(57)【要約】【課題】導線とティースとの熱伝導が阻害されてしまうことを防止でき、導線によるコイルの冷却性能(抜熱性能)を向上させることができるステーターを提供する。【解決手段】第１外周面１２１と第１外周面１２１に直交する第２外周面１２２と第１外周面１２１に対向する第３外周面１２３と第２外周面１２２に対向する第４外周面１２４とを含むティース１２と、ティース１２の第１外周面１２１の全体及び第２外周面１２２の全体を覆う胴部２１１を備える第１インシュレーター部品２１と、第３外周面１２３の全体及び第４外周面１２４の全体を覆う胴部２２１を備えるとともに第１インシュレーター部品２１との合わせ部分が第２外周面１２２の端部又は第４外周面１２４の端部に位置する第２インシュレーター部品２２と、を含むインシュレーター２０と、インシュレーター２０の外周に巻回される導線３０と、を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１外周面と第１外周面に直交する第２外周面と第１外周面に対向する第３外周面と第２外周面に対向する第４外周面とを含むティースと、
前記ティースの第１外周面の全体及び第２外周面の全体を覆う胴部を備える第１インシュレーター部品と、第３外周面の全体及び第４外周面の全体を覆う胴部を備えるとともに前記第１インシュレーター部品との合わせ部分が第２外周面の端部又は第４外周面の端部に位置する第２インシュレーター部品と、を含むインシュレーターと、
前記インシュレーターの外周に巻回される導線と、
を含むステーター。
【請求項２】
請求項１に記載のステーターにおいて、
前記第１インシュレーター部品と第２インシュレーター部品との合わせ部分は、
前記第１インシュレーター部品及び前記第２インシュレーター部品のいずれか一方の端部に凹設されて、前記ティースを構成する電磁鋼板の積層面に平行に延びる凹部と、
前記第１インシュレーター部品及び前記第２インシュレーター部品のいずれか他方の端部に形成されて、前記凹部の溝幅よりも細幅であり、凹部に差し込まれても凹部の底面に当接しない凸部と、を含む、
ステーター。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のステーターにおいて、
前記合わせ部分は、前記導線が当接しないように形成されている、
ステーター。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のステーターにおいて、
前記第１インシュレーター部品及び前記第２インシュレーター部品は、それぞれ、胴部の両端から立設される鍔部を含み、
前記第１インシュレーター部品の鍔部及び前記第２インシュレーター部品の鍔部は、互いに係合する係合部を含む、
ステーター。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のステーターにおいて、
前記ティースと前記インシュレーターとの間の隙間を埋める充填層をさらに備える、
ステーター。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のステーターにおいて、
前記インシュレーターは、ポリフェニレンサルファイド樹脂材に比べて熱伝導率が高いフィラーを含有する材料で形成される、
ステーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機のステーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示された回転電機のステーターは、電磁鋼板が積層されて形成されたステーターコアのティースの周囲に、角筒状のインシュレーターが装着される。そしてインシュレーターの周囲に導線が巻回される。インシュレーターは、二体品である。角筒を形成する四辺のうちの長辺を含む面の途中で２つの部品に分割される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４３８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の構造は、上述のように、２つのインシュレーター部品が、長辺を含む面の途中で分割される構造である。そしてその分割部分では、インシュレーター部品が薄肉にされて互いに重なって嵌合する。
【０００５】
しかしながら、このような構造では、２つのインシュレーター部品の寸法公差による部品バラツキによって、インシュレーターがティースから離れてしまうことがある。たとえば、重なり部分の下側のインシュレーターの肉厚が厚くなってしまえば、上側に重なるインシュレーターがティースから浮いてしまう。このようになっては、インシュレーターとティースとの間に隙間(空隙)が存在する。
