JP2014090568A - ステータコア用インシュレータ及びそのインシュレータへの巻線方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機またはレゾルバなどの、仕様の違いによる線径の変更や右巻き、左巻きの変更が発生しても、その変更に対応して常に整列巻きが可能なステータコア用インシュレータ及びそのインシュレータへの巻線方法を提供する。
【解決手段】回転電機またはレゾルバなどの、ロータ方向に延出するステータコアのティース部１１に巻着される巻線１４を絶縁するステータコア用インシュレータにおいて、インシュレータ１３の巻線巻回面１５の角部に可撓性を有するリブ１６を設けた、構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明はステータコア用インシュレータ及びそのインシュレータへの巻線方法に関するものである。

一般に、回転電機及びレゾルバなどにおいて、ロータ方向に延出するティース部を有したステータコアは、ティース部にインシュレータと呼ばれる合成樹脂材などの絶縁材を被せ、そのインシュレータの上側から巻線を巻着している。

そのティース部の巻線では、巻線の整列性及び収納性の向上は、回転電機及びレゾルバの特性に大きく影響する。そして、巻線において整列性を決める上で最も重要な要素は、第１層目の巻線の整列状態の確保にある。すなわち、第２層目の巻線からは、第１層目の巻線により形成されたコイル条に沿って、そのコイル条の上をなぞるようにして巻着することにより、第１層目の巻線に対して第２層目の巻線を整列させることができるからである。

図４を用いて更に説明すると、図中、一重丸で表す巻線１ａは第１層目に巻着された巻線の断面位置、二重丸で表す巻線１ｂは第２層目に巻着された巻線の断面位置をそれぞれ示す。図４(ａ),(ｂ)では、第１層目の巻線１ａを巻着した後、第１層目の巻線１ａにより形成された線間、すなわちコイル条に沿って上をなぞるようにして第２層目の巻線１ｂを巻着している状態を示している。図４(ａ)では、第１層目に巻着された巻線１ａは、線間が線径よりも小さく、また整列性を確保して巻着されている。そして、第２層目の巻線1ｂは、その第１層目の巻線１ａで作られたコイル条に沿って整列巻着され、理想的な巻着状態を示している。これに対して、図４(ｂ)では、第１層目に巻着された巻線１ａは、線間の幅にバラツキがあり、図中左側では線間の幅が線径と等しい。このため、第１層目の巻線１ａ,１ａの線間に第２層目の巻線１ｂの一部が落ち込み、整列性を乱している。このように、第２層目以降の巻線１ｂの整列性が乱れると、以後の整列巻線に大きく影響をしてコイル層の不安定さを誘発し、回転電機やレゾルバの特性に悪い影響を与えることになる。

したがって、従来より、ティース部の巻線において、その第１層目の巻線を整列させて形成するために色々な構造が提案されている(例えば、特許文献１参照)。

特許文献１に記載の構造は、第１層目の巻線の整列性を高めるのに、インシュレータの４隅の角部のうち対向する２隅の角部に巻線の太さに合わせて溝を形成し、その溝に第１層目の巻線を位置決めて巻着することにより、第１層目を動かなくして第２層目の割り込みを抑え、正確に整列巻きができるようにしている。

特開２０１０−２７９２４１号公報。

しかしながら、インシュレータの角部に巻線の太さに合わせて溝を形成した特許文献１に記載の構造では、製品の仕様が変って、巻線の太さを変更したような場合に、巻線間が開き過ぎたり、巻線が溝に乗り上げたりする場合がある。また、右巻き、左巻きが交互に行われる巻着の場合では、回転方向が違うために、巻線が溝に入らなくなる可能性があるという問題点があった。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、回転電機またはレゾルバなどの、仕様の違いによる線径の変更や右巻き、左巻きの変更が発生しても、その変更に対応して常に整列巻きが可能なステータコア用インシュレータ及びそのインシュレータへの巻線方法を提供することを目的としている。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、本発明のステータコア用インシュレータは、回転電機またはレゾルバなどの、ロータ方向に延出するステータコアのティース部に巻着される巻線を絶縁するステータコア用インシュレータにおいて、前記インシュレータの巻線巻回面の角部に可撓性を有するリブを設けた、構成とした。

