JP2018067984A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコイルを簡易に固定すること。
【解決手段】本発明に係る回転電機は、円環状のステータコア２と、複数のティース６にそれぞれ巻回された導線により形成される複数のコイル１０と、コイル１０を固定するための第１の固定部材１００ａと第２の固定部材１００ｂと、を備える。そして、第１の固定部材１００ａ及び第２の固定部材１００ｂは、それぞれ、コイル１０の径方向を係止する径方向位置決め部１０２と、コイルの周方向を係止する周方向位置決め部１０１と、第１の固定部材１００ａと第２の固定部材１００ｂとが互いに接触する接触部１０３と、をそれぞれ有する。そして、第１の固定部材１００ａ及び第２の固定部材１００ｂは、それぞれが有する接触部１０３が互いに接触すると共に、径方向位置決め部１０２によりコイル１０の径方向を位置決めし、周方向位置決め部１０１によりコイル１０の周方向を位置決めする。
【選択図】図５

Description

本発明は回転電機に関する。

回転電機のステータは、環状のステータコアの内周側に複数の巻回されたコイルが組み付けられる。この巻回された複数のコイルは、ステータコアに対して固定しておく必要がある。ステータコアを固定する方法として、特許文献１では、コイルを覆うようにして樹脂を成形することが提案されている。

特開２０１５−１３３８７３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法の場合、コイル全体を覆うように樹脂を成形するため、結果として回転電機全体の重量が増えてしまい好ましくない。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ステータコイルを簡易に固定するものである。

本発明に係る回転電機は、円環状のステータコアと、ステータコアの内周面に形成された複数のティースにそれぞれ巻回された導線により形成される複数のコイルと、前記複数のコイルを固定するための第１の固定部材と、前記複数のコイルを固定するための第２の固定部材と、を備える回転電機であって、前記第１の固定部材及び第２の固定部材は、それぞれ、前記コイルの径方向を係止する径方向位置決め部と、前記コイルの周方向を係止する周方向位置決め部と、前記第１の固定部材と前記第２の固定部材とが互いに接触する接触部と、をそれぞれ有しており、前記第１の固定部材及び第２の固定部材は、それぞれが有する前記接触部が互いに接触すると共に、前記径方向位置決め部により前記コイルの径方向を位置決めし、前記周方向位置決め部により前記コイルの周方向を位置決めするものである。

このような構成により、第１の固定部材及び第２の固定部材は、それぞれが有する接触部が互いに接触した位置に組み付けられる。そして、第１の固定部材及び第２の固定部材が組み付けられると、第１の固定部材及び第２の固定部材のそれぞれ有する係止部が、複数のコイルの、径方向及び周方向をそれぞれ位置決めする。

本発明により、ステータコイルを簡易に固定することができる。

実施の形態１に係る回転電機のステータ１の外観を示す斜視図である。 実施の形態１に係る固定部材１００の斜視図である。 実施の形態１に係る固定部材１００を組み付ける状態を説明するための斜視図である。 実施の形態１に係る固定部材１００の組み付け手順を説明するための模式図である。 実施の形態１に係る固定部材１００の組み付け状態を説明するための模式図である。 実施の形態２に係る固定部材２００の組み付け状態を説明するための模式図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態１に係る回転電機のステータ１の外観を示す斜視図である。実施の形態１に係る回転電機は、図１に示すステータ１を備える。図１に示すように、ステータ１は、円環状のステータコア２及び複数のコイル１０を備える。ステータコア２は、円環状に形成されたリング部４と、リング部４の内周面（ステータコア２の径方向内側）に突出した複数のティース６（突出部）とを備える。ステータコア２は、例えば、プレスで打ち抜かれた金属板を積層して形成されている。

