JP2012125104A

JP2012125104A - 三相交流機

Info

Publication number: JP2012125104A
Application number: JP2010275912A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Yoneyama; 司米山; Kosuke Suzuki; 航介鈴木; Masashi Yokoi; 雅横井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2012-06-28

Abstract

【課題】安価に製作できる相間絶縁紙を提供することを課題とする。
【解決手段】相間絶縁紙１０は、Ｕ相コイルのうちで固定子から外方に突出したＵ相コイル突出部を覆う第１上側凸部２２と、この第１上側凸部２２に隣接して設けられＵ相コイル突出部から更に外方に延ばしたＵ相コイルエンド部を覆う上側円弧部と、を有する。
【効果】相間絶縁紙１０は、平面形状であるため、製作が容易である。容易に製作できると、相間絶縁紙１０の製作に掛かるコストが安くなる。したがって、安価に製作できる相間絶縁紙１０を提供することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、固定子に三相コイルが巻付けられ、コイル同士の間に相間を絶縁する相間絶縁紙が挟まれている三相交流機に関する。

三相交流機では、三相コイルの相間を絶縁するため、Ｕ相コイルとＶ相コイルの間及びＶ相コイルとＷ相コイルの間に、相間絶縁紙が各々挿入される。
一方、車両用三相交流機は、車両内での搭載空間の制約により、可能な限り小型化することが要求されている。車両用三相交流機の小型化の手段の一つに、コイルエンド部の小型化がある。コイルエンド部を小型化するため、コイル巻付け後、コイルエンド部にプレス加工が施される。このとき、コイル間に挟んだ相間絶縁紙の位置ずれや破れが発生する。

コイルエンド部のプレス加工時の位置ずれや破れを防止し、且つ三相コイルの相間を絶縁する手段として、各種の相間絶縁紙が提案されている（例えば、特許文献１（図２、図３、図８）参照。）。

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図８は従来の技術の基本構成を説明する図であり、固定子１００の内側に複数のスロット１０１が設けられている。スロット１０１内にＵ相コイル１０２を挿入した状態で、Ｕ相コイル１０２が固定子１００に巻付けられる。加えて、Ｕ相コイル１０２を内側から覆うように、固定子１００に相間絶縁紙１０３が取付けられている。

図９は従来の相間絶縁紙の構造を説明する図であり、（ａ）に示されるように、相間絶縁紙１０３は、上方に配置されている上側平面部１０４と、下方に配置されている下側平面部１０５と、上側平面部１０４と下側平面部１０５を連結している左右一対の連結部１０６、１０７と、上側平面部１０４の中央に設けられ立体的形状を有する上側ノーズ１０８と、下側平面部１０５の中央に設けられ立体的形状を有する下側ノーズ１０９とからなる。連結部１０６、１０７は、固定子（図８、符号１００）のスロット（図８、符号１０１）内に挿入される部位である。

上側平面部１０４及び下側平面部１０５で、Ｕ相コイル（図８、符号１０２）のコイルエンド部（図８、符号１１１）を覆い、上側ノーズ１０８及び下側ノーズ１０９で、仕上げ成形後のコイル曲がり部（図８、符号１１２）を覆う。相間絶縁紙１０３でＵ相コイルを覆った後に、Ｖ相コイルを固定子（図８、符号１００）に巻付けることで、Ｕ相コイルとＶ相コイルの間の絶縁を確保できる。加えて、Ｖ相コイルの巻付け後、Ｖ相コイルのコイルエンド部にプレス加工を施しても、コイルエンド部はノーズ１０８、１０９の立体的形状に沿って変形するため、相間絶縁紙１０３の位置ずれや破れを防止できる。

（ｂ）は相間絶縁紙１０３の分解斜視図であり、上側ノーズ１０８は、上側平面部１０４に接着により取付けられ、下側ノーズ１０９は、下側平面部１０５に接着により取付けられる。

