JP2018133920A - Rotary electric machine, stator for the same, and method of manufacturing rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機、回転電機のステータ、及び回転電機の製造方法に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine, a stator for the rotating electrical machine, and a method for manufacturing the rotating electrical machine.
最近時、駆動源としての内燃機関に加えて又は代えて、回転電機を搭載した車両が普及している。ハイブリッド自動車(Hybrid Electric Vehicle)や電気自動車(Electric Vehicle)と呼ばれる車両がそれである。 Recently, in addition to or in place of an internal combustion engine as a drive source, a vehicle equipped with a rotating electric machine has been widely used. Such vehicles are hybrid vehicles (Hybrid Electric Vehicles) and electric vehicles (Electric Vehicles).
特許文献1には、円環状のステータコアを有するステータと、ステータの内径側に回転自在に設けられるロータとを備えた回転電機の発明が開示されている。ステータコアは、コイルが巻き回される複数のティースを有する。周方向に隣合うティースの各々は、それぞれの径方向内側端部間にロータの側からスロットを臨む隙間を有して配設されている。 Patent Document 1 discloses an invention of a rotating electrical machine including a stator having an annular stator core and a rotor that is rotatably provided on the inner diameter side of the stator. The stator core has a plurality of teeth around which a coil is wound. Each of the teeth adjacent to each other in the circumferential direction is disposed with a gap that faces the slot from the rotor side between the respective radially inner ends.
また、特許文献2には、ロータの各磁極突起の間を、先端外周部にて橋絡で結合し外周部を真円にすることが記載されている。特許文献2の技術によれば、ロータの外周部が真円にされるため、風損が大幅に減少し回転電機の効率向上を図ることができる。 Patent Document 2 describes that the magnetic pole projections of the rotor are coupled with a bridge at the outer peripheral portion of the tip to make the outer peripheral portion a perfect circle. According to the technique of Patent Document 2, since the outer peripheral portion of the rotor is made into a perfect circle, windage loss is greatly reduced, and the efficiency of the rotating electrical machine can be improved.
特許文献1に係る回転電機のステータでは、周方向に隣合うティースの各々が、それぞれの径方向内側端部間にロータの側からスロットを臨む隙間を有して配設されているため、ロータの回転時に隙間付近で乱流が発生し風損を生じさせてしまう。その結果、回転電機の効率を損なうという問題があった。
この点について、特許文献2では、ロータ側の風損対策を開示しているが、ステータ側の風損対策については開示も示唆もしていない。
In the stator of the rotating electrical machine according to Patent Document 1, each of the teeth adjacent in the circumferential direction is disposed with a gap facing the slot from the rotor side between the respective radially inner end portions. Turbulent flow is generated in the vicinity of the gap during rotation, causing windage loss. As a result, there is a problem that the efficiency of the rotating electrical machine is impaired.
In this regard, Patent Document 2 discloses measures against windage loss on the rotor side, but does not disclose or suggest measures against windage loss on the stator side.
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、ステータ側に風損対策を講じることで回転電機の効率向上を実現可能な回転電機、回転電機のステータ、及び回転電機の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a rotating electrical machine capable of improving the efficiency of a rotating electrical machine by taking measures against windage damage on the stator side, a stator of the rotating electrical machine, and a method of manufacturing the rotating electrical machine The purpose is to do.
前記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、円環状のステータコアを有するステータと、該ステータの内径側に回転自在に設けられるロータとを備える回転電機であって、前記ステータコアは、コイルが巻き回される複数のティースを有し、周方向に隣合う前記ティースの各々は、それぞれの径方向内側端部間に前記ロータの側からスロットを臨む隙間を有して配設され、前記隙間には、該隙間を埋めるように樹脂体スペーサが設けられていることを最も主要な特徴とする。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is a rotating electrical machine including a stator having an annular stator core and a rotor rotatably provided on an inner diameter side of the stator, wherein the stator core includes: Each of the teeth adjacent to each other in the circumferential direction has a plurality of teeth around which a coil is wound, and is disposed with a gap facing the slot from the rotor side between the respective radially inner ends. The main feature is that a resin spacer is provided in the gap so as to fill the gap.
請求項1に係る発明では、周方向に隣合うティースの各々は、それぞれの径方向内側端部間にロータの側からスロットを臨む隙間を有して配設され、隙間には、該隙間を埋めるように樹脂体スペーサが設けられているため、ロータの回転時に隙間付近で乱流が生じる事態を抑制し、回転電機の効率向上を実現することができる。 In the invention according to claim 1, each of the teeth adjacent to each other in the circumferential direction is provided with a gap that faces the slot from the rotor side between the respective radially inner ends, and the gap is provided with the gap. Since the resin body spacer is provided so as to be buried, it is possible to suppress the occurrence of turbulent flow near the gap during rotation of the rotor and to improve the efficiency of the rotating electrical machine.