【０００６】
このような隙間が存在すると、隙間が存在しない場合に比べて、導線からティースへ熱伝導が阻害されて、放熱性能が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた。本発明の目的は、導線とティースとの熱伝導が阻害されてしまうことを防止でき、導線によるコイルの冷却性能(抜熱性能)を向上させることができるステーターを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。
【０００９】
本発明によるステーターのひとつの態様は、第１外周面と第１外周面に直交する第２外周面と第１外周面に対向する第３外周面と第２外周面に対向する第４外周面とを含むティースを備える。そして、前記ティースの第１外周面の全体及び第２外周面の全体を覆う胴部を備える第１インシュレーター部品と、第３外周面の全体及び第４外周面の全体を覆う胴部を備えるとともに前記第１インシュレーター部品との合わせ部分が第２外周面の端部又は第４外周面の端部に位置する第２インシュレーター部品と、を含むインシュレーターを備える。そして前記インシュレーターの外周に巻回される導線を含む。
【発明の効果】
【００１０】
この態様によれば、インシュレーターを構成する２つの部品の合わせ部分が第２外周面の端部又は第４外周面の端部に位置するので、面積の広いティース外周の第１面と第３面の全体に同一部品である第１インシュレータ、第２インシュレータを密着させることができる。この結果、導線(コイル)とティースとの間の熱伝導率が高くなり、導線(コイル)からティースへの放熱性能(抜熱性能)を向上させることができる。
【００１１】
本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明によるステーターの実施形態を示す斜視図である。
【図２】図２は、ステータコアにインシュレーターを装着する前の状態を示す斜視図である。
【図３】図３は、ステータコアを構成する電磁鋼板の積層面に直交する断面で見た図であってティース先端付近が示される。
【図４】図４は、インシュレーターの鍔部の構造について説明する図である。
【図５】図５は、インシュレーターの構造のバリエーションについて説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明によるステーターの実施形態を示す斜視図である。
【００１４】
ステーター１は、ステータコア１０と、インシュレーター２０と、導線３０と、を含む。
【００１５】
ステータコア１０は、略Ｔ状の電磁鋼板が積層されて形成される。ステータコア１０は、バックヨーク１１と、ティース１２と、を含む。所定数のステータコア１０のバックヨーク１１が並べられて円環状のステーターアッシーにされて、円筒形のハウジング(不図示)の内部に設置される。ティース１２は、バックヨーク１１から延設される。詳細な説明は後述される。
【００１６】
インシュレーター２０は、ステータコア１０のティース１２の周囲に装着される。インシュレーター２０は、電気的に絶縁性である。詳細な説明は後述される。
【００１７】
導線３０は、インシュレーター２０の外周に巻回される。なお、図１では平角線が例示されているが丸線でもよい。
【００１８】
図２は、ステータコアにインシュレーターを装着する前の状態を示す斜視図である。
【００１９】
ステータコア１０のティース１２は、バックヨーク１１から延設される。ティース１２は、ステータコア１０を構成する電磁鋼板の積層面に直交する断面で見ると、長方形である。すなわちティース１２は、４つの外周面(第１外周面１２１、第２外周面１２２、第３外周面１２３、第４外周面１２４)で形成される。第２外周面１２２は、第１外周面１２１に直交する面である。第３外周面１２３は、第１外周面１２１に対向する面である。第４外周面は、第２外周面１２２に対向する面である。なおここでは、ティース１２を構成する４つの外周面のうち面積の広い手前の面を第１外周面１２１として説明するが、他の面を第１外周面としてもよい。
【００２０】
なおステータコア１０は、上述の通り、略Ｔ状の電磁鋼板が積層されて形成されるので、第１外周面１２１及び第３外周面１２３には、電磁鋼板の薄い側面が並んでいる。第２外周面１２２は、一番手前の略Ｔ状の電磁鋼板の表面で形成される。第４外周面１２４は、一番奥の略Ｔ状の電磁鋼板の裏面で形成される。
【００２１】
インシュレーター２０は、図２に示されるように、第１インシュレーター部品２１及び第２インシュレーター部品２２の二体品である。
【００２２】
