(57)【要約】【課題】回転電機の回転時に、巻線のスロットからのはみ出しを抑制することが可能な回転電機を提供する。【解決手段】この回転電機１００では、インシュレータ２０は、ティース本体部１１ａを覆うティース本体被覆部２１と、ティース先端部１１ｂを覆うティース先端被覆部２２と、ティース先端被覆部２２よりも内径側においてティース本体被覆部２１から周方向に延びるように形成され、スロット１２の内側への変形が可能であるとともに、スロット１２の外側への変形がティース１１のティース先端部１１ｂにより規制されるように構成されている壁部２３とを含む。【選択図】図８
2017085773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のティースと、
前記複数のティース間に配置されるスロットと、
前記複数のティース、および、前記スロットを覆うインシュレータとを備え、
前記ティースは、巻線が巻回されるティース本体部と、前記ティース本体部の先端側に設けられ、前記ティース本体部よりも周方向の幅が大きいティース先端部とを含み、
前記インシュレータは、前記ティース本体部を覆うティース本体被覆部と、前記ティース先端部を覆うティース先端被覆部と、前記ティース先端被覆部よりも内径側において前記ティース本体被覆部から周方向に延びるように形成され、前記スロットの内側への変形が可能であるとともに、前記スロットの外側への変形が前記ティースの前記ティース先端部により規制されるように構成されている壁部とを含む、回転電機。
【請求項２】
前記インシュレータの前記壁部の周方向の端部は、前記インシュレータの前記ティース先端被覆部の周方向の端部よりも周方向の外側に突出するように構成されている、請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記壁部は、径方向から見て、前記ティース本体被覆部から周方向に延びる略矩形形状の板形状を有し、
前記略矩形形状の板形状の壁部の軸方向の端部に位置する角部は、丸みを有するように面取りされている、請求項１または２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記インシュレータの前記壁部は、前記ティース本体被覆部から周方向の一方側に延びるように形成される第１壁部と、前記ティース本体被覆部から周方向の他方側に延びるように形成される第２壁部とを含み、
前記インシュレータの前記ティース本体被覆部は、周方向に隣接するように配置される前記ティースの前記ティース本体部をそれぞれ覆う第１ティース本体被覆部と第２ティース本体被覆部とを含み、
前記第１ティース本体被覆部から周方向の一方側に延びるように形成される前記第１壁部と、前記第２ティース本体被覆部から周方向の他方側に延びるように形成される前記第２壁部との間の周方向の間隔は、前記ティースに巻回される前記巻線の直径よりも小さい、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項５】
前記壁部の根元側の部分で、かつ、内径側の部分には、軸方向に延びる凹部が設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関し、特に、インシュレータを備える回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インシュレータを備える回転電機が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、隣接するティース間に配置されるスロットと、スロットの内面を覆うインシュレータとを備える回転電機が開示されている。このインシュレータには、ティースの先端側から周方向に突出するようにサポータが設けられている。具体的には、ティースは、ティースの巻線が巻回される本体部分と、本体部分よりも周方向の幅が大きい先端部分とを含む。そして、サポータは、周方向の幅が大きいティースの先端部分から周方向に突出するように設けられている。これにより、巻線の巻回後（回転電機の回転時）に、遠心力による巻線のスロットからのはみ出しをティースのサポータにより抑制することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２８３１２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の回転電機では、サポータが、周方向の幅が大きいティースの先端部分から周方向に突出するように設けられているため、回転電機の回転時に、遠心力によりスロットの外側に移動しようとする巻線により、サポータがティースの先端部分からスロットの外側に撓む（湾曲する）虞がある。このため、巻線の巻回後（回転電機の回転時）に、巻線のスロットからのはみ出しを抑制することができない場合があるという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、回転電機の回転時に、巻線のスロットからのはみ出しを抑制することが可能な回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面における回転電機は、複数のティースと、複数のティース間に配置されるスロットと、複数のティース、および、スロットを覆うインシュレータとを備え、ティースは、巻線が巻回されるティース本体部と、ティース本体部の先端側に設けられ、ティース本体部よりも周方向の幅が大きいティース先端部とを含み、インシュレータは、ティース本体部を覆うティース本体被覆部と、ティース先端部を覆うティース先端被覆部と、ティース先端被覆部よりも内径側においてティース本体被覆部から周方向に延びるように形成され、スロットの内側への変形が可能であるとともに、スロットの外側への変形がティースのティース先端部により規制されるように構成されている壁部とを含む。
