(57)【要約】【課題】相間絶縁の必要絶縁耐力を確保しながら、固定子コアの体格の大型化を招くことない構造を備える回転電機の固定子を提供する。【解決手段】ステータ巻線１の固定子コア３００から露出するコイルエンドにおいて、Ｕ１相コイル１０１Ｕ、Ｖ１相コイル１０１Ｖ、Ｗ１相コイル１０１Ｗ、Ｕ２相コイル１０２Ｕ、Ｖ２相コイル１０２Ｖ、およびＷ２相コイル１０２Ｗにおいては、隣接配置される相間近接部には、コイル絶縁部材２００が装着されている。【選択図】図８
2011072071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に複数のスロットを有する固定子コアと、
前記固定子コアの前記スロットに装着され、分布巻により巻かれた複数のコイルからなるステータ巻線と、を備え、
前記ステータ巻線の前記固定子コアから露出するコイルエンドにおいて、複数の前記コイルの隣接配置される相間近接部には、コイル絶縁部材が装着されている、回転電機の固定子。
【請求項２】
前記コイルの前記コイルエンドに位置する領域には、電気角１８０度に相当する間隔で、前記コイル絶縁部材が装着されている、請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
前記コイルの表面にはコイル絶縁膜が被膜され、
前記スロットの内壁面と前記コイルとの間にはスロット内絶縁部材が配置される、請求項１または２に記載の回転電機の固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機の固定子に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機の固定子において、相間絶縁、相内絶縁、および、対接地絶縁において最も大きな必要絶縁耐力が必要となるのは相間絶縁である。その次に対接地絶縁、相内絶縁の順となる（相間絶縁＞対接地絶縁＞相内絶縁）。
【０００３】
サージ電圧が５００Ｖを越える高電圧で回転電機をインバータ駆動した場合、相間絶縁のサージ電圧に対する必要絶縁耐力は１０００Ｖ程度となる。この場合、コイルの絶縁膜として用いられるエナメルの一般的な膜厚である３０μｍ〜５０μｍでは、絶縁耐力不足となる。
【０００４】
細い丸線コイルを用いたステータ巻線を、固定子コアにインサートする固定子の構造では、ステータ巻線を組み立てた後に相間紙を挿入することで相間絶縁を確保し、相内はコイルに被覆したエナメルの膜厚さで相内絶縁を確保し、対接地絶縁はスロット紙を用いることで、それぞれの絶縁を確保している。
【０００５】
また、成形されたコイルを巻き取ってステータ巻線を構成する分布巻の固定子の構造では、コイルの巻き取りによりステータ巻線を組み立てた後に相間紙を挿入する隙間が少なく、かつ、コイルエンドには、相間絶縁を確保する部位が多く存在するために、相間紙の挿入が困難であった。
【０００６】
そこで、コイル全体に対して、コイルに被覆するエナメルの膜厚さを厚くしたり、コイルに高耐熱性特性を有する樹脂を被膜したりするなどにより、コイルの被膜厚さを１００μｍ以上にすることで、相間絶縁を確保していた。
【０００７】
しかし、コイル全体の被膜厚さを厚くした場合には、相間絶縁以外の対接地絶縁および相内絶縁に対しては必要以上の被膜厚さとなる。特に、固定子コアのスロット内は、絶縁耐力が最も低い相内絶縁であるが、被膜厚さ大きいために、スロット内でのコイルの占積率（空間に占める銅の割合）を低下させることになる。そのため、固定子コアの体格の大型化を招く要因となる。
【０００８】
なお、下記特許文献１から３には、周方向に複数のスロットを有する固定子コアと、この固定子コアのスロットに装着され、分布巻により巻かれた複数のコイルからなるステータ巻線とを備えた回転電機の固定子の構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−０１１１５２号公報
【特許文献２】特開２００９−０１７６３２号公報
【特許文献３】特開２００６−１０９６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明が解決とする課題は、分布巻により巻かれた複数のコイルからなるステータ巻線を備えた回転電機の固定子において、相間絶縁の必要絶縁耐力を確保するために、コイル全体の絶縁被膜が厚くなり、その結果、コイル占積率を低下させ、固定子コアの体格の大型化を招く点にある。この発明の目的は、相間絶縁の必要絶縁耐力を確保しながら、固定子コアの体格の大型化を招くことない構造を備える回転電機の固定子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に基づいた回転電機の固定子においては、周方向に複数のスロットを有する固定子コアと、上記固定子コアの上記スロットに装着され、分布巻により巻かれた複数のコイルからなるステータ巻線とを備え、上記ステータ巻線の上記固定子コアから露出するコイルエンドにおいて、複数の上記コイルの隣接配置される相間近接部には、コイル絶縁部材が装着されている。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に基づいた回転電機の固定子によれば、相間絶縁の必要絶縁耐力を確保しながら、固定子コアの体格の大型化を招くことない構造を備える回転電機の固定子を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態における回転電機の固定子のステータ巻線を構成するコイルの部分拡大斜視図である。
