(57)【要約】【課題】回転電機ステータにおいて、絶縁紙の変形等を抑制して、スロット内のコイル占積率を向上させることである。【解決手段】回転電機ステータ１０は、内径側に開口し外径側に底部を有し軸方向に貫通してコイル４０が挿入されるスロット１６が設けられるステータコア１２と、スロット１６内に配置され、ステータコア１２の軸方向端面から突き出してステータコア１２側に折り曲げられる折り曲げ部３２を有する絶縁紙３０と、ステータコア１２の軸方向端面におけるスロット１６の開口縁部１７に沿った形状を有し、ステータコア１２の軸方向端面１８と絶縁紙３０の折り曲げ部３２との間に配置される凸部材２０と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径側に開口し外径側に底部を有し軸方向に貫通してコイルが挿入されるスロットが設けられるステータコアと、
スロット内に配置され、ステータコアの軸方向端面から突き出してステータコア側に折り曲げられる折り曲げ部を有する絶縁紙と、
ステータコアの軸方向端面におけるスロットの開口縁部に沿った形状を有し、ステータコアの軸方向端面と絶縁紙の折り曲げ部との間に配置される凸部材と、
を備えることを特徴とする回転電機ステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機ステータに係り、特に、絶縁紙を介してコイルが巻回される回転電機ステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機のステータは、コイルを巻回するために、ステータコアの内周側にティースと呼ばれる磁極形成用の突出部と、隣接するティースの間の隙間空間であるスロットが設けられ、コイルはスロットに挿入されてティースに巻回される。コイルとステータコアとの間の絶縁性確保のために、スロットの内壁部とコイルとの間の絶縁性を確保するために絶縁紙が用いられる。
【０００３】
特許文献１には、回転電機ステータコアのスロット内に装着されるスロット絶縁紙として、スロットの内周面に沿って配設されると共に、軸方向両端開口部から突出して折り返すカフス部を設けることが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、回転電機ステータコアのスロット内に設けられる絶縁紙として、スロットの軸方向外側にそれぞれ突出する両端部を有し、コイル導線の挿入される挿入側の一方端部のみに予め折り返し部を設けることが開示されている。なお、他方端部においては、突出したままで、曲げ治具を用いてコイル導線が絶縁紙を介して曲げ加工される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２０００４６号公報
【特許文献２】特開２０１３−０５１７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スロット内に配置される絶縁紙は変形しやすいので、位置ずれが生じ、あるいはコイルに対する挿入口が閉じ、あるいはコイル挿入時の破れや座屈が生じることがある。
【０００７】
本発明の目的は、絶縁紙の変形等を抑制して、スロット内のコイル占積率を向上させることができる回転電機ステータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る回転電機ステータは、内径側に開口し外径側に底部を有し軸方向に貫通してコイルが挿入されるスロットが設けられるステータコアと、スロット内に配置され、ステータコアの軸方向端面から突き出してステータコア側に折り曲げられる折り曲げ部を有する絶縁紙と、ステータコアの軸方向端面におけるスロットの開口縁部に沿った形状を有し、ステータコアの軸方向端面と絶縁紙の折り曲げ部との間に配置される凸部材と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成によれば、絶縁紙の折り曲げ部とステータコアの軸方向端面との間にスロットの開口縁部に沿った形状を有する凸部材が配置される。凸部材によって絶縁紙の位置が決まるので、絶縁紙の位置ずれが生じることや、コイルに対する挿入口が閉じることを防止でき、凸部材によって絶縁紙が下支えされるので、コイル挿入時の破れや座屈等が生じることを抑制できる。このように絶縁紙の変形等が抑制されるので、スロット内にコイルを整然と配置でき、スロット内のコイル占積率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る実施の形態の回転電機ステータを示す図である。（ａ）はステータの軸方向端面側から見た図、（ｂ）はスロットと凸部材を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の回転電機ステータを製造する手順を示す図である。（ａ）は凸部材を設けた図、（ｂ）は絶縁紙を配置した図、（ｃ）はコイルを巻回した図である。
