JP2007221912A - 回転電機用電機子 - Google Patents

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Abstract

【課題】電機子コアの突極の両側のスロットにそれぞれ収容される一対のコイル辺と、それらのコイル辺の長手方向と直交する方向で相互に平行に延びる一対のコイル端と、外方に膨らんで両コイル辺および両コイル端の両端間を結ぶ彎曲部とを有し、平角導線をエッジワイズで巻回して成るコイルが突極に巻装される回転電機用電機子において、スロット内でのコイルの占積率を高める。
【解決手段】両コイル辺16を構成する部分で平角導線19を相互に密接させるとともに両コイル端17を構成する部分では彎曲部18から遠ざかるにつれて平角導線19相互の間隔が大きくなるように整形されたコイル14Uが、突極13aに巻装される。
【選択図】 図2

Description

本発明は、電機子コアに設けられた突極の両側のスロットにそれぞれ収容される一対のコイル辺と、それらのコイル辺の長手方向と直交する方向で相互に平行に延びる一対のコイル端と、外方に膨らんで前記両コイル辺および前記両コイル端の両端間を結ぶ彎曲部とを有し、平角導線をエッジワイズで巻回して成るコイルが前記突極に巻装される回転電機用電機子に関する。
このような回転電機用電機子は、たとえば特許文献1によって知られている。
特開2003−164085号公報
ところで、平角導線をエッジワイズで巻回することにより、図4で示すように、一対のコイル辺と、それらのコイル辺の長手方向と直交する方向で相互に平行に延びる一対のコイル端と、外方に膨らんで前記両コイル辺および前記両コイル端の両端間を結ぶ彎曲部とを有するコイルを構成すると、コイル辺およびコイル端間を結ぶ彎曲部では、図5で示すように、内周側の平角導線の厚みが外周側の平角導線の厚みよりも大きくなり、コイル辺の部分では各平角導線間に間隙が生じてしまう。
上記特許文献1で開示されたものでは、コイル辺の部分で各平角導線間に間隙を生じさせたままでコイルを電機子コアの突極に巻装しており、このようなものでは、電機子コアの軸線に直交する平面においてスロット内で平角導線が占める面積の割合(占積率)が高いとは言えず、効率を高めるためには占積率をより高めることが望まれる。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、スロット内でのコイルの占積率を高め得るようにした回転電機用電機子を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、電機子コアに設けられた突極の両側のスロットにそれぞれ収容される一対のコイル辺と、それらのコイル辺の長手方向と直交する方向で相互に平行に延びる一対のコイル端と、外方に膨らんで前記両コイル辺および前記両コイル端の両端間を結ぶ彎曲部とを有し、平角導線をエッジワイズで巻回して成るコイルが前記突極に巻装される回転電機用電機子において、前記両コイル辺を構成する部分で複数枚の平角導線を相互に密接させるとともに前記両コイル端を構成する部分では前記彎曲部から遠ざかるにつれて複数枚の前記平角導線相互の間隔が大きくなるように整形された前記コイルが、前記突極に巻装されることを特徴とする。
また請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明の構成に加えて、前記電機子コアの両端に、前記両コイル端にそれぞれ対向する対向支持板部を一体に有する支持板がそれぞれ締結され、前記両コイル端および前記対向支持板部間に挟まれる挟持板部を有して絶縁材料により形成されるボビンが、前記両コイル端および前記突極間にそれぞれ介装され、前記対向支持板部、前記挟持板部および前記コイル端が縛り部材でまとめて縛りつけられることを特徴とする。
さらに請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の発明の構成に加えて、複数の前記コイルと、前記電機子コアの軸線に沿う方向で各コイルから立ち上がる一対の立ち上がり部ならびに両立ち上がり部と角度をなす平面に配置されて立ち上がり部間を連結する連結部を有して前記コイル間を一体に結ぶ複数の渡り線とから成る3相のコイルユニットが、前記コイルを巻装する前記突極を電機子コアの周方向にずらせて前記電機子コアに装着され、各相のコイルユニットの渡り線の立ち上がり部の前記コイルからの立ち上がり長さが、前記各相の渡り線の連結部が電機子コアの軸線方向に間隔をあけて重なるように配置されることを可能として相互に異なって設定されることを特徴とする。
