(57)【要約】【課題】絶縁部材の両端を重ねて形成される重なり部の重なり量を十分に設けて、絶縁性能を確保する回転電機を提供することである。【解決手段】回転電機１０において、複数のティース部２２と、隣接するティース部２２の間に形成されるスロット部２４と、を有するステータコア２０と、スロット部２４に配置されるコイル部と、スロット部２４の内壁に沿ってコイル部４０の周囲に配置されて、両端を重ねて形成される重なり部を有する絶縁紙とを備える回転電機１０であって、重なり部は、スロット部２４のティース側の内壁に対向させて配置され、ティース部２２は、その幅がステータコアの外周方向から内周方向に向けて先細りとなる形状であって、重なり部が配置される窪みを有し、窪みは、ティース部２２の幅寸法が大きなステータコアの外周側に設けられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のティース部と、隣接するティース部の間に形成されるスロット部と、を有するステータコアと、
スロット部に配置されるコイルと、
スロット部の内壁に沿ってコイルの周囲に配置されて、両端を重ねて形成される重なり部を有する絶縁紙と、
を備える回転電機であって、
重なり部は、スロット部のティース側の内壁に対向させて配置されることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、
ティース部は、重なり部が配置される窪みを有することを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機において、
ティース部は、窪みを設ける前の幅がステータコアの外周方向から内周方向に向けて先細りとなりステータコアの外周側の幅寸法が大きくステータコアの内周側の幅寸法が小さい形状を有し、
窪みは、ティース部の幅寸法が大きなステータコアの外周側に設けられることを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に係り、特に、複数のティース部と、隣接するティース部の間に形成されるスロット部とを有するステータコアと、スロット部に配置されるコイルと、スロット部の内壁に沿ってコイルの周囲に配置される絶縁紙とを備える回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機において、ステータコアに巻回されるコイルと、ステータコアとの間を絶縁する必要がある。例えば、特許文献１には、回転電機のステータコアに形成され内周側に開口が形成された複数のスロットに、シート状の絶縁部材を筒状にして配置し、その絶縁部材は両端において重なる部分である、いわゆるラップ部を形成し、その筒状の絶縁部材にコイルを挿入することが述べられている。そして、そのラップ部は、スロットの外径方向の内壁面に、対向させて配置されているものが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３０８３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、特許文献１の構成を用いることで、ステータコアに巻回されるコイルと、ステータコアとの間を絶縁することができる。しかし、モータの小型化に伴ってステータコアの外径が小さくなると、特許文献１の構成では、ラップ部、すなわち絶縁部材の重なり部が外径方向の内壁に沿って、配置されているため、重なり部の重なり量を十分にとることができず、絶縁性能を確保することが困難となる場合がある。
【０００５】
本発明の目的は、絶縁部材の両端を重ねて形成される重なり部の重なり量を十分に設けて、絶縁性能を確保する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】
【０００６】
本発明に係る回転電機において、複数のティース部と、隣接するティース部の間に形成されるスロット部と、を有するステータコアと、スロット部に配置されるコイルと、スロット部の内壁に沿ってコイルの周囲に配置されて、両端を重ねて形成される重なり部を有する絶縁紙と、を備える回転電機であって、重なり部は、スロット部のティース側の内壁に対向させて配置されることを特徴とする。
【０００７】
ティース部は、重なり部が配置される窪みを有することが好ましい。
【０００８】
ティース部は、窪みを設ける前の幅がステータコアの外周方向から内周方向に向けて先細りとなりステータコアの外周側の幅寸法が大きくステータコアの内周側の幅寸法が小さい形状を有し、窪みは、ティース部の幅寸法が大きなステータコアの外周側に設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
上記の構成により、スロット部に配置される絶縁紙の両端を重ねて形成される重なり部は、スロット部を形成するティース側の内壁面に沿って配置される。したがって、スロット部の外径方向の内壁面に、対向させて配置される場合と比べ、重なり部の重なり量を大きくとることができる。したがって、ステータコアとコイルとの間の絶縁性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。なお、以下では、回転電機としてセグメントコイルを用いるものを説明するが、セグメントコイル以外のコイルを用いるものであってもよい。また、以下では、絶縁紙の語を用いるが、ここで紙とは、シート状である広義の紙を示しており、材質としては、パルプ材等のいわゆる紙材の他、天然ゴムやポリエステル、ポリウレタン等のシート状の絶縁部材を含んでいる。
