JP2006238585A - Coil structure and its manufacturing method - Google Patents

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JP2006238585A JP2005048932A JP2005048932A JP2006238585A JP 2006238585 A JP2006238585 A JP 2006238585A JP 2005048932 A JP2005048932 A JP 2005048932A JP 2005048932 A JP2005048932 A JP 2005048932A JP 2006238585 A JP2006238585 A JP 2006238585A
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Katsunari Matsumoto
克成 松本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coil structure which can suppress the vibration of a core by coupling an insulating member provided in a slot and the core by means of a fixing material, while securing the insulation distance between the winding of a coil and the stator core, and to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: The coil structure is equipped with the stator core 52 where a slit is made, coil winding 51B which is provided in the slot, vanish 203 impregnating the inside of the slot, and an insulating sheet 201 which is provided between the stator core 52 and the coil winding 51B, along the inner surface of the slot. The insulating sheet 201 is composed of a core material 201A which has an opening 204 and unwoven fabrics 201B which are provided on both sides of the core material 201A. The opening 204 and the unwoven fabrics 201B constitute a pit which allows the vanish 203 to permeate through on one hand and restrains the unwoven fabrics 51B, while restraining the fabrics from entering. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、コイル構造およびその製造方法に関し、特に、ステータコアのスロットに設けられるコイル構造およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a coil structure and a manufacturing method thereof, and more particularly to a coil structure provided in a slot of a stator core and a manufacturing method thereof.

コアに形成されたスロットに設けられるコイル構造が従来から知られている。   Conventionally, a coil structure provided in a slot formed in a core is known.

たとえば、特開2000−14067号公報においては、シート面を貫通する複数の開口部を設けた絶縁シートをスロットの内面に沿って設け、該スロットに巻回したコイルとスロット内面との間隙部に固着材を含浸させたコイル構造が開示されている。   For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-14067, an insulating sheet having a plurality of openings penetrating the sheet surface is provided along the inner surface of the slot, and the gap between the coil wound around the slot and the inner surface of the slot is provided. A coil structure impregnated with a fixing material is disclosed.

また、特開2003−333785号公報においては、コイルエンドに設けられる絶縁シートに穴を設けてワニスを浸透させることにより、コイルエンドの機械的強度を確保する技術が開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-333785 discloses a technique for ensuring the mechanical strength of a coil end by providing a hole in an insulating sheet provided at the coil end to infiltrate the varnish.

また、特開平10−23698号公報においては、2枚以上の絶縁フィルムからなり、この絶縁フィルムの少なくとも1枚に複数個の穴を設けた絶縁体が開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-23698 discloses an insulator made of two or more insulating films and having a plurality of holes in at least one of the insulating films.

また、特開平7−274453号公報においては、コイル巻線の絶縁に用いられる絶縁フィルムに所定の径と表面密度の小穴を設けることが開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-274453 discloses that small holes having a predetermined diameter and surface density are provided in an insulating film used for insulating a coil winding.

また、特開平9−23601号公報においては、樹脂フィルムと芳香族ポリアミド不織布とを貼り合わせた絶縁シートを巻線部の絶縁に用いることが開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-23601 discloses that an insulating sheet obtained by bonding a resin film and an aromatic polyamide nonwoven fabric is used for insulating a winding portion.

さらに、特開2003−189523号公報においては、ステータコアの両端部に形成されるコイルエンド部にワニスを滴下するとともに絶縁紙にも直接ワニスを滴下することが開示されている。
特開2000−14067号公報 特開2003−333785号公報 特開平10−23698号公報 特開平7−274453号公報 特開平9−23601号公報 特開2003−189523号公報
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-189523 discloses that varnish is dropped on coil end portions formed at both ends of a stator core and varnish is dropped directly on insulating paper.
JP 2000-14067 A JP 2003-333785 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-23698 JP-A-7-274453 Japanese Patent Laid-Open No. 9-23601 JP 2003-189523 A

しかしながら、1つの局面では、特開2000−14067号公報に記載されるようにスロットの内面に沿って設けられる絶縁シートに開口部を設けた場合、開口部の存在によりコイル巻線の曲がりが生じやすくなり、結果として、コイル巻線とコアとの絶縁距離が保ちにくくなる場合がある。   However, in one aspect, when an opening is provided in an insulating sheet provided along the inner surface of the slot as described in JP 2000-14067 A, the winding of the coil winding is caused by the presence of the opening. As a result, it may be difficult to maintain the insulation distance between the coil winding and the core.

また、特開2003−333785号公報,特開平10−23698号公報,特開平7−274453号公報,特開平9−23601号公報において、巻線の曲がりを抑制しながら絶縁部材とスロット内面との間に固着材を含浸させる思想は開示されていない。   Further, in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2003-333785, 10-23698, 7-274453, and 9-23601, the insulation member and the inner surface of the slot are restrained while suppressing the bending of the winding. The idea of impregnating the fixing material between them is not disclosed.

さらに、他の局面では、特開2003−189523号公報に記載されるように絶縁紙にも直接ワニスを滴下した場合、ワニス(固着材)がステータコアの外表面に付着し、結果として、たとえばステータコアの内周面とロータとのクリアランスをワニスが埋めることによりロータを挿入しにくくなるなどの問題が生じる場合がある。   Further, in another aspect, when varnish is directly dropped onto insulating paper as described in JP-A-2003-189523, the varnish (fixing material) adheres to the outer surface of the stator core, and as a result, for example, the stator core When the clearance between the inner peripheral surface of the rotor and the rotor is filled with the varnish, problems such as difficulty in inserting the rotor may occur.

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、コイルの巻線とコアとの絶縁距離を確保しながらスロットに設けられた絶縁部材とコアとを固着材により結合し、コアの振動を抑制することが可能なコイル構造およびその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems. An object of the present invention is to provide a coil structure capable of suppressing the vibration of the core by bonding the insulating member provided in the slot and the core with a fixing material while securing the insulation distance between the coil winding and the core. It is in providing the manufacturing method.

