(57)【要約】【課題】隣接する巻線間の列替えを、コア表面の絶縁部材上で行うことなく実行することができる分割コアを提供する。【解決手段】本発明の分割コア１は、複数の突極部を備える円環状のステータコアを各極毎に分割した分割コア１であって、突極部に形成され、平角線２ａ、２ｂが巻き回される巻き回し部１１と、巻き回し部１１表面を覆う絶縁部材１２と、絶縁部材１２を介して複数の平角線２ａ、２ｂが巻き回し部１１の外周に複数列に巻き回されてなる巻線２０ａ、２０ｂと、巻線の巻き回し始端部２１ａと接続される口出し線３ａとを有する。口出し線３ａは隣接する巻線２０ｂの巻き回し終端部２２ｂと接続される。【選択図】　　　　　　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の突極部を備える円環状のステータコアを各極毎に分割した分割コアであって、
前記突極部に形成され、導線が巻き回される巻き回し部と、
前記巻き回し部表面を覆う絶縁部材と、
前記絶縁部材を介して複数の前記導線が前記巻き回し部の外周に複数列に巻き回されてなる複数の巻線と、
前記巻線の巻き回し始端部と接続される口出し線と、
を有する分割コア。
【請求項２】
前記口出し線は、接続される巻線と隣接する巻線の巻き回し終端部にも接続され、隣接する巻線同士を電気的に接続する請求項１に記載の分割コア。
【請求項３】
前記絶縁部材は、一部に前記巻き回し部を露出する露出部が形成されており、
前記口出し線は、一の導線の巻き回し始端部と接合された状態で前記露出部に嵌められた後に、前記一の巻線および前記隣接する巻線が巻き回され、該隣接する巻線の前記巻き回し終端部と接合される請求項１または請求項２に記載の分割コア。
【請求項４】
前記絶縁部材は、前記一の導線の始端部および前記隣接する導線の終端部と接合される際、外部の支持部材上において支持されている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の分割コア。
【請求項５】
前記複数の巻線は同一方向に巻き回されている請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の分割コア。
【請求項６】
前記複数の巻線の巻数は同一である請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の分割コア。
【請求項７】
前記絶縁部材の厚さは、前記導線の巻き回し開始時に該導線の張力が作用する方向と反対方向で厚く、張力が作用する方向で薄い請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の分割コア。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかの分割コアを複数個結合してなるステータコア。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分割コアおよび該分割コアを複数組み合わせたステータコアに関し、特に、突極部に複数の巻線が複数列に分けて巻き回されている分割コアおよびステータコアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電動機のステータ（固定子ともいう）として、平角線が積層巻き回しされてなる巻線を用いたものが知られている。
【０００３】
このような巻線としては、たとえば、平角線が複数列に巻き回しされており、隣り合う２列の巻線を機械的に接続することなく、一筆書きの要領で無接続状態に連続させて、各巻線を電気的に接続しているものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また他にも、隣り合う２列の巻線が逆方向に巻き回しされており、これらが各巻線の巻き回し始端部において渡線でロウ付けされて、電気的に接続されているものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２４３０３６（第１図）
【特許文献２】
