JP2010136473A

JP2010136473A - ステータ

Info

Publication number: JP2010136473A
Application number: JP2008307384A
Authority: JP
Inventors: Masashi Inoue; 雅志井上
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2008-12-02
Publication date: 2010-06-17

Abstract

【課題】簡素な構造で、ステータコアの放熱性を確保することができるステータを提供する。
【解決手段】周方向に間隔を置いて配置される複数のティース部５３を有する円環状のステータコア４３（分割鉄心５０）と、ティース部５３に捲回されるステータコイル４２と、ティース部５３とステータコイル４２との間に配置され、両端部に鍔部６３を有する絶縁部材６０と、を備え、ステータコア４３（分割鉄心５０）と絶縁部材６０との間に樹脂Ｐが介在される。
【選択図】図１０

Description

本発明は、ステータに関し、より詳細には、電動機や発電機等の回転電機に用いられるステータに関する。

従来の電動機等のステータとしては、複数のティース部を有する円環状のステータコアに絶縁部材を介してステータコイルを捲回したものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。この特許文献１に記載の回転電機は、予めシリコンなどの密着層を塗布した絶縁シートをステータコアに貼り付けて、ステータコアの凹凸の空気層を埋め、さらに、ステータコイルと絶縁シートの間にワニスなどの絶縁樹脂を含浸注入して、ステータコイルからステータコアへの熱伝達の向上を図っている。また、上記特許文献２に記載のステータは、絶縁部材に形成された穴に樹脂を充填してステータコイルとステータコアとの絶縁性を確保すると共に、絶縁部材の肉厚を抑制しつつステータコイルからの放熱性を高めている。

特開２０００−５０５５２号公報特開２００５−１２８６１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の回転電機では、ステータコイルをステータコアに捲回する前に、予め絶縁シートにシリコンなどの密着層を塗布して、ステータコアと絶縁シートとを密着させる工程が必要であり、また、シリコンを硬化させるため、高温の炉に入れたり、常温で所定時間放置したりしなければならず、生産効率が良くなく、改善の余地があった。また、上記特許文献２に記載のステータでは、絶縁部材に設けられた穴によってステータコイルとステータコアが連通しているので、穴から充填された樹脂がステータコイル側に流れ、ステータコアと絶縁部材との間の隙間に樹脂を注入できない可能性があった。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡素な構造で、ステータコアの放熱性を確保することができるステータを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、周方向に間隔を置いて配置される複数のティース部（例えば、実施の形態でのティース部５３）を有する円環状のステータコア（例えば、実施の形態でのステータコア４３）と、ティース部に捲回されるステータコイル（例えば、実施の形態でのステータコイル４２）と、ティース部とステータコイルとの間に配置され、両端部に鍔部（例えば、実施の形態での鍔部６３）を有する絶縁部材（例えば、実施の形態での絶縁部材６０）と、を備え、ステータコアのヨーク部（例えば、実施の形態でのヨーク部５２）と絶縁部材との間に樹脂（例えば、実施の形態での樹脂Ｐ）が介在されることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、ステータコアは、積層された複数の電磁鋼板（例えば、実施の形態での珪素鋼板５１）からなり、ヨーク部とティース部との内角部に樹脂注入部（例えば、実施の形態での樹脂注入溝５４）が形成されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明の構成に加えて、絶縁部材は、ヨーク部の一方の側面を覆う壁部（例えば、実施の形態での壁部６５）を備え、壁部には、樹脂注入部と連通する樹脂注入口（例えば、実施の形態での樹脂注入口６９）が形成されることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明の構成に加えて、絶縁部材は、ヨーク部に接触する鍔部の外周面に、径方向内側に凹陥する段差部（例えば、実施の形態での段差部７３，８３）が形成されることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明の構成に加えて、絶縁部材は、軸方向に分割される第１絶縁部材（例えば、実施の形態での第１絶縁部材６１）及び第２絶縁部材（例えば、実施の形態での第２絶縁部材６２）から構成され、第１絶縁部材には、樹脂注入部の一端側と連通する樹脂注入口が形成され、第２絶縁部材には、樹脂注入部の他端側を塞ぐ樹脂漏れ防止壁（例えば、実施の形態での樹脂漏れ防止壁８２）が形成されることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明の構成に加えて、第１絶縁部材及び第２絶縁部材は、軸方向で互いに嵌合する嵌合部（例えば、実施の形態での第１及び第２嵌合部８５，８６）をそれぞれ有し、第１絶縁部材の嵌合部が、第２絶縁部材の嵌合部よりステータコア側に配置されることを特徴とする。

