(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ティース部を有するステータコアと、
前記ティース部に巻回されるステータコイルと、
前記ティース部と前記ステータコイルとの間に設けられる絶縁紙と、
前記ティース部の軸方向端部に設けられ、前記ティース部に前記ステータコイルが巻回されることにより変形可能であって、前記絶縁紙が押し当てられる部位の面積を増加させる軟質部分とを備え、
前記軟質部分は、前記ステータコアの軸方向端部に前記ステータコアよりも軟らかい部材を設けることにより形成され、
前記ステータコイルは、前記ステータコアの軸方向に沿って該ステータコアに導線を挿入した後、該導線を曲げることによって前記ティース部に巻回される、ステータ。
【請求項２】
ティース部を有するステータコアと、
前記ティース部に巻回されるステータコイルと、
前記ティース部と前記ステータコイルとの間に設けられる絶縁紙と、
前記ティース部の軸方向端部に設けられ、前記絶縁紙よりも軟らかく、前記絶縁紙が押し当てられる部位の面積を増加させる軟質部分とを備えた、ステータ。
【請求項３】
前記軟質部分は、前記ステータコアの軸方向端部に前記ステータコアよりも軟らかい部材を設けることにより形成される、請求項２に記載のステータ。
【請求項４】
前記軟質部分は、少なくとも前記ティース部の軸方向端部に樹脂塗装を施すことにより形成される、請求項１または請求項２に記載のステータ。
【請求項５】
前記ステータコイルは、前記ステータコアの軸方向に沿って該ステータコアに導線を挿入した後、該導線を曲げることによって前記ティース部に巻回される、請求項２または請求項３に記載のステータ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のステータを備えた、回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータおよび回転電機に関し、特に、ティース部とステータコイルとの間に絶縁紙が設けられたステータおよび該ステータを含む回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００１−２８８４９号公報（特許文献１）には、インシュレータの破損を防止するために、ステータコアのスロットの軸方向端部に面取り部を設けることが記載されている。
【０００３】
特開昭５８−５４８５６号公報（特許文献２）には、ステータの端面に熱硬化性樹脂の粉体を付着した後、当該樹脂を加熱硬化させることが記載されている。
【０００４】
特開昭５５−４６８５３号公報（特許文献３）には、ステータを構成する積層板の両端に、プラスチック製の被覆板を固定することが記載されている。
【０００５】
特開２００４−２７４８５８号公報（特許文献４）および特開２００３−１４３７９１号公報（特許文献５）には、ステータコアの軸方向端面上に曲面部材を設けることが記載されている。
【特許文献１】特開２００１−２８８４９号公報
【特許文献２】特開昭５８−５４８５６号公報
【特許文献３】特開昭５５−４６８５３号公報
【特許文献４】特開２００４−２７４８５８号公報
【特許文献５】特開２００３−１４３７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的な回転電機において、ステータコイルとステータコアとの間の絶縁性を確保するため、それらの間に絶縁紙が設けられる。ステータコアのスロット部に挿入されたステータコイル巻線を折り曲げる際、巻線とステータコアの角部との間に絶縁紙が挟み込まれ、絶縁紙を引き裂く力が発生する。ステータコイルとステータコアとの間の絶縁性を確保するために、この力による絶縁紙の損傷を抑制することが要請される。
【０００７】
なお、特許文献１〜５は、絶縁紙の損傷抑制という観点からは、必ずしも十分なものではない。具体的には、たとえば、特許文献１〜５では、ステータコアの軸方向端部がステータコイルの巻回に伴なって変形するものではないので、絶縁紙が巻線とステータコアとの間に挟まれることにより、絶縁紙に局所的に大きな力が作用する場合が生じ得る。
【０００８】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、絶縁紙の損傷が抑制されたステータおよび該ステータを含む回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るステータは、ティース部を有するステータコアと、ティース部に巻回されるステータコイルと、ティース部とステータコイルとの間に設けられる絶縁紙とを備える。