この構成によれば、第１層目の巻線をリブに押し付けると、その巻線を押し付けた部分のリブの箇所が潰れて、巻線がリブに喰い込む形に変形し、潰れていない線間の部分が潰れた部分よりも突出した状態となり、その突出部分が境界壁となる。そして、その境界壁と境界壁の間に配置された第１層目の巻線がインシュレータ上に固定される。続いて、第２層目の巻線を第１層目の巻線の線間で形成されたコイル条に沿って、その上をなぞるようにして巻着すると、第２層目の巻線のすわりが良くなり、第１層目の巻線の上に第２層目の巻線を崩れることなく安定させて強固に巻着することができる。

また、リブは巻回作業時に巻線が押し付けられることにより、線間に対応する部分が境界壁へと巻線方向に応じて変形されるので、右巻き、左巻きどちらにも対応可能である。

さらに、線径の違いに対しても、リブが線径に合った境界壁に変形されるので、設計変更や仕様違いにも対応できる。

しかも、インシュレータにリブを追加するだけでよいので、従来の構造から本発明の構造に、簡単に変更をすることができる。

また、前記ティース部の断面は概略四角形であり、前記リブを設けた角部を前記ティース部の各エッジと対応する箇所に各々設けてなる、構成が好ましい。

この構成によれば、第１層目の巻線をリブに押し付けて巻回すると、それぞれ巻線が押し付けられた四隅のリブの部分が各々潰れて変形し、その押し付けられた各リブの部分に巻線が各々喰い込む形となり、潰れていない線間の部分が潰れた部分よりも突出した状態になって、その突出部分が境界壁となり、各角部に境界壁が各々作られる。したがって、インシュレータの四隅に各々リブを設けたことにより、インシュレータ全体の境界壁の強度が更に上がり、第２層目の巻線のすわりも更に良くなる。

また、前記インシュレータは、前記ティース部の軸方向両端側より互いに対向して取り付けられる、それぞれ断面コ字状形に形成された上側インシュレータ半体と下側インシュレータ半体とでなる、構成が好ましい。

この構成によればティース部にインシュレータを取り付ける際、ティース部を挟んで上側インシュレータ半体と下側インシュレータ半体を、それぞれ開口面を対向させて軸方向両端側から突き合わせると、ティース部にインシュレータを簡単に取り付けることができ、その後、巻線を巻着することができる。

また、本発明のステータコア用インシュレータへの巻線方法は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のステータコア用インシュレータへの巻線方法であって、前記インシュレータの前記リブに前記巻線を押し付け、前記リブを変形させながら第１層目の巻線を巻着し、第２層目の巻線は前記第１層目の巻線の線間で形成されたコイル条の上に位置決めして巻着する、ようにした。

この方法によれば、第１層目の巻線をリブに押し付けると、その巻線を押し付けた部分のリブの箇所が潰れて、巻線がリブに喰い込む形に変形し、潰れていない線間の部分が潰れた部分よりも突出した状態となり、その突出部が境界壁となる。そして、その境界壁と境界壁の間に配置された第１層目の巻線がインシュレータ上に固定される。続いて、第２層目の巻線を第１層目の巻線の線間で形成されたコイル条に沿って、その上をなぞるように巻着すると、第２層目の巻線のすわりが良くなり、第１層目の巻線の上に第２層目の巻線を崩れることなく安定させて強固に巻着することができる。

本発明によれば、第１層目の巻線をリブに押し付けて巻回すると、巻線が押し付けられたリブの部分が潰れて変形するとともに巻線が喰い込む形となり、潰れていない線間の部分が潰れた部分よりも突出した状態となる。そして、その突出部分が境界壁となり、その境界壁と境界壁の間で巻線を固定するので、回転電機やレゾルバの仕様の違いによる線径の変更や、巻線の右巻き、左巻きなどの仕様違いにも容易に対応できる。また、従来構造のインシュレータにリブを追加するだけなので、従来構造と比べても部品点数は変わらないので、コストがさほど上がることもなく、従来の構造から本発明の構造に簡単に変更をすることができる、などの効果が期待できる。