請求項１に記載のステータによれば、ステータコアから絶縁部材への熱伝達性を向上することができるので、簡素な構造で、ステータコアの放熱性を確保することができる。

請求項２に記載のステータによれば、樹脂注入部からステータコアと絶縁部材との間に樹脂を容易に注入することができる。

請求項３に記載のステータによれば、壁部に配電部を配置すれば、配電部に樹脂を注入する絶縁処理と同時に、ステータコアと絶縁部材との間に樹脂を注入することができ、生産性を大幅に向上することができる。

請求項４に記載のステータによれば、樹脂注入部からステータコアと絶縁部材との間に樹脂を容易且つ確実に注入することができる。

請求項５に記載のステータによれば、樹脂注入部から注入された樹脂が、樹脂注入部の他端側から漏れ出るのを防止することができるので、樹脂注入部からステータコアと絶縁部材との間に樹脂を確実に注入することができる。

請求項６に記載のステータによれば、樹脂注入部から注入された樹脂の圧力により、第１絶縁部材の嵌合部が第２絶縁部材の嵌合部に押し付けられるので、第１及び第２絶縁部材の嵌合部間の密着度が高くなる。これにより、樹脂注入部から注入された樹脂が、嵌合部間から漏れ出るのを防止することができるので、樹脂注入部からステータコアと絶縁部材との間に樹脂を確実に注入することができる。

以下、本発明に係るステータの一実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

本実施形態のステータ１０は、図１〜図３に示すように、ハウジング２０と、ハウジング２０に固定されるステータホルダ３０と、ステータホルダ３０に圧入・保持され、円環状に配列される複数のステータ片４１を有する環状ステータ群４０と、複数のステータ片４１が接続される円環状の配電部材９０と、を備える。

ハウジング２０は、ステータホルダ３０や環状ステータ群４０が収納可能な形状に形成される内部空間２１を備えており、内部空間２１の内周部には、ステータホルダ３０を固定するためのボルト孔２２を有するボス（固定部）２３が、周方向の所定位置に複数設けられる。また、ハウジング２０は、内部空間２１に連なるターミナルボックス２４を備える。

ステータホルダ３０は、筒部３１と、その軸線方向一端側に径方向外側に張り出すように設けられるフランジ部３２と、を備える。筒部３１の内径は、環状ステータ群４０の外径よりも若干小さく設定されている。フランジ部３２には、ハウジング２０のボルト孔２２に対応する位置に貫通孔３３が形成される。そして、ステータホルダ３０は、ハウジング２０の内部空間２１内に収容され、フランジ部３２をボス２３の端面に合わせて、貫通孔３３に挿通されたボルト３４をボルト孔２２に螺合することによって、ハウジング２０に固定される。

ステータ片４１は、図４〜図６に示すように、複数の珪素鋼板（電磁鋼板）５１を積層してなる分割鉄心５０と、分割鉄心５０のティース部５３を軸方向に挟み込むように嵌合される絶縁部材６０と、絶縁部材６０に捲回されるステータコイル４２と、を備える。これにより、ティース部５３とステータコイル４２との間に絶縁部材６０が配置される。

分割鉄心５０は、図６〜図８に示すように、プレス加工などによって略Ｔ字型に形成される複数の珪素鋼板５１が積層されて構成され、円周方向に形成されるヨーク部５２と、ヨーク部５２の内周面の略中央から径方向内側に向かって形成されるティース部５３と、を有する。