【図３】凸部材の他の例を示す図である。（ａ）は１つの例、（ｂ）は他の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下に述べる寸法、形状、材質、ティースやスロットの数等は、説明のための例示であって、回転電機ステータの仕様等により、適宜変更が可能である。また、以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１２】
図１は、車両に搭載される回転電機に用いられる回転電機ステータ１０の構造を示す図である。以下では、回転電機ステータ１０を特に断らない限り、ステータ１０と呼ぶ。ステータ１０が用いられる回転電機は、車両が力行するときは電動機として機能し、車両が制動時にあるときは発電機として機能するモータ・ジェネレータで、三相同期型回転電機である。回転電機は、図１に示される固定子であるステータ１０と、ステータ１０の内周側に所定の隙間を隔てて配置される円環状の回転子であるロータとで構成される。図１ではロータの図示を省略した。なお、図１に、ステータ１０の周方向θ、径方向Ｒ、軸方向Ｚをそれぞれ示した。Ｒ方向においては、内径側から外径側に向かう方向を＋Ｒとした。
【００１３】
ステータ１０は、ステータコア１２と、ステータコア１２に巻回されるコイル４０を含んで構成される。このステータ１０は、（１）複数のティース１４と複数のスロット１６を有するステータコア１２を形成し、（２）ステータコア１２の軸方向端面においてスロット１６の開口縁部に沿って凸部材２０を配置し、（３）端部が折り曲げられた絶縁紙３０の折り曲げ部を凸部材２０の外形に沿って嵌めこみ、（４）絶縁紙３０を介してコイル４０をティース１４に巻回する手順を踏んで製造される。
【００１４】
図１（ａ）は、ステータ１０を軸方向端部から見た図であるが、上記４つの手順を順次示すようにした。すなわち、図１（ａ）には１２個のティース１４と１２個のスロット１６が示されているが、紙面の上部側から時計方向に回って、２つのスロット１６は、（１）の手順が行われた状態を示す。次の４つのスロット１６については（２）の手順が行われた状態を示す。次の２つのスロット１６については（３）の手順が行われた状態を示す。さらに次の２つのスロット１６とティース１４については（４）の手順が行われた状態を示す。この状態が、ステータコア１２にコイル４０が巻回されたステータ１０の状態である。図１（ｂ）は、（２）の手順において凸部材２０が配置されたスロット１６を示す斜視図である。図１（ａ）には、上記４つの手順を示す（１），（２），（３），（４）の符号を該当する箇所に付した。
【００１５】
ステータコア１２は、円環状のステータヨークから内周側に突出す複数のティース１４と、隣接するティース１４の間の空隙部であるスロット１６を有する。スロット１６は、内径側に開口して外径側に底部を有し、軸方向に貫通するＵ字形溝である。ティース１４はコイル４０が巻回され磁極となる突出部である。かかるステータコア１２は、ティース１４を含んで所定の形状に成形された円環状の磁性体薄板を複数積層したものが用いられる。磁性体薄板としては、電磁鋼板を用いることができる。磁性体薄板の積層体に代えて、磁性粉末を所定の形状に一体化成形したものを用いることもできる。
【００１６】
凸部材２０は、ステータコア１２の軸方向端面１８におけるスロット１６の開口縁部１７に沿って配置され、絶縁紙３０の変形抑制のために用いられる付加部材である。「軸方向端面におけるスロットの開口縁部に沿って」とは、ステータコア１２の軸方向端面に現れるＵ字形のスロット１６の開口縁部に沿ってＵ字形に、の意味である。図１（ｂ）ではステータコア１２における軸方向両端面の一方側の端面１８に凸部材２０が設けられているが、他方側の端面１８にも凸部材２０を設けることが好ましい。
【００１７】
凸部材２０のＵ字形は一体で形成してもよく、数点の部材を組み合わせてＵ字形としてもよい。凸部材２０の高さは、コイル４０が巻回されるときのスロット１６の開口縁部における曲げ変形の曲率半径等で定めることができる。一例を挙げると、コイル４０の曲げ変形の曲率半径の約１倍から２倍程度とできる。凸部材２０の頂部は適当に丸みをつけることが好ましい。丸みは、スロット１６の開口縁部に面する内側面の丸みよりも、スロット１６の開口縁部よりも離れる外側面の丸みをなだらかにすることが好ましい（図３（ａ）参照）。
【００１８】
凸部材２０をステータコア１２に配置するときに、ステータコア１２と凸部材２０とを固定することが好ましい。固定方法としては、接着剤を用いることができる。接着剤に代えて発泡樹脂を用いて接合してもよい。なお、他の固定方法について図３を用いて後述する。かかる凸部材２０としては、プラスチック材料を用いて所定の形状に成形したものを用いることができる。プラスチック材料に代えて、適当な金属材料を用いてもよい。
【００１９】
絶縁紙３０は、スロット１６の内部に配置され、スロット１６の内壁部に沿ったＵ字形の形状を有する絶縁体である。絶縁紙３０の端部は、凸部材２０の外形に沿って折り曲げられて折り曲げ部３２となる（図２（ｂ），（ｃ）参照）。そこで、折り曲げる前の絶縁紙３０の軸方向に沿った全長は、｛（ステータコア１２の軸方向長さ＋凸部材２０の長さ）＋（折り曲げ長さ）｝に設定される。凸部材２０がステータコア１２の軸方向両端面に設けられるときは、［（ステータコア１２の軸方向長さ＋２×｛（凸部材２０の長さ）＋（折り曲げ長さ）｝）に設定される。
