JP2016046867A - 回転電機ステータ - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機ステータにおいて、セグメントコイルを有する構成でステータ製造装置の簡素化を図るとともに、引き出し線の固定部の耐久性を向上する。
【解決手段】ステータは、ステータコアとステータコイルとステータカフサ４０とを含む。ステータカフサは、ステータコアの軸方向一端面に配置され、ステータコアのヨーク上に配置される外側環状部４１と、複数のステータティース上で伸びる複数のカフサティースとを有する。外側環状部は、周方向においてステータコアの一部のスロットと対応する位置に形成されてステータコイルの引き出し線を固定する径方向凹部を有する引き出し線固定部４２を含む。径方向凹部は、外径側から内径側に向かって軸方向中央側に近づくワニス案内面を有し、径方向凹部の周方向両側の内側壁面が外側環状部の周方向に対して引き出し線の位置ずれを制限する。
【選択図】図５

Description

本発明は、ステータコアの軸方向端面に配置されたステータカフサを備える回転電機ステータに関する。

従来から、回転電機のステータコイルについて、複数の導体セグメントを連結してセグメントコイルを用いる場合がある。この場合、導体セグメントを折り曲げてステータティースに巻回する作業を容易にするためにステータカフサが利用される。すなわち、ステータティースの軸方向端面にカフサティースを配置し、カフサティースの湾曲した上面に沿って導体セグメントを折り曲げる。

また、ステータコイルは、ステータティース間のスロットに収容されてステータティースに巻回されるが、ステータティースに固定されているわけではない。そこで、ステータコイルをスロット間に固定するために、スロットにワニスを流し込みステータコイルを固定することが行われる。

また、ステータコイルの端部は、動力線と接続される。例えば、３相のステータコイルであると各相のステータコイルの端部が引き出し線として引き出されて、動力線と接続される。例えば、引き出し線は、スロット内のステータコイルの端部からステータコアの端面上を外径方向に伸びて、動力線と接続される。

特許文献１には、半径方向に伸びる引き出し線が示されており、またステータコアのスロット内に含浸材を滴下して、ステータコアにステータコイルを固定することが記載されている。

特許文献２には、カフサについて記載があり、またカフサの代わりに電磁鋼板の積層体の上側から絶縁カバーを取り付けた積層電磁鋼板部品を用いることが示されている。

特開２０１２−３９７１９号公報 特開２００６−２２３０５８号公報

上述のように、ステータコアからの引き出し線は、ステータコアの端面上を外径方向に伸びるが、その引き出し線の先端部はステータコアから浮いた状態で動力線に固定される場合もある。この場合、引き出し線の固定部の周辺部がエンジンなどの振動源による振動と共振し、固定部の振幅が大きくなることでその耐久性が低下するおそれがある。

また、ステータコアの上方からワニスを滴下してステータコアにステータコイルを固定する場合に、そのワニスが引き出し線を伝ってステータコアの外径側に流出するおそれがある。これによって、ステータコアに引き出し線の根元部を良好に固定できない可能性がある。これによっても、引き出し線の固定部の振幅が大きくなり、その耐久性が低下するおそれがある。

本発明の目的は、セグメントコイルを有する構成でステータ製造装置の簡素化を図れるとともに、引き出し線の固定部の耐久性を向上できる回転電機ステータを提供することである。

本発明に係る回転電機ステータは、円環状のヨーク、前記ヨークの内周面の周方向複数位置から径方向に突出する複数のステータティース、及び、隣り合う前記ステータティースの間に形成された複数のスロットを有するステータコアと、前記ステータコアの軸方向一端面に配置されたステータカフサと、前記複数のステータティースに巻回されて環状に連結された複数のセグメントコイルを含み、前記ステータコアの軸方向一端よりも外側で外径側に引き出される引き出し線を有するステータコイルとを備える。前記複数のセグメントコイルは、前記ステータコアの軸方向一端よりも外側に突出する部分が曲げられて互いに連結された複数の導体セグメントを有し、前記ステータコアにワニスで固定される。前記ステータカフサは、前記ヨーク上に配置される外側環状部と、前記外側環状部に連結されて前記複数のステータティース上で伸びる複数のカフサティースであって、前記複数のセグメントコイルのうち、前記ステータコアの軸方向一端よりも外側に突出して曲げられる部分の内側に配置される複数のカフサティースとを含む。前記外側環状部は、周方向において一部の前記スロットと対応する位置に形成されて前記引き出し線を内側に固定する径方向凹部を有する引き出し線固定部を含む。前記径方向凹部は、前記引き出し線が接触する底面に形成されて、前記外側環状部の外径側から内径側に向かって軸方向中央側に近づくワニス案内面を有し、前記径方向凹部の周方向両側の側壁面が、前記外側環状部の周方向に対して前記引き出し線の位置ずれを制限する。

