(57)【要約】【課題】回転電機におけるコイルエンド部の沿面距離を確保しながらコイルエンド部を小型化する。【解決手段】回転電機は、ステータコア１の各スロット１１に挿入され、スロット間に跨って挿入されるコイル３ｕ，３ｖ，３ｗをスロット内面とコア端面に対して離隔するスロットセル２を備える。スロットセルは、ステータコアの端面１０に被さるカフス部２２を有し、カフス部は、蛇腹状の襞部として構成されることで、ステータコアへの挿入後にコアの端面に沿って展開可能とされた。これにより、隣り合うスロットに挿入されたスロットセルのカフス部が、ステータコアの周方向で、互いにステータコアの軸線方向に重なり合うことで、重合部の長さとして沿面距離が確保されるとともに、コイルエンド部のコア端面への接近によりコイルエンド部が小型化する。【選択図】図１
2005110460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアの各スロットに挿入され、スロット間に跨って挿入されるコイルをスロット内面とコア端面に対して離隔するスロットセルを備える回転電機において、
前記スロットセルは、ステータコアの端面に被さるカフス部を有し、該カフス部は、ステータコアへの挿入後にコアの端面に沿って展開可能とされたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
ステータコアの各スロットに挿入され、スロット間に跨って挿入されるコイルをスロット内面とコア端面に対して離隔するスロットセルを備える回転電機において、
前記スロットセルは、ステータコアの端面に被さるカフス部を有し、隣り合うスロットに挿入されたスロットセルのカフス部が、ステータコアの周方向で、互いにステータコアの軸線方向に重なり合うことを特徴とする回転電機。
【請求項３】
前記スロットセルのカフス部は、スロットがステータコアの端面に開く縁部の外形に沿う蛇腹状の襞部を有し、縁部からステータコアの端面に沿って展開可能とされた、請求項１又は２記載の回転電機。
【請求項４】
前記襞部は、スロットの奥方向に向かって幅が縮小する、請求項３記載の回転電機。
【請求項５】
前記スロットセルは、絶縁紙の折畳み成形品からなる、請求項１〜４のいずれか１項記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ、ジェネレータ、モータジェネレータ等の回転電機に係り、特に、回転電機のステータのコアに対してコイルを離隔するスロットセルの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
分布巻きの３相モータ等の回転電機を製造する過程では、予め組立てられたステータコアのスロットに、別途、巻線機で電線（マグネットワイヤ）を巻回して形成したＵ相、Ｖ相、Ｗ相の界磁コイルを挿入機（インサータ）を用いて順次挿入していく工程を行うが、この間に、当初に挿入したＵ相のコイルがステータコアの両端でスロットを跨ぐコイルエンド部が、次に挿入するＶ相のコイルと重なる部分を、ステータコアの径方向外側へ押し広げて、Ｖ相のコイルのコイルエンド部のための空間を確保し、Ｖ相のコイル挿入後に、Ｖ相のコイルエンド部が最後に挿入するＷ相のコイルと重なる範囲も同様に径方向外側へ押し広げ、Ｗ相のコイルのコイルエンド部のための空間を確保する、拡張成形機（フォーマ）によるいわゆる中間成形を行う。この中間成形を経ることで、図５に模式化して断面構造を示すように、ステータコアＡの端面から張出すコイルエンド部Ｂは、各相のものＢｕ，Ｂｖ，Ｂｗが隣接した配置となる。
【０００３】
ところで、近時、環境保全の見地から、車両の駆動装置に駆動、発電、回生制動等のために回転電機を用いるハイブリッド車や電気自動車が実用化されつつあり、特にこのような車載される回転電機（一般に３相ブラシレスＤＣモータが用いられる）にあっては、一層の小型高出力化の要請が著しい。こうした要請に応えるには、回転電機のコイルのスロット内の占有率を高め（コイル素線の本数を増やし）ながら、コイルエンド部を小型化することと併せて、高電圧使用により効率を高めることが必要である。回転電機を高電圧で使用した場合、ステータコアとマグネットワイヤの間の電位差によりコイルの絶縁皮膜破損を生じることがある。それを防止するために、スロットセルと呼ばれる絶縁材をコイルの挿入前にスロットに挿入することで、コイル挿入時のスロットとの擦れ合いによる傷付きを防ぐとともに、コイルとステータコアのスロット内面及び端面間の絶縁を保証している。このようなスロットセルを開示する技術として、特許文献１記載の技術がある。