【００１０】
１つの局面では、上記ステータは、ティース部の軸方向端部に設けられ、ティース部にステータコイルが巻回されることにより変形可能であって、絶縁紙が押し当てられる部位の面積を増加させる軟質部分をさらに備える。この局面において、軟質部分は、ステータコアの軸方向端部にステータコアよりも軟らかい部材を設けることにより形成され、ステータコイルは、ステータコアの軸方向に沿って該ステータコアに導線を挿入した後、該導線を曲げることによってティース部に巻回される。
【００１１】
他の局面では、上記ステータは、ティース部の軸方向端部に設けられ、絶縁紙よりも軟らかく、絶縁紙が押し当てられる部位の面積を増加させる軟質部分をさらに備える。
【００１２】
上記構成によれば、いずれの局面においても、軟質部分のクッション効果により、巻回されるコイルによって絶縁紙がステータコアの角部に押し付けられて損傷することを抑制することができる。
【００１３】
上記他の局面において、１つの例として、上記ステータにおいて、軟質部分は、ステータコアの軸方向端部にステータコアよりも軟らかい部材を設けることにより形成される。
【００１４】
他の例として、上記ステータにおいて、軟質部分は、少なくともティース部の軸方向端部に樹脂塗装を施すことにより形成される。
【００１５】
上記構成によれば、いずれの局面においても、簡単な構成により、ティース部にステータコイルが巻回されることにより変形可能な軟質部分、または、絶縁紙よりも軟らかい軟質部分を得ることができる。
【００１６】
上記他の局面において、好ましくは、ステータコイルは、ステータコアの軸方向に沿って該ステータコアに導線を挿入した後、該導線を曲げることによってティース部に巻回される。
【００１７】
上記構成によれば、ステータにおける導線の占積率を向上させることができる。このような構成においては、絶縁紙の損傷に対する配慮が特に必要であるが、本発明に係るステータによれば、上述した軟質部分を設けることにより、絶縁紙の損傷が抑制される。
【００１８】
本発明に係る回転電機は、上述したステータを備える。これにより、ステータの絶縁紙の損傷が抑制された回転電機が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ステータにおいて、ティース部とステータコイルとの間に設けられた絶縁紙の損傷を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【００２１】
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の構成を適宜組合わせることは、当初から予定されている。
【００２２】
図１は、本発明の１つの実施の形態に係るステータを有する回転電機の一例を示した断面図である。図１を参照して、回転電機１００は、制御装置１０と、三相ケーブル２０と、シャフト３０と、ロータ４０と、ステータ５０とを備える。
【００２３】
ロータ４０は、ロータコア４１と、永久磁石４２とを含む。ステータ５０は、ステータコイル５１と、ステータコア５２とを含む。
【００２４】
制御装置１０は、回転電機１００が出力すべきトルク指令値ＴＲを回転電機１００の外部に設けられたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）から受け、その受けたトルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを出力するためのモータ制御電流を生成し、その生成したモータ制御電流を三相ケーブル２０を介してステータ５０のステータコイル５１へ供給する。
【００２５】
三相ケーブル２０は、制御装置１０とステータコイル５１とを接続する。そして、三相ケーブル２０は、Ｕ相ケーブル２１と、Ｖ相ケーブル２２と、Ｗ相ケーブル２３とからなる。シャフト３０は、回転軸方向ＤＲ１からロータ４０のロータコア４１に挿入され、ロータコア４１と連結される。ロータコア４１は、複数の電磁鋼板を回転軸方向ＤＲ１に積層した構造からなる。磁石４２は、回転軸方向ＤＲ１からロータコア４１に挿入される。
【００２６】
ステータ５０のステータコア５２は、複数の電磁鋼板を回転軸方向ＤＲ１に積層した構造からなる。ステータコイル５１は、ステータコア５２に巻回される。そして、ステータコイル５１は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルからなり、これらの３つのコイルの端子が三相ケーブル２０に接続される。
【００２７】