本発明に係る回転電機ステータによれば、セグメントコイルを有する構成でステータ製造装置の簡素化を図れるとともに、引き出し線の固定部の耐久性を向上できる。

本発明に係る実施形態の回転電機ステータにおいて、一部を省略して示す斜視図である。 図１の回転電機ステータにおいて、ステータコアに１相分のセグメントコイルが装着された状態を示す斜視図である。 図１の回転電機ステータにおいて、１相分のセグメントコイルによって形成される第１コイル要素を示す斜視図である。 図１の回転電機ステータに含まれるセグメントコイルを構成する導体セグメントにおいて、ステータコアへの装着前の状態を示す図である。 図１のＡ部において、引き出し線に動力線を接続し、ステータコイルの一部を省略して示す斜視図である。 図１からステータカフサのみを取り出して周方向一部を示す図である。 図６のＢ部を拡大して示す斜視図である。 本発明に係る実施形態において、ステータの製造時にワニスを滴下する位置を外径側から見た状態を示す図である。 回転電機ステータの比較例において、引き出し線に動力線を接続し、ステータコイルの一部を省略して周方向一部を示す斜視図である。

以下に図面を用いて本発明に係る実施形態につき、詳細に説明する。以下で説明する形状、材質、数量などは説明のための例示であって、回転電機ステータの仕様により変更が可能である。以下では、同様の構成には同一の符号を付して説明する。なお、回転電機ステータは、回転軸に固定されたロータと組み合わせて回転電機を構成する。回転電機は、モータまたは発電機、またはモータ及び発電機の両方の機能を有するモータジェネレータとして用いられる。

図１は、本実施形態の回転電機ステータ１０を示す斜視図である。図２は、回転電機ステータ１０において、ステータコア１２にＵ相分のセグメントコイル３０が装着された状態を示す斜視図である。図３は、回転電機ステータ１０において、Ｕ相分のセグメントコイル３０によって形成される第１Ｕ相コイル要素２１ｕを示す斜視図である。以下、回転電機ステータ１０は単にステータ１０という。

ステータ１０は、ステータコア１２と、ステータカフサ４０と、３相の連結コイル体であるＵ相連結コイル体２０ｕ、Ｖ相連結コイル体２０ｖ、及びＷ相連結コイル体２０ｗとを備える。３相の連結コイル体２０ｕ，２０ｖ，２０ｗは、全体で３相コイル集合体としてのステータコイル２０を構成する。

ステータコア１２は、円板状の磁性材である電磁鋼板を複数個、軸方向に積層することにより形成される。ステータコア１２は、円環状のヨーク１３と、ヨーク１３の内周面の周方向複数位置から径方向に突出する複数のステータティース１４とを有する。ステータコア１２は、隣り合うステータティース１４の間に形成された複数のスロット１５を有する。ステータコア１２は、樹脂バインダを含む磁性材である磁性粉末を加圧成形することにより形成されてもよい。ここで、「周方向」とは、ステータ１０の中心軸Ｏを中心とする円周方向をいう。なお、「径方向」とは、中心軸Ｏに対し直交する放射方向をいい、「軸方向」とはステータ１０の軸方向をいう。

ステータカフサ４０は、ステータコア１２の軸方向一端面（図１の上端面）に配置される。図１では、ステータカフサ４０を周方向２個所で切断して一部のみを示している。図１では、ステータ１０を、実際の使用状態とは９０度異なる向きとして、中心軸Ｏが上下方向に向いた状態で示している。ステータカフサ４０は、後述するセグメントコイル３０を構成する導体セグメント３１（図４）の曲げ成形作業の補助のために用いられる。ステータカフサ４０は、後で詳しく説明する。

