(57)【要約】【課題】ステータコアのスロットに設けられたセグメントコイルの固定強度を向上させる。【解決手段】カフサ部品３１−１，３１−２の窪み３９−１，３９−２に充填したエポキシ系樹脂４０−１，４０−２を加熱により膨張及び硬化させることで、カフサ部品３１−１，３１−２とセグメントコイル２２のコイルエンド部２２ａ，２２ｂを接着する。これによって、コイルエンド部２２ａ，２２ｂとカフサ部品３１−１，３１−２の隙間をエポキシ系樹脂４０−１，４０−２で充填して接着することができ、接着面積を増加させることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアのスロットにセグメントコイルが設けられたステータであって、
ステータ軸方向においてステータコアがカフサ部品の接触面間に挟まれた状態でステータコアとカフサ部品が接着され、
カフサ部品におけるステータコアとの接触面と反対側に設けられた窪みに、加熱により膨張及び硬化する接着材料が充填され、当該接着材料によって、セグメントコイルにおけるカフサ部品よりもステータ軸方向外側に張り出したコイルエンド部とカフサ部品が接着されている、ステータ。
【請求項２】
ステータコアのスロットにセグメントコイルが設けられたステータの製造方法であって、
カフサ部品におけるステータコアとの接触面と反対側に設けられた窪みに、加熱により膨張及び硬化する接着材料を充填する充填工程と、
ステータ軸方向においてカフサ部品の接触面間に挟まれたステータコアのスロットに、導体セグメントをステータ軸方向に挿入する挿入工程と、
導体セグメントの先端部同士を捻って接合してセグメントコイルを形成する接合工程と、
ステータコアとカフサ部品とセグメントコイルを接着する接着工程と、
を含み、
接着工程は、カフサ部品の窪みに充填された接着材料を加熱により膨張及び硬化させることで、セグメントコイルにおけるカフサ部品よりもステータ軸方向外側に張り出したコイルエンド部とカフサ部品を接着する工程を含む、ステータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータコアのスロットにセグメントコイルが設けられたステータ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１の回転電機のステータでは、ステータコアのスロットにセグメントコイルを設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２５７３６６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において、セグメントコイルの固定強度を向上させるためには、セグメントコイルをコイルエンド部でステータコアに接着することが望ましい。ただし、樹脂モールド等により接着を行う場合は、流動性もあってコイルエンド部での接着が困難であり、セグメントコイルの固定強度を向上させることは困難である。
【０００５】
本発明は、ステータコアのスロットに設けられたセグメントコイルの固定強度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るステータ及びその製造方法は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明に係るステータは、ステータコアのスロットにセグメントコイルが設けられたステータであって、ステータ軸方向においてステータコアがカフサ部品の接触面間に挟まれた状態でステータコアとカフサ部品が接着され、カフサ部品におけるステータコアとの接触面と反対側に設けられた窪みに、加熱により膨張及び硬化する接着材料が充填され、当該接着材料によって、セグメントコイルにおけるカフサ部品よりもステータ軸方向外側に張り出したコイルエンド部とカフサ部品が接着されていることを要旨とする。
【０００８】
本発明に係るステータの製造方法は、ステータコアのスロットにセグメントコイルが設けられたステータの製造方法であって、カフサ部品におけるステータコアとの接触面と反対側に設けられた窪みに、加熱により膨張及び硬化する接着材料を充填する充填工程と、ステータ軸方向においてカフサ部品の接触面間に挟まれたステータコアのスロットに、導体セグメントをステータ軸方向に挿入する挿入工程と、導体セグメントの先端部同士を捻って接合してセグメントコイルを形成する接合工程と、ステータコアとカフサ部品とセグメントコイルを接着する接着工程と、を含み、接着工程は、カフサ部品の窪みに充填された接着材料を加熱により膨張及び硬化させることで、セグメントコイルにおけるカフサ部品よりもステータ軸方向外側に張り出したコイルエンド部とカフサ部品を接着する工程を含むことを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、セグメントコイルのコイルエンド部とカフサ部品の隙間を接着材料で充填して接着することができ、接着面積を増加させることができる。その結果、セグメントコイルの固定強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ステータの全体構成を示す斜視図である。
