(57)【要約】【課題】  集中巻されたステータコイル間に絶縁部材を容易かつ確実に配置でき、ステータコイルとステータコアのバックヨークとの絶縁を確保できる集中巻回転電機のステータ、及びこれを備えた回転電機を提供する。【解決手段】  ボビン３と、ステータコア１０と、ボビン３に集中巻されたステータコイル２と、ステータコイル２と接続される集配電部材とを備え、ステータコア１０のスロット空間は、ステータコアのバックヨーク１１とボビンの側壁部３２で構成される空間１００と、スロット内で隣接するステータコイルにより生じる空間２００によって、略Ｔ字状に構成され、略Ｔ字状のスロット空間に略Ｔ字状の絶縁部材９を挿入するように集中巻回転電機のステータを構成する。【選択図】図４
2015091146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボビンと、
前記ボビンが装着されるステータコアと、
前記ボビンに集中巻の巻線方式により巻装されるステータコイルと、
前記ステータコイルと接続される集配電部材とを備える集中巻回転電機のステータにおいて、
前記ステータコアは、磁気回路を構成するティースとバックヨーク、及び、前記ティースと前記バックヨークとに囲まれた空間からなるスロット部で構成され、
前記ボビンは、ステータコイルが巻装される巻装部位と、前記ステータコアのバックヨークと対面する前記巻装部位の第一側壁と、前記ステータの内径側に位置する前記巻装部位の第二側壁とを有し、
前記ボビンに巻装されたステータコイルは、前記スロット内で隣接する前記ステータコアのティースに装着されたボビンに巻装されたステータコイルと対面し、
前記スロット部は、前記第一側壁と前記バックヨークとで構成される第一空間と、前記スロット内で隣接するステータコアのティースに装着されたボビンに巻装されたステータコイル間に形成される第二空間によって、略Ｔ字状の空間が形成され、
当該略Ｔ字状の空間の第一空間に挿入される翼部と前記Ｔ字状の空間の第二空間に挿入される仕切り板部とを有する絶縁部材を備えることを特徴とした、集中巻回転電機のステータ。
【請求項２】
請求項１に記載の集中巻回転電機のステータにおいて、
前記第一側壁の一部に段差を設け、前記ボビンのステータコアのバックヨークと対面する前記巻装部位の側壁と前記ステータコアのバックヨークで構成される空間を構成することを特徴とした、集中巻回転電機のステータ。
【請求項３】
請求項１に記載の集中巻回転電機のステータにおいて、
前記ステータコアのバックヨークの一部に段差を設け、前記ボビンのステータコアのバックヨークと対面する前記巻装部位の側壁と前記ステータコアのバックヨークで構成される空間を構成することを特徴とした、集中巻回転電機のステータ。
【請求項４】
請求項２に記載の集中巻回転電機のステータにおいて、
前記第一側壁の段差の一部が突起を有し、その突起が前記段差の端部に位置することを特徴とした、集中巻回転電機のステータ。
【請求項５】
請求項４に記載の集中巻回転電機のステータにおいて、
前記突起が、前記絶縁紙を前記略Ｔ字状の空間に挿入できる方向のみ傾斜状をなしていることを特徴とした、集中巻回転電機のステータ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の集中巻回転電機のステータを有する回転電機。
【請求項７】
ステータのティースにボビンに巻きつけられたコイルを装着する回転電機に用いるもので、ステータのバックヨークとコイルのボビンの端縁部との間に挿入される翼部と、隣接するコイル間の間に挿入される仕切り板とから構成される絶縁部材。
【請求項８】
請求項７に記載の絶縁部材において、
材料が紙である絶縁部材。
【請求項９】
請求項７に記載の絶縁部材において、
材料が絶縁樹脂である絶縁部材。
【請求項１０】
請求項８に記載の絶縁部材において、
前記仕切り板部は反翼部側端部に折返し部で折返された一対の仕切り板部を備え、
両仕切り板部の反折返し側端部にそれぞれ周方向反対側に伸びる翼部を備える絶縁部材。
【請求項１１】
請求項９に記載の絶縁部材において、