ティース６は、インシュレータ（不図示）で覆われている。インシュレータで覆われた複数のティース６それぞれには、コイル１０が取り付けられている。具体的には、コイル１０は、ティース６に巻回された導線により形成される。そして、互いに隣り合うティース６にそれぞれ巻回されたコイル１０同士の間に、隙間２０が形成される。尚、図１においては、ティース６、コイル１０及び隙間２０は、それぞれ１５個設けられている。しかしながら、ティース６、コイル１０及び隙間２０の個数は、１５個に限らず任意に設定可能である。すなわち、ティース６、コイル１０及び隙間２０の個数は、ステータ１を有するモータの容量によって、適宜、設定され得る。

次に、図２を参照しながら本実施の形態１に係る固定部材１００について説明する。図２は、実施の形態１に係る固定部材１００の斜視図である。固定部材１００は、ステータ１に組み込まれることにより、コイル１０を位置決めするための部材である。固定部材１００は、円環状に形成されており、周方向位置決め部１０１、径方向位置決め部１０２、及び突き当て部１０３を備えている。また、固定部材１００は、ステータ１に対応しており、周方向位置決め部１０１、径方向位置決め部１０２、及び突き当て部１０３をそれぞれ１５個備えている。固定部材１００は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂のような、電気的に絶縁性を有する熱可塑性樹脂を成形加工することにより形成されている。

周方向位置決め部１０１は、固定部材１００がステータ１に組み込まれた際、互いに隣り合うコイル１０同士の周方向を位置決めする。周方向位置決め部１０１は、円環状に形成された固定部材１００の外周部側面より突出したリブ状の突起である。周方向位置決め部１０１の長手方向すなわちリブの長さ方向は、ステータコアの軸方向に形成され、短手方向すなわちリブの幅方向は、ステータコアの周方向に形成されている。また、周方向位置決め部１０１の高さ方向すなわちリブの高さ方向は、ステータコアの径方向に形成されている。周方向位置決め部１０１の形状は、固定部材１００がステータ１に組み込まれた際に、コイル１０が位置決めできるように適宜設定されている。

径方向位置決め部１０２は、固定部材１００がステータ１に組み込まれた際、コイル１０の内径方向を位置決めする。径方向位置決め部１０２は、円環状に形成された固定部材１００の外周部側面である。換言すると、固定部材１００の外径である径方向位置決め部１０２は、固定部材１００がステータ１に組み込まれた際、コイル１０の内径と一致する。

突き当て部１０３は、固定部材１００がステータ１に組み込まれた際、固定部材１００の周方向及び軸方向を位置決めする。突き当て部１０３は、円環状に形成された固定部材１００の軸方向に、ステータ１の隙間２０に対応した個数が延設されたリブ状の突起である。突き当て部１０３の長手方向すなわちリブの長さ方向は、固定部材１００の周方向に沿って円弧上に形成されている。また、突き当て部１０３の短手方向すなわちリブの幅方向は、固定部材１００の径方向に形成されている。また、突き当て部１０３の高さ方向すなわちリブの高さは、固定部材１００の軸方向に形成されている。突き当て部１０３の高さ方向突き当て部端面１０４は、固定部材１００の周方向に対して傾斜している。

次に、図３を参照しながら、固定部材１００をステータ１に組み付ける方法の概要を説明する。図３は、実施の形態１に係る固定部材１００を組み付ける状態を説明するための斜視図である。固定部材１００は、１個のステータ１に対して２個使用される。すなわち、固定部材１００は、ステータ１に対して、軸方向の両端から突き当て部１０３の突き当て部端面１０４を互いに対向させる方向において、ステータ１の内径部に挿入される。この際、コイル１０はステータ１の内周方向において、所定の位置より内側にはみ出している。すなわち、固定部材１００の径方向位置決め部１０２よりも内側にはみ出している。そこで、固定部材１００を組み付ける際は、コイル１０を外周方向に押しのけた状態にしておき、固定部材１００を組み付ける。

