(57)【要約】【課題】回転電機のステータにおいて、ステータコアの軸方向端面上におけるリング部材の固定信頼性を向上させる。【解決手段】回転電機のステータ１０は、円環状のヨーク１４及びヨーク１４の周方向に等間隔で且つヨークの内周から径方向内側に突出して形成された複数のティース１６を有するステータコア１２と、ティース１６に巻回されたコイル２０と、複数のティース１６のそれぞれにおいてコイル２０の配置範囲Ｂよりも内周側の軸方向端面に配置されたリング部材３０とを備える。リング部材３０は、コイル２０の内周部から延出する導線端部２４に形成された曲がり部２５に接触することによってステータ１０の軸方向外側への移動が規制される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状のヨーク、及び、前記ヨークの周方向に等間隔で且つ前記ヨークの内周から径方向内側に突出して形成された複数のティースを有するステータコアと、
前記ティースに巻回されたコイルと、
前記複数のティースのそれぞれにおいて前記コイルの配置範囲よりも内周側の軸方向端面に配置されたリング部材と、を備える回転電機のステータであって、
前記リング部材は、前記コイルを構成する導線のうち前記コイルの内周部から延出する導線端部に形成された曲がり部に接触することによって前記ステータの軸方向外側への移動が規制される、
回転電機のステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機のステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、回転電機のステータにおいて、ステータコアのティース先端部の周方向両側に舌片部を設けないことにより径方向内側のスロット開口幅を大きくして、予め成形したコイルをスロット間に形成されたスロットに挿入し易くし、コイル挿入後にティース先端部に梯子状のリング部材を内周側から嵌め込むことによって上記舌片部に相当する構成部分（桟部）を追加することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−０５１９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載されるステータでは、梯子状部材によってスロットの開口部の一部を塞ぐので、スロット内に異物が残留する恐れがある。スロット内の異物残留はコイルの電気絶縁性能低下の原因ともなり得るので、スロットの径方向内側の開口部は塞がない方が好ましい。
【０００５】
また、リング部材は、ティースに巻回されたコイルが径方向内側へ抜け出ないようにする機能も有する。したがって、スロットの開口部を塞ぐことなくコイルの抜け出しを防止するために、リング部材をティースの先端部の軸方向端面上に配置することが考えられる。このようにステータコアの軸方向端面に配置されるリング部材の固定信頼性を向上させることが、振動や騒音などを防止するうえで重要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る回転電機のステータは、円環状のヨーク、及び、前記ヨークの周方向に等間隔で且つ前記ヨークの内周から径方向内側に突出して形成された複数のティースを有するステータコアと、前記ティースに巻回されたコイルと、前記複数のティースのそれぞれにおいて前記コイルの配置範囲よりも内周側の軸方向端面に配置されたリング部材と、を備える回転電機のステータであって、前記リング部材は、前記コイルを構成する導線のうち前記コイルの内周部から延出する導線端部に形成された曲がり部に接触することによって前記ステータの軸方向外側への移動が規制されるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る回転電機のステータによれば、複数のティースのそれぞれにおいて内周側の先端部の軸方向端面上に配置されたリング部材は、コイルの内周部から延出する導線端部の曲がり部に接触することによって軸方向外側への移動が規制されるので、ステータコアの軸方向端面上におけるリング部材の固定信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態である回転電機のステータを軸方向から見た上面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。
