JP2004040887A

JP2004040887A - Rotating machine stator

Info

Publication number: JP2004040887A
Application number: JP2002193094A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Morikado; 森角　英規; Yoshito Asao; 浅尾　淑人
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2022-07-02
Also published as: JP3771875B2

Abstract

【課題】巻線アッセンブリのスロットへの挿入操作性を向上するとともに、挿入後の絶縁性を向上できる回転電機の固定子を得る。
【解決手段】固定子巻線側に紙を用い、固定子鉄心側に樹脂を用いて２層構造に成形するか、或いはこれと反対の２層構造に成形したインシュレータ４、および軸線方向に延設したスロット２ａが周方向に所定のピッチで複数配設した円筒状の固定子鉄心２と、この鉄心２に巻装された固定子巻線３とから成る電機子としての固定子８を備え、インシュレータ４を介して固定子鉄心２と固定子巻線３とを電気的に絶縁する。
【選択図】　　　　図１A stator for a rotating electric machine that can improve the operability of inserting a winding assembly into a slot and improve insulation after insertion.
An insulator formed into a two-layer structure using paper on the stator winding side and a resin on the stator core side, or formed into an opposite two-layer structure, and extending in the axial direction. A stator 8 is provided as an armature including a cylindrical stator core 2 in which a plurality of slots 2a are provided at a predetermined pitch in the circumferential direction, and a stator winding 3 wound around the core 2. The stator core 2 and the stator winding 3 are electrically insulated via the insulator 4.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の内燃機関によって駆動される回転電機の固定子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は従来の車両用回転電機の固定子を示す斜視図である。
図において、固定子１は、固定子鉄心２と、固定子巻線３と、インシュレータ４とを備えている。上記固定子鉄心２は円筒状をなし、その周方向に沿って所定ピッチで軸線方向に複数の長いスロット２ａが配設されており、また上記固定子鉄心２には固定子巻線３が巻装され、また上記インシュレータ４はＵ字状に成形されており、上記固定子鉄心２と固定子巻線３とを電気的に絶縁している。
なお、固定子巻線３は１組の３相交流巻線に構成され、これを収容するためのスロット２ａは、例えば３６箇所と多数形成される。
【０００３】
以下、図１１〜図１７に基づいて上記従来の固定子１の製作工程を説明する。
まず、磁性材料であるＳＰＣＣ材を用いた帯状薄板を製作し、これを所定枚数積層し、外周部をレーザ溶接して図１１に示す直方体の積層鉄心５を製作する。
なお、この積層鉄心５の長手方向の一側には多数のスロット２ａが配設されている。図中、５ａはティース、５ｂは鍔部である。
【０００４】
また、絶縁被覆された断面円形の銅線材から１本の素線６を３スロットピッチで波巻きに所定回数巻回して全体が平坦な形状の巻線アッセンブリ７Ａを製作する。この巻線アッセンブリ７Ａを構成する素線６の巻き始端および巻き終端が、それぞれ口出し線６ａおよび中性点リード線６ｂとなる。さらに、１本の素線６を巻回して巻線アッセンブリ７Ｂ，７Ｃを製作する。
次に、図１２に示すように、略Ｕ字状に成形したインシュレータ４を積層鉄心５の各スロット２ａにその開口側から嵌装し、完全に収納する。そして、３本の巻線アッセンブリ７Ａ，７Ｂ，７Ｃは、図１３に示すように、１スロットピッチずつずらして重合される。
このように重合された巻線アッセンブリ７Ａ，７Ｂ，７Ｃを、図１４に示すように、スロット２ａの開口側からそれぞれ３スロット毎のスロット２ａに挿入する。これにより、巻線アッセンブリ７Ａ，７Ｂ，７Ｃが図１５および図１６に示すように積層鉄心５に装着される。
ついで、図１７に示すように、巻線アッセンブリ７Ａ，７Ｂ，７Ｃが装着された上記積層鉄心５を成形装置で円筒状に曲げ加工した後、積層鉄心５の両端面を突き合わせ溶接し、図１に示すような固定子１が完成する。
【０００５】
従来の固定子１は以上のような構成であり、巻線アッセンブリ７Ａ，７Ｂ，７Ｃを構成する各素線６の中性点リード線６ｂを結線して３相交流巻線である固定子巻線３が得られる。これら巻線アッセンブリ７Ａ，７Ｂ，７Ｃは、それぞれ１２０度の位相差を有し、３相交流巻線のａ相，ｂ相，ｃ相の巻線に相当する。
そして、この固定子１を車両用交流発電機に搭載するに際しては、巻線アッセンブリ７Ａ，７Ｂ，７Ｃを構成する各素線６の口出し線６ａが整流器に接続される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の固定子は以上のような構成であり、その製作過程では、積層鉄心５のスロット２ａ内に略Ｕ字状に成形されたインシュレータ４を完全に挿入したところで、巻線アッセンブリ７Ａ，７Ｂ，７Ｃをスロット開口側からインシュレータ４内へ挿入される。
また、車両用交流発電機では、固定子１と回転子（図示せず）との隙間は僅かであり、インシュレータ４がスロット２ａから延出していると回転子との干渉が生じることから、インシュレータ４はその先端がスロットの開口から内径側に突出しないように形成されている。
つまり、インシュレータ４の先端がティース５ｂの端面と同一となっているので、巻線アッセンブリ７Ａ，７Ｂ，７Ｃを挿入する際に、インシュレータ４の開口先端部が案内部分として機能せず、したがって、巻線アッセンブリの挿入作業が困難であり、円滑性に欠けるという問題があった。
【０００７】
また、インシュレータ４は両側辺が略平行に形成されているので、巻線アッセンブリ７Ａ，７Ｂ，７Ｃがスロット２ａ内に挿入された状態では、スロット４の開口側が完全に開放されている。したがって、積層鉄心５を曲げ加工する際に、素線６がスロット２ａから飛び出すおそれがあり、鉄心の曲げ作業に悪影響を及ぼすという問題もあった。
【０００８】
また、巻線アッセンブリ７Ａ，７Ｂ，７Ｃとインシュレータ４との間の摩擦力によって、インシュレータ４の先端側が巻線アッセンブリ７Ａ，７Ｂ，７Ｃの挿入動作とともにスロット２ａの底部側に押し込まれるので、その結果、ティース５ｂの周方向の端面が露出することになる。
これによって、巻線アッセンブリ７Ａ，７Ｂ，７Ｃの素線が鍔部５ｂの上記端面に擦られ、絶縁被膜に損傷が発生すること、また、アッセンブリ挿入後、スロット２ａの開口側の内壁面と素線との間にインシュレータ４が介在しない部位が生ずることによる絶縁性の悪化を招くという問題があった。
【０００９】
上記のようなスロット開口部における絶縁性を向上することを目的として提案されたものに特開２０００−３０８３１４号公報があるが、この公報に開示されたものでは、シート状の絶縁部材を筒状にしてスロットに挿入し、その一端部に拡開加工を施した後、巻線アッセンブリを挿入するという技術であるが、シート状絶縁部材の挿入、拡開加工が煩雑であり、作業能率が悪く、円滑性を欠くという問題点がある。
【００１０】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、インシュレータの構成を紙と樹脂からなる２層構造とすることによって、人為的動作を加えることなく、自然な反り動作つまり自己形成作用によって所要の形状を維持するインシュレータを作製し、その下半部をスロットに嵌装した後、このインシュレータの上半部を案内として、巻線アッセンブリを挿入するようにして巻線アッセンブリを保護するとともに、挿入作業性を向上させ、しかもインシュレータがスロットに完全に挿入された状態では、インシュレータの一方の端縁部の先端が他方の端縁部の内面に密接して開口を閉塞するように変形して素線の飛び出しを防止し、かつ、絶縁性能を保持する回転電機の固定子を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る回転電機の固定子では、縦軸方向に延設したスロットが周方向に複数設けられた固定子鉄心と、上記スロットに挿入されて上記固定子鉄心に巻装された固定子巻線と、上記スロット内に嵌装されて上記固定子鉄心と固定子巻線とを絶縁するインシュレータを備えた回転電機の固定子において、上記インシュレータを紙と樹脂から成る２層構造としたものである。
【００１２】
この発明の請求項２に係る回転電機の固定子では、上記インシュレータの固定子巻線側に紙を用い、固定子鉄心側に樹脂を用いて２層構造として成形したものである。
【００１３】
この発明の請求項３に係る回転電機の固定子では、上記インシュレータの固定子鉄心側に紙を用い、固定子巻線側に樹脂を用いて２層構造として成形したものである。
【００１４】
この発明の請求項４に係る回転電機の固定子では、上記インシュレータは、成形後の吸水膨張率差による反り動作によって、先端に向かって緩やかに拡大した曲面を形成しているものである。
【００１５】
この発明の請求項５に係る回転電機の固定子では、上記インシュレータの開口部の両端縁に、内方向への曲り角度を異にした湾曲部から斜上方向に延びる傾斜平縁部を設けたものである。
【００１６】
この発明の請求項６に係る回転電機の固定子では、巻線アッセンブリが上記インシュレータを介してスロットに挿入された状態で、上記インシュレータの一方の平縁部の先端が、他方の平縁部の内面に密接して閉塞しているものである。
【００１７】
この発明の請求項７に係る回転電機の固定子では、上記インシュレータを介して固定子鉄心のスロットに挿入される固定子巻線は深さ方向に一列に巻装したものである。
【００１８】
この発明の請求項８に係る回転電機の固定子では、上記インシュレータを介して固定子鉄心のスロットに挿入される固定子巻線は導体セグメントである。
【００１９】
この発明の請求項９に係る回転電機の固定子では、上記インシュレータを介して固定子鉄心のスロットに挿入される固定子巻線は整列連続線である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子を示す斜視図、図２はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子におけるインシュレータの断面図であり、（ａ）は成形時の形状を、（ｂ）は反り動作による変形後の形状を示す。
図３はインシュレータの変形例を示す断面図であり、（ａ）は成形時の形状を、（ｂ）は反り動作による変形後の形状を示す。
図４はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子におけるインシュレータとスロットとの嵌装関係を示す部分断面図、図５（ａ）（ｂ）はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子における巻線アッセンブリの挿入を完了した状態を示す部分断面図である。
