(57)【要約】【課題】回転電機の固定子巻線用絶縁キャップにおいて、簡単な構成で、巻線の屈曲加工の自由度を確保しながら、巻線接合部とモータケースおよび隣接する巻線との間の電気的絶縁性を確保することである。【解決手段】回転電機の固定子巻線用絶縁キャップ４０は、コイル巻線２６，２８の導体が露出する接合部を開口部から挿入して内部に収容する収容部４２と、モータケースと対向する外周面に沿って収容部４２における開口部から延設される壁部４４と、収容部４２に収容されるコイル巻線２６，２８の相と異なる相の隣接コイル巻線と対向する面に沿って収容部４２における開口部から延設される壁部４６を有し、絶縁体で構成される。【選択図】図５
2015008596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル巻線の導体が露出する接合部を開口部から挿入して内部に収容する収容部と、
収容部における開口部から延設される壁部であって、モータケースと対向する外周面に沿って設けられ、または収容部に収容されるコイル巻線の相と異なる相の隣接コイル巻線と対向する面に沿って設けられる壁部と、
を有し、絶縁体で構成されることを特徴とする回転電機の固定子巻線用絶縁キャップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の固定子巻線用絶縁キャップに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機の固定子に巻回される複数の巻線を相互に接合するために端部が溶接等で一体化される。巻線は絶縁被覆を有するが、溶接等で接合された端部は導体が露出しているので、モータケースや他の巻線等との間の電気的絶縁を確保する必要がある。そのために、溶接等で接合された端部に絶縁体のキャップを被せることが行われる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、電気絶縁性物質の多孔性材料によるキャップ状の絶縁具が開示されている。特許文献２には、絶縁シートを２つ折りにしたものを用いた絶縁キャップが開示されている。特許文献３には、コイルが巻回されるインシュレータの鍔部の溝に嵌め込まれて振動による束線の浮き上がりを防止するフランジ部を有する円筒状の絶縁材で形成されたキャップが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３６４３７８号公報
【特許文献２】特開２０１１−９７７７９号公報
【特許文献３】特開２０１２−２４４７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
巻線の端部同士を溶接等で接合すると、接合のための加熱で、接合部近くの巻線の絶縁被覆の絶縁性が発泡等により低下する。接合部の箇所に絶縁キャップを被せても、絶縁被覆の発泡が絶縁キャップの外側まで及ぶと、絶縁キャップの外側で絶縁性が低下する。絶縁キャップをより長くすればよいが、そのようにすると、巻線の屈曲加工の自由度が低下し、回転電機の固定子の小型化を妨げる。
【０００６】
本発明の目的は、簡単な構成で、巻線の屈曲加工の自由度を確保しながら、巻線接合部とモータケースおよび隣接する巻線との間の電気的絶縁性を確保できる回転電機の固定子巻線用絶縁キャップを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る回転電機の固定子巻線用絶縁キャップは、コイル巻線の導体が露出する接合部を開口部から挿入して内部に収容する収容部と、収容部における開口部から延設される壁部であって、モータケースと対向する外周面に沿って設けられ、または収容部に収容されるコイル巻線の相と異なる相の隣接コイル巻線と対向する面に沿って設けられる壁部と、を有し、絶縁体で構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成によれば、接合部を収納する収容部から壁部を延設するので、仮に接合処理によりコイル巻線の絶縁被覆の絶縁性能が低下しても、壁部によってモータケースまたは隣接コイル巻線との間の電気的絶縁を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態における回転電機の固定子巻線用絶縁キャップが用いられる回転電機の断面図である。（ａ）は、回転電機の断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ方向から見たＢ部の絶縁キャップを示す図、（ｃ）は（ａ）におけるＡ方向から見たＣ部の絶縁キャップを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における回転電機の固定子巻線用絶縁キャップの例を示す図である。