【００１０】
以下では、車両に搭載される回転電機に用いられるステータを述べるが、これは説明のための例示であって、車両搭載以外の用途であっても構わない。以下では、コイルとして、平角線を用いて単層巻したコイルを述べるが、これは説明のための例示であって、平角線以外の円形断面の丸線、楕円断面の巻線等でも構わない。また、以下では、リング部材はティースの軸方向一方側の端面に設けられる例を説明するが、ティースの軸方向両端面にリング部材を設けてもよい。
【００１１】
図１は、一実施形態である回転電機のステータ１０を軸方向から見た上面図である。図１に、ステータ１０の周方向θおよび径方向Ｒを示した。また、以下において軸方向とは、図１に示すように円環状をなすステータ１０の中心軸Ｏに沿った方向である。
【００１２】
ステータ１０は、その内側に図示しないロータが配置されて回転電機を構成する。この回転電機は、例えば車両に搭載されて走行用動力源である電動機として機能する。また、この回転電機は、車両の制動時には発電機として機能することができる。このような回転電機としては、例えば三相同期型回転電機が好適に用いられる。
【００１３】
ステータ１０は、ステータコア１２と、ステータコア１２に装着されるコイル２０と、ステータコア１２の軸方向端面上に配置されるリング部材３０とを備える。
【００１４】
ステータコア１２は、円環状の磁性体部品で、円環状のヨーク１４と、ヨーク１４の内周から径方向内側に突出する複数のティース１６とを有する。複数のティース１６は、ステータコア１２の周方向に等間隔に形成されている。そして、周方向に隣り合うティース１６の間には、ティース１６と同数のスロット１８が形成されている。本実施形態では、ティース１６およびスロット１８がそれぞれ６つであるステータコア１２の例が示される。
【００１５】
ティース１６はコイル２０が装着され磁極となる突出部である。コイル２０の巻回の観点からは、ティース１６の先端部には舌片部を設けず、スロット１８は径方向に沿って真直ぐであることが好ましい。以下では、舌片部を有しないティース１６とし、スロット１８は径方向に沿って真直ぐとする。また、本実施形態では、ティース１６の軸方向端面は台形状に形成され、スロット１８の軸方向端面形状も台形状に形成されている。
【００１６】
かかるステータコア１２は、ヨーク１４とティース１６とを含み、スロット１８が形成されるように所定の形状に成形された円環状の磁性体薄板１３（図２参照）を複数積層して構成される。磁性体薄板１３の両面には電気的絶縁処理が施される。磁性体薄板１３の材質としては、電磁鋼板を用いることができる。磁性体薄板１３の積層体に代えて、磁性粉末を所定の形状に一体化成形してもよい。
【００１７】
コイル２０は、絶縁皮膜付きの導線を用い、所定の巻回方式で、スロット１８に導線を通してティース１６に所定の巻数で巻回した巻線コイルである。コイル２０の巻回は、ティース１６の最先端の手前までの範囲で行われる。図１に、コイル２０の配置範囲Ｂを示す。図１では、コイル２０として、単層巻の集中巻コイルの例を示した。これは例示であって、多層巻の集中巻コイルであってもよく、また、分布巻コイルであってもよい。コイル２０は、導線２２を成形型に巻回してコイル形状に予め成形したものを、径方向内側からティース１６の周囲に外嵌して装着することができる。
【００１８】
コイル２０の絶縁皮膜付き導線２２の素線としては、銅線、銅錫合金線、銀メッキ銅錫合金線等を用いることができる。素線としては、例えば、断面形状が略矩形の平角線が用いられる。絶縁皮膜としては、ポリアミドイミドのエナメル皮膜が用いられるが、これに代えてポリエステルイミド、ポリイミド、ポリエステル、ホルマール等を用いてもよい。
【００１９】
ステータコア１２とコイル２０との間は、両者の電気絶縁性能を向上させるためにインシュレータ２６が配置されている。インシュレータ２６は、ティース１６の周囲に被嵌されてコイル２０の内周面に対向配置される筒部（図示せず）と、コイル２０の径方向Ｒの外側端部とステータコア１２のヨーク１４との間に配置される壁部２７とを有する。インシュレータ２６としては、例えばプラスチックを射出成形することによって形成することができる。
【００２０】
