JP2016101028A - 回転電機のステータ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、カセットコイルの占積率の低下を抑制しつつ、カセットコイルをティースに巻装し易くすることによってカセットコイルの損傷を防止することができる回転電機のステータを提供する。【解決手段】回転電機１０のステータ１２は、環状に形成されたヨーク２０と、コイル２６を巻回してなるコイルターン２６ａ，２６ｂを有しティース２２に挿入可能に形成されたカセットコイル２５とを備え、ティース２２に巻装されるカセットコイル２５のティース２２の根元２２ａの方から見た最初の１コイルターンであるコイルターン２６ａはティース２２との間に他のコイルターン２６ｂより大きい組み立て間隙２８ａを有している。【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機のステータ、特にステータコアに巻装されるカセットコイルの構造に関する。

従来、コイルを巻回してティースに巻装する形状に形成されるカセットコイルが、ステータコアの各ティースに巻装されて構成されるステータと、このステータに対しギャップを介して回転可能に設けられたロータとを備えた回転電機が知られている。このような回転電機において、カセットコイルは、ステータコアとの間に絶縁性を有するインシュレータを介装させることによってステータコアと電気的に絶縁されている。

これに関連して、例えば、特許文献１には、ステータコアから径方向内側に向けて突出する四角錐台状のティースと、このティースの周囲に巻装されたカセットコイルとの間に、階段状の外形を有するインシュレータを介装することにより、カセットコイルの占積率（各ティース間のスロットに占めるコイルの割合）を向上させた回転電機のステータが開示されている。

特開２０１２−２２２９４４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の回転電機のステータでは、カセットコイル挿入時に部品公差や組付公差を考慮して隙間を確保しておく必要があり作業性の点で問題がある。また、カセットコイルとティースとの隙間が少ないため、カセットコイルをティースに挿入する際にティースのエッジ等にカセットコイルが擦れて損傷してしまうおそれもある。仮に、カセットコイルとティースとの隙間を大きくすると、コイルの占積率の低下を招くという問題もある。

そこで、本発明は、カセットコイルの占積率の低下を抑制しつつ、カセットコイルをティースに巻装し易くすることによってカセットコイルの損傷を防止することができる回転電機のステータを提供することを目的とする。

本発明に係る回転電機のステータは、環状に形成されたヨークと、ヨークから径方向内側に延出するティースとから成るステータコアと、コイルを巻回してなる複数のコイルターンを有し、ティースに挿入可能に形成されたカセットコイルと、を備え、ティースに巻装されるカセットコイルのティース根元側の最初の１コイルターンはティースとの間に他のコイルターンより大きい組み立て間隙を有するものである。

本発明に係る回転電機のステータによれば、カセットコイルをティースに挿入する際に、カセットコイルの挿入側先端となる最初の１コイルターンがティースとの間に他のコイルターンより大きい組み立て間隙を有している。これにより、カセットコイルをティースに巻装し易くすることができる。この結果、コイルの占積率の低下を抑制しつつ、挿入時にカセットコイルが例えばティースのエッジ等に擦れて損傷するのを防止することができる。

本発明に係る実施の形態であるステータを含む回転電機の軸方向から見た部分正面図である。 図１に示すステータに含まれるコイルおよびインシュレータの斜視図である。 図１のステータを軸方向の中央部で径方向に切断したときのコイルおよびティースの配置を示す部分断面図である。 本発明の変形例である回転電機のステータに含まれるコイルおよびティースの構成を図３と同様に示す部分断面図である。

以下に、本発明に係る実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。

図１は、本発明の実施の形態であるステータを備えた回転電機１０を軸方向から見た部分正面図である。回転電機１０は、略円筒状を成すステータ１２と、ステータ１２の径方向内側にギャップ１４を介して設けられたロータ１６とを備えている。ロータ１６は、回転電機１０を収容するケース（不図示）に回転可能に支持されている。ロータ１６は永久磁石を内蔵する回転子であってもよいし、永久磁石を含まない回転子であってもよい。