回転機の回転中心軸線に対して直角な断面がＴ字型である絶縁部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集中巻回転電機のステータ、及びこれを備えた回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２００８−４２９５９号公報（特許文献１）がある。この公報には、「電動機の固定子のスロット内に絶縁部材を容易に介挿でき、絶縁不良を低減し品質を向上した電動機を提供する」と記載されている。また、特開２０１１−１０３７５１号公報（特許文献２）がある。この公報には、「集中巻きモータにおける絶縁性能の向上と絶縁作業工数の削減をする」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−４２９５９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０３７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、集中巻方式の回転電機において、スロット内に絶縁部材を容易に介挿することができる構造が記載されている。
【０００５】
しかし、特許文献１では、スロット内で隣接する集中巻されたステータコイル間に絶縁部材を配置するためのガイドとなる凹溝を有する樹脂絶縁部材（ボビン）が、ステータコア側面にしか配置されておらず、軸長の長いステータコアの場合にはステータに絶縁部材を挿入するための十分なガイド機能を果たさない可能性がある。
【０００６】
また、前記特許文献１において、絶縁紙の挿入のガイドとなる厚さの薄い凹溝を樹脂絶縁部材に構成するためには、樹脂絶縁部材の成形型の一部が板厚の薄く構成される必要がある。樹脂絶縁部材を成形する時に、この成形型の板厚の薄い部分には熱応力が集中する可能性があり、樹脂絶縁部材の成形型の寿命が短くなることが懸念される。
【０００７】
また、前記特許文献１において、ステータコイルとステータコアのバックヨーク１１部分との絶縁を確保するためにフィルム状のスロット絶縁を実施しているが、この構造の場合、フィルムをステータコアに設置した後にステータコイルを巻装する工程となるため、ステータコイルを巻装する際にフィルムを破損し、ステータコイルとステータコアのバックヨーク１１部分との絶縁耐力が低下するリスクがある。
【０００８】
特許文献２には、集中巻されたステータコイルを絶縁紙で覆う構造が記載されている。
【０００９】
しかし、特許文献２において、ステータコイルを絶縁紙で覆う作業を効率良く行うためには、ステータコイルの周囲に作業空間が必要である。すなわち、ステータコイルが巻装されたボビンをティースに装着する以前でステータコイルの周囲に作業空間があること、或いは、ステータコイルが巻装されたボビンが装着されたステータコイルがティース毎に分割された状態であるためにステータコイルの周囲に作業空間があることが望まれるが、絶縁紙をステータコイルに装着した後、ボビンをティースに装着する、或いは、分割されたステータコアを円環状に組み立てる作業が発生するため、それらの作業中に絶縁紙を破損させるリスクがある。
【００１０】
そこで本発明では、集中巻されたステータコイル間に絶縁部材を容易かつ確実に配置でき、ステータコイルとステータコアのバックヨークとの絶縁を確保できる集中巻回転電機のステータ、及びこれを備えた回転電機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】
【００１１】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、ボビンと、前記ボビンが装着されるステータコアと、前記ボビンに集中巻の巻線方式により巻装されるステータコイルと、前記ステータコイルと接続される集配電部材とを備える集中巻回転電機のステータにおいて、前記ステータコアは、磁気回路を構成するティースとバックヨーク、及び、前記ティースと前記バックヨークとに囲まれた空間からなるスロット部で構成され、前記ボビンは、ステータコイルが巻装される巻装部位と、前記ステータコアのバックヨークと対面する前記巻装部位の第一側壁と、前記ステータの内径側に位置する前記巻装部位の第二側壁とを有し、前記ボビンに巻装されたステータコイルは、前記スロット内で隣接する前記ステータコアのティースに装着されたボビンに巻装されたステータコイルと対面し、前記スロット部は、前記第一側壁と前記バックヨークとで構成される第一空間と、前記スロット内で隣接するステータコアのティースに装着されたボビンに巻装されたステータコイル間に形成される第二空間によって、略Ｔ字状の空間が形成され、当該略Ｔ字状の空間の第一空間に挿入される翼部と前記Ｔ字状の空間の第二空間に挿入される仕切り板部とを有する絶縁部材を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、集中巻されたステータコイル間に絶縁部材を容易かつ確実に配置でき、ステータコイルとステータコアのバックヨークとの絶縁を確保できる集中巻回転電機のステータ、及びこれを備えた回転電機を提供することができる。
【００１３】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】集中巻タイプの回転電機のステータアッセンブリー１を示す図。
【図２】ボビンをティースに装着する前状態を示す図。
【図３】１つのボビンをティースに装着させた時の側面図。
【図４】ボビンをティースに装着させた時のステータの側面図。
【図５】ボビンをティースに装着させた後、絶縁紙を挿入する際の鳥瞰図。
【図６】絶縁紙を挿入した後のステータの側面図。
【図７】突起を有したボビンを示す図。
【図８】突起を有するボビンを装着したステータアッセンブリーを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
［実施例１］  
図１は集中巻タイプの回転電機のステータアッセンブリー１を示すものである。ステータアッセンブリー１は、回転電機の磁気回路を構成するステータコア１０と、ステータコイル２が集中巻で巻装されたボビン３と、ステータコイル２が接続され電気回路を構成する導電性部材（集配電部材）４１、４２、４３、４４と、導電性部材４１、４２、４３、４４が配置される絶縁材で環状に構成されたコネクションリング５と、ステータコアのスロット部１３（空間）に配置された絶縁紙９から構成されている。
【００１６】
ステータコア１０は、厚さ０．０５〜１．０ｍｍ程度の電磁鋼板を円環状に打ち抜き加工またはエッチング加工により成形し複数枚積層して構成され、微小な空隙を介して対面する図示しないロータと磁気回路を構成するバックヨーク１１とティース１２から成り、ティースとティースの間にはスロット部１３が存在する。
【００１７】
ステータコア１０の軸方向側面部には、三相交流のＵ相を構成する導電性部材４１と、Ｖ相を構成する導電性部材４２と、Ｗ相を構成する導電性部材４３と、三相Ｙ結線を構成するための中性線４４が収めされたコネクションリング５が配置されている。本実施例では三相Ｙ結線の回転電機のステータの構造を例としたが、導電性部材の数は結線方法や交流の相数に応じて変化する。
【００１８】
導電性部材４１、４２、４３は、図示しない外部の電力変換装置に接続される。本ステータアッセンブリーを組み込んだ回転電機が電動機として動作する場合には外部から導電性部材（回転電機）に電力が供給され、発電機として動作する場合には導電性部材（回転電機）から外部に電力が供給される。
【００１９】
ボビンには、ステータコイル２が集中巻に巻装されており、ステータコイルの端部はそれぞれ中性線４４と、導電性部材４１、４２、４３のいずれかに接続されて三相交流回路を構成する。
【００２０】
図２は、ボビン３をステータコア１０のティース１２に装着させる前状態を示している。
【００２１】
ボビンは、樹脂等の絶縁部材で構成されており、ボビンに巻装されたステータコイルとステータコアとの間の絶縁を維持する。ボビンは、中央部にステータコア１０のティース１２と嵌合する挿入孔３５を有しており、ステータコイルが巻装される巻装部位３１と、ステータアッセンブリー１に配置された時にバックヨーク１１と対面する側に配置される側壁部３２と、ステータアッセンブリー１の径方向内側に配置される側壁部３３から成る。バックヨーク１１と対面する側壁部３２は軸方向両側に位置する一対の側壁部３２Ａ、Ｂ及び、周方向両側に位置する一対の側壁部３２Ｃ、Ｄを有する。
【００２２】
周方向両側に位置する一対の側壁部３２Ｃ、Ｄにはボビン３をティース１２に装着した際にバックヨーク１１と接触する部位と、バックヨーク１１と空間を介して対面する部位とが構成されるように段差３４が設置されている。段差３４は、ステータアッセンブリーの軸方向に略直線状にボビンの周方向両側に位置する一対の側壁部３２Ｃ、Ｄの周方向端部に設けられている。
