JP2010279232A - Stator and rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステータおよび回転電機に関し、特にステータコアに形成されたスロット内に樹脂が充填されたステータおよび回転電機に関する。 The present invention relates to a stator and a rotating electrical machine, and more particularly, to a stator and a rotating electrical machine in which resin is filled in a slot formed in a stator core.
従来からコイルの占積率の向上を図ると共に、コイルからの熱を良好に外部に放熱するためにスロット内にモールド樹脂が充填されたステータおよび回転電機が各種提案されている。 Conventionally, various stators and rotating electrical machines in which slots are filled with mold resin have been proposed in order to improve the space factor of the coil and to radiate heat from the coil to the outside.
たとえば、特開２００７−３３６６５０号公報に記載された回転電機の固定子は、複数のスロットが形成されたステータコアと、複数のコイルプレートが積層されて形成されたコイルプレート積層体と、複数相のコイルプレート積層体を一体的に保持するインシュレータとを備えている。 For example, a rotating electrical machine stator described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-336650 includes a stator core formed with a plurality of slots, a coil plate stack formed by stacking a plurality of coil plates, and a plurality of phases. And an insulator for integrally holding the coil plate laminate.
さらに、この固定子のコイルエンド部には、樹脂等の射出成形により形成されたモールド樹脂が形成されている。 Further, a mold resin formed by injection molding of resin or the like is formed on the coil end portion of the stator.
この特開２００７−３３６６５０号公報に記載された固定子において、相の異なるコイル間の絶縁性を確保するために、絶縁紙を各コイルに装着するのが好ましい。なお、コイル間の絶縁性を確保するには、各絶縁紙は巻き始め側の端部と巻き終わり側の端部とが重なるように、各コイルに装着する必要がある。 In the stator described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-336650, it is preferable to attach insulating paper to each coil in order to ensure insulation between coils having different phases. In order to secure insulation between the coils, it is necessary to attach each insulating paper to each coil so that the end portion on the winding start side and the end portion on the winding end side overlap.
そして、特開２００７−３３６６５０号公報に記載された固定子においては、スロット内にも、モールド樹脂が充填されている。そして、この固定子を備えた回転電機が駆動すると、コイルの温度が上昇し、モールド樹脂が膨張する。モールド樹脂が膨張すると、スロットの開口部からモールド樹脂が食み出ようとする。 In the stator described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-336650, the slots are filled with mold resin. And if the rotary electric machine provided with this stator drives, the temperature of a coil will rise and mold resin will expand. When the mold resin expands, the mold resin tends to dig out from the opening of the slot.
モールド樹脂が膨張し、スロット内で流動すると、絶縁紙の巻き始め側の端部と巻き終わり側の端部との重なり部分が剥離する。 When the mold resin expands and flows in the slot, the overlapping portion between the end portion on the winding start side and the end portion on the winding end side of the insulating paper is peeled off.
ここで、絶縁紙の重なり部分の位置によっては、巻き終わり側の端部が大きく捲くれる。巻き終わり側の端部が捲くれると、この端部に付着しているモールド樹脂も大きく変位し、モールド樹脂の流動が促進される。この結果、スロットから食み出すモールド樹脂の食み出し量が多くなる。 Here, depending on the position of the overlapping portion of the insulating paper, the end portion on the winding end side is greatly curled. When the end portion on the winding end side is rolled up, the mold resin adhering to the end portion is also greatly displaced, and the flow of the mold resin is promoted. As a result, the amount of mold resin that protrudes from the slot increases.
モールド樹脂が大きく食み出すと、ロータとモールド樹脂とが接触して、モールド樹脂が破断され、破断された樹脂がギヤ等にはまり込み、ギヤの駆動を阻害する等の弊害を引き起こすおそれがある。 If the mold resin protrudes greatly, the rotor and the mold resin may come into contact with each other, and the mold resin may be broken, and the broken resin may get stuck in a gear or the like and cause a harmful effect such as inhibiting the driving of the gear. .
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、スロット内に充填されたモールド樹脂を備えたステータおよび回転電機において、樹脂の食み出しの抑制が図られたステータおよび回転電機を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to prevent resin from sticking out in a stator and a rotating electrical machine including a mold resin filled in a slot. A stator and a rotating electric machine.
本発明に係るステータは、環状に形成されたステータヨーク部と、ステータヨーク部の内周面に周方向に間隔をあけて形成された複数のステータティースとを含み、ステータティース間にスロットが形成された環状のステータコアと、スロット内に挿入されたコイルと、スロット内に充填された樹脂部とを備える。そして、上記スロットの開口部は、ステータコアの内周面に形成され、スロットは、コイルが収容されるコイル収容部と、コイル収容部から径方向内方に向けて延び、コイル収容部と開口部とを接続する接続部とを含む。そして、スロットには、ステータコアの内周面に位置する開口部が形成され、スロットは、コイルが収容されるコイル収容部と、コイル収容部から径方向内方に向けて延び、コイル収容部と開口部とを接続する接続部とを含む。上記接続部は、開口部の周方向の長さよりも周方向の長さが長い部分を有する。 The stator according to the present invention includes a stator yoke portion formed in an annular shape and a plurality of stator teeth formed on the inner peripheral surface of the stator yoke portion at intervals in the circumferential direction, and slots are formed between the stator teeth. An annular stator core, a coil inserted into the slot, and a resin portion filled in the slot. The opening of the slot is formed on the inner peripheral surface of the stator core, and the slot extends inward in the radial direction from the coil housing portion in which the coil is housed, and the coil housing portion and the opening portion. And a connecting portion for connecting the two. The slot is formed with an opening located on the inner peripheral surface of the stator core, and the slot extends inward in the radial direction from the coil housing portion in which the coil is housed. And a connecting portion that connects the opening. The connecting portion has a portion whose length in the circumferential direction is longer than the length in the circumferential direction of the opening.
