JP2017163666A - ステータ用巻線およびステータ - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、巻線の導体部の基本断面形状の各辺が湾曲した断面形状を有することで、巻線の断面が外形的にほぼ多角形状となるコイル巻線が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、ステータコアのスロットから延出したコイルエンド部に付加絶縁層を備えるセグメントコイルが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
一方で、絶縁紙を省略するために巻線の被膜を全体的に厚く形成することが考えられる。ただしこの場合、巻線の厚い被膜によってスロット内の占積率が低下する場合がある。占積率が低下すると、回転電機の性能低下や大型化等を招く場合がある。
まず、図1から図6を参照し、第1の実施形態のステータ用巻線12およびステータ3について説明する。
図1は、本実施形態のステータ3を含む回転電機1の全体構成を示す。
回転電機1は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車のような車両に搭載される走行用モータである。ただし、本実施形態の構成は、上記例に限らず、発電用モータやその他用途のモータにも適用可能であり、また車両に搭載される以外の回転電機にも適用可能である。本実施形態の回転電機1は、例えば分布巻モータである。
ケース2は、例えばステータ3およびロータ4を収容する筒状に形成されている。
ステータ3は、環状に形成されて、例えばケース2の内周面に取り付けられている。ステータ3は、ステータコア11と、ステータコア11に取り付けられたステータ用巻線12とを有し、ロータ4に対して回転磁界を作用させる。
ロータ4は、例えば、ロータコアと、ロータコアに取り付けられた磁石とを有し、ステータ3の内側で回転駆動される。
出力シャフト5は、ロータ4に接続されてロータ4の回転を駆動力として出力する。
図2は、ステータ3の一部を示す断面図である。
図2に示すように、ステータ3は、ステータコア11と、ステータコア11に取り付けられたステータ用巻線12とを有する。
ステータコア11は、環状のヨーク部21と、複数のティース部22と、複数のスロット23とを有する。複数のティース部22は、ヨーク部21からステータコア11の径方向Rの内側に向けて突出している。各スロット23は、ステータコア11の周方向θにおいて互いに隣り合う2つのティース部22の間に形成されている。このため、複数のスロット23は、ステータコア11の周方向θに並んで配置されている。各スロット23は、ステータコア11の軸方向Zにステータコア11を貫通している。各スロット23の内面23iは、ステータコア11の周方向θに互いに離れた一対の側面23sを有する。一対の側面23sは、例えば互いに略平行である。
図3に示すように、1つのセグメントコイル30は、複数(例えば4つ)のセグメント導体31を有する。各セグメント導体31は、通電性の導線50と、導線を覆う絶縁性の被膜52とを有する。各セグメント導体31の断面形状は、長方形状に形成されている。なお本願で言う「断面」または「断面形状」とは、ステータコア11の軸方向Zに略直交する平面に沿う断面または断面形状を意味する。同一のスロット23に挿入される複数のセグメント導体31は、セグメント導体31の主面同士を互いに向かい合わせにして、1列に重ねられている。1つのセグメントコイル30に含まれる複数のセグメント導体31には、U相、V相、W相の3相のうち、互いに同相の電流が流れる。
図4は、巻線12の断面構成を示す図である。
図4に示すように、巻線12の各セグメント導体31は、導線50と、第1被膜51と、第2被膜52とを有する。
第1絶縁部61は、1つの巻線部40を断面視した場合に、ステータコア11の周方向θにおいて導線50とステータコア11との間に配置される。すなわち、第1絶縁部61は、ステータコア11の周方向θにおいて、導線50とスロット23の側面23s(すなわちティース部22)との間に配置される。
第1絶縁部61および第2絶縁部62は、例えば密実に形成されている。なお本願で言う「密実」とは、内部に意図的な気泡(発泡剤による気泡など)を有しないことを意味する。