請求項1記載の発明によれば、平角導線をエッジワイズで巻回することにより形成されるコイルの彎曲部では、内周側の平角導線の厚みが外周側の平角導線の厚みよりも大きくなるものの、電機子コアのスロットに収容されるコイル辺の部分では相互に重なった平角導線同士が密接するようにコイルが整形されるので、スロット内でのコイルの占積率を高めることができる。
また請求項2記載の発明によれば、電機子コアに締結された支持板が備える対向支持板部と、コイルのコイル端および電機子コアの突極間に介装されるボビンが備えるととともに前記コイル端および前記対向支持板部間に挟まれる挟持板部と、前記コイル端とが縛り部材でまとめて縛り付けられるので、電機子コアにコイルおよびボビンを確実に固定することができる。
さらに請求項3記載の発明によれば、複数のコイルならびにそれらのコイル間を結ぶ渡り線を一体に形成して成る3相のコイルユニットを電機子コアに装着するので、コイル同士を結ぶ接続作業が不要となり、組付け工数を低減することができる。しかも渡り線が、電機子コアの軸線に沿う方向でコイルから立ち上がる一対の立ち上がり部ならびに両立ち上がり部と角度をなす平面に配置されて立ち上がり部間を連結する連結部を有するものであり、立ち上がり部のコイルからの立ち上がり長さが、各相で異なって設定されるので各相の渡り線が相互に干渉することを回避して、コンパクトに渡り線を配置することができる。
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
図1〜図8は本発明の一実施例を示すものであり、図1はステータの一部を軸方向一端側から見た正面図、図2は図1の2−2線断面図、図3は図2の3−3線断面図、図4は整形前のコイルを示す斜視図、図5は図4の5−5線断面図、図6は突極を除く部分ではステータコアを省略した状態でコイルの固定構造を示す斜視図、図7は図6で示した構造のステータコアを省略した状態での分解斜視図、図8はステータコアを省略した状態での3相のコイルユニットのステータコアへの装着状態を示す斜視図である。
先ず図1〜図3において、回転電機における電機子としてのステータ11は、複数枚のコア板12,12…を積層して成る電機子コアとしてのステータコア13に、U相、V相およびW相のコイル14U,14V,14Wが装着されて成るものであり、ステータコア13の内周には複数の突極13a…が等間隔をあけて設けられ、各相のコイル14U,14V,14Wは、巻装すべき前記突極13a…をステータコア13の周方向にずらせるようにして各突極13a…にそれぞれ巻装される。
前記U相のコイル14Uは、前記突極13aの両側のスロット15,15にそれぞれ収容される一対のコイル辺16,16と、それらのコイル辺16…の長手方向と直交する方向で相互に平行に延びる一対のコイル端17,17と、外方に膨らんで前記両コイル辺16…および前記両コイル端17…の両端間を結ぶ彎曲部18,18…とを有して、絶縁被覆された平角導線19をエッジワイズでたとえば6回巻回して成る。
またV相およびW相のコイル14V,14Wも前記U相のコイル14Uと同様に構成されており、以下の説明ではU相のコイル14Uについて詳細に説明するが、V相およびW相のコイル14V,14Wについては、U相のコイル14Uに対応する部分に同一の参照符号を付して図示するだけで詳細な説明は省略する。
図4および図5において、前記コイル14Uを構成すべく平角導線19をエッジワイズで巻回した状態のままでは、コイル辺16…およびコイル端17…間を結ぶ彎曲部18…では、内周側の平角導線19の厚みd1が外周側の平角導線19の厚みd2よりも大きくなり、このままの状態では、コイル辺16…の部分では各平角導線19…間に間隙が生じてしまう。
そこで本発明に従うと、一対の両コイル辺16…を構成する部分では平角導線19…を相互に密接させるとともに一対のコイル端17…を構成する部分では前記彎曲部18…から遠ざかるにつれて平角導線19…相互の間隔が大きくなるように整形する。その際、コイル端17…の傾き方向は、図2で示すように、一方のコイル端17がステータコア13の半径方向外方に傾き、他方のコイル端17がステータコア13の半径方向内方に傾くようにしてもよく、両コイル端17…がステータコア13の半径方向に沿って同一方向に傾くようにしてもよい。而して成形後のコイル14Uは、ステータコア13との絶縁性を高め、また突極13aとの接触によって絶縁被覆が万一剥離してしまうことを防止するために、両コイル辺16…に絶縁紙20…を巻き付けた状態で、前記突極13aに巻装されることになる。