【０００８】
この発明の一の局面による回転電機では、上記のような壁部を設けることによって、回転電機の回転時に、遠心力によりスロットの外側に移動しようとする巻線により壁部がスロットの外側に変形する（撓む）ことが抑制されるので、回転電機の回転時に、巻線のスロットからのはみ出しを抑制することができる。
【０００９】
上記一の局面による回転電機において、好ましくは、インシュレータの壁部の周方向の端部は、インシュレータのティース先端被覆部の周方向の端部よりも周方向の外側に突出するように構成されている。
【００１０】
このように構成すれば、スロットの開口部が壁部により覆われるので、回転電機の回転時に、巻線のスロットからのはみ出しをより抑制することができる。
【００１１】
上記一の局面による回転電機において、好ましくは、壁部は、径方向から見て、ティース本体被覆部から周方向に延びる略矩形形状の板形状を有し、略矩形形状の板形状の壁部の軸方向の端部に位置する角部は、丸みを有するように面取りされている。
【００１２】
このように構成すれば、壁部の角部が丸みを有するように面取りされていない場合と異なり、巻線の巻回時（巻線をスロットの外側から内側に挿入する際）に、巻線が略矩形形状の壁部の角部に接触することに起因して、巻線を絶縁するための絶縁被覆が損傷するのを抑制することができる。
【００１３】
上記一の局面による回転電機において、好ましくは、インシュレータの壁部は、ティース本体被覆部から周方向の一方側に延びるように形成される第１壁部と、ティース本体被覆部から周方向の他方側に延びるように形成される第２壁部とを含み、インシュレータのティース本体被覆部は、周方向に隣接するように配置されるティースのティース本体部をそれぞれ覆う第１ティース本体被覆部と第２ティース本体被覆部とを含み、第１ティース本体被覆部から周方向の一方側に延びるように形成される第１壁部と、第２ティース本体被覆部から周方向の他方側に延びるように形成される第２壁部との間の周方向の間隔は、ティースに巻回される巻線の直径よりも小さい。
【００１４】
このように構成すれば、巻線の、第１壁部と第２壁部との間を介した、スロットの外側へのはみ出しを抑制することができる。
【００１５】
上記一の局面による回転電機において、好ましくは、壁部の根元側の部分で、かつ、内径側の部分には、軸方向に延びる凹部が設けられている。
【００１６】
このように構成すれば、壁部のうち、凹部が設けられた部分の厚みが他の部分の厚みよりも小さくなるので、壁部がスロットの内側に撓み易くなる。その結果、巻線の巻回時に、巻線をスロットの外側から内側にスムーズに挿入することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態による回転電機の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による回転電機のロータの斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態による回転電機のロータの分解斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態による回転電機のロータコアの斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態による回転電機のインシュレータの斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態による回転電機のインシュレータの上面図である。
【図７】本発明の第１実施形態による回転電機のインシュレータの下面図である。
【図８】図５の部分拡大図である。
【図９】本発明の第１実施形態による回転電機のロータ（ロータコア、インシュレータ）の断面図である。
【図１０】巻線の巻回時の状態を示す図である。
【図１１】回転電機の回転時（巻線の挿入後）の状態を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施形態による回転電機のロータ（ロータコア、インシュレータ）の断面図である。
【図１３】図１２の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
［第１実施形態］
（回転電機の構造）
図１〜図９を参照して、第１実施形態による回転電機１００の構成について説明する。
【００２０】
図１および図２に示すように、回転電機１００は、ロータ１と、ロータ１に対向するように設けられるステータ２とを備えている。また、回転電機１００には、円筒形状を有するモータケース３が設けられており、ステータ２は、モータケース３の内側面に配置されている。
【００２１】