特開平８−３１７６１０（従来の技術、第３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記巻線には、以下の問題がある。
【０００７】
特許文献１に記載されている巻線では、２列の巻線間に結線部を設けずに一筆書きで巻き回しするので、平角線の断面積が小さければ、一の巻線から隣接する巻線への列替えは容易であるが、１ｍｍ×２ｍｍなど平角線の断面積が比較的大きくなると、列替え時の成形に要する力が大きくなり、その成形による反力でコア表面に取り付けた絶縁部材が破損する可能性も高くなってしまう。また、平角線の成形により成形シワが生じて、シワ上に巻き回される平角線が安定せず、巻崩れを生じる可能性もある。
【０００８】
特許文献２に記載されている巻線では、巻き回し始端部を渡線でロウ付けしているので、１列目の平角線をその始端で渡線とロウ付けしてから巻き回し、次に２列目の平角線を巻き回しする前に、コア表面の絶縁部材上でのロウ付け作業が必要となって、ロウ付けの熱で絶縁部材を劣化させることが問題となる。耐熱性の高い絶縁部材であれば耐えられる可能性も高いが、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂などでコアをモールディングして絶縁した場合には、樹脂が軟化して形状を崩し、その後の巻き回しを安定して出来ない可能性がある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、隣接する巻線間の列替えを、コア表面の絶縁部材上で行うことなく実行することができる分割コアおよび該分割コアを組み合わせたステータコアを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。
【００１１】
本発明の分割コアは、複数の突極部を備える円環状のステータコアを各極毎に分割した分割コアであって、前記突極部に形成され、導線が巻き回される巻き回し部と、前記巻き回し部表面を覆う絶縁部材と、前記絶縁部材を介して複数の前記導線が前記巻き回し部の外周に複数列に巻き回されてなる複数の巻線と、前記巻線の巻き回し始端部と接続される口出し線とを有する。
【００１２】
【発明の効果】
本発明の分割コアによれば、口出し線が巻線の巻き回し始端部と接続されているので、この接続は、巻線の巻き回し前に口出し線を巻き回し始端部に接合しておけばよく、分割コア表面の絶縁部材上で結線作業を行う必要がない。また、口出し線を隣接する巻線の終端部と接合して隣接する巻線間を電気的に接続する際にも絶縁部材上で結線することなく、巻線の終端部と口出し線とを接合することができる。したがって、結線作業時に絶縁部材が破損することがなく、巻線の絶縁信頼性を高くすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、この説明に使用される図面における層の厚さは明細書の明確性のため誇張されて示されている。
【００１４】
本実施形態に係る分割コアは、複数の突極部を備える円環状のステータコアを各極毎に分割した分割コアであって、突極部に形成され、導線が巻き回される巻き回し部と、巻き回し部表面を覆う絶縁部材と、絶縁部材を介して複数の導線が巻き回し部の外周に複数列に巻き回されてなる複数の巻線と、前記巻線の巻き回し始端部と接続される口出し線とを有するものである。
【００１５】
ここで、導線とは、たとえば、絶縁被覆された帯状の平角線であり、以下、これを巻き回した巻線を平角線巻線という。また、口出し線とは、最終的に、隣接する巻線同士を電気的に接続するための渡し線である。なお、本実施形態では、平角線巻線を２列に巻き回す例について説明する。
【００１６】
図１〜図６を順に参照して、分割コアに複数列に平角線を巻き回し、隣接する列の平角線を接続する様子を説明する。
【００１７】
図１は、分割コア１と該分割コア１に巻き回される平角線２を示す斜視図である。
【００１８】
最初に、分割コア１、平角線２ａおよび口出し線３ａを用意する。
【００１９】