【００１１】
図１は、回転電機１０におけるスロット部２４周辺の図である。図２は、スロット部２４周辺の平面図である。回転電機１０は、ステータとロータを含んで構成される。ステータは、図１、図２に示されるように、ステータコア２０と、ステータコア２０に配置されるコイル部４０と、コイル部４０の周囲に配置されて、その両端を重ねて形成される重なり部を有する絶縁紙３０とを含んで構成される。
【００１２】
ステータコア２０は、ステータヨーク２６と、ステータヨーク２６から内周側に突き出す形状の複数のティース部２２と、隣接するティース部２２の間に形成されるスロット部２４とを含んで構成される。かかるステータコア２０は、所定の形状に打ち抜かれた電磁鋼板を積層したものを用いることができる。
【００１３】
ステータヨーク２６は、略円筒形状であってステータコア２０の一部を構成する。ステータヨーク側内壁部２１は、ステータヨーク２６の内周側に配置される内壁である。かかるステータヨーク側内壁部２１は、後述するティース側内壁部２５，２７とともにスロット部２４を形成する。
【００１４】
ティース部２２は、上記のように、ステータヨーク２６の内周側に、所定の間隔ごとにロータ側に向けて延設され、ステータコア２０の外周側から幅が先細りとなる形状を有する。ティース部２２は、ステータコア２０にコイル部４０が巻回されて発生された磁束を、その内部に通過させる機能を有する。ティース部２２は、窪み部２３と、ティース側内壁部２５，２７と、先端部２９とを含んで構成される。図２に示されるようにティース部２２の幅において、ステータコア２０の外径側の幅をＷ２とし、先端部２９側の幅をＷ１とする。そして、図２に示されるように窪み部２３の幅をΔＷとした場合に、窪み部２３を設ける前の幅Ｗ３は、Ｗ２＋ΔＷとなる。したがって、窪み部２３を設ける前のティース部２２の幅において、外径側の幅Ｗ３は、先端部２９側の幅Ｗ１に比べて幅が広い。そこで、Ｗ２がＷ１以上であれば、窪み部２３を設けた場合であっても、ティース部２２において、磁束が通る断面積を他の部分より狭くすることなく、回転電機１０の性能は劣化しない。したがって、Ｗ２＝Ｗ３−ΔＷ≧Ｗ１となるように窪み部２３を設ける必要がある。
【００１５】
窪み部２３は、ティース部２２に設けられ、後述する重なり部３２が配置される空間である。窪み部２３は、ティース部２２において、上記のように、窪み部２３が設けられる前において、その幅が広い外径側に設けられる。なお、窪み部２３の幅は上述したようにΔＷであって、後述する絶縁紙３０の厚みｔとした場合にΔＷ≧ｔとなる必要がある。ティース側内壁部２５，２７は、ティース部２２の側壁である。先端部２９は、ティース部２２において内周側の先端部分である。
【００１６】
スロット部２４は、コイル部４０が挿入される領域である。スロット部２４は、ロータ側に開口される開口部２８と、ティース側内壁部２５，２７とステータヨーク側内壁部２１とを含んで構成される。なお、図２に示されるようにスロット部２４を上面から見た場合の径方向の辺の長さをＬ１とし、窪み部２３を構成する辺の長さをＬ２とする。そして、ステータヨーク側内壁部２１を構成する辺の長さをＬ３とした場合に、Ｌ１はＬ３に比べて十分に長い長さを有している。したがって、Ｌ２＞Ｌ３とすることができる。好ましくは、Ｌ２≧２Ｌ３となるように窪み部２３を設け、より好ましくは、Ｌ２≧３Ｌ３となるように窪み部２３を設ける。また、上記のように、ΔＷ≧ｔとなっているので、Ｌ２は、ステータヨーク２６側の端を始点とした場合に、最大の長さとして、Ｗ３−ｔ＝Ｗ１となる位置まで引き伸ばすことができる。
【００１７】
図３は、コイル部４０の斜視図である。図１〜図２と同様の要素について同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。コイル部４０は、ステータコア２０全体に巻回されるセグメントコイルを構成する部材であり、略Ｕ字型に成形される。コイル部４０は、脚部４４，４５と、端部４２，４３と、接続部４６とを含んで構成される。
【００１８】
脚部４４，４５は、スロット部２４に挿入される部分である。脚部４４，４５のそれぞれは、ステータコア２０の周方向に沿って、所定のピッチで配置されている複数のスロット部２４の中の所定の２つのスロット部２４に挿入される。端部４２，４３は、１つのコイル部４０と他のコイル部４０とを接続される部分である。端部４２，４３は、図示されていない捻り機によって所定方向に捻られた後、他のコイル部４０の端部４２，４３と接続される。接続部４６は、脚部４４，４５を接続し、略山型の形状を有する。
【００１９】
再び図１、図２に戻って、絶縁紙３０は、シート形状の絶縁部材である。絶縁紙３０は、コイル部４０がスロット部２４に挿入された際に、コイル部４０の脚部４４，４５を囲むように覆い、ステータコア２０と、コイル部４０とを絶縁させる機能を有する。絶縁紙３０は、スロット部２４の平面図上の周囲長よりも長い寸法を有し、コイル部４０の周りを覆ってスロット部２４に挿入すると重なり部が生じる。