本発明のインシュレータを装着したティース部の部分外観図で、(ａ)は巻線をティース部に巻着した状態で示す図、(ａ)は巻線をティース部に巻着する前の状態で示す図である。 図１のＡ−Ａ線断面を模式的に示す図で、(ａ)はその断面斜視図、(ｂ)は(ａ)中のＢ部に相当する部分を拡大して示す断面図である。 本発明のインシュレータと巻線との作用を説明する図で、(ａ)はインシュレータに巻線を巻着する前の状態を説明する図、(ｂ)はインシュレータに巻線を巻着したときにリブに加わる押し付け力の位置を説明する図、(ｃ)はインシュレータに第１層目の巻線を巻着したときの状態を説明する図、(ｄ)はインシュレータに第１層目の巻線を巻着したときにリブに形成される境界壁を説明する図である。 第１層目における理想的な巻線状態を説明する図で、(ａ)は理想的な巻線状態を示す図、(ｂ)は第２層目が第１層目に崩れた悪い状態を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)を、添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、回転電機やレゾルバなどの、ステータコア１０からロータ方向に延出するようにして、ステータコア１０と一体に形成したティース部１１の周辺構造を示したもので、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。

図１に示すように、ステータコア１０はプレート状の珪素鋼板を所定のドーナツ形状に打ち抜き、これを複数枚積層した積層コアである。ティース部１１は、ステータコア１０から図示しないロータ方向に延出し、その先端部分に突極部１２を設けている。また、ティース部１１は、図２(ａ)に示すように断面が概略四角形で形成されている。

前記ティース部１１には、図１(ｂ)及び図２(ｂ)に示すように、その外周面にインシュレータ１３を被せた後、その外側をコイルとしての巻線１４が整列した状態で所定数巻回されている。

前記インシュレータ１３は、ティース部１１の軸方向両端側(図では上下方向側)より互いに対向して取り付けられる、それぞれが概略断面コ字状形に形成された上側インシュレータ半体１３ａと下側インシュレータ半体１３ｂとでなる。各インシュレータ半体１３ａ,１３ｂは、それぞれ合成樹脂などの絶縁材料で射出成形されており、ティース部１１の外周面を覆うだけでなく、図１に示すように絶縁を必要とするステータコア１０の外周部分にも同時に被せて覆うことができる形状にして成形される。

前記上側インシュレータ半体１３ａと前記下側インシュレータ半体１３ｂは、図２(ａ)に示すように、巻線１４が巻着される外周面１５(以下、これを「巻線巻回面１５」という)の各角部、すなわちティース部１１の各エッジ１１ａとそれぞれ対応している各角部に、上下方向(軸方向)に突出されたリブ１６が各々設けられている。そのリブ１６は、図２(ａ)中に符号Ｂで示す部分の拡大断面図として図２(ｂ)に示すように、巻線巻回面１５から上側(または下側)に向かって断面舌状に形成されている。その各リブ１６は、可撓性を有しており、巻線１４の巻回時に巻線１４を押し付けると変形して、その巻線１４の一部をリブ１６内に埋没させて位置決め固定することができる硬さで形成されている。その巻線１４を押し付ける強さは、図示しない自動巻線機が巻線１４をインシュレータ１３の外周に巻き付ける力で設定する。なお、この詳細については、後述する。

次に、上記構成をなす、本発明の実施の形態の作用を、図１及び図２に図３を加えて説明する。まず、図１(ｂ)、図２(ａ)に示すように、上側インシュレータ半体１３ａと前記下側インシュレータ半体１３ｂを、ステータコア１０の軸方向両端側から互いに対向配置させて、そのステータコア１０に取り付け、ティース部１１の外周面を上側インシュレータ半体１３ａと前記下側インシュレータ半体１３ｂとで覆う。