而して各突極13aは、成形後の前記コイル14Uをステータコア13の半径方向内方側から装着することを可能とすべくステータコア13の周方向に沿う幅を一定として形成されるものであり、巻装された前記コイル14Uよりも内方側で前記突極13aの両側には、ステータコア13の軸方向に延びる嵌合溝21,21がそれぞれ設けられる。
而して前記突極13aの嵌合溝21…には、スロット15をステータコア13の半径方向内方側から閉じるようにしてスロットウエッジ22が嵌合される。このスロットウエッジ22は、たとえば磁性粉を加圧成形して成るものであり、ステータコア13の半径方向に沿う前記突極13aの内端部に連接される一対のコア部22a,22aと、それらのコア部22a,22aを連結する連結部22bと、前記嵌合溝21…に嵌合すべく前記コア部22a…からそれぞれ突設される嵌合突部22c,22cとを一体に有する。前記コア部22aは、前記突極13aの内端部両側に連接される一対のコア部22a…および前記突極13aでティースを構成するような形状を有するものであり、突極13aから遠ざかるにつれてステータコア13の半径方向に沿う幅が薄くなるように形成されており、前記連結部22bは、両コア部22a…間にスロット15内のコイル14U側に臨む溝23を形成するようにして両コア部22a…よりも幅を狭くして形成される。
図6および図7を併せて参照して、前記ステータコア13の両端には、各コイル14U,14V,14Wが備える両コイル端17…にそれぞれ対向する対向支持板部25a…を内周側に一体に有する支持板25…が当接されるものであり、周方向に間隔をあけた複数箇所で、ステータコア13の軸方向他端側からステータコア13および前記両支持板25…に挿通されるボルト26…に、ナット27…を螺合して締めつけることにより、前記両支持板25…がステータコア13の両端に締結される。
前記各ボルト26…に対応した部分で前記支持板25…には、ステータコア13の半径方向に沿う外方側に開放した凹部28…と、該凹部28…の中央部から外方に突出した四角形状の突部29…とが設けられており、前記各ボルト26…を挿通せしめる挿通孔30…がその略半部を前記突部29…に配置するようにして支持板25…に設けられる。しかも前記突部29…が備える一対の外端角部は予め折り曲げられており、挿通孔30…に挿通されたボルト26…にナット27…を螺合して締めつけた状態では、図1で示すように、前記突部29…の両外端角部は、前記ナット27…およびボルト26…の頭部に近接対向する規制曲げ部29a,29aを形成するようにさらに折り曲げられる。これにより前記ナット27…およびボルト26…の頭部は前記両規制曲げ部29a,29a…で包み込まれることになり、それによりボルト26…およびナット27…の緩み止めが果たされる。
また各突極13a…に巻装されたコイル14U…の両コイル端17…および各突極13a…間には、絶縁材料たとえば合成樹脂から成るボビン31…がそれぞれ介装されるものであり、このボビン31…には、コイル端17…および前記対向支持板部25a…間に挟まれる挟持板部31a…が一体に形成される。また前記対向支持板部25a…および挟持板部31a…には相互に対応して、たとえば矩形に形成される開口部32…,33…がそれぞれ設けられており、前記ボビン31…には、前記開口部32…,33…に通じる溝34…を形成する一対の壁部31b,31bがコイル端17…の内周に当接するようにして突設される。
而して前記対向支持板部25a、前記挟持板部31aおよび前記コイル端17は、前記両開口部32,33および前記溝34を通る縛り部材としてのファスナ35もしくは糸でまとめて縛りつけられる。
図8において、前記ステータコア13には、U相、V相およびW相である3相のコイルユニット36U,36V,36Wが装着されるものであり、各相のコイルユニット36U,36V,36Wは、複数のコイル14U…,14V…,14W…と、ステータコア13の軸方向他端側で各コイル14U…,14V…,14W…間を結ぶ渡り線37U…,37V…,37W…とを一体に有するものであり、前記コイル14U…,14V…,14W…を巻装する前記突極13a…をステータコア13の周方向にずらせてステータコア13に装着される。