分割コア１は、所定の形状に打ち抜かれた電磁鋼板が積層され、カシメやレーザ溶接等により結合させられたものである。また、分割コア１は、電動機のステータのステータコアを突極部毎に分割したものであるので、それぞれが突極部を有し、複数個を結合することにより一つのステータコアとなる。突極部には平角線２が巻き回される巻き回し部１１が設けられており、巻き回し部１１の表面に絶縁部材１２がモールドされている。
【００２０】
絶縁部材１２には、後述する口出し線３ａが嵌る大きさに巻き回し部１１を露出する露出部が形成されている。本実施の形態では、巻き回し部１１に後述する２列の平角線巻線２０ａおよび２０ｂを巻き回すために、絶縁部材１２に２つの露出部が形成されている。２つの露出部について、分割コア１を組み合わせてステータコアとした際に外周側となる方を外周側露出部１３ａ、内周側となる方を内周側露出部１３ｂとする。
【００２１】
なお、絶縁部材１２には平角線巻線２０ａおよび２０ｂの側面まで覆うようにフランジが設けられているが、フランジを図示すると平角線巻線の状態が表現できなくなるので、フランジの図示を省略している。
【００２２】
平角線２ａは、予めグラインダー等によって巻き回しの始端となる巻き回し始端部２１ａの絶縁被覆が除去されている。口出し線３ａは、予め別の平角線を所定の長さに切断してＬ字型に曲げ加工されたものである。Ｌ字の底面は、幅が平角線２ａの幅と略同等であり、両面の絶縁皮膜がグラインダー等により除去されている。
【００２３】
平角線２ａと口出し線３ａは、図示するように、平角線２ａの絶縁皮膜を除去した巻き回し始端部２１ａと口出し線３ａのＬ字の底面とが当接され、超音波溶接ホーン８と金敷９との間に挟み込まれて超音波溶接ホーン８により溶接される。
【００２４】
図２は、口出し線３ａに接合された平角線２ａを分割コア１に取り付けた様子を示す斜視図である。
【００２５】
一体にされた平角線２ａおよび口出し線３ａは、移送され、図２に示すように口出し線３ａが外周側露出部１３ａに組み込まれる。これにより、平角線２ａの巻き回し始端部２１ａが位置決めされる。この状態で分割コア１を矢印の方向に回転させて、平角線２ａを巻き回す。
【００２６】
図３は、分割コア１に２列に平角線２ａおよび２ｂを巻き回した様子を示す斜視図である。
【００２７】
平角線２ａを巻き回すと、図３に示すように、分割コア１の外周側に平角線巻線（以下、外周側巻線と称する）２０ａが形成される。そして、図１を参照して説明したようなＬ字型の口出し線３ｂに平角線２ｂを溶接したものをもう一組作り、絶縁部材１２の内周側露出部１３ｂに組み込み、内周側でも平角線２ｂの巻き回しを行う。
【００２８】
図４は、口出し線３ａを折り曲げた状態を示す斜視図である。
【００２９】
分割コア１の内周側でも巻き回しを行うと、図４に示すように、内周側にも平角線巻線（以下、内周側巻線と称する）２０ｂが形成される。結果として、外周側および内周側に２つの平角線巻線２０ａおよび２０ｂが形成される。その後、外周側露出部１３ａに組み込まれた口出し線３ａが内周側に折り曲げられる。このとき、内周側巻線２０ｂについては、図示するように、平角線２の巻き回しが終了される終端部（以下、巻き回し終端部という）２２ｂまでは巻き回しされない。
【００３０】
図５は、口出し線３ａを介して外周側巻線２０ａを内周側巻線２０ｂと接続する様子を示す斜視図である。
【００３１】
口出し線３ａは、内周側巻線２０ｂに向かう面の反対面の絶縁皮膜が予めグラインダー等により除去されている。また、内周側巻線２０ｂの巻き回し終端部２２ｂについても、巻き回しの内側の絶縁皮膜が予めグラインダー等により除去されている。
【００３２】
ここで、図５に示すように、口出し線３ａと巻き回し終端部２２ｂとがそれぞれ絶縁皮膜が除去された面で当接されて、超音波溶接ホーン８と金敷９との間に挟み込まれて超音波溶接ホーン８により溶接される。
【００３３】
図６は、平角線２の接続部に絶縁処理を施した状態を示す斜視図である。
【００３４】