好ましくは、上記接続部の周方向の長さは、コイル収容部側から開口部側に向うにつれて短くなるように形成される。 Preferably, the length of the connection portion in the circumferential direction is formed so as to become shorter from the coil housing portion side toward the opening portion side.
好ましくは、上記スロット内に収容され、スロットの内周面に沿って延びると共に、コイルの周面を取り囲むように形成された絶縁部材をさらに備え、ステータティースは、ステータヨーク部の内周面から径方向内方に向けて延びる本体部と、本体部の端部に形成された鍔部とを含む。そして、上記鍔部の表面は、本体部の側面から張り出すように延びる背面と、背面に連設された側面とを含み、接続部は、周方向に隣り合う鍔部間に形成され、絶縁部材は、ステータティースの本体部から鍔部の背面に沿って延びる背面被覆部と、背面被覆部の端部に連設され、スロットの開口部に向けて突出する突出部とを含む。そして、上記背面被覆部は、鍔部の背面より該背面被覆部の延在方向前方に突出し、鍔部と背面被覆部と側面被覆部とによって規定される空間内に樹脂部が充填される。本発明に係る回転電機は、上記ステータを備える。 Preferably, an insulating member that is housed in the slot, extends along the inner peripheral surface of the slot, and is formed so as to surround the peripheral surface of the coil, and the stator teeth are formed from the inner peripheral surface of the stator yoke portion. A main body portion extending inward in the radial direction and a flange portion formed at an end portion of the main body portion are included. And the surface of the said collar part contains the back surface extended so that it may protrude from the side surface of a main-body part, and the side surface connected with the back surface, and a connection part is formed between the collar parts adjacent to the circumferential direction, and is insulated. The member includes a back surface covering portion that extends from the main body portion of the stator teeth along the back surface of the collar portion, and a protruding portion that is connected to an end portion of the back surface covering portion and projects toward the opening of the slot. And the said back surface coating part protrudes ahead of the extending direction of this back surface coating part from the back surface of a collar part, and the resin part is filled in the space prescribed | regulated by a collar part, a back surface coating part, and a side surface coating part. A rotating electrical machine according to the present invention includes the stator.
本発明に係るステータおよび回転電機によれば、スロットからモールド樹脂が食み出すことを抑制することができる。 According to the stator and the rotating electric machine according to the present invention, the mold resin can be prevented from protruding from the slot.
本実施の形態に係るステータ１００およびこのステータ１００を備えた回転電機２００について、図１から図２０を用いて説明する。
A
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。 Note that in the embodiments described below, when referring to the number, amount, and the like, the scope of the present invention is not necessarily limited to the number, amount, and the like unless otherwise specified. In the following embodiments, each component is not necessarily essential for the present invention unless otherwise specified. In addition, when there are a plurality of embodiments below, it is planned from the beginning to appropriately combine the features of each embodiment unless otherwise specified.
図１は、本発明の実施の形態１に係る回転電機２００を模式的に示す断面図である。この図１に示すように、回転電機２００は、中心線Ｏを中心に回転可能に設けられたロータ２１０と、このロータ２１０の周囲に配置された環状のステータ１００とを備えている。ロータ２１０は、中心線Ｏを中心に回転可能に設けられた回転シャフト２１２に固定されたロータコア２１１と、このロータコア２１１に形成された磁石挿入孔２１６内に挿入された永久磁石２１３とを備えている。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a rotary
なお、永久磁石２１３は、磁石挿入孔２１６内に充填された樹脂２１４によって固定されている。
The
ステータ１００は、複数の電磁鋼板を積層することで構成された環状のステータコア１０２と、このステータコア１０２に装着されたコイル１１１とを備えている。
The
図２は、本発明の実施の形態１に係るステータ１００の斜視図である。この図２に示すように、ステータ１００は、環状に形成されたステータコア１０２と、このステータコア１０２の端面に形成されたモールド樹脂（樹脂部）１１３とを備えている。なお、モールド樹脂１１３には、ステータコア１０２に装着されたコイルに電流を供給する外部配線が接続される配線接続部が形成されている。
FIG. 2 is a perspective view of
ステータコア１０２は、円筒状に形成されている。そして、ステータコア１０２の表面は、中心線Ｏ方向に配列する環状の軸方向端面１０２ａ，１０２ｂを含む。そして、モールド樹脂１１３は、軸方向端面１０２ａ上に形成され、環状に延びる環状部１１５Ａと、軸方向端面１０２ｂ上に形成された環状の環状部１１５Ｂとを含む。
The
図３は、図２に示すステータ１００からモールド樹脂１１３を除去したステータ１００を示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing the
図３に示すように、ステータコア１０２は、中心線Ｏを中心に環状に形成されたステータヨーク部１０７と、このステータヨーク部１０７の内周面に形成され、周方向に間隔をあけて形成された複数ステータティース１０４とを備えており、ステータティース１０４間には、スロット１０６が形成されている。スロット１０６の開口部は、ステータコア１０２の内周面に間隔をあけて形成されている。
As shown in FIG. 3, the
コイル１１１は、ステータティース１０４に巻回されており、コイル１１１の一部は、スロット１０６内に挿入されている。本実施の形態１に係るステータ１００は、集中巻型のステータとされている。
The
コイル１１１は、Ｕ相コイルとＶ相コイルとＷ相コイルとを含み、Ｕ相コイルの隣りにＶ相コイルが配置されており、Ｖ相コイルに対してＵ相コイルと反対側にＷ相コイルが配置されている。そして、同相コイル同士は、図３に示す接続配線１１４によって接続されている。
図４は、ステータティース１０４およびＵ相コイル１１１Ｕを模式的に示す斜視図である。この図４に示すように、Ｕ相コイル１１１Ｕは、ステータティース１０４を挟んでステータコア１０２の周方向に配列するコイルプレート積層体１３８Ｕおよびコイルプレート積層体１４４Ｕと、コイルプレート積層体１３８Ｕの一方の端部およびコイルプレート積層体１４４Ｕの一方の端部を接続するように配置された接続プレート積層体１１２Ｕと、コイルプレート積層体１３８Ｕの他方の端部およびコイルプレート積層体１４４Ｕの他方の端部を接続する接続プレート積層体１１０Ｕとを備えている。
FIG. 4 is a perspective view schematically showing
図５に示すように、コイルプレート積層体１３８Ｕ，１４４Ｕは、銅板等のコイルプレートをステータコア１０２の径方向に複数配列することで形成されている。なお、接続プレート積層体１１０Ｕおよび接続プレート積層体１１２Ｕも同様に構成されており、ステータコア１０２の径方向に配列する複数のコイルプレートによって構成されている。そして、接続プレート積層体１１０Ｕ，１１２Ｕを構成する各コイルプレートが、コイルプレート積層体１３８Ｕを構成するコイルプレートと、コイルプレート積層体１４４Ｕを構成するコイルプレートとを接続することで、螺旋状に巻回されたＵ相コイル１１１Ｕを構成している。
As shown in FIG. 5, the
なお、Ｖ相コイル１１１ＶおよびＷ相コイル１１１Ｗも、Ｕ相コイル１１１Ｕと同様に構成されている。 V-phase coil 111V and W-phase coil 111W are configured in the same manner as U-phase coil 111U.
