JP2016054595A

JP2016054595A - 回転電機のステータ

Info

Publication number: JP2016054595A
Application number: JP2014179132A
Authority: JP
Inventors: 真弘末松; Masahiro Suematsu; 服部　宏之; Hiroyuki Hattori; 宏之服部
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2016-04-14

Abstract

【課題】モールド方法を使用せずに、絶縁シートのずれを抑制しながら、絶縁シートを容易に固定することである。
【解決手段】ステータコア２０の各ティース２２は絶縁シート６０で覆われ、スロット２３に挿入される導体セグメント３１とティース２２との絶縁が保たれている。絶縁シート６０はティース２２の軸方向一端側からスロット２３に挿入され、ティース２２の一端とスロット２３を形成するティース２２の両側面を覆い、絶縁シート６０の両端はスロット２３から突出している、導体セグメント３１が絶縁シート６０の突出端部を抱き込んでティース２２の端面に沿って折り曲げられ、絶縁シート６０を固定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステータコイルとステータコアのティースとの間を絶縁する絶縁シートを備えた回転電機のステータに関する。

回転電機のステータでは、ステータコイルを構成する導体セグメントとティースとが接触する部分に絶縁処理が施される。導体セグメントとティースとの間の絶縁処理として、電気絶縁性を有する絶縁紙をステータコアのスロット内に配置する方法や、ステータコアのステータコイルの接触面を電気絶縁性樹脂によってコーティングするモールド方法等が知られている。

絶縁紙を用いる方法では、導体セグメントをスロットに巻装する際に、導体セグメントが絶縁紙に引っ掛かってスロット内で絶縁紙の位置がずれることがある。このため、絶縁紙を用いる方法にモールド方法を併用して、ステータコアのティースに絶縁紙を巻き付けた後に、ステータコアを電気絶縁性樹脂によってコーティングして、電気絶縁性樹脂により絶縁紙をティースに固着することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２０８４７５号公報

絶縁紙を用いる方法にモールド方法を併用した場合、絶縁紙の他に、電気絶縁性樹脂等の材料も必要になり、また、絶縁紙を巻装する作業の他に、電気絶縁性樹脂のコーティング作業も必要となるので、絶縁紙を用いる方法のみの場合に比べて材料費や作業工数がかかる。

そこで、本発明では、モールド方法を使用せずに、絶縁紙のずれを抑制するとともに、絶縁紙を容易に固定することを目的とする。

本発明の回転電機のステータは、円筒状のヨークの内周面から径方向内側へ突出する複数のティース及び各ティース間に形成されるスロットを有するステータコアと、前記ティースの軸方向一方側の端面及び前記スロットを形成する両側面を覆い、この両側面を覆う部分が前記スロットから突出している絶縁シートと、前記絶縁シートにより覆われた前記スロットに挿入され、前記スロットから突出した端部が前記絶縁シートの突出端部を抱き込んで前記ティースの端面に沿う方向に折り曲げられるＵ字状の導体セグメントとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、モールド方法を使用せずに、絶縁紙のずれを抑制するとともに、絶縁紙を容易に固定することができる。

本発明の実施の形態における回転電機のステータの分解斜視図である。絶縁シートが被されたティースの部分拡大図である。絶縁シートの展開図である。絶縁シートの取り付けを説明するティースの部分拡大図であり、（ａ）は絶縁シートがティースを覆う状態を示し、（ｂ）は導体セグメントがスロットに挿入された状態を示し、（ｃ）は導体セグメントが折り曲げられた状態を示す。絶縁シートの変形例を示すティースの部分拡大図である。

最初に、車両等に使用される回転電機のステータの全体構成について説明する。図１において、ステータ１０は、ステータコア２０と、ステータコア２０に巻装されるステータコイル３０と、ステータコア２０のステータ軸方向一方側端面及び他方側端面を覆う樹脂成形部材である一対のカフサ４０，５０と、ステータコア２０とステータコイル３０との間を絶縁する絶縁シート６０とを備えている。

ステータコア２０は、ステータ周方向に沿って延びる環状のヨーク２１と、ヨーク２１の内周面よりステータ径方向内側へ突出する複数のティース２２とを備える。複数のティース２２はステータ周方向に互いに等間隔で配置されている。ステータ周方向に隣接するティース２２の間にスロット２３が形成され、複数のスロット２３がステータ周方向に互いに等間隔で配置されている。各ティース２２及び各スロット２３は、ステータ軸方向に沿って延びている。

