JP2008182790A - 絶縁紙およびステータ - Google Patents

Abstract

【課題】相間絶縁および相内絶縁を１枚で実現可能な絶縁紙および該絶縁紙を含むステータを提供する。
【解決手段】絶縁紙２９Ａは、ステータコアに巻回されたＵ相コイルとＶ相コイルとの間の相間絶縁を行なう平面部２９１Ａと、Ｕ相コイル間の相内絶縁を行なう相内絶縁部２９２Ａとを備える。相内絶縁部２９２Ａは中空に形成され、平面部２９１Ａの主表面から離れるにつれて幅が狭くなるＶ字形状を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、絶縁紙およびステータに関し、特に、ステータコイルが巻回されるステータコアに取り付けられる絶縁紙およびステータに関する。

ステータコイルが巻回されるステータコアに取り付けられる絶縁紙が従来から知られている。たとえば、特開２００５−１１０４１７号公報（特許文献１）には、ステータに巻回された各相コイルの相間絶縁を確保するための絶縁紙が記載されている。

また、特開２００４−２８９９３０号公報（特許文献２）には、コイルとステータコアとの間の電気的絶縁性、および、位相の異なるコイルエンド間の電気的絶縁性の双方を向上させることが可能な絶縁紙が記載されている。

また、特開２００６−１０９６６２号公報（特許文献３）および特開２００６−２２３０６３号公報（特許文献４）では、同一相内のコイル間の絶縁性を向上させることが記載されている。
特開２００５−１１０４１７号公報 特開２００４−２８９９３０号公報 特開２００６−１０９６６２号公報 特開２００６−２２３０６３号公報

回転電機の駆動電圧の高電圧化に伴ない、相間だけでなく同一相内でのコイル間の絶縁性の向上を図ることが求められている。しかしながら、従来の相間絶縁紙に加えて、相内絶縁を向上させるための絶縁紙を新たに設けるとすると、製造工程を追加することになり、ステータの製造コストが増大する。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、相間絶縁および相内絶縁を１枚で実現可能な絶縁紙および該絶縁紙を含むステータを提供することにある。

本発明に係る絶縁紙は、ステータコアに巻回された複数のコイル群の間の絶縁を少なくとも行なう絶縁紙であって、複数のコイル群は、複数のコイルをそれぞれ有し、互いに位相が異なる交流電圧が供給される第１相と第２相のコイル群を含み、絶縁紙は、第１相と第２相のコイル群の間の絶縁を行なう第１部分と、第１相と第２相のコイル群の少なくとも一方において該コイル群に含まれる複数のコイル間の絶縁を行なう第２部分とを備える。

上記構成によれば、１枚の絶縁紙で相内と相間の絶縁を行なうことができる。結果として、相内絶縁と相間絶縁とを行なうステータの製造コストの増大を抑制することができる。

好ましくは、上記絶縁紙において、第２部分は、第１相のコイル群において該コイル群に含まれる複数のコイル間の絶縁を行なう部分、および、第２相のコイル群において該コイル群に含まれる複数のコイル間の絶縁を行なう部分の双方を含む。

上記構成によれば、１枚の絶縁紙で、２相の相内絶縁と相間絶縁とを行なうことができる。

好ましくは、上記絶縁紙において、第１部分は平面状に構成され、第２部分は第１部分の主表面から突出する中空の突出部を含んで構成され、突出部は、第１部分の主表面から離れるにつれて幅が狭くなるテーパ形状を有する。

上記構成によれば、複数の絶縁紙を積み重ねることができるので、絶縁紙の保管やステータコアへの自動組付け作業が行ないやすくなる。

本発明に係るステータは、ステータティースを有するステータコアと、ステータティースに巻回される複数のコイル群と、ステータコアに取り付けられた上述の絶縁紙とを備える。これにより、相内絶縁と相間絶縁とが実現されたステータが提供される。

好ましくは、上記ステータにおいて、複数のコイル群は、複数のコイルをそれぞれ有し、互いに位相が異なる交流電圧が供給される第１相から第３相のコイル群を含み、絶縁紙は、第１相と第２相のコイル群の間の絶縁を少なくとも行なう第１の絶縁紙と、第２相と第３相のコイル群の間の絶縁を少なくとも行なう第２の絶縁紙とを含み、第１の絶縁紙は、第１相のコイル群において該コイル群に含まれる複数のコイル間の絶縁を行ない、第２の絶縁紙は、第２相のコイル群および第３相のコイル群において該コイル群に含まれる複数のコイル間の絶縁を行なう。