本発明に係るコイル構造は、スロットが形成されたコアと、スロットに設けられたコイルと、スロット内に含浸された固着材と、スロットの内面に沿ってコアとコイルの巻線との間に設けられ、固着材を透過させる一方でコイルの曲がりを抑制する孔部を有する絶縁部材とを備える。   The coil structure according to the present invention includes a core formed with a slot, a coil provided in the slot, a fixing material impregnated in the slot, and the core and the coil winding along the inner surface of the slot. And an insulating member having a hole that transmits the fixing material and suppresses bending of the coil.

上記構成によれば、コイルの巻線の曲がりを抑制しながら絶縁部材とスロット内面との間に固着材を含浸させることができる。結果として、スロットに設けられたコイルとコアとを固着材により結合し、コアの振動を抑制することができる。   According to the above configuration, the fixing material can be impregnated between the insulating member and the inner surface of the slot while suppressing the bending of the coil winding. As a result, the coil and the core provided in the slot can be coupled with the fixing material, and the vibration of the core can be suppressed.

上記コイル構造において、絶縁部材は、開口部を有する樹脂部材と該樹脂部材の少なくともコイル側に設けられた不織布とを含むことが好ましい。   In the coil structure, the insulating member preferably includes a resin member having an opening and a non-woven fabric provided on at least the coil side of the resin member.

上記構成によれば、コイルの巻線の曲がりを抑制しながら固着材を透過させる絶縁部材において、樹脂部材によって該絶縁部材の厚みおよび固さを確保しながら、不織布によって絶縁部材の強度および固着材の浸透性を向上させることができる。したがって、絶縁部材とスロット内面との間に、より効果的に固着材を含浸させることができる。   According to the above configuration, in the insulating member that transmits the fixing material while suppressing the bending of the winding of the coil, the strength and the fixing material of the insulating member by the nonwoven fabric while ensuring the thickness and hardness of the insulating member by the resin member Can be improved. Therefore, the fixing material can be more effectively impregnated between the insulating member and the inner surface of the slot.

本発明に係るコイル構造の製造方法は、絶縁部材の主表面上に樹脂を被覆する工程と、コアに形成されたスロットに樹脂が被覆された絶縁部材を該樹脂がコア側に位置するように設ける工程と、絶縁部材を介装するようにコアにコイルを巻回する工程と、スロット内におけるコイルの巻線の周囲に固着材を含浸させる工程と、固着材を硬化させるために昇温するとともに、絶縁部材に被覆された樹脂を溶解してコイルとコアとを結合する工程とを備える。   The method for manufacturing a coil structure according to the present invention includes a step of coating a resin on a main surface of an insulating member, and an insulating member in which a resin is coated in a slot formed in the core so that the resin is positioned on the core side. The step of providing, the step of winding the coil around the core so as to interpose the insulating member, the step of impregnating the fixing material around the winding of the coil in the slot, and raising the temperature to cure the fixing material And a step of dissolving the resin coated on the insulating member to bond the coil and the core.

これにより、固着材がコアの外表面に付着することを抑制しながら絶縁部材とスロット内面との間に固着材を含浸させることができる。結果として、スロットに設けられたコイルとコアとを固着材により結合し、コアの振動を抑制することができる。   Accordingly, the fixing material can be impregnated between the insulating member and the inner surface of the slot while suppressing the fixing material from adhering to the outer surface of the core. As a result, the coil and the core provided in the slot can be coupled with the fixing material, and the vibration of the core can be suppressed.

本発明によれば、1つの局面では、コイルの巻線とコアとの絶縁距離を確保しながら絶縁部材とスロット内面との間に固着材を含浸させることができる。また、他の局面では、固着材がコアの外表面に付着することを抑制しながら絶縁部材とスロット内面との間に固着材を含浸させることができる。いずれの局面においても、スロットに設けられたコイルとコアとを固着材により結合し、コアの振動を抑制することができる。   According to the present invention, in one aspect, the fixing material can be impregnated between the insulating member and the inner surface of the slot while ensuring an insulating distance between the winding of the coil and the core. In another aspect, the fixing material can be impregnated between the insulating member and the inner surface of the slot while preventing the fixing material from adhering to the outer surface of the core. In any aspect, the coil provided in the slot and the core can be coupled by the fixing material, and the vibration of the core can be suppressed.

以下に、本発明に基づくコイル構造およびその製造方法の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。   Embodiments of a coil structure and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described below. Note that the same or corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may not be repeated.

(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係るコイル構造を有する回転電機の一例を示した断面図である。図1を参照して、回転電機100は、制御装置10と、三相ケーブル20と、シャフト30と、ロータ40と、ステータ50とを備える。
(Embodiment 1)
1 is a cross-sectional view showing an example of a rotating electrical machine having a coil structure according to Embodiment 1. FIG. Referring to FIG. 1, rotating electrical machine 100 includes a control device 10, a three-phase cable 20, a shaft 30, a rotor 40, and a stator 50.

ロータ40は、ロータコア41と、永久磁石42とを含む。ステータ50は、ステータコイル51と、ステータコア52とを含む。   The rotor 40 includes a rotor core 41 and a permanent magnet 42. Stator 50 includes a stator coil 51 and a stator core 52.

制御装置10は、回転電機100が出力すべきトルク指令値TRを回転電機100の外部に設けられたECU(Electrical Control Unit)から受け、その受けたトルク指令値TRによって指定されたトルクを出力するためのモータ制御電流MCTLIを生成し、その生成したモータ制御電流MCTLIを三相ケーブル20を介してステータ50のステータコイル51へ供給する。   The control device 10 receives a torque command value TR to be output by the rotating electrical machine 100 from an ECU (Electrical Control Unit) provided outside the rotating electrical machine 100, and outputs the torque specified by the received torque command value TR. Motor control current MCTLI is generated, and the generated motor control current MCTLI is supplied to the stator coil 51 of the stator 50 via the three-phase cable 20.