図5に示すように、本実施形態では、第2絶縁部62は、第1絶縁部61に比べて薄く形成されている。詳しく述べると、ステータコア11の径方向Rにおける第2絶縁部62の最大厚さt2は、ステータコア11の周方向θにおける第1絶縁部61の最大厚さt1よりも薄い。なお本実施形態では、第2絶縁部62の最大厚さt2は、導線50の第2平面部50bと第2絶縁部62の第4平面部52bとの間の厚さである。第1絶縁部61の最大厚さt1は、導線50の第1平面部50aと第1絶縁部61の第3平面部52aとの間の厚さである。例えば、第2絶縁部62の最大厚さt2を1とすると、第1絶縁部61の最大厚さt1は1.5〜2.5程度の厚さを有する。
別の観点で見ると、本実施形態では、第1絶縁部61は、該第1絶縁部61のなかでステータコア11の径方向Rにおける中央部61cで、ステータコア11の周方向θに最大厚さt1を有する。同様に、第2絶縁部62は、該第2絶縁部62のなかでステータコア11の周方向θにおける中央部62cで、ステータコア11の径方向Rに最大厚さt2を有する。
図6は、巻線12の製造過程の様子を示す断面図である。
図6に示すように、まず、断面形状が円形の導線50が製造ラインのサプライ装置にセットされる(図6中の(a)参照)。この導線50は、インライン伸線機によって、断面形状が長方形状の平角線に塑性変形される(図6中の(b)参照)。次に、導線50は、アニーラ(焼鈍炉)に通されることで、焼鈍処理される(図6中の(c)参照)。次に、導線50の表面にワニスが塗布され、ワニスの焼付けが行われる。これにより、導線50の表面にエナメル層である第1被膜51が形成される(図6中の(c)参照)。
本実施形態の巻線部40は、少なくともステータコア11の周方向θにおいて、導線50とステータコア11との間に絶縁紙を介在させることなく、スロット23内に配置される。本実施形態の巻線部40の被膜52は、ステータコア11の周方向θにおいて、導線50とステータコア11との間に比較的厚い第1絶縁部61を有する。ここで、巻線部40とステータコア11との間の電位差は、比較的高く、例えば約700Vである。しかしながら、本実施形態では、第1絶縁部61が比較的厚いため、絶縁紙を介在させることなく、導線50とステータコア11との間の絶縁性が十分に確保される。
次に、図7を参照して、第2の実施形態のステータ用巻線12およびステータ3について説明する。本実施形態の巻線12は、該巻線12とステータコア11との間に冷媒が流入可能な凹部71を有する点で第1の実施形態とは異なる。なお、本実施形態のその他の構成は、第1の実施形態の構成と同様である。そのため、第1の実施形態と同様の部分の説明は省略する。
次に、図8を参照して、第3の実施形態のステータ用巻線12およびステータ3について説明する。本実施形態の巻線12は、該巻線12とステータコア11との間に絶縁性の接着剤90が入る凹部91,92を有する点で第1の実施形態とは異なる。なお、本実施形態のその他の構成は、第1の実施形態の構成と同様である。そのため、第1の実施形態と同様の部分の説明は省略する。
更に別の観点で見ると、複数の第2凹部92が設けられた場合、各巻線部40において接着剤90に接する面積が増加する。また、比較的小さな複数の第2凹部92が設けられた場合、毛細管現象等によって接着剤90が第2凹部92の内部により入りやすくなる場合がある。このため、巻線部40とステータコア11との接着力をさらに向上させることができる。
図9中の(a)は、第1変形例のステータ3を示す。
本変形例の回転電機1は、分布巻モータである。本変形例では、巻線12は、ステータコア11の径方向Rに加えて、ステータコア11の周方向θに互いに重ねて配置される複数の巻線部40を含む。本変形例の導線50は、断面が円形状に形成された丸束線である。なお本願で言う「円形状」とは、真円状の場合に加え、楕円形状の場合を含む。また、本変形例の被膜52は、断面が円形状に形成されている。
図9中の(b)は、第2変形例のステータ3を示す。
本変形例の巻線部40は、第1変形例の巻線部40に絶縁性の接着剤90が入る凹部91(または冷媒が流入可能な凹部71)が設けられたものである。凹部91(または凹部71)は、被膜52の第1絶縁部61に設けられている。このような構成によれば、上述の第2および第3の実施形態と同様の作用を実現することができる。
図9中の(c)は、第3変形例のステータ3を示す。
