JP2009100625A - ステータおよび回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルの占積率が高いステータおよび該ステータを含む回転電機を提供する。
【解決手段】ステータは、複数のティース部１１１を有する円環状のステータコアと、ティース部１１１に嵌合されるインシュレータ１４０と、インシュレータ１４０に巻回されるステータコイル１２０とを備える。ティース部１１１は、スロット部に面する側面１１１Ａを有し、側面１１１Ａのステータコア内周側の縁端は、ステータコイル１２０のステータコア内周側の縁端よりも外周側に位置する。換言すると、インシュレータ１４０のステータコア内周側の縁端から側面１１１Ａのステータコア内周側の縁端までの距離（Ｌ１）は、インシュレータ１４０のステータコア内周側の縁端からステータコイル１２０のステータコア内周側の縁端までの距離（Ｌ２）よりも大きい。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステータおよび回転電機に関し、特に、ティース部に巻回されたコイルを有するステータおよび回転電機に関する。

複数のティース部と、ティース部に巻回されたコイルとを有するステータが従来から知られている。

たとえば、特開２００５−３０４２４４号公報（特許文献１）には、平角銅線を幅方向に曲げて形成されたエッジワイズ型コイルを有するステータが記載されている。
特開２００５−３０４２４４号公報

ステータのティース部にコイルを巻回する際、コイルとティース部との間の絶縁性を確保するため、コイルとティース部との間にインシュレータが介装される。従来のステータでは、インシュレータの表面に沿った絶縁距離（沿面絶縁距離）を確保する観点から、ティース部の先端部にまでコイルを巻回することができず、必ずしも十分にコイルの占積率を向上させることができなかった。

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、コイルの占積率が高いステータおよび該ステータを含む回転電機を提供することにある。

本発明に係るステータは、回転電機を構成するステータであって、複数のティース部および該複数のティース部の間に形成されるスロット部を有する円環状のステータコアと、ティース部に嵌合されるインシュレータと、インシュレータに巻回されるステータコイルとを備える。ティース部は、スロット部に面する側面を有する。

１つの局面では、上記ステータにおいて、ティース部の側面のステータコア内周側の縁端は、ステータコイルのステータコア内周側の縁端よりも外周側に位置する。

他の局面では、上記ステータにおいて、インシュレータのステータコア内周側の縁端からティース部の側面のステータコア内周側の縁端までの距離は、インシュレータのステータコア内周側の縁端からステータコイルのステータコア内周側の縁端までの距離よりも大きい。

上記構成によれば、ティース部とステータコイルとの間のインシュレータの表面に沿った沿面絶縁距離を確保しながら、ティース部の先端部にまでステータコイルを巻回してステータコイルの占積率を向上させることができる。

上記ステータにおいて、１つの例として、ティース部のステータコア内周側の角部に切削加工が施される。

これにより、簡単な加工により、ティース部の側面のステータコア内周側の縁端を、ステータコイルのステータコア内周側の縁端よりも外周側に位置させるとともに、インシュレータのステータコア内周側の縁端からティース部の側面のステータコア内周側の縁端ま
での距離を、インシュレータのステータコア内周側の縁端からステータコイルのステータコア内周側の縁端までの距離よりも大きくすることができる。

上記ステータにおいて、好ましくは、ステータコイルは、帯状の平板導体に幅方向の曲げを施すことにより形成されたエッジワイズ型のコイルである。

上記構成によれば、エッジワイズ型のコイルを採用することで、ステータにおけるコイルの占積率をさらに向上させることができる。

本発明に係る回転電機は、上述したステータと、ステータの内周側に設けられたロータとを備える。

本発明によれば、ステータにおいて、コイルの占積率を向上させることができる。

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構成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回転電機を示した上面図である。図１を参照して、本実施の形態に係る回転電機１は、ステータ１００とロータ２００とを含んで構成される。ステータ１００は、円環状のステータコア１１０と、ステータコイル１２０と、リング１３０とを含んで構成される。ステータコア１１０は、周方向に分割された複数のステータコア片１１０Ａを並べることにより形成される。周方向に並べられた複数のステータコア片１１０Ａは、リング１３０により互いに締結される。なお、ステータコア１１０を構成するステータコア片１１０Ａの個数は、適宜変更される。

ステータコア１１０は、複数のティース部１１１と、複数のティース部１１１間に形成されたスロット部１１２とを有する。ステータコイル１２０は、スロット部１１２に嵌り合うようにティース部１１１に組付けられる。