次いで、図示しない巻線機を使用して、ティース部１１の外周面にインシュレータ１３の外側から巻線１４を整列させて巻回し、第１層目の巻線１４を巻着する。この第１層目の巻線１４の巻着では、巻線機によるテンション、すなわち押し付け力Ｆが巻線１４からインシュレータ１３に加えられて、インシュレータ１３のリブ１６に巻線１４を押し付けながら、また巻線１４の線径よりも小さいピッチで巻着される。

リブ１６に巻線１４が押し付けられると、図３(ａ)に示すように直立状態にあったリブ１６は、図３(ｂ)に示すように巻線１４側からリブ１６の部分に巻き付けテンションによる押し付け力Ｆが順に付加され、そのテンションＦを直接受けた四隅のリブ１６の箇所では、図３(ｃ)及び図３(ｄ)に示すように巻線１４が喰い込む形となるように変形し、潰れていない線間の部分が潰れた部分よりも突出した状態になり、その突出した部分で境界壁１７が各々作られる。その境界壁１７は、巻線１４がティース部１１の延出方向にずれるのを阻止する。これにより、第１層目の巻線１４が所定の位置に固定された状態で巻着される。

続いて、第１層目の巻線１４の線間で形成されたコイル条に沿って、そのコイル条の上をなぞるようにして第２層目の巻線１４を巻着する。このとき、図３(ｄ)中に実線の丸で示す第１層目の巻線１４は前記境界壁１７によりインシュレータ１３の所定の位置に固定された状態にあるので、図３(ｄ)中に二点鎖線の丸で示す第２層目の巻線１４のすわりが良くなり、第１層目の上に第２層目の巻線１４を崩れることなく安定させて強固に巻着することができる。以後は、必要に応じて、第２層目の線間で形成されたコイル条に沿わせて第３層目、第４層目を順に巻着して行く。

したがって、本発明の実施の形態の構造では、リブ１６は巻回作業時に第１層目の巻線１４が強く押し付けられることにより、その押し付けられた部分が潰れて、潰れていない線間に対応した部分が境界壁１７にその都度なるので、右巻き、左巻きどちらにも対応することができる。

また、線径の違いに対しても、リブ１６が線径に合わせて変形するだけなので、設計変更や仕様違いにも対応でき、また、インシュレータ１３にリブ１６を追加するだけで、従来の構造から簡単に変更をすることができることになる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれものである。

１０ ステータコア
１１ ティース部
１２ 突極部
１３ インシュレータ
１３ａ 上側インシュレータ半体
１３ｂ 下側インシュレータ半体
１４ 巻線
１５ 外周面(巻線巻回面)
１６ リブ
１７ 境界壁

Claims (5)

1. 回転電機またはレゾルバなどの、ロータ方向に延出するステータコアのティース部に巻着される巻線を絶縁するステータコア用インシュレータにおいて、
   前記インシュレータの巻線巻回面の角部に可撓性を有するリブを設けたことを特徴とするステータコア用インシュレータ。
2. 前記ティース部の断面は概略四角形であり、前記リブを設けた角部を前記ティース部の各エッジと対応する箇所に各々設けてなることを特徴とする請求項１に記載のステータコア用インシュレータ。
3. 前記インシュレータは、前記ティース部の軸方向両端側より互いに対向して取り付けられる、それぞれ断面コ字状形に形成された上側インシュレータ半体と下側インシュレータ半体とでなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステータコア用インシュレータ。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のステータコア用インシュレータへの巻線方法であって、
   前記インシュレータの前記リブに前記巻線を押し付け、前記リブを変形させながら第１層目の巻線を巻着し、第２層目の巻線は前記第１層目の巻線の線間で形成されたコイル条の上に位置決めして巻着することを特徴とするステータコア用インシュレータへの巻線方法。
5. 前記第１層目の巻線は隣り合う線間の隙間が、使用している巻線の線径よりも少なくなるようにして巻着し、その後、第２層目の巻線を前記第１層目の線間で形成されたコイル条の上に位置決めして巻着することを特徴とする請求項４に記載のステータコア用インシュレータへの巻線方法。

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