しかし、相間絶縁紙１０３の製作では、上側ノーズ１０８と上側平面部１０４の取付け、及び下側ノーズ１０９と下側平面部１０５の取付けに接着作業が必須であるため、糊等の接着剤が乾くまで待つ必要がある。接着剤の乾燥を要するので、作業時間が増大する。作業時間の増大は、製作コストの増加を招く。

そこで、安価に製作できる相間絶縁紙が求められる。

特開２００５−１１０４１７公報

本発明は、安価に製作できる相間絶縁紙を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、ケーシングに固定子が設けられ、この固定子内に回転子が配置されてなり、前記固定子に三相コイルが巻付けられ、コイル同士の間に相間を絶縁する相間絶縁紙が挟まれている三相交流機において、第１の交流電流が流れる第１コイルと、前記第１の交流電流に対し位相差を持った第２の交流電流が流れる第２コイルとの間に、第１の相間絶縁紙が挟まれ、前記第２コイルと、前記第２の交流電流に対し位相差を持った第３の交流電流が流れる第３コイルとの間に、第２の相間絶縁紙が挟まれ、前記第１の相間絶縁紙は、前記第１コイルのうちで前記固定子から外方に突出した第１コイル突出部を覆う第１凸部と、この第１凸部に隣接して設けられ前記第１コイル突出部から更に外方に延ばした第１コイルエンド部を覆う円弧部と、を有することを特徴とする。

請求項２に係る発明では、第２の相間絶縁紙は、第２コイルのうちで固定子から外方に突出した第２コイル突出部を覆う第２凸部を有することを特徴とする。

請求項１に係る発明では、第１の相間絶縁紙は、第１コイルのうちで固定子から外方に突出した第１コイル突出部を覆う第１凸部と、この第１凸部に隣接して設けられ第１コイル突出部から更に外方に延ばした第１コイルエンド部を覆う円弧部と、を有する。すなわち、第１の相間絶縁紙は、平面形状であるため、製作が容易である。容易に製作できると、第１の相間絶縁紙の製作に掛かるコストが安くなる。したがって、安価に製作できる相間絶縁紙を提供することができる。

請求項２に係る発明では、第２の相間絶縁紙は、第２コイルのうちで固定子から外方に突出した第２コイル突出部を覆う第２凸部を有する。すなわち、第２の相間絶縁紙は、平面形状であるため、製作が容易である。容易に製作できると、相間絶縁紙の製作に掛かるコストが安くなる。安価な第１の相間絶縁紙に加えて、安価な第２の相間絶縁紙を用いることにより、三相交流機に掛かるコストを低減することができる。

本発明に係る第１の相間絶縁紙の平面図である。図１の２−２線断面図である。第２の相間絶縁紙の平面図である。図３の４−４線断面図である。第１の相間絶縁紙及び第２の相間絶縁紙を固定子に取付けるまでの作用を説明する図である。コイル間に挟まれた第１の相間絶縁紙及び第２の相間絶縁紙の作用を説明する図である。三相誘導電動機の断面図である。従来の技術の基本構成を説明する図である。従来の相間絶縁紙の構造を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、以下では三相交流機は三相誘導電動機、第１コイルはＵ相コイル、第２コイルはＶ相コイル、第３コイルはＷ相コイル、第１の交流電流はＵ相電流、第２の交流電流はＶ相電流、第３の交流電流はＷ相電流として説明する。

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、第１の相間絶縁紙１０は、第１左側１１の高さ方向中間部を紙の内側へ凹むように切取ってなる第１左側凹み１２と、第１右側１３の高さ方向中間部を紙の内側へ凹むように切取ってなる第１右側凹み１４と、第１中央１５を周状に切取ってなる第１中央開口１６とを有する。

第１の相間絶縁紙１０に第１左側凹み１２、第１右側凹み１４、第１中央開口１６が設けられているので、第１の相間絶縁紙１０の上側に第１上側部材１７が配置されている。加えて、第１の相間絶縁紙１０の下側に第１下側部材１８が配置されている。さらに、第１上側部材１７の左側と第１下側部材１８の左側の間に第１左側連結部材１９が配置され、第１上側部材１７の右側と第１下側部材１８の右側の間に第１右側連結部材２１が配置されている。