図６は、ステータティース１０４およびスロット１０６を示す断面図であり、この図６に示すスロット１０６は、Ｕ相コイル１１１Ｕが装着されるステータティース１０４Ｕと、Ｗ相コイル１１１Ｗが装着されるステータティース１０４Ｗとの間に形成されている。このスロット１０６の開口部１０９は、ステータコア１０２の内周面に形成されている。スロット１０６は、Ｕ相コイル１１１ＵおよびＷ相コイル１１１Ｗが挿入されるコイル収容部１０６ａと、コイル収容部１０６ａから径方向内方に向けて延び、このコイル収容部１０６ａと開口部１０９とを接続する接続部１０６ｂとを備えている。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing
コイル収容部１０６ａ内には、積層体ユニット１０８が挿入されている。積層体ユニット１０８は、コイルプレート積層体１４４Ｕと、コイルプレート積層体１３８Ｗと、コイルプレート積層体１４４Ｕおよびコイルプレート積層体１３８Ｗを固定するインシュレータ（絶縁部材）１４０と、コイルプレート積層体１４４Ｕの周面に巻回された絶縁紙１４３と、コイルプレート積層体１３８Ｗの周面に巻回された絶縁紙１４１とを備えている。
A
コイルプレート積層体１４４Ｕは、Ｕ相コイル１１１Ｕの一部を構成しており、コイルプレート積層体１４４Ｕの大部分はスロット１０６内に位置している。そして、絶縁紙１４３は、コイルプレート積層体１４４Ｕの表面のうち、スロット１０６内に位置する部分を覆うように、コイルプレート積層体１４４Ｕに巻回されている。コイルプレート積層体１３８Ｗは、Ｗ相コイル１１１Ｗの一部を構成しており、コイルプレート積層体１３８Ｗの大部分はスロット１０６内に挿入されている。そして、絶縁紙１４１は、コイルプレート積層体１３８Ｗの表面のうち、スロット１０６内に位置する部分を覆うように、コイルプレート積層体１３８Ｗに巻回されている。
各コイルプレート積層体１４４Ｕおよびコイルプレート積層体１３８Ｗを構成するコイルプレート１３６の径方向外方側の主表面には、絶縁膜１３７が形成されている。この絶縁膜１３７は、径方向に配列するコイルプレート１３６同士を絶縁している。
An insulating
この図６に示されるスロット１０６は、Ｕ相コイル１１１Ｕが巻回されるステータティース１０４Ｕと、Ｗ相コイル１１１Ｗが装着されるステータティース１０４Ｗとの間に形成されている。
Slot 106 shown in FIG. 6 is formed between
各ステータティース１０４Ｕ，１０４Ｗは、ステータヨーク部１０７の内周面から径方向内方に向けて延びる本体部１０３Ｕ，１０３Ｗと、この本体部１０３Ｕ，１０３Ｗの内端部に形成された鍔部１０５Ｕ，１０５Ｗとを備えている。そして、鍔部１０５Ｕと鍔部１０５Ｗとによって、スロット１０６の開口部１０９が規定されている。開口部１０９は、ステータコア１０２の内周面に形成されている。
Each of the
インシュレータ１４０は、スロット１０６の内周面に沿って延びる枠部１４６と、この枠部１４６内に位置する絶縁板１４５と、この絶縁板１４５の内端部に形成された鍔部１４７とを備えている。インシュレータ１４０は、コイルプレート積層体１４４Ｕ，１３８Ｗの周囲を覆うように形成されている。
The
絶縁板１４５は、枠部１４６によって規定される空間を、コイルプレート積層体１３８Ｗを収容する収容部と、コイルプレート積層体１４４Ｕを収容する収容部とに区画している。そして、絶縁板１４５は、コイルプレート積層体１３８Ｗとコイルプレート積層体１４４Ｕとを絶縁している。
The insulating
枠部１４６は、ステータヨーク部１０７の内周面上に配置される背面部１５０と、背面部１５０の端部に連設され、背面部１５０から本体部１０３Ｕ，１０３Ｗの側面に沿って延びる側壁部１５１，１５２と、側壁部１５１，１５２の内端に連設され、側壁部１５１，１５２から鍔部１０５Ｕ，１０５Ｗの背面に沿って延びる背面被覆部１５３，１５４と、背面被覆部１５３，１５４の端部に連設された突出部１５５，１５６とを備えている。突出部１５５，１５６は、各背面被覆部１５３，１５４の端部から径方向内方に向けて屈曲している。
The
このインシュレータ１４０は、たとえば、エポキシ、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミド（ＰＡ）等から形成されており、樹脂成形が可能な絶縁材料から形成されている。
The
突出部１５５，１５６同士は、互いに離れている。モールド樹脂（樹脂部）１１３は、スロット１０６内に充填されている。モールド樹脂１１３は、突出部１５５および突出部１５６間と、鍔部１０５Ｕおよび鍔部１０５Ｗ間とにも形成されている。
The
さらに、モールド樹脂１１３は、背面被覆部１５３，１５４と、絶縁紙１４１，１４３との間の隙にも充填されている。さらに、微小量のモールド樹脂１１３がコイルプレート１３６間の隙間と、コイルプレート１３６および絶縁紙１４１，１４３間の隙間等にも入り込んでいる。一般に、モールド樹脂１１３および絶縁紙１４１，１４３の接着性と、モールド樹脂１１３およびコイルプレート１３６の接着性は高い。
Furthermore, the