本発明によれば、ステータ側に風損対策を講じることで回転電機の効率向上を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to improve the efficiency of the rotating electrical machine by taking measures against windage damage on the stator side.
〔本発明の実施形態に係る回転電機11の概要〕
はじめに、本発明の実施形態に係る回転電機11の概要について、図面を参照して説明する。
なお、以下に示す図面において、同一の部材又は対応する部材間には同一の参照符号を付するものとする。また、部材のサイズ及び形状は、説明の便宜のため、変形または誇張して模式的に表す場合がある。
さらに、以下の説明において、「軸方向」とはロータ19の回転軸19a(図1参照)に沿う方向、「周方向」とはステータコア15(図1参照)の外周面に沿う方向、「径方向」とはステータコア15の半径方向を、それぞれ意味するものとする。
[Outline of the rotating
First, the outline | summary of the rotary
In addition, in drawing shown below, the same referential mark shall be attached | subjected between the same members or corresponding members. In addition, the size and shape of the member may be schematically represented by being deformed or exaggerated for convenience of explanation.
Furthermore, in the following description, “axial direction” refers to the direction along the
図1は、本発明の実施形態に係る回転電機11の正面図である。
本発明の実施形態に係る回転電機11は、図1に示すように、円環状のステータコア15を有するステータ17と、ステータ17の内径側に回転自在に設けられるロータ19とを備えて構成されている。なお、ステータコア15は、実際には、薄板状の鋼板を軸方向に積層させて構成(図6A〜図6C参照)される。回転電機11は、例えば、車両に搭載されて電動機や発電機として用いられる。
FIG. 1 is a front view of a rotating
As shown in FIG. 1, a rotating
〔本発明の実施形態に係る回転電機11のステータ17〕
次に、本発明の実施形態に係る回転電機11のステータ17について、図2A及び図2Bを参照して説明する。
図2Aは、図1に示す回転電機11の比較例に係る要部拡大図である。図2Bは、図1に示す回転電機11の実施例に係る要部拡大図である。
[The
Next, the
2A is an enlarged view of a main part according to a comparative example of the rotating
比較例に係る回転電機111のステータ117は、図2Aに示すように、円環状のステータコア115を有する。ステータコア115は、それぞれにコイル120が巻き回される複数のティース121を有する。周方向に隣合うティース121の各々は、それぞれの径方向内側端部121a間に、ロータ119の側からスロット123を臨む隙間125を有して配設されている。
The
比較例に係る回転電機111のステータ117では、図2Aに示すように、周方向に隣合うティース121の各々が隙間125を有して配設されているため、ロータ119の回転時に隙間125付近で乱流(図2Aの矢印参照)が発生して風損を生じさせてしまう。その結果、回転電機111の効率を損なう問題があった。
In the
これに対し、実施例(本発明の実施形態)に係る回転電機11のステータ17では、図2Bに示すように、ステータコア15は、それぞれにコイル20が巻き回される複数のティース21を有する。周方向に隣合うティース21の各々は、それぞれの径方向内側端部21a間に、ロータ19の側からスロット23を臨む隙間25を有して配設されている。ここまでの構成は、特許文献1に係る回転電機111のステータ117と同じである。
On the other hand, in the
ただし、本発明の実施形態に係る回転電機11のステータ17では、隙間25には、該隙間25を埋めるように樹脂体スペーサ27が設けられている点が、比較例に係る回転電機111のステータ117と異なる。樹脂体スペーサ27について、詳しくは後記する。
本発明の実施形態に係る回転電機11によれば、ロータ19の回転時に隙間25付近で乱流が生じる事態を抑制し、回転電機11の効率向上を実現することができる。
However, in the
According to the rotating
〔本発明の実施形態に係る回転電機11の製造方法〕
次に、本発明の実施形態に係る回転電機11の製造方法について、図3、並びに、図4、図5、図6A〜図6C、及び図7を参照して説明する。
図3は、本発明の実施形態に係る回転電機11の製造方法の手順を表す工程図である。図4は、回転電機11の製造方法に用いる治具31の縦断面図である。図5は、回転電機11の製造方法のうち、樹脂注入工程の様子を概念的に表す斜視図である。図6Aは、回転電機11のステータ17を治具31にセットした状態を表す縦断面図である。図6Bは、回転電機11の製造方法のうち、樹脂注入工程の様子を表す縦断面図である。図6Cは、完成品としての回転電機11のステータ17を表す縦断面図である。
[Method of Manufacturing Rotary