しかも前記渡り線37U,37V,37Wは、ステータコア13の軸線に沿う方向で各コイル14U,14V,14Wから立ち上がる一対の立ち上がり部37Ua,37Ua;37Va,37Va;37Wa,37Waと、両立ち上がり部37Ua…,37Va…,37Wa…と角度をなす平面に配置されるように両立ち上がり部37Ua…,37Va…,37Wa…から屈曲されて両立ち上がり部37Ua…,37Va…,37Wa…間を連結する連結部37Ub,37Vb,37Wbから成り、各相のコイルユニット36U,36V,36Wの渡り線37U…,37V…,37W…の立ち上がり部37Ua…,37Va…,37Wa…の前記コイル14U,14V,14Wからの立ち上がり長さLU,LV,LWは、前記各相の渡り線37U…,37V…,37W…の連結部37Ub,37Vb,37Wbがステータコア13の軸線方向に間隔をあけて重なるように配置されることを可能として相互に異なって設定されるものであり、この実施例では、LU<LV<LWに設定される。
次にこの実施例の作用について説明すると、ステータコア13の内周に設けられた突極13a…に巻装されるコイル14U,14V,14Wは、前記突極13a…の両側のスロット15…にそれぞれ収容される一対のコイル辺16…と、それらのコイル辺16…の長手方向と直交する方向で相互に平行に延びる一対のコイル端17…と、外方に膨らんで前記両コイル辺16…および前記両コイル端17…の両端間を結ぶ彎曲部18,18…とを有し、平角導線19をエッジワイズで巻回して成り、このままの状態では、彎曲部18…の内周側の平角導線19の厚みd1が外周側の平角導線19の厚みd2よりも大きくなるのであるが、両コイル辺16…を構成する部分で平角導線19…を相互に密接させるとともに前記両コイル端17…を構成する部分では前記彎曲部18…から遠ざかるにつれて前記平角導線19…相互の間隔が大きくなるように整形されたコイル14U,14V,14Wが突極13a…に巻装されるので、スロット15…に収容されるコイル辺16…の部分では相互に重なった平角導線19…同士が密接することになり、スロット15…内でのコイル14U,14V,14Wの占積率を高めることができる。
またステータコア13の両端に、コイル14U,14V,14Wが備える一対のコイル端17…にそれぞれ対向する対向支持板部25a…を一体に有する支持板25…がそれぞれ締結され、両コイル端17…および対向支持板部25a…間に挟まれる挟持板部31a…を有して合成樹脂により形成されるボビン31…が、前記両コイル端17…および前記突極13a間にそれぞれ介装され、前記対向支持板部25a、前記挟持板部31aおよび前記コイル端17がファスナ35でまとめて縛りつけられるので、ステータコア13にコイル14U,14V,14Wおよびボビン31…を確実に固定することができる。
さらに複数のコイル14U…,14V…,14W…と、ステータコア13の軸線に沿う方向で各コイル14U…,14V…,14W…から立ち上がる一対の立ち上がり部37Ua…,37Va…,37Wa…ならびに両立ち上がり部37Ua…,37Va…,37Wa…と角度をなす平面に配置されて立ち上がり部37Ua…,37Va…,37Wa…間を連結する連結部37Ub,37Vb,37Wbを有して前記コイル間を一体に結ぶ複数の渡り線37U…,37V…,37W…とから成る3相のコイルユニット36U,36V,36Wが、前記コイル14U…,14V…,14W…を巻装する前記突極13a…をステータコア13の周方向にずらせてステータコア13に装着され、各相のコイルユニット36U,36V,36Wの渡り線37U…,37V…,37W…の立ち上がり部37Ua…,37Va…,37Wa…の前記コイル14U…,14V…,14W…からの立ち上がり長さLU,LV,LWが、前記各相の渡り線37U…,37V…,37W…の連結部37Ub,37Vb,37Wbがステータコア13の軸線方向に間隔をあけて重なるように配置されることを可能として相互に異なって設定されている。
すなわち複数のコイル14U…,14V…,14W…ならびにそれらのコイル14U…,14V…,14W…間を結ぶ渡り線37U…,37V…,37W…を一体に形成して成る3相のコイルユニット36U,36V,36Wをステータコア13に装着することになり、コイル14U…,14V…,14W…同士を結ぶ接続作業が不要となり、組付け工数を低減することができる。