第１上側部材１７は、中央右側に設けられＵ相コイル（後述）のうちで固定子（後述）から外方に突出したＵ相コイル突出部（後述）を覆う第１上側凸部２２と、この第１上側凸部２２に隣接して設けられＵ相コイル突出部から更に外方に延ばしたＵ相コイルエンド部（後述）を覆う上側円弧部２３と、を備えている。

また、第１下側部材１８は、中央右側に設けられＵ相コイルのうちで固定子から外方に突出したＵ相コイル突出部を覆う第１下側凸部２４と、この第１下側凸部２４に隣接して設けられＵ相コイル突出部から更に外方に延ばしたＵ相コイルエンド部を覆う下側円弧部２５と、を備えている。すなわち、第１の相間絶縁紙１０は、Ｕ相コイル突出部を覆う第１上側凸部２２と、Ｕ相コイルエンド部を覆う上側円弧部２３と、Ｕ相コイル突出部を覆う第１下側凸部２４と、Ｕ相コイルエンド部を覆う下側円弧部２５と、を有する。

第１上側部材１７の上端に、第１上円弧部２６が設けられ、第１下側部材１８の下端に、第１下円弧部２７が設けられている。加えて、第１左側連結部材１９の上側根元に、第１左上円弧部２８が設けられ、第１左側連結部材１９の下側根元に、第１左下円弧部２９が設けられている。さらに、第１右側連結部材２１の上側根元に、第１右上円弧部３１が設けられ、第１右側連結部材２１の下側根元に、第１右下円弧部３２が設けられている。そして、第１中央開口１６を形成する４隅に各々円弧部が設けられている。これら４つの円弧部とは、左上の第１中央左上円弧部３３、左下の第１中央左下円弧部３４、右上の第１中央右上円弧部３５、右下の第１中央右下円弧部３６である。

つまり、第１の相間絶縁紙１０は、上記で説明した第１上円弧部２６、第１下円弧部２７、第１左上円弧部２８、第１左下円弧部２９、第１右上円弧部３１、第１右下円弧部３２、第１中央左上円弧部３３、第１中央左下円弧部３４、第１中央右上円弧部３５、第１中央右下円弧部３６を備えている。第１の相間絶縁紙１０をＵ相コイルとＶ相コイルの間に設けるとき、第１の相間絶縁紙１０を曲げる必要があっても、上記円弧部２６、２７、２８、２９、３１、３２、３３、３４、３５、３６が設けられているので、第１の相間絶縁紙１０は破れ難くなる。次に第１の相間絶縁紙１０の断面構造を図２で説明する。

図２に示されるように、第１の相間絶縁紙１０の第１上側凸部２２に白抜き矢印のように荷重を加えると、第１上側凸部２２は、想像線のように移動する。また、第１の相間絶縁紙１０の第１下側凸部２４に白抜き矢印のように荷重を加えると、第１下側凸部２４は、想像線のように移動する。次に第２の相間絶縁紙の構成を図３で説明する。

図３に示されるように、第２の相間絶縁紙４０は、第２左側４１の高さ方向中間部を紙の内側へ凹むように切取ってなる第２左側凹み４２と、第２右側４３の高さ方向中間部を紙の内側へ凹むように切取ってなる第２右側凹み４４と、第２中央４５を周状に切取ってなる第２中央開口４６とを有する。

第２の相間絶縁紙４０に第２左側凹み４２、第２右側凹み４４、第２中央開口４６が設けられているので、第２の相間絶縁紙４０の上側に第２上側部材４７が配置されている。加えて、第２の相間絶縁紙４０の下側に第２下側部材４８が配置されている。さらに、第２上側部材４７の左側と第２下側部材４８の左側の間に第２左側連結部材４９が配置され、第２上側部材４７の右側と第２下側部材４８の右側の間に第２右側連結部材５１が配置されている。