Next, a method for manufacturing the rotating
FIG. 3 is a process diagram showing the procedure of the method for manufacturing the rotating
図3に示すステップS11のステータコア製造工程において、複数のティース21のそれぞれにコイル20を巻き回すことでステータコア15を製造する。次いで、ステータコア15の外周を覆うフランジ付きホルダ16(図6A参照)をステータコア15にセットすることでステータ17を製造する。
In the stator core manufacturing process of step S <b> 11 shown in FIG. 3, the
ステップS12において、ステップS11で製造したステータ17を、図4に示す治具31にセットする。
ここで、回転電機11の製造方法に用いる治具31について図4を参照して説明する。治具31は、図4に示すように、周壁部33及び底壁部35を有する有底円筒形状に形成されると共に、底壁部35の中央に円柱部37を一体に立設して構成されている。
周壁部33の内径寸法d1は、ホルダ16(図6A〜図6C参照)の外径寸法(フランジを除く)と比べて僅かに大きく形成されている。これにより、治具31の周壁部33に正対させてホルダ16がぴったりと収容される。周壁部33のうち内径側上端周縁部33aには、ホルダ16の治具31へのセット作業を円滑にするために、全周にわたって面取り加工が施されている。
周壁部33の高さ寸法h1は、ホルダ16(図6A参照)の軸方向寸法と比べてホルダ16の肉厚分だけ小さい寸法に設定される。
円柱部37の外径寸法d2は、ロータ19の外径寸法(公差の上限値)と同等に設定される。これにより、内径部17a(図6A参照)の表面にわたり樹脂体スペーサ27が形成されたステータ17とロータ19との間のエアギャップを確保する。
円柱部37の中心線C1と、ホルダ16の中心線C2との芯ずれ量d3は、予め定められる交差の範囲に収束するように設定されている。これにより、ステータ17の内径部17aに形成される樹脂体スペーサ27の層厚を周方向にわたり均一化する。
In step S12, the
Here, the
The inner diameter dimension d1 of the
The height dimension h1 of the
The outer diameter dimension d2 of the
The misalignment amount d3 between the center line C1 of the
ステップS13の樹脂注入工程において、図5、図6A、図6Bに示すように、ステップS11で製造したステータ17の内径部17aと、治具31のうち円柱部37の外径部37aとの周回状の隙間d4に、インジェクタノズル41(図6B参照)を介して、電気絶縁性を有する樹脂を加圧注入する。インジェクタノズル41は、前記周回状の隙間d4を臨むように、円環状に等しい間隔を置いて複数設けられる。
樹脂の素材としては、特に限定されないが、例えば、熱硬化性を有する樹脂を好適に採用することができる。樹脂の注入量は、スロット23のうちコイル20の占有容積を除く空き容積を埋めると共に所定の層厚の樹脂体スペーサ27を形成可能であることを考慮して、適宜の値(ただし、可及的に少量であることが好ましい。)に設定すればよい。
In the resin injection step of step S13, as shown in FIGS. 5, 6A, and 6B, the circumference of the
Although it does not specifically limit as a raw material of resin, For example, resin which has thermosetting property can be employ | adopted suitably. The resin injection amount is an appropriate value (however possible, considering that the empty space excluding the occupied volume of the
ステップS14の熱硬化処理工程において、図6Bに示すように、ステップS13の樹脂注入工程後の、治具31にセットされた状態のステータ17を、恒温槽43において所定の温度下で所定の時間置くことにより、ステップS13で注入した樹脂を硬化させる。
In the thermosetting process of step S14, as shown in FIG. 6B, the
ステップS15において、ステップS14の熱硬化処理工程後のステータ17を治具31から取り外す。これにより、図6Cに示すように、内径部17aに樹脂体スペーサ27の層が形成されたステータ17の完成品を得ることができる。
In step S15, the
〔本発明の実施形態に係る回転電機11、回転電機11のステータ17、回転電機11の製造方法の作用効果〕
次に、本発明の実施形態に係る回転電機11、回転電機11のステータ17、回転電機11の製造方法の作用効果について説明する。
第1の観点に基づく発明は、円環状のステータコア15を有するステータ17と、ステータ17の内径側に回転自在に設けられるロータ19とを備える回転電機11である。ステータコア15は、それぞれにコイル20が巻き回される複数のティース21を有する。周方向に隣合うティース21の各々は、それぞれの径方向内側端部21a間にロータ19の側からスロット23を臨む隙間25を有して配設される。この隙間25には、該隙間25を埋めるように樹脂体スペーサ27が設けられている。
[Effects of the rotating
Next, the effect of the rotary