集中巻のコイル２０は、ステータコア１２の各ティース１６にそれぞれ１つずつ装着される。図１に示されるステータ１０が三相同期型回転電機に用いられる場合、コイル２０は、Ｕ相用、Ｖ相用およびＷ相用のコイル２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗを含む。具体的には、図１に示すように、ステータ１０は、径方向Ｒに対向する各２つのティース１６に、２つのＵ相用コイル２０Ｕ、２つのＶ相用コイル２０Ｖ、および、２つのＷ相用コイル２０Ｗが巻回されている。
【００２１】
Ｕ相用コイル２０Ｕは、図示しないバスバーによって互いに電気接続されて、Ｕ相コイルを構成する。Ｖ相用コイル２０ＶおよびＷ相用コイル２０Ｗについても同様に、図示しないバスバーによって互いに電気接続されてＶ相コイルおよびＷ相コイルを構成する。各相コイルの一方の端部は、図示しない動力線のＵ相端子、Ｖ相端子、Ｗ相端子にそれぞれ電気接続される。各相コイルの他方の端部同士は互いに電気接続されて中性点とされる。
【００２２】
図２は、図１中のＡ−Ａ断面図である。図１及び図２に示すように、ステータコア１２の軸方向端面１２ａ上には、リング部材３０が配置されている。リング部材３０は、各ティース１６に装着されたコイル２０の径方向内側の端面内周面に当接して、コイル２０が径方向内側へ抜け出ないように押さえる機能を有する。本実施形態では６つのコイル２０の径方向内側端面に沿って当接するように、リング部材３０は六角形状の外周形状を有する環状部材である。また、リング部材３０の内周形状は円形状に形成されている。
【００２３】
なお、本実施形態では、リング部材３０の外形状が六角形である場合を例示するが、これに限定さるものではなく、六角形以外の多角形であってもよいし、あるいは、円形に形成されてもよい。
【００２４】
リング部材３０は、ステータコア１２の軸方向端面１２ａに配置される。リング部材３０は、ステータコア１２の軸方向他方端面（図示せず）にも配置されるのが好ましい。このようにステータコア１２の軸方向両側にリング部材３０を配置することによって、ティース１６からのコイル２０の抜け出しをより効果的に防止できる。
【００２５】
リング部材３０は、図２に示すように、ステータコア１２のティース１６においてコイル２０の配置範囲Ｂよりも径方向内側の先端部の軸方向端面上に配置されている。リング部材３０の内径は、回転電機のロータの配置や回転を妨げないようにするため、ティース１６の先端面に接するように描かれる円と同じ直径、または、これより大きく設定される。
【００２６】
リング部材３０は、ステータ１０の磁気特性に影響を与えないようにするために、非磁性体材料を用いて形成することが好ましい。非磁性体材料としては、セラミックスを用いることができるが、成形性や強度等の観点から、樹脂を用いることが好適である。樹脂としては、電気絶縁性を有し、適当な強度と耐熱性を有する材料が用いられる。例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、芳香族ナイロン樹脂コンパウンド等が用いられる。樹脂に適当なフィラーを含ませてもよい。
【００２７】
リング部材３０は、ステータコア１２のティース１６にコイル２０を装着した後、軸方向外側から各コイル２０の内周側に嵌め込んで取り付けることができる。また、リング部材３０は、接着剤によってステータコア１２の軸方向端面１２ａに固定されるのが好ましい。接着剤は、リング部材３０側に塗布されていてもよいし、あるいは、ステータコア１２のティース先端の軸方向端面に塗布されていてもよい。
【００２８】
さらに、リング部材３０の軸方向の厚みｔは、ステータコア１２の軸方向端面からのコイル２０の突出量と同じか、それよりも小さく設定されるのが好ましい。これにより、ステータ１０の軸方向の体格が大型化するのを防止できる。
【００２９】
図１および図２に示すように、各ティース１６に巻回されるコイル２０は、これを構成する導線２２のうちコイル２０の内周部から軸方向に延出する導線端部２４を有する。導線端部２４の先端は、上述したように各相コイルを構成する際にバスバーを接続する素線露出部となる。
【００３０】
コイル２０の導線端部２４には、曲がり部２５が形成されている。本実施形態では、曲がり部２５は、略Ｕ字状または略Ｖ字状に曲げ形成されている。そして、リング部材３０が、コイル２０の曲がり部２５の内周側端部に接触している。より詳しくは、曲がり部２５の内周側端部にリング部材３０の軸方向外側に位置する外周側の角部が接触している。これにより、ステータコア１２の軸方向端面１２ａ上に配置されたリング部材３０の軸方向外側への移動が規制される。したがって、例えば、経年劣化等によって接着剤による固定が弱くなった場合でも、ステータコア１２に対するリング部材３０の固定信頼性を向上させることができる。