【図２】ステータ軸方向一端部の構成例を示す図である。
【図３】ステータ軸方向他端部の構成例を示す図である。
【図４】ステータコア２１の構成例を示す図である。
【図５】カフサ部品３１−１の構成例を示す図である。
【図６】カフサ部品３１−２の構成例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係るステータの製造方法において、ステータコア２１のスロット２５に導体セグメント１２を挿入する挿入工程を説明する図である。
【図８】本発明の実施形態に係るステータの製造方法において、導体セグメント１２の先端部１２ｃ同士を捻って接合する接合工程を説明する図である。
【図９】本発明の実施形態に係るステータの製造方法において、接合工程後のステータ軸方向一端部の構成例を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るステータの製造方法において、接合工程後のステータ軸方向他端部の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１２】
図１〜６は、本発明の実施形態に係る製造方法により製造された回転電機のステータの概略構成を示す図である。図１はステータ全体構成の斜視図を示し、図２はステータ軸方向一端部（図１のＡ部）の構成例を示し、図３はステータ軸方向他端部の構成例を示し、図４はステータコア２１の構成例を示し、図５，６はカフサ部品３１−１，３１−２の構成例を示す。図４ではステータ周方向に関してステータコア２１の構成の一部を図示し、図５，６ではステータ周方向に関してカフサ部品３１−１，３１−２の構成の一部を図示しているが、図示を省略している残りの部分の構成は、図示している部分と同様の構成である。
【００１３】
ステータは、ステータコア２１と複数のセグメントコイル２２と一対のカフサ部品３１−１，３１−２を含んで構成される。ステータコア２１は、図４に示すように、ステータ周方向に沿って延びる環状のヨーク２３と、ヨーク２３の内周面よりステータ径方向内側（図示しないロータ側）へ突出する複数のティース２４とを含む。複数のティース２４はステータ周方向に互いに間隔をおいて（等間隔で）配置されている。ステータ周方向に隣接するティース２４間にスロット２５が形成され、複数のスロット２５がステータ周方向に互いに間隔をおいて（等間隔で）配置されている。各ティース２４及び各スロット２５は、ステータ軸方向に沿って延びている。
【００１４】
カフサ部品３１−１は、ステータコア２１のステータ軸方向一端面と接触する状態でステータコア２１に接着されており、カフサ部品３１−２は、ステータコア２１のステータ軸方向他端面と接触する状態でステータコア２１に接着されている。ステータコア２１とカフサ部品３１−１，３１−２の接着については、例えばワニス等の絶縁性を有する接着材料により行うことが可能であるが、他の接着方法を用いることも可能である。
【００１５】
カフサ部品３１−１においては、図２，５に示すように、複数（ティース２４と同数）のサポート部３４−１がステータ周方向に互いに間隔をおいて（ティース２４と等間隔で）配置されており、各サポート部３４−１が接触面４４−１にて各ティース２４のステータ軸方向一端面と接触する。各サポート部３４−１のステータ径方向内側端部同士は内周側環状部材３６−１により連結され、各サポート部３４−１のステータ径方向外側端部同士は外周側環状部材３７−１により連結されている。ステータ周方向に隣接するサポート部３４−１間に挿通穴３５−１が形成され、複数（スロット２５と同数）の挿通穴３５−１がステータ周方向に互いに間隔をおいて（スロット２５と等間隔で）配置されている。ステータ軸方向において各挿通穴３５−１は各スロット２５に面する。各サポート部３４−１のステータ軸方向一端部には、凸曲面３８−１が形成されている。さらに、各サポート部３４−１におけるステータコア２１（ティース２４）との接触面４４−１と反対側の面には窪み３９−１が形成されており、各窪み３９−１には、絶縁性を有する接着材料としてエポキシ系樹脂４０−１が充填されている。図５では、説明の便宜上、一部の窪み３９−１にエポキシ系樹脂４０−１が充填されているが、実際には、すべての窪み３９−１にエポキシ系樹脂４０−１が充填される。
【００１６】