【００２３】
ボビン３は、ステータコアの内径側から外周方向に向けてステータコアのティース１２部に挿入され、装着される。
【００２４】
図３は、１つのボビン３をティース１２に装着させた時の側面図である。
【００２５】
ボビン３をステータコアのティース１２部に装着させると、スロット部１３において前記ボビンの側壁部の両端にある段差３４が設置された部位と、ステータコアのバックヨーク１１部との間に空間１００がそれぞれ形成される。
【００２６】
図３から理解されるように、空間１００はステータを軸方向に貫通するように構成され、空間１００のステータの径方向の幅は、絶縁紙９の厚さより若干広く設定されている。
【００２７】
図４は、ボビンをティースに装着させた時のステータの側面図である。
【００２８】
各々のボビンとステータコアのバックヨーク１１との間には前記の空間１００が各々形成される。したがって、空間１００とスロット１３内で隣接するステータコイル間の空間によって、スロット１３内には略Ｔ字状の空間２００が構成される。
【００２９】
略Ｔ字状の空間２００は、ステータを軸方向に貫通するように構成され、スロット内で隣接するステータコイル間の空間２００の幅は、後述する図６から理解されるように空間２００に絶縁紙が挿入できるように、挿入される絶縁紙より若干広く設定されている。
【００３０】
図５は、ボビンをティースに装着させた後、絶縁紙を挿入する際の鳥瞰図である。
【００３１】
絶縁紙９は、前記の略Ｔ字状の空間２００に収まるように略Ｔ字状に成形されており、１枚の絶縁紙で構成されている。
【００３２】
具体的には空間１００に挿入される一対の翼部９Ａ、９Ｂを備え、空間２００に挿入され隣接するコイル２，２を電気的に絶縁する仕切り板部９Ｃ、９Ｄを有する。
【００３３】
一対の翼部９Ａ、９Ｂは仕切り板部９Ｃ、９Ｄの径方向外側端部で互いに時計方向、半時計方向に伸びている。
【００３４】
仕切り板部９Ｃ、９Ｄは１枚の絶縁紙から形成される場合は内周端部に折返し部９Ｅが形成される。
【００３５】
なお、折返し部９Ｅから翼部９Ａ、９Ｂに向けてＶ字型に開くように仕切り板部９Ｃ、９Ｄを形成することもできる。
【００３６】
絶縁紙９は絶縁樹脂材製の樹脂成形部材に置き換えることができる。樹脂成形部材で構成される場合はＴ字型の一体成形絶縁部材として構成することもできる。
【００３７】
当然樹脂成形で構成する場合も仕切り部をＶ字型に開く一対の仕切り部として形成することもできる。
【００３８】
前記の空間２００はステータアッセンブリー１の軸方向にほぼ貫通した形状であるため、図４から理解されるように絶縁紙９は、ステータコア１の軸方向からステータコアのスロット内に挿入することが出来る。
【００３９】
図６は、絶縁紙を挿入した後のステータの側面図である。
【００４０】
図６から理解されるように、絶縁紙がと隣接するステータコイル５の間に配置されるため、ステータコイルとステータコイルが対面せず空間絶縁が確保されている。また、前記の空間１００に絶縁紙９が配置されることにより空間１００がラビリンス構造となり、絶縁紙を挿入する前の状態と比較してボビンに巻装されたステータコイルとステータコアのバックヨーク１１部との沿面距離が長く確保されている。
【００４１】
図７は、絶縁紙をステータに挿入する際の位置決めおよび挿入後の脱落を防止する突起３５を有したボビンを示している。
【００４２】
図５から理解されるように、絶縁紙９が挿入される空間２００は軸方向に貫通した状態であるので、絶縁紙９をステータアッセンブリーの軸方向に挿入する際、絶縁紙の位置は絶縁紙を挿入する機械等で制御する必要があるが、図７に示した突起３５を設置することで、絶縁紙９を挿入する際に、絶縁紙９が突起３５と接触するまで挿入すれば、絶縁紙を所定の位置に設置することができる。
【００４３】
また、図５から理解されるように、絶縁紙９が挿入される空間２００は軸方向に貫通した状態であるので、絶縁紙を挿入した後に絶縁紙が脱落してしまう可能性があるが、図７に示した突起３５を設置することで、絶縁紙が突起によって支持され、絶縁紙をステータアッセンブリーに挿入した後でも、絶縁紙がステータアッセンブリー内から脱落することを防止できる。