なお、各図において、上記図１０〜図１７に示す従来装置と同一または相当部分には同一符号を付して説明する。
【００２１】
図１において、電機子としての固定子８は、軸線方向に延設したスロット２ａが周方向に所定のピッチで複数配設された電機子鉄心としての円筒状の固定子鉄心２と、この固定子鉄心２に巻装された電機子巻線としての固定子巻線３と、上記各スロット２ａ内に嵌装されて、固定子鉄心２と固定子巻線３とを電気的に絶縁するインシュレータ４とを具備している。
なお、この固定子８の製作工程は、先に説明した従来の技術と同様である。
【００２２】
上記インシュレータ４は、図２及び図３に示すような構造である。
まず、図２（ａ）に示すものにあっては、内側つまり固定子巻線側に紙９を用い、外側つまり固定子鉄心側に樹脂１０を用いた２層構造として略Ｕ字状に成形しており、開口部１１における両端縁に、内方向への曲り角度θを異にした湾曲部１２と、この湾曲部に続く相対向する傾斜角の異なる平縁部１３を設けている。そして、上記平縁部１３を構成するための曲り角度θは一方の角度に対して他方の角度を少なくともインシュレータ４の２層構造の厚さに相当した分だけの角度差を与えている。
なお、上記インシュレータ４を構成する紙９として、例えばノーメックスシートが用いられ、これが成形後、吸水することにより膨張してインシュレータ４の形を変えるのである。
つまり、紙９と樹脂１０との膨張率差による反り動作によって、インシュレータ４は図２（ｂ）に示すように、先端に向かって内方向に膨出する緩やかに拡大した曲面が自動的に形成され、巻線アッセンブリの挿入を安定する開口部１１が広く開口した形で保持される。
【００２３】
図３（ａ）に示すインシュレータ４は、外側つまり固定子鉄心側に紙９を、内側つまり固定子巻線側に樹脂１０を用いた２層構造として、図２（ａ）と同様の形状に成形したものである。
ところで、このインシュレータ４にあっては、紙９が外側に存在することから、これが吸水して膨張すると、図３（ｂ）に示すような、中央部分が外方向に膨張する緩やかに拡大した曲面が形成され、所要の開口部１１が保持される。
また、本実施形態では、鉄心側は紙、巻線側に樹脂となるようインシュレータを構成したので、鉄心のコア材によるインシュレータの破損を防止できるとともに、巻線の形状に沿って樹脂部が或る弾性をもって変形するので、挿入性が高い。
【００２４】
この実施の形態１によれば、緩やかに拡大した曲面によって広い開口部１１が確保された上記インシュレータ４を用い、まずこれを図４に示すように、その先端開口部１１をスロット２ａ外に突出した状態に嵌装する。次に、巻線アッセンブリ７Ａ，７Ｂ，７Ｃを上記インシュレータ４の開口部１１から挿入するが、この時、巻線アッセンブリ７Ａ，７Ｂ，７Ｃはインシュレータ４を介し、これを案内として、図５（ａ）（ｂ）に示すように、スロット２ａ内に挿入される。
以上の挿入動作において、インシュレータ４は固定子鉄心２のティース５ａの鍔部５ｂの内側間で拡大した形状が徐々に狭められながら挿入が進行し、完全に挿入された状態では、インシュレータ４の一方の平縁部１３の先端が他方の平縁部１３の内面に密接して閉塞し、アッセンブリ７Ａ，７Ｂ，７Ｃを完全に包囲するのであって、これにより、優れた絶縁性が確保される。また、積層鉄心を曲げ加工する際に、素線６がスロット２ａから飛び出すおそれがなく、作業性が向上する。
【００２５】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子を示す斜視図である。この実施の形態２に係る固定子８は、予め円筒状に製作された固定子鉄心２に全体が円筒状に形成された固定子巻線３を装着して製作されるものである。
まず、円筒状で多くのスロット２ａを配設した固定子鉄心２と、先に説明したインシュレータ４を製作し、次に１本の素線６を３スロットピッチで波巻きに所定回数巻回して全体が円筒状の巻線アッセンブリ７Ａを作製し、同様にして巻線アッセンブリ７Ｂ，７Ｃを作製し、これらを１スロットピッチずらして３層に重ねて電機子巻線としての固定子巻線３を作製する。
ついで、インシュレータ４を固定子鉄心２の各スロット２ａに軸方向から嵌装し、先端の開口部１１を径方向に突出させた状態にセットする。そして、先に作製した固定子巻線３の径を狭めて固定子鉄心２内に挿入する。その後、固定子巻線３をインシュレータ４を介してスロット２ａ内に挿入して固定子が作製される。
【００２６】
この実施の形態２においても、図２，図３に示すような形状をもつ２層構造のインシュレータ４を用い、固定子巻線３を挿入するに先立って、インシュレータ４の開口部１１をスロット２ａの径方向内側へ突出した状態で嵌装し、これを案内として固定子巻線３をスロット２ａへ挿入するものであって、上記実施の形態１と同様の作用・効果が得られる。
【００２７】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子を示す回転電機の固定子を示す部分断面図である。
この実施の形態３では、インシュレータ４の適用による作用と効果及び他の構造は上記実施の形態１と同様であるが、この場合、固定子巻線３を深さ方向に一列に巻装したものである。本実施形態においては、巻線が一列に整列し、インシュレータとスロットが全てのコイルに覆うように形成されており、高い絶縁性を有するので、インシュレータを２層構造としても、発電機に充分な絶縁性を確保でき、高い熱電導性（巻線から鉄心）を有する。
【００２８】
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４に係る回転電機の固定子を示す斜視図である。
この実施の形態４に示す固定子８は、固定子鉄心２と、この固定子鉄心２に複数の断面が平角形状の導体セグメント１４が接続されて組み込まれ、出力電流が流れる固定子巻線群とから構成される。固定子８の各導体セグメント１４と固定子鉄心２のスロット２ａの内壁面との間の電気的絶縁はインシュレータ４によってなされるものである。
本実施形態では、鉄心側に樹脂、巻線側に紙となるよう、インシュレータを嵌装した。本実施形態の導体セグメントは、スロットに軸方向より挿入されるので、インシュレータに大きな摩擦力がかかるが、本実施形態は、巻線側を滑り易い紙としたので、インシュレータがズレることなく、高い挿入性が得られる。
【００２９】
実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５に係る回転電機の固定子を示す斜視図である。この実施の形態５に示す固定子８は、軸線方向に延設されたスロット２ａが周方向に所定ピッチで複数配設された電機子鉄心としての円筒状の固定子鉄心２と、これに整列連続線として巻装された電機子巻線としての固定子巻線３と、各スロット２ａ内に装着されて固定子巻線３と固定子鉄心２とを電気的に絶縁するインシュレータ４とを備えている。
【００３０】
この実施の形態５においても、図２，図３に示すような形状をもつ２層構造のインシュレータ４を用い、固定子巻線３を挿入するに先立って、インシュレータ４の開口部１１をスロット２ａから突出した状態で嵌装し、これを案内として固定子巻線３をスロット２ａへ挿入するものであって、上記実施の形態１と同様の作用、効果が得られる。
【００３１】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る回転電機の固定子によれば、スロットを配設した固定子鉄心と、これに巻装された固定子巻線と、上記固定子鉄心と固定子巻線とを電気的に絶縁するインシュレータを備えた回転電機の固定子において、上記インシュレータを紙と樹脂から成る２層構造としたので、安価に提供でき、インシュレータ自体の厚みが薄くなるので、巻線の占積率が向上し、加えて出力性能、冷却性能も向上する。
【００３２】
この発明の請求項２に係る回転電機の固定子によれば、インシュレータの固定子巻線側に紙を用い、固定子鉄心側に樹脂を用いて２層構造として成形したので、紙の吸水による膨張が大きく、樹脂との膨張率差により、特に中央から上方にわたって固定子巻線側へ反り動作して開口部を大きく拡げ、したがって大半部分のスロットの収まりがよく、上半湾曲部での巻線の案内が的確であって挿入作業が円滑に行なわれる。
なお、成形後の吸水による反り動作つまり変形は自然に行なわれ、加工動作を加えることなく所要の形状を維持する。
又、インシュレータの開きは、巻線挿入の進行に伴って縮小し、挿入が完了した時点では開口部を形成する平縁部が完全に閉塞状態となり、異物や水の侵入を防ぎ、絶縁性が向上する。
【００３３】
この発明の請求項３に係る回転電機の固定子によれば、インシュレータの固定子鉄心側に紙を用い、固定子巻線側に樹脂を用いて２層構造として成形したので、巻線挿入時の滑りがよく、巻線の挿入性がよい。
又、インシュレータは巻線側に反るので、巻線挿入完了後の閉塞が確実であって、異物や水の侵入が的確に防止され、絶縁性が向上する。
【００３４】
この発明の請求項４に係る回転電機の固定子によれば、インシュレータは先端に向かって緩やかに拡大した曲面を形成するので、巻線の案内が円滑であり、しかも巻線挿入に伴う縮合動作が確実で閉塞が完全に達成される。
【００３５】
この発明の請求項５に係る回転電機の固定子によれば、インシュレータの開口部の両端縁に内方向への曲り角度を異にした湾曲部と、これに続く平縁部を設けたので、巻線挿入完了時において、一方の平縁部と他方の平縁部とが突き合うことなく確実に重合するので、優れた閉塞性が保たれる。
【００３６】
この発明の請求項６に係る回転電機の固定子によれば、巻線がインシュレータを介してスロットに挿入された状態で、インシュレータの一方の平縁部の先端が、他方の平縁部の内面に密接しているので、相互に接合力が大きく作用し、厳密な閉塞が可能となり、優れた絶縁性能を発揮する。
【００３７】
この発明の請求項７に係る回転電機の固定子によれば、インシュレータを介して固定子鉄心のスロットに挿入される固定子巻線を深さ方向に一列に巻装しているので、インシュレータとスロットが全てのコイルに覆うように形成されており、高い絶縁性を有するので、インシュレータを２層構造としても、発電機に充分な絶縁性を確保でき、高い熱電導性（巻線から鉄心）を有する。
【００３８】
この発明の請求項８に係る回転電機の固定子によれば、インシュレータを介して固定子鉄心のスロットに挿入される固定子巻線を鉄心軸方向からの挿入に対しても導体セグメントとしており、上記請求項１〜３及び請求項６と同様の効果が期待できる。
【００３９】
この発明の請求項９に係る回転電機の固定子によれば、インシュレータを介して固定子鉄心のスロットに挿入される固定子巻線を整列連続線としており、電機子巻線のターン数を容易に増やすことができるとともに、上記請求項１〜３及び請求項６と同様の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子におけるインシュレータの断面図であり、（ａ）は成形時の形状を、（ｂ）は反り動作による変形後の形状を示す。
【図３】インシュレータの変形例を示す断面図であり、（ａ）は成形時の形状を、（ｂ）は反り動作による変形後の形状を示す。
【図４】この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子におけるインシュレータとスロットとの嵌装関係を示す部分断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子における巻線アッセンブリの挿入を完了した状態を示す部分断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子を示す部分断面図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係る回転電機の固定子を示す斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態５に係る回転電機の固定子を示す斜視図である。
【図１０】従来の車両用回転電機の固定子を示す斜視図である。
【図１１】固定子を構成する直方体の積層鉄心を示す斜視図である。
【図１２】従来の車両用回転電機の固定子に対するインシュレータの挿入を説明する部分断面図である。