図７は、突出部１５５，１５６およびその周囲の構成を示す断面図であり、ステータ１００が駆動した時の断面図である。この図７に示すように、周方向に配列する鍔部１０５Ｕ，１０５Ｗの側面１９８，１９６によって、スロット１０６の接続部１０６ｂが形成されている。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the projecting
ここで、鍔部１０５Ｗは、本体部１０３Ｗの内側面に連設され、本体部１０３Ｗの内側面から張り出すように延びる背面１９５と、この背面１９５の端部に連設された側面１９６とを含む。側面１９６は、径方向内方に向うにつれて、鍔部１０５Ｕに近接するように傾斜している。
Here, the
同様に、鍔部１０５Ｕは、本体部１０３Ｕの内側面に連設され、本体部１０３Ｕの内側面から張り出すように延びる背面１９７と、この背面１９７の端部に連設された側面１９８とを備えている。側面１９８は、径方向内方に向うにつれて、鍔部１０５Ｗに近接するように傾斜している。
Similarly, the
このため、スロット１０６の開口部１０９の周方向の長さＬ１は、接続部１０６ｂのうち、開口部１０９より径方向外方側に位置する部分の周方向の長さＬ２よりも短くなっている。
For this reason, the circumferential length L1 of the
ここで、ステータ１００が駆動すると、各コイル１１１の温度は上昇し、モールド樹脂１１３の温度も上昇する。これにより、モールド樹脂１１３が膨張する。
Here, when the
これに伴い、接続部１０６ｂ内に充填されたモールド樹脂１１３が開口部１０９から外方に突出しようとする。この際、開口部１０９におけるステータティース１０４Ｕおよびステータティース１０４Ｗ間の間隔Ｌ１は、上記間隔Ｌ２よりも小さくなっているので、モールド樹脂１１３が開口部１０９から突出することを抑制することができる。
Along with this, the
さらに、接続部１０６ｂの周方向の長さは、コイル収容部１０６ａ側から開口部１０９側に向うにつれて小さくなるように形成されている。このため、接続部１０６ｂ内に充填されたモールド樹脂１１３がコイル収容部１０６ａ内に充填されたモールド樹脂１１３によって径方向内方に向けて押圧されたときに、側面１９６，１９８と、モールド樹脂１１３との間に大きな面圧が生じる。これに伴い、モールド樹脂１１３と側面１９６，１９８との間に生じる摩擦力も大きくなり、接続部１０６ｂ内のモールド樹脂１１３が開口部１０９から突出することを抑制することができる。
Furthermore, the circumferential length of the connecting
ここで、本実施の形態においては、この図７に示すように、接続部１０６ｂの周方向の幅が、開口部１０９における周方向の幅よりも大きくなるように形成されているが、これに限られない。すなわち、接続部１０６ｂは、周方向の長さが、開口部１０９の周方向の長さよりも長い部分を有するように形成されておればよい。そして、接続部１０６ｂ内に充填されたモールド樹脂１１３が、開口部１０９から突出しようとすると、モールド樹脂１１３は、接続部１０６ｂ内のうち、開口部１０９よりも周方向に長く形成された部分と、開口部１０９との間に位置する部分にに引っ掛かる。これにより、接続部１０６ｂ内に充填されたモールド樹脂１１３が開口部１０９から外方に突出することを抑制することができる。
Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the circumferential width of the connecting
ここで、インシュレータ１４０の背面被覆部１５３は、本体部１０３Ｕから鍔部１０５Ｕの背面１９７に沿って延びており、背面１９７よりも背面被覆部１５３の延在方向の前方に突出している。すなわち、背面被覆部１５３は、背面１９７よりも、鍔部１０５Ｗ側にまで延びている。そして、背面被覆部１５３の端部に突出部１５５が形成されており、突出部１５５は、背面被覆部１５３の端部から径方向内方に向けて突出している。すなわちう、突出部１５５は、背面被覆部１５３の端部から開口部１０９に向けて突出している。
Here, the back
そして、背面被覆部１５３のうち、背面１９７より鍔部１０５Ｗ側に突出する部分と、突出部１５５と、鍔部１０５Ｕの側面１９８とによって、空間１３１が規定されている。この空間１３１内には、モールド樹脂１１３が充填されている。
A
このため、インシュレータ１４０のうち、背面被覆部１５３と突出部１５５との接続部分は、鍔部１０５Ｕに接触しておらず、比較的弾力性のあるモールド樹脂１１３と接触している。
For this reason, the connection part of the back
このため、背面被覆部１５３と突出部１５５との接続部分に大きな応力が集中することを抑制することができ、突出部１５５および背面被覆部１５３の接続部分に亀裂等が生じることを抑制することができる。
For this reason, it can suppress that a big stress concentrates on the connection part of the back
