JP2019165607A - 回転電機用ステータの組立方法および電動車両の組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機用ステータにおいて、高い信頼性を確保しつつ、コイルセグメントと絶縁シートとの干渉を防止する。【解決手段】絶縁シート６０を開口部１４からステータコア１０の半径方向外側に向けて挿入するとともに、絶縁シート６０の一部を開口部１４からステータコア１０の内周側に突出させる工程と、複数のコイルセグメント２０を、絶縁シート６０が挿入されたスロット１２に挿入する工程と、最外周に配置されたコイルセグメント２０がスロット１２の外周側端部１２ａに当て止まる前に、絶縁シート６０のうち開口部１４から突出した部分を切断する切断工程と、最外周に配置されたコイルセグメント２０が外周側端部１２ａに当て止まるまで、複数のコイルセグメント２０をスロット１２に挿入する工程と、を順次実行する。【選択図】図２

Description

本発明は、回転電機用ステータの組立方法および電動車両の組立方法に関する。

回転電機のステータコアのうちオープンスロット型と称されるものは、略円筒状に形成されるとともに、その内周面には放射方向に沿って凹んだスロットが形成される。これらスロットには、略Ｕ字状に折り曲げられた絶縁シートが、回転中心に向かって開口するように内周側から挿入され、さらに断面略矩形状の被覆電線であるコイルセグメントがスロットに挿入される。しかし、絶縁シートの略Ｕ字状の開口部が狭くなっていると、コイルセグメントをスロットに挿入する際に、コイルセグメントと絶縁シートとが干渉し、コイルセグメントの被覆や絶縁シートが破損することがある。その対策として、下記特許文献１に記載された絶縁シートは、各スロット内に挿入される挿入部と、これら挿入部を連結する連結部とを備えている。この技術においては、各スロットに絶縁シートの挿入部を挿入し、各スロットにコイルセグメントを挿入し、絶縁シートの連結部を切断し、切断した連結部をコイルセグメントに巻き付けてワニスによって固定している。

特許第４９７３４２０号公報

しかし、上記特許文献１に記載された技術によれば、絶縁シートの連結部が剥がれると、剥がれた連結部がロータに干渉する可能性が生じ、信頼性が低くなるという問題がある。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、高い信頼性を確保しつつ、コイルセグメントと絶縁シートとの干渉を防止できる回転電機用ステータの組立方法および電動車両の組立方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明の回転電機用ステータの組立方法は、略円筒状に形成され、内周面に向かって開口する開口部を有するスロットが複数形成されたステータコアと、前記開口部から前記スロットに挿入される複数のコイルセグメントと、前記コイルセグメントと前記ステータコアとの間に配置される複数の絶縁シートと、を備える回転電機用ステータの組立方法であって、前記絶縁シートを前記開口部から前記ステータコアの半径方向外側に向けて挿入するとともに、前記絶縁シートの一部を前記開口部から前記ステータコアの内周側に突出させる工程と、複数の前記コイルセグメントを、前記絶縁シートが挿入された前記スロットに挿入する工程と、最外周に配置された前記コイルセグメントが前記スロットの外周側端部に当て止まる前に、前記絶縁シートのうち前記開口部から突出した部分を切断する切断工程と、最外周に配置された前記コイルセグメントが前記外周側端部に当て止まるまで、複数の前記コイルセグメントを前記スロットに挿入する工程と、を順次実行することを特徴とする。

本発明によれば、高い信頼性を確保しつつ、コイルセグメントと絶縁シートとの干渉を防止できる。

本発明の一実施形態による回転電機用ステータの部分斜視図である。 一実施形態の要部の断面図である。 一実施形態の要部の他の断面図である。 一実施形態の要部の他の断面図である。 比較例における要部の断面図である。

〈実施形態の構成〉
図１は、本発明の一実施形態による回転電機用ステータ１００の製造途中における部分斜視図である。
この回転電機用ステータ１００と、図示せぬロータと組み合わせると、回転電機を構成することができる。この回転電機は、図示せぬ電動車両に搭載され、この電動車両を駆動するものである。換言すれば、後述する方法で回転電機用ステータ１００を組み立てる工程と、組み立てた回転電機用ステータ１００を電動車両に装着する工程と、によって電動車両を組み立てることができる。図１において、回転電機用ステータ１００は、ステータコア１０と、コイルセグメント２０と、絶縁シート６０と、を備えている。