本実施の形態に係る回転電機１を製造する際は、複数のステータコア片１１０Ａにステータコイル１２０を組付けた後に複数のステータコア片１１０Ａを周方向に配列する。

図２は、図１に示されるステータコア片１１０Ａにステータコイル１２０を組付けた状態を示す図である。図２を参照して、ステータコア片１１０Ａは、１つのティース部１１１を有する。換言すると、ステータ１１０は、各々のティース部１１１ごとに分かれるように、ヨーク部において互いに分割された複数のステータコア片１１０Ａを周方向に並べることにより製作される。

図２に示すように、ステータコア１１０Ａにおけるティース部１１１は、スロット部１１２（図１参照）に面する側面（以下、側面１１１Ａという。）と、ステータ内周側に位置するティース部１１１先端の角部（以下、先端角部１１１Ｂという。）とを有する。先
端角部１１１Ｂには、「切削加工部」である面取り部が設けられている。

図２に示すように、本実施の形態に係るステータコイル１２０は、厚みよりも幅が大きい帯状の平板導体に幅方向の曲げを施すことにより形成されたエッジワイズ型のコイルである。このようにすることで、ステータ１００におけるステータコイル１２０の占積率を向上させることができる。

ステータコア片１１０Ａにおいては、ティース部１１１の側面１１１Ａのステータコア内周側の縁端が、ステータコイル１２０のステータコア内周側の縁端よりも外周側に位置している。

また、ステータコア片１１０Ａにおいては、インシュレータ１４０のステータコア内周側の縁端からティース部１１１の側面１１１Ａのステータコア内周側の縁端までの距離（Ｌ１）が、インシュレータ１４０のステータコア内周側の縁端からステータコイル１２０のステータコア内周側の縁端までの距離（Ｌ２）よりも大きく形成されている。

従来の回転電機では、ステータコア１１０とステータコイル１２０との絶縁性を確保するために、ステータコイル１２０を巻回する領域を制限している（すなわち、ティース部１１１の先端にはステータコイル１２０を巻回していない）。この結果、ステータにおけるコイルの占積率が低下する。

これに対し、本実施の形態に係るステータ１００によれば、ティース部の先端角部１１１Ｂに面取り加工を施すことにより、ティース部１１１の先端にまでステータコイル１２０を巻回したとしても、インシュレータ１４０の表面に沿ったティース部１１１とステータコイル１２０との間の沿面絶縁距離を一定値以上確保することができる。したがって、本実施の形態に係るステータ１００によれば、ステータコア１１０とステータコイル１２０との絶縁性を確保しながら、ステータ１００におけるステータコイル１２０の占積率を向上させることができる。

次に、ステータ１００の製造プロセスについて、図３〜図７を用いて説明する。上記のようなステータ１００を製造する際は、まず、インシュレータ１４０を準備する。図３は、インシュレータ１４０の斜視図であり、図４は、図３に示されるインシュレータ１４０を矢印IＶ方向から見た図である。

図３，図４を参照して、インシュレータ１４０は、樹脂成形品であり、ベース部１４１と、側面部１４２と、フランジ部１４３と、支柱部１４４とを含んで構成される。側面部１４２および支柱部１４４は、ベース部１４１の主表面から立ち上がるように設けられる。側面部１４２および支柱部１４４は、それぞれ２つずつ設けられる。側面部１４２および支柱部１４４の間に位置するベース部１４１には、開口が形成されている。なお、フランジ部１４３は、側面部１４２から突出するように設けられる。

上記のようなインシュレータ１４０が準備された後は、図５に示すように、インシュレータ１４０にステータコイル１２０が巻回される。ステータコイル１２０は、ベース部１４１からフランジ部１４３にまで達するように、側面部１４２および支柱部１４４に巻回される。すなわち、ステータコイル１２０は、ベース部１４１とフランジ部１４３とに挟持される。上記のように、エッジワイズ型のコイルを採用することにより、ステータコイル１２０の一部分だけをフランジ部１４３で支えれば、ステータ１００の径方向のステータコイル１２０の膨らみを抑制することができる。以上により、正極側および負極側の端子部１２０Ｐ，１２０Ｎを有するカセットコイルが形成される。

上記のようなカセットコイルが形成された後は、図６に示すように、当該カセットコイルをステータティース片１１０Ａに組付ける。より具体的には、インシュレータ１４０における側面部１４２および支柱部１４４の間に形成された開口に、ステータコア片１１０Ａのティース部１１１を挿通させる。その後、カセットコイルが組み付けられたステータコア片１１０Ａを周方向に並べてリング１３０で固定（たとえば焼嵌固定）する。

すなわち、本実施の形態に係るステータ１００の製造方法は、図７のフロー図に示すように、インシュレータ１４０にステータコイル１２０を巻回する工程（Ｓ１０）と、インシュレータ１４０にステータコイル１２０を巻回することによって形成されたカセットコイルをステータコア片１１０Ａに嵌合する工程（Ｓ２０）と、カセットコイルが組み付けられたステータコア片１１０Ａを周方向に並べてリング１３０で固定する工程（Ｓ３０）とを備える。