【図３】他の例の回転電機の固定子巻線用絶縁キャップを示す図である。
【図４】図３の回転電機の固定子巻線用絶縁キャップの断面図である。
【図５】本発明の実施の形態における回転電機の固定子巻線用絶縁キャップの壁部の設け方を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。以下では、回転電機は三相同期型のものを述べるが、これに限らず、多相型のものを含む。また、以下では、コイル巻線同士の接合を溶接で行うものとするが、接合処理は、溶接以外でもよい。一般的に、コイル巻線の絶縁被覆の絶縁性能に影響を与える接合処理であれば、本発明が適用できる。例えば、半田付け等のように加熱処理が行われるものに適用可能である。
【００１１】
以下に述べる寸法、形状、材質は、説明のための例示であり、回転電機の絶縁性仕様等によって、適宜変更が可能である。以下では、対応する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、回転電機の固定子巻線用絶縁キャップ４０を示す図である。以下では、特に断らない限り、回転電機の固定子巻線用絶縁キャップ４０を、単に絶縁キャップ４０と示すこととする。図１（ａ）は、回転電機１０の断面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡから見たＢ部の絶縁キャップ４０を示す図である。（ｃ）は、（ａ）のＡから見たＣ部の絶縁キャップ４０を示す図である。
【００１３】
回転電機１０は、三相同期型のモータ・ジェネレータである。回転電機１０は、モータケース１２と、モータケース１２に設けられる軸受１４によって回転自在に保持される回転軸１６と、回転軸１６に取り付けられる回転子１８と、固定子２０を含んで構成される。
【００１４】
モータケース１２は、回転電機１０の全体の筐体であって、金属製で構成される。モータケース１２は、その内部に、回転子１８と固定子２０を収納するので、これら内部に収納される各要素の外周と所定の関係を有する内壁形状を有する。
【００１５】
図１の例では、固定子２０の外周はモータケース１２に固定されるが、固定子２０には軸方向に突き出るコイルエンド２２があるので、その部分については、コイルエンド２２から適当な隙間空間を空けるようにしてモータケース１２の内壁形状が設定される。また、固定子２０の外周はモータケース１２に固定される。また、回転子１８にはその中心軸に沿って回転軸１６が取り付けられるので、その両端を軸受１４で支持するため、回転子１８の両端の軸受１４の位置までモータケース１２の形状が回り込むように設定される。なお、図１のモータケース１２の形状は一例であって、これ以外の形状とすることができる。
【００１６】
回転子１８は、電磁鋼板を積層した回転子コアに永久磁石が配置されたものである。回転子１８は回転軸１６に取り付けられ、回転軸１６はその両端が軸受１４で支持される。ここで、回転子１８の永久磁石と、固定子２０に巻回されるコイル巻線に通電することで生じる回転磁界との協働によって、回転子１８を固定子２０に対して回転させる駆動力が発生し、これによって、回転電機１０が回転動作する。なお、永久磁石を用いないリラクタンス型の回転電機の場合には、回転子１８は、複数の突極が外周に沿って設けられる。
【００１７】
固定子２０は、複数の電磁鋼板を積層した固定子コアと、固定子コアに巻回される複数のコイル巻線を含んで構成される。図１では、複数のコイル巻線が固定子コアの軸方向の両端側に突き出た部分であるコイルエンド２２が図示されている。
【００１８】
コイルエンド２２には、複数のコイル巻線の中で接合されるように予め定められた２つのコイル巻線について、それぞれ接合部が設けられる。図１では、２つのコイル巻線２６，２８と、これらの端部が接合された接合部３０が示される。
【００１９】
接合部３０を有するコイル巻線２６，２８は、固定子コアに巻回された複数のコイル巻線の中でコイルエンド２２から引き出された部分である。コイル巻線２６，２８は、導体線に絶縁被覆が設けられたものである。導体線としては断面が矩形の平角銅線を用いることができる。絶縁被覆としては、ポリアミドイミドのエナメル被覆が用いられる。絶縁被覆の厚さは、回転電機１０の固定子２０の絶縁仕様等で定められる。厚さの一例を挙げると、約３０〜５０μｍである。絶縁被覆に用いられるエナメル被覆としては、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てもよい。また、ガラス繊維を巻きアルキッド樹脂等を含浸したガラス繊維被覆を用いてもよい。被覆は、コーティングによって形成することができる。コーティングに代えて、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレンナフタレート等のフィルムや薄膜シートを巻き付けることでもよい。