ステータコア１０は、略円筒状に形成された高透磁率の部材であり、その内周面の周回方向の等分位置には、軸方向および放射方向に沿って切り欠かれた複数のスロット１２が形成されている。コイルセグメント２０は、平角線を折り曲げて形成したものであり、スロット１２に挿入される。絶縁シート６０は、シート状に形成した絶縁材料をスロット１２の内周面に沿うように折り曲げたものである。絶縁シート６０は、コイルセグメント２０とステータコア１０との間に挿入され、ステータコア１０とコイルセグメント２０とを絶縁する。

図１において、絶縁シート６０は一枚のみ図示するが、絶縁シート６０は全てのスロット１２に挿入される。また、コイルセグメント２０も一本のみ図示するが、コイルセグメント２０は、各スロット１２に対して、複数本（例えば８本）挿入される。ステータコア１０は、「オープンスロット型」と称されるものであり、スロット１２の幅は、ほぼ一定になっている。そして、コイルセグメント２０は、図中の矢印Ｐ１に沿って、ステータコア１０の内周側からスロット１２に挿入される。

図２は、図１においてコイルセグメント２０が挿入される前のII−II断面図である。
図２において、スロット１２は、略矩形の断面形状を有し、ステータコア１０の内周面１０ａから開口する開口部１４を有する。また、絶縁シート６０は、略Ｕ字状に折り曲げられ、開口部１４からスロット１２に挿入される。より詳細には、絶縁シート６０は、スロット１２の内辺総長よりも長い総幅を有している。そして、絶縁シート６０の幅方向中央領域には、外側に向かって突出するように折曲した一対の折曲部６２が形成されている。そして、これら折曲部６２の幅Ｌ１は、コイルセグメント２０の幅Ｌ２よりも狭くなっている。

また、一対の折曲部６２の両側には、さらに一対の折曲部６４が形成されている。折曲部６４は、絶縁シート６０を折曲部６２と同様に折り曲げた後、再び略平板状になるように伸ばしたものである。図２に示すように、絶縁シート６０の折曲部６２がスロット１２の外周側端部１２ａに当接した状態で、絶縁シート６０の一部である両端部６８は、開口部１４から内周側に突出している。ここで、絶縁シート６０の両端部６８は、略Ｖ字状に広がっている。これにより、コイルセグメント２０と絶縁シート６０との干渉を防止しつつコイルセグメント２０をスロット１２に挿入できる。

図３は、コイルセグメント２０をスロット１２に途中まで挿入した際のステータコア１０の断面図である。
図示のように、スロット１２には、８本のコイルセグメント２０が挿入される。但し、図示の状態は、８本のコイルセグメント２０を軽い力で外周側に押圧した状態であり、最外周に配置されたコイルセグメント２０の外周側には、絶縁シート６０との間に隙間２２が生じている。また、折曲部６２，６４は、何れも１３５°程度の鈍角を成すように折れ曲がっている。ここで、折曲部６２，６４の半径方向の間隔をＬ３とし、周回方向の間隔をＬ４とすると、間隔Ｌ３，Ｌ４は略等しい値になる。

図３に示す状態にまでコイルセグメント２０を挿入した後、絶縁シート６０のうち、ステータコア１０の内周面１０ａから突出した部分は切断される。但し、切断面をステータコア１０の内周面１０ａに完全に一致させながら絶縁シート６０を切断することは煩雑である。そこで、本実施形態においては、内周面１０ａから若干の残存幅Ｌ５を残した切断面ＣＴにおいて、絶縁シート６０を切断する。すなわち、最外周に配置されたコイルセグメント２０がスロット１２の外周側端部１２ａに当て止まる前であって、間隔Ｌ３，Ｌ４が略等しい状態で、絶縁シート６０が切断される。

図４は、絶縁シート６０の両端部６８を切断した後、スロット１２に対してコイルセグメント２０をさらに強い力で圧入した際のステータコア１０の断面図である。
図示の状態においては、最外周に配置されたコイルセグメント２０が絶縁シート６０を介してスロット１２の外周側端部１２ａに当て止まっている。これに伴い、折曲部６４の曲げ角度は約９０°になり、折曲部６２は平板状になっている。

