(57)【要約】  本発明に係る回転電機の固定子は、径方向に並べられた複数のセグメントコイルと、前記セグメントコイルを収納するスロットを形成する固定子鉄心と、前記複数のセグメントコイルと前記固定子鉄心を絶縁する絶縁部と、を備え、前記複数のセグメントコイルのぞれぞれの一部及び前記絶縁部の一部は、前記スロットから突出し、前記絶縁部のおける前記スロットから突出した端部は、前記セグメントコイルの周方向における曲げ方向に近い側に前記ステータコアに向かって形成された凹み部（１５）を形成され、かつ前記複数のセグメントコイルの径方向の対向空間に前記凹み部（１５）よりも高い凸部（１４）を形成される。
2018131294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向に並べられた複数のセグメントコイルと、
前記セグメントコイルを収納するスロットを形成する固定子鉄心と、
前記複数のセグメントコイルと前記固定子鉄心を絶縁する絶縁部と、を備え、
前記複数のセグメントコイルのぞれぞれの一部及び前記絶縁部の一部は、前記スロットから突出し、
前記絶縁部のおける前記スロットから突出した端部は、
前記セグメントコイルの周方向における曲げ方向に近い側に前記ステータコアに向かって形成された凹み部を形成され、かつ前記複数のセグメントコイルの径方向の対向空間に前記凹み部よりも高い凸部を形成される回転電機の固定子。
【請求項２】
請求項１に記載された回転電機の固定子であって、
径方向に並べられた前記複数のセグメントコイルは、複数相の交流電流のうち同相が並べられる第１コイル群と、当該第１コイル群とは異なる相が並べられる第２コイル群と、により構成され、
前記絶縁部は、前記第１コイル群の外周のみを囲む第１絶縁部と、前記第２コイル群の外周のみを囲む第２絶縁部と、により構成され、
前記第１絶縁部は、前記第１コイル群と前記第２コイル群の間に前記凸部を形成する回転電機の固定子。
【請求項３】
請求項１に記載された回転電機の固定子であって、
前記凹み部を構成する隅部のRは、前記絶縁部の他の隅部のRよりも大きく形成される回転電機の固定子。
【請求項４】
請求項１ないし３に記載されたいずれかの回転電機の固定子であって、
前記絶縁部は、折り曲げ部を有する１枚の絶縁シートにより成形される回転電機の固定子。
【請求項５】
請求項１ないし４に記載されたいずれかの固定子を備える回転電機であって、
径方向に重なるように前記固定子に囲まれる回転子と、
前記固定子及び前記回転子を収納するハウジングと、を備える回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の固定子及びそれを用いた回転電機に関し、特に車両の駆動力を発生させる回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は、固定子を備える。この固定子は、複数のスロットが設けられた固定子鉄心と、スロットに配置された固定子コイルと、固定子鉄心とコイル間の絶縁を保証するための絶縁シートで成形されたスロットライナと、を有している。【０００３】
ここで、スロットライナはスロット内で固定子コイルの側面を包むように成形される。さらにスロットライナは、固定子コイルのスロットからの立ち上り部までを被覆するようにスロットから所定の長さ突出すように成形されている。【０００４】
近年、電気自動車やハイブリッド電気自動車に用いられる回転電機においては、高出力化と高効率化を目的とした高電圧化（例えば昇圧による６５０Ｖｄｃ等）と、小型化を目的とした低コイルエンド化（小型化）の傾向が強まっている。この低コイルエンド化の対応よる固定子鉄心端面に対するコイル立ち上がりの曲げ角度の鋭角化により、スロットライナのスロットからの突出し部における破れの防止に対する要求が高まっている。スロットライナの破れの防止することにより、高電圧の回転電機の絶縁機能を向上させることができる。【０００５】