上記構成によれば、第１相から第３相のコイル群を有する３相モータにおいて、簡単な構成により相内絶縁と相間絶縁とを実現することができる。

本発明によれば、１枚の絶縁紙で相間絶縁と相内絶縁とを実現することができる。

以下に、本発明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。

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の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。

図１は、本発明の１つの実施の形態に係る絶縁紙およびステータを含む回転電機の平面図である。図１を参照して、回転電機１は、ロータ１０と、ステータ２０とを含んで構成される。ロータ１０は、ロータコア１１と、永久磁石１２とを含んで構成される。そして、ロータ１０は、ステータ２０の内周側に配置される。永久磁石１２は、ロータコア１１の周方向に沿って８個配置される。永久磁石１２Ａ，１２Ｃ，１２Ｅ，１２Ｇは、ロータコア１１の外周側がＮ極になるように配置され、永久磁石１２Ｂ，１２Ｄ，１２Ｆ，１２Ｈは、ロータコア１１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１２は、ロータコア１１の径方向に着磁され、磁石の極性が隣接する磁石間で反転するようにロータコア１１の周方向に配置される。そして、後述するステータコイルは、８個の永久磁石１２（１２Ａ〜１２Ｈ）に対向して配置される。

ステータ２０は、ステータコア２１を含んで構成される。ステータコア２１は、４８個のティースを含むが、この４８個は、ロータ１０に含まれる永久磁石１２（１２Ａ〜１２Ｈ）の個数の６倍（整数倍）になるように決定される。

図２は、ステータ２０の平面図である。図２を参照して、ステータコア２１は、中空円筒形状からなり、周方向に配列された４８個のティースを内周面に有する。ステータコア２１のティースには、ステータコイルであるコイル２０Ｕ〜２７Ｕ，２０Ｖ〜２７Ｖ，２０Ｗ〜２７Ｗが巻回される。コイル２０Ｕ〜２７Ｕは、Ｕ相コイルを構成し、コイル２０Ｖ〜２７Ｖは、Ｖ相コイルを構成し、コイル２０Ｗ〜２７Ｗは、Ｗ相コイルを構成する。コイル２０Ｕ〜２７Ｕ，２０Ｖ〜２７Ｖ，２０Ｗ〜２７Ｗの各々は、略円弧形状から成る。コイル２０Ｕ〜２７Ｕは、最外周に配置される。コイル２０Ｖ〜２７Ｖは、コイル２０Ｕ〜２７Ｕの内側であって、それぞれ、コイル２０Ｕ〜２７Ｕ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２０Ｗ〜２７Ｗは、コイル２０Ｖ〜２７Ｖの内側であって、それぞれ、コイル２０Ｖ〜２７Ｖ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２０Ｕ〜２７Ｕ，２０Ｖ〜２７Ｖ，２０Ｗ〜２７Ｗの各々は、対応する複数のティースに巻回される。

コイル２０Ｕ〜２３Ｕ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２４Ｕ〜２７Ｕ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。

コイル２０Ｖ〜２３Ｖ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２４Ｖ〜２７Ｖ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。

コイル２０Ｗ〜２３Ｗ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２４Ｗ〜２７Ｗ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。

中性点ＵＮ１，ＵＮ２，ＶＮ１，ＶＮ２，ＷＮ１，ＷＮ２は、１点に共通接続され、端子Ｕ１，Ｕ２は、Ｕ相ケーブルに接続され、端子Ｖ１，Ｖ２は、Ｖ相ケーブルに接続され、端子Ｗ１，Ｗ２は、Ｗ相ケーブルに接続される。Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相ケーブルには、互いに異なる交流電圧が供給される。

図３は、ステータ２０におけるコイルエンドの構造を示す断面図である。図３を参照して、ステータコア２１の軸方向端面上には、Ｕ相のコイル２０Ｕ〜２７Ｕの一部であるコイルエンド２８Ｕと、Ｖ相のコイル２０Ｖ〜２７Ｖの一部であるコイルエンド２８Ｖと、Ｗ相のコイル２０Ｗ〜２７Ｗの一部であるコイルエンド２８Ｗとが形成される。コイルエンド２８Ｕとコイルエンド２８Ｖとの間には、たとえば樹脂シートからなる絶縁紙２９Ａが設けられ、これにより、Ｕ相とＶ相との相間絶縁が行なわれる。コイルエンド２８Ｖとコイルエンド２８Ｗとの間には、たとえば樹脂シートからなる絶縁紙２９Ｂが設けられ、これにより、Ｖ相とＷ相との相間絶縁が行なわれる。