第１インシュレーター部品２１は、胴部２１１と、２つの鍔部２１２と、を含む。胴部２１１は、ティース１２の第１外周面１２１の全体及び第２外周面１２２の全体を覆う。鍔部２１２は、胴部２１１の両端から立設される。
【００２３】
第２インシュレーター部品２２も第１インシュレーター部品２１と同様である。すなわち第２インシュレーター部品２２は、胴部２２１と、２つの鍔部２２２と、を含む。胴部２２１は、ティース１２の第３外周面１２３の全体及び第４外周面１２４の全体を覆う。鍔部２２２は、胴部２２１の両端から立設される。
【００２４】
図３は、ステータコアを構成する電磁鋼板の積層面に直交する断面で見た図であってティース先端付近が示される。なお図３(Ｂ)は図３(Ａ)の一部を拡大した図である。
【００２５】
図３(Ａ)に示されるように、第１インシュレーター部品２１の胴部２１１は、ティース１２の第１外周面１２１及び第２外周面１２２に接面し、第１外周面１２１の全体及び第２外周面１２２の全体を覆う。第１インシュレーター部品２１の胴部２１１の端部(端面)２１１ａには、凹部２１１ｂが形成されている。凹部２１１ｂは、電磁鋼板の積層面に平行に延びるように形成されている。換言すれば、凹部２１１ｂは、電磁鋼板の積層方向と直交する方向に延びるように形成されている。
【００２６】
また、第２インシュレーター部品２２の胴部２２１も同様に、ティース１２の第３外周面１２３及び第４外周面１２４に接面し、第３外周面１２３の全体及び第４外周面１２４の全体を覆う。第２インシュレーター部品２２の胴部２２１の端部には、延長部２２１ａを介して凸部２２１ｂが形成されている。凸部２２１ｂは、第１インシュレーター部品２１の凹部２１１ｂと平行に延設され、凹部２１１ｂに差し込まれる。凸部２２１ｂの幅は、第１インシュレーター部品２１の凹部２１１ｂの溝幅よりも細い。また凸部２２１ｂは、凹部２１１ｂに差し込まれても、凹部２１１ｂの底面２１１ｃに当接しない。そのため、凹部２１１ｂと凸部２２１ｂとの間には、隙間がある。
【００２７】
インシュレーター２０の胴部(第１インシュレーター部品２１の胴部２１１及び第２インシュレーター部品２２の胴部２２１)には、導線３０が巻回される。図３(Ｂ)には、その導線の最内側の輪郭線が破線で示されている。第２インシュレーター部品２２の延長部２２１ａ及び凸部２２１ｂは、この輪郭線の内側に存在する。延長部２２１ａ及び凸部２２１ｂは、このように形成されているので、導線３０が巻回されても、導線３０は、延長部２２１ａ及び凸部２２１ｂに当接しない。換言すれば、延長部２２１ａ及び凸部２２１ｂには、導線３０の荷重が作用しない。
【００２８】
またこのような構成になっているので、第１インシュレーター部品２１及び第２インシュレーター部品２２の合わせ部(第１インシュレーター部品２１の凹部２１１ｂ及び第２インシュレーター部品２２の凸部２２１ｂ)は、第２外周面１２２の端部に存在することとなる。したがって面積の広いティース外周の第１面の全体に第１インシュレータを密着させることができる。また図示は省略されるが、第１インシュレーター部品２１及び第２インシュレーター部品２２の奥の合わせ部も同様の構成である。したがって面積の広いティース外周の第３面の全体に第２インシュレータを密着させることができる。この結果、導線(コイル)とティースとの間の熱伝導率が高くなり、導線(コイル)からティースへの放熱性能(抜熱性能)を向上させることができる。
【００２９】
また第１インシュレーター部品２１及び第２インシュレーター部品２２の合わせ部が、このように形成され、第１インシュレーター部品２１の凹部２１１ｂ及び第２インシュレーター部品２２の凸部２２１ｂは、ある程度の肉厚が確保される。特許文献１のように、合わせ部において２つの部品の肉厚が薄くされるような構造では、流れ性がよくまた強度を確保できる材料を用いて部品を製造する必要があった。しかしながら、本実施形態であれば、第１インシュレーター部品２１の凹部２１１ｂ及び第２インシュレーター部品２２の凸部２２１ｂは、肉厚である。したがって、汎用されるポリフェニレンサルファイド樹脂(Poly Phenylene Sulfide Resin；ＰＰＳ)に比べて高熱伝導フィラーを多く含有するものの成形性(流れ性)が悪い樹脂材料や低強度の樹脂材料を用いることが可能になる。このような材料を使用することで、さらに熱伝導率を向上させることができ、良好な放熱性能(抜熱性能)を得ることができる。
【００３０】
図４は、インシュレーターの鍔部の構造について説明する図である。図４(Ａ)はインシュレーターの斜視図であり、図４(Ｂ)は図４(Ａ)のＢ部分の拡大正面図である。
【００３１】
