JP2018078764A - モータ用ステータ - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコアと絶縁紙、絶縁紙とコイル双方の固定を図りながら、スロット壁面と絶縁紙の間および／または絶縁紙とコイルの間に冷却媒体が流通する流路を形成することのできるモータ用ステータを提供する。【解決手段】モータを構成するステータコア１０のティース２のスロット壁面に絶縁紙２０が配設され、絶縁紙２０を介してティース周りにコイル３０が形成されてなるモータ用ステータ１００であって、絶縁紙２０におけるスロット壁面側の表面もしくはコイル側の表面の少なくとも一方には相互に連続する凹部２２と凸部２１が形成されており、凸部２１の先端にある接着剤２３を介して絶縁紙２０がスロット壁面もしくはコイル３０に固定されており、凹部２２が冷却媒体流路となっている。【選択図】図２

Description

本発明は、モータを構成するステータに関し、特にティースとコイルの間に介在する絶縁紙の構造に特徴を有するモータ用ステータに関するものである。

モータ（電動機）を構成するステータは、円環状のヨークと、該ヨークから径方向内側に突出する複数のティースと、隣接するティース間にスロットを備えた鋼板が積層されてなるステータコアから形成されており、たとえば予め導線が巻装されてなるコイルがこのティース周りに嵌め込まれ、固定されることによってステータが製造される。

このステータコアへのコイルの設置に際しては、コア−コイル間の絶縁性を保証するべく、ステータコアのスロット内に絶縁紙が配設された後にコイルをティース周りに嵌め込んで設置するのが一般的である（いわゆるスロット絶縁）。なお、コイルを構成する導線の巻装形式には集中巻き方式と分布巻き方式があるが、分布巻き方式の場合にはさらに、コイルエンドにおける異相コイル間の絶縁のための絶縁紙が介装されることになる（いわゆる相間絶縁）。

スロット絶縁に関してさらに記載するに、スロット内に絶縁紙が挿入されてコイルがティース周りに配設された後に、たとえばコイルエンドからワニス（接着剤）をコイル内に含浸させ、ワニスの硬化によってステータコアと絶縁紙、絶縁紙とコイル双方の固定を図り、コア−コイル間の絶縁性をより一層保証するようにしている。

しかしながら、スロット内にワニスを含浸させることにより、ティースのスロット壁面と絶縁紙の間、および絶縁紙とコイルの間がワニスで完全に塞がれてしまうため、これらの間にＡＴＦ（オートマチック・フルード）等の冷却媒体を流通させる流路が確保できず、ステータの冷却性能低下に直結するといった課題がある。

ここで、特許文献１には、モータのステータを冷却するステータ側冷却通路とロータを冷却するロータ側冷却通路を設け、冷却液を両冷却通路に供給して両冷却通路から還流させる冷却回路の供給通路において、冷却液を任意の流量比でステータ側冷却通路とロータ側冷却通路に配分する流量制御弁を設けたモータ用の冷却装置が開示されている。

特開２００３−１０２１４７号公報

特許文献１に開示されるモータ用冷却装置によれば冷却効率が向上するとしているが、仮に冷却液を所望に供給しても、上記するようにワニスがスロット壁面と絶縁紙の間、および絶縁紙とコイルの間を完全に塞いだ状態では、冷却液を十分に還流させることはできず、十分な冷却性能は得られない。

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、ステータコアと絶縁紙、絶縁紙とコイル双方の固定を図りながら、スロット壁面と絶縁紙の間および／または絶縁紙とコイルの間に冷却媒体が流通する流路を形成することのできるモータ用ステータを提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明によるモータ用ステータは、モータを構成するステータコアのティースのスロット壁面に絶縁紙が配設され、該絶縁紙を介してティース周りにコイルが形成されてなるモータ用ステータであって、前記絶縁紙における前記スロット壁面側の表面もしくは前記コイル側の表面の少なくとも一方には相互に連続する凹部と凸部が形成されており、前記凸部の先端にある接着剤を介して前記絶縁紙が前記スロット壁面もしくは前記コイルに固定されており、前記凹部が冷却媒体流路となっているものである。

本発明のモータ用ステータは、スロット絶縁を図る絶縁紙が、スロット壁面側の表面もしくはコイル側の表面の少なくとも一方において相互に連続する凹部と凸部を有し、凸部の先端に接着剤を備えたものである。

ここで、「スロット壁面側の表面もしくはコイル側の表面の少なくとも一方に相互に連続する凹部と凸部が形成され」とは、絶縁紙の二つの表面の双方に凹部と凸部が隣り合って形成されている形態、絶縁紙のいずれか一方の表面に凹部と凸部が隣り合って形成されている形態の双方を包含する意味である。

絶縁紙の二つの表面に凹部と凸部が形成されている形態では、双方の表面の凸部に備えられた接着剤にてティースのスロット壁面とコイルの双方に絶縁紙を固定することができる。一方、絶縁紙のいずれか一方の表面にのみ凹部と凸部が形成されている形態では、凹部と凸部が形成されていない他方の表面にも接着剤が備えられていることで、ティースのスロット壁面とコイルの双方に絶縁紙を固定することができる。なお、コイルとしては、断面円形の丸線や断面矩形の平角線が適用できる。