ステータコア２０のステータ軸方向一方側端面及び他方側端面には、一対のカフサ４０，５０がそれぞれ装着されている。図１、２に示すように、カフサ４０は、ステータ軸方向一方側端面のヨーク２１に接する外周側環状部材４１と、ステータコア２０のティース２２の内側先端に接する内周側環状部材４２と、外周側環状部材４１と内周側環状部材４２とを連結する複数のリブ４３とを備えている。

リブ４３は、ステータコア２０のティース２２に対応して設けられており、ティース２２と同様に周方向に互いに等間隔で配置されて、ステータコア２０のティース２２と接する。リブ４３のティース２２と接する反対側（ステータ軸方向一方側）は、円弧状に突出している。隣接するリブ４３の間にはカフサスロット４４が形成され、このカフサスロット４４はステータコア２０のスロット２３の位置に対応する。

カフサ５０はカフサ４０と同様の構成であり、カフサ４０を裏返してステータ軸方向他方側端面に装着したものである。そのため、各図において、カフサ５０の各部にはカフサ４０に対応する符号を付して各部の説明を省略する。

ステータコイル３０は、ステータコア２０の周方向における全てのスロット２３に挿入された複数の導体セグメント３１によって構成される。なお、図１には、一対の導体セグメント３１しか示されていないが、導体セグメント３１はステータコア２０の全てのスロット２３に挿入される。

導体セグメント３１はＵ字状であり、２つの脚３１ａを備えている。導体セグメント３１の脚３１ａを、カフサ４０のカフサスロット４４、ステータコア２０のスロット２３及びカフサ５０のカフサスロット５４に挿入したときに、脚３１ａはカフサスロット５４から突出する長さを有している。脚３１ａのカフサスロット５４から突出した部分は折り曲げられ、他の導体セグメント３１の脚３１ａと接合している。

図２に示すように、ティース２２及びカフサ４０のリブ４３には、カフサ４０のリブ４３のステータ軸方向一方側の端面及びティース２２の両側面を覆うように絶縁シート６０が被せられている。なお、図２は、絶縁シート６０がカフサ４０のリブ４３に被せられている状態と、被せられていない状態を示している。

絶縁シート６０は、カフサ４０のリブ４３を覆う頂部６０ａと、ティース２２の両側面を覆う側面部６０ｂと、ヨーク２１の内周面を覆う耳部６０ｃとを備えている。側面部６０ｂは、ステータコア２０のステータ軸方向他方側において、カフサ５０のリブ５３よりも突出する長さを有している。耳部６０ｃは、図４（ａ）に示すように、隣接する絶縁シート６０の耳部６０ｃと接触する。

図３に示すように、絶縁シート６０は展開すると矩形状であり、その長手方向の長さは、ステータコア２０の軸方向においてステータコア２０、カフサ４０，５０を重ねた長さの２倍よりも長い。すなわち、絶縁シート６０の中心線Ｌで折り曲げたときに、側面部６０ｂが、ステータコア２０の軸方向において、ステータコア２０、カフサ４０，５０を重ねた長さよりも長くなっている。

長手方向における片側辺には、耳部６０ｃを形成する切り込み線６０ｄ及び折り込み線６０ｅが設けられている。切り込み線６０ｄの切り込み長さは、スロット２３におけるヨーク２１の内周面の長さの半分の長さである。また、切り込み線６０ｄの切り込み長さを、スロット２３におけるヨーク２１の内周面と同じ長さとしてもよい。このように切り込み線６０ｄの長さを設定すると、絶縁シート６０をティース２２に被せたときに、スロット２３におけるヨーク２１の内周面を耳部６０ｃで２重に覆うことができる。

絶縁シート６０は紙繊維からなる絶縁紙から構成されている。また、絶縁シート６０として、紙繊維に合成樹脂を含ませたものを用いてもよいし、合成樹脂をフィルム状に形成したものを用いてもよい。