【図１３】固定子の固定子巻線の巻装前の状態を示す斜視図である。
【図１４】従来の車両用回転電機の固定子に対する巻線挿入を説明する部分断面図である。
【図１５】従来の車両用回転電機の固定子に対する巻線挿入完了時の構造を示す部分断面図である。
【図１６】従来の車両用回転電機の固定子に対する巻線挿入状態を示す斜視図である。
【図１７】従来の車両用回転電機の固定子の積層鉄心の曲げ作用を説明する部分図である。
【符号の説明】
２　固定子鉄心、２ａ　スロット、３　固定子巻線、４　インシュレータ、６素線、７Ａ，７Ｂ，７Ｃ　巻線アッセンブリ、８　固定子、９　紙、１０　樹脂、１１　開口部、１２　湾曲部、１３　平縁部、１４　導体セグメント。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a stator for a rotating electric machine driven by an internal combustion engine of a vehicle.
[0002]
[Prior art]
FIG. 10 is a perspective view showing a stator of a conventional rotating electric machine for a vehicle.
In the figure, a stator 1 includes a stator core 2, a stator winding 3, and an insulator 4. The stator core 2 has a cylindrical shape, and a plurality of long slots 2a are arranged in the axial direction at a predetermined pitch along the circumferential direction. The stator core 2 has a stator winding 3 wound thereon. The insulator 4 is formed in a U-shape, and electrically insulates the stator core 2 from the stator winding 3.
The stator winding 3 is formed as a set of three-phase AC windings, and a large number of slots 2a for accommodating the three windings are formed, for example, at 36 locations.
[0003]
Hereinafter, a manufacturing process of the conventional stator 1 will be described with reference to FIGS.
First, a strip-shaped thin plate using a SPCC material, which is a magnetic material, is manufactured, a predetermined number of the thin sheets are stacked, and the outer peripheral portion is laser-welded to manufacture a rectangular parallelepiped laminated core 5 shown in FIG.
A number of slots 2a are provided on one side of the laminated core 5 in the longitudinal direction. In the figure, 5a is a tooth and 5b is a flange.
[0004]
In addition, a single wire 6 is wound a predetermined number of times from an insulated copper wire having a circular cross section at a three-slot pitch into a wave winding to produce a winding assembly 7A having a flat shape as a whole. A winding start end and a winding end of the element wire 6 constituting the winding assembly 7A become a lead wire 6a and a neutral point lead wire 6b, respectively. Further, one wire 6 is wound to manufacture the winding assemblies 7B and 7C.
Next, as shown in FIG. 12, the insulator 4 formed into a substantially U-shape is fitted into each slot 2a of the laminated core 5 from the opening side thereof, and is completely housed. Then, the three winding assemblies 7A, 7B, 7C are superposed with a shift of one slot pitch as shown in FIG.
As shown in FIG. 14, the winding assemblies 7A, 7B and 7C thus superimposed are inserted into the slots 2a every three slots from the opening side of the slots 2a. Thus, the winding assemblies 7A, 7B, 7C are mounted on the laminated core 5 as shown in FIGS.
Next, as shown in FIG. 17, the laminated core 5 on which the winding assemblies 7A, 7B, 7C are mounted is bent into a cylindrical shape by a molding device, and both end surfaces of the laminated core 5 are butt-welded, and FIG. Is completed as shown in FIG.
[0005]
The conventional stator 1 is configured as described above, and is connected to the neutral point lead wire 6b of each element wire 6 constituting the winding assemblies 7A, 7B, 7C to form a three-phase AC winding. Line 3 is obtained. These winding assemblies 7A, 7B, 7C have a phase difference of 120 degrees, respectively, and correspond to a-phase, b-phase, and c-phase windings of a three-phase AC winding.
When the stator 1 is mounted on the automotive alternator, the lead wires 6a of the wires 6 constituting the winding assemblies 7A, 7B, 7C are connected to the rectifier.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional stator has the above-described configuration. In the manufacturing process, when the insulator 4 formed into a substantially U shape is completely inserted into the slot 2a of the laminated core 5, the winding assemblies 7A, 7B, 7C is inserted into the insulator 4 from the slot opening side.
Further, in the automotive alternator, the clearance between the stator 1 and the rotor (not shown) is small, and if the insulator 4 extends from the slot 2a, interference with the rotor occurs. 4 is formed such that its tip does not protrude toward the inner diameter side from the opening of the slot.
That is, since the tip of the insulator 4 is the same as the end face of the tooth 5b, the tip of the opening of the insulator 4 does not function as a guide portion when inserting the winding assemblies 7A, 7B, 7C. There is a problem that the work of inserting the wire assembly is difficult and lacks smoothness.
[0007]
Further, since the insulator 4 is formed so that both sides are substantially parallel, the opening side of the slot 4 is completely opened when the winding assemblies 7A, 7B, 7C are inserted into the slot 2a. Therefore, when the laminated core 5 is bent, the wires 6 may jump out of the slots 2a, and there is a problem that the bending operation of the core is adversely affected.
[0008]
Also, the frictional force between the winding assemblies 7A, 7B, 7C and the insulator 4 pushes the tip end of the insulator 4 into the bottom of the slot 2a together with the insertion operation of the winding assemblies 7A, 7B, 7C. , The circumferential end surfaces of the teeth 5b are exposed.