スロットライナの破れを抑制する対策として、例えば、特開２０１４−１００３９号公報では、複数のスロットが設けられた固定子鉄心と、スロットに設けられた固定子コイルとを有し、各々の前記スロットにＮ本（ただし、Ｎは正の偶数）のセグメント導体が設けられる。この固定子コイルは、各々のセグメント導体の導体端部に設けられた溶接部を介して、複数の前記セグメント導体が接続されて構成され、前記導体端部は、軸方向一方のコイルエンドで周方向に環状に配列され、Ｎ列の環状列を構成し、前記軸方向一方のコイルエンドで、少なくとも一対の前記環状列の間に、絶縁部材が環状に介在する回転電機の固定子において、スロットライナの固定子端面からの飛び出し量をＨｍｍ、コイル曲げ始め部の固定子端面からの距離をＬｍｍとしたとき、ＨとＬに、Ｈ≧Ｌ≧Ｈ／２の関係があることを特徴とする回転電機の固定子、とある。【０００６】
固定子コイルが、スロット内にて径方向に並べられた複数のセグメント導体の端部に設けられた溶接部を介して接続されて構成されている場合、鉄心とセグメント導体間の絶縁性のみならず各々のセグメント導体同士の隣接部における絶縁性を確保する必要がある。【０００７】
そこでスロットライナをB字やS字の断面形状等とし、各々のセグメント導体の側面全周囲を包む形状、もしくは隣接する電流電圧波形が異相間のセグメント導体間（例：３相交流の場合、UVW相のU-V間、V-W間、W-U間）の絶縁のみを考慮して電流電圧波形が同相となるセグメント導体（３相交流の場合、U相、V相、W相）を塊として包む形状とすることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−１０００３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、高電圧対応のために断面形状をB字やS字の断面形状等とした、各々のセグメント導体の側面全周囲を包む形状、もしくは同相のセグメント導体を塊として包む形状のスロットライナを有する回転電機の固定子に対して、高電圧化に対する十分な絶縁性を満足した上で、低コイルエンド化に伴うスロットライナの破れを抑制して絶縁性を維持することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る回転電機の固定子は、径方向に並べられた複数のセグメントコイルと、前記セグメントコイルを収納するスロットを形成する固定子鉄心と、前記複数のセグメントコイルと前記固定子鉄心を絶縁する絶縁部と、を備え、前記複数のセグメントコイルのぞれぞれの一部及び前記絶縁部の一部は、前記スロットから突出し、前記絶縁部のおける前記スロットから突出した端部は、前記セグメントコイルの周方向における曲げ方向に近い側に前記ステータコアに向かって形成された凹み部を形成され、かつ前記複数のセグメントコイルの径方向の対向空間に前記凹み部よりも高い凸部を形成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回転電機の絶縁機能低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】シャフト５を通る平面の直角方向から見た回転電機の断面図である。
【図２】上図は回転電機の固定子の外観斜視図であり、下図は軸方向を横切る平面を軸方向から見た断面図である。
【図３】上図は図２上図において固定子鉄心３から出ているコイル２の部分である上側のコイルエンドの側面拡大図であり、下図は図２上図における下側のコイルエンドの側面拡大図である。
【図４】左上図はコイルエンド付近の拡大斜視図であり、右上図はコイルエンド付近の拡大断面斜視図であり、左下図は折り曲げ成形前のスロットライナ９であり、右下図は折り曲げ成形後のスロットライナ９である。
【図５】左図は他の実施形態に係る折り曲げ成形前のスロットライナ９２であり、右図は他の実施形態に係る折り曲げ成形後のスロットライナ９２である。
【図６】左上図は他の実施形態に係るコイルエンド付近の拡大斜視図であり、右上図は他の実施形態に係るコイルエンド付近の拡大断面斜視図であり、左下図は他の実施形態に係る折り曲げ成形前のスロットライナ９３であり、右下図は他の実施形態に係る折り曲げ成形後のスロットライナ９３である。