ステータ１２は、ステータコア１８およびカセットコイル２５を備えている。ステータコア１８は、例えば、電磁鋼板を略円環状に打ち抜き加工したものを多数枚積層して、カシメ、溶接等によって一体に連結されて構成される磁性板材の積層体である。ステータコア１８は、略円環状を成すヨーク２０、および、ヨーク２０の内周側において周方向に所定ピッチで設けられた複数の略直方体状を呈するティース２２から構成されている。各ティース２２は、ステータコア１８の周方向における幅が等幅に形成されたストレートティースであり、ヨーク２０に接続する根元２２ａからステータコア１８の径方向内側へ延びる突出部２２ｂを有している。また、ステータコア１８の周方向に隣接するティース２２の間には溝状のスロット２４がそれぞれ形成されている。各スロット２４は、軸方向両側および径方向内側に開口するように形成されている。

なお、本実施形態では、ステータコア１８は、環状の磁性板状積層体として一体に形成されているものとして説明しているが、ヨーク２０が各ティース２２の両側で周方向に所定間隔ごとに分断された分割コアで構成されるものでもよい。

図２は、ステータ１２に含まれるカセットコイル２５およびインシュレータ３０の斜視図である。カセットコイル２５は、例えば、絶縁被覆されたコイル２６を巻回してティース２２の周囲に巻装する形状に形成されており、複数のコイルターン２６ａ，２６ｂを有している。これらの各コイルターン２６ａ，２６ｂは、２層巻きされたコイル２６を連続的に巻回することによってそれぞれ形成されている。コイルターン２６ａは、カセットコイル２５におけるティース２２の根元２２ａの方の最初の１コイルターンであり、ヨーク２０に近接するカセットコイル２５の端部を構成する。各コイルターン２６ｂは、上記のコイルターン２６ａを除くカセットコイル２５の他のコイルターンを示すものであり、図１に示すように根元２２ａから突出部２２ｂに至るティース２２の周囲に巻装されている。このようなカセットコイル２５の形状形成は予め用意された形状形成ボビン等にコイル２６を巻回することで得ることができる。

カセットコイル２５は、図１に示すように、各ティース２２にインシュレータ３０を間に挟んで巻装されている。より詳しくは、カセットコイル２５は、図1に示すティース２２の根元２２ａから突出部２２ｂに至る周囲に巻装され、上記の根元２２ａの方の端部から図２に示す両端部２６ｃ，２６ｄがステータコア１８の軸方向に引き出されている。カセットコイル２５は、図１に示すコイルエンドと反対側のコイルエンド側に上記の両端部２６ｃ，２６ｄが配置されるようにティース２２に巻装されている。そして、各カセットコイル２５の両端部２６ｃ，２６ｄがバスバー（不図示）を用いて結線されることにより三相コイルが構成されている。カセットコイル２５の内部空間２６ｅは、後段にて詳述するようにインシュレータ３０に挿入可能な形状に形成されている。本実施形態では、カセットコイル２５は２層巻きで構成されているが、その他の多層巻きで構成されてもよいし、１層巻きのものでもよい。

インシュレータ３０は、ステータコア１８とカセットコイル２５との間を電気的に絶縁する機能を有し、ステータコア１８のティース２２およびカセットコイル２５の間に介装されている。インシュレータ３０は、例えば、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）等の熱可塑性樹脂によって形成されている。インシュレータ３０は、ステータコア１８の径方向内側および外側が開口した略箱状の外形を有し、径方向外側の端部にはフランジ３０ａが形成されている。このフランジ３０ａは、カセットコイル２５とステータコア１８のヨーク２０との間を電気的に絶縁している。また、インシュレータ３０の内部空間３０ｂは、上記のロータ１６の方から見てティース２２を隙間なく収納可能な形状に形成されている。これにより、インシュレータ３０がティース２２の周囲に配置されたとき、ティース２２の外周面にインシュレータ３０を密着させることができる。なお、ステータコア１８およびカセットコイル２５の間の絶縁性を十分に確保できる場合には、インシュレータ３０を設けないものとしてもよい。

続いて、図３を用いてカセットコイル２５およびティース２２の配置構成について説明する。図３は、ステータ１２を軸方向における中央部で径方向に切断した状態におけるカセットコイル２５およびティース２２の配置構成を示す部分断面図である。同図では、インシュレータ３０の図示を省略するとともに、ティース２２のハッチングを省略している。