同様に、カフサ部品３１−２においては、図３，６に示すように、複数（ティース２４と同数）のサポート部３４−２がステータ周方向に互いに間隔をおいて（ティース２４と等間隔で）配置されており、各サポート部３４−２が接触面４４−２にて各ティース２４のステータ軸方向他端面と接触する。各サポート部３４−２のステータ径方向内側端部同士は内周側環状部材３６−２により連結され、各サポート部３４−２のステータ径方向外側端部同士は外周側環状部材３７−２により連結されている。ステータ周方向に隣接するサポート部３４−２間に挿通穴３５−２が形成され、複数（スロット２５と同数）の挿通穴３５−２がステータ周方向に互いに間隔をおいて（スロット２５と等間隔で）配置されている。ステータ軸方向において各挿通穴３５−２は各スロット２５に面する。各サポート部３４−２のステータ軸方向他端部には、凸曲面３８−２が形成されている。さらに、各サポート部３４−２におけるステータコア２１（ティース２４）との接触面４４−２と反対側の面には窪み３９−２が形成されており、各窪み３９−２にエポキシ系樹脂４０−２が充填されている。図６でも、説明の便宜上、一部の窪み３９−２にエポキシ系樹脂４０−２が充填されているが、実際には、すべての窪み３９−２にエポキシ系樹脂４０−２が充填される。ステータ軸方向においてステータコア２１がカフサ部品３１−１，３１−２の接触面４４−１，４４−２間に挟まれた状態でステータコア２１とカフサ部品３１−１，３１−２が接着されている。
【００１７】
各ティース２４には、図２〜４に示すように、インシュレータ（絶縁部材）３０が装着されている。各セグメントコイル２２は、カフサ部品３１−１の挿通穴３５−１、ステータコア２１のスロット２５、及びカフサ部品３１−２の挿通穴３５−２を通って、各ティース２４にインシュレータ３０を介して装着されている。各サポート部３４−１の窪み３９−１に充填されたエポキシ系樹脂４０−１は、図２に示すように、サポート部３４−１の凸曲面３８−１よりステータ軸方向一端側（ステータ軸方向外側）に盛り上がっており、各セグメントコイル２２におけるステータコア２１及びカフサ部品３１−１よりステータ軸方向一端側（ステータ軸方向外側）に張り出したコイルエンド部２２ａに密着している。これによって、コイルエンド部２２ａとカフサ部品３１−１の接着が行われる。同様に、各サポート部３４−２の窪み３９−２に設けられたエポキシ系樹脂４０−２は、図３に示すように、サポート部３４−２の凸曲面３８−２よりステータ軸方向他端側（ステータ軸方向外側）に盛り上がっており、各セグメントコイル２２におけるステータコア２１及びカフサ部品３１−２よりステータ軸方向他端側（ステータ軸方向外側）に張り出したコイルエンド部２２ｂに密着している。これによって、コイルエンド部２２ｂとカフサ部品３１−２の接着が行われる。
【００１８】
次に、本実施形態に係るステータの製造方法について説明する。まず図５，６に示すように、カフサ部品３１−１，３１−２（サポート部３４−１，３４−２）におけるステータコア２１（ティース２４）との接触面４４−１，４４−２と反対側の面に設けられた窪み３９−１，３９−２に、エポキシ系樹脂４０−１，４０−２を充填する（充填工程）。ここでのエポキシ系樹脂４０−１，４０−２は、加熱により膨張及び硬化する熱硬化性樹脂である。
【００１９】
次に、図４に示すように、ステータコア２１の各ティース２４にインシュレータ３０を装着し、ステータ軸方向においてステータコア２１の各ティース２４をカフサ部品３１−１，３１−２の各サポート部３４−１，３４−２の接触面４４−１，４４−２間に挟み込む。その状態で、図７に示すように、ステータ軸方向他端側から、カフサ部品３１−２の挿通穴３５−２、ステータコア２１のスロット２５、及びカフサ部品３１−１の挿通穴３５−１に、略Ｕ字状の導体セグメント１２をステータ軸方向に沿って挿入する（挿入工程）。図７では、説明の便宜上、１つの導体セグメント１２を図示しているが、実際には、多数の導体セグメント１２が挿通穴３５−２、スロット２５、及び挿通穴３５−１に挿入される。
【００２０】
次に、図８に示すように、導体セグメント１２の先端部１２ｃ同士を捻って接合してセグメントコイル２２を形成する（接合工程）。図８では、説明の便宜上、１つの接合部分を図示しているが、実際には、多数の導体セグメント１２の先端部１２ｃ同士を捻って接合する。導体セグメント１２の先端部１２ｃを捻る際には、導体セグメント１２におけるステータコア２１よりステータ軸方向一端側に張り出した部分１２ａがサポート部３４−１の凸曲面３８−１に当接することで、この部分１２ａがインシュレータ３０の角部、さらにはステータコア２１（ティース２４）の角部に当接するのを防止することができる。