次に、図４〜図９を用いて、Ｕ相−Ｖ相間に設けられる絶縁紙２９Ａについて説明する。図４は、絶縁紙２９Ａの斜視図である。図４に示すように、絶縁紙２９Ａは、Ｕ相−Ｖ相間の相間絶縁を行なう平面部２９１Ａと、平面部２９１Ａから突出し、Ｕ相の相内絶縁を行なう相内絶縁部２９２Ａと、平面部２９１Ａから相内絶縁部２９２Ａとは逆方向に突出するノーズ部２９３Ａと、上下の平面部２９１Ａを繋ぐはしご部２９４Ａ，２９５Ａとを含んで構成される。上下の平面部２９１Ａと左右のはしご部２９４Ａ，２９５Ａとの間には、開口部２９６Ａが形成されている。

絶縁紙２９Ａにおいて、平面部２９１Ａは平面状に構成される。相内絶縁部２９２Ａは平面部２９１Ａの主表面から突出するように構成される。このような「突出部」が形成されることで、絶縁紙２９Ａを積み重ねて置くのが困難になることが懸念される。絶縁紙２９Ａを積み重ねて置くことができないと、絶縁紙２９Ａの保管やステータコア２１への自動取付作業に支障をきたす場合がある。本実施の形態においては、「突出部」である相内絶縁部２９２Ａは中空に形成され、平面部２９１Ａの主表面から離れるにつれて幅が狭くなるＶ字形状（テーパ形状）を有する。このようにすることで、複数の絶縁紙２９Ａを積み重ねることができるので、絶縁紙２９Ａの保管やステータコア２１への自動組付け作業が行ないやすくなる。

図５，図６は、それぞれ、ステータコア２１に取り付けられた絶縁紙をステータコア２１の径方向内方、径方向外方からみた状態を示す図である。図５，図６に示すように、ステータコア２１にＵ相のコイルを巻回した後に、絶縁紙２９Ａがステータコア２１に取り付けられる。絶縁紙２９Ａは、複数のティース２１０間に形成されたスロット２２０内にはしご部２９４Ａ，２９５Ａを挿入することにより、ステータコア２１に取り付けられる。相内絶縁部２９２Ａは、複数のコイルエンド２８Ｕを隔てるように配置され、ノーズ部２９３Ａは、スロット２２０を覆うように配置される。

絶縁紙２９Ａは、図７に示される第１部材２９１０Ａと、図８に示される第２部材２９２０Ａとを接着などにより組合わせることにより形成される。図９は、図８に示される第２部材２９２０Ａの展開図である。なお、図９中の破線は山折り線を示し、図９中の二点鎖線は谷折り線を示す。

次に、図１０〜図１４を用いて、Ｖ相−Ｗ相間に設けられる絶縁紙２９Ｂについて説明する。図１０は、絶縁紙２９Ｂの斜視図である。図１０に示すように、絶縁紙２９Ｂは、Ｖ相−Ｗ相間の相間絶縁を行なう平面部２９１Ｂと、平面部２９１Ｂから突出し、Ｖ相，Ｗ相の相内絶縁をそれぞれ行なう相内絶縁部２９２Ｂ（２９２ＢＶ，２９２ＢＷ）と、平面部２９１ＢからＷ相の相内絶縁部２９２ＢＷと同じ方向に突出するノーズ部２９３Ｂと、上下の平面部２９１Ｂを繋ぐはしご部２９４Ｂ，２９５Ｂとを含んで構成される。上下の平面部２９１Ｂと左右のはしご部２９４Ｂ，２９５Ｂとの間には、開口部２９６Ｂが形成されている。

絶縁紙２９Ｂにおいても、平面部２９１Ｂから突出する「突出部」である相内絶縁部２９２ＢＶ，２９２ＢＷは中空に形成され、平面部２９１Ｂの主表面から離れるにつれて幅が狭くなるＶ字形状（テーパ形状）を有する。このようにすることで、複数の絶縁紙２９Ｂを積み重ねることができるので、絶縁紙２９Ｂの保管やステータコア２１への自動組付け作業が行ないやすくなる。