【図２】実施の形態における回転電機の固定子のステータ巻線を構成するコイルの部分平面図である。
【図３】実施の形態における回転電機の固定子のステータ巻線を構成するコイルの断面図である。
【図４】実施の形態における回転電機の固定子のステータ巻線を構成するコイルに装着されるコイル絶縁部材を示す斜視図である。
【図５】実施の形態における回転電機の固定子の必要絶縁耐力を説明するための結線を示す図である。
【図６】実施の形態における回転電機の固定子のコイルのスロットへの収容位置を示す図である。
【図７】実施の形態における回転電機の固定子の固定子コアの平面図である。
【図８】実施の形態における回転電機の固定子のコイルエンドの部分拡大斜視図である。
【図９】実施の形態における回転電機の固定子コアのスロット内の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に基づいた実施の形態における回転電機の固定子について、以下、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００１５】
（コイル１００の構成）
図１から図４を参照して、本実施の形態における回転電機の固定子を構成するステータ巻線１（図８参照）に用いられるコイル１００について説明する。コイル１００は、断面が矩形形状有し波形に成形されている。図１および図２に示す方向において、上下方向に延びるスロット内コイル１１０と、スロット内コイル１１０を連結し、交互に上下に配置されるコイルエンド１２０と含む。コイルエンド１２０は、第１コイルエンド１２０ａと第２コイルエンド１２０ｂとにより三角屋根形状を形成している。
【００１６】
図３に示すように、コイル１００の断面形状は矩形形状を有する銅線の導体部１００ｃと、導体部１００ｃの表面には絶縁被覆としてエナメル１００ｅが被覆されている。エナメル１００ｅの被覆厚さは、約４０μｍ程度である。
【００１７】
上下に位置する第２コイルエンド１２０ｂには、それぞれ、コイル絶縁部材２００が装着されている。図３を参照して、コイル絶縁部材２００の一例について説明する。このコイル絶縁部材２００は略円柱形状を有し、コイル１００の外表面に沿う本体部３０１を有している。本体部３０１の表面には軸方向に沿ってスリット２０２が設けられている。
【００１８】
本体部３０１の材料としては、絶縁性、耐熱性に優れた材料が用いられる。たとえば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等が用いられる。厚さは約１００μｍ程度である。本体部３０１の軸方向の長さは、第２コイルエンド１２０ｂが覆われる長さであればよい。
【００１９】
コイルエンド部における相間絶縁を確保するには、第１コイルエンド１２０ａおよび第２コイルエンド１２０ｂのいずれにも、コイル絶縁部材２００を装着することは可能である。しかし、コイル絶縁部材２００同士が接触した場合には、コイルの占積率の増加を招くことになる。したがって、隣接するコイルエンドのいずれか一方にコイル絶縁部材２００が設けられていればよい。
【００２０】
本実施の形態では、第２コイルエンド１２０ｂにのみコイル絶縁部材２００を装着している。その結果、図２に示すように、コイル絶縁部材２００は、電気角１８０度に相当する間隔で配置されることになる。なお、第１コイルエンド１２０ａにのみ配置する構成を採用することも可能である。
【００２１】
ここで、図５を参照して、三相巻線（Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２）における相間絶縁、相内絶縁、および、対接地絶縁について説明する。相間絶縁は、Ｕ相とＶ相との間の絶縁、Ｖ相とＷ相との間の絶縁、Ｗ相とＵ相との間の絶縁を意味し、コイルが分布巻により巻かれた場合には、コイルエンドの領域でコイル間の相間絶縁を確保する必要がある。
【００２２】
相内絶縁は、同じ相同士の間の絶縁を意味し、コイルが分布巻により巻かれた場合には、固定子コアの同一スロット内において、コイル間の相内絶縁を確保する必要がある。対接地絶縁は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相とアース(ケース）との間の絶縁を意味し、コイルが分布巻により巻かれた場合には、各スロット内に配置されたコイルとスロットの内壁面（固定子コア）との間において、対接地絶縁を確保する必要がある。