三相ケーブル20は、制御装置10とステータコイル51とを接続する。そして、三相ケーブル20は、U相ケーブル21と、V相ケーブル22と、W相ケーブル23とからなる。シャフト30は、回転軸方向DR1からロータ40のロータコア41に挿入され、ロータコア41と連結される。ロータコア41は、複数の電磁鋼板を回転軸方向DR1に積層した構造からなる。磁石42は、回転軸方向DR1からロータコア41に挿入される。   The three-phase cable 20 connects the control device 10 and the stator coil 51. The three-phase cable 20 includes a U-phase cable 21, a V-phase cable 22, and a W-phase cable 23. The shaft 30 is inserted into the rotor core 41 of the rotor 40 from the rotation axis direction DR <b> 1 and is connected to the rotor core 41. The rotor core 41 has a structure in which a plurality of electromagnetic steel plates are laminated in the rotation axis direction DR1. The magnet 42 is inserted into the rotor core 41 from the rotation axis direction DR1.

ステータ50のステータコア52は、複数の電磁鋼板を回転軸方向DR1に積層した構造からなる。ステータコイル51は、ステータコア52に巻回される。そして、ステータコイル51は、U相コイル、V相コイルおよびW相コイルからなり、これらの3つのコイルの端子が三相ケーブル20に接続される。   The stator core 52 of the stator 50 has a structure in which a plurality of electromagnetic steel plates are laminated in the rotation axis direction DR1. The stator coil 51 is wound around the stator core 52. Stator coil 51 includes a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil, and the terminals of these three coils are connected to three-phase cable 20.

図2は、図1に示すA方向から見たステータ50の平面図である。図2を参照して、ステータコア52は、中空円筒形状からなり、周方向に配列された48個のティース1を内周面に有する。コイル510〜517は、U相コイルを構成し、コイル520〜527は、V相コイルを構成し、コイル530〜537は、W相コイルを構成する。コイル510〜517,520〜527,530〜537の各々は、略円弧形状から成る。コイル510〜517は、最外周に配置される。コイル520〜527は、コイル510〜517の内側であって、それぞれ、コイル510〜517に対して円周方向に一定距離だけずれた位置に配置される。コイル530〜537は、コイル520〜527の内側であって、それぞれ、コイル520〜527に対して円周方向に一定距離だけずれた位置に配置される。   FIG. 2 is a plan view of the stator 50 as viewed from the direction A shown in FIG. Referring to FIG. 2, stator core 52 has a hollow cylindrical shape and has 48 teeth 1 arranged in the circumferential direction on the inner peripheral surface. Coils 510 to 517 constitute a U-phase coil, coils 520 to 527 constitute a V-phase coil, and coils 530 to 537 constitute a W-phase coil. Each of coils 510-517, 520-527, 530-537 has a substantially arc shape. Coils 510 to 517 are arranged on the outermost periphery. The coils 520 to 527 are arranged inside the coils 510 to 517 at positions shifted by a certain distance in the circumferential direction with respect to the coils 510 to 517, respectively. The coils 530 to 537 are arranged inside the coils 520 to 527 at positions shifted from the coils 520 to 527 by a certain distance in the circumferential direction.

コイル510〜517,520〜527,530〜537の各々は、対応する複数のティースの各々に直列に巻回される。たとえば、コイル510は、ティース1〜5に対応する。そして、コイル510は、ティース1〜5の全体に外周から所定回数巻回されて形成される。   Each of coils 510-517, 520-527, 530-537 is wound in series around each of a plurality of corresponding teeth. For example, coil 510 corresponds to teeth 1-5. The coil 510 is formed by winding a predetermined number of times around the teeth 1 to 5 from the outer periphery.

コイル511〜517,520〜527,530〜537についても、それぞれ対応するティースに巻回され、コイル510と同じようにして形成される。   The coils 511 to 517, 520 to 527, and 530 to 537 are also wound around the corresponding teeth and formed in the same manner as the coil 510.

コイル510〜513は、直列に接続され、一方端が端子U1であり、他方端が中性点UN1である。コイル514〜517は、直列に接続され、一方端が端子U2であり、他方端が中性点UN2である。   Coils 510 to 513 are connected in series, and one end is terminal U1 and the other end is neutral point UN1. Coils 514 to 517 are connected in series, and one end is terminal U2 and the other end is neutral point UN2.

コイル520〜523は、直列に接続され、一方端が端子V1であり、他方端が中性点VN1である。コイル524〜527は、直列に接続され、一方端が端子V2であり、他方端が中性点VN2である。   Coils 520 to 523 are connected in series, and one end is terminal V1 and the other end is neutral point VN1. Coils 524 to 527 are connected in series, and one end is terminal V2 and the other end is neutral point VN2.

コイル530〜533は、直列に接続され、一方端が端子W1であり、他方端が中性点WN1である。コイル534〜537は、直列に接続され、一方端が端子W2であり、他方端が中性点WN2である。   Coils 530 to 533 are connected in series, and one end is terminal W1 and the other end is neutral point WN1. Coils 534 to 537 are connected in series, and one end is terminal W2 and the other end is neutral point WN2.

中性点UN1,UN2,VN1,VN2,WN1,WN2は、1点に共通接続され、端子U1,U2は、三相ケーブル20のU相ケーブル21に接続され、端子V1,V2は、V相ケーブル22に接続され、端子W1,W2は、W相ケーブル23に接続される。   Neutral points UN1, UN2, VN1, VN2, WN1, WN2 are commonly connected to one point, terminals U1, U2 are connected to U-phase cable 21 of three-phase cable 20, and terminals V1, V2 are connected to V-phase. Connected to the cable 22, the terminals W 1 and W 2 are connected to the W-phase cable 23.