The invention based on the first aspect is a rotating
第1の観点に基づく回転電機11の発明によれば、ロータ19の回転時に隙間25付近で乱流が生じる事態を抑制し、回転電機11の効率向上を実現することができる。また、スロット23のうちコイル20の占有容積を除く空き容積の部分を埋めるように樹脂体スペーサ27を充填すれば、コイル20の電気絶縁性を飛躍的に高めるという副次的な効果を期待することができる。
According to the invention of the rotating
第2の観点に基づく発明は、第1の観点に基づく回転電機11であって、樹脂体スペーサ27は、ステータ17の周方向に渡ってステータ17の内径部17aの周面が略面一になるように隙間25に埋設されている。
The invention based on the second aspect is the rotating
第2の観点に基づく回転電機11の発明によれば、樹脂体スペーサ27は、ステータ17の周方向に渡ってステータ17の内径部17aの周面が略面一になるように隙間25に埋設されているため、第1の観点に基づく回転電機11の発明と比べて、ロータ19の回転時に隙間25付近で乱流が生じる事態を一層抑制し、回転電機11のさらなる効率向上を実現することができる。
According to the invention of the rotating
第3の観点に基づく発明は、円環状のステータコア15を有する回転電機11のステータ17である。ステータコア15は、それぞれにコイル20が巻き回される複数のティース21を有する。周方向に隣合うティース21の各々は、それぞれの径方向内側端部21a間にロータ19の側からスロット23を臨む隙間25を有して配設される。この隙間25には、該隙間25を埋めるように樹脂体スペーサ27が設けられている。
The invention based on the third aspect is a
第3の観点に基づく回転電機11のステータ17の発明によれば、ロータ19の回転時に隙間25付近で乱流が生じる事態を抑制することで、回転電機11の効率向上を実現可能なステータ17を得ることができる。
According to the invention of the
第4の観点に基づく発明は、第3の観点に基づく回転電機11のステータ17であって、樹脂体スペーサ27は、ステータ17の周方向に渡ってステータ17の内径部17aの周面が略面一になるように隙間25に埋設されている。
The invention based on the fourth aspect is the
第4の観点に基づく回転電機11のステータ17の発明によれば、樹脂体スペーサ27は、ステータ17の周方向に渡ってステータ17の内径部17aの周面が略面一になるように隙間25に埋設されているため、第3の観点に基づく回転電機11のステータ17の発明と比べて、ロータ19の回転時に隙間25付近で乱流が生じる事態を一層抑制することで、回転電機11のさらなる効率向上を実現可能なステータ17を得ることができる。
According to the invention of the
第5の観点に基づく発明は、円環状のステータコア15を有するステータ17と、ステータ17の内径側に回転自在に設けられるロータ19とを備える回転電機11の製造方法である。ステータコア15は、それぞれにコイル20が巻き回される複数のティース21を有する。周方向に隣合うティース21の各々は、それぞれの径方向内側端部21a間にロータ19の側からスロット23を臨む隙間25を有して配設される。この隙間25には、該隙間25を埋めるように樹脂体スペーサ27が設けられる。
第5の観点に基づく回転電機11の製造方法の発明は、ステータ17の内径側に、ロータ19の外径と比べて同等又は大径、かつステータ17の内径と比べて小径の外径を有する円柱部37を備える治具31をセットする工程と、ステータ17の内径側に治具31の円柱部37をセットした状態で、ステータ17の内径部17aと円柱部37の外径部37aとの周回状の隙間d4に樹脂を注入することで樹脂体スペーサ27を形成する工程と、を有する。
The invention based on the fifth aspect is a method of manufacturing a rotating
The invention of the manufacturing method of the rotating
第5の観点に基づく回転電機11の製造方法の発明によれば、ステータ17の内径側に治具31の円柱部37をセットした状態で、ステータ17の内径部17aと円柱部37の外径部37aとの周回状の隙間d4に樹脂を注入することで樹脂体スペーサ27を形成するため、ロータ19の側からスロット23を臨む隙間25を埋めるように樹脂体スペーサ27を設ける作業を、簡易な手順をもって適確に実現することができる。
According to the invention of the manufacturing method of the rotating
〔その他の実施形態〕
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
[Other Embodiments]
The plurality of embodiments described above show examples of realization of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limitedly interpreted by these. This is because the present invention can be implemented in various forms without departing from the gist or main features thereof.