また、分割鉄心５０のヨーク部５２の円周方向の一端（図７の右端）には、略半円形状の凸部５２ａが形成され、他端（図７の左端）には、隣り合う分割鉄心５０の凸部５２ａを嵌合させる略半円形状の凹部５２ｂが形成されており、隣り合う分割鉄心５０の凸部５２ａと凹部５２ｂを互いに嵌合させることによって複数の分割鉄心５０（ステータ片４１）が円環状に配列される。これにより、円環状のステータコア４３が構成される。

そして、本実施形態では、図７〜図９に示すように、ヨーク部５２とティース部５３との内角部には、樹脂注入部である略半円形の樹脂注入溝５４がそれぞれ形成される。また、ティース部５３の内周端の周方向両側には、周方向に突出する抜止め部５５がそれぞれ形成される。なお、樹脂注入溝５４の大きさは、ヨーク部５２の最小幅をａとし、ヨーク部５２の外周縁と樹脂注入溝５４との距離をｂとしたとき、ａ＞ｂとなる範囲に設定される。

絶縁部材６０は、電気的絶縁性を有する合成樹脂によって成形されており、図５及び図６に示すように、軸方向に分割される第１絶縁部材６１と第２絶縁部材６２から構成されており、これら第１絶縁部材６１と第２絶縁部材６２とを分割鉄心５０のティース部５３を軸方向に挟み込むように組み合わせることにより、第１絶縁部材６１と第２絶縁部材６２との間に分割鉄心５０が配置される。また、絶縁部材６０は、第１絶縁部材６１と第２絶縁部材６２とを軸方向に組み合わせることにより、径方向両端部に鍔部６３を有するボビン形状となる。

第１絶縁部材６１は、図５及び図６に示すように、軸方向一端側からティース部５３の略半分を覆う断面略コの字状の第１縦壁部６４と、第１縦壁部６４の径方向両端部にそれぞれ形成され、鍔部６３の一部を構成する第１外周側鍔部６３ａ及び第１内周側鍔部６３ｂと、第１縦壁部６４から径方向外側に延出してヨーク部５２の一方の側面を覆う壁部６５と、第１縦壁部６４から径方向内側に延出する中点連結用壁部６６と、を備える。

壁部６５には、その外周縁から軸方向外側に延出される２つの天板部６７が形成されており、この天板部６７、壁部６５、及び第１外周側鍔部６３ａによって第１絶縁部材６１の外周側にバスタブ形状の配電部６８が設けられる。この配電部６８には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３本のバスリング（給電線）９１Ｕ，９１Ｖ，９１Ｗからなる配電部材９０が収納される。

配電部材９０は、同一径のリング状に形成されるバスリング９１Ｕ，９１Ｖ，９１Ｗが軸方向にずらされて同心上に配置されており、この３本のバスリング９１Ｕ，９１Ｖ，９１Ｗは、樹脂モールド部（結束部材）９２によって束ねられている。そして、バスリング９１Ｕ，９１Ｖ，９１Ｗには、それぞれに対応するステータ片４１のステータコイル４２の一端４２ａが接続される（図１参照）。

また、図１に示すように、バスリング９１Ｕ，９１Ｖ，９１Ｗからは、接続端子９３Ｕ，９３Ｖ，９３Ｗが径方向外側に延出されており、この接続端子９３Ｕ，９３Ｖ，９３Ｗは、ターミナルボックス２４内に配設されるバスバー９４Ｕ，９４Ｖ，９４Ｗを介して、給電端子９５Ｕ，９５Ｖ，９５Ｗに接続される。

また、壁部６５には、ティース部５３の周方向幅より僅かに大きな幅を有する略矩形状の樹脂注入口６９が形成されており、この樹脂注入口６９は、第１絶縁部材６１と分割鉄心５０が組み合わされたとき、分割鉄心５０の樹脂注入溝５４，５４の一端側と連通する。