【００２０】
接合部３０においては、コイル巻線２６，２８の端部の先端の絶縁被覆が除かれて露出され、この２つの露出された端部が互いに接合されて接合部３０が形成される。接合には、レーザ溶接技術等を用いることができる。
【００２１】
絶縁キャップ４０は、コイル巻線２６，２８の端部における接合部３０を内部に収容する収容部４２と、収容部４２における接合部３０を挿入する開口部から延設される壁部４４，４６を有し、絶縁体で構成される。
【００２２】
収容部４２は、コイル巻線２６，２８の接合部３０において絶縁被覆が除かれて銅線である導体が露出する箇所を覆う露出導体覆いで、外形的には、従来技術の絶縁キャップに相当する部分である。なお、図１以下では、収容部４２は直方体形状の外形を有するものとして述べるが、これは例示であって、楕円筒、円形筒等であってもよい。
【００２３】
収容部４２には、まだ未硬化状態で液状の熱硬化性樹脂が予め配置されており、そこに開口を通ってコイル巻線２６，２８の接合部３０が挿入される。挿入によって液状の樹脂は流動して、コイル巻線２６，２８の接合部３０と収容部４２の内壁との間に広がって充填状態となる。したがって、収容部４２に予め配置される樹脂の量は、コイル巻線２６，２８の接合部３０を収容部４２の一番奥まで挿入したときに流動した樹脂が収容部４２の開口部からはみ出さない程度の量とすることが望ましい。やや多めの量の樹脂を収容部４２に予め配置し、コイル巻線２６，２８の接合部３０を挿入してはみ出した分をふき取るようにしてもよい。
【００２４】
収容部４２の一番奥までコイル巻線２６，２８の接合部３０を挿入し、樹脂がコイル巻線２６，２８の接合部３０と収容部４２の内壁との間に広がって充填状態となってから、全体を加熱することで、樹脂が硬化し、接合部３０と収容部４２の内壁とに熱硬化樹脂がしっかり固着し、接合部３０の収容部４２への固定が行われる。したがって、接合部３０に予め樹脂を塗布する工程が不要で、単にコイル巻線２６，２８の接合部３０を、予め未硬化状態の熱硬化樹脂が配置されている収容部４２に挿入するだけでよい。また、収容部４２の一番奥にコイル巻線２６，２８の接合部３０が突き当たるまで挿入すればよいので、挿入深さの管理が不要である。このように、接合部３０に対する事前処理が不要で、挿入の位置決め作業が不要となる。
【００２５】
壁部４４は、収容部４２に収容された接合部３０から延出するコイル巻線２６，２８の接合部３０寄りの部分で、モータケースと対向する外周面に沿って収容部４２の開口部から延出する絶縁板である。壁部４６は、収容部４２に収容された接合部３０から延出するコイル巻線２６，２８の接合部３０寄りの部分で、コイル巻線２６，２８の相と異なる相の隣接コイル巻線と対向する面に沿って収容部４２の開口部から延出する絶縁板である。
【００２６】
壁部４４，４６は、コイル巻線２６，２８において、接合部３０以外の絶縁被覆が接合部３０における溶接処理の温度によって発泡等を生じ、絶縁性能が本来の値から低下することに対処するために設けられる。溶接処理の加熱による絶縁被覆の発泡等は、コイル巻線２６，２８の接合部３０寄りの部分で生じるので、コイル巻線２６，２８とモータケース１２との間に壁部４４を延設することで、モータケース１２に対する絶縁性能を確保し、コイル巻線２６，２８とこれに隣接するコイル巻線、特にコイル巻線２６，２８と異なる相となる隣接するコイル巻線との間に壁部４６を延設することで、隣接するコイル巻線に対する絶縁性能を確保する。
【００２７】
ここで、異なる相とは、三相型の回転電機１０においてコイル巻線２６，２８がＵ相であれば、Ｖ相またはＷ相のことであり、コイル巻線２６，２８がＶ相であれば、Ｕ相またはＷ相のことであり、コイル巻線２６，２８がＷ相であれば、Ｕ相またはＶ相のことである。
【００２８】
かかる絶縁キャップ４０としては、絶縁性のプラスチック材料を用いて、所定の形状に成形したものが用いられる。プラスチック材料としては、所定の耐熱性と強度を有するものを用いることができる。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネイト、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート等を用いることができる。成形方法としては、一体化成形法を用いることができ、これに代えて、複数のプラスチック板材を接合して所定の形状としたものを用いることができる。
【００２９】