３相の連結コイル体２０ｕ，２０ｖ，２０ｗのうち、まずＵ相連結コイル体２０ｕを説明する。図２、図３に示すように、Ｕ相連結コイル体２０ｕは、動力線側の第１Ｕ相コイル要素２１ｕと、中性点側の第２Ｕ相コイル要素２２ｕとで形成される。後述のように各Ｕ相コイル要素２１ｕ、２２ｕは、それぞれ複数のセグメントコイル３０（図３）を円環状に連結することにより互いにほぼ同じ形状に形成される。第１Ｕ相コイル要素２１ｕの一端部に設けられたＵ相引き出し線２３ｕは、電源側のＵ相動力線６０ｕ（図５、図９）に接続される。第１Ｕ相コイル要素２１ｕの他端は、第２Ｕ相コイル要素２２ｕの一端に接続される。第２Ｕ相コイル要素２２ｕの他端は、ステータコイル２０の中性点としての図示しない中性点バスバーに接続される。各Ｕ相コイル要素２１ｕ，２２ｕを構成する１つの要素コイルが、１つのセグメントコイル３０に対応する。各セグメントコイル３０は、後述の導体セグメント３１（図４）を径方向に複数個並べて接続することにより形成される。

図２、図３に示すように、第１Ｕ相コイル要素２１ｕは、Ｃ１，Ｃ２・・・Ｃ８の符号を付した複数のセグメントコイル３０を有する。第２Ｕ相コイル要素２２ｕは、Ｃ９，Ｃ１０・・・Ｃ１６の符号を付した複数のセグメントコイル３０を有する。複数のセグメントコイル３０において、Ｃ１，Ｃ２・・・Ｃ１６は、動力線の接続側から中性点の接続側に向かって順に配置される。各Ｕ相コイル要素２１ｕ，２２ｕにおいて、複数のセグメントコイル３０は、ステータコア１２の周方向複数位置に配置される。

各セグメントコイル３０は、複数のＵ字形の導体セグメント３１の一端部または他端部において、ステータコア１２の軸方向一端（図２の上端）よりも外側に突出する部分が曲げられて、曲げられた部分の端部を互いに溶接で連結することにより形成される。各セグメントコイル３０は、ステータコア１２において複数のスロット１５を挟んで周方向に離れた２つのスロット１５に一部が挿入される状態で、複数のステータティース１４の周囲に巻回される。

各セグメントコイル３０の形成作業では、まず図４に示すＵ字形の導体セグメント３１が、複数個を準備される。各導体セグメント３１は、互いに平行な２つの脚部３２と、各脚部３２の一端を連結し、山形に形成される連結部３３とを有する。各導体セグメント３１は、断面矩形の平角状である導体素線３４の長さ方向中間部を絶縁皮膜３５で覆い、その導体素線３４の両端部を絶縁皮膜３５から露出させることにより形成される。

導体セグメント３１は、ステータコア１２の軸方向他方側（図２の下側）から、複数個が径方向に並んだ状態で２つのスロット１５に挿入される。そして、各セグメントコイル３０を形成する各導体セグメント３１の脚部３２でステータコア１２の軸方向一端面（図２の上端面）よりも外側に突出した部分が互いに近づく方向に、軸方向に対し傾斜するように曲げ形成される。

また、導体セグメント３１の曲げ形成された部分の先端部は、軸方向外側に向いて延びるようにさらに曲げ形成される。そして、複数の導体セグメント３１において、径方向に隣り合う同じ相の導体セグメント３１の軸方向に延びる先端部が、ＴＩＧ溶接などの溶接で接合されて接続される。これによって、複数の導体セグメント３１は、ステータコア１２の軸方向一端よりも外側に突出する部分が曲げられて互いに連結される。導体セグメント３１を曲げ形成する場合、後述のステータカフサ４０が用いられる。