図3は、図1に示すA方向から見たロータ40およびステータ50の平面図である。図3を参照して、ロータ40は、ステータ50の内周側に配置される。そして、永久磁石42は、周方向DR2に沿って8個配置される。永久磁石42A,42C,42E,42Gは、ロータコア41の外周側がN極になるように配置され、永久磁石42B,42D,42F,42Hは、ロータコア41の外周側がS極になるように配置される。このように、8個の永久磁石42は、ロータ40の径方向DR3に着磁され、磁石の極性が隣接する磁石間で反転するように周方向DR2に配置される。そして、図2に示すコイル510〜517,520〜527,531〜537は、8個の永久磁石42(42A〜42H)に対向して配置される。   FIG. 3 is a plan view of the rotor 40 and the stator 50 viewed from the direction A shown in FIG. Referring to FIG. 3, rotor 40 is arranged on the inner peripheral side of stator 50. Eight permanent magnets 42 are arranged along the circumferential direction DR2. The permanent magnets 42A, 42C, 42E, and 42G are arranged so that the outer peripheral side of the rotor core 41 is an N pole, and the permanent magnets 42B, 42D, 42F, and 42H are arranged so that the outer peripheral side of the rotor core 41 is an S pole. . Thus, the eight permanent magnets 42 are magnetized in the radial direction DR3 of the rotor 40, and are arranged in the circumferential direction DR2 so that the polarity of the magnet is reversed between adjacent magnets. And the coils 510-517,520-527,531-537 shown in FIG. 2 are arrange | positioned facing the eight permanent magnets 42 (42A-42H).

ステータコア52は、48個のティースを含むが、この48個は、ロータ40に含まれる永久磁石42(42A〜42H)の個数の6倍(整数倍)になるように決定される。   The stator core 52 includes 48 teeth, which are determined to be 6 times (integer multiple) the number of permanent magnets 42 (42A to 42H) included in the rotor 40.

図4は、図1に示すロータ40の斜視図である。図4を参照して、ロータ40のロータコア41は、略円筒形状からなり、円筒面41Aを有する。そして、永久磁石42は、回転軸方向DR1からロータコア41に埋め込まれる。したがって、ロータ40は、IPM(Interior Permanent Magnet)からなる。   4 is a perspective view of the rotor 40 shown in FIG. Referring to FIG. 4, the rotor core 41 of the rotor 40 has a substantially cylindrical shape and has a cylindrical surface 41A. The permanent magnet 42 is embedded in the rotor core 41 from the rotation axis direction DR1. Accordingly, the rotor 40 is made of IPM (Interior Permanent Magnet).

図5は、回転電機100におけるステータコアのスロット周辺を示した図である。また、図6は、図5におけるVI−VI断面図である。図5を参照して、ステータコア52の両端には、コイルエンド51Aが形成されており、複数のティース間には、スロット200が形成されている。また、図6を参照して、スロット200内には、該スロット200の内面に沿って絶縁部材としての絶縁シート201が設けられている。コイル巻線51Bは、絶縁シート201を介してステータコア52に巻回されている。コイル巻線51Bの周囲および絶縁シート201とスロット200の内周面との隙間202には、固着材としてのワニス203が含浸されている。   FIG. 5 is a view showing the periphery of the stator core slot in the rotating electrical machine 100. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. Referring to FIG. 5, coil ends 51 </ b> A are formed at both ends of stator core 52, and slots 200 are formed between a plurality of teeth. Referring to FIG. 6, an insulating sheet 201 as an insulating member is provided in the slot 200 along the inner surface of the slot 200. The coil winding 51 </ b> B is wound around the stator core 52 via the insulating sheet 201. A varnish 203 as a fixing material is impregnated around the coil winding 51 </ b> B and a gap 202 between the insulating sheet 201 and the inner peripheral surface of the slot 200.

図7は、絶縁シート201に含まれる心材201Aを示した斜視図である。また、図8は、絶縁シート201の断面図である。図7を参照して、心材201Aには、開口部204が設けられている。また、図8を参照して、絶縁シート201は、心材201Aの両側に不織布201Bが貼り付けられた3層構造を有する。ここで、不織布201Bは、繊維間に微小な隙間を有し、ワニス203を透過させることができる。したがって、絶縁シート201の内周側(コイル側)に含浸されたワニス203は、開口部204および心材201Aの両側に貼り付けられた不織布201Bを介して隙間202に達する。つまり、心材201Aの開口部204および不織布201Bにおける繊維間の隙間は、ワニス203を透過させる孔部を形成する。   FIG. 7 is a perspective view showing a core material 201 </ b> A included in the insulating sheet 201. FIG. 8 is a cross-sectional view of the insulating sheet 201. Referring to FIG. 7, opening 204 is provided in core material 201A. Referring to FIG. 8, insulating sheet 201 has a three-layer structure in which nonwoven fabric 201B is attached to both sides of core material 201A. Here, the nonwoven fabric 201 </ b> B has minute gaps between the fibers and can transmit the varnish 203. Therefore, the varnish 203 impregnated on the inner peripheral side (coil side) of the insulating sheet 201 reaches the gap 202 via the opening 204 and the nonwoven fabric 201B attached to both sides of the core material 201A. That is, the gap between the fibers in the opening 204 of the core material 201A and the nonwoven fabric 201B forms a hole through which the varnish 203 is transmitted.

上記のように、隙間202にワニス203を含浸させることで、コイル巻線51Bとステータコア52とがワニス203を介して結合される。これにより、コイル巻線51Bおよびステータコア52の振動メカニズムが変化する。   As described above, the coil winding 51 </ b> B and the stator core 52 are coupled via the varnish 203 by impregnating the gap 202 with the varnish 203. Thereby, the vibration mechanism of coil winding 51B and stator core 52 changes.

図9は、コイル巻線およびステータコアの振動メカニズムを示した図である。ここで、図9(a)は参考例に係る回転電機における振動メカニズムを示し、図9(b)は本実施の形態に係る回転電機100における振動メカニズムを示す。   FIG. 9 is a diagram showing a vibration mechanism of the coil winding and the stator core. 9A shows a vibration mechanism in the rotating electrical machine according to the reference example, and FIG. 9B shows a vibration mechanism in the rotating electrical machine 100 according to the present embodiment.