また、図４における絶縁シート６０の端部６６は、切断面ＣＴ（図３参照）で切断された後の端部である。図示のように、コイルセグメント２０が外周側端部１２ａに当て止まるまで挿入することにより、絶縁シート６０がスロット１２に引き込まれ、端部６６もスロット１２の内部に位置するようになる。ここで、内周面１０ａから端部６６までの幅をＬ６とする。

ここで、図２〜図４における各部の寸法の関係を検討する。
まず、図２と図３とを比較すると、下式（１）が成立する。
（Ｌ２−Ｌ１）／２≒Ｌ４ …（１）
また、図３と図４とを比較すると、折曲部６４よりも内周部分の絶縁シート６０は、間隔Ｌ３だけ外周側に移動する。従って、下式（２）が成立する。
Ｌ３≒Ｌ５＋Ｌ６ …（２）
従って、下式（３）が成立することにより、図４における幅Ｌ６を「０」よりも大きくすることができる。
Ｌ３＞Ｌ５ …（３）

また、上述したように、間隔Ｌ３，Ｌ４が略等しい値であれば、上式（１）〜（３）によって、下式（４）〜（７）も成立する。
Ｌ３≒（Ｌ２−Ｌ１）／２ …（４）
Ｌ４≒Ｌ５＋Ｌ６ …（５）
Ｌ４＞Ｌ５ …（６）
（Ｌ２−Ｌ１）／２≒Ｌ３≒Ｌ４≒（Ｌ５＋Ｌ６） …（７）
なお、これら式（１）〜（７）において、「略等しい（≒）」の記号は、「等しい（＝）」の意味であると考えてもよい。

〈比較例〉
次に、本実施形態の効果を明らかにするため、比較例の構成を説明する。
図５は、比較例における、図２に対応する断面図である。本比較例においては、上記実施形態の絶縁シート６０に代えて、絶縁シート４０が適用される。絶縁シート４０は、図４に示す絶縁シート６０と同様の形状に最初から加工されている。すなわち、絶縁シート４０は、コイルセグメント２０が挿入されていない状態において、スロット１２の隅部に対向する２箇所に、約９０°の折曲部４４を有し、その端部４６は、スロット１２に収まっている。

折曲部４４の曲げ角度が正確に９０°であれば、絶縁シート４０の各部はスロット１２の壁面に密着する。しかし、曲げ角度が９０°よりも僅かに小さくなると、図示のように、絶縁シート４０は、端部４６付近でスロット１２の壁面から離れ、端部４６において、絶縁シート４０の開口幅が狭くなる。この状態でコイルセグメント２０をスロット１２に挿入しようとすると、コイルセグメント２０と絶縁シート４０の端部４６とが干渉し、コイルセグメント２０または絶縁シート４０を破損する虞が生じる。

〈第１実施形態の効果〉
以上のように、本実施形態による回転電機用ステータの組立方法は、絶縁シート（６０）を開口部（１４）からステータコア（１０）の半径方向外側に向けて挿入するとともに、絶縁シート（６０）の一部を開口部（１４）からステータコア（１０）の内周側に突出させる工程と、複数のコイルセグメント（２０）を、絶縁シート（６０）が挿入されたスロット（１２）に挿入する工程と、最外周に配置されたコイルセグメント（２０）がスロット（１２）の外周側端部（１２ａ）に当て止まる前に、絶縁シート（６０）のうち開口部（１４）から突出した部分を切断する切断工程と、最外周に配置されたコイルセグメント（２０）が外周側端部（１２ａ）に当て止まるまで、複数のコイルセグメント（２０）をスロット（１２）に挿入する工程と、を順次実行することを特徴とする。
これにより、高い信頼性を確保しつつ、コイルセグメント（２０）と絶縁シート（６０）との干渉を防止できる。

また、本実施形態によれば、絶縁シート（６０）は、幅方向の中央部に形成された一対の第１の折曲部（６２）と、一対の第１の折曲部（６２）に対して幅方向の外側に形成された一対の第２の折曲部（６４）と、を有するものであり、第１の折曲部（６２）から第２の折曲部（６４）までの半径方向の距離である半径方向距離（Ｌ３）と、第１の折曲部（６２）から第２の折曲部（６４）までの周回方向の距離である周回方向距離（Ｌ４）と、を略等しくして切断工程を実行する。