例えば、本発明の実施形態に係る発明の説明において、インジェクタノズル41を、前記周回状の隙間d4を臨むように、円環状に等しい間隔を置いて複数設ける態様を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。円環状のインジェクタノズルを、前記周回状の隙間d4を臨むように設ける態様を採用しても構わない。
For example, in the description of the invention according to the embodiment of the present invention, an example has been described in which a plurality of
また、本発明の実施形態に係る発明の説明において、円環状のステータコア15を有するステータ17において、ステータコア15は、それぞれにコイル20が巻き回される複数のティース21を有する態様を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。複数の分割コアを円環状に配列してなるステータコアを有するステータにおいて、複数の分割コアの各々は、コイルが巻き回されるティースをそれぞれ有する態様を採用しても構わない。
Further, in the description of the invention according to the embodiment of the present invention, in the
11 回転電機
15 ステータコア
17 ステータ
17a ステータの内径部
19 ロータ
20 コイル
21 ティース
23 スロット
25 スロットを臨む隙間
27 樹脂体スペーサ
31 治具
37 治具の円柱部
37a 円柱部の外径部
d4 周回状の隙間
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ステータコアは、コイルが巻き回される複数のティースを有し、
周方向に隣合う前記ティースの各々は、それぞれの径方向内側端部間に前記ロータの側からスロットを臨む隙間を有して配設され、
前記隙間には、該隙間を埋めるように樹脂体スペーサが設けられている
ことを特徴とする回転電機。 A rotating electrical machine comprising a stator having an annular stator core, and a rotor provided rotatably on the inner diameter side of the stator,
The stator core has a plurality of teeth around which a coil is wound,
Each of the teeth adjacent in the circumferential direction is disposed with a gap facing the slot from the rotor side between the respective radially inner ends.
In the gap, a resin spacer is provided so as to fill the gap.
前記樹脂体スペーサは、前記ステータの周方向に渡って該ステータの内径部の周面が略面一になるように前記隙間に埋設されている
ことを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 1,
The rotating electrical machine, wherein the resin body spacer is embedded in the gap so that a circumferential surface of an inner diameter portion of the stator is substantially flush over a circumferential direction of the stator.
前記ステータコアは、コイルが巻き回される複数のティースを有し、
周方向に隣合う前記ティースの各々は、それぞれの径方向内側端部間に前記ロータの側からスロットを臨む隙間を有して配設され、
前記隙間には、該隙間を埋めるように樹脂体スペーサが設けられている
ことを特徴とする回転電機のステータ。 A stator for a rotating electrical machine having an annular stator core,
The stator core has a plurality of teeth around which a coil is wound,
Each of the teeth adjacent in the circumferential direction is disposed with a gap facing the slot from the rotor side between the respective radially inner ends.
A resin body spacer is provided in the gap so as to fill the gap.
前記樹脂体スペーサは、前記ステータの周方向に渡って該ステータの内径部の周面が略面一になるように前記隙間に埋設されている
ことを特徴とする回転電機のステータ。 A stator for a rotating electrical machine according to claim 3,
The stator of a rotating electrical machine, wherein the resin body spacer is embedded in the gap so that a circumferential surface of an inner diameter portion of the stator is substantially flush over a circumferential direction of the stator.
前記ステータコアは、コイルが巻き回される複数のティースを有し、
周方向に隣合う前記ティースの各々は、それぞれの径方向内側端部間に前記ロータの側からスロットを臨む隙間を有して配設され、
前記隙間には、該隙間を埋めるように樹脂体スペーサが設けられ、
前記ステータの内径側に、前記ロータの外径と比べて同等又は大径、かつ前記ステータの内径と比べて小径の外径を有する円柱部を備える治具をセットする工程と、
前記ステータの内径側に前記治具の前記円柱部をセットした状態で、前記ステータの内径部と前記円柱部の外径部との周回状の隙間に樹脂を注入することで前記樹脂体スペーサを形成する工程と、を有する、
ことを特徴とする回転電機の製造方法。
A method of manufacturing a rotating electrical machine comprising a stator having an annular stator core, and a rotor provided rotatably on the inner diameter side of the stator,
The stator core has a plurality of teeth around which a coil is wound,
Each of the teeth adjacent in the circumferential direction is disposed with a gap facing the slot from the rotor side between the respective radially inner ends.
Resin body spacers are provided in the gaps so as to fill the gaps,
A step of setting a jig having a cylindrical portion having an outer diameter equal to or larger than the outer diameter of the rotor and smaller than the inner diameter of the stator on the inner diameter side of the stator;
In a state where the cylindrical portion of the jig is set on the inner diameter side of the stator, the resin body spacer is made by injecting resin into a circular gap between the inner diameter portion of the stator and the outer diameter portion of the cylindrical portion. Forming,
The manufacturing method of the rotary electric machine characterized by the above-mentioned.
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