を押し、コイルエンド挟持部２４に外向きの付勢力が作用する。これにより、本体部２６とコイルエンド挟持部２４が密着する。また、コイルエンド挟持部２４が外向きに（図５中、上下方向に）付勢されることで、コイルエンド挟持部の基部２８がコイル１２に密着する。さらに、本体部２６を押し込み、係止爪５０が受け部４８の位置に達すると、係止片４６の弾性力により、係止爪５０が受け部４８内に進入し、これと係合する（図１参照）。これにより、コイルエンド挟持部２４と本体部２６の係合が保持される。絶縁部材１０がコイルに装着された状態で、本体部２６、または本体部２６とコイルエンド挟持部２４がコイル１２の内周面の全面を覆い、これによりコイル１２とティース１８の絶縁が確保される。
【００１９】
本体部２６とコイルエンド挟持部２４、およびコイルエンド挟持部２４とコイル１２が密着することにより、部品同士のがたつきが抑制される。また、コイルエンド挟持部２４がコイル１２に押し付けられることにより、フランジ３０，３２がコイルエンド２２から外れることが防止される。
【符号の説明】
【００２０】
１０  絶縁部材、１２  コイル、１６  巻回軸線、２２  コイルエンド、２４  コイルエンド挟持部、２６  本体部、４２  コイルエンド挟持部傾斜面（傾斜構造）、４４  本体部傾斜面（傾斜構造）、４６  係止片、４８  受け部、５０  係止爪。
【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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