次に、図８〜図１１を用いて、ティース部１１１の先端角部１１１Ｂの形状の変形例について説明する。

図８に示すように、ティース部１１１の先端角部１１１Ｂに三角形形状の面取り部が形成される場合において、ステータ１００の径方向の面取りの距離（Ｌ３）をステータ１００の周方向の面取りの距離（Ｌ４）と異ならせていてもよい（図８の例では、Ｌ３＞Ｌ４）。

また、図９に示すように、ティース部１１１の先端角部１１１Ｂに矩形形状を有する面取り部が形成されていてもよい。

また、図１０，図１１に示すように、ティース部１１１の先端角部１１１Ｂに曲面形状を有する面取り部が形成されていてもよい。

上述したように、本実施の形態に係るステータによれば、インシュレータ１４０の表面に沿ったティース部１１１とステータコイル１２０との間の沿面絶縁距離を確保しながら、ティース部１１１の先端部にまでステータコイル１２０を巻回してステータコイル１２０の占積率を向上させることができる。

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ステータは、複数のティース部１１１および複数のティース部１１１の間に形成されるスロット部１１２を有する円環状のステータコア１１０と、ティース部１１１に嵌合されるインシュレータ１４０と、インシュレータ１４０に巻回されるステータコイル１２０とを備える。ティース部１１１は、スロット部１１２に面する側面１１１Ａを有し、側面１１１Ａのステータコア内周側の縁端は、ステータコイル１２０のステータコア内周側の縁端よりも外周側に位置する。換言すると、インシュレータ１４０のステータコア内周側の縁端から側面１１１Ａのステータコア内周側の縁端までの距離（Ｌ１）は、インシュレータ１４０のステータコア内周側の縁端からステータコイル１２０のステータコア内周側の縁端までの距離（Ｌ２）よりも大きい。

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回転電機を示した上面図である。 図１に示される回転電機におけるステータコア片にコイルを組付けた状態を示す図である。 図２に示される構造に含まれるインシュレータを示す図である。 図３に示されるインシュレータを矢印IＶの方向から見た図である。 図３，図４に示されるインシュレータにエッジワイズ型コイルを巻回した状態（カセットコイル）を示す図である。 図５に示されるカセットコイルをステータコア片に嵌合した状態を示す図である。 本発明の１つの実施の形態に係るステータの製造方法を説明するフロー図である。 ティース部の先端角部の形状の変形例を示す図である。 ティース部の先端角部の形状の他の変形例を示す図である。 ティース部の先端角部の形状のさらに他の変形例を示す図である。 ティース部の先端角部の形状のさらに他の変形例を示す図である。

符号の説明

１ 回転電機、１００ ステータ、１１０ ステータコア、１１０Ａ ステータコア片、１１１ ティース部、１１１Ａ 側面、１１１Ｂ 先端角部、１１２ スロット部、１２０ ステータコイル、１２０Ｐ，１２０Ｎ 端子部、１３０ リング、１４０ インシュレータ、１４１ ベース部、１４２ 側面部、１４３ フランジ部、１４４ 支柱部、２００ ロータ。

Claims (5)

1. 回転電機を構成するステータであって、
   複数のティース部および該複数のティース部の間に形成されるスロット部を有する円環状のステータコアと、
   前記ティース部に嵌合されるインシュレータと、
   前記インシュレータに巻回されるステータコイルとを備え、
   前記ティース部は、前記スロット部に面する側面を有し、
   前記側面の前記ステータコア内周側の縁端は、前記ステータコイルの前記ステータコア内周側の縁端よりも外周側に位置する、ステータ。
2. 回転電機を構成するステータであって、
   複数のティース部および該複数のティース部の間に形成されるスロット部を有する円環状のステータコアと、
   前記ティース部に嵌合されるインシュレータと、
   前記インシュレータに巻回されるステータコイルとを備え、
   前記ティース部は、前記スロット部に面する側面を有し、
   前記インシュレータの前記ステータコア内周側の縁端から前記側面の前記ステータコア内周側の縁端までの距離は、前記インシュレータの前記ステータコア内周側の縁端から前記ステータコイルの前記ステータコア内周側の縁端までの距離よりも大きい、ステータ。
3. 前記ティース部の前記ステータコア内周側の角部に切削加工が施された、請求項１または請求項２に記載のステータ。
4. 前記ステータコイルは、帯状の平板導体に幅方向の曲げを施すことにより形成されたエッジワイズ型のコイルである、請求項１から請求項３のいずれかに記載のステータ。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のステータと、
   前記ステータの内周側に設けられたロータとを備えた、回転電機。

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