JP2004201446A

JP2004201446A - ステータコア用のウェッジ

Info

Publication number: JP2004201446A
Application number: JP2002368699A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yamaguchi; 毅山口; Shingo Hashimoto; 伸吾橋本; Toru Azeyanagi; 徹畔柳
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-15
Also published as: DE10357987A1; US20040124730A1

Abstract

【課題】剛性が高く装着性に優れたウェッジを提供すること。
【解決手段】リング状のステータコアの内周側に設けられたコイル挿入用のスロットにおける内周開口部を閉塞するように該スロット内に装着されるウェッジ１である。スロットは，その内周端部において空間幅を狭く絞ったスロットオープン部と，その外周側において上記スロットオープン部よりも空間幅が広い一般部とを有している。ウェッジ１は，一般部に配置される広幅部１１と，広幅部１１よりも幅寸法が小さいく，広幅部１１から突出させて設けられスロットオープン部５２に配置される凸部１２とを有している。ウェッジ１は，合成樹脂により広幅部１１と凸部１２とを一体的に成形してなることが好ましい。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は，ステータコア用のウェッジに関する。
【０００２】
【従来技術】
電動モータ等の回転電動機に用いられるステータコアには，そのスロットにワイヤを巻回して形成したコイルを挿入すると共に，スロットからのワイヤ（コイル）の飛び出しを防止するために，スロットの内周開口部にウェッジが装着される。
【０００３】
従来より用いられているウェッジ９は，図１３に示すごとく，電気絶縁性を有するアラミド繊維のシートをコの字状に折り曲げて構成されている。そして，ウェッジ９の装着作業は，通常，コイル８をステータコア５の軸方向に移動させながら挿入する際に同時に行われる。
【０００４】
装着されたウェッジ９は，スロット５０の内周端において狭幅となったスロットオープン部５２を構成するティース５５の突起部５５１に当接した状態となり，スロット５０の内周開口部を閉塞する。このようなコの字状のウェッジおよびこれをスロットに装着する装置に関する文献としては，例えば，下記の特許文献１がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１０３０５３号公報
【０００６】
【解決しようとする課題】
ところで，ステータコアのスロットに対してコイルを挿入する際に，コイルの挿入性を向上させるためには，スロットオープン部の寸法を広くすることが有効である。一方，上記ウェッジは，スロットに挿入されたコイルがスロットオープン部から抜け出ることを防止する役割を果たすので，コイルから受ける圧力を受け止めるのに十分な剛性が必要である。しかしながら，スロットオープン部の間隔を広くした場合には，ウェッジに要求される剛性が高くなり，従来のシート状のウェッジでは，コイルの飛び出しを防止するほどの剛性が得られない。
【０００７】
また，従来のシート状のウェッジは，上記ステータコアのスロットにコイルが挿入されている状態で，そのコイルを押しのけながらスロット内に差し込むことが困難であり，挿入方法が制限されてしまうという問題があった。これも上記シート状のウェッジが比較的剛性が低いことに起因している。
【０００８】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，剛性が高く装着性に優れたウェッジを提供しようとするものである。
【０００９】
【課題の解決手段】
本発明は，リング状のステータコアの内周側に設けられたコイル挿入用のスロットにおける内周開口部を閉塞するように該スロット内に装着されるウェッジであって，
上記スロットは，その内周端部において空間幅を狭く絞ったスロットオープン部と，その外周側において上記スロットオープン部よりも空間幅が広い一般部とを有しており，
上記ウェッジは，上記一般部に配置される広幅部と，該広幅部よりも幅寸法が小さく，上記広幅部から突出させて設けられ上記スロットオープン部に配置される凸部とを有していることを特徴とするステータコア用のウェッジにある（請求項１）。