図２から図５を用いて、絶縁キャップ４０についてさらに詳細に説明する。絶縁キャップ４０は、コイル巻線２６，２８の２つの端部を接合した接合部３０の付近を覆うものであるが、壁部は、コイルエンド２２における複数のコイル巻線の接合の形態が様々であることから、その数を含め、いくつもの変形例が可能である。例えば、上記では壁部４４，４６を説明したが、３つの壁部を備えるものとしてもよく、場合によっては１つの壁部を備えるだけでよい場合もある。以下に、壁部の数、寸法、形状についていくつかの例を示すが、これらは説明のための例示であって、コイルエンド２２における複数のコイル巻線の接合の形態に応じて適宜変更が可能である。
【００３０】
図２は、絶縁キャップ４０の１つの例についての斜視図である。この絶縁キャップ４０は、コイル巻線２６，２８の接合部３０を開口部４１から挿入して内部に収容する収容部４２と、収容部４２の開口部４１から延設する３つの壁部４４，４６，４８を有する。収容部４２は、開口部４１を除いて、他の周壁が絶縁体である有底矩形筒形状を有する。壁部４４はモータケース１２に対向する面に沿って設けられる絶縁板で、壁部４６，４８は、隣接するコイル巻線に対向する面に沿って設けられる絶縁板である。壁部４４，４６が開口部４１から延設される長さは同じで、この長さよりも壁部４８が開口部４１から延設される長さは短い。また、壁部４８の幅は収容部４２の側壁の幅Ｗと同じであるが、壁部４６の幅は収容部４２の側壁の幅Ｗよりも広い。
【００３１】
壁部４４，４６，４８の開口部４１から延設される長さと幅が異なるのは、壁部４４，４６，４８を設けることで、コイルエンド２２においてコイル巻線２６，２８が配置されるときの屈曲を妨げないようにするためである。このように、壁部４４，４６，４８の開口部４１から延設される長さと幅は、コイル巻線２６，２８の屈曲形状を妨げないように、コイル巻線２６，２８の接合部３０寄りの発泡等が生じる可能性のある領域をカバーする最低限の広さの形状寸法とされる。
【００３２】
図３は、絶縁キャップ４０の他の例についての斜視図である。ここでは、開口部４１がよく表される角度からの斜視図とした。この絶縁キャップ４０においては、収容部４２、壁部４６，４８は図２の例と同じであるが、壁部４４は、図２の例に比べ、一部が切欠４５となっている。このように、壁部４４において、コイル巻線２６，２８の接合部３０寄りの発泡等が生じる可能性のある領域をカバーするために不必要な部分を切欠４５とすることで、最低限の広さの形状とできる。
【００３３】
図４は、図３の絶縁キャップ４０の断面図である。ここでｔは、絶縁キャップ４０の板厚で、絶縁キャップ４０として必要な絶縁耐圧に基づいて設定される。Ｄは、収容部４２の開口部４１から測った深さで、接合部３０が挿入される深さに相当する。Ｄは、接合部３０の最大長さ、すなわち、接合処理によって露出される導体部分の最大長さに基づいて設定される。Ｌ1は、壁部４４，４６が開口部４１から延設される長さで、Ｌ2は、壁部４８が開口部４１から延設される長さである。これらは、コイル巻線２６，２８の屈曲形状を妨げないように、コイル巻線２６，２８の接合部３０寄りの発泡等が生じる可能性のある領域をカバーする最低限の長さに設定される。切欠４５は、壁部４４において、コイル巻線２６，２８の接合部３０寄りの発泡等が生じる可能性のある領域をカバーするために不必要な部分の領域として設定される。
【００３４】
図５は、絶縁キャップ４０における壁部４４，４６の形状設定を説明する模式図である。ここで、コイル巻線２６，２８は、接合処理によって絶縁被覆に発泡５０が生じる可能性のある領域の部分が示されている。壁部４４，４６は、コイル巻線２６，２８の接合部３０寄りの発泡等が生じる可能性のある領域をカバーするのに必要かつ十分な最低限の広さとされる。
【００３５】
このように、絶縁キャップ４０は、導体が露出する接合部３０を収容部４２で覆い、接合処理によって絶縁被覆に発泡５０が生じる可能性のある領域については、モータケース１２との間、隣接するコイル巻線との間に、壁部４４，４６，４８が設けられる。このように、従来技術の絶縁キャップに必要最低限の壁部４４，４６，４８を追加する簡単な構成によって、コイル巻線２６，２８の屈曲加工の自由度を確保しながら、コイル巻線２６，２８の接合部３０とモータケース１２および隣接する巻線との間の電気的絶縁性を確保できる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  回転電機、１２  モータケース、１４  軸受、１６  回転軸、１８  回転子、２０  固定子、２２  コイルエンド、２６，２８  コイル巻線、３０  接合部、４０  （回転電機の固定子巻線用）絶縁キャップ、４１  開口部、４２  収容部、４４，４６，４８  壁部、４５  切欠、５０  発泡。
【図１】
2015008596.tif 000003
【図２】
2015008596.tif 000004
【図３】
2015008596.tif 000005
【図４】
2015008596.tif 000006
【図５】
2015008596.tif 000007