本変形例の回転電機1は、集中巻モータである。本変形例では、巻線12は、ステータコア11の径方向Rに加えて、ステータコア11の周方向θに互いに重ねて配置される複数の巻線部40を含む。本変形例の導線50は、断面が長方形状に形成された平角線である。
図9中の(d)は、第4変形例のステータ3を示す。
本変形例の巻線部40は、第3変形例の巻線部40に絶縁性の接着剤90が入る凹部91(または冷媒が流入可能な凹部71)が設けられたものである。凹部91(または凹部71)は、被膜52の第1絶縁部61に設けられている。このような構成によれば、上述の第2および第3の実施形態と同様の作用を実現することができる。また、本変形例の巻線部40は、巻線部40の角部(第1絶縁部61と第2絶縁部62との境界部)に傾斜面101を有する。傾斜面101は、第1平面部52aおよび第2平面部52bに対して傾斜している。このような傾斜面101が設けられると、ステータコア11と巻線部40との間および複数の巻線部40の間に入り込む接着剤90に対する接着面積が広くなる。これにより、ステータコア11と巻線部40との間および巻線部40同士の間の接着強度をさらに高めることができる。
図10は、ステータ用巻線12およびステータ3の別の変形例を示す。
図10に示すように、第1凹部91および第2凹部92の各々は、第1部分111と、第2部分112とを有する。第1部分111は、巻線部40の外部に隣接して設けられている。一方で、第2部分112は、第1部分111に比べて巻線部40の内側(中心側)に設けられている。そして、第1部分111は、第2部分112に比べて狭く形成されている。言い換えると、第1凹部91の第2部分112は、第1絶縁部61の一部と導線50との間に位置して接着剤90が入り込む逃げ部(溜まり部)112aを有する。同様に、第2凹部92の第2部分112は、第2絶縁部62の一部と導線50との間に位置して接着剤90が入り込む逃げ部(溜まり部)112aを有する。このような構成によれば、接着剤90が逃げ部112aに入り込むことで、引っ張りタフネスを向上させることができる。
Claims (7)
- ステータコアのスロット内に互いに重ねて配置される複数の巻線部を有し、
前記複数の巻線部の各々は、通電性の導線と、前記導線を覆う絶縁性の被膜とを有し、
1つの前記巻線部を断面視した場合に、前記被膜は、前記ステータコアの周方向において前記導線と前記ステータコアとの間に配置される第1絶縁部と、前記ステータコアの径方向において前記導線と別の前記巻線部との間に配置される第2絶縁部とを含み、
前記第2絶縁部の前記径方向の最大厚さは、前記第1絶縁部の前記周方向の最大厚さよりも薄いことを特徴とするステータ用巻線。 - 前記導線は、平角線であることを特徴とする請求項1に記載のステータ用巻線。
- 前記導線の表面は、前記第2絶縁部に覆われた平面部を有し、
前記第2絶縁部の表面は、前記導線の平面部と略平行な平面部を有し、この第2絶縁部の平面部は、前記第2絶縁部の表面のなかで、前記径方向において前記導線の平面部から最も離れた位置に配置されたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のステータ用巻線。 - 前記第1絶縁部および前記第2絶縁部は、互いに一体である押出成形部であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のステータ用巻線。
- スロットを有したステータコアと、
前記スロット内に互いに重ねて配置された複数の巻線部を有したステータ用巻線と、
を備え、
前記複数の巻線部の各々は、通電性の導線と、前記導線を覆う絶縁性の被膜とを有し、
1つの前記巻線部を断面視した場合に、前記被膜は、前記ステータコアの周方向において前記導線と前記ステータコアとの間に配置された第1絶縁部と、前記ステータコアの径方向において前記導線と別の前記巻線部との間に配置された第2絶縁部とを含み、
前記第2絶縁部の前記径方向の最大厚さは、前記第1絶縁部の前記周方向の最大厚さよりも薄いことを特徴とするステータ。 - 前記被膜の表面は、該被膜と前記ステータコアとの間に冷媒が流入可能な凹部を有したことを特徴とする請求項5に記載のステータ。
- 前記被膜の表面は、該被膜と前記ステータコアとの間に絶縁性の接着剤が入った凹部を有したことを特徴とする請求項5に記載のステータ。
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