【００２０】
かかる絶縁紙３０は、電気絶縁性を有するシートを所定の形状に成形したものを用いることができる。電気絶縁性を有するシートとしては、紙の他、プラスチックフィルムを用いることができる。
【００２１】
コイル４０は、絶縁皮膜付き導線を予め定めたコイル巻回方法で各ティース１４に順次巻回し、必要な個所で電気的に接続して、三相巻線を形成したものである。ここで予め定めたコイル巻回方法は、分布巻または集中巻である。絶縁皮膜付き導線としては、銅線、銅錫合金線、銀メッキ銅錫合金線等を素線として用いることができる。素線としては、断面形状が矩形の平角線が用いられる。絶縁皮膜としては、ポリアミドイミドのエナメル皮膜が用いられる。これに代えて、ポリエステルイミド、ポリイミド、ポリエステル、ホルマール等を用いることができる。
【００２２】
図２は、図１（ａ）で説明した（２）から（４）の手順が行われた後のステータコア１２の端部の状態を示す断面図である。図２（ａ）は、図１で説明した（２）の手順が行われた後の状態を示す図である。ここでは、ステータコア１２の軸方向端面１８においてスロット１６の開口縁部に沿って位置決めされて凸部材２０が接着剤で固定される。
【００２３】
図２（ｂ）は、図１で説明した（３）の手順が行われた後の状態を示す図である。ここでは、絶縁紙３０がスロット１６の内壁面に沿って配置され、ステータコア１２の軸方向端面１８から突き出した絶縁紙３０の端部が凸部材２０の外形に沿って折り曲げられる。折り曲げの角度は、９０度以上として折り曲げ部３２の先端がステータコア１２の軸方向端面１８に接触する程度に折り曲げることが好ましい。
【００２４】
図２（ｃ）は、図１で説明した（４）の手順が行われた後の状態を示す図である。ここでは、絶縁紙３０を介してコイル４０がスロット１６に挿入され、ステータコア１２の軸方向端面１８において、所定の巻回方法に従った方向に折り曲げられる。コイル４０は、スロット１６の内壁面とは絶縁紙３０によって隔てられ、ステータコア１２の軸方向端面１８とは絶縁紙３０の折り曲げ部３２によって隔てられているので、コイル４０とステータコア１２の電気的絶縁性が確保される。
【００２５】
上記の手順でステータ１０が製造されるので、絶縁紙３０は、図２（ｂ）に示すように、折り曲げ部３２が凸部材２０によって位置決めされ、位置ずれが生じたり、コイル４０に対する挿入口が閉じたりすることが防止される。また、コイル４０が折り曲げられるときに絶縁紙３０に大きな圧力等が加わっても、図２（ｃ）に示すように、折り曲げ部３２が凸部材２０によって下支えされるので、破れや座屈等が生じることを抑制できる。これによって、絶縁紙３０の変形等を抑制して、スロット１６内のコイル４０の占積率を向上させることができる。
【００２６】
図３は、凸部材の他の例を示す図である。図３（ａ）は、ステータコア１２との間の固定方法として、段付き凸部材２２を用い、スロット１６の開口縁部に段差２４を用いて嵌め込むようにしたものである。図３（ｂ）は、嵌合ピン付き凸部材２６を用い、嵌合ピン２８をステータコア１２に設けた嵌合孔２９に嵌めあわせるようにしたものである。これらの方法により、ステータコア１２との位置決め精度が向上し、また、ステータコア１２との間の接触面積が大きくなるので、接着剤を用いたときの固定強度を向上させることができる。場合によっては接着剤等を不要とすることができる。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、凸部材の先端部の丸みは、スロット１６の開口縁部に面する内側面の丸みの曲率半径ｒ1よりも、スロット１６の開口縁部よりも離れる外側面の丸みの曲率半径ｒ2を大きくすることが好ましい。これによって、コイル４０が折り曲げられるときに絶縁紙３０に圧力集中が加わることを緩和することができる。
【００２８】
上記では、絶縁紙２０の挿入に先立って凸部材２０をステータコア１２に配置し固定するものとした。これに代えて、予め折り曲げ部３２を有する絶縁紙３０と、凸部材２０とを準備し、絶縁紙３０の折り曲げ部３２に凸部材２０を嵌めこみ、凸部材付き絶縁紙３０をスロット１６に挿入するものとしてもよい。この場合に、凸部材２０の底面またはステータコア１２端面の所定の箇所に接着剤を塗布しておいて凸部材２０とステータコア１２との間の固定を行うことができる。図３の構造を用いて凸部材２０とステータコア１２との間の固定を行ってもよい。この構造と方法によっても、図２で述べた作用効果を同様に奏する。
【符号の説明】
【００２９】
１０  （回転電機）ステータ、１２  ステータコア、１４  ティース、１６  スロット、１７  開口縁部、１８  （軸方向）端面、２０，２２，２６  凸部材、２４  段差、２８  嵌合ピン、２９  嵌合孔、３０  絶縁紙、３２  折り曲げ部、４０  コイル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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