本実施の形態に係るステータでは、ＳＣ（Ｓｅｇｍｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）巻線構造が採用されている。ＳＣ巻線構造とは、セグメントコンダクタと称する分割導線をステータコアのスロット部に軸方向（矢印ＤＲ１方向）に沿って挿入し、その後、導線を折り曲げてティースに巻回する巻線構造である。
【００２８】
図２は、ステータ５０の内周面の展開図である。図２を用いて、ステータ５０に含まれるＳＣ巻線の構造について説明する。図２の例では、コイル５１０を構成する略Ｕ字状の分割導線が矢印Ａの方向からティース１〜５を挟むようにステータコア５２に挿入され、その後、当該分割導線が、矢印ＤＲ５１０方向に折り曲げられる。このような巻線構造を採用することで、ステータにおける導線の占積率を向上させることができる。本実施の形態では、図３（図２におけるIII−III断面図）に示すように、角形の断面形状を有する分割導線が用いられている。このようにすることで、ステータ５２における導線の占積率をさらに向上させることができる。
【００２９】
他方、図２，図３に示すようなＳＣ巻線構造を採用することで、巻線を曲げる際に、ステータコア５２のティース部と巻線との間で絶縁紙５３が強く挟み込まれやすくなる。この場合、たとえば図７に示すように、ステータコア５２とコイル５１０とに挟み込まれた絶縁紙５３が引き裂かれる場合がある（図７中のα部）。したがって、ＳＣ巻線構造を採用する場合には、ステータコイル５１を巻回する際の絶縁紙５３の損傷への配慮が特に必要になる。
【００３０】
上述した挟み込みによる絶縁紙５３の損傷が生じた場合には、ステータコイル５１とステータコア５２との間の絶縁性が保持されなくなる。この現象を、絶縁紙５３の厚みや材質の選定のみにより防止しようとすると、ステータの製造コストが増大することになる。
【００３１】
また、図８に示すように、コイル５１０の曲げ位置をステータコア５２の軸方向端部から離す場合（図８（ｂ）参照）、ステータコア５２の軸方向の近傍でコイル５１０を曲げる場合（図８（ａ）参照）と比較して、ステータの体格がＬだけ大きくなる。
【００３２】
本願発明者は、製造コストを過度に増大させず、かつ、ステータの体格を過度に大きくすることなく絶縁紙５３の損傷を抑制することが可能な構造について検討した。
【００３３】
図４は、本実施の形態に係るステータ５０におけるティース周辺の構造の一例を示す図である。ここで、図４（ａ）はコイル５１０を構成する巻線を曲げる前の状態を示し、図４（ｂ）は上記巻線を曲げた後の状態を示す。
【００３４】
図４の例では、ステータコア５２におけるティースの軸方向端部に樹脂塗装を施して樹脂塗装部５４Ａを設けている。このような樹脂塗装部５４Ａが設けられることで、コイル５１０が矢印ＤＲ５１０方向に曲げられた際に、絶縁紙５３が押し当てられる部位の面積が増加し、絶縁紙５３に作用する引き裂き力が低下する。なお、樹脂塗装部５４Ａに代えて、樹脂テープなどが用いられてもよい。
【００３５】
図５は、本実施の形態に係るステータ５０におけるティース周辺の構造の他の例を示す図である。ここで、図５（ａ）はコイル５１０を構成する巻線を曲げる前の状態を示し、図５（ｂ）は上記巻線を曲げた後の状態を示す。
【００３６】
図５の例では、ステータコア５２を構成する積層体のうち、ステータコア５２の軸方向端部に位置する１枚（または数枚）の積層体を、他の積層体（電磁鋼板）よりも軟らかい素材で構成された軟質部材５４Ｂとしている。このような軟質部材５４Ｂが設けられることで、コイル５１０が矢印ＤＲ５１０方向に曲げられた際に、軟質部材５４Ｂが変形して、絶縁紙５３が押し当てられる部位の面積が増加し、絶縁紙５３に作用する引き裂き力が低下する。
【００３７】
ステータコア５２を構成する電磁鋼板や、絶縁紙５３や、樹脂塗装部５４Ａおよび軟質部材５４Ｂの厚みは、適宜変更される。ステータコア５２を構成する電磁鋼板の厚みは、たとえば０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であり、絶縁紙５３の厚みは、たとえば０．２５ｍｍ〜０．３ｍｍ程度であり、樹脂塗装部５４Ａおよび軟質部材５４Ｂの厚みは、たとえば０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度である。
【００３８】
図４および図５の例において、絶縁紙５３は、たとえば、ポリアミド樹脂（ガラス繊維入り）や、ポリエチレンテレフタラートや、ポリアセタールなどにより構成される。他方、樹脂塗装部５４Ａおよび軟質部材５４Ｂは、絶縁紙５３よりも軟らかい軟質樹脂（たとえばポリウレタン樹脂など）により構成される。なお、軟質部材５４Ｂは、アルミニウムやゴム類などにより構成されてもよい。