【図７】左上図は他の実施形態に係るコイルエンド付近の拡大斜視図であり、右上図は他の実施形態に係るコイルエンド付近の拡大断面斜視図であり、左下図は他の実施形態に係る折り曲げ成形前のスロットライナ９４であり、右下図は他の実施形態に係る折り曲げ成形後のスロットライナ９４である。
【図８】他の実施形態に係る軸方向を横切る平面を軸方向から見た断面図である。
【図９】左上図は他の実施形態に係るコイルエンド付近の拡大斜視図であり、右上図は他の実施形態に係るコイルエンド付近の拡大断面斜視図であり、左下図は他の実施形態に係る折り曲げ成形前のスロットライナ９５であり、右下図は他の実施形態に係る折り曲げ成形後のスロットライナ９５である。
【図１０】左図は他の実施形態に係る折り曲げ成形前のスロットライナ９６であり、右図は他の実施形態に係る折り曲げ成形後のスロットライナ９６である。
【図１１】左上図は他の実施形態に係るコイルエンド付近の拡大斜視図であり、右上図は他の実施形態に係るコイルエンド付近の拡大断面斜視図であり、左下図は他の実施形態に係る折り曲げ成形前のスロットライナ９７であり、右下図は他の実施形態に係る折り曲げ成形後のスロットライナ９７である。
【図１２】左上図は他の実施形態に係るコイルエンド付近の拡大斜視図であり、右上図は他の実施形態に係るコイルエンド付近の拡大断面斜視図であり、左下図は他の実施形態に係る折り曲げ成形前のスロットライナ９８であり、右下図は他の実施形態に係る折り曲げ成形後のスロットライナ９８である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を用いて実施形態を説明する。
【００１４】
図１は、シャフト５を通る平面の直角方向から見た回転電機の断面図である。
【００１５】
図１に示されるように、回転電機のハウジング１の内部には、コイル２が巻回された固定子鉄心３を有する固定子と、回転子鉄心４及びシャフト５を有する回転子と、が設けられる。シャフト５は、ベアリング６を介してハウジング１が固定される。
【００１６】
図２において、上図は回転電機の固定子の外観斜視図であり、下図は軸方向を横切る平面を軸方向から見た断面図である。
【００１７】
固定子鉄心３は、軸方向に沿って形成されるスロット７を複数形成する。スロット７には、セグメント導体８とスロットライナ９が配置される。セグメント導体８は、複数設けられ、それぞれが接続されることによりコイル２を構成する。一つのスロット７には、８つのセグメント導体８が径方向に一列に並べられる。
【００１８】
スロットライナ９は、セグメント導体８と固定子鉄心３の間を絶縁する。スロットライナ９は、例えば１枚の絶縁シートを折り曲げて成形される。さらにスロットライナ９は、隣接するセグメント導体８間の絶縁性能を向上させるために、各々のセグメント導体８の側面全周囲を覆う形状である。これにより回転電機が高電圧化への適用する可能性が拡がる。
【００１９】
図３において、上図は図２上図において固定子鉄心３から出ているコイル２の部分である上側のコイルエンドの側面拡大図である。図３において、下図は図２上図における下側のコイルエンドの側面拡大図である。
【００２０】
突出し部１２は、スロットライナ９が固定子鉄心３の端面１０から突出した部分である。曲げ部１３は、セグメント導体８がスロット７から突出した後に曲げられる部分である。
【００２１】
固定子鉄心３の端面１０とセグメント導体８との角度を立ち上がり角度１１と定義する。コイル２のコイルエンドの軸方向の高さを低くする場合、立ち上がり角度１１は鋭角化される。これにより、スロットライナ９の突出し部１２は、セグメント導体    ８の曲げ部１３との干渉が大きくなる。
【００２２】
その結果、スロットライナ９の突出し部１２において、干渉による破れの対策が必要となる。外力による破れの伸展が為されるおそれがある。この対策は、高電圧化に対する絶縁機能の向上させる必要があるため、更に重要になる。このため、高電圧化および低コイルエンド化に対して十分な絶縁性を満足するスロットライナの形状を見出す必要がある。