各セグメントコイル３０において、ステータ１０の径方向両端に配置される２つの導体セグメント３１の脚部３２は、周方向に隣り合う別のセグメントコイル３０側に曲げられる。そして、隣り合うセグメントコイル３０において、径方向端部に配置される２つの導体セグメント３１の脚部３２の先端部が溶接で接合される。

図３に示すように、第１Ｕ相コイル要素２１ｕは、複数のセグメントコイル３０の端部を連結することにより円環状に形成される。図３において、周方向に隣り合うセグメントコイル３０は、電流方向に対し巻き方向が互いに逆になる。第２Ｕ相コイル要素２２ｕ（図２）も第１Ｕ相コイル要素２１ｕと同様に、複数のセグメントコイル３０の端部を連結することにより円環状に形成される。各Ｕ相コイル要素２１ｕ，２２ｕは、それぞれのセグメントコイル３０の脚部３２が１つのスロット１５分だけ周方向一方側にずれて複数のスロット１５に挿入される。

図２において、第１Ｕ相コイル要素２１ｕの周方向他端に配置されるセグメントコイル３０（図２、図３のＣ８）と、第２Ｕ相コイル要素２２ｕの周方向一端に配置されるセグメントコイル３０（図２のＣ９）とが溶接で連結される。これによって、Ｕ相連結コイル体２０ｕが形成される。また、Ｕ相連結コイル体２０ｕは、Ｕ相動力線６０ｕ（図５）に接続されるＵ相引き出し線２３ｕを有する。図２、図３に示すように、Ｕ相引き出し線２３ｕは、第１Ｕ相コイル要素２１ｕの周方向一端に配置されるセグメントコイル３０（図２、図３のＣ１）の径方向一端部の脚部３２に形成される。

図５に示すようにＵ相引き出し線２３ｕは、この脚部３２において、ステータコア１２の軸方向一端面よりも外側に突出する部分がほぼ直角に曲げられて外径側に伸びる径方向部２４と、径方向部２４の外径側端から連続する軸方向部２５とを有する。軸方向部２５は、径方向部２４の外径側端よりも先端側がほぼ直角に曲げられて軸方向外側に伸びることにより形成される。これによって、Ｕ相引き出し線２３ｕは、ステータコア１２の外径側に引き出される。Ｕ相引き出し線２３ｕを形成する場合に、後述するステータカフサ４０の引き出し線固定部４２の引き出し線接触面４７（図７）に引き出し線２３ｕを押し付けることで、引き出し線２３ｕの曲げ加工の作業性が向上する。

Ｖ相連結コイル体２０ｖ及びＷ相連結コイル体２０ｗ（図１）もＵ相連結コイル体２０ｕと同様に構成される。Ｖ相連結コイル体２０ｖ及びＷ相連結コイル体２０ｗの周方向一端に配置されるセグメントコイル３０にも、Ｕ相連結コイル体２０ｕの場合と同様に、Ｖ相引き出し線２３ｖ及びＷ相引き出し線２３ｗがそれぞれ形成される。Ｖ相引き出し線２３ｖ及びＷ相引き出し線２３ｗは、Ｖ相動力線６０ｖ及びＷ相動力線６０ｗにそれぞれ接続される。Ｗ相動力線６０ｗは、後述する図９の比較例で示している。

このようなＶ相連結コイル体２０ｖは、Ｕ相連結コイル体２０ｕに対して２つのスロット１５分だけ周方向一方側にずれて、複数のステータティース１４に巻回されるように配置される。Ｗ相連結コイル体２０ｗは、Ｖ相連結コイル体２０ｖに対してさらに２つのスロット１５分だけ周方向一方側にずれて、複数のステータティース１４に巻回されるように配置される。後述する図９の比較例を参照して、各引き出し線２３ｕ、２３ｖ、２３ｗの軸方向部２５には、対応する相の動力線６０ｕ、６０ｖ、６０ｗの一端部が溶接で接続される。各動力線６０ｕ、６０ｖ、６０ｗの他端部には端子６１が接続されており、図示しない回転電機ケースに設けられた端子台に接続される。端子台は、電源側のインバータに接続される。