しかも渡り線37U…,37V…,37W…の立ち上がり部37Ua…,37Va…,37Wa…のコイル14U…,14V…,14W…からの立ち上がり長さLU,LV,LWが各相で異なって設定されることにより、各相の渡り線37U…,37V…,37W…が相互に干渉することを回避して、コンパクトに渡り線37U…,37V…,37W…を配置することができる。
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
ステータの一部を軸方向一端側から見た正面図である。 図1の2−2線断面図である。 図2の3−3線断面図である。 整形前のコイルを示す斜視図である。 図4の5−5線断面図である。 突極を除く部分ではステータコアを省略した状態でコイルの固定構造を示す斜視図である。 図6で示した構造のステータコアを省略した状態での分解斜視図である。 ステータコアを省略した状態での3相のコイルユニットのステータコアへの装着状態を示す斜視図である。
符号の説明
11・・・電機子であるステータ
13・・・電機子コアであるステータコア
13a・・・突極
15・・・スロット
14U,14V,14W・・・コイル
15・・・スロット
16・・・コイル辺
17・・・コイル端
18・・・彎曲部
19・・・平角導線
25・・・支持板
25a・・・対向支持板部
31・・・ボビン
31a・・・挟持板部
35・・・縛り部材であるファスナ
36U,36V,36W・・・コイルユニット
37U,36V,36W・・・渡り線
37Ua,37Va,37Wa・・・立ち上がり部
37Ub,37Vb,37Wb・・・連結部
LU,LV,LW・・・立ち上がり長さ

Claims (3)

  1. 電機子コア(13)に設けられた突極(13a)の両側のスロット(15)にそれぞれ収容される一対のコイル辺(16)と、それらのコイル辺(16)の長手方向と直交する方向で相互に平行に延びる一対のコイル端(17)と、外方に膨らんで前記両コイル辺(16)および前記両コイル端(17)の両端間を結ぶ彎曲部(18)とを有し、平角導線(19)をエッジワイズで巻回して成るコイル(14U,14V,14W)が前記突極(13a)に巻装される回転電機用電機子において、前記両コイル辺(16)を構成する部分で複数枚の平角導線(19)を相互に密接させるとともに前記両コイル端(17)を構成する部分では前記彎曲部(18)から遠ざかるにつれて前記平角導線(19)相互の間隔が大きくなるように整形された前記コイル(14U,14V,14W)が、前記突極(13a)に巻装されることを特徴とする回転電機用電機子。
  2. 前記電機子コア(13)の両端に、前記両コイル端(17)にそれぞれ対向する対向支持板部(25a)を一体に有する支持板(25)がそれぞれ締結され、前記両コイル端(17)および前記対向支持板部(25a)間に挟まれる挟持板部(31a)を有して絶縁材料により形成されるボビン(31)が、前記両コイル端(17)および前記突極(13a)間にそれぞれ介装され、前記対向支持板部(25a)、前記挟持板部(31a)および前記コイル端(17)が縛り部材(35)でまとめて縛りつけられることを特徴とする請求項1記載の回転電機用電機子。
  3. 複数の前記コイル(14U,14V,14W)と、前記電機子コア(13)の軸線に沿う方向で各コイル(14U,14V,14W)から立ち上がる一対の立ち上がり部(37Ua,37Va,37Wa)ならびに両立ち上がり部(37Ua,37Va,37Wa)と角度をなす平面に配置されて立ち上がり部(37Ua,37Va,37Wa)間を連結する連結部(37Ub,37Vb,37Wb)を有して前記コイル(14U,14V,14W)間を一体に結ぶ複数の渡り線(37U,37V,37W)とから成る3相のコイルユニット(36U,36V,36W)が、前記コイル(14U,14V,14W)を巻装する前記突極(13a)を電機子コア(13)の周方向にずらせて前記電機子コア(13)に装着され、各相のコイルユニット(36U,36V,36W)の渡り線(37U,37V,37W)の立ち上がり部(37Ua,37Va,37Wa)の前記コイル(14U,14V,14W)からの立ち上がり長さ(LU,LV,LW)が、前記各相の渡り線(37U,37V,37W)の連結部(37Ub,37Vb,37Wb)が電機子コア(13)の軸線方向に間隔をあけて重なるように配置されることを可能として相互に異なって設定されることを特徴とする請求項1または2記載の回転電機用電機子。
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