図9(a),(b)を参照して、参考例に係る回転電機においては、ステータコアが単独で振動するが、本実施の形態に係る回転電機100においては、コイル巻線およびステータコアが一体となって振動している。   9 (a) and 9 (b), in the rotating electrical machine according to the reference example, the stator core vibrates alone, but in rotating electrical machine 100 according to the present embodiment, the coil winding and the stator core are integrated. It is vibrating.

一般に、加振力F、質量mおよび振動レベルαは、
F=mα・・・(1)
の関係を満たし、式(1)より
α/F=1/m
が導かれる。ここで、α/Fは振動しやすさを表す指標となる。つまり、振動体の質量mが大きいほど、該振動体は振動しにくい。
In general, the excitation force F, mass m and vibration level α are:
F = mα (1)
And α / F = 1 / m from equation (1)
Is guided. Here, α / F is an index representing the ease of vibration. That is, as the mass m of the vibrating body is larger, the vibrating body is less likely to vibrate.

上述した通り、本実施の形態に係る回転電機においては、絶縁シートとステータコアとの隙間にワニスが含浸されることにより、コイル巻線とステータコアとが結合され、振動体の質量mが比較的大きくなる。これにより、ステータコアの振動が抑制される。また、ステータコアに結合されたコイルがダンパーとして機能することによる振動抑制効果も期待できる。結果として、回転電機駆動時の騒音が抑制される。   As described above, in the rotating electrical machine according to the present embodiment, the gap between the insulating sheet and the stator core is impregnated with varnish, whereby the coil winding and the stator core are coupled, and the mass m of the vibrating body is relatively large. Become. Thereby, the vibration of the stator core is suppressed. Moreover, the vibration suppression effect by the coil couple | bonded with the stator core functioning as a damper can also be expected. As a result, noise during driving of the rotating electrical machine is suppressed.

図10は、回転電機の駆動時のステータコアの振動レベルを示す図である。図10において、「a」は参考例に係る回転電機における振動レベルを示し、「b」は本実施の形態に係る回転電機100における振動レベルを示す。図10に示すように、本実施の形態に係る回転電機100においては、ステータコアの振動レベルが参考例に比べて低減されている。   FIG. 10 is a diagram illustrating the vibration level of the stator core when the rotating electrical machine is driven. In FIG. 10, “a” indicates a vibration level in the rotating electrical machine according to the reference example, and “b” indicates a vibration level in the rotating electrical machine 100 according to the present embodiment. As shown in FIG. 10, in the rotating electrical machine 100 according to the present embodiment, the vibration level of the stator core is reduced compared to the reference example.

次に、心材の開口部上に不織布を設けることの意義について説明する。   Next, the significance of providing a nonwoven fabric on the opening of the core material will be described.

図11は、ステータコア52にコイルを巻回する途中工程を模式的に示した図である。図11を参照して、ステータコア52の両側の軸方向端部に形成されたコイルエンド51Aは、ステータコア52に向けて押付けられる。   FIG. 11 is a diagram schematically showing an intermediate step of winding a coil around the stator core 52. Referring to FIG. 11, coil ends 51 </ b> A formed at axial end portions on both sides of stator core 52 are pressed toward stator core 52.

図12は、図11に示される工程によるコイル巻線の曲がりを説明する図である。図12を参照して、コイルエンド51Aがステータコア52の軸方向に押付けられることで、コイル巻線51Bに曲がりが生じる。図12に示すようにコイル巻線が変形することにより、絶縁シート201はステータコア52に向けて押付けられ、隙間202の幅が狭くなるため、隙間202に流入したワニスによってコイルとステータコアとが結合されやすくなる。一方で、コイル巻線がこのように変形することで、絶縁距離を保つことが必要なコイル巻線とステータコアとの距離が小さくなる。したがって、コイル巻線の過度の変形を抑制することが重要である。   FIG. 12 is a diagram for explaining the bending of the coil winding in the process shown in FIG. Referring to FIG. 12, when coil end 51A is pressed in the axial direction of stator core 52, bending occurs in coil winding 51B. As shown in FIG. 12, when the coil winding is deformed, the insulating sheet 201 is pressed against the stator core 52 and the width of the gap 202 is narrowed. Therefore, the coil and the stator core are coupled by the varnish that flows into the gap 202. It becomes easy. On the other hand, since the coil winding is deformed in this way, the distance between the coil winding and the stator core that needs to maintain an insulation distance is reduced. Therefore, it is important to suppress excessive deformation of the coil winding.

これに対し、本実施の形態においては、心材201Aの開口部204上に不織布201Bが設けられていることにより、コイル巻線51Bが開口部204内に入り込むことが抑制されている。つまり、心材201Aに対してコイル巻線51B側に設けられた不織布201Bは、コイル巻線51Bの曲がりを抑制するという機能を果たす。これにより、コイル巻線51Bとステータコア52との間隔を、絶縁性が確保できる一定の距離(ここでは、心材201Aの厚み程度)以上に保つことができる。   On the other hand, in this Embodiment, since the nonwoven fabric 201B is provided on the opening part 204 of the core material 201A, the coil winding 51B is suppressed from entering the opening part 204. In other words, the nonwoven fabric 201B provided on the coil winding 51B side with respect to the core material 201A functions to suppress the bending of the coil winding 51B. Thereby, the space | interval of the coil winding 51B and the stator core 52 can be maintained more than the fixed distance (here about thickness of the core material 201A) which can ensure insulation.

一方、心材201Aのステータコア52側に不織布201Bを設けることで、開口部204を通過したワニスが、該不織布201Bに浸透して隙間202の全体に行き渡りやすくなる。ここで、ワニスは、開口部204の下側のみならず、毛細管現象によって、開口部204の上側にも行き渡る。結果として、コイルとステータコアとの結合度が高められ、上述した振動レベル低減の効果が高められる。つまり、心材201Aに対してステータコア52側に設けられた不織布201Bは、開口部204を通過したワニスを隙間202のより広い範囲に行き渡らせるという機能を果たす。なお、このステータコア52側の不織布201Bに代えて、スポンジなどの多孔体を用いることによっても、同様の効果が得られると考えられる。   On the other hand, by providing the nonwoven fabric 201B on the stator core 52 side of the core material 201A, the varnish that has passed through the opening 204 penetrates the nonwoven fabric 201B and easily spreads over the entire gap 202. Here, the varnish spreads not only below the opening 204 but also above the opening 204 by capillary action. As a result, the degree of coupling between the coil and the stator core is increased, and the above-described effect of reducing the vibration level is enhanced. That is, the nonwoven fabric 201B provided on the stator core 52 side with respect to the core material 201A functions to spread the varnish that has passed through the opening 204 over a wider range of the gap 202. It is considered that the same effect can be obtained by using a porous material such as sponge instead of the nonwoven fabric 201B on the stator core 52 side.