As a result, the wires of the winding assemblies 7A, 7B, and 7C are rubbed against the end surface of the flange portion 5b, thereby causing damage to the insulating coating. There is a problem that the insulation property is deteriorated due to the generation of a portion where the insulator 4 does not intervene between the wire and the wire.
[0009]
Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2000-308314 has been proposed for the purpose of improving the insulating property at the slot opening as described above. This is a technique of inserting a winding assembly after inserting it into a slot and subjecting one end thereof to expansion processing, but inserting and expanding the sheet-shaped insulating member is complicated, resulting in poor work efficiency. However, there is a problem of lack of smoothness.
[0010]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and by using a two-layer structure made of paper and resin for an insulator, a natural warping operation without adding an artificial operation, that is, After making an insulator that maintains a required shape by a self-forming action, and fitting the lower half of the insulator into a slot, using the upper half of this insulator as a guide, insert the winding assembly so that the winding assembly is inserted. It protects and improves the insertion workability, and when the insulator is completely inserted into the slot, the tip of one edge of the insulator is close to the inner surface of the other edge to close the opening. It is an object of the present invention to obtain a stator for a rotating electric machine that prevents the wires from jumping out by deforming the wire and maintains insulation performance.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In the stator for a rotating electric machine according to claim 1 of the present invention, a stator core provided with a plurality of slots extending in a longitudinal direction in a circumferential direction, and inserted into the slots and wound around the stator core. A stator of a rotary electric machine having a stator winding and an insulator fitted in the slot and insulating the stator core and the stator winding, wherein the insulator is made of paper and resin. It is what it was.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a stator for a rotating electrical machine, wherein the insulator is formed into a two-layer structure using paper on the stator winding side and resin on the stator core side.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in the stator for a rotating electrical machine, the insulator is formed into a two-layer structure using paper on the stator core side and resin on the stator winding side.
[0014]
In the stator for a rotary electric machine according to a fourth aspect of the present invention, the insulator forms a curved surface that gradually expands toward the front end by a warping operation due to a difference in the coefficient of water expansion after molding.
[0015]
In the stator for a rotating electrical machine according to a fifth aspect of the present invention, an inclined flat edge portion extending obliquely upward from a curved portion having a different inward bending angle is provided at both end edges of the opening portion of the insulator. Things.
[0016]
In the stator of the rotary electric machine according to claim 6 of the present invention, in a state where the winding assembly is inserted into the slot via the insulator, the tip of one flat edge of the insulator is connected to the other flat edge. It is closely closed to the inner surface.
[0017]
In the stator for a rotating electric machine according to claim 7 of the present invention, the stator windings inserted into the slots of the stator core via the insulator are wound in a line in the depth direction.
[0018]
In the stator for a rotating electric machine according to claim 8 of the present invention, the stator winding inserted into the slot of the stator core via the insulator is a conductor segment.
[0019]
In the stator for a rotating electric machine according to a ninth aspect of the present invention, the stator winding inserted into the slot of the stator core via the insulator is an aligned continuous wire.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a perspective view showing a stator of a rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of an insulator in the stator of the rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention. Shows the shape at the time of molding, and (b) shows the shape after deformation due to the warping operation.
3A and 3B are cross-sectional views showing a modification of the insulator, in which FIG. 3A shows a shape at the time of molding, and FIG. 3B shows a shape after deformation due to a warping operation.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a fitting relationship between an insulator and a slot in the stator of the rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention, and FIGS. 5A and 5B are views showing Embodiment 1 of the present invention. It is a fragmentary sectional view showing the state where insertion of a winding assembly in a stator of a rotary electric machine was completed.
In each of the drawings, the same or corresponding parts as those of the conventional apparatus shown in FIGS.