【００２３】
図４において、左上図はコイルエンド付近の拡大斜視図であり、右上図はコイルエンド付近の拡大断面斜視図であり、左下図は折り曲げ成形前のスロットライナ９であり、右下図は折り曲げ成形後のスロットライナ９である。
【００２４】
スロットライナ９の突出し部１２の端部において、径方向に隣接するセグメント導体７間に凸部１４を成形してセグメント導体７間の絶縁性を確保する。一方、セグメント導体７の曲げ方向側に凸部１４よりも低い凹部１５を成形してセグメント導体８との干渉を抑えることにより、破れを抑制する。
【００２５】
また、凸部１４と凹部１５の境界となる隅部にRを設けて、外力が加わった際の応力緩和を図っている。特に、凹部１５を構成する隅部のRは、スロットライナ９の他の隅部のRよりも大きく形成される。本実施形態では、スロットライナ８の断面形状をB字形状とした場合を示しており、凹部１５をセグメント導体８の曲げ方向側のみ成形にし、曲げ方向と反対側およびセグメント導体８の互いに隣接していない側面側には成形していない形状となっている。
【００２６】
図５において、左図は他の実施形態に係る折り曲げ成形前のスロットライナ９２であり、右図は他の実施形態に係る折り曲げ成形後のスロットライナ９２である。
【００２７】
本実施形態では、スロットライナ９２の断面形状をS字形状とする。スロットライナ９２の断面形状をS字形状とした場合も、図５に示されるように、1枚の絶縁シートを折り曲げて成形することが可能であり、スロットライナ９の突出し部１２において、セグメント導体８間の絶縁性を満足しつつ破れを抑制することが可能である。
【００２８】
図６において、左上図は他の実施形態に係るコイルエンド付近の拡大斜視図であり、右上図は他の実施形態に係るコイルエンド付近の拡大断面斜視図であり、左下図は他の実施形態に係る折り曲げ成形前のスロットライナ９３であり、右下図は他の実施形態に係る折り曲げ成形後のスロットライナ９３である。
【００２９】
本実施形態では、セグメント導体８の曲げ方向側だけでなく、曲げ方向と反対側にも凹部１５を成形する。この場合も、図６に示されるように、1枚の絶縁シートを折り曲げて成形することが可能であり、スロットライナ９３の突出し部１２において、セグメント導体８間の絶縁性を満足しつつ破れを抑制することが可能である。
【００３０】
図７において、左上図は他の実施形態に係るコイルエンド付近の拡大斜視図であり、右上図は他の実施形態に係るコイルエンド付近の拡大断面斜視図であり、左下図は他の実施形態に係る折り曲げ成形前のスロットライナ９４であり、右下図は他の実施形態に係る折り曲げ成形後のスロットライナ９４である。
【００３１】
本実施形態では、凹部１５を前述した実施形態に加え、セグメント導体８の互いに隣接していない側面側にも成形する。この場合、図７に示されるように、1枚の絶縁シートを折り曲げて成形することが可能であり、スロットライナ９の突出し部１２において、セグメント導体８間の絶縁性を満足しつつ破れを抑制することが可能である。
【００３２】
前述の実施形態では、スロットライナ９が各々のセグメント導体８の側面全周囲を包む形状を示した。図８は、他の実施形態に係る軸方向を横切る平面を軸方向から見た断面図である。図９において、左上図は他の実施形態に係るコイルエンド付近の拡大斜視図であり、右上図は他の実施形態に係るコイルエンド付近の拡大断面斜視図であり、左下図は他の実施形態に係る折り曲げ成形前のスロットライナ９５であり、右下図は他の実施形態に係る折り曲げ成形後のスロットライナ９５である。
【００３３】
図８に示される実施形態では、隣接する電流電圧波形が異相間のセグメント導体８間（例：３相交流の場合、UVW相のU-V間、V-W間、W-U間）の絶縁のみを考慮して、電流電圧波形が同相（３相交流の場合、U相、V相、W相）のセグメント導体８を塊として包む形状である場合について述べる。
【００３４】