第２上側部材４７は、中央に設けられＶ相コイル（後述）のうちで固定子から外方に突出したＶ相コイル突出部（後述）を覆う第２上側凸部５２を備えている。また、第２下側部材４８は、Ｖ相コイル突出部を覆う第２下側凸部５３を備えている。すなわち、第２の相間絶縁紙４０は、Ｖ相コイル突出部を覆う第２上側凸部５２と、Ｖ相コイル突出部を覆う第２下側凸部５３と、を有する。なお、Ｖ相コイル突出部から更に外方に延ばしてＶ相コイルエンド部（後述）が形成される。Ｖ相コイルエンド部は、第２上側部材４７及び第２下側部材４８で覆われる。

第２上側部材４７の上端に、第２上円弧部５４が設けられ、第２下側部材４８の下端に、第２下円弧部５５が設けられている。加えて、第２左側連結部材４９の上側根元に、第２左上円弧部５６が設けられ、第２左側連結部材４９の下側根元に、第２左下円弧部５７が設けられている。さらに、第２右側連結部材５１の上側根元に、第２右上円弧部５８が設けられ、第２右側連結部材５１の下側根元に、第２右下円弧部５９が設けられている。そして、第２中央開口４６を形成する４隅に各々円弧部が設けられている。これら４つの円弧部とは、左上の第２中央左上円弧部６１、左下の第２中央左下円弧部６２、右上の第２中央右上円弧部６３、右下の第２中央右下円弧部６４である。

つまり、第２の相間絶縁紙４０は、上記で説明した第２上円弧部５４、第２下円弧部５５、第２左上円弧部５６、第２左下円弧部５７、第２右上円弧部５８、第２右下円弧部５９、第２中央左上円弧部６１、第２中央左下円弧部６２、第２中央右上円弧部６３、第２中央右下円弧部６４を備えている。第２の相間絶縁紙４０をＶ相コイルとＷ相コイルの間に設けるとき、第２の相間絶縁紙４０を曲げる必要があっても、上記円弧部５４、５５、５６、５７、５８、５９、６１、６２、６３、６４が設けられているので、第２の相間絶縁紙４０は破れ難くなる。次に第２の相間絶縁紙４０の断面構造を図４で説明する。

図４に示されるように、第２の相間絶縁紙４０の第２上側凸部５２に白抜き矢印のように荷重を加えると、第２上側凸部５２は、想像線のように移動する。また、第２の相間絶縁紙４０の第２下側凸部５３に白抜き矢印のように荷重を加えると、第２下側凸部５３は、想像線のように移動する。

以上に述べた第１の相間絶縁紙１０及び第２の相間絶縁紙４０の作用を次に述べる。
図５において、（ａ）に示されるように、固定子７１に複数のＵ相コイル７２が巻付けられている。第１の相間絶縁紙１０を固定子７１に取付けるために、第１の相間絶縁紙１０の第１左側連結部材１９を矢印（１）のようにＶ相用スロット７３に挿入し、第１右側連結部材２１を矢印（２）のようにＶ相用スロット７４に挿入する。

（ｂ）に示されるように、Ｕ相コイル７２を覆った第１の相間絶縁紙１０の上に、Ｖ相コイル７５が巻付けられている。第２の相間絶縁紙４０を固定子７１に取付けるために、第２の相間絶縁紙４０の第２左側連結部材４９を矢印（３）のようにＷ相用スロット７６に挿入し、第２右側連結部材５１を矢印（４）のようにＷ相用スロット７７に挿入する。

（ａ）において、第１の相間絶縁紙１０に上側円弧部２３が設けられている。この上側円弧部２３は、Ｕ相コイルエンド部７８を覆う機能を有する。加えて、上側円弧部２３は、上に向けて凹んでいるため、（ｂ）に示されるようにＶ相コイルエンド部７９と干渉し難い。上側円弧部２３がＶ相コイルエンド部７９と干渉し難くなると、コイルにプレス加工を施したときに生じる絶縁紙の位置ずれを少なくすることができる。次にコイル間に挟まれた第１の相間絶縁紙１０及び第２の相間絶縁紙４０の作用を図６で説明する。