図13は、本実施の形態に係るコイル構造の変形例におけるステータコア52のスロット200に取付けられる絶縁シート201を示した図である。なお、図13(a)は、該シートの縦断面図であり、図13(b)は、図13(a)におけるXIIIB−XIIIB断面図である。図13を参照して、本変形例においては、心材201Aに対してステータコア側に不織布が設けられず、代わりに、心材201Aのステータコア52側の側面に溝部205が形成されている。これにより、開口部204を通過したワニスは、溝部205を伝って隙間202の広い範囲に行き渡る。   FIG. 13 is a view showing an insulating sheet 201 attached to the slot 200 of the stator core 52 in a modification of the coil structure according to the present embodiment. FIG. 13A is a longitudinal sectional view of the sheet, and FIG. 13B is an XIIIB-XIIIB sectional view in FIG. Referring to FIG. 13, in the present modification, a nonwoven fabric is not provided on the stator core side with respect to core material 201 </ b> A, and a groove 205 is formed on the side surface of core material 201 </ b> A on the stator core 52 side. As a result, the varnish that has passed through the opening 204 reaches the wide range of the gap 202 through the groove 205.

ところで、上記の心材201Aは、たとえばポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)などを含んで構成される。これにより、比較的低いコストで一定の厚みを確保し、コイル巻線51Bとステータコア52との絶縁距離を確保することができる。一方で、これらの材料は比較的脆い性質を有する場合があるため、心材201Aの片側または両側にたとえばポリアミド系の不織布201Bを設けることで、絶縁シート201の強度を向上させることができる。   By the way, said core material 201A is comprised including polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), etc., for example. As a result, a certain thickness can be secured at a relatively low cost, and an insulation distance between the coil winding 51B and the stator core 52 can be secured. On the other hand, since these materials may have relatively fragile properties, the strength of the insulating sheet 201 can be improved by providing, for example, a polyamide-based nonwoven fabric 201B on one side or both sides of the core material 201A.

なお、不織布201Bに代えて、たとえば微細な孔が設けられた樹脂フィルムを開口部204上に設けることによっても、コイル巻線とステータコアとの絶縁距離を保ちながら、絶縁シートとステータコアとの隙間に固着材を含浸させて、ステータコアの振動を抑制することができると考えられる。   In place of the non-woven fabric 201B, for example, by providing a resin film having fine holes on the opening 204, the gap between the insulating sheet and the stator core is maintained while maintaining the insulation distance between the coil winding and the stator core. It is considered that the vibration of the stator core can be suppressed by impregnating the fixing material.

上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係るコイル構造は、スロット200が形成されたステータコア52と、スロット200に設けられたコイル巻線51Bと、スロット200内に含浸されたワニス203と、スロット200の内面に沿ってステータコア52とコイル巻線51Bとの間に設けられる絶縁シート201とを備える。ここで、絶縁シート201は、開口部204を有する樹脂部材としての心材201Aと該心材201Aの少なくともコイル巻線51B側に設けられた不織布201Bとで構成される。開口部204および不織布201Bは、ワニス203を透過させる一方でコイル巻線51Bの曲がりを抑制する孔部を構成する。そして、「孔部」内にコイル巻線51Bが入り込むことが抑制されている。   The above contents are summarized as follows. That is, the coil structure according to the present embodiment includes a stator core 52 in which the slot 200 is formed, a coil winding 51B provided in the slot 200, a varnish 203 impregnated in the slot 200, and an inner surface of the slot 200. And an insulating sheet 201 provided between the stator core 52 and the coil winding 51B. Here, the insulating sheet 201 includes a core material 201A as a resin member having an opening 204 and a nonwoven fabric 201B provided on at least the coil winding 51B side of the core material 201A. The opening 204 and the nonwoven fabric 201B constitute a hole that transmits the varnish 203 and suppresses the bending of the coil winding 51B. The coil winding 51B is prevented from entering the “hole”.

(実施の形態2)
図14は、実施の形態2に係るコイル構造の製造方法における途中工程を示した図である。本実施の形態においては、図14に示すように、樹脂206がコーティングされた絶縁シート201が、ステータコア52のスロット200に取付けられている。
(Embodiment 2)
FIG. 14 is a diagram illustrating an intermediate step in the method for manufacturing a coil structure according to the second embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 14, the insulating sheet 201 coated with the resin 206 is attached to the slot 200 of the stator core 52.

図14に示される工程の後、絶縁シート201を介装するようにコイルが巻回され、コイル巻線の周囲にワニスが含浸される。そして、ワニスを硬化させるための昇温工程が施される。   After the process shown in FIG. 14, the coil is wound so as to interpose the insulating sheet 201, and the varnish is impregnated around the coil winding. And the temperature rising process for hardening a varnish is given.

絶縁シート201にコーティングされた樹脂206は、上記昇温工程時の高温(たとえば160℃程度)によって溶解する。この結果、絶縁シート201とステータコア内周面との隙間に樹脂206が充填され、樹脂206の硬化によりコイルとステータコアとが結合される。なお、樹脂206は、上記隙間に完全に充填される必要はなく、コイルとステータコアとが一体となって振動する程度に満たされればよい。   The resin 206 coated on the insulating sheet 201 is dissolved by the high temperature (for example, about 160 ° C.) during the temperature raising step. As a result, the resin 206 is filled in the gap between the insulating sheet 201 and the inner peripheral surface of the stator core, and the coil and the stator core are coupled by curing the resin 206. The resin 206 does not need to be completely filled in the gap, and may be filled to such an extent that the coil and the stator core vibrate together.