次に、図４及び図５を参照しながら、固定部材１００の組み付け手順の詳細を説明する。図４及び図５は、ステータ１の内径側から外径側に向かって見た時の模式図である。図４は、実施の形態１に係る固定部材１００の組み付け手順を説明するための模式図である。尚、図４には、方向を参照する目的でrθｚ円柱座標が示されており、紙面の左右方向が周方向であるθ軸、紙面の上下方向がｚ軸、そして、紙面の鉛直方向が径方向であるｒ軸となっている。図４のrθｚ円柱座標系は図５、図６に示す各rθｚ円柱座標系と同じ方向を示している。つまり図４のｚ軸は、図５、図６のｚ軸と共通した方向を示している。

図４において、ステータ１は、ティース６の周りにコイル１０が巻回されており、θ方向に互いに隣接するティース６及びコイル１０の間には、隙間２０が形成されている。２個の固定部材１００ａ及び固定部材１００ｂは、突き当て部１０３の突き当て部端面１０４をｚ方向において互いに対向させるように設置されている。そして、２個の固定部材１００ａ及び固定部材１００ｂは、ステータ１を挟み込むように矢印方向に互いに近づく。すなわち、固定部材１００ａは、ｚ軸マイナス方向に進み、固定部材１００ｂは、ｚ軸プラス方向に進む。このとき、固定部材１００ａ及び固定部材１００ｂは、周方向位置決め部１０１が、ステータ１の隙間２０に入り込むように、それぞれ組み込まれる。

続いて図５を参照しながら、固定部材１００ａ及び固定部材１００ｂが組み込まれた状態について説明する。図５は、実施の形態１に係る固定部材１００ａ及び固定部材１００ｂの組み付け状態を説明するための模式図である。固定部材１００ａ及び固定部材１００ｂは、それぞれが有する周方向位置決め部１０１が、ステータ１の隙間２０に入り込んでおり、且つ、固定部材１００ａ及び固定部材１００ｂがそれぞれ有する突き当て部１０３の突き当て部端面１０４が互いに当接した状態になっている。

固定部材１００ａ及び固定部材１００ｂがそれぞれ有する突き当て部１０３の突き当て部端面１０４が互いに当接した状態において、周方向位置決め部１０１は、コイル１０の周方向であるθ軸方向を位置決めしている。また、径方向位置決め部１０２は、コイル１０を、径方向であるｒ軸方向の外周側へ押圧すると共に、位置決めしている。またこのとき、突き当て部１０３は、突き当て部端面１０４が互いに当接し、且つ、突き当て部側面１０５においてティース６にもそれぞれ当接している。すなわち、固定部材１００ａは、突き当て部端面１０４において固定部材１００ｂに当接し、突き当て部側面１０５においてティース６に当接している。また同様に、固定部材１００ｂは、突き当て部端面１０４において固定部材１００ａに当接し、突き当て部側面１０５においてティース６に当接している。

ここで、固定部材１００ａ及び固定部材１００ｂは、突き当て部端面１０４及び突き当て部側面１０５がそれぞれ接触することにより、摩擦抵抗が発生する。このとき突き当て部端面１０４及び突き当て部側面１０５が成す角度１０６が９０度に近い場合、突き当て部端面１０４に生じる摩擦抵抗が少ない。また、角度１０６が小さいとき、例えば角度１０６が４０度のとき、突き当て部端面１０４に生じる摩擦抵抗が大きくなる。突き当て部端面１０４に生じる摩擦抵抗が大きくなると、固定部材１００ａ及び固定部材１００ｂは、より強く固定されることになる。角度１０６は、好ましくは２５度〜５０度の範囲である。

このような構成により、固定部材１００ａ及び固定部材１００ｂは、それぞれが有する突き当て部端面１０４及び突き当て部側面１０５が互いに接触した位置に組み付けられる。そして、固定部材１００ａ及び固定部材１００ｂが組み付けられると、固定部材１００ａ及び固定部材１００ｂのそれぞれ有する係止部である周方向位置決め部１０１及び径方向位置決め部１０２が、複数のコイル１０の、ｒ軸方向である径方向及びθ軸方向である周方向をそれぞれ位置決めする。