【特許文献１】特開２０００−４１３５２号公報
【０００４】
一般に使用されるスロットセルは、図６に示すようにステータコアのスロット内に挿入されてスロット内面に当て付けられる部分Ｃａの両端縁Ｃｂからステータコアの端面に向かって折り返されたカフス部Ｃｃを有する構造とされる。図７はスロットセルＣがスロットＡｂ内に挿入され、更にコイルＢが挿入された状態を示すもので、カフス部Ｃｃのステータコア端面Ａａからの張出し高さでステータコアＡの端面Ａａに沿って周方向に延びるコイルエンド部Ｂとコア端面Ａａ間の空隙距離すなわちパリシェの法則に従う沿面距離Ｇを所定の値に保つようにしている。こうした沿面距離Ｇの確保のために、従来のスロットセル構造では、コイルエンド部Ｂのコア端面Ａａからの張出し部のコア軸線方向の長さ（図７における上下方向長さ）を小さくすることが困難であった。そして、このことが前記のような用途の回転電機の小型化の要請に応えることを妨げる１つの要因となっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記のような事情に鑑み案出されたものであり、回転電機におけるコイルエンド部の沿面距離を確保しながらコイルエンド部を小型化することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、ステータコアの各スロットに挿入され、スロット間に跨って挿入されるコイルをスロット内面とコア端面に対して離隔するスロットセルを備える回転電機において、前記スロットセルは、ステータコアの端面に被さるカフス部を有し、該カフス部は、ステータコアへの挿入後にコアの端面に沿って展開可能とされたことを特徴とする。
【０００７】
次に、本発明は、ステータコアの各スロットに挿入され、スロット間に跨って挿入されるコイルをスロット内面とコア端面に対して離隔するスロットセルを備える回転電機において、前記スロットセルは、ステータコアの端面に被さるカフス部を有し、隣り合うスロットに挿入されたスロットセルのカフス部が、ステータコアの周方向で、互いにステータコアの軸線方向に重なり合うことを特徴とする。
【０００８】
上記の構成において、前記スロットセルのカフス部は、スロットがステータコアの端面に開く縁部の外形に沿う蛇腹状の襞部を有し、縁部からステータコアの端面に沿って拡縮自在とされた構成とするのが有効である。この場合の前記襞部は、スロットの奥方向に向かって幅が縮小する構成とされる。また、前記スロットセルは、絶縁紙の折畳み成形品からなるものとするのが有効である。
【発明の効果】
【０００９】
上記請求項１に記載の構成では、スロットセルのカフス部がコア端面に沿って被さるようにスロットへの挿入後に展開することで、カフス部によりコイルエンド部をコア端面に対して浮かせた従来の構造に対して、コア端面とコイルエンド部との距離を近づけることができる。したがって、この構成によれば、コイルエンド部のコア軸線方向への張出し量を、コイルエンド部がコア端面に近付く分だけ小さくすることができるため、全体としてコイルエンド部を小さくして回転電機を小型化することができる。
【００１０】
次に請求項２に記載の構成では、スロットセルのカフス部が相互に軸線方向に重なる部分の距離が沿面距離となるため、カフス部によりコイルエンド部をコア端面に対して浮かせた従来の構造に対して、コア端面とコイルエンド部との距離を近づけることができる。したがって、この構成によれば、コイルエンド部のコア軸線方向への張出し量を、コイルエンド部がコア端面に近付く分だけ小さくすることができるため、全体としてコイルエンド部を小さくして回転電機を小型化することができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の構成では、ステータコアのスロットへの挿入後のコイルのコイルエンド部の拡張成形によりスロットセルのカフス部が押し潰されることで、カフス部がステータコアの端面に沿って展延するため、隣り合うカフス部相互の重なり合いを確実に得ることができる。したがって、これにより沿面距離を保障することができる。
【００１２】