中点連結用壁部６６には、その内周縁から軸方向外側に延出される仕切板部７０が形成されており、この仕切板部７０、中点連結用壁部６６、及び第１内周側鍔部６３ｂによって第１絶縁部材６１の内周側にバスタブ形状の配電部７１が設けられる。この配電部７１には、中点ターミナル７２が収納されており、隣り合うステータコイル４２の他端４２ｂ同士が接続される（図１参照）。これにより、全てのステータコイル４２が中点ターミナル７２を介して円環状に接続される。

また、本実施形態では、図６及び図９に示すように、第１絶縁部材６１のヨーク部５２に接触する第１外周側鍔部６３ａの外周面に、径方向内側に凹陥する段差部７３が形成される。また、第１絶縁部材６１の第１縦壁部６４の内側上部には、段差部７３に連続する段部７４が形成される。そして、段差部７３及び段部７４は、分割鉄心５０と第１絶縁部材６１が組み合わされたとき、分割鉄心５０の樹脂注入溝５４と連通して、分割鉄心５０との間に樹脂注入空間Ｓを形成する。

また、本実施形態では、図４及び図６に示すように、第１絶縁部材６１の第１外周側鍔部６３ａの外周面に、分割鉄心５０の樹脂注入溝５４，５４の一端側に連通し、樹脂注入口６９に注入された樹脂を樹脂注入溝５４，５４に案内する樹脂案内溝７５，７５が軸方向に沿って形成される。さらに、この樹脂案内溝７５と樹脂注入溝５４によって樹脂注入空間Ｓに樹脂を注入する樹脂注入穴７６が構成される。

第２絶縁部材６２は、図５及び図６に示すように、軸方向他端側からティース部５３の略半分を覆う断面略コの字状の第２縦壁部８１と、第２縦壁部８１の径方向両端部にそれぞれ形成され、鍔部６３の一部を構成する第２外周側鍔部６３ｃ及び第２内周側鍔部６３ｄと、第２縦壁部８１から径方向外側に延出してヨーク部５２の他方の側面を覆い、分割鉄心５０の樹脂注入溝５４の他端側を塞ぐ樹脂漏れ防止壁８２と、を備える。

また、本実施形態では、図６及び図９に示すように、第２絶縁部材６２のヨーク部５２に接触する第２外周側鍔部６３ｃの外周面に、径方向内側に凹陥する段差部８３が形成される。また、第２絶縁部材６２の第２縦壁部８１の内側上部には、段差部８３に連続する段部８４が形成される。そして、段差部８３及び段部８４は、分割鉄心５０、第１絶縁部材６１、及び第２絶縁部材６２が組み合わされたとき、第１絶縁部材６１の段差部７３及び段部７４と連続すると共に、分割鉄心５０の樹脂注入溝５４と連通して、分割鉄心５０との間に樹脂注入空間Ｓを形成する。

また、本実施形態では、図６に示すように、第１絶縁部材６１の第１外周側鍔部６３ａの径方向内側、第１縦壁部６４の周方向外側、及び第１内周側鍔部６３ｂの径方向外側の軸方向開放端に、段状の第１嵌合部８５が連続して形成され、また、第２絶縁部材６２の第２外周側鍔部６３ｃの径方向外側、第２縦壁部８１の周方向内側、及び第２内周側鍔部６３ｄの径方向内側の軸方向開放端に、段状の第２嵌合部８６が連続して形成される。そして、第１嵌合部８５及び第２嵌合部８６は、図１１に示すように、第１嵌合部８５が第２嵌合部８６より分割鉄心５０側に配置されるように嵌合される。これにより、第１絶縁部材６１と第２絶縁部材６２が組み合わされ、一体的な絶縁部材６０となる。