本実施の形態においても、コイルとステータコアとが一体化され、振動体の質量が大きくなることにより、回転電機駆動時のステータコアの振動を抑制することが可能になる。   Also in the present embodiment, since the coil and the stator core are integrated and the mass of the vibrating body is increased, it is possible to suppress the vibration of the stator core when the rotating electrical machine is driven.

図15は、参考例に係る回転電機におけるロータコアおよびステータコアを示した縦断面図である。図15を参照して、本参考例においては、絶縁シートの内側のみならず、絶縁シートとしての絶縁紙自体にもワニスを滴下することにより、絶縁シートとステータコアとの隙間にワニスを充填することが試みられている。しかしながら、本参考例によれば、図15に示すように、ステータコアの外表面(上面、下面および内周面など)にワニス203が付着する場合がある。この結果、ステータコア52内へのロータコア41の挿入や、ボルト53によるステータコア52の締結が行ないにくくなるという問題が生じる。また、付着したワニスが回転電機の運転中に剥がれることを防止する必要が生じる。   FIG. 15 is a longitudinal sectional view showing a rotor core and a stator core in a rotating electrical machine according to a reference example. Referring to FIG. 15, in this reference example, the varnish is filled in the gap between the insulating sheet and the stator core by dropping the varnish not only on the inside of the insulating sheet but also on the insulating paper itself as the insulating sheet. Has been tried. However, according to this reference example, as shown in FIG. 15, the varnish 203 may adhere to the outer surface (upper surface, lower surface, inner peripheral surface, etc.) of the stator core. As a result, there arises a problem that it becomes difficult to insert the rotor core 41 into the stator core 52 and to fasten the stator core 52 with the bolts 53. In addition, it is necessary to prevent the adhered varnish from peeling off during operation of the rotating electrical machine.

これに対し、本実施の形態に係るコイル構造によれば、ワニスがステータコア52の外表面に付着することを抑制しながら絶縁シート201とスロット200内周面との間にワニスを含浸させることができる。結果として、スロット200に設けられた絶縁シート201とステータコア52とをワニスにより結合し、実施の形態1と同様に、回転電機駆動時のステータコア52の振動を抑制することができる。   On the other hand, according to the coil structure according to the present embodiment, the varnish can be impregnated between the insulating sheet 201 and the inner peripheral surface of the slot 200 while suppressing the varnish from adhering to the outer surface of the stator core 52. it can. As a result, the insulating sheet 201 provided in the slot 200 and the stator core 52 are coupled by varnish, and the vibration of the stator core 52 when the rotating electrical machine is driven can be suppressed as in the first embodiment.

上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係るコイル構造の製造方法は、絶縁部材としての絶縁シート201の主表面上に樹脂206をコーティングする工程と、ステータコア52に形成されたスロット200に樹脂206がコーティングされた絶縁シート201を樹脂206がステータコア52側に位置するように設ける工程と、絶縁シート201を介装するようにステータコア52にコイルを巻回する工程と、スロット200内におけるコイル巻線の周囲に固着材としてのワニスを含浸させる工程と、ワニスを硬化させるために昇温するとともに、絶縁シート201にコーティングされた樹脂206を溶解して絶縁シート201とステータコア52とを結合する工程とを備える。   The above contents are summarized as follows. That is, in the coil structure manufacturing method according to the present embodiment, the resin 206 is coated on the slot 200 formed on the stator core 52 and the step of coating the resin 206 on the main surface of the insulating sheet 201 as an insulating member. The step of providing the insulating sheet 201 so that the resin 206 is located on the stator core 52 side, the step of winding a coil around the stator core 52 so as to interpose the insulating sheet 201, and the periphery of the coil winding in the slot 200 A step of impregnating the varnish as a material, and a step of bonding the insulating sheet 201 and the stator core 52 by increasing the temperature to cure the varnish and dissolving the resin 206 coated on the insulating sheet 201.

(実施の形態3)
図16は、実施の形態3に係るコイル構造を有するステータコア52のスロット200周辺を示した図である。図16を参照して、本実施の形態においては、絶縁シート201に切り欠き部207が設けられている。
(Embodiment 3)
FIG. 16 is a view showing the periphery of the slot 200 of the stator core 52 having the coil structure according to the third embodiment. Referring to FIG. 16, in the present embodiment, cutout portion 207 is provided in insulating sheet 201.