ロータ１は、ロータコア１０と、インシュレータ２０と、巻線３０と、整流子３１とを有する。また、ロータコア１０には、回転軸３２が取り付けられている。また、整流子３１も回転軸３２に取り付けられている。また、回転軸３２の一方端側と他方端側とは、それぞれ、軸受け３３ａおよび３３ｂにより支持されている。また、回転電機１００には、ブラシ３４を保持する樹脂製のブラシ保持部材３５が設けられている。
【００２２】
（ロータコアの構造）
図３および図４に示すように、ロータコア１０は、複数（第１実施形態では、１０個）のティース１１と、複数のティース１１間に配置されるスロット１２とを備えている。また、図４に示すように、ティース１１は、巻線３０が巻回されるティース本体部１１ａと、ティース本体部１１ａの先端側（外径側）に設けられ、ティース本体部１１ａ（幅Ｗ１）よりも周方向の幅Ｗ２が大きいティース先端部１１ｂとを含む。
【００２３】
（インシュレータの構造）
図３に示すように、インシュレータ２０は、複数のティース１１、および、スロット１２を覆うように構成されている。インシュレータ２０は、たとえばナイロンなどの弾性変形可能な部材により形成されている。また、インシュレータ２０は、ロータコア１０と巻線３０とを絶縁する機能を有する。また、インシュレータ２０は、ロータコア１０の軸方向の一方側と他方側とにそれぞれ設けられているインシュレータ２０ａおよび２０ｂを含む。インシュレータ２０ａおよび２０ｂは、互いに同一の形状を有する。そして、インシュレータ２０ａおよび２０ｂが、それぞれ、ロータコア１０のＺ１方向側およびＺ２方向側からロータコア１０に挿入される。
【００２４】
また、図５〜図７に示すように、インシュレータ２０は、ティース本体部１１ａを覆うティース本体被覆部２１を含む。また、図８に示すように、ティース本体被覆部２１は、ティース本体部１１ａの軸方向（Ｚ方向）の上面１１１ａ（図４参照）を覆う上面部分２１ａと、ティース本体部１１ａの周方向の側面１１２ａ（図４参照）を覆う側面部分２１ｂとを含む。また、側面部分２１ｂの軸方向（Ｚ方向）の長さＬ１は、インシュレータ２０の外径側よりも内径側の方が大きくなるように構成されている。
【００２５】
また、インシュレータ２０は、ティース先端部１１ｂ（図４参照）を覆うティース先端被覆部２２を含む。ティース先端被覆部２２は、軸方向から見て、ティース本体部１１ａと略同一の形状（大きさ）を有する。ティース先端被覆部２２は、ティース先端部１１ｂの軸方向の上面１１１ｂ（図４参照）を覆うように構成されている。なお、ティース本体被覆部２１およびティース先端被覆部２２は、それぞれ、複数のティース１１の数分、設けられている。
【００２６】
ここで、第１実施形態では、インシュレータ２０は、ティース先端被覆部２２よりも内径側においてティース本体被覆部２１から周方向に延びるように形成されている壁部２３を含む。図９に示すように、壁部２３は、スロット１２の内側への変形が可能であるとともに、スロット１２の外側への変形がティース１１のティース先端部１１ｂにより規制されるように構成されている。なお、壁部２３の変形の詳細については、後述する。
【００２７】
また、壁部２３は、ティース先端被覆部２２の内径側の端部２２ａから内径側に距離ｄ１を隔てた位置に配置されている。また、図９に示すように、壁部２３は、ティース１１のティース先端部１１ｂと、ティース本体部１１ａとの境界近傍に対応する位置から周方向に延びるように形成されている。
【００２８】
また、図８に示すように、壁部２３は、軸方向（Ｚ方向）に沿って延びるように設けられている。具体的には、壁部２３は、ティース本体被覆部２１の上面部分２１ａ（Ｚ１方向側の端面）から、側面部分２１ｂのＺ２方向側の端部２１ｃまで延びるように設けられている。また、壁部２３は、周方向に沿って、略直線状に延びるように形成されている。
【００２９】
また、第１実施形態では、インシュレータ２０の壁部２３の周方向の端部２３ａは、インシュレータ２０のティース先端被覆部２２の周方向の端部２２ｂよりも周方向の外側に突出するように構成されている。具体的には、壁部２３の周方向の長さＬ２は、ティース先端被覆部２２の、ティース本体被覆部２１の側面部分２１ｂからの周方向への突出長さＬ３よりも大きい。そして、図９に示すように、スロット１２の開口部１２ａが、壁部２３により（部分的に）覆われる。
【００３０】
また、第１実施形態では、壁部２３は、径方向から見て、ティース本体被覆部２１から周方向に延びる略矩形形状の板形状を有している。そして、略矩形形状の板形状の壁部２３の軸方向の端部に位置する角部２３ｂは、丸みを有するように面取りされている。具体的には、軸方向の一方側（Ｚ１方向側）と他方側（Ｚ２方向側）との両端部において、角部２３ｂが丸みを有するように面取りされている。
【００３１】
また、第１実施形態では、インシュレータ２０の壁部２３は、ティース本体被覆部２１（側面部分２１ｂ）から周方向の一方側（Ｒ１方向側）に延びるように形成される壁部２３１と、ティース本体被覆部２１から周方向の他方側（Ｒ２方向側）に延びるように形成される壁部２３２とを含む。なお、壁部２３１および壁部２３２は、それぞれ、特許請求の範囲の「第１壁部」および「第２壁部」の一例である。
【００３２】