【００２３】
回転電機の固定子において、相間絶縁、相内絶縁、および、対接地絶縁において最も大きな必要絶縁耐力が必要となるのは相間絶縁である。その次に対接地絶縁、相内絶縁の順となる（相間絶縁＞対接地絶縁＞相内絶縁）。
【００２４】
次に、図６を参照して、上記したコイル絶縁部材２００が装着されたコイル１００を用いて、三相のステータ巻線１を形成する場合について説明する。図６においては、固定子コアのスロットへの収容位置を示す展開図である。また、図７にスロット３０２を有する固定子コア３００を示す。
【００２５】
固定子コア３００のスロット３０２は４８箇所設けられ、Ｕ１相コイル１０１Ｕ、Ｖ１相コイル１０１Ｖ、Ｗ１相コイル１０１Ｗ、Ｕ２相コイル１０２Ｕ、Ｖ２相コイル１０２Ｖ、およびＷ２相コイル１０２Ｗは、それぞれ順番にスロット３０２に挿入可能なように巻き取られて、環状のステータ巻線１が形成される。
【００２６】
図７に示す固定子コア３００は、分割可能に設けられており、環状に巻き付けられたステータ巻線１の外周面側から、固定子コア３００の分割片がステータ巻線１に嵌め入れられることにより回転電機の固定子が完成する。内周面側においては、固定子コア３００のティース３０３がステータ巻線１から露出する状態となる。
【００２７】
図８は、環状に巻き付けられたステータ巻線１の外周面側から、分割状態の固定子コア３００がステータ巻線１に嵌め入れられた状態での、一方側のコイルエンド部分の拡大斜視図である。コイルエンド部分においては、第２コイルエンド１２０ｂにコイル絶縁部材２００が装着されていることから、隣接する他の相のコイルとの相間絶縁を確保することが可能となっている。
【００２８】
また、他方側のコイルエンド部分における第２コイルエンド１２０ｂにおいても同様にコイル絶縁部材２００が装着されていることから、隣接する他の相のコイルとの相間絶縁を確保することが可能となっている。
【００２９】
図９は、Ｕ１相コイル１０１Ｕのスロット３０２内の断面図である。コイル間の相内絶縁は、各Ｕ１相コイル１０１Ｕの表面に絶縁被覆されたエナメル１００ｅにより確保される。また、対接地絶縁は、Ｕ１相コイル１０１Ｕと固定子コア３００のスロット３０２の内壁面との間配置されたスロット内絶縁部材としてのスロット紙４００により確保される。
【００３０】
（作用・効果）
以上、本実施の形態における回転電機の固定子においては、ステータ巻線１の固定子コア３００から露出するコイルエンド１２０において、Ｕ１相コイル１０１Ｕ、Ｖ１相コイル１０１Ｖ、Ｗ１相コイル１０１Ｗ、Ｕ２相コイル１０２Ｕ、Ｖ２相コイル１０２Ｖ、およびＷ２相コイル１０２Ｗにおいては、隣接配置される相間近接部には、コイル絶縁部材２００が装着されている。
【００３１】
これにより、隣接する他の相のコイルとの相間絶縁を確保することが可能となっている。また、コイル間の相内絶縁は、各コイルの表面に絶縁被覆されたエナメルにより確保され、また、対接地絶縁は、コイルと固定子コアのスロットの内壁面との間に配置されたスロット内絶縁部材としてのスロット紙により確保されている。その結果、スロット内における絶縁被覆の厚さは、絶縁に必要な厚さとなり、スロット内でのコイルの占積率が低下することはない。
【００３２】
これにより、相間絶縁の必要絶縁耐力を確保しながらも、固定子コアの体格の大型化を招くことない構造を備える回転電機の固定子を提供することが可能となる。
【００３３】
なお、上記実施の形態では固定子巻線が三相の場合ついて説明しているが、三相に限定されず、多相の固定子巻線であれば、本発明の構成を適用することが可能である。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３５】
１  ステータ巻線、１００  コイル、１００ｃ  導体部、１００ｅ  エナメル、１０１Ｕ  Ｕ１相コイル、１０１Ｖ  Ｖ１相コイル、１０１Ｗ  Ｗ１相コイル、１０２Ｕ  Ｕ２相コイル、１０２Ｖ  Ｖ２相コイル、１０２Ｗ  Ｗ２相コイル、１１０  コイル、１２０  コイルエンド、１２０ａ  第１コイルエンド、１２０ｂ  第２コイルエンド、２００  コイル絶縁部材、２０２  スリット、３００  固定子コア、３０１  本体部、３０２  スロット、３０３  ティース。
【図１】
2011072071.tif 000003
【図２】
2011072071.tif 000004
【図３】
2011072071.tif 000005
【図４】
2011072071.tif 000006
【図５】
2011072071.tif 000007
【図６】
2011072071.tif 000008
【図７】
2011072071.tif 000009
【図８】
2011072071.tif 000010
【図９】
2011072071.tif 000011