次に、絶縁シート６０のステータコア２０への装着について説明する。まず、絶縁シート６０の形状を整える。図３に示す絶縁シート６０の切り込み線６０ｄに切れ目を入れた後に、折り込み線６０ｅに沿って図中手前側に折り込むことによって耳部６０ｃが形成される。そして、絶縁シート６０の中心線Ｌに沿って、中心線Ｌが頂部となるように絶縁シート６０を逆Ｕ字状に折り曲げる（図１参照）。

図４（ａ）に示すように、逆Ｕ字状となった絶縁シート６０を、図中矢印で示すように、ステータコア２０の軸方向一方側からティース２２に被せる。絶縁シート６０をティース２２に被せることによって、頂部６０ａがカフサ４０のリブ４３を覆い、側面部６０ｂがティース２２の両側面を覆い、耳部６０ｃがヨーク２１の内周面を覆うことになる。また、側面部６０ｂはカフサ５０のリブ５３よりも下方に突出する。

次に、図４（ｂ）に示すように、導体セグメント３１の脚３１ａを、絶縁シート６０を被せる方向と同じ方向、すなわち、図中矢印で示すように、ステータコア２０の軸方向一方側からカフサスロット４４、スロット２３、カフサスロット５４に挿入する。挿入後の導体セグメント３１の脚３１ａは、カフサ５０のリブ５３よりも下方に突出する。

さらに、図４（ｃ）に示すように、導体セグメント３１のリブ５３から突出した脚３１ａを、図中矢印で示すように、カフサ５０のリブ５３の湾曲面に沿って折り曲げる。このとき、絶縁シート６０の側面部６０ｂにおけるリブ５３から下方に突出している部分も脚３１ａと一緒に抱き込まれて折り込まれる。当該部分がリブ５３と導体セグメント３１の脚３１ａとに挟持されることによって、絶縁シート６０がティース２２に固定される。導体セグメント３１の折り曲げられた脚３１ａの先端は、図示しない部分において、他の導体セグメント３１の脚３１ａの先端と接合される。

このように、絶縁シート６０がティース２２に被せられて保持された状態において、導体セグメント３１が絶縁シート６０の装着方向と同じ方向からステータコア２０に装着されるので、導体セグメント３１が絶縁シート６０に引っ掛かることなく、絶縁シート６０の位置ずれを抑制できる。また、導体セグメント３１の脚３１ａの折り曲げに伴って絶縁シート６０がティース２２に固定されるので、絶縁シート６０を固定するために、例えば、モールド工法等の他の方法を用いる必要がなく、絶縁シート６０の固定を容易に行うことができる。

また、絶縁シート６０は、カフサ５０のリブ５３の湾曲面に沿って折り曲げられて、リブ５３と導体セグメント３１とに挟持されるので、エッジ等で局所的に挟み込まれることがなく、絶縁シート６０の破損を抑制できる。カフサ４０のリブ４３の湾曲面によっても絶縁シート６０の破損を同様に抑制できる。

また、図５に示すように、絶縁シート６１を、カフサ４０のリブ４３を覆う頂部６１ａと、ティース２２の両側面を覆う側面部６１ｂとから構成してもよい。この場合には、絶縁シート６１には切り込み線や折り込み線が不要になり、絶縁シート６１を容易に形成することができる。なお、ヨーク２１の内周面には、図示しない接続手段によって絶縁シート６１と接続される絶縁シートを設けてもよい。

１０ステータ、２０ステータコア、２１ヨーク、２２ティース、２３スロット、３０ステータコイル、３１導体セグメント、３１ａ脚、４０，５０カフサ、４１，５１外周側環状部材、４２，５２内周側環状部材、４３，５３リブ、４４，５４カフサスロット、６０絶縁シート、６０ａ頂部、６０ｂ側面部、６０ｃ耳部、６０ｄ切り込み線、６０ｅ折り込み線。

Claims

円筒状のヨークの内周面から径方向内側へ突出する複数のティース及び各ティース間に形成されるスロットを有するステータコアと、
前記ティースの軸方向一方側の端面及び前記スロットを形成する両側面を覆い、この両側面を覆う部分が前記スロットから突出している絶縁シートと、
前記絶縁シートにより覆われた前記スロットに挿入され、前記スロットから突出した端部が前記絶縁シートの突出端部を抱き込んで前記ティースの端面に沿う方向に折り曲げられるＵ字状の導体セグメントと、
を備えたことを特徴とする回転電機のステータ。