同様に、導体セグメント１２におけるステータコア２１よりステータ軸方向他端側に張り出した部分１２ｂがサポート部３４−２の凸曲面３８−２に当接することで、この部分１２ｂがインシュレータ３０の角部、さらにはステータコア２１（ティース２４）の角部に当接するのを防止することができる。これによって、導体セグメント１２及びインシュレータ３０の損傷を防止することができる。導体セグメント１２の先端部１２ｃ同士の接合後は、先端部１２ｃの絶縁塗膜処理を行う。接合工程後におけるステータ軸方向一端部の構成を図９に示し、ステータ軸方向他端部の構成を図１０に示す。接合工程後においては、各サポート部３４−１の窪み３９−１に充填されたエポキシ系樹脂４０−１は、まだ硬化しておらず、図９に示すようにコイルエンド部２２ａに密着していない。同様に、各サポート部３４−２の窪み３９−２に充填されたエポキシ系樹脂４０−２も、まだ硬化しておらず、図１０に示すようにコイルエンド部２２ｂに密着していない。
【００２１】
次に、ステータコア２１とカフサ部品３１−１，３１−２とセグメントコイル２２を接着する（接着工程）。ステータコア２１とカフサ部品３１−１，３１−２の接着については、例えば絶縁性を有するワニスをコイルエンド側に塗布することで行うことが可能であるが、他の接着方法を用いることも可能である。カフサ部品３１−１，３１−２とセグメントコイル２２の接着については、ステータを加熱してエポキシ系樹脂４０−１，４０−２を硬化させることで行う。ステータを加熱すると、図２に示すように、各サポート部３４−１の窪み３９−１に充填されたエポキシ系樹脂４０−１が膨張してサポート部３４−１の凸曲面３８−１よりステータ軸方向一端側に盛り上がり、コイルエンド部２２ａに密着した状態で硬化する。これによって、カフサ部品３１−１とセグメントコイル２２の接着が行われる。同様に、図３に示すように、各サポート部３４−２の窪み３９−２に充填されたエポキシ系樹脂４０−２が膨張してサポート部３４−２の凸曲面３８−２よりステータ軸方向他端側に盛り上がり、コイルエンド部２２ｂに密着した状態で硬化することで、カフサ部品３１−２とセグメントコイル２２の接着が行われる。以上の工程により、本実施形態に係るステータを製造することが可能である。
【００２２】
なお、ステータコア２１とカフサ部品３１−１，３１−２の接着については、付着工程において、カフサ部品３１−１，３１−２（サポート部３４−１，３４−２）の接触面４４−１，４４−２にエポキシ系樹脂を付着させ、接着工程において、ステータを加熱してこのエポキシ系樹脂を硬化させることで行うことも可能である。その場合は、ワニスを省略することが可能となる。また、エポキシ系樹脂４０−１，４０−２の熱硬化によるカフサ部品３１−１，３１−２とセグメントコイル２２の接着については、導体セグメント１２の接合部の絶縁塗膜処理や、ワニスの加熱硬化工程とともに行うことも可能である。
【００２３】
以上説明した本実施形態では、カフサ部品３１−１，３１−２の窪み３９−１，３９−２に充填したエポキシ系樹脂４０−１，４０−２を加熱により膨張及び硬化させることで、カフサ部品３１−１，３１−２とセグメントコイル２２のコイルエンド部２２ａ，２２ｂを接着する。これによって、組み付けの容易性を確保しつつ、ワニスを滞留させることが困難なコイルエンド部２２ａ，２２ｂとカフサ部品３１−１，３１−２の隙間をエポキシ系樹脂４０−１，４０−２で充填して接着することができ、コイルエンド部２２ａ，２２ｂとカフサ部品３１−１，３１−２の接着面積を増加させることができる。その結果、セグメントコイル２２の固定強度を向上させることができ、ステータの耐久性を向上させることができる。その際には、コイルエンド部２２ａ，２２ｂとカフサ部品３１−１，３１−２の隙間を有効利用しているため、セグメントコイル２２を固定するための追加部品は不要であり、ステータの体格増加を招くこともなく、搭載面、質量面で有利となる。
【００２４】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００２５】
１２  導体セグメント、１２ｃ  先端部、２１  ステータコア、２２  セグメントコイル、２２ａ，２２ｂ  コイルエンド部、２３  ヨーク、２４  ティース、２５  スロット、３０  インシュレータ、３１−１，３１−２  カフサ部品、３４−１，３４−２  サポート部、３５−１，３５−２  挿通穴、３６−１，３６−２  内周側環状部材、３７−１，３７−２  外周側環状部材、３８−１，３８−２  凸曲面、３９−１，３９−２  窪み、４０−１，４０−２  エポキシ系樹脂、４４−１，４４−２  接触面。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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