【００４４】
突起３５はボビンの側壁部３２の段差３４の端部に配置される。絶縁紙の挿入性を損なわないように、絶縁紙が挿入される方向（突起のステータの軸方向外側）に位置する側は傾斜を設けられている。
【００４５】
図８は、突起３５を有するボビンを装着したステータアッセンブリーを示している。
【００４６】
ステータコアの挿入された絶縁紙９が前記の突起３５が接触することで、絶縁紙の位置が拘束されている。また、図７から理解されるように、突起３５はボビンの両端に配置されているので、ひとたび絶縁紙が突起間に配置されれば、絶縁紙は脱落することなくその位置を保たれる。
［他の実施例］  
実施例１では、ボビン３とステータコアのバックヨーク１１部１１との間の空間１００を、ボビンの側壁に段差を設ける事で構成したが、ボビン側に段差を設けずバックヨーク１１側に同様の構造を設けて前記の空間１００を構成しても、スロット部に略Ｔ字状の空間を構成することが可能であり、同様の効果を得ることが可能である。
【００４７】
実施例１では、スロット内に挿入する絶縁部材の例として略Ｔ字状に成形した絶縁紙を示したが、同様の形状の絶縁部材であれば、絶縁紙でなくとも同様の効果を得ることが可能である。例えば、回転機の回転中心軸線に対して直角な断面がＴ字型である絶縁部材を用いても良い。
【００４８】
実施例１では、突起３５はボビンの段差の両端に配置したが、片方の端部のみでも同様の効果を得ることが可能である。
【００４９】
実施例１では、ボビン３は１つの樹脂部材で、ステータコアのティースに装着する場合にはステータコアの内径側から挿入する例を示したが、ボビンは必ずしも１つの樹脂部品である必要はない。例えば、２分割したボビンをステータコアの軸方向からステータコアのティースに装着しても、同様の効果を得ることが可能である。
【００５０】
以上説明した如く、本発明によれば、集中巻モータにおいてステータコイルが巻装されたボビンをステータコアのティースに配置した後に絶縁紙の挿入が行えるため、ステータアッセンブリー製作時の絶縁紙の破損リスクをなくす構造を提供することができる。
【００５１】
また、集中巻モータにおいてステータコイルが巻装されたボビンをステータコアのティースに配置した後に、絶縁紙をスロット内で対面するステータコイル間に確実に配置する構造を提供することができる。
【００５２】
また、集中巻モータにおいて、１枚の絶縁紙を各スロットに挿入するだけで、スロット内で対面するステータコイル間の空間絶縁とボビンに巻装されたステータコイルとステータコアのバックヨーク１１との絶縁沿面距離を確保されるため、絶縁紙の使用量と絶縁紙を挿入する作業時間を削減する構造を提供することができる。
【００５３】
また、集中巻モータにおいて、絶縁紙の挿入を容易にするガイドはボビンとステータコアによって構成されるため、ボビンの型形状に薄板部を設けてボビンに凹溝を成形する必要がなくボビンの型の寿命を保つことができる。
【００５４】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１      ステータアッセンブリー
２      ステータコイル
３      ボビン
９      絶縁紙
１０    ステータコア
１１    バックヨーク
１２    ティース
１３    スロット（空間）
３１    ボビンの側壁（ステータコイルが巻装される巻装部位）
３２    ボビンの側壁（バックヨークと対面する側に配置される側壁部、第１側壁）
３３    ボビンの側壁（ステータの径方向内側に配置される側壁部、第２側壁）
３４    ボビンの側壁の段差部
３５    ボビンの側壁の段差部の突起
４１    Ｕ相
４２    Ｖ相
４３    Ｗ相
４４    中性点（中性線）
１００  バックヨークとボビンとの間の空間
２００  スロット内で対面するステータコイル間の空間
【図１】
2015091146.tif 000003
【図２】
2015091146.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015091146.tif 000009
【図８】
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