【００１０】
本発明のウェッジは，上記のごとく，上記広幅部と上記凸部とを備えた形状を有している。そのため，従来のシート状のものを折り曲げて作成したウェッジに比べ，形状的に剛性が格段に優れたものとなる。そのため，ステータコアのスロットにコイルを挿入した後，ウェッジを単独で挿入する場合にも十分に耐えうる強度を有するものとなる。更に，ウェッジの剛性向上を利用して，従来よりもスロットオープン部の幅を広くすることもできる。
【００１１】
また，上記ウェッジの上記広幅部と凸部とは，それぞれ，ステータコアのスロットの上記一般部とスロットオープン部に配置される。これにより，上記凸部がスロットオープン部に係合した状態が得られ，ウェッジが回転してスロットオープン部から抜けてしまうことを防止することができる。それ故，スロットの内周開口部の安定した閉塞状態を維持することができる。
【００１２】
このように，本発明によれば，剛性が高く装着性に優れたウェッジを提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明において，上記ウェッジは，合成樹脂により上記広幅部と上記凸部とを一体的に成形してなることが好ましい（請求項２）。
この場合には，ウェッジを容易に製造することができると共に，製造コストを低減することができる。
【００１４】
上記合成樹脂としては，上記ウェッジに求められる剛性，電気絶縁性，ある程度の耐熱性を兼ね備えたものであれば，様々な合成樹脂，プラスチックなどを用いることができる。この中でも，例えば，ＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer）と呼ばれる液晶ポリマーは，強度特性にも優れ特に好ましい。
【００１５】
また，上記ウェッジの上記広幅部における上記凸部を設けた面と反対側の表面には，内方へ窪んだ凹部が形成されていることが好ましい（請求項３）。この場合には，スロット内の空間の面積を上記凹部の分だけ大きくすることができ，コイルの充填率の向上に寄与することができる。
【００１６】
また，上記ウェッジの長手方向の少なくとも一端における上記広幅部又は上記凸部の少なくとも一方は，端部に近づくにつれて幅寸法又は厚み寸法が小さくなるテーパ形状を有していることが好ましい（請求項４）。この場合には，上記ウェッジをスロットに挿入する際，既に充填されているコイルが存在しても，これを上記テーパ形状に沿って押しのけながらウェッジを挿入することができ，その挿入性を向上させることができる。
【００１７】
また，上記ウェッジの長手方向の少なくとも一端における上記広幅部又は上記凸部の少なくとも一方は，その端部の角部を曲面状に仕上げたＲ形状を有している構成をとることもできる（請求項５）。この場合にも，上記Ｒ形状の存在によって，ウェッジをスロットに挿入する際の挿入性を向上させることができる。
【００１８】
また，上記広幅部は，上記ステータコアの上記スロットにおける上記一般部の内壁面との間に所定のクリアランスを保持した状態で配置される幅寸法を有していることが好ましい（請求項６）。この場合には，上記ウェッジをステータコアのスロット内に挿入する際に，スロットにおける上記一般部の内壁面からウェッジへの摩擦抵抗を受けることが無く，ウェッジの挿入作業性をより一層向上させることができる。
【００１９】
また，上記クリアランスは，上記ステータコアにおける上記スロットオープン部を構成する内壁面が上記一般部を構成する内壁面から突出する寸法よりも小さいことが好ましい（請求項７）。これにより，上記ウェッジをスロット内に配置した状態において，上記広幅部がスロットオープン部を通り抜けてはずれてしまうことを確実に防止し，ウェッジと内壁面からの突出部との摩擦力により軸方向にウェッジが抜けてしまうことを防止することができる。
【００２０】
また，上記クリアランスは，上記ステータコアの上記スロットに挿入配置すべきコイルを構成する電線の直径よりも小さいことが好ましい（請求項８）。この場合には，スロット内のコイルの電線がウェッジよりもスロットオープン側へ進入することを確実に防止することができ，沿面電流の抑制効果を高めることができる。
【００２１】
【実施例】
実施例１
本発明の実施例に係るステータコア用のウェッジにつき，図１，図２を用いて説明する。
本例のウェッジ１は，図１，図２に示すごとく，リング状のステータコア５の内周側に設けられたコイル挿入用のスロット５０の内周開口部５９を閉塞するように上記スロット５０に装着されるウェッジである。