このように構成されたステータ１０では、分割鉄心５０と第１及び第２絶縁部材６１，６２が組み合わされることにより、分割鉄心５０のヨーク部５２及びティース部５３と、絶縁部材６０の第１及び第２縦壁部６４，８１及び第１及び第２外周側鍔部６３ａ，６３ｃとの間に樹脂注入空間Ｓが形成される。そして、配電部材９０の絶縁を行うべく配電部６８に不図示のノズルから樹脂Ｐを注入すると、配電部６８の絶縁処理と同時に、注入された樹脂Ｐが、樹脂注入口６９、樹脂案内溝７５、樹脂注入穴７６、及び樹脂注入溝５４を介して樹脂注入空間Ｓに注入されて、この樹脂注入空間Ｓが樹脂Ｐによって埋められる（図１０参照）。これにより、分割鉄心５０と絶縁部材６０との間の空気層が排除されるので、分割鉄心５０から絶縁部材６０への熱伝達性が向上する。

また、樹脂注入溝５４の他端部が樹脂漏れ防止壁８２により塞がれているので、注入された樹脂Ｐが樹脂注入溝５４の他端部から外部に漏れ出ることはない。

また、第１絶縁部材６１の第１嵌合部８５が第２絶縁部材６２の第２嵌合部８６より分割鉄心５０側に配置されるように嵌合されるので、樹脂注入溝５４に注入された樹脂Ｐの圧力により、第１嵌合部８５が第２嵌合部８６に押し付けられ、第１及び第２嵌合部８５，８６間の密着度が高くなる。これにより、注入された樹脂Ｐが第１及び第２嵌合部８５，８６間から外部に漏れ出ることはない。

以上説明したように、本実施形態のステータ１０によれば、分割鉄心５０のヨーク部５２と絶縁部材６０との間に樹脂Ｐが介在されるため、分割鉄心５０から絶縁部材６０への熱伝達性を向上することができるので、簡素な構造で、分割鉄心５０の放熱性を確保することができる。

また、本実施形態のステータ１０によれば、分割鉄心５０は、積層された複数の珪素鋼板５１からなり、ヨーク部５２とティース部５３との内角部に樹脂注入溝５４が形成されるため、樹脂注入溝５４（樹脂注入穴７６）から分割鉄心５０と絶縁部材６０との間の樹脂注入空間Ｓに樹脂Ｐを容易に注入することができる。

また、本実施形態のステータ１０によれば、絶縁部材６０は、ヨーク部５２の一方の側面を覆う壁部６５を備え、壁部６５には、樹脂注入溝５４と連通する樹脂注入口６９が形成されるため、壁部６５に配電部６８を配置すれば、配電部６８に樹脂Ｐを注入する絶縁処理と同時に、樹脂注入溝５４（樹脂注入穴７６）から分割鉄心５０と絶縁部材６０との間の樹脂注入空間Ｓに樹脂Ｐを注入することができ、生産性を大幅に向上することができる。

また、本実施形態のステータ１０によれば、絶縁部材６０は、ヨーク部５２に接触する第１及び第２外周側鍔部６３ａ，６３ｃの外周面に、径方向内側に凹陥する段差部７３，８３が形成されるため、樹脂注入溝５４（樹脂注入穴７６）から分割鉄心５０と絶縁部材６０との間の樹脂注入空間Ｓに樹脂Ｐを容易且つ確実に注入することができる。

また、本実施形態のステータ１０によれば、絶縁部材６０は、軸方向に分割される第１絶縁部材６１及び第２絶縁部材６２から構成され、第１絶縁部材６１には、樹脂注入溝５４の一端側と連通する樹脂注入口６９が形成され、第２絶縁部材６２には、樹脂注入溝５４の他端側を塞ぐ樹脂漏れ防止壁８２が形成されるため、樹脂注入溝５４（樹脂注入穴７６）から注入された樹脂Ｐが、樹脂注入溝５４の他端側から漏れ出るのを防止することができる。これにより、樹脂注入溝５４（樹脂注入穴７６）から分割鉄心５０と絶縁部材６０との間の樹脂注入空間Ｓに樹脂Ｐを確実に注入することができる。