[0021]
In FIG. 1, a stator 8 as an armature includes a cylindrical stator core 2 as an armature core in which a plurality of slots 2a extending in the axial direction are arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction. A stator winding 3 serving as an armature winding wound on a stator core 2; and an insulator fitted in each of the slots 2a to electrically insulate the stator core 2 and the stator winding 3 from each other. 4 is provided.
The manufacturing process of the stator 8 is the same as that of the conventional technique described above.
[0022]
The insulator 4 has a structure as shown in FIGS.
First, as shown in FIG. 2 (a), a substantially U-shaped two-layer structure using paper 9 on the inside, that is, the stator winding side, and using resin 10 on the outside, that is, the stator core side. A curved portion 12 having a different inward bending angle θ and a flat edge portion 13 having a different inclined angle are provided at both end edges of the opening portion 11. The bending angle θ for forming the flat edge portion 13 has an angle difference from one angle corresponding to at least the thickness of the two-layer structure of the insulator 4.
As the paper 9 constituting the insulator 4, for example, a Nomex sheet is used. After molding, the sheet 9 expands by absorbing water and changes the shape of the insulator 4.
In other words, due to the warping operation due to the difference in expansion coefficient between the paper 9 and the resin 10, the insulator 4 automatically forms a gently enlarged curved surface bulging inward toward the leading end, as shown in FIG. The opening 11 for stabilizing insertion of the winding assembly is held in a wide open form.
[0023]
The insulator 4 shown in FIG. 3A has a two-layer structure using paper 9 on the outside, that is, the stator core side, and resin 10 on the inside, that is, the stator winding side, and has a shape similar to that of FIG. It is molded.
By the way, in the insulator 4, since the paper 9 exists on the outside, when the paper 9 expands by absorbing water, a gently enlarged curved surface in which the central portion expands outward as shown in FIG. Are formed, and a required opening 11 is held.
Further, in the present embodiment, the insulator is configured so that the core side is made of paper and the winding side is made of resin, so that the insulator can be prevented from being damaged by the core material of the iron core, and a resin portion is provided along the shape of the winding. Since it is deformed with high elasticity, the insertability is high.
[0024]
According to the first embodiment, the insulator 4 in which the wide opening 11 is secured by the gently enlarged curved surface is used, and the distal end opening 11 is first projected out of the slot 2a as shown in FIG. Fit it in the state. Next, the winding assemblies 7A, 7B, and 7C are inserted through the opening 11 of the insulator 4. At this time, the winding assemblies 7A, 7B, and 7C are guided through the insulator 4 and guided by the insulators shown in FIG. 3) As shown in FIG. 3 (b), it is inserted into the slot 2a.
In the above insertion operation, the insertion progresses while the shape of the insulator 4 between the inside of the flange 5b of the teeth 5a of the stator core 2 is gradually narrowed, and when the insulator 4 is completely inserted, one of the insulators 4 is inserted. Of the flat edge portion 13 is tightly closed to the inner surface of the other flat edge portion 13 and completely surrounds the assemblies 7A, 7B, 7C, thereby ensuring excellent insulation. Further, when bending the laminated iron core, there is no possibility that the wire 6 will jump out of the slot 2a, and workability is improved.
[0025]
Embodiment 2 FIG.
FIG. 6 is a perspective view showing a stator of a rotary electric machine according to Embodiment 2 of the present invention. The stator 8 according to the second embodiment is manufactured by mounting the stator windings 3 formed entirely in a cylindrical shape on the stator core 2 manufactured in a cylindrical shape in advance.
First, the stator core 2 in which a number of slots 2a are arranged in a cylindrical shape, and the insulator 4 described above are manufactured. Next, one strand 6 is wound a predetermined number of times in a wave winding at a pitch of 3 slots. A winding assembly 7A having a cylindrical shape as a whole is manufactured, winding assemblies 7B and 7C are manufactured in the same manner, and these are shifted by one slot pitch and stacked in three layers to form a stator winding 3 as an armature winding. Make it.
Next, the insulator 4 is fitted into each slot 2a of the stator core 2 from the axial direction, and the opening 11 at the distal end is set in a state of protruding in the radial direction. Then, the diameter of the previously prepared stator winding 3 is reduced and inserted into the stator core 2. Thereafter, the stator winding 3 is inserted into the slot 2a via the insulator 4 to complete the stator.
[0026]
Also in the second embodiment, an insulator 4 having a two-layer structure having a shape as shown in FIGS. 2 and 3 is used, and the opening 11 of the insulator 4 is inserted into the slot 2a before the stator winding 3 is inserted. The stator winding 3 is inserted into the slot 2a using this as a guide, and the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