インシュレーター２０の胴部の両端には、鍔部が形成されている。具体的には、第１インシュレーター部品２１及び第２インシュレーター部品２２のそれぞれに、鍔部２１２及び鍔部２２２が形成されており、鍔部２１２及び鍔部２２２が接合されてインシュレーター２０の鍔部になる。
【００３２】
そして、第１インシュレーター部品２１の鍔部２１２には、窪部２１２ａが形成されている。一方、第２インシュレーター部品２２の鍔部２２２には、突起２２２ａが形成されている。そして、窪部２１２ａ及び突起２２２ａが係合して、鍔部２１２及び鍔部２２２が接合される。
【００３３】
本実施形態によれば、インシュレーターを構成する２つの部品の合わせ部分が第２外周面の端部又は第４外周面の端部に位置するので、面積の広いティース外周の第１面の全体に第１インシュレータを密着させることができるとともに、第３面の全体に第２インシュレータを密着させることができる。この結果、導線によるコイルとティースとの間の熱伝導率が高くなり、導線によるコイルからティースへの放熱性能(抜熱性能)を向上させることができる。
【００３４】
また第１インシュレーター部品２１及び第２インシュレーター部品２２の合わせ部を構成する第１インシュレーター部品２１の凹部２１１ｂ及び第２インシュレーター部品２２の凸部２２１ｂの間には、隙間がある。したがって、第１インシュレーター部品２１や第２インシュレーター部品２２の寸法がバラついても、インシュレータ部品とティースと密着が保たれる。したがって、導線(コイル)とティースとの間の熱伝導率を高く維持でき、導線(コイル)からティースへの放熱性能(抜熱性能)を悪化させない。
【００３５】
さらに第２インシュレーター部品２２の延長部２２１ａ及び凸部２２１ｂは、導線３０が巻回される経路の内側に存在する。このようになっているので、導線３０が巻回されても、導線３０は、延長部２２１ａ及び凸部２２１ｂに当接しない。換言すれば、延長部２２１ａ及び凸部２２１ｂには、導線３０の荷重が作用しない。したがって、導線を巻いてコイルを形成するときに、無理な屈曲入力を防止でき、コイル巻線時の荷重負荷をステーターコア側に分散させることができる。またインシュレータの合わせ部の延長部２２１ａ及び凸部２２１ｂに無理な屈曲入力が作用することを防止できる。この結果、延長部２２１ａ及び凸部２２１ｂの破損を防止できる。ゆえにインシュレーターの絶縁性能の信頼性が向上する。
【００３６】
また第１インシュレーター部品２１の鍔部２１２には、窪部２１２ａが形成されている。一方、第２インシュレーター部品２２の鍔部２２２には、突起２２２ａが形成されている。そして、窪部２１２ａ及び突起２２２ａが係合して、鍔部２１２及び鍔部２２２が接合される。このような構造になっているので、インシュレーター部品同士で組み立て状態を保持できる。したがって導線を巻いてコイルを形成するときの作業性が向上する。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００３８】
たとえば、図５に示されるようにインシュレーター部品２１(２２)の内壁に、弾力性(粘性)があって熱伝導率が高い充填層２１３(２２３)を形成しておいてもよい。このような充填層２１３(２２３)は、インシュレーター部品２１(２２)とステータコア１０のティース１２との間に介装されることとなる。ステータコア１０を構成する電磁鋼板は、薄板の電磁鋼板が打ち抜かれて、略Ｔ状に形成される。このとき周縁がダレることがある。このような電磁鋼板が積層されてステータコア１０が形成されると、ステータコア１０の第１外周面１２１及び第３外周面１２３は平滑にならず、微小の凹凸が存在することとなる。するとインシュレーター部品２１(２２)とステータコア１０のティース１２とが密着せず、熱伝導率が悪化する可能性がある。
【００３９】
これに対して、充填層２１３(２２３)を設けて、この凹凸を埋めれば、インシュレーター部品２１(２２)とステータコア１０のティース１２とが密着し、良好な熱伝導率が保つことができる。したがって、導線(コイル)からティースへの放熱性能(抜熱性能)を良好に保つことができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  ステーター
１０  ステータコア
１２  ティース
１２１  第１外周面
１２２  第２外周面
１２３  第３外周面
１２４  第４外周面
２０  インシュレーター
２１  第１インシュレーター部品
２１１  胴部
２１２  鍔部
２２  第２インシュレーター部品
２２１  胴部
２２２  鍔部
３０  導線
【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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