同相の前記セグメント導体を塊として包む形状である場合も同様、図９に示す通り、1枚の絶縁シートを折り曲げて成形することが可能であり、スロットライナ９５の突出し部１２の端部において、セグメント導体６間の絶縁性を満足しつつ破れを抑制することが可能である。
【００３５】
本実施形態では、図１ないし図４に示された実施形態と同様、スロットライナ８の断面形状をB字形状とした場合を示しており、凹部１５をセグメント導体８の曲げ方向側のみに成形し、曲げ方向と反対側およびセグメント導体８の互いに隣接していない側面側には成形していない形状を示している。
【００３６】
図１０において、左図は他の実施形態に係る折り曲げ成形前のスロットライナ９６であり、右図は他の実施形態に係る折り曲げ成形後のスロットライナ９６である。
【００３７】
本実施形態では、図８及び図９に示された実施形態と同様に、同相のセグメント導体８を塊として包む形状である。一方スロットライナ９６は、断面形状をS字形状としている。スロットライナ９の突出し部１２において、セグメント導体８間の絶縁性を満足しつつ破れを抑制することが可能である。
【００３８】
図１１において、左上図は他の実施形態に係るコイルエンド付近の拡大斜視図であり、右上図は他の実施形態に係るコイルエンド付近の拡大断面斜視図であり、左下図は他の実施形態に係る折り曲げ成形前のスロットライナ９７であり、右下図は他の実施形態に係る折り曲げ成形後のスロットライナ９７である。
【００３９】
本実施形態では、セグメント導体８の曲げ方向側だけでなく、曲げ方向と反対側にも凹部１５を成形する。
【００４０】
セグメント導体８の曲げ方向側だけでなく、曲げ方向と反対側にも凹部１５を成形した場合も同様、1枚の絶縁シートを折り曲げて成形することが可能であり、スロットライナ９７の突出し部１２において、セグメント導体８間の絶縁性を満足しつつ破れを抑制することが可能である。
【００４１】
図１２において、左上図は他の実施形態に係るコイルエンド付近の拡大斜視図であり、右上図は他の実施形態に係るコイルエンド付近の拡大断面斜視図であり、左下図は他の実施形態に係る折り曲げ成形前のスロットライナ９８であり、右下図は他の実施形態に係る折り曲げ成形後のスロットライナ９８である。
【００４２】
本実施形態では、凹部１５を図１１に示した実施形態の場合に加え、セグメント導体８の互いに隣接していない側面側にも成形した場合について述べる。
【００４３】
凹部１５をセグメント導体８の曲げ方向と曲げ方向の反対側に加え、セグメント導体８の互いに隣接していない側面側にも成形した場合も、1枚の絶縁シートを折り曲げて成形することが可能であり、スロットライナ９の突出し部１２において、セグメント導体８間の絶縁性を満足しつつ破れを抑制することが可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１…ハウジング、２…コイル、３…固定子鉄心、４…回転子鉄心、５…シャフト、６…ベアリング、７…スロット、８…セグメント導体、９…スロットライナ、１０…固定子鉄心の端面、１１…立ち上がり角度、１２…突出し部、１３…曲げ部、１４…凸部、１５…凹部、９２…スロットライナ、９３…スロットライナ、９４…スロットライナ、９５…スロットライナ、９６…スロットライナ、９７…スロットライナ、９８…スロットライナ
【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】
2018131294.tif 000009
【図８】
2018131294.tif 000010
【図９】
2018131294.tif 000011
【図１０】
2018131294.tif 000012
【図１１】
2018131294.tif 000013
【図１２】
2018131294.tif 000014
【国際調査報告】
2018131294.tif 000015
2018131294.tif 000016
2018131294.tif 000017
2018131294.tif 000018