[0027]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing a stator of a rotary electric machine showing a stator of the rotary electric machine according to Embodiment 3 of the present invention.
In the third embodiment, the operation and effect of the application of the insulator 4 and other structures are the same as those in the first embodiment, but in this case, the stator windings 3 are wound in a line in the depth direction. It is. In this embodiment, the windings are arranged in a line, and the insulator and the slot are formed so as to cover all the coils, and have high insulation properties. Therefore, even if the insulator has a two-layer structure, it is sufficient for the generator. Insulation can be ensured, and it has high thermal conductivity (from winding to iron core).
[0028]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 8 is a perspective view showing a stator of a rotary electric machine according to Embodiment 4 of the present invention.
The stator 8 according to the fourth embodiment has a stator core 2 and a plurality of conductor segments 14 each having a rectangular cross section connected to the stator core 2 and assembled therein, and a stator winding group through which an output current flows. It is composed of Electrical insulation between each conductor segment 14 of the stator 8 and the inner wall surface of the slot 2 a of the stator core 2 is provided by the insulator 4.
In the present embodiment, the insulator is fitted so that the core is made of resin and the winding is made of paper. Since the conductor segment of the present embodiment is inserted into the slot from the axial direction, a large frictional force is applied to the insulator.However, in the present embodiment, since the winding side is made of slippery paper, the insulator is not displaced and is high. Insertability is obtained.
[0029]
Embodiment 5 FIG.
FIG. 9 is a perspective view showing a stator of a rotary electric machine according to Embodiment 5 of the present invention. The stator 8 shown in the fifth embodiment has a cylindrical stator core 2 as an armature core in which a plurality of slots 2a extending in the axial direction are arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction, and is aligned therewith. A stator winding 3 as an armature winding wound as a continuous wire, and an insulator 4 mounted in each slot 2a to electrically insulate the stator winding 3 and the stator core 2 are provided. ing.
[0030]
Also in the fifth embodiment, the insulator 4 having a two-layer structure having a shape as shown in FIGS. 2 and 3 is used, and the opening 11 of the insulator 4 is inserted into the slot 2a before the stator winding 3 is inserted. The stator winding 3 is inserted into the slot 2a while using it as a guide, and the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
[0031]
【The invention's effect】
According to the stator of the rotating electric machine according to claim 1 of the present invention, the stator core provided with the slots, the stator winding wound therearound, and the stator core and the stator winding are formed. In a stator of a rotating electric machine having an insulator that electrically insulates, since the insulator has a two-layer structure made of paper and resin, the insulator can be provided at a low cost, and the thickness of the insulator itself can be reduced, so that space for windings can be obtained. Efficiency and cooling performance as well.
[0032]
According to the stator of the rotating electric machine according to claim 2 of the present invention, since the insulator is formed into a two-layer structure using paper on the stator winding side and resin on the stator core side, it is formed by water absorption of the paper. The expansion is large, and due to the expansion coefficient difference from the resin, the opening part is greatly expanded by warping to the stator winding side particularly from the center to the upper part, so that most of the slots are well accommodated, and the winding at the upper semi-curved part is good. The guidance of the line is accurate, and the insertion operation is performed smoothly.
The warping operation due to water absorption after the molding, that is, the deformation is naturally performed, and the required shape is maintained without any additional processing operation.
In addition, the opening of the insulator shrinks as the winding insertion progresses, and when the insertion is completed, the flat edge forming the opening is completely closed, preventing foreign matter and water from entering, and improving insulation. improves.
[0033]
According to the stator of the rotating electric machine according to claim 3 of the present invention, the insulator is formed into a two-layer structure using paper on the stator core side and resin on the stator winding side, so that the insulator is formed at the time of winding insertion. Has good slippage and good winding insertability.
Further, since the insulator is warped to the winding side, the closing after the completion of the winding insertion is surely performed, and the invasion of foreign matter and water is properly prevented, and the insulation property is improved.