各相の連結コイル体２０ｕ，２０ｖ，２０ｗの他端部は、外径側に伸びるように形成して、図示しない中性点バスバーで互いに接続する。

このような複数相の連結コイル体２０ｕ，２０ｖ，２０ｗは、ステータコイル２０を形成する。ステータコイル２０は、ステータコア１２の軸方向両端から外側に突出する２つのコイルエンド３６，３７を備える。ステータコイル２０は、後述するようにステータコア１２にワニスで固定される。

次に図５から図７を用いてステータカフサ４０を説明する。図５は、図１のＡ部において、引き出し線２３ｕ、２３ｖに動力線６０ｕ、６０ｖを接続し、ステータコイル２０の一部を省略して示す斜視図である。図６は、図１からステータカフサ４０のみを取り出して周方向一部を示す図である。図７は、図６のＢ部を拡大して示す斜視図である。ステータカフサ４０は、非磁性であり、ＰＰＳなどの樹脂材料により形成される。

ステータカフサ４０は、外側環状部４１と、内側環状部４８と、複数のカフサティース５０と、複数の孔５１とを有する。外側環状部４１は円環状に形成される。外側環状部４１は、周方向においてステータコア１２の複数のスロット１５の一部である３つのスロット１５と対応する位置である、３つのスロット１５と同じ位置に形成される３つの引き出し線固定部４２を有する。各引き出し線固定部４２は、外側環状部４１の他の部分と一体に形成される。引き出し線固定部４２は、３相の引き出し線２３ｕ、２３ｖ、２３ｗが導出される３つのスロット１５と周方向において同じ位置に形成される。各引き出し線固定部４２は、後で詳しく説明する。このような外側環状部４１は、ステータコア１２のヨーク１３上の表面の内径側部分に配置される。

内側環状部４８は、外側環状部４１と同じ中心軸を有する円環状に形成されて、外側環状部４１の径方向内側に配置される。

カフサティース５０は、外側環状部４１の内周面の周方向複数位置と、内側環状部４８の外周面の周方向複数位置とを、径方向に連結する。カフサティース５０は、径方向に見て四角形状の上端の周方向両端部に円弧形の面取りが形成された形状を有する。なお、「上端」とは、回転電機の使用状態での上端ではなく、後述のようにステータコア１２の上方からワニスを滴下する場合に設置された状態での上端を意味する。複数のカフサティース５０は、ステータコア１２の対応する複数のステータティース１４の上面にこれを覆うように伸びて配置される。複数のカフサティース５０、外側環状部４１、及び内側環状部４８のステータコア１２側の面は、ステータコア１２の軸方向一端面に面接触する。

複数の孔５１は、外側環状部４１と内側環状部４８との間で周方向に隣り合う２つのカフサティース５０の間に矩形状に形成される。各孔５１は、ステータコア１２のスロット１５と同じ位置に形成され、スロット１５の軸方向開口端と通じる。すなわち、スロット１５の上方開口の大部分が維持される。

各カフサティース５０の上端部には、ステータ１０の製造時に、セグメントコイル３０を構成する導体セグメント３１の脚部３２が接触して曲げられる。複数のカフサティース５０は、複数のセグメントコイル３０のうち、ステータコア１２の軸方向一端よりも外側に突出して曲げられる部分の内側に配置される。このようなステータカフサ４０によって、導体セグメント３１の曲げ形成時に曲げ部の位置が規制され、２つのコイルエンド３６，３７の一方のコイルエンド３６の軸方向高さが所望値に精度よく規制される。

図７に示すように、外側環状部４１の各引き出し線固定部４２は、外側環状部４１の上端面から上方に突出するブロック部４３と、ブロック部４３の上面に径方向に沿って形成された径方向凹部４４とを有する。径方向凹部４４は、ブロック部４３の上端面の周方向両端から上方にほぼ平行に突出する２つの立板部４５の内壁面と、ブロック部４３の上面で２つの立板部４５の間に形成される引き出し線接触面４７とによって構成される。