同様に、背面被覆部１５４は、本体部１０３Ｗから鍔部１０５Ｗの背面１９５に沿って延びている。そして、背面被覆部１５４は、背面１９５よりも背面被覆部１５４の延在方向の前方に突出しており、背面１９５よりも鍔部１０５Ｕ側まで延びている。そして、背面被覆部１５４の先端部に突出部１５６が形成されており、この突出部１５６は、背面被覆部１５４の先端部から開口部１０９に向けて径方向内方に突出している。
Similarly, the back
そして、背面被覆部１５４のうち、背面１９５より鍔部１０５Ｕ側に突出する部分と、突出部１５６と、鍔部１０５Ｗの側面１９６とによって空間１３２が規定されている。この空間１３２には、モールド樹脂１１３が充填されている。このため、突出部１５６および背面被覆部１５４との接続部分に応力集中が生じることを抑制することができ、当該接続部分に亀裂等が生じることを抑制することができる。
A
さらに、空間１３１および空間１３２内に充填されたモールド樹脂１１３が膨張すると、空間１３１，１３２内に充填されたモールド樹脂１１３は、突出部１５５および突出部１５６を押圧する。これにより、突出部１５５および突出部１５６間に充填されたモールド樹脂１１３が、突出部１５５および突出部１５６によって挟まれ、突出部１５５および突出部１５６間に充填されたモールド樹脂１１３が開口部１０９から突出することを抑制することができる。インシュレータに比べ、空間１３１，１３２のモールド樹脂側に応力が掛かるようになり、インシュレータ破損を防止し、絶縁を確保することができる。また、空間１３１，１３２は密閉されているので、破損が放出されることはない。
Further, when the
さらに、各鍔部１０５Ｕおよび鍔部１０５Ｗからの熱を空間１３１および空間１３２内に充填されたモールド樹脂１１３に放熱することができ、鍔部１０５Ｕおよび鍔部１０５Ｗの冷却の向上を図ることができる。
Furthermore, the heat from the
突出部１５５，１５６および背面被覆部１５３，１５４と、鍔部１０５Ｕ，１０５Ｗとは、いずれも中心線Ｏ方向に延びており、空間１３１，１３２内に充填されたモールド樹脂１１３も中心線Ｏ方向に延びている。
The protruding
そして、空間１３１，１３２内に充填されたモールド樹脂１１３は、図２に示す環状部１１５Ａ，１１５Ｂに接続されている。このため、空間１３１，１３２内に充填されたモールド樹脂１１３に放熱された熱は、環状部１１５Ａ，１１５Ｂに伝達され、外部に放熱される。
The
上記のように構成されたステータ１００の製造方法について図８から図２０を用いて説明する。図８は、ステータ１００の製造工程の第１工程を示す斜視図である。この図８に示すように、コイルプレート（鋼板）１３６を準備する。このコイルプレート１３６は、プレス工程において銅圧延素材の金属平板を加工してＩ字形状に形成される。コイルプレート１３６は、たとえば、シャーリング加工によりＩ字形状に加工される。コイルプレート１３６の材質として銅を用いることにより、高い熱伝導率によりコイルプレート１３６の放熱性を向上させることができる。また、銅は内部抵抗が低く、導体としても伝導率も高い。そのため、電流密度を向上させたときの発熱も低減させることができる。
A method of manufacturing the
また、コイルプレート１３６の両端部には、接合面を有する段差が形成される。本実施の形態においては、接合面を有する段差は、たとえば、切削加工等により形成されるものとする。また、コイルプレート１３６の接合面には、予め定められた塗布範囲に接合材が塗布され、接合部１３４が形成される。本実施の形態において、接合材は、有機物により被覆された金属ナノ粒子と有機溶媒とを含む、ペースト状の接合材（以下、金属ナノ粒子ペーストという）である。金属ナノ粒子は、たとえば、金、銀、銅およびプラチナのうちのいずれかの金属のナノ粒子であるが、本実施の形態においては、たとえば、有機物により被覆された銀ナノ粒子と有機溶媒とを含む、ペースト状の接合材（以下、銀ナノ粒子ペーストという）を用いるものとして説明する。銀ナノ粒子ペーストは、加熱により保護層である有機物が分解すると、銀ナノ粒子が低温で焼結を開始する。そのため、焼結温度が約２６０℃前後と低く、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の絶縁材料の溶融温度よりも低い。一方、焼結後においては、銀ナノ粒子は、金属結合状態となり、金属銀とコイルプレートの材質である銅との共晶温度（約１０００度前後）付近になるまで溶融しない。なお、金属ナノ粒子を含む接合材については、公知の技術であるため、その詳細な説明は行なわない。
Further, a step having a joint surface is formed at both ends of the
接合面に付着された銀ナノ粒子ペーストは、タックフリー状態になるまで乾燥される。これにより、接合面に付着された銀ナノ粒子ペーストの表面は硬化して、流動が抑制される。 The silver nanoparticle paste attached to the joint surface is dried until it becomes a tack-free state. Thereby, the surface of the silver nanoparticle paste adhering to the bonding surface is cured and the flow is suppressed.