本実施の形態１により、回転電機のステータコイルを簡易に固定することができる。

実施の形態２
次に、図５を参照しながら、実施の形態２について説明する。図５は、実施の形態２に係る固定部材２００の組み付け状態を説明するための模式図である。実施の形態２に係る固定部材２００は、実施の形態１に係る固定部材１００とは突き当て部１０３が異なる。したがって、実施の形態１と重複する部分の説明は適宜省略する。

固定部材２００ａ及び固定部材２００ｂは、固定部材２００をステータ１にそれぞれ組み付けたものである。固定部材２００ａ及び固定部材２００ｂは、それぞれが有する周方向位置決め部１０１が、ステータ１の隙間２０に入り込んでおり、且つ、固定部材２００ａ及び固定部材２００ｂがそれぞれ有する突き当て部２０３の突き当て部端面２０４が互いに当接した状態になっている。

ステータ１に固定部材２００ａ及び固定部材２００ｂを組み付ける際、固定部材２００ａ及び固定部材２００ｂの突き当て部２０３は、弾性変形し、突き当て部端面２０４が当接するように組み付けられる。そして、組み付けが完了した状態では、突き当て部２０３の先端部は、互いの突き当て部端面２０４が引っ掛かり、ｚ軸方向において外れないように形成されている。

したがって、固定部材２００ａと、固定部材２００ｂとは、一旦組み付けられると外れることはなく、コイル１０に対してｒ軸方向である径方向及びθ軸方向である周方向をそれぞれ位置決めする。

尚、突き当て部２０３の先端形状は、実施の形態２において挙げた例に限らず、固定部材２００ａ及び固定部材２００ｂの突き当て部端面２０４がそれぞれ互いに引っ掛かる形状であればよい。

本実施の形態２により、回転電機のステータコイルを簡易に固定することができる。

尚、ここで説明した実施の形態１及び実施の形態２によって、コイル１０を固定した後に、接着剤添加、樹脂成形、ワニス塗布などにより、さらにコイル１０を固着することができる。この場合、固定部材１００又は固定部材２００によりコイル１０が仮固定されているため、ステータコイルを簡易に固定することができる。

尚、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態１において、固定部材１００ａと、固定部材１００ｂとが、全く同じ形状でなくても構わないし、実施の形態２において、固定部材２００ａと、固定部材２００ｂとが、全く同じ形状でなくても構わない。

１ ステータ
２ ステータコア
４ リング部
６ ティース
１０ コイル
２０ 隙間
１００、１００ａ、１００ｂ、２００、２００ａ、２００ｂ 固定部材
１０１、２０１ 周方向位置決め部
１０２、２０２ 径方向位置決め部
１０３、２０３ 突き当て部
１０４、２０４ 突き当て部端面
１０５ 突き当て部側面

Claims (1)

1. 円環状のステータコアと、
   前記ステータコアの内周面に形成された複数のティースにそれぞれ巻回された導線により形成される複数のコイルと、
   前記複数のコイルを固定するための第１の固定部材と、
   前記複数のコイルを固定するための第２の固定部材と、を備える回転電機であって、
   前記第１の固定部材及び第２の固定部材は、それぞれ、前記コイルの径方向を係止する径方向位置決め部と、前記コイルの周方向を係止する周方向位置決め部と、前記第１の固定部材と前記第２の固定部材とが互いに接触する接触部と、をそれぞれ有しており、
   前記第１の固定部材及び第２の固定部材は、それぞれが有する前記接触部が互いに接触すると共に、前記径方向位置決め部により前記コイルの径方向を位置決めし、前記周方向位置決め部により前記コイルの周方向を位置決めする、
   回転電機。

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