[0034]
According to the stator of the rotary electric machine according to claim 4 of the present invention, since the insulator forms a curved surface that gradually expands toward the tip, the winding guide is smooth, and the condensation operation accompanying the winding insertion is performed. And the occlusion is completely achieved.
[0035]
According to the stator of the rotating electric machine according to claim 5 of the present invention, since a curved portion having a different inward bending angle and a flat edge portion following the curved portion are provided at both ends of the opening of the insulator, When the winding is completely inserted, one of the flat edges and the other flat edge are surely overlapped without abutting each other, so that excellent closing performance is maintained.
[0036]
According to the stator of the rotary electric machine according to claim 6 of the present invention, in a state where the winding is inserted into the slot via the insulator, the tip of one flat edge of the insulator is connected to the inner surface of the other flat edge. Because of the close contact with each other, the bonding force acts greatly on each other, strict closure is possible, and excellent insulation performance is exhibited.
[0037]
According to the stator of the rotary electric machine according to claim 7 of the present invention, the stator windings inserted into the slots of the stator core via the insulator are wound in a line in the depth direction, so that the insulator Since the slots are formed to cover all the coils and have high insulation, even if the insulator has a two-layer structure, sufficient insulation can be ensured for the generator, and high thermal conductivity (from winding to iron core) Having.
[0038]
According to the stator of the rotating electric machine according to claim 8 of the present invention, the stator winding inserted into the slot of the stator core via the insulator is also a conductor segment for insertion from the core axis direction, The same effects as the above-described claims 1 to 3 and claim 6 can be expected.
[0039]
According to the stator of the rotating electric machine according to the ninth aspect of the present invention, the stator winding inserted into the slot of the stator core via the insulator is an aligned continuous line, so that the number of turns of the armature winding can be easily reduced. And the same effects as those of the first to third and sixth aspects can be expected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a stator of a rotating electric machine according to Embodiment 1 of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views of an insulator in a stator of the rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention, wherein FIG. 2A shows a shape at the time of molding, and FIG. 2B shows a shape after deformation due to a warping operation.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a modification of the insulator, in which (a) shows a shape at the time of molding and (b) shows a shape after deformation due to a warping operation.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a fitting relationship between an insulator and a slot in the stator of the rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a state where insertion of the winding assembly has been completed in the stator of the rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 6 is a perspective view showing a stator of the rotary electric machine according to Embodiment 2 of the present invention;
FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing a stator of a rotating electric machine according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view showing a stator of a rotary electric machine according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 9 is a perspective view showing a stator of a rotary electric machine according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 10 is a perspective view showing a stator of a conventional rotating electric machine for a vehicle.
FIG. 11 is a perspective view showing a rectangular parallelepiped laminated core constituting the stator.
FIG. 12 is a partial cross-sectional view illustrating insertion of an insulator into a stator of a conventional rotating electric machine for a vehicle.
FIG. 13 is a perspective view showing a state before winding of a stator winding of the stator.
FIG. 14 is a partial cross-sectional view illustrating insertion of windings into a stator of a conventional rotating electric machine for a vehicle.
FIG. 15 is a partial cross-sectional view showing a structure of a conventional vehicular rotating electrical machine at the time of completion of winding insertion into a stator.
FIG. 16 is a perspective view showing a state in which windings are inserted into a stator of a conventional rotating electric machine for a vehicle.
FIG. 17 is a partial view illustrating a bending action of a laminated core of a stator of a conventional rotating electric machine for a vehicle.
[Explanation of symbols]
2 stator core, 2a slot, 3 stator winding, 4 insulator, 6 strands, 7A, 7B, 7C winding assembly, 8 stator, 9 paper, 10 resin, 11 opening, 12 curved part, 13 flat Edge, 14 conductor segments.