相互に連続する凹部と凸部は、たとえばステータコアの高さ方向に延び、ステータコアの上下面にこれら凹部と凸部の端部が臨むようになっている。

凸部の先端等に備えられる接着剤としては、加熱して溶融する熱可塑性樹脂や発泡性樹脂などが適用できる。スロットに絶縁紙を配設し、絶縁紙を介してコイルをティース周りに配設した後、加熱することで接着剤が溶融もしくは発泡し、接着性を発現して絶縁紙とティースおよびコイルの固定が図られる。

このように、本発明のモータ用ステータでは、コイルエンド等からスロット内にワニスを含浸させて絶縁紙とティースおよびコイルの固定が図られるものではなく、絶縁紙に備えてある接着剤を溶融もしくは発泡させて絶縁紙とティースおよびコイルの固定が図られるものである。

そのため、接着剤が接着性を発現して絶縁紙とティースおよびコイルの固定が図られている構成において、凹部は接着剤で塞がれることなく、当初の溝構造を確保することができる。

したがって、凹部を冷却媒体流路とすることができ、凹部にＡＴＦ等の冷却媒体を流通させることでステータコアやコイルの冷却を図ることができ、冷却性能に優れたモータ用ステータとなる。

以上の説明から理解できるように、本発明のモータ用ステータによれば、スロット絶縁を図る絶縁紙が、スロット壁面側の表面もしくはコイル側の表面の少なくとも一方において相互に連続する凹部と凸部を有し、凸部の先端に接着剤を備えていることにより、この接着剤にて絶縁紙とティースおよびコイルの固定が図られるとともに、凹部が冷却媒体流路となり、冷却性能の高いモータ用ステータとなる。

本発明のモータ用ステータを構成する絶縁紙の実施の形態１の斜視図である。 本発明のモータ用ステータの実施の形態１の一部を取り出した断面図である。 本発明のモータ用ステータを構成する絶縁紙の実施の形態２の斜視図である。 本発明のモータ用ステータを構成する絶縁紙の実施の形態３の斜視図である。 本発明のモータ用ステータの実施の形態２の一部を取り出した断面図である。

以下、図面を参照して本発明のモータ用ステータの実施の形態をその構成部材である絶縁紙の実施の形態とともに説明する。

（絶縁紙とモータ用ステータの実施の形態１）
図１は本発明のモータ用ステータを構成する絶縁紙の実施の形態１の斜視図であり、図２は図１で示す絶縁紙を備えた本発明のモータ用ステータの実施の形態１の一部を取り出した断面図である。

図１で示す絶縁紙２０は、広幅の一方の表面に高さ方向（Ｘ方向）に延びる複数の凸部２１と凹部２２が相互に連続して形成されている。なお、このＸ方向は、絶縁紙２０がステータコアのスロット内に配設された際にステータコアの高さ方向に一致する。

凸部２１の表面には固形の接着剤２３（接着シート）が貼着されており、絶縁紙２０の凸部２１を具備しない他方の表面にはその全面に固形の接着剤２４が貼着されている。

ここで、絶縁紙２０の素材としては、ポリエステルフィルム、アラミドフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルムやクラフト紙などの絶縁性能を有する素材フィルムを挙げることができる。

また、使用される接着剤２３，２４は、加熱して溶融する熱可塑性樹脂や発泡性樹脂などを素材とした接着剤が適用できる。

たとえば、絶縁紙２０の一般部の厚みｔ１を０．２ｍｍ、凸部２１の厚みｔ２を０．２ｍｍ、凸部２１の幅ｔ５を０．１ｍｍ、凹部２２の幅ｔ６を０．１ｍｍ、接着剤２３，２４の厚みｔ３、ｔ４をともに０．０５ｍｍ程度に設定することができる。そして、コイルに使用される平面視矩形の平角線の平面寸法を厚み２ｍｍで幅３ｍｍとした場合、平角線一本分の厚み２ｍｍ当たり、凹部２２の幅ｔ６（０．１ｍｍ）×凹部２２の深さ（凸部２１の厚みｔ２に相当して０．２ｍｍ）×１０箇所＝０．２ｍｍ^２分の冷却面積が保証される。

次に、図１で示す絶縁紙２０とステータコアおよびコイルから構成されるモータ用ステータを図２を参照して説明する。

ステータコア１０は、環状のヨーク１と、ヨーク１から径方向内側に突出する複数のティース２と、から構成され、電磁鋼板等の鋼板が所定高さまで積層され、加締めや溶接等で一体とされて形成されている。

ティース２間にはスロット３が画成されており、図１で示す絶縁紙２０が、その凸部２１や凹部２２がティース２のスロット壁面側となるように挿入され、絶縁紙２０の内側に平面視矩形の平角線３０が挿入される。