【００３１】
なお、コイル２０の導線端部に形成される曲がり部２５は、リング部材３０に接触して軸方向移動を規制できる形状であれば適宜に変更可能である。例えば、曲がり部２５は、一旦径方向に沿って内周側に曲がってから軸方向に延び、そこから再び外周側へ径方向に沿って曲がってから、さらに軸方向に沿って延びる形状（いわゆるクランク形状）であってもよい。或いは、曲がり部２５は、半円状に曲げ形成されて、リング部材３０の軸方向外側の表面に接触してもよい。また、コイル２０の導線端部２４の先端位置はスロット１８内の導線位置と同じでなくても良く、例えば一旦径方向内側に曲がってから軸方向に沿って延伸した曲がり部２５の形状としてもよい。
【００３２】
このような曲がり部２５は、リング部材３０が高剛性材料で形成されている場合には、リング部材３０を各コイル２０の内周側に嵌め込んだ後に形成するのが良い。一方、リング部材３０が弾性変形可能な材料で形成されている場合には、コイル２０の導線端部２４の曲がり部２５を予め形成しておき、リング部材３０を弾性変形させながら各コイル２０の内周側に嵌め込むことができる。
【００３３】
上述したように本実施形態のステータ１０によれば、複数のティース１６のそれぞれにおいて内周側の先端部の軸方向端面１２ａ上に配置されたリング部材３０は、コイル２０の内周部から延出する導線端部２４の曲がり部２５に接触することによって軸方向外側への移動が規制される。したがって、ステータコア１２の軸方向端面１２ａ上におけるリング部材３０の固定信頼性を向上させることができる。
【００３４】
また、リング部材３０が各コイル２０の内周側に嵌め込まれることで、コイル２０がティース１６から径方向内側へ抜け出るのを確実に防止することができる。加えて、リング部材３０は、各コイル２０を径方向外側へ押し付けた状態で配置されるため、ステータコア１２に対してコイル２０をしっかりと固定できる。これにより、コイル２０の振動や騒音を抑制することができる。
【００３５】
さらに、リング部材３０は、ステータコア１２の軸方向端面１２ａ上に配置されるので、スロット１８の径方向内側の開口部を狭めることがない。すなわち、リング部材３０はスロット１８の開口部を塞がないので、異物をスロット内に残留させず、異物によってコイル２０の電気絶縁性能が低下するのを抑制できる。
【００３６】
なお、本発明は上述した実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲内において種々の改良や変更が可能であることは勿論である。
【００３７】
例えば、上記においては各コイル２０の導線端部２４に曲がり部２５が形成される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、少なくとも２つのコイル２０に曲がり部２５が形成されていれば良い。この場合、径方向に対向する２つのコイル２０に曲がり部２５を形成するのがリング部材３０の安定した固定状態を実現するうえで好ましく、Ｕ相コイル２０Ｕ、Ｖ相コイル２０Ｖ、Ｗ相コイル２０Ｗのいずれか一相のコイル２０に曲がり部２５を形成すれば良い。
【００３８】
また、各相用コイル２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗのうちの１つずつに曲がり部２５を設けて、３箇所の曲がり部２５でリング部材３０の軸方向移動を規制してもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０  ステータ、１２  ステータコア、１２ａ  軸方向端面、１３  磁性体薄板、１４ヨーク、１６  ティース、１８  スロット、２０  コイル、２０Ｕ  Ｕ相用コイル、２０Ｖ  Ｖ相コイル、２０Ｗ  Ｗ相用コイル、２２  導線、２４  導線端部、２５  曲がり部、２６  インシュレータ、２７  壁部、３０  リング部材、Ｂ  コイルの配置範囲、Ｏ  中心軸、Ｒ  径方向、θ  周方向。
【図１】
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【図２】
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