さらに、コイルプレート１３６の少なくとも片面側には、図７に示されるような絶縁膜１３７が付着される。なお、絶縁膜に代えて絶縁フィルムを貼り付けてもよい。絶縁膜１３７は、コイルプレート間の絶縁が確保できる厚さを有していれば、特に材質などは限定されるものではない。絶縁フィルムを採用する場合には、たとえば、ポリイミドフィルムを採用することができる。コイルプレート１３６は、コイルプレート１３６の厚さ方向の対向する２面のうちの少なくともいずれか一方の面に貼付される。なお、絶縁膜１３７は、コイルプレート１３６の周面の全面に形成するようにしてもよい。
Further, an insulating
さらに、コイルプレート１３６の厚さおよび幅を含む断面形状は、積層されたときのコイルプレート１３６の位置に応じた寸法になるように形成される。
Furthermore, the cross-sectional shape including the thickness and width of the
より具体的には、ステータコア１０２のステータヨーク部１０７側に位置するコイルプレート１３６であるほど、幅が大きくなり厚さが小さくなるような寸法の形状に形成される。このように積層されたときのコイルプレート１３６の位置に応じて断面形状を変更することにより、スロットに挿入されるコイルプレート積層体の断面形状を自由に設定することができる。すなわち、ステータコア１０２の径方向に延びる仮想軸線に垂直な断面において、コイルプレート積層体の断面積をスロットの断面の開口面積に近づける。これにより、占積率を向上させることができる。
More specifically, the
図９は、ステータ１００の製造工程の第２工程を示す斜視図である。この図９に示すように、複数のコイルプレート１３６を積層させて、コイルプレート積層体１３８およびコイルプレート積層体１４４を形成する。
FIG. 9 is a perspective view showing a second step of the manufacturing process of
そして、形成されたコイルプレート積層体１３８に絶縁紙１４１を巻回し、コイルプレート積層体１４４に絶縁紙１４３を巻回する。
Then, the insulating
そして、絶縁紙１４１が巻回されたコイルプレート積層体１３８と、絶縁紙１４３が巻回されたコイルプレート積層体１４４とをインシュレータ１４０内に挿入する。コイルプレート積層体１４４と、コイルプレート積層体１３８とは、インシュレータ１４０の絶縁板１４５によって絶縁されている。
Then, the
なお、この図９に示すように、インシュレータ１４０の周面には、周面から突出する突出部１４８が形成されている。この突出部１４８は、インシュレータ１４０の一方の開口縁部に沿って形成されている。
As shown in FIG. 9, a
図１０は、ステータ１００の製造工程の第３工程を示す斜視図であり、この図１０に示すように、インシュレータ１４０内にコイルプレート積層体１３８およびコイルプレート積層体１４４を収容することで、積層体ユニット１０８を構成する。
FIG. 10 is a perspective view showing a third step of the manufacturing process of the
図１１は、ステータ１００の製造工程の第４工程を示す斜視図である。この図１１に示すように、スロット１０６内に積層体ユニット１０８を挿入する。
FIG. 11 is a perspective view showing a fourth step in the manufacturing process of
この図１１に示す例では、ステータコア１０２の下方から積層体ユニット１０８をスロット１０６内に挿入し、突出部１４８をステータコア１０２の下端面に係止させることで、積層体ユニット１０８の位置決めがなされている。
In the example shown in FIG. 11, the
図１２は、積層体ユニット１０８を各スロット１０６内に挿入した後のステータコア１０２の一部を示す斜視図である。この図１２に示すように、スロット１０６内に積層体ユニット１０８を装着すると、コイルプレート積層体１４４およびコイルプレート積層体１３８の端部がステータコア１０２の端面から突出する。
FIG. 12 is a perspective view showing a part of the
図１３は、ステータ１００の製造工程の第５工程を示す斜視図である。この図１３に示すように、コイルプレート積層体１４４の一方の端部とコイルプレート積層体１３８の一方の端部とを接続する接続プレート積層体１１２をステータコア１０２の一方の端面上に装着する。
FIG. 13 is a perspective view showing a fifth step of the manufacturing process of
同様に、図５に示す接続プレート積層体１１０をステータコア１０２の他方の端部上に装着する。そして、コイルプレート積層体１４４の他方の端部とコイルプレート積層体１３８の他方の端部とを接続する。これにより、各ステータティース１０４に巻回されたコイル１１１が形成される。
Similarly, the
接続プレート積層体１１２は、複数のコイルプレートと、この複数のコイルプレートを保持する保持部材１５８とを備えている。接続プレート積層体１１０も同様に複数のコイルプレートと、この複数のコイルプレートを保持する保持部材とを備えている。
The connection plate laminated
図１４は、接続プレート積層体１１２を構成するコイルプレート（コイルエンドプレート）２２０を示す斜視図であり、図１５は、接続プレート積層体１１０を構成するコイルプレート（コイルエンドプレート）２２１を示す斜視図である。
14 is a perspective view showing a coil plate (coil end plate) 220 constituting the
図１４において、コイルプレート２２０の両端部には段差部が形成され、この段差部には、予め定められた塗布範囲に銀ナノ粒子ペーストが塗布される。そして、コイルプレート２２０の両端部には、接合部２２２，２２３が形成される。そして、接続プレート積層体１１２は、コイルプレート２２０を順次積層し、保持部材１５８で保持することで製作される。なお、コイルプレート２２０の厚さは、接続されるコイルプレート積層体１３８，１４４のコイルプレート１３６の厚さによって異なる。
In FIG. 14, step portions are formed at both ends of the
同様に、図１５において、コイルプレート２２１の両端部には、段差部が形成され、この段差部の予め定められた塗布範囲に銀ナノペーストが塗布される。これにより、コイルプレート２２１の両端部に接合部２２３，２２４が形成される。そして、このコイルプレート２２１を順次積層し、保持部材で各コイルプレート２２１を保持することで、接続プレート積層体１１０が構成される。
Similarly, in FIG. 15, step portions are formed at both ends of the
そして、図１６は、ステータコア１０２の一方の端面上に接続プレート積層体１１２を装着したときの模式図である。
FIG. 16 is a schematic view when the
この図１６に示すように、各コイルプレート２２０が、コイルプレート積層体１４４を構成する各コイルプレート１３６と、コイルプレート積層体１３８を構成するコイルプレート１３６とを接続する。
As shown in FIG. 16, each
具体的には、コイルプレート積層体１４４のコイルプレート１３６に形成された接合部１３４と、コイルプレート２２０に形成された接合部２２３とが接続され、コイルプレート積層体１３８のコイルプレート１３６の接合部１３４とコイルプレート２２０の接合部２２２とが接続される。
Specifically, the
図１７は、ステータコア１０２の他方の端面上に接続プレート積層体１１０を装着したときの模式図である。
FIG. 17 is a schematic diagram when the
この図１７に示すように、コイルプレート積層体１４４のコイルプレート１３６に形成された接合部１３４と、コイルプレート２２１の接合部２２４とが接続され、コイルプレート積層体１３８のコイルプレート１３６に形成された接合部１３４と、コイルプレート２２１に形成された接合部２２５とが接続される。
As shown in FIG. 17, the joint 134 formed on the
図１８は、ステータ１００の製造工程の第６工程を示す斜視図である。この図１８に示すように、接続配線１１４がコイルプレートの端部に挿入される。すべての積層体ユニット１０８間（上下各２１箇所）に接続プレート積層体１１０，１１２が組付けられた後、接続配線１１４が積層体ユニット１０８に組付けられる。
FIG. 18 is a perspective view showing a sixth step of the manufacturing process of