図６において、（ａ）に示されるように、Ｖ相コイル７５を覆った第２の相間絶縁紙４０の上に、Ｗ相コイル８１が巻付けられている。つまり、固定子７１に、Ｕ相コイル７２、Ｖ相コイル７５、Ｗ相コイル８１の巻付けが完了したことになる。

（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図であり、Ｕ相電流が流れるＵ相コイル７２と、Ｕ相電流に対し位相差を持ったＶ相電流が流れるＶ相コイル７５との間に、第１の相間絶縁紙１０が挟まれている。第１の相間絶縁紙１０でＵ相とＶ相の相間絶縁が確保される。Ｖ相コイル７５と、Ｖ相電流に対し位相差を持ったＷ相電流が流れるＷ相コイル８１との間に、第２の相間絶縁紙４０が挟まれている。第２の相間絶縁紙４０でＶ相とＷ相の相間絶縁が確保される。コイル間に相間絶縁紙が挟まれている状態で、Ｗ相コイル８１側から白抜き矢印のように荷重を掛け、コイルエンド部にプレス加工を施す。

上記プレス加工により、第１の相間絶縁紙１０の第１上側部材１７及び第２の相間絶縁紙４０の第２上側部材４７は、上方に突出するように湾曲する。第１上側部材１７及び第２上側部材４７が湾曲しても、第１上側部材１７に第１上円弧部（図５、符号２６）が設けられ、第２上側部材４７に第２上円弧部５４が設けられているので、第１上側部材１７及び第２上側部材４７の特定部位に力が集中することを回避できる。このように特定部位に対する力の集中が回避されることで、第１上側部材１７及び第２上側部材４７が破れにくくなる。なお、上記効果は、第１下円弧部（図５、符号２７）を備える第１下側部材（図５、符号１８）、第２下円弧部（図５、符号５５）を備える第２下側部材（図５、符号４８）でも発揮される。

（ｃ）に示されるように、第１の相間絶縁紙１０の第１上側凸部２２で、Ｕ相コイル７２のうちで固定子７１から外方に突出したＵ相コイル突出部８２が覆われている。加えて、上側円弧部（図５、符号２３）で、Ｕ相コイルエンド部（図５、符号７８）が覆われている。さらに、第２の相間絶縁紙４０の第２上側凸部５２で、Ｖ相コイル７５のうちで固定子７１から外方に突出したＶ相コイル突出部８３の上部が覆われている。第２上側部材４７で、Ｖ相コイルエンド部（図５、符号７９）が覆われている。

なお、第２上側凸部５２は、実施例ではＶ相コイル突出部８３の上部を覆っているが、第２上側凸部５２を下へ更に延ばしてＶ相コイル突出部８３の下部まで覆うようにしてもよい。

第１の相間絶縁紙１０及び第２の相間絶縁紙４０は、（ｂ）に示されるようにコイルのプレス加工前は平面形状である。しかしながら、（ｃ）に示されるようにコイルにプレス加工を施すと、第１上側部材１７及び第２上側部材４７に荷重が掛かるため、第１上側凸部２２及び第２上側凸部５２が曲がる。すなわち、第１の相間絶縁紙１０及び第２の相間絶縁紙４０は、コイルのプレス加工後に立体形状になる。第１の相間絶縁紙１０及び第２の相間絶縁紙４０は、最初から立体形状になるように製作しなくとも、コイルのプレス加工で平面形状から立体形状に変化する。したがって、形状が単純であっても、コイルのプレス加工後に立体形状を維持できる絶縁紙を提供することができる。

加えて、第１の相間絶縁紙１０は、Ｕ相コイル７２のうちで固定子７１から外方に突出したＵ相コイル突出部８２を覆う第１上側凸部２２と、この第１上側凸部２２に隣接して設けられＵ相コイル突出部８２から更に外方に延ばしたＵ相コイルエンド部（図５、符号７８）を覆う上側円弧部（図５、符号２３）と、を有する。すなわち、第１の相間絶縁紙１０は、平面形状であるため、製作が容易である。容易に製作できると、第１の相間絶縁紙１０の製作に掛かるコストが安くなる。したがって、安価に製作できる第１の相間絶縁紙１０を提供することができる。次に第１の相間絶縁紙１０及び第２の相間絶縁紙４０を適用した三相誘導電動機の構成を図７で説明する。