カセットコイル２５を構成するコイルターン２６ａ，２６ｂのうち、コイルターン２６ａはステータコア１８の周方向の幅が他の部分を構成するコイルターン２６ｂよりも、例えば、０．１ｍｍだけ長くなるように形成されている。一方、各コイルターン２６ｂは、ステータコア１８の周方向の幅が一定の大きさとなるように形成されている。

上記構成により、コイルターン２６ａとティース２２との組み立て間隙２８ａは、他の部分を構成する各コイルターン２６ｂとティース２２との組み立て間隙２８ｂよりも大きくなるように設けられている。

上記実施形態に係る回転電機１０のステータ１２によれば、カセットコイル２５をティース２２に巻装する際に、挿入側先端の最初の１コイルターンであるコイルターン２６ａがティース２２との間に他のコイルターン２６ｂよりも大きい組み立て間隙２８ａを有している。これにより、カセットコイル２５の挿入側先端をティース２２に巻装し易くなるため、カセットコイル２５の巻装時において例えばティース２２のエッジ等でカセットコイル２５の絶縁被覆等が損傷するのを防止することができる。その結果、カセットコイル２５の絶縁信頼性を向上させることができる。

また、上記構成に係るカセットコイル２５によれば、コイルターン２６ａの組み立て間隙２８ａだけが他の各コイルターン２６ｂの組み立て間隙２８ｂよりも大きく形成されるためカセットコイル２５の占積率の低下を抑制し、銅損への影響を抑制することもできる。

上記実施形態では、カセットコイル２５のコイルターン２６ｂとティース２２との組み立て間隙２８ｂが一定の大きさとなるようにそれぞれ形成されているが、例えば、設計仕様等に応じて各コイルターン２６ｂの組み立て間隙２８ｂが不均一なものでもよい。

図４は、本発明の実施形態における変形例である回転電機１０のステータ１２に含まれるティース３２およびカセットコイル３６の配置構成を図３と同様に示す部分断面図である。上記実施形態におけるティース２２およびカセットコイル２５と共通する部分については説明を適宜省略し、構成の異なる部分についてのみ説明する。

ティース３２は、根元の長方形状と先端の台形状を合わせた外形を有し、図４に示すようにステータコア１８の周方向における幅が等幅に形成された根元３２ａ、および、ステータコア１８の径方向内側に向かって次第に幅が狭くなるように台形状に形成された先端部３２ｂから構成されている。

カセットコイル３６は、ティース３２の根元３２ａの方から見て最初の１コイルターンであるコイルターン３６ａと、その他の部分を構成する各コイルターン３６ｂとから構成されている。

コイルターン３６ａは、ステータコア１８の周方向における幅が他のコイルターン３６ｂよりも大きくなるように巻回されており、ティース３２との組み立て間隙３６ｃが各コイルターン３６ｂの組み立て間隙３６ｄよりも大きく形成されている。

各コイルターン３６ｂは、根元３２ａから先端部３２ｂへ向かって先細りとなるティース３２の形状に対応して階段状に巻回され、ティース３２との間の組み立て間隙３６ｄに比して上述したコイルターン３６ａの組み立て間隙３６ｃが大きくなるようにそれぞれ形成されている。

なお、本発明に係る回転電機１０のステータ１２は、上述した実施形態およびその変形例の構成に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等の範囲内で種々の改良や変更が可能であることはいうまでもない。

１０ 回転電機、１２ ステータ、１８ ステータコア、２０ ヨーク、２２，３２ ティース、２２ａ，３２ａ 根元、２５，３６ カセットコイル、２６ コイル、２６ａ，２６ｂ，３６ａ，３６ｂ コイルターン、２８ａ，２８ｂ，３６ｃ，３６ｄ 組み立て間隙、３０ インシュレータ。

Claims (1)

1. 環状に形成されたヨークと、前記ヨークから径方向内側に延出するティースとから成るステータコアと、
   コイルを巻回してなる複数のコイルターンを有し、前記ティースに挿入可能に形成されたカセットコイルと、
   を備え、
   前記ティースに巻装されるカセットコイルのティース根元側の最初の１コイルターンは前記ティースとの間に他のコイルターンより大きい組み立て間隙を有する、
   回転電機のステータ。

Images