絶縁紙２９Ｂは、絶縁紙２９Ａと同様に、複数のティース２１０間に形成されたスロット２２０内にはしご部２９４Ｂ，２９５Ｂを挿入することにより、ステータコア２１に取り付けられる。相内絶縁部２９２ＢＶ，２９２ＢＷは、それぞれ、複数のコイルエンド２８Ｖ，２８Ｗを隔てるように配置され、ノーズ部２９３Ｂは、スロット２２０を覆うように配置される。

絶縁紙２９Ｂは、上側の平面部２９１Ｂ、相内絶縁部２９２Ｂおよびノーズ部２９３Ｂを構成する第１部材と、下側の平面部２９１Ｂ、相内絶縁部２９２Ｂおよびノーズ部２９３Ｂを構成する第２部材と、はしご部２９４Ｂ，２９５Ｂをそれぞれ構成する第３と第４部材とを接着により組合わせることにより形成される。図１１〜図１４は、それぞれ、第１部材２９１０Ｂ、第２部材２９２０Ｂ、第３部材２９３０Ｂおよび第４部材２９４０Ｂを示す図（図１１，図１２は展開図）である。なお、図１０〜図１４中の破線は山折り線を示し、図１０〜図１４中の二点鎖線は谷折り線を示す。

図１５は、絶縁紙２９Ａ，２９Ｂの設置状態を説明する図である。図１５に示すように、Ｕ相のコイル２０Ｕ〜２７Ｕの径方向内側に絶縁紙２９Ａが取り付けられる。次に、ステータコア２１にＶ相のコイル２０Ｖ〜２７Ｖが巻回され、その後、絶縁紙２９Ｂがステータコア２１に取り付けられる。最後に、Ｗ相のコイル２０Ｗ〜２７Ｗが巻回され、３相の巻線が形成される。

なお、図１５では、図示および説明の便宜上、１つの絶縁紙２９Ａ，２９Ｂのみが図示されているが、実際には、複数の絶縁紙２９Ａ，２９Ｂがステータコア２１の周方向に並ぶように設けられる。

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絶縁紙２９Ａは、ステータコア２１に巻回された「第１コイル群」としてのコイル２０Ｕ〜２７Ｕと「第２コイル群」としてのコイル２０Ｖ〜２７Ｖとの間の相間絶縁を行なう「第１部分」としての平面部２９１Ａと、コイル２０Ｕ〜２７Ｕ間の相内絶縁を行なう「第２部分」としての相内絶縁部２９２Ａとを備える。

他方、本実施の形態に係る絶縁紙２９Ｂは、ステータコア２１に巻回された「第１コイル群」としてのコイル２０Ｖ〜２７Ｖと「第２コイル群」としてのコイル２０Ｗ〜２７Ｗとの間の相間絶縁を行なう「第１部分」としての平面部２９１Ｂと、コイル２０Ｖ〜２７Ｖ間およびコイル２０Ｗ〜２７Ｗ間の相内絶縁を行なう「第２部分」としての相内絶縁部２９２Ｂとを備える。ここで、相内絶縁部２９２Ｂは、コイル２０Ｖ〜２７Ｖ間の相内絶縁を行なう相内絶縁部２９２ＢＶ、および、コイル２０Ｗ〜２７Ｗ間の相内絶縁を行なう相内絶縁部２９２ＢＷの双方を含む。

本実施の形態に係るステータ２０は、互いに位相が異なる交流電圧が供給されるコイル２０Ｕ〜２７Ｕ，２０Ｖ〜２７Ｖ，２０Ｗ〜２７Ｗと、Ｕ相とＶ相との相間絶縁を行なう「第１の絶縁紙」としての絶縁紙２９Ａと、Ｖ相とＷ相との相間絶縁を行なう「第２の絶縁紙」としての絶縁紙２９Ｂとを含む。上述したように、絶縁紙２９Ａは、コイル２０Ｕ〜２７Ｕ間の相内絶縁を行ない、絶縁紙２９Ｂは、コイル２０Ｖ〜２７Ｖ間の相内絶縁およびコイル２０Ｗ〜２７Ｗ間の相内絶縁を行なう。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべ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すべての変更が含まれることが意図される。