【００３９】
上記のように、絶縁紙５３よりも軟らかい樹脂塗装部５４Ａや軟質部材５４Ｂを設けることにより、コイル５１０の曲げ形状に沿って樹脂塗装部５４Ａや軟質部材５４Ｂが変形し、絶縁紙５３が局所的に強く挟み込まれることを抑制することができる（クッション効果）。この結果、絶縁紙５３の損傷が抑制される。
【００４０】
コイル５１０を構成する巻線の表面には、絶縁皮膜が形成されている。コイル５１０の巻線を曲げる際、曲げ部分の内側に位置する絶縁皮膜には「しわ」が形成される。当該「しわ」は、突起となって絶縁紙５３を押圧する。上記のように、絶縁紙５３よりも軟らかい樹脂塗装部５４Ａや軟質部材５４Ｂが設けられることにより、絶縁皮膜の「しわ」による絶縁紙５３の変形が吸収される。この結果、絶縁紙５３に作用する引き裂き力が低減され、絶縁紙５３の損傷が抑制される。
【００４１】
図６は、本実施の形態に係るステータ５０におけるティース周辺の構造のさらに他の例を示す図である。
【００４２】
図６の例では、電磁鋼板を積層して構成されるステータコア５２の軸方向端部に位置する電磁鋼板５２Ｂの幅を、その他の電磁鋼板５２Ａの幅に対して狭くしている。このようにすることで、コイル５１０が矢印ＤＲ５１０方向に曲げられた際に、絶縁紙５３がステータコア５２に接触する箇所（すなわち、絶縁紙５３がコイル５１０とステータコア５２とに挟み込まれる箇所）が、複数（図６の例では２つ）になる。この結果、絶縁紙５３に作用する引き裂き力が低減され、絶縁紙５３の損傷が抑制される。
【００４３】
上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係るステータ５０は、「ティース部」としてのティース１〜５を有するステータコア５２と、ティース１〜５に巻回されるコイル５１０（ステータコイル５１）と、ティース１〜５とコイル５１０との間に設けられる絶縁紙５３とを備える。
【００４４】
図４の例では、ステータ５０におけるティース１〜５の軸方向端部に「軟質部分」としての樹脂塗装部５４Ａが設けられている。他方、図５の例では、ステータ５０におけるティース１〜５の軸方向端部に「軟質部分」としての軟質部材５４Ｂが設けられている。
【００４５】
樹脂塗装部５４Ａおよび軟質部材５４Ｂは、ティース１〜５にコイル５１０が巻回されることにより変形可能であるとともに、絶縁紙５３よりも軟らかく形成されている。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の１つの実施の形態に係るステータを有する回転電機の一例を示した断面図である。
【図２】本発明の１つの実施の形態に係るステータに含まれるＳＣ巻線の構造について説明する図である。
【図３】図２におけるIII−III断面図である。
【図４】本発明の１つの実施の形態に係るステータにおけるティース部周辺の構造の一例を示す図であり、図４（ａ）はＳＣ巻線を曲げる前の状態を示し、図４（ｂ）はＳＣ巻線を曲げた後の状態を示す。
【図５】本発明の１つの実施の形態に係るステータにおけるティース部周辺の構造の他の例を示す図であり、図５（ａ）はＳＣ巻線を曲げる前の状態を示し、図５（ｂ）はＳＣ巻線を曲げた後の状態を示す。
【図６】本発明の１つの実施の形態に係るステータにおけるティース部周辺の構造のさらに他の例を示す図である。
【図７】１つの比較例に係るステータにおけるティース部周辺の構造を示す図である。
【図８】他の比較例に係るステータにおけるティース部周辺の構造を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１〜５  ティース、１０  制御装置、２０  三相ケーブル、２１  Ｕ相ケーブル、２２  Ｖ相ケーブル、２３  Ｗ相ケーブル、３０  シャフト、４０  ロータ、４１  ロータコア、４２  永久磁石、５０  ステータ、５１  ステータコイル、５２  ステータコア、５２Ａ，５２Ｂ  電磁鋼板、５３  絶縁紙、５４Ａ  樹脂塗装部、５４Ｂ  軟質部材、１００  回転電機、５１０  コイル。
【図１】
0005151300.tif 000002
【図２】
0005151300.tif 000003
【図３】
0005151300.tif 000004
【図４】
0005151300.tif 000005
【図５】
0005151300.tif 000006
【図６】
0005151300.tif 000007
【図７】
0005151300.tif 000008
【図８】
0005151300.tif 000009