また、請求項４に記載の構成では、ステータコアのスロットの縁部から一様な幅でコア端面に沿って延び出すカフス部を構成することができるため、隣り合うカフス部相互の重合距離を保障することができる。
【００１３】
次に、請求項５に記載の構成では、シート状の絶縁紙を素材として、簡単な加工でスロットセルを構成することができるため、従来のスロットセルを用いるものに対してコスト増加を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明におけるスロットセルは、そのカフス部がスロットの端部とステータコアの端面が交わる縁部の外形に沿う蛇腹状の襞部を有し、スロットセルのスロットへの挿入後に襞部を展開させることで、ステータコアの端面に被さる構成とするのが有効である。これによりカフス部はステータコアの周方向においてコア軸線方向に互いに重なり合って、コア端面とコイルエンド部との間に長い沿面距離を確保することができる。また、襞部は、スロットの奥方向に向かって幅が縮小する構成とするのが有効である。これによりスロットセルのカフス部におけるスロット奥側の部分がスロットの端面に完全に被さるようにすることができる。
【実施例】
【００１５】
次に本発明の実施例を図面を参照して説明する。先ず、図１は３相回転電機の環状のステータを内周側から見て平面に展開したステータ構成を模式化して示す。図示するように、ステータコア１の各スロット１１（図にはスロットの開口部のみを示す）に対して個々にスロットセル２が挿入され、最後にスロット１１に挿入された第３相（例えばＷ相）のコイル３ｗが、先に挿入された第１相及び第２相のコイル３ｕ，３ｖに対してコイルエンド部３１が被さるようにコア１の異なるスロット１１に跨って挿入されている。各スロット１１に個々に挿入されたスロットセル２のカフス部２２は、隣り合うもの同士が相互にコア周方向（紙面左右方向）でコア軸線方向（紙面上下方向）に重なり合っている。この配置構造では、コイル３とステータコア１端面との間の空隙として定義される沿面距離Ｇは、ステータコア１の周方向に見て、隣り合うカフス部２２相互の重合部の距離となる。なお、図面上では、カフス部２２が襞部を有することを示すべく、重合部の間に隙間があるように描かれているが、実際には前述のようなフォーマによるコイルエンド部３１の拡張成形により、襞部は押し潰されて密着した状態になるため、コイルエンド部３１の最内周側部分とステータコア１の端面１０との距離は更に短くなる。
【００１６】
次に示す図２は、ステータを軸線方向に切った部分断面を示す。従来の構成を示す図５と対比して明らかなように、ステータコア１の端面１０と第１相のコイル３ｕの最内周側の部分で代表されるコイルエンド部３１との間の距離は、隣り合うスロットセルのカフス部の重なり合い部分の厚さ、すなわちスロットセル２枚分の厚さまで大幅に縮小されている。この距離の縮小は、第２相のコイル３ｖや第３相のコイル３ｗの最内周側の部分とステータコア１の端面１０との間についても同様である。このことがコイルエンド部３のコア軸線方向の寸法の縮小を実現している。
【００１７】
スロットセル単体を取り出して図３に斜視状態で示すように、スロットセル２は、ステータコアのスロットの内面に当て付けられる部分２１の両端にカフス部２２を備える構成とされている。このカフス部２２は従来のものと異なり、細かい幅で山折と谷折を順次繰り返した蛇腹状の襞部として構成され、スロット内面への当接部分２１両端の縁部２３からコア端面方向に拡開自在とされている。
【００１８】
次に示す図４は、スロットセル２の素材形状を平面図で示す。この素材は、通常の絶縁材として使用される素材からなるもので、例えば、ポリアミド樹脂を原料とした耐熱シート２枚を接着剤を用いて接合した３層構造の複合シートを用いる。より具体的には、２枚の耐熱ポリアミド紙（ＮＯＭＥＸ（登録商標））の間にポリエチレン・ナフタレート（ＰＥＮ）を挟んで接着した３層シートが、製品名ＮＰＮ−３３３（日東シンコー（株）製）として市販されており、これを用いることができる。上記ＮＯＭＥＸ（登録商標）は、耐熱ポリアミド樹脂の繊維、いわゆるケブラー（登録商標）繊維よりなり、繊維の隙間を上記ＰＥＮにより埋めて電気絶縁性を確保したものである。
【００１９】