より具体的には、接続配線１１４は、棒状の形状を有する。接続配線１１４の両端には、それぞれ接合部１９８，１９９を有する突出部がＬ字形状に形成される。接続配線１１４は、両端の接合部１９８，２００がコイルプレート積層体１３８，１４４のそれぞれのコイルプレートの端部の接合面に当接するように予め定められた形状に屈曲される。
More specifically, the
１８本の接続配線１１４が、３ティース間隔毎のティースに巻回されたコイルを接続する。接続配線１１４の一方端は、ステータティース１０４に巻回されたコイルを構成するコイルプレートのうち最も軸中心側のコイルプレートの端部１６４に当接するように組付けられる。すなわち、接続配線１１４の一方端は、コイルプレート積層体１４４の最も軸中心側のコイルプレートの端部１６４に当接するように組付けられる。コイル端部１６４は、渡り部材１６０が接続されない端部である。
Eighteen connection wirings 114 connect the coils wound around the teeth every three teeth. One end of the
接続配線１１４の他方端は、ステータティース１０４から３ティース分だけ離れたティース１６８に巻回されたコイルのうち最も軸中心から離れた側のコイルプレートの端部１６６に当接するように組付けられる。すなわち、接続配線１１４の他方端は、コイルプレート積層体１３８の最も軸中心から離れた側のコイルプレートの端部１６６に当接するように組付けられる。
The other end of the
図１９は、ステータ１００製造工程の第７工程を示す斜視図であり、この図１９に示すように、端子部材１１６〜１２６がコイル端部に組付けられる。ステータコア１０２に挿入された積層体ユニット１０８のうち最も軸中心側であって、接続配線１１４も接続されないコイルプレートの端部には、端子部材１１６，１１８，１２０がそれぞれ組付けられる。
FIG. 19 is a perspective view showing the seventh step of the
また、最も軸中心から離れた側であって、接続配線１１４も渡り部材１６０も接続されないコイルプレートの端部には、端子部材１２２，１２４，１２６がそれぞれ組付けられる。
Further,
以上のようにして、ステータコア１０２のスロット１０６に積層体ユニット１０８が組付けられ、積層体ユニット１０８間に接続プレート積層体１１０，１１２が組付けられ、接続配線１１４および端子部材１１６〜１２６が組付けられると、接合前のステータ１００が組み立てられる。
As described above, the
この後、多点同時接合処理が実施される。具体的には、組み立てられたステータ１００において、当接した各接合面同士を接合させる処理が実施される。すなわち、図２０に示すように、接続配線１１４あるいは端子部材１１６〜１２６および接続プレート積層体１１０，１１２が組付けられたすべてのコイルプレート積層体のコイル端部を径方向から挟みこむように（図２０の矢印の方向）に加圧した上で温度を上昇させることにより、多点同時接合処理が実施される。
Thereafter, a multipoint simultaneous joining process is performed. Specifically, in the assembled
温度が上昇することにより、銀ナノ粒子ペーストに含まれる銀ナノ粒子を被覆する保護層が分解して銀ナノ粒子が焼結する。また、加圧することにより、保護層が分解する際に生じるペースト内のガス等が接合部分から排除される。接合部分は、銀ナノ粒子ペーストが焼結して、金属結合により接合される。そのため、接合処理後においては、金属銀の融点約１０００℃付近まで加熱しないと接合部分は溶融しない。なお、銀ナノ粒子を被覆する保護層は、約２６０℃前後で分解するため、金属ナノ粒子は、約２６０℃前後で保護層が分解された後に低温で焼結する。したがって、加温は、コイルプレートに貼付された絶縁フィルムあるいはインシュレータが溶融する温度よりも小さい約２６０℃前後の予め定められた温度になるまで行なわれる。そのため、絶縁フィルムおよびインシュレータ１４０が溶融することはない。
As the temperature rises, the protective layer covering the silver nanoparticles contained in the silver nanoparticle paste is decomposed and the silver nanoparticles are sintered. Further, by applying pressure, the gas in the paste generated when the protective layer is decomposed is excluded from the joint portion. The joining portion is joined by metal bonding after the silver nanoparticle paste is sintered. Therefore, after the bonding process, the bonded portion does not melt unless the metal silver is heated up to about 1000 ° C. Since the protective layer covering the silver nanoparticles is decomposed at about 260 ° C., the metal nanoparticles are sintered at a low temperature after the protective layer is decomposed at about 260 ° C. Therefore, the heating is performed until the temperature reaches a predetermined temperature of about 260 ° C., which is smaller than the temperature at which the insulating film or insulator attached to the coil plate melts. Therefore, the insulating film and the
図３に示すように、接合面同士の接合が完了したステータ１００のコイルエンド部に対して樹脂等の射出成形によりモールド処理が実施される。このとき、ステータコア１０２の外周面および端子部材１１６〜１２６の端子以外の部分がモールド樹脂１１３により覆われる。
As shown in FIG. 3, a molding process is performed by injection molding of resin or the like on the coil end portion of the
モールド樹脂１１３をステータコア１０２に形成する際には、コイル１１１等が組み付けられたステータコア１０２を金型内に挿入した後、樹脂を金型内に注入することでモールド樹脂１１３が形成される。この際、モールド樹脂１１３は、スロット１０６内にも入り込む。
When forming the
以上のようにして完成したステータ１００と回転子（図示せず）とからなる回転電機においては、端子部材１１６〜１２６のそれぞれに交流電力が供給されると、供給された電力に応じた磁界が発生する。回転子は、発生した磁界に基づいて回転力を得ることにより回転する。
In the rotating electrical machine including the
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、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。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。 Although the embodiment of the present invention has been described above, it should be considered that the embodiment disclosed this time is illustrative and not restrictive in all respects. 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. Furthermore, the above numerical values are examples, and are not limited to the above numerical values and ranges.