Claims

A stator core provided with a plurality of slots extending in the longitudinal direction in the circumferential direction, a stator winding inserted in the slot and wound on the stator core, and fitted in the slot. A stator for a rotary electric machine having an insulator for insulating a stator core and a stator winding, wherein the insulator has a two-layer structure made of paper and resin.

2. The stator for a rotating electric machine according to claim 1, wherein the insulator is formed into a two-layer structure using paper on the stator winding side and resin on the stator core side.

The stator of a rotating electric machine according to claim 1, wherein the insulator is formed into a two-layer structure using paper on the stator core side and resin on the stator winding side.

4. The rotating electric machine according to claim 1, wherein the insulator forms a curved surface that gradually expands toward a tip by a warping operation due to a difference in a coefficient of water absorption expansion after molding. 5. Stator.

The inclined flat edge portion extending obliquely upward from a curved portion having a different inward bending angle is provided at both end edges of the opening portion of the insulator. The stator of the rotating electric machine according to the paragraph.

In a state where the winding assembly is inserted into the slot via the insulator, a tip of one flat edge of the insulator is closely closed to an inner surface of the other flat edge. Item 6. The stator of the rotating electric machine according to any one of Items 1 to 5.

The stator according to any one of claims 1 to 3, wherein stator windings inserted into slots of a stator core via the insulator are wound in a line in a depth direction. Child.

The stator for a rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the stator winding inserted into the slot of the stator core via the insulator is a conductor segment.

The stator for a rotating electric machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the stator winding inserted into the slot of the stator core via the insulator is a continuous alignment line.