上記スロット５０は，その空間幅がステータコア５の径方向に沿って緩やかに変化する一般部５１と，一般部５１の内周端部において急激に空間幅が狭くなったスロットオープン部５２とを有している。
上記ウェッジ１は，上記一般部５１に配置される広幅部１１と，該広幅部１１よりも幅寸法が小さく，広幅部１１から突出させて設けられ上記スロットオープン部５２に配置される凸部１２とを有している。
以下，これを詳説する。
【００２２】
本例におけるステータコア５は，リング状を呈していると共に，図２に示すごとく内周部に複数のティース５５を設け，その間に上記スロット５０を形成している。
各ティース５５は，同図に示すごとく，外周側から内周側に向けて径方向に伸びるとと共に，その先端部において周方向に突出する突出部５５１を有している。この突出部５５１が対面する空間がスロット５０における上記スロットオープン部５２であり，これよりも外周側の空間が上記の一般部５１である。
【００２３】
また，本例では，同図に示すごとく，スロット５０の内周面全体に電気絶縁性を有する合成樹脂よりなる絶縁膜６を予め配設してある。具体的には，ＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer）を材料とする膜を予め形成しておいた。本例では，絶縁膜６の厚みはおよそ３００μｍとした。なお，この絶縁膜６としては，従来のような電気絶縁性を有するアラミド繊維のシートを適用することも可能である。
【００２４】
上記ウェッジ１は，図１に示すごとく，材料として，ＬＣＰ（Liquid CrystalPolymer）を用い，上記の広幅部１１と凸部１２とを有する形状に一体成形したものである。上記凸部１１の高さ寸法Ｈ１は，スロットオープン部５２の径方向の寸法，即ち，ティース５５の厚み寸法よりも若干小さい寸法にした。また，凸部１２及び広幅部１１の幅寸法Ｗ１，Ｗ２は，スロット５０のスロットオープン部５２及び一般部５１の空間幅の寸法に対応させ，対面するティース５５との間にわずかなクリアランス（図示略）が得られるような寸法に設計した。
【００２５】
このクリアランスは，ステータコア５におけるスロットオープン部５２を構成する内壁面が一般部を構成する内壁面から突出する寸法Ｌ（図２）よりも十分小さい寸法であって，かつ，スロット５０に挿入配置すべきコイルを構成する電線の直径Ｄ（図２）よりも十分小さい寸法とした。
【００２６】
なお，このウェッジ１とティース５５との間は，挿入作業性の向上のために，上記のごとく，設計上わずかにクリアランスが空いていることが好ましいが，凸部１２がウェッジ１の回転を防止する役割を果たすため，できる限りそのクリアランスが小さい方がよい。最も好ましくは，装着状態においてウェッジ１がティース５５にピッタリと面接触する状態が得られることが好ましい。
【００２７】
次に，上記ウェッジ１をステータコア５のスロット５０に挿入する作業は，コイル８のスロット５０への挿入作業が終了してから行った。本例では，事前にワイヤ８８を巻回して形成したコイル８を，ステータコア５の内周側から略直線状に移動させてスロット５０内に挿入するラジアル挿入工法を行った。そして，その後，ウェッジ１をスロット５０の内周開口部に軸方向から挿入した。
【００２８】
このとき，ウェッジ１の上記凸部１２をステータコア５の内周側に，上記広幅部１１を外周側に位置させ，それぞれ，スロット５０のスロットオープン部５２及び一般部５１に対応させて挿入した。
これにより，図１に示すごとく，ウェッジ１の広幅部１１と凸部１２とが，それぞれスロット５０の一般部５１とスロットオープン部５２との位置した状態で，スロット５０の内周開口部を確実に閉塞した状態が得られる。
【００２９】
次に，本例の作用効果につき説明する。
本例のウェッジ１は，上記のごとく，広幅部１１と凸部１２とを備えた形状を有しており，従来のシート状のものを折り曲げて作成したウェッジに比べ，形状的に剛性が格段に優れたものとなる。そのため，ステータコア５のスロット５０にコイル８をラジアル挿入工法によって挿入した後，ウェッジ１を単独で挿入する場合にも十分に耐えうる強度を有するものとなる。更に，ウェッジ１の剛性向上を利用して，従来よりもスロットオープン部の幅を広くすることもできる。それ故，上記のラジアル挿入工法をより安定的に実施することができ，製造工程の合理化を図ることができる。
【００３０】
また，ウェッジ１の広幅部１１と凸部１２とは，それぞれ，上記のごとく，ステータコア５のスロット５０の一般部５１とスロットオープン部５２に配置される。これにより，凸部１２がスロットオープン部５２に係合した状態が得られ，ウェッジ１が回転してスロットオープン部５２から抜けてしまうことを防止することができる。それ故，スロット５０の内周開口部５９の安定した閉塞状態を維持することができる。