図５に示すように口出し線３ａと内周側巻線２０ｂとは溶接されて結線される。結線された部分については、絶縁皮膜の除去により絶縁されていない部分が一部露出することになるので、図６に示すように、樹脂キャップ４をかぶせて接着剤等で固着して絶縁処理を施す。
【００３５】
以上のように、本実施形態の分割コア１によれば、口出し線３ａによって、外周側巻線２０ａの巻き回し始端部２１ａを、隣接する内周側巻線２０ｂの巻き回し終端部２２ｂと接続する。したがって、口出し線３ａは、外周側巻線２０ａの巻き回し始端部２１ａと、内周側巻線２０ｂの巻き回し終端部２２ｂと接合しなくてはならないが、巻き回し始端部２１ａは巻き回し前なので自由であり、また、巻き回し終端部２２ｂも、完全に巻き回されておらず自由なので、どちらと接合する際にも、分割コア１表面の絶縁部材１２上で結線作業を行う必要がない。そして、上述の通り、金敷９上で安全に結線作業を行うことができる。したがって、結線作業時に絶縁部材１２が破損することがなく、巻線の絶縁信頼性を高くすることができる。
【００３６】
また、本実施形態の分割コア１によれば、口出し線３ａが外周側巻線２０ａと内周側巻線２０ｂとの間に配置されるので、巻線間の隙間を確実に確保することができ、結果として、分割コア１を製品に用いて巻線間の隙間を冷媒の通路とする場合には、冷媒の通路を確保することができる。
【００３７】
さらなる本実施形態の効果について図７を参照して説明する。
【００３８】
図７は、分割コア１に巻き回された巻線の電流の流れを示す図である。
【００３９】
従来の分割コア１００に巻き回された巻線では、図７左側に示すように、外周側巻線１００ａと内周側巻線１００ｂが巻き回し始端部１０１ａおよび１０１ｂで接続されるので、結果として、積層された平角線２の最下層で接続されることになる。
【００４０】
この従来の分割コアを複数組み合わせてステータコアとして電動機に組み込んだ場合、電流は図７左側に矢印で示すように流れる。ここで、外周側巻線１００ａと内周側巻線１００ｂとの列間の電位差を比較すると、電位差は大きいところで巻線部分での電圧降下相当になる。
【００４１】
一方、本実施形態の分割コア１では、図７右側に示すように、外周側巻線２０ａの巻き回し始端部２１ａと内周側巻線２０ｂの巻き回し終端部２２ｂで接続されるので、結果として、外周側巻線２０ａの平角線２の最下層と外周側巻線２０ａの平角線２の最上層とで接続されることになる。
【００４２】
この本実施形態の分割コア１を複数組み合わせてステータコアとして電動機に組み込んだ場合、電流は図７右側に矢印で示すように流れるので、列間の経路が従来よりも近くなり、外周側巻線２０ａと内周側巻線２０ｂとの列間の電位差を比較すると、大きいところでも巻線での電圧降下分の約５０％しかない。
【００４３】
以上のように、本実施形態の分割コア１では、全体的に見て、巻線間の電位差が大きくなるところがないので、巻線部分での絶縁性能が高く、より効率の良い電動機のステータを構成することができる。
【００４４】
以上、上記実施形態により、本願発明について説明してきたが、これに限定されず、当業者により様々改変することができる。
【００４５】
図８および図９を参照して、改変例を説明する。
【００４６】
図８は２列の巻線の平角線２を同一の巻数で巻き回した様子を示す断面図、図９は平角線２を同時に巻き回しし始める様子を示す図である。
【００４７】
改変例としては、たとえば、図８に示すように、外周側巻線２０ａと内周側巻線２０ｂの巻数を同一にすることができる。巻数を同一にする場合、内周側巻線２０ｂと外周側巻線２０ａの断面積を異ならせて、内周側および外周側の平角線２を同時に巻き回しすることが可能となる。
【００４８】
この場合、図９に示すように、最初に、口出し線３ａおよび３ｂに平角線２ａおよび２ｂを取り付けて導通させたものを２つ用意して、それぞれ、絶縁部材１２の内周側露出部１３ｂおよび外周側露出部１３ａに組み込む。そして、それぞれの巻き回し始端部２１ａおよび２１ｂを治具で固定して巻き回しを行う。
【００４９】