引き出し線接触面４７は、径方向凹部４４の底面に形成されて、対応する引き出し線２３ｕ、２３ｖ、２３ｗが接触する。径方向凹部４４は、内側に、対応する引き出し線２３ｕ、２３ｖ、２３ｗをワニスによって固定する。引き出し線接触面４７は、外径側の第１ワニス案内面４７ａと、内径側の第２ワニス案内面４７ｂとを有し、全体として外径側から内径側に向かって軸方向中央側に傾斜する。第１ワニス案内面４７ａ及び第２ワニス案内面４７ｂは、それぞれ外径側から内径側に向かって軸方向中央側に近づく面である。

第１ワニス案内面４７ａは、外側環状部４１の外径側から内径側に向かって軸方向中央側に傾斜するテーパ面である。第２ワニス案内面４７ｂは、第１ワニス案内面４７ａの径方向内側に連結されて、外側が凸となるように断面円弧形に湾曲する湾曲面である。第２ワニス案内面４７ｂは、外側環状部４１の外径側から内径側に向かって軸方向中央側に近づくように湾曲する。これによって、引き出し線接触面４７の径方向の断面は、全体として外径側から内径側に向かって徐々に軸方向中央側に近づく。なお、引き出し線接触面４７は、径方向の一部に軸方向に対し直交する方向の平面があっても全体として外径側から内径側に向かって軸方向中央側に近づく面であればよい。

２つの立板部４５の内側には対応する引き出し線２３ｕ、２３ｖ、２３ｗが挟まれた状態で、または引き出し線２３ｕ、２３ｖ、２３ｗが微小隙間を介して立板部４５の内側壁面４５ａに対向した状態で２つの立板部４５の間に配置される。各内側壁面４５ａは、外側環状部４１の周方向に対して引き出し線２３ｕ、２３ｖ、２３ｗの位置ずれを制限する。

ステータコア１２及びステータコイル２０の上側からワニスを滴下する場合に、立板部４５の内側壁面４５ａと引き出し線２３ｕ、２３ｖ、２３ｗとの隙間に進入したワニスが、各引き出し線固定部４２の各ワニス案内面４７ａ、４７ｂによって内径側に案内される。このため、後述のようにステータコア１２の外径側へのワニスの流出が抑制され、引き出し線２３ｕ、２３ｖ、２３ｗの根元部が引き出し線固定部４２内で残留するワニスで良好に固定される。ワニスは、径方向凹部４４の内面と引き出し線２３ｕ、２３ｖ、２３ｗとの隙間内に毛細管現象で残留したままになりやすい。

また、ステータ１０の製造時において導体セグメント３１の曲げ形成時に、カフサティース５０の上面には導体セグメント３１の脚部３２が接触して曲げ形成される。脚部３２の曲げ形成時には、ステータコア１２の軸方向一端よりも図８の上側に配置された図示しない回転治具によって、各脚部３２が周方向一方または周方向他方に捻るように曲げ形成される。回転治具は、各脚部３２を周方向一方側に捻る第１回転要素と、各脚部３２を周方向他方側に捻る第２回転要素とを有し、２つの回転要素が同じ中心軸を有するように回転可能に配置される。各脚部３２の先端部が各回転要素の孔に挿入された状態で、各回転要素が回転することで各脚部３２は捻り成形される。

また、ステータコイル２０はステータコア１２にワニスによって固定される。図８に示すように、ステータコア１２に対するステータコイル２０の固定において、ステータコア１２は、軸方向を上下方向に一致させ、２つのコイルエンド３６，３７の一方のコイルエンド３６を上側に配置する。そしてこの状態で、上方からワニスを滴下させる。このとき、図６、図８に矢印αで示すように、ステータカフサ４０の外側環状部４１及び内側環状部４８の周方向複数位置の上方からワニスを滴下させる。図６では、各引き出し線固定部４２の上方からワニスを滴下している。

このようなワニスの滴下によって、ステータコイル２０の軸方向一方側にワニスが含浸される。その後、ステータコア１２の上下を反転させて、他方のコイルエンド３７を上側に配置した状態で上方からワニスを同様に滴下させる。これによって、ステータコイル２０の軸方向他方側にワニスが含浸される。

そして、図示しない保温装置でステータコイル２０を保温することによりワニスを硬化させる。これによって、ステータコア１２に、ステータコイル２０とステータカフサ４０とがワニスによって固定されて、ステータ１０が形成される。