また、本実施形態のステータ１０によれば、第１絶縁部材６１の第１嵌合部８５が、第２絶縁部材６２の第２嵌合部８６より分割鉄心５０側に配置されるため、樹脂注入溝５４（樹脂注入穴７６）から注入された樹脂Ｐの圧力により、第１嵌合部８５が第２嵌合部８６に押し付けられ、第１及び第２嵌合部８５，８６間の密着度が高くなる。これにより、樹脂注入溝５４（樹脂注入穴７６）から注入された樹脂Ｐが、第１及び第２嵌合部８５，８６間から漏れ出るのを防止することができるので、樹脂注入溝５４（樹脂注入穴７６）から分割鉄心５０と絶縁部材６０との間の樹脂注入空間Ｓに樹脂Ｐを確実に注入することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態においては、分割鉄心５０には樹脂注入溝５４が２つ形成されているが、これに限定されず、樹脂注入溝５４は２つ以上形成されていてもよい。

本発明に係るステータの一実施形態を説明するための正面図である。図１に示すステータの分解斜視図である。図１に示すステータの要部拡大正面図である。図３に示すステータ片の正面図である。図４に示すステータ片の斜視図である。図４に示すステータ片の分解斜視図である。図６に示す分割鉄心の正面図である。図４に示すステータ片の第２絶縁部材を取り外した状態の背面図である。図８のＢ部拡大図である。図９の樹脂注入空間に樹脂を注入した状態の要部拡大図である。図４のＡ−Ａ線矢視断面図である。

符号の説明

１０ステータ
２０ハウジング
３０ステータホルダ
４０環状ステータ群
４１ステータ片
４２ステータコイル
４３ステータコア
５０分割鉄心
５１珪素鋼板（電磁鋼板）
５２ヨーク部
５３ティース部
５４樹脂注入溝（樹脂注入部）
６０絶縁部材
６１第１絶縁部材
６２第２絶縁部材
６３鍔部
６５壁部
６９樹脂注入口
７３段差部
７４段部
７５樹脂案内溝
７６樹脂注入穴
８２樹脂漏れ防止壁
８３段差部
８４段部
８５第１嵌合部（第１絶縁部材の嵌合部）
８６第２嵌合部（第２絶縁部材の嵌合部）
Ｓ樹脂注入空間
Ｐ樹脂

Claims

周方向に間隔を置いて配置される複数のティース部を有する円環状のステータコアと、
前記ティース部に捲回されるステータコイルと、
前記ティース部と前記ステータコイルとの間に配置され、両端部に鍔部を有する絶縁部材と、を備え、
前記ステータコアのヨーク部と前記絶縁部材との間に樹脂が介在されることを特徴とするステータ。
前記ステータコアは、積層された複数の電磁鋼板からなり、
前記ヨーク部と前記ティース部との内角部に樹脂注入部が形成されることを特徴とする請求項１に記載のステータ。
前記絶縁部材は、前記ヨーク部の一方の側面を覆う壁部を備え、
前記壁部には、前記樹脂注入部と連通する樹脂注入口が形成されることを特徴とする請求項２に記載のステータ。
前記絶縁部材は、前記ヨーク部に接触する前記鍔部の外周面に、径方向内側に凹陥する段差部が形成されることを特徴とする請求項２又は３に記載のステータ。
前記絶縁部材は、軸方向に分割される第１絶縁部材及び第２絶縁部材から構成され、
前記第１絶縁部材には、前記樹脂注入部の一端側と連通する前記樹脂注入口が形成され、
前記第２絶縁部材には、前記樹脂注入部の他端側を塞ぐ樹脂漏れ防止壁が形成されることを特徴とする請求項４に記載のステータ。
前記第１絶縁部材及び前記第２絶縁部材は、軸方向で互いに嵌合する嵌合部をそれぞれ有し、
前記第１絶縁部材の前記嵌合部が、前記第２絶縁部材の前記嵌合部より前記ステータコア側に配置されることを特徴とする請求項５に記載のステータ。