【００３１】
実施例２
本例では，実施例１のウェッジ１をスロット５０に挿入する作業方法の一例について，さらに詳しく説明する。
本例では，図３に示すごとく，コイル挿入とウェッジ挿入とを順次行うことができる挿入装置７を用いる。
挿入装置７は，コイル８をステータコア５の内周側から外周側に向けて直線状に移動させてラジアル挿入工法を実施するコイル挿入部７１と，ウェッジ１を軸方向に移動させるウェッジ挿入部７２とを有している。なお，以下の説明における軸方向及び径方向とは，ステータコア５を配置した場合のそのモータの軸方向及び径方向を意味することとする。
【００３２】
コイル挿入部７１は，径方向に移動可能に設けられたブレードユニット７１０と，このブレードユニット７１０から軸方向に立設させた挿入ブレード７１１とを有する。また，このコイル挿入部７１は，後述するウェッジプッシャ７２５に当接した場合に，ウェッジプッシャ７２５と共に軸方向に移動可能に設けられている。
【００３３】
また，ウェッジ挿入部７２は，ウェッジ１を配置する配置孔７２１を有するウェッジマガジン７２３と，ウェッジ１を押圧する押圧ピン部７２４を有するウェッジプッシャ７２５とを備えている。押圧ピン部７２４は，ウェッジプッシャ７２５から径方向に延ばされたアーム部７２６から軸方向に向けて延設されており，ウェッジプッシャ７２５の軸方向の移動に伴って移動するように構成されている。
また，ウェッジプッシャ７２５とウェッジマガジン７２３とは，ウェッジマガジン７２３がステータコア５に当接するまでは同期して軸方向に移動可能に設けられている。
【００３４】
そして，ステータコア５のスロット５０にコイル８を挿入する際には，ステータコア５の内周側に位置したコイル８に対し，内周側から外周側へ移動させた挿入ブレード７１１を当接させ，さらにこれを外周側に移動させる。これにより，図３，図４に示すごとく，コイル８はステータコア５のスロット５０内に，直線的な動きで挿入配置される。
【００３５】
次に，ウェッジ１の挿入作業を行う場合には，図３，図５に示すごとく，予めウェッジマガジン７２３の配置孔７２１にウェッジ１を配設しておき，ウェッジマガジン７２３とウェッジプッシャ７２５とを同期させて軸方向に下降させる。そして，図６に示すごとく，ウェッジプッシャ７２５の下端がプレードユニット７１０に当接した後は，図７に示すごとく，上記ウェッジ挿入部７２とコイル挿入部７１の全体が同期して軸方向下方に移動する。
【００３６】
そして，図８に示すごとく，ウェッジマガジン７２３がステータコア５に当接した後は，このウェッジマガジン７２３のみが下降を停止し，その他の部分はさらに下降を続ける。これにより，ウェッジプッシャ７２５の押圧ピン部７２４がウェッジマガジン７２３の配置孔７２１に進入し，ウェッジ１を下方に押し出す。これにより，ウェッジ１は，スロット５０内に挿入される。
【００３７】
以上のように，本例においては，上記挿入装置７を用いることにより，ラジアル挿入工法によるコイル８の挿入作業の後に，確実にウェッジ１の挿入作業を行うことができる。特に，本例のウェッジ１が，上述したごとく広幅部１１と凸部１２とを有する剛性の高い形状を有しているので，上記の押圧ピン部７２による押圧力に十分に耐えてスムーズな挿入動作が実現される。
【００３８】
実施例３
本例では，実施例１におけるウェッジ１の形状を変更した変更例を示す。
図９に示すウェッジ１０２は，その広幅部１１の表面に，内方へ窪んだ凹部１１５を形成した例である。この場合には，スロット５０内の空間の面積を凹部１１５の分だけ大きくすることができ，コイルの充填率の向上に寄与することができる。
【００３９】
図１０に示すウェッジ１０３は，その長手方向の両端における広幅部１１及び凸部１２の両方において，端部に近づくにつれて幅寸法が小さくなるテーパ形状を設けた例である。具体的には，同図に示すごとく，広幅部１１と凸部１２の両端部において，その側面にテーパ形状を有するテーパ部１１２，１２２をそれぞれ設けた。
【００４０】
図１１に示すウェッジ１０４は，その長手方向の両端における凸部１２において，端部に近づくにつれて厚み寸法が小さくなるテーパ形状を設けた例である。具体的には，同図に示すごとく，上記広幅部１１の両端部の表面に，それぞれテーパ形状を有するテーパ部１１３を設けた。
【００４１】