以上のように、外周側巻線２０ａと内周側巻線２０ｂとの断面積を異ならせ、たとえば、外周側巻線２０ａの断面積を内周側巻線２０ｂの断面積よりも大きくすることで、両巻線の巻数を同一としている。この構造とすることによって、同一の巻数となるので、平角線２の巻き回しを同時に開始および終了でき、終端の切断なども同時に行うことができるので、作業効率を向上することができる。
【００５０】
他の改変例を、図１０を参照して説明する。図１０は、分割コア１の巻き回し部１１上の絶縁部材１２の断面図である。
【００５１】
他の改変例としては、たとえば、図１０に示すように、分割コア１の巻き回し部１１を覆う絶縁部材１２の厚さを異ならせることができる。平角線２ａを白抜き矢印で示す方向に引っ張りながら、分割コア１を黒塗り矢印の方向に回転させて、平角線２ａを分割コア１に巻き回す場合、絶縁部材１２の露出部近傍で、特に、平角線２ａの張力が作用する方向と反対方向の角部１４に応力が集中する。
【００５２】
本実施形態では、平角線２ａまたは２ｂを巻き回す方向を一定方向としているので、巻き回しの開始時に平角線２ａまたは２ｂに張力を与えるたびに、角部１４に応力が集中して、多大な力が作用する。この応力に耐えられるように、絶縁部材１２の厚さを、角部１４がある方、すなわち、平角線２ａまたは２ｂの巻き回しに張力が作用する方向と反対方向（図中１２ａ）で厚くしておく。逆に、張力が作用する方向（図中１２ｂ）では、応力があまりかからないので、絶縁部材１２の厚さを薄くすることができる。
【００５３】
このように応力がかからない方１２ｂで厚さを薄くして、絶縁部材１２の厚さを必要最低限とすることによって、電動機に適用時に、突極部間の有効面積を増大させ、巻線の占積率を向上させることで出力性能を向上させることができる。また、厚さが必要最低限とすることにより、巻き回しに必要な平角線２の長さも短くすることができ、電動機適用時の銅損低減にも貢献することができ、結果として、出力性能の向上を達成することができる。
【００５４】
なお、上記実施形態では、外周側から先に平角線２ａを巻き回し、次に内周側に平角線２ｂを巻き回していたが、これに限定されず、内周側から平角線２ｂを巻き回しても良い。この場合、内周側の平角線２ｂに接合される口出し線３ｂは、Ｌ字の側面が外周側にくるように、内周側露出部１３ｂに組み込まれる。
【００５５】
また、分割巻線に２列に巻線を巻き回す場合について説明したが、これに限定されず、３列以上に巻線を巻き回しても良い。この場合、上述の外周側および内周側の巻線の関係と同様に、順に巻線を口出し線３ａにより接続していくことができる。
【００５６】
本発明の分割コア１を複数組み合わせて円環状とすることによって、上記分割コアの有利な特徴を生かしたステータコアを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】分割コアと該分割コアに巻き回される平角線を示す斜視図である。
【図２】口出し線に接合された平角線を分割コアに取り付けた様子を示す斜視図である。
【図３】分割コアに２列に平角線を巻き回した様子を示す斜視図である。
【図４】口出し線を折り曲げた状態を示す斜視図である。
【図５】口出し線を介して外周側巻線を内周側巻線と接続する様子を示す斜視図である。
【図６】平角線の接続部に絶縁処理を施した状態を示す斜視図である。
【図７】の分割コアに巻き回された巻線の電流の流れを示す図である。
【図８】２列の巻線の平角線を同一の巻数で巻き回した様子を示す断面図である。
【図９】平角線を同時に巻き回しし始める様子を示す図である。
【図１０】分割コアの巻き回し部上の絶縁部材の断面図である。
【符号の説明】
１…分割コア、
２ａ、２ｂ…平角線、
３ａ、３ｂ…口出し線、
４…樹脂キャップ、
８…超音波溶接ホーン、
９…金敷、
１１…巻き回し部、
１２…絶縁部材、
１３ａ…外周側露出部、
１３ｂ…内周側露出部、
１４…角部、
２０ａ、２０ｂ…巻線、
２１ａ…巻き回し始端部、
２２ｂ…巻き回し終端部。
【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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