また、第１実施形態では、図６に示すように、インシュレータ２０のティース本体被覆部２１（ティース本体被覆部２１１および２１２）は、周方向に隣接するように配置されるティース１１のティース本体部１１ａをそれぞれ覆うように設けられている。そして、ティース本体被覆部２１１から周方向の一方側（Ｒ１方向側）に延びるように形成される壁部２３１とティース本体被覆部２１２から周方向の他方側（Ｒ２方向側）に延びるように形成される壁部２３２との間の周方向の間隔ｄ２は、ティース１１に巻回される巻線３０の直径ｒ（図９参照）よりも小さい。なお、ティース本体被覆部２１１および２１２は、それぞれ、特許請求の範囲の「第１ティース本体被覆部」および「第２ティース本体被覆部」の一例である。
【００３３】
具体的には、図９に示すように、壁部２３１と壁部２３２とは、同一の形状を有する。これにより、スロット１２の周方向の中央部近傍において、壁部２３１と壁部２３２との間に隙間４０が形成される。この隙間４０は、軸方向に沿って延びるように形成される。そして、この隙間４０の周方向の幅（壁部２３１と壁部２３２との間の周方向の間隔ｄ２）は、ティース１１に巻回される巻線３０の直径ｒよりも小さい。
【００３４】
また、ティース本体被覆部２１、ティース先端被覆部２２および壁部２３は、インシュレータ２０に一体的に形成されている。
【００３５】
（壁部の変形）
次に、図１０および図１１を参照して、壁部２３の変形について説明する。
【００３６】
〈巻線の巻回時〉
図１０に示すように、巻線３０は、スロット１２の外側から巻線ガイド治具５０にガイドされながら、スロット１２内に配置（ティース１１に巻回）される。この時、壁部２３は、スロット１２の外側から挿入される巻線３０が衝突することにより、スロット１２の内側に変形する（撓む）。具体的には、壁部２３は、壁部２３の根元２３ｃ側（ティース１１のティース先端部１１ｂとティース本体部１１ａとの境界近傍）を支点（点Ａ１）として、スロット１２の内側に変形する（撓む）。ここで、壁部２３の根元２３ｃと端部２３ａとの間の長さが比較的大きいため、壁部２３には比較的大きなモーメントが加わる。このため、壁部２３がスロット１２の内側に変形する（撓む）。
【００３７】
〈回転電機の回転時〉
図１１に示すように、回転電機１００の回転時（巻線３０がスロット１２に配置された後）、巻線３０（巻線３０ａ）が遠心力により外径側に移動する場合がある。そして、巻線３０ａが壁部２３の内側に衝突する。このとき、壁部２３は、壁部２３の点Ａ２（ティース１１の周方向の端部２２ｂ近傍）を支点として、スロット１２の外側に変形しようとする。ここで、壁部２３の点Ａ２と端部２３ａとの間の長さが比較的小さいため、壁部２３に加わるモーメントは、比較的小さい。その結果、壁部２３がスロット１２の外側には変形しない（撓まない）。これにより、巻線３０のスロット１２からのはみ出しが抑制される。
【００３８】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００３９】
第１実施形態では、上記のような壁部２３を設けることによって、回転電機１００の回転時に、遠心力によりスロット１２の外側に移動しようとする巻線３０により壁部２３がスロット１２の外側に変形する（撓む）ことが抑制されるので、回転電機１００の回転時に、巻線３０のスロット１２からのはみ出しを抑制することができる。
【００４０】
また、第１実施形態では、スロット１２の開口部１２ａが壁部２３により覆われるので、回転電機１００の回転時に、巻線３０のスロット１２からのはみ出しをより抑制することができる。
【００４１】
また、第１実施形態では、壁部２３の角部２３ｂが丸みを有するように面取りされていない場合と異なり、巻線３０の巻回時（巻線３０をスロット１２の外側から内側に挿入する際）に、巻線３０が略矩形形状の壁部２３の角部２３ｂに接触することに起因して、巻線３０を絶縁するための絶縁被覆が損傷するのを抑制することができる。
【００４２】
また、第１実施形態では、巻線３０の、壁部２３１と壁部２３２との間を介した、スロット１２の外側へのはみ出しを抑制することができる。
【００４３】
［第２実施形態］
（回転電機の構造）
次に、図１２および図１３を参照して、第２実施形態による回転電機１０１の構成について説明する。第２実施形態による回転電機１０１では、壁部１２３に凹部１２３ａが設けられている。
【００４４】
図１２および図１３に示すように、回転電機１０１では、インシュレータ１２０の壁部１２３の根元側の部分で、かつ、内径側の部分には、軸方向に延びる凹部１２３ａが設けられている。凹部１２３ａは、軸方向に沿って、溝形状に形成されている。また、凹部１２３ａは、ティース本体被覆部１２１のＺ１方向側の端部からＺ２方向側の端部まで延びるように設けられている。また、凹部１２３ａは、軸方向から見て、略半円形状を有する。また、壁部１２３のうち、凹部１２３ａが設けられた部分の厚みｔ１（図１３参照）は、他の部分の厚みｔ２よりも小さい。また、凹部１２３ａは、ティース本体被覆部１２１から周方向の一方側（Ｒ１方向側）に延びるように形成される壁部１２３と、他方側（Ｒ２方向側）に延びるように形成される壁部１２３との両方に設けられている。なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００４５】
（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００４６】