平角線３０が挿入された後、接着剤２３，２４が溶融もしくは発泡する温度以上で加熱することにより、接着剤２３が溶融等してティース２と絶縁紙２０の固定が図られ、接着剤２４が溶融等して絶縁紙２０と平角線３０の固定が図られ、図示するモータ用ステータ１００が形成される。

このように、モータ用ステータ１００では、コイルエンド等からスロット内にワニスを含浸させて絶縁紙とティースおよびコイルの固定が図られるものではなく、絶縁紙２０に備えてある接着剤２３，２４を溶融もしくは発泡させて絶縁紙２０とティース２およびコイル３０の固定が図られるものである。

したがって、接着剤が接着性を発現して絶縁紙２０とティース２およびコイル３０の固定が図られている構成において、凹部２２は接着剤２３で塞がれることなく、当初の溝構造を確保することができる。そのため、凹部２２を冷却媒体流路とすることができ、凹部２２にＡＴＦ等の冷却媒体を流通させることでステータコア１０やコイル３０の冷却を図ることができ、冷却性能に優れたモータ用ステータ１００となる。

（絶縁紙の実施の形態２，３とモータ用ステータの実施の形態２）
図３、４はそれぞれ、本発明のモータ用ステータを構成する絶縁紙の実施の形態２，３の斜視図であり、図５は本発明のモータ用ステータの実施の形態２の一部を取り出した断面図である。

図３に示す絶縁紙２０Ａは、広幅の両方の表面に高さ方向（Ｘ方向）に延びる複数の凸部２１と凹部２２が相互に連続して形成されており、両面の凸部２１同士、凹部２２同士が対応する位置に配設されている。

絶縁紙２０では、凸部２１の存在しない他方の表面の全面に接着剤２４が貼着されているが、絶縁紙２０Ａによれば、両方の表面に凸部２１があり、凸部２１の先端に接着剤２３は貼着されていることから、絶縁紙２０に比して接着剤の使用量を低減することができる。

さらに、後述するように、絶縁紙２０Ａのティースのスロット壁面側とコイル側の双方に冷却媒体流路を形成できるため、より一層冷却性能に優れたモータ用ステータの製造に寄与できる。

たとえば、絶縁紙２０Ａの一般部の厚みｔ１を０．２ｍｍ、凸部２１の厚みｔ２を０．１ｍｍ、凸部２１の幅ｔ５を０．１ｍｍ、凹部２２の幅ｔ６を０．１ｍｍ、接着剤２３の厚みｔ３を０．０５ｍｍ程度に設定することができる。そして、コイルに使用される平面視矩形の平角線の平面寸法を厚み２ｍｍで幅３ｍｍとした場合、平角線一本分の厚み２ｍｍ当たり、凹部２２の幅ｔ６（０．１ｍｍ）×凹部２２の深さ（凸部２１の厚みｔ２に相当して０．１ｍｍ）×１０箇所＝０．１ｍｍ^２分の冷却面積がティース側とコイル側にそれぞれ保証される。また、絶縁紙両面冷却のため、０．１ｍｍ^２×２＝０．２ｍｍ^２分冷却される。

一方、図４で示す絶縁紙２０Ｂは、広幅の両方の表面に高さ方向（Ｘ方向）に延びる複数の凸部２１と凹部２２が相互に連続して形成されており、両面の凸部２１同士、凹部２２同士が相互にずれた位置に配設されている。

絶縁紙２０Ｂによっても、絶縁紙２０Ｂのティースのスロット壁面側とコイル側の双方に冷却媒体流路を形成できるため、より一層冷却性能に優れたモータ用ステータの製造に寄与できる。さらに、両方の表面に形成されている凸部２１がずれていることから、一方の表面の凸部２１の根元の裏側には他方の表面の凹部２２が存在し、この凹部２２を冷却媒体が流通することで、それぞれの凸部２１の根元も十分に冷却することが可能になる。

図５は、ステータコア１０のスロット３に絶縁紙２０Ａを配設し、その内側に平角線３０を配設してなるモータ用ステータ１００Ａを示している。

図示するモータ用ステータ１００Ａでは、絶縁紙２０Ａのティース２のスロット壁面側とコイル３０側の双方に凹部２２が形成され、これが冷却媒体流路となることから、ティース２とコイル３０の双方をより一層冷却することが可能となり、冷却性能により一層優れたモータ用ステータ１００Ａとなる。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１…ヨーク、２…ティース、３…スロット、１０…ステータコア、２０，２０Ａ，２０Ｂ…絶縁紙、２１…凸部、２２…凹部、２３，２４…接着剤、３０…平角線（コイル）、１００，１００Ａ…モータ用ステータ

Claims (1)

1. モータを構成するステータコアのティースのスロット壁面に絶縁紙が配設され、該絶縁紙を介してティース周りにコイルが形成されてなるモータ用ステータであって、
   前記絶縁紙における前記スロット壁面側の表面もしくは前記コイル側の表面の少なくとも一方には相互に連続する凹部と凸部が形成されており、
   前記凸部の先端にある接着剤を介して前記絶縁紙が前記スロット壁面もしくは前記コイルに固定されており、
   前記凹部が冷却媒体流路となっているモータ用ステータ。

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