図７に示されるように、三相誘導電動機９０は、最も外側に配置されているケーシング９１と、このケーシング９１に設けられている固定子７１と、この固定子７１内に回転可能に設けられている回転子９２とからなる。

加えて、固定子７１に、６組のＵ相コイル７２、６組のＶ相コイル７５、６組のＷ相コイル８１が巻付けられている。さらに、Ｕ相コイル７２とＶ相コイル７５の間に、第１の相間絶縁紙１０が挟まれ、Ｖ相コイル７５とＷ相コイル８１の間に、第２の相間絶縁紙４０が挟まれている。１つの固定子７１に、第１の相間絶縁紙１０が６枚、第２の相間絶縁紙４０が６枚取付けられている。なお、実施例では、各コイルの組数を６組、各相間絶縁紙の枚数を６枚としたが、各コイルの組数及び各相間絶縁紙の枚数は任意に決めて差し支えない。

第２の相間絶縁紙４０は、Ｖ相コイル７５のうちで固定子７１から外方に突出したＶ相コイル突出部（図６、符号８３）を覆う第２上側凸部（図５、符号５２）を有する。すなわち、第２の相間絶縁紙４０は、平面形状であるため、製作が容易である。容易に製作できると、第２の相間絶縁紙４０の製作に掛かるコストが安くなる。安価な第１の相間絶縁紙１０に加えて、安価な第２の相間絶縁紙４０を用いることにより、三相誘導電動機９０に掛かるコストを低減することができる。

なお、第１の相間絶縁紙１０及び第２の相間絶縁紙４０は、コイルの分布巻きに用いることが好適であるが、分布巻きの他に、波巻きや重ね巻き等にも適用可能である。

尚、本発明に係る三相交流機は、実施の形態では三相誘導電動機に適用したが、三相交流を用いる他の形式の電動機や発電機にも適用可能である。

本発明の三相交流機は、四輪車などの車両に好適である。

１０…第１の相間絶縁紙、２２、２４…第１凸部、２３、２５…円弧部、４０…第２の相間絶縁紙、５２、５３…第２凸部、７１…固定子、７２…第１コイル（Ｕ相コイル）、７５…第２コイル（Ｖ相コイル）、７８…第１コイルエンド部（Ｕ相コイルエンド部）、８１…第３コイル（Ｗ相コイル）、８２…第１コイル突出部（Ｕ相コイル突出部）、８３…第２コイル突出部（Ｖ相コイル突出部）、９０…三相交流機、９１…ケーシング、９２…回転子。

Claims

ケーシングに固定子が設けられ、この固定子内に回転子が配置されてなり、
前記固定子に三相コイルが巻付けられ、コイル同士の間に相間を絶縁する相間絶縁紙が挟まれている三相交流機において、
第１の交流電流が流れる第１コイルと、前記第１の交流電流に対し位相差を持った第２の交流電流が流れる第２コイルとの間に、第１の相間絶縁紙が挟まれ、
前記第２コイルと、前記第２の交流電流に対し位相差を持った第３の交流電流が流れる第３コイルとの間に、第２の相間絶縁紙が挟まれ、
前記第１の相間絶縁紙は、前記第１コイルのうちで前記固定子から外方に突出した第１コイル突出部を覆う第１凸部と、この第１凸部に隣接して設けられ前記第１コイル突出部から更に外方に延ばした第１コイルエンド部を覆う円弧部と、を有することを特徴とする三相交流機。
前記第２の相間絶縁紙は、前記第２コイルのうちで前記固定子から外方に突出した第２コイル突出部を覆う第２凸部を有することを特徴とする請求項１記載の三相交流機。