上記のシートをステータコアのスロットに合わせた寸法に裁断する。具体的にはシート幅Ｗを、スロット周面方向の長さに合わせ、長さをスロットの軸線方向の長さＬに更に折畳み分の長さを加えた長さに裁断する。この裁断後に、長手方向両端部を、幅方向に対称に凹曲線と凸曲線が連続する線で裁断して素材シートとして最終形状を得る。図４はこの裁断後の形状を示す。次に、裁断により得られた曲縁の開始部より若干内側から、細かい山折（図に実線で示す）と谷折（図に破線で示す）をシートの長手方向に繰り返す折畳みで蛇腹状の襞部２２ａとしてカフス部２２を形成し、更に長手方向に平行する２本の谷折線に沿って折り曲げることで、ステータコアのスロット内に挿入可能な形態とする。この襞部２２ａの山折と谷折の間隔は細かいほうが展開性は良くなるが、加工が複雑になるため、展開性と加工性の兼ね合いで決定される。また、シートの長手方向に延びる２本の谷折線の幅は、スロットの幅に相当する幅とする。このスロットセル２は、折り曲げ加工後に、形状固定のために加熱及び冷却処理してもよい。
【００２０】
こうして得られたスロット数分のスロットセル２を襞部２２ａからなるカフス部２２の折畳み状態のままでステータコアの各スロットに挿入すると、カフス部２２は、スロットがステータコアの端面に開く縁部１２の外形に沿う蛇腹状の襞部となる。挿入後に、カフス部２２の襞部２２ａを展開させることで、カフス部２２が、縁部１２からステータコアの端面に沿って展開されることになる。これにより、先の図１に示すような隣り合うカフス部２２がコアの周方向で軸線方向に相互に重なり合う状態が得られる。特にこの実施例の場合、前記のようなシート縁部の裁断形状により、カフス部２２のスロットの奥側に当たる部分２２ｂの幅が狭くなることで、コアの周面に沿った挿入状態で襞部が湾曲状態に練っていても、展開しやすくなる。この部分２２ｂは、図２のステータ断面形状を参照して、最初にスロットに挿入される第１相のコイル３ｕのスロットからの立上がり部（図に右上がりのハッチングを付して示す部分の水平部分）とスロット間を跨ぐ部分（同じく垂直部分）が当接する部分で、しかも隣り合うスロットセルのカフス部と重なり合わない部分となるため、十分な展開によりステータコア１の端面１０を完全に覆う展開性が重要であり、これによりこの部分２２ｂについても単一のスロットセルによる沿面距離の確保が保障される。
【００２１】
このスロットセル２のステータコアのスロットへの挿入及びカフス部の展開後に第１相〜第３相のコイルが挿入された状態は、先の図１を参照して説明したとおりである。
【００２２】
以上詳述したように、この実施例によれば、フォーマによる成形時に、コイル３をスロットセル２の蛇腹状のカフス部２２に当たるまでコア軸線方向に押し潰すことができるため、沿面距離Ｇを確保しながら、コイルエンド部３１の寸法の小型化が可能となる。また、カフス部２２をシート素材から蛇腹状に折り畳むことで、コア端面１０を覆う形状とすることができるため、スロットセル２を安価に構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、一般的な多相回転電機に広く適用可能なものであり、例えば、３相の誘導モータやジェネレータのステータにおける、スロットセルによるコイルとコア間の絶縁に適用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例の３相回転電機のステータを内周側から見て平面に展開して部分構造を示す模式図である。
【図２】３相回転電機のステータのコイルエンド部が３重に重なる部分の部分断面図である。
【図３】実施例のスロットセルの形状を示す斜視図である。
【図４】スロットセルを形成する素材シートの形状を示す平面図である。
【図５】従来の３相回転電機のステータのコイルエンド部が３重に重なる部分の部分断面図である。
【図６】従来の３相回転電機のステータを内周側から見て平面に展開して部分構造を示す模式図である。
【図７】従来のスロットセルの形状を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  ステータコア
２  スロットセル
３  コイル
１０  コア端面
１１  スロット
１２  縁部
２２  カフス部
２２ａ  蛇腹状の襞部
【図１】
2005110460.tif 000003
【図２】
2005110460.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】
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