本実施形態のステータ１０によれば、図５に実線矢印βで示すようにステータコイル２０の上方からワニスを滴下する場合に、ステータカフサ４０の各引き出し線固定部４２の立板部４５と引き出し線２３ｕ、２３ｖとの間に毛細管現象でワニスが入り込む。そして、図５に破線矢印γで示すように、引き出し線固定部４２の各ワニス案内面４７ａ、４７ｂ（図７）に沿って、ワニスがスロット１５の内側に向かって流れやすい。このため、ステータコイル２０においてステータコア１２の近くに位置する部分にワニスを多く供給できる。したがって、セグメントコイル３０及びステータコア１２の結合固定部の信頼性を高くできる。

また、各引き出し線固定部４２の各ワニス案内面４７ａ、４７ｂによって、ステータコア１２の外径側へのワニスの流出が抑制されるので、引き出し線固定部４２に引き出し線２３ｕ、２３ｖ、２３ｗの根元部をワニスによって良好に固定できる。

また、ステータカフサ４０がステータコア１２に固定されるので、ステータ１０の製造装置として移動式のカフサを用いる必要がない。このため、セグメントコイル３０を有する構成でステータ１０の製造装置の簡素化を図れるとともにコスト低減を図れる。一方、比較例として、セグメントコイル３０の導体セグメント３１を移動式のカフサを用いて曲げ形成することが考えられるが、隣り合う導体セグメント３１の間へのカフサの挿入方向のばらつきを考慮する必要がある。本実施形態ではこのようなばらつきを考慮する必要がない。

また、ステータカフサ４０は非磁性であるので、ステータコア１２に流れる磁束の特性に悪影響を及ぼさない。また、ステータカフサ４０は樹脂材料により形成されるので、鋼などの金属材料よりも硬度が低い。このため、ステータカフサ４０にセグメントコイル３０が接触しても絶縁皮膜３５の損傷を生じにくい。

一方、比較例として、ステータカフサ４０を設けない場合に、引き出し線２３ｕ、２３ｖ、２３ｗとステータコアの軸方向端面との間に空間をあけてステータコアに接触しない構成とする場合がある。しかしながらこの構成ではステータコアの積層方向厚さのばらつきを考慮して、引き出し線とステータコアの軸方向端面との間の空間を比較的大きくする必要がある。これによって、ステータの体格が大きくなる可能性がある。上記の実施形態では引き出し線２３ｕ、２３ｖ、２３ｗを接触して固定するステータカフサ４０が設けられるので、ステータ１０の体格を低減できる。

さらに、実施形態では、引き出し線固定部４２の径方向凹部４４により引き出し線２３ｕ、２３ｖ、２３ｗの周方向の位置ずれを制限でき、しかも根元部をワニスで良好に固定できる。このため、引き出し線２３ｕ、２３ｖ、２３ｗの先端部で動力線６０ｕ、６０ｖ、６０ｗとの溶着固定部Ｐの振動の固有周波数を高くできる。したがって、エンジンなどの振動源が振動しても、溶着固定部Ｐの固有周波数と振動源の周波数との差を大きくできる。これによって、引き出し線２３ｕ、２３ｖ、２３ｗの共振を抑制できるので、溶着固定部Ｐの振動の振幅を小さくして、溶着固定部Ｐの耐久性を向上できる。また、径方向凹部４４によって引き出し線２３ｕ、２３ｖ、２３ｗの周方向の位置ずれを抑制できるので、溶着固定部Ｐの溶接精度を向上できる。さらに、径方向凹部４４のワニス案内面４７ａ、４７ｂに沿って動力線６０ｕ、６０ｖ、６０ｗが配置されることで、その線長を小さくできる。このため、コスト低減を図れるとともに動力線の固有周波数をより高くできる。

なお、本実施形態ではステータコア１２の軸方向一端面にのみステータカフサ４０を配置しているが、ステータカフサ４０は、ステータコア１２の軸方向他端面にも配置してもよい。ステータコア１２の軸方向他端面に配置されるステータカフサ４０は、軸方向一端面に配置されるステータカフサ４０において、引き出し線固定部４２がない構成と同様に形成される。