図１２に示すウェッジ１０５は，その長手方向の両端における広幅部１１及び凸部１２両方において，その端部の角部を曲面状に仕上げたＲ形状とした例である。より具体的には，同図に示すごとく，広幅部１１と凸部１２の両端部におけるすべての角部に，Ｒ形状を有するＲ部１１６，１２６をそれぞれ設けた。
【００４２】
これらウェッジ１０３，１０４，１０５は，いずれも，上記テーパ形状あるいはＲ形状の存在によって，スロット５０に挿入する際の挿入性をさらに向上させることができる。
その他は，実施例１と同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，ウェッジの斜視図。
【図２】実施例１における，ウェッジをステータコアのスロットに装着した状態を示す説明図。
【図３】実施例２における，挿入装置の構造を示す説明図。
【図４】実施例２における，図３のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図５】実施例２における，図３のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図６】実施例２における，挿入装置のウェッジプッシャの加工を開始した状態を示す説明図。
【図７】実施例２における，挿入装置のウェッジプッシャがブレードユニットに当接した状態を示す説明図。
【図８】実施例２における，挿入装置からウェッジがステータコアのスロットに押し込まれた状態を示す説明図。
【図９】実施例３における，ウェッジの斜視図。
【図１０】実施例３における，（ａ）ウェッジの斜視図，（ｂ）ウェッジの正面図，（ｃ）ウェッジの底面図。
【図１１】実施例３における，ウェッジの斜視図。
【図１２】実施例３における，（ａ）ウェッジの斜視図，（ｂ）ウェッジの底面図。
【図１３】従来例における，ウェッジをステータコアのスロットに装着した状態を示す説明図。
【符号の説明】
１．．．ウェッジ，
１１．．．広幅部，
１２．．．凸部，
５．．．ステータコア，
５０．．．スロット，
５１．．．一般部，
５２．．．スロットオープン部，
５５．．．ティース，
５９．．．内周開口部，
７．．．挿入装置，
７１．．．コイル挿入部，
７１０．．．ブレードユニット，
７１１．．．挿入ブレード，
７２．．．ウェッジ挿入部，
７２１．．．配置孔，
７２３．．．ウェッジマガジン，
７２４．．．押圧ピン部，
７２５．．．ウェッジプッシャ，
８．．．コイル，

Claims

リング状のステータコアの内周側に設けられたコイル挿入用のスロットにおける内周開口部を閉塞するように該スロット内に装着されるウェッジであって，
上記スロットは，その内周端部において空間幅を狭く絞ったスロットオープン部と，その外周側において上記スロットオープン部よりも空間幅が広い一般部とを有しており，
上記ウェッジは，上記一般部に配置される広幅部と，該広幅部よりも幅寸法が小さく，上記広幅部から突出させて設けられ上記スロットオープン部に配置される凸部とを有していることを特徴とするステータコア用のウェッジ。
請求項１において，上記ウェッジは，合成樹脂により上記広幅部と上記凸部とを一体的に成形してなることを特徴とするステータコア用のウェッジ。
請求項１又は２において，上記ウェッジの上記広幅部における上記凸部を設けた面と反対側の表面には，内方へ窪んだ凹部が形成されていることを特徴とするステータコア用のウェッジ。
請求項１〜３のいずれか１項において，上記ウェッジの長手方向の少なくとも一端における上記広幅部又は上記凸部の少なくとも一方は，端部に近づくにつれて幅寸法又は厚み寸法が小さくなるテーパ形状を有していることを特徴とするステータコア用のウェッジ。
請求項１〜３のいずれか１項において，上記ウェッジの長手方向の少なくとも一端における上記広幅部又は上記凸部の少なくとも一方は，その端部の角部を曲面状に仕上げたＲ形状を有していることを特徴とするステータコア用のウェッジ。
請求項１〜５のいずれか１項において，上記広幅部は，上記ステータコアの上記スロットにおける上記一般部の内壁面との間に所定のクリアランスを保持した状態で配置される幅寸法を有していることを特徴とするステータコア用のウェッジ。
請求項６において，上記クリアランスは，上記ステータコアにおける上記スロットオープン部を構成する内壁面が上記一般部を構成する内壁面から突出する寸法よりも小さいことを特徴とするステータコア用のウェッジ。
請求項６又は７において，上記クリアランスは，上記ステータコアの上記スロットに挿入配置すべきコイルを構成する電線の直径よりも小さいことを特徴とするステータコア用のウェッジ。