第２実施形態では、壁部１２３のうち、凹部１２３ａが設けられた部分の厚みｔ１が他の部分の厚みｔ２よりも小さくなるので、壁部１２３がスロット１２の内側に撓み易くなる。その結果、巻線３０の巻回時に、巻線３０をスロット１２の外側から内側にスムーズに挿入することができる。
【００４７】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００４８】
なお、今回開示された実施形態は、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、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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（変形例）が含まれる。
【００４９】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、壁部が、ティースのティース先端部とティース本体部との境界近傍に対応する位置から周方向に延びるように形成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、壁部が、ティースのティース先端部とティース本体部との境界近傍に対応する位置よりも内径側から、周方向に延びるように形成されていてもよい。
【００５０】
また、上記第１および第２実施形態では、壁部が、軸方向に沿って、ティース本体被覆部のＺ１方向側の端面から、側面部分のＺ２方向側の端部まで延びるように設けられている例（図８参照）を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、壁部が、ティース本体被覆部のＺ１方向側の端面と、側面部分のＺ２方向側の端部との間に部分的に設けられていてもよい。
【００５１】
また、上記第１および第２実施形態では、軸方向の一方側（Ｚ１方向側）と他方側（Ｚ２方向側）との両端部において、壁部の角部が丸みを有するように面取りされている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、軸方向の一方側（Ｚ１方向側）のみ、または、他方側（Ｚ２方向側）のみ、壁部の角部が丸みを有するように面取りされていてもよい。
【００５２】
また、上記第１および第２実施形態では、壁部が、ティース本体被覆部から周方向の一方側と他方側との両方に延びるように形成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、壁部が、ティース本体被覆部から周方向の一方側のみ、または、他方のみから延びるように形成されていてもよい。
【００５３】
また、上記第１および第２実施形態では、壁部が、径方向から見て、略矩形形状の板形状を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、壁部が、略矩形形状の板形状以外の形状（半円形状の板形状など）を有していてもよい。
【００５４】
また、上記第２実施形態では、凹部が、ティース本体被覆部のＺ１方向側の端部からＺ２方向側の端部まで延びるように設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、凹部が、ティース本体被覆部のＺ１方向側の端部と、Ｚ２方向側の端部との間に部分的に設けられていてもよい。
【００５５】
また、上記第２実施形態では、凹部が、ティース本体被覆部から周方向の一方側に延びるように形成される壁部と、他方側に延びるように形成される壁部との両方に設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、凹部が、ティース本体被覆部から周方向の一方側に延びるように形成される壁部のみ、または、他方側に延びるように形成される壁部のみに設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１１  ティース
１２  スロット
１１ａ  ティース本体部
１１ｂ  ティース先端部
２０  インシュレータ
２１  ティース本体被覆部
２２  ティース先端被覆部
２２ｂ  端部
２３  壁部
２３ａ  端部
２３ｂ  角部
３０  巻線
１００、１０１  回転電機
１２３  壁部
１２３ａ  凹部
２１１  ティース本体被覆部（第１ティース本体被覆部）
２１２  ティース本体被覆部（第２ティース本体被覆部）
２３１  壁部（第１壁部）
２３２  壁部（第２壁部）
ｄ２  （壁部間の）間隔
ｒ  （巻線の）直径
【図１】
2017085773.tif 000003
【図２】
2017085773.tif 000004
【図３】
2017085773.tif 000005
【図４】
2017085773.tif 000006
【図５】
2017085773.tif 000007
【図６】
2017085773.tif 000008
【図７】
2017085773.tif 000009
【図８】
2017085773.tif 000010
【図９】
2017085773.tif 000011
【図１０】
2017085773.tif 000012
【図１１】
2017085773.tif 000013
【図１２】
2017085773.tif 000014
【図１３】
2017085773.tif 000015