図９は、ステータ１０の比較例において、引き出し線２３ｕ、２３ｖ、２３ｗに動力線６０ｕ、６０ｖ、６０ｗを接続し、ステータコイル２０の一部を省略して周方向一部を示す斜視図である。比較例では、本実施形態において、ステータカフサ４０の外側環状部４１の軸方向外端面（図９の上端面）には引き出し線固定部４２（図１参照）は形成されていない。

このような比較例では、引き出し線２３ｕ、２３ｖ、２３ｗに動力線６０ｕ、６０ｖ、６０ｗが溶接により接続された場合に、引き出し線２３ｕ、２３ｖ、２３ｗの根元部が十分に固定されないので、ステータ１０の周方向に揺れ動く可能性がある。これによって、溶着固定部Ｐの振動の固有周波数が低くなる。このことから、この固有周波数がエンジンの運転時の振動周波数に接近して溶着固定部Ｐが共振して、その振動が大きくなる可能性がある。これによって、溶着固定部Ｐの耐久性を向上させる面から改良の余地がある。なお、比較例では、動力線６０ｕ、６０ｖ、６０ｗを集合部品６２の３つの孔にそれぞれ挿入して一体に保持しているが、集合部品６２は空間に浮いて配置されるので、振動抑制効果は小さい。

１０ 回転電機ステータ、１２ ステータコア、１３ ヨーク、１４ ステータティース、１５ スロット、２０ ステータコイル、２０ｕ Ｕ相連結コイル体、２０ｖ Ｖ相連結コイル体、２０ｗ Ｗ相連結コイル体、２１ｕ 第１Ｕ相コイル要素、２２ｕ 第２Ｕ相コイル要素、２３ｕ Ｕ相引き出し線、２３ｖ Ｖ相引き出し線、２３ｗ Ｗ相引き出し線、２４ 径方向部、２５ 軸方向部、３０ セグメントコイル、３１ 導体セグメント、３２ 脚部、３３ 連結部、３４ 導体素線、３５ 絶縁皮膜、３６，３７ コイルエンド、４０ ステータカフサ、４１ 外側環状部、４２ 引き出し線固定部、４３ ブロック部、４４ 径方向凹部、４５ 立板部、４５ａ 内側壁面、４７ 引き出し線接触面、４７ａ 第１ワニス案内面、４７ｂ 第２ワニス案内面、４８ 内側環状部、５０ カフサティース、５１ 孔、６０ｕ Ｕ相動力線、６０ｖ Ｖ相動力線、６０ｗ Ｗ相動力線、６１ 端子、６２ 集合部品。

Claims (1)

1. 円環状のヨーク、前記ヨークの内周面の周方向複数位置から径方向に突出する複数のステータティース、及び、隣り合う前記ステータティースの間に形成された複数のスロットを有するステータコアと、前記ステータコアの軸方向一端面に配置されたステータカフサと、前記複数のステータティースに巻回されて環状に連結された複数のセグメントコイルを含み、前記ステータコアの軸方向一端よりも外側で外径側に引き出される引き出し線を有するステータコイルとを備え、
   前記複数のセグメントコイルは、前記ステータコアの軸方向一端よりも外側に突出する部分が曲げられて互いに連結された複数の導体セグメントを有し、前記ステータコアにワニスで固定され、
   前記ステータカフサは、前記ヨーク上に配置される外側環状部と、前記外側環状部に連結されて前記複数のステータティース上で伸びる複数のカフサティースであって、前記複数のセグメントコイルのうち、前記ステータコアの軸方向一端よりも外側に突出して曲げられる部分の内側に配置される複数のカフサティースとを含み、
   前記外側環状部は、周方向において一部の前記スロットと対応する位置に形成されて前記引き出し線を内側に固定する径方向凹部を有する引き出し線固定部を含み、
   前記径方向凹部は、前記引き出し線が接触する底面に形成されて、前記外側環状部の外径側から内径側に向かって軸方向中央側に近づくワニス案内面を有し、
   前記径方向凹部の周方向両側の側壁面が、前記外側環状部の周方向に対して前記引き出し線の位置ずれを制限する、回転電機ステータ。

Images