【００２０】
図４は、絶縁紙３０の平面展開図である矩形紙３５の図である。図５は、絶縁紙３０の斜視図である。図１〜図３と同様の要素について同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。矩形紙３５は、単層部３３と、その両端である積層部３４を含んで構成される。矩形紙３５を筒状に丸め、その両端を重ねて、絶縁紙３０を生成する。なお、図５に示されるように絶縁紙３０の厚みをｔとする。
【００２１】
重なり部３２は、矩形紙３５の両端である積層部３４を重ねて形成される部分である。重なり部３２は、矩形紙３５の積層部３４を重ねているので、その厚みが絶縁紙３０の他の部分と比べて２倍の２ｔとなる。したがって、絶縁紙３０をそのままスロット部２４に配置すると、重なり部３２は、スロット部２４の内周側に向けて、他の部分に比べ厚さｔ分だけ出っ張ることとなる。
【００２２】
次に、回転電機１０の製造工程、特に、ステータの製造工程について説明する。図６は、ステータコア２０のスロット部２４にコイル部４０を挿入している様子を示す図である。図７は、回転電機１０の製造工程を示す図である。図１〜図５と同様の要素について同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。まず、矩形紙３５を筒状に丸めて、その両端の積層部３４を重ねて、重なり部３２を有する絶縁紙３０を生成する（Ｓ２）。
【００２３】
そして、上記のように、この重なり部３２をティース部２２の窪み部２３に収納できるように絶縁紙３０の向きを調整し、スロット部２４の上面側または下面側から絶縁紙３０を配置する（Ｓ４）。そうすると、重なり部３２は、上記のように、その厚みが２ｔであるが、上記のように窪み部２３の幅ΔＷは、ΔＷ≧ｔであり、窪み部２３に収納できる。したがって、重なり部３２が、スロット部２４の内周側へ出っ張ることはない。また、上記のように、Ｗ３−ΔＷ≧Ｗ１であるので、重なり部３２をティース側内壁部２５，２７に配置しても回転電機１０の性能を確保することができる。
【００２４】
次に、必要があれば、スロット部２４の上面から出ている絶縁紙３０の端部の一方側に、図示されていない所定温度に加熱された加熱成形器を圧接し、加熱成型加工することによって、絶縁紙３０の端部をラッパ状に拡開する（Ｓ６）。ここで、上記の拡開の際に、絶縁紙３０は、ステータコア２０の端面とスロット部２４の内壁面で形成される角部に押し付けられる。そのため、その角部に押し付けられた部分は、他の部分に比べて厚さが薄くなってしまう。したがって、絶縁紙３０の絶縁性能の劣化を抑制するため、絶縁紙３０の他方の端部をスロット部２４の底面側から所定の高さだけ押し上げる（Ｓ８）。
【００２５】
ここで、絶縁紙３０の重なり部３２は、ティース側内壁部２５，２７に沿って配置されている。そして、上記のように、Ｌ２は、少なくともＬ１よりも長いので、重なり部３２をステータヨーク側内壁部２１に配置する場合に比べて、重なり部３２の重なり量を大きくとることができる。したがって、モータが小型化になった場合において、上記の拡開工程（Ｓ６）の際にも重なり部３２の重なり量は十分に確保され、絶縁紙３０の絶縁性能を確保することができる。
【００２６】
次に、円筒状に形成される絶縁紙３０のラッパ状の拡開される端部側から、略Ｕ字形状のコイル部４０が挿入される（Ｓ１０）。この際、コイル部４０の脚部４４，４５は、ステータコア２０の周方向に沿って所定のピッチで配置されている複数のスロット部２４の中の所定の２つのスロット部２４に配置される。
【００２７】
そして、挿入されたコイル部４０は、他のコイル部４０と電気導通させるために、その端部４２，４３を互いに反対方向に折り曲げる。そして異なるコイル部４０の端部４２，４３同士を接合し、全体でステータコイルを形成する（Ｓ１２）。その後、回転電機１０の組立に必要な周知の各工程を経て、回転電機１０が製造される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る回転電機におけるスロット部周辺の様子を示す図である。
【図２】図１におけるスロット部周辺の平面図である。
【図３】本発明に係る回転電機を構成するコイルの斜視図である。
【図４】絶縁紙の平面展開図である。
【図５】絶縁紙の斜視図である。
【図６】ステータコアのスロット部にコイルを挿入している様子を示す図である。
【図７】本発明に係る回転電機の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  回転電機、２０  ステータコア、２１  ステータヨーク側内壁部、２２  ティース部、２３  窪み部、２４  スロット部、２５，２７  ティース側内壁部、２６  ステータヨーク、２８  開口部、２９  先端部、３０  絶縁紙、３２  重なり部、３３  単層部、３４  積層部、３５  矩形紙、４０  コイル部、４２，４３  端部、４４，４５  脚部、４６  接続部。
【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】
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