切り欠き部207を設けることにより、ティース1の表面に滴下されたワニスが、スロット200の内周面と絶縁シート201との隙間に流入する。そして、スロット200の内周面と絶縁シート201との隙間にワニスが充填され、コイルとステータコアとが結合される。この結果、振動体の質量が大きくなり、実施の形態1,2と同様に、回転電機駆動時のステータコア52の振動を抑制することが可能になる。   By providing the notch 207, the varnish dripped onto the surface of the tooth 1 flows into the gap between the inner peripheral surface of the slot 200 and the insulating sheet 201. And the varnish is filled in the clearance gap between the inner peripheral surface of the slot 200 and the insulating sheet 201, and a coil and a stator core are couple | bonded. As a result, the mass of the vibrating body is increased, and the vibration of the stator core 52 when the rotating electrical machine is driven can be suppressed as in the first and second embodiments.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した各実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。また、今回開示された実施の形態は全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。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。   Although the embodiments of the present invention have been described above, it is planned from the beginning to appropriately combine the characteristic portions of the respective embodiments described above. The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の実施の形態1に係るコイル構造を有する回転電機の一例を示した断面図である。It is sectional drawing which showed an example of the rotary electric machine which has the coil structure which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1に示すA方向から見たステータの平面図である。It is a top view of the stator seen from the A direction shown in FIG. 図1に示すA方向から見たロータおよびステータの平面図である。It is a top view of the rotor and stator seen from the A direction shown in FIG. 図1に示すロータの斜視図である。It is a perspective view of the rotor shown in FIG. 図1に示す回転電機におけるステータコアのスロット周辺を示した図である。It is the figure which showed the slot periphery of the stator core in the rotary electric machine shown in FIG. 図5におけるVI−VI断面図である。It is VI-VI sectional drawing in FIG. 図6に示される絶縁部材に含まれる心材を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the core material contained in the insulating member shown by FIG. 図6に示される絶縁部材を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the insulating member shown by FIG. ステータコアおよびコイル巻線の振動メカニズムを示した図であり、(a)は参考例に係る回転電機における振動メカニズムを示し、(b)は本発明の実施の形態1に係る回転電機における振動メカニズムを示す。It is the figure which showed the vibration mechanism of a stator core and a coil winding, (a) shows the vibration mechanism in the rotary electric machine which concerns on a reference example, (b) shows the vibration mechanism in the rotary electric machine which concerns on Embodiment 1 of this invention. Show. 回転電機の駆動時のステータコアの振動レベルを示す図である。It is a figure which shows the vibration level of the stator core at the time of the drive of a rotary electric machine. コイルエンドをステータコアの軸方向に押付ける工程を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the process of pressing a coil end to the axial direction of a stator core. 図11に示される工程によるコイル巻線の曲がりを説明する図である。It is a figure explaining the bending of the coil winding by the process shown by FIG. 本発明の実施の形態1に係るコイル構造の変形例におけるステータコアのスロットに取付けられる絶縁部材を示した図であり、(a)は縦断面図であり、(b)は(a)におけるXIIIB−XIIIB断面図である。It is the figure which showed the insulating member attached to the slot of the stator core in the modification of the coil structure which concerns on Embodiment 1 of this invention, (a) is a longitudinal cross-sectional view, (b) is XIIIB- in (a). It is XIIIB sectional drawing. 本発明の実施の形態2に係るコイル構造の製造方法における、ステータコアのスロットに絶縁部材を取付ける工程を示した図である。It is the figure which showed the process of attaching an insulating member to the slot of a stator core in the manufacturing method of the coil structure which concerns on Embodiment 2 of this invention. 参考例に係る回転電機におけるロータコアおよびステータコアを示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the rotor core and stator core in the rotary electric machine which concerns on a reference example. 本発明の実施の形態3に係るコイル構造を有するステータコアのスロット周辺を示した図である。It is the figure which showed the slot periphery of the stator core which has the coil structure which concerns on Embodiment 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1〜5 ティース、10 制御装置、20 三相ケーブル、21 U相ケーブル、22 V相ケーブル、23 W相ケーブル、30 シャフト、40 ロータ、41 ロータコア、41A 円筒面、42,42A〜42H 永久磁石、50 ステータ、51 ステータコイル、51A コイルエンド、51B コイル巻線、52 ステータコア、100 回転電機、200 スロット、201 絶縁シート、201A 心材、201B 不織布、202 隙間、203 ワニス、204 開口部、205 溝部、206 樹脂、207 切り欠き部、510〜517,520〜527,530〜537 コイル、U1,U2,V1,V2,W1,W2 端子、UN1,UN2,VN1,VN2,WN1,WN2 中性点。   1 to 5 teeth, 10 control device, 20 three-phase cable, 21 U-phase cable, 22 V-phase cable, 23 W-phase cable, 30 shaft, 40 rotor, 41 rotor core, 41A cylindrical surface, 42, 42A to 42H permanent magnet, 50 Stator, 51 Stator Coil, 51A Coil End, 51B Coil Winding, 52 Stator Core, 100 Rotating Electric Machine, 200 Slot, 201 Insulating Sheet, 201A Core Material, 201B Nonwoven Fabric, 202 Gap, 203 Varnish, 204 Opening, 205 Groove, 206 Resin, 207 Notch, 510-517, 520-527, 530-537 Coil, U1, U2, V1, V2, W1, W2 terminals, UN1, UN2, VN1, VN2, WN1, WN2 Neutral point.

Claims (3)

スロットが形成されたコアと、
前記スロットに設けられたコイルと、
前記スロット内に含浸された固着材と、
前記スロットの内面に沿って前記コアと前記コイルの巻線との間に設けられ、前記固着材を透過させる一方で前記コイルの曲がりを抑制する孔部を有する絶縁部材とを備えた、コイル構造。
A core formed with a slot;
A coil provided in the slot;
A fixing material impregnated in the slot;
A coil structure including an insulating member provided between the core and the winding of the coil along the inner surface of the slot, and having a hole that transmits the fixing material and suppresses the bending of the coil. .
前記絶縁部材は、開口部を有する樹脂部材と前記樹脂部材の少なくとも前記コイル側に設けられた不織布とを含む、請求項1に記載のコイル構造。   The coil structure according to claim 1, wherein the insulating member includes a resin member having an opening and a non-woven fabric provided on at least the coil side of the resin member. 絶縁部材の主表面上に樹脂を被覆する工程と、
コアに形成されたスロットに前記樹脂が被覆された絶縁部材を該樹脂が前記コア側に位置するように設ける工程と、
前記絶縁部材を介装するように前記コアにコイルを巻回する工程と、
前記スロット内における前記コイルの巻線の周囲に固着材を含浸させる工程と、
前記固着材を硬化させるために昇温するとともに、前記絶縁部材に被覆された前記樹脂を溶解して前記コイルと前記コアとを結合する工程とを備えた、コイル構造の製造方法。
Coating the resin on the main surface of the insulating member;
Providing an insulating member coated with the resin in a slot formed in the core so that the resin is located on the core side;
Winding a coil around the core so as to interpose the insulating member;
Impregnating a fixing material around the winding of the coil in the slot;
A method for manufacturing a coil structure, comprising: raising the temperature to cure the fixing material, and dissolving the resin coated on the insulating member to bond the coil and the core.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007166731A (en) * 2005-12-12 2007-06-28 Nissan Motor Co Ltd Rotary electric motor and varnish impregnation method
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