本発明は、ステータおよび回転電機に関し、特に、コイルの占積率の向上が図られたステータおよび回転電機に好適である。 The present invention relates to a stator and a rotating electric machine, and is particularly suitable for a stator and a rotating electric machine in which the space factor of a coil is improved.
１００ ステータ、１０２ ステータコア、１０２ａ，１０２ｂ 軸方向端面、１０４ ステータティース、１０５Ｕ，１０５Ｗ 鍔部、１０６ スロット、１０６ａ コイル収容部、１０６ｂ 接続部、１０７ ステータヨーク部、１０８ 積層体ユニット、１０９ 開口部、１１０Ｕ，１１２Ｕ 接続プレート積層体、１１１ コイル、１１１Ｕ Ｕ相コイル、１１１Ｖ Ｖ相コイル、１１１Ｗ Ｗ相コイル、１１３ モールド樹脂（樹脂部）、１１４ 接続配線、１１５Ａ，１１５Ｂ 環状部、１１６，１１８，１２０ 端子部材、１１７ａ，１１７ｂ 傾斜面、１１９ 切欠部、１４０ インシュレータ（絶縁部材）、１５５，１５６ 突出部、１５７ スリット、１５９Ａ，１５９Ｂ 環状凹部。
100 stator, 102 stator core, 102a, 102b axial end face, 104 stator teeth, 105U, 105W collar, 106 slot, 106a coil housing, 106b connection, 107 stator yoke, 108 laminate unit, 109 opening,
Claims (4)
前記スロット内に挿入されたコイルと、
前記スロット内に充填された樹脂部と、
を備え、
前記スロットには、前記ステータコアの内周面に位置する開口部が形成され、
前記スロットは、前記コイルが収容されるコイル収容部と、前記コイル収容部から径方向内方に向けて延び、前記コイル収容部と前記開口部とを接続する接続部とを含み、
前記接続部は、前記開口部の周方向の長さよりも周方向の長さが長い部分を有する、ステータ。 An annular stator core including a stator yoke portion formed in an annular shape and a plurality of stator teeth formed on the inner circumferential surface of the stator yoke portion at intervals in the circumferential direction, and slots are formed between the stator teeth. When,
A coil inserted into the slot;
A resin portion filled in the slot;
With
The slot is formed with an opening located on the inner peripheral surface of the stator core,
The slot includes a coil housing portion in which the coil is housed, and a connection portion that extends radially inward from the coil housing portion and connects the coil housing portion and the opening,
The connecting portion has a stator having a portion in which a circumferential length is longer than a circumferential length of the opening.
前記ステータティースは、前記ステータヨーク部の内周面から径方向内方に向けて延びる本体部と、前記本体部の端部に形成された鍔部とを含み、
前記鍔部の表面は、前記本体部の側面から張り出すように延びる背面と、前記背面に連設された側面とを含み、
前記接続部は、周方向に隣り合う前記鍔部間に形成され、
前記絶縁部材は、前記ステータティースの本体部から前記鍔部の前記背面に沿って延びる背面被覆部と、前記背面被覆部の端部に連設され、前記スロットの開口部に向けて突出する突出部とを含み、
前記背面被覆部は、前記鍔部の背面より該背面被覆部の延在方向前方に突出し、
前記鍔部と前記背面被覆部と前記側面被覆部とによって規定される空間内に前記樹脂部が充填された、請求項１または請求項２に記載のステータ。 An insulating member that is accommodated in the slot, extends along the inner peripheral surface of the slot, and is formed so as to surround the peripheral surface of the coil;
The stator teeth include a main body portion extending radially inward from an inner peripheral surface of the stator yoke portion, and a flange portion formed at an end portion of the main body portion,
The surface of the flange includes a back surface extending so as to protrude from the side surface of the main body portion, and a side surface continuously provided on the back surface,
The connection portion is formed between the flange portions adjacent in the circumferential direction,
The insulating member is connected to a back cover portion extending from the main body portion of the stator teeth along the back surface of the flange portion and an end portion of the back cover portion, and protrudes toward the opening of the slot. Including
The back cover portion protrudes forward in the extending direction of the back cover portion from the back surface of the collar portion,
The stator according to claim 1, wherein the resin portion is filled in a space defined by the flange portion, the back surface covering portion, and the side surface covering portion.
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