また、最外周に配置されたコイルセグメント（２０）が外周側端部（１２ａ）に当て止まると、第１の折曲部（６２）は平板状になり、第２の折曲部（６４）の曲げ角度は約９０°になる。
これにより、絶縁シート（６０）をスムーズに変形させながら、コイルセグメント（２０）をスロット（１２）に挿入することができる。

また、本実施形態によれば、切断工程は、切断後の絶縁シート（６０）の端部（６６）が、０よりも大きい残存幅（Ｌ５）だけ内周面（１０ａ）から突出するようにして、絶縁シート（６０）を切断する工程であり、残存幅（Ｌ５）は、半径方向距離（Ｌ３）よりも小さい。
このように、残存幅（Ｌ５）を残して絶縁シート（６０）を切断できるため、切断工程を迅速に実行することができる。

〈変形例〉
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記実施形態の構成に他の構成を追加してもよく、構成の一部について他の構成に置換をすることも可能である。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。

（１）上記実施形態においては、絶縁シート６０をスロット１２に挿入する前に絶縁シート６０に折曲部６４（図２参照）を形成したが、この段階では、折曲部６４を必ずしも設けなくてもよい。すなわち、コイルセグメント２０をスロット１２に圧入することによって、絶縁シート６０を塑性変形させ、折曲部６４を形成してもよい。

（２）上記実施形態において、回転電機用ステータ１００は電動車両に適用されるものであったが、回転電機用ステータ１００は他の種々の電気機器に適用してもよい。

１０ ステータコア
１０ａ 内周面
１２ スロット
１２ａ 外周側端部
１４ 開口部
２０ コイルセグメント
６０ 絶縁シート
６２ 折曲部（第１の折曲部）
６４ 折曲部（第２の折曲部）
６６ 端部
１００ 回転電機用ステータ
Ｌ３ 間隔（半径方向距離）
Ｌ４ 間隔（周回方向距離）
Ｌ５ 残存幅

Claims (5)

1. 略円筒状に形成され、内周面に向かって開口する開口部を有するスロットが複数形成されたステータコアと、前記開口部から前記スロットに挿入される複数のコイルセグメントと、前記コイルセグメントと前記ステータコアとの間に配置される複数の絶縁シートと、を備える回転電機用ステータの組立方法であって、
   前記絶縁シートを前記開口部から前記ステータコアの半径方向外側に向けて挿入するとともに、前記絶縁シートの一部を前記開口部から前記ステータコアの内周側に突出させる工程と、
   複数の前記コイルセグメントを、前記絶縁シートが挿入された前記スロットに挿入する工程と、
   最外周に配置された前記コイルセグメントが前記スロットの外周側端部に当て止まる前に、前記絶縁シートのうち前記開口部から突出した部分を切断する切断工程と、
   最外周に配置された前記コイルセグメントが前記外周側端部に当て止まるまで、複数の前記コイルセグメントを前記スロットに挿入する工程と、
   を順次実行することを特徴とする回転電機用ステータの組立方法。
2. 前記絶縁シートは、幅方向の中央部に形成された一対の第１の折曲部と、一対の前記第１の折曲部に対して幅方向の外側に形成された一対の第２の折曲部と、を有するものであり、
   前記第１の折曲部から前記第２の折曲部までの半径方向の距離である半径方向距離と、前記第１の折曲部から前記第２の折曲部までの周回方向の距離である周回方向距離と、を略等しくして前記切断工程を実行する
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機用ステータの組立方法。
3. 前記切断工程は、切断後の前記絶縁シートの端部が、０よりも大きい残存幅だけ前記内周面から突出するようにして、前記絶縁シートを切断する工程であり、
   前記残存幅は、前記半径方向距離よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の回転電機用ステータの組立方法。
4. 最外周に配置された前記コイルセグメントが前記外周側端部に当て止まると、前記第１の折曲部は平板状になり、前記第２の折曲部の曲げ角度は約９０°になる
   ことを特徴とする請求項３に記載の回転電機用ステータの組立方法。
5. 請求項１ないし４の何れか一項に記載の回転電機用ステータの組立方法を実行する工程と、
   組み立てた回転電機用ステータを電動車両に装着する工程と、
   を順次実行することを特徴とする電動車両の組立方法。

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