本発明の１つの実施の形態に係る絶縁紙およびステータを含む回転電機の平面図である。 図１に示されるステータの上面図である。 図１，図２に示されるステータに含まれるコイルエンドの構造を示す断面図である。 図１，図２に示されるステータに取り付けられる絶縁紙（Ｕ相−Ｖ相間）を示す図である。 図４に示す絶縁紙をステータコアに取り付けた状態をステータコアの径方向内方からみた状態を示す図である。 図４に示す絶縁紙をステータコアに取り付けた状態をステータコアの径方向外方からみた状態を示す図である。 図４に示される絶縁紙に含まれる１つの部材を示す図である。 図４に示される絶縁紙に含まれる他の部材を示す図である。 図８に示される部材の展開図である。 図１，図２に示されるステータに取り付けられる絶縁紙（Ｖ相−Ｗ相間）を示す図である。 図１０に示される絶縁紙に含まれる１つの部材の展開図である。 図１０に示される絶縁紙に含まれる他の部材の展開図である。 図１０に示される絶縁紙に含まれるさらに他の部材を示す図である。 図１０に示される絶縁紙に含まれるさらに他の部材を示す図である。 図４，図１０に示される絶縁紙の設置状態を説明する図である。

符号の説明

１ 回転電機、１０ ロータ、１１ ロータコア、１２ 永久磁石、２０ ステータ、２１ ステータコア、２０Ｕ〜２７Ｕ，２０Ｖ〜２７Ｖ，２０Ｗ〜２７Ｗ コイル、２８Ｕ，２８Ｖ，２８Ｗ コイルエンド、２９Ａ，２９Ｂ 絶縁紙、２１０ ティース、２２０ スロット、２９１Ａ，２９１Ｂ 平面部、２９２Ａ，２９２Ｂ，２９２ＢＶ，２９２ＢＷ 相内絶縁部、２９３Ａ，２９３Ｂ ノーズ部、２９４Ａ，２９４Ｂ，２９５Ａ，２９５Ｂ はしご部、２９６Ａ，２９６Ｂ 開口部、２９１０Ａ，２９１０Ｂ 第１部材、２９２０Ａ，２９２０Ｂ 第２部材、２９３０Ｂ 第３部材、２９４０Ｂ 第４部材。

Claims (5)

1. ステータコアに巻回された複数のコイル群の間の絶縁を少なくとも行なう絶縁紙であって、
   複数の前記コイル群は、複数のコイルをそれぞれ有し、互いに位相が異なる交流電圧が供給される第１相と第２相のコイル群を含み、
   前記絶縁紙は、
   前記第１相と第２相のコイル群の間の絶縁を行なう第１部分と、
   前記第１相と第２相のコイル群の少なくとも一方において該コイル群に含まれる複数のコイル間の絶縁を行なう第２部分とを備えた、絶縁紙。
2. 前記第２部分は、前記第１相のコイル群において該コイル群に含まれる複数のコイル間の絶縁を行なう部分、および、前記第２相のコイル群において該コイル群に含まれる複数のコイル間の絶縁を行なう部分の双方を含む、請求項１に記載の絶縁紙。
3. 前記第１部分は平面状に構成され、
   前記第２部分は前記第１部分の主表面から突出する中空の突出部を含んで構成され、
   前記突出部は、前記第１部分の主表面から離れるにつれて幅が狭くなるテーパ形状を有する、請求項１または請求項２に記載の絶縁紙。
4. ステータティースを有するステータコアと、
   前記ステータティースに巻回される複数の前記コイル群と、
   前記ステータコアに取り付けられた請求項１から請求項３のいずれかに記載の絶縁紙とを備えた、ステータ。
5. 複数の前記コイル群は、複数のコイルをそれぞれ有し、互いに位相が異なる交流電圧が供給される第１相から第３相のコイル群を含み、
   前記絶縁紙は、前記第１相と第２相のコイル群の間の絶縁を少なくとも行なう第１の絶縁紙と、前記第２相と第３相のコイル群の間の絶縁を少なくとも行なう第２の絶縁紙とを含み、
   前記第１の絶縁紙は、前記第１相のコイル群において該コイル群に含まれる複数のコイル間の絶縁を行ない、
   前記第２の絶縁紙は、前記第２相のコイル群および前記第３相のコイル群において該コイル群に含まれる複数のコイル間の絶縁を行なう、請求項４に記載のステータ。

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