JP2020043706A

JP2020043706A - 電線セグメント及びステータ

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Publication number: JP2020043706A
Application number: JP2018170345A
Authority: JP
Inventors: 慶介梓沢; Keisuke Azusazawa; 遼太郎金子; Ryotaro Kaneko; 忠夫西山; Tadao Nishiyama
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2018-09-12
Filing date: 2018-09-12
Publication date: 2020-03-19
Anticipated expiration: 2038-09-12
Also published as: US20200083771A1; CN110896257A; JP6846391B2

Abstract

【課題】隣り合う一対の電線間に絶縁性を確保するとともに電線間の距離を縮小した小型な電線セグメント及びこの電線セグメントを備えたステータを提供する。【解決手段】第一方向に並び、端部において絶縁被膜２０が剥離されて導体１０が露出された導体露出部１１を有し、それぞれの前記導体露出部１１が互いに対応する位置に配置された一対の電線６，６と、前記一対の電線６，６がそれぞれの前記導体露出部１１，１１において互いに結合された結合部７とを備え、前記導体露出部１１における前記一対の電線６，６が対向する対向側の前記絶縁被膜２０の剥離量は、前記第一方向において前記対向側とは反対に位置する外向側の前記絶縁被膜２０の剥離量よりも大きい。【選択図】図４

Description

本発明は、電線セグメント及びステータに関するものである。

従来、回転電機では、ステータのスロットに挿入されるコイルにおいて、コイルの先端部同士を接合する技術が種々提案されている。

例えば特許文献１には、８層４列の電線セグメントにおいて、２本の電線セグメントの直線部（導体露出部）からなる導体露出部対（一対の電線）を接合する方法が開示されている。特許文献１に記載の技術によれば、導体露出部同士を直接又は間接的に電極に導通させてアーク放電を行うことにより、導体露出部同士を互いに接合できるとされている。

特開２００８−１５４４３３号公報

上述した特許文献１に記載の技術にあっては、溶接の熱による絶縁被膜の損傷を抑制するために、導体露出部の長さを長く形成する必要がある。しかしながら、導体露出部の長さを長く形成した場合、絶縁性を確保するために、隣り合う異なる相の一対の電線との距離を離す必要がある。よって、径方向におけるコイルの幅が増大し、小型化を妨げる要因となるおそれがある。
したがって、従来技術にあっては、隣り合う一対の電線間に絶縁性を確保するとともに電線間の距離を縮小した小型な電線セグメント及びこの電線セグメントを備えたステータの提供という点で課題があった。

そこで、本発明は、隣り合う一対の電線間に絶縁性を確保するとともに電線間の距離を縮小した小型な電線セグメント及びこの電線セグメントを備えたステータを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明に係る電線セグメント（例えば、第１実施形態における電線セグメント５）は、第一方向に並び、端部において絶縁被膜（例えば、第１実施形態における絶縁被膜２０）が剥離されて導体（例えば、第１実施形態における導体１０）が露出された導体露出部（例えば、第１実施形態における導体露出部１１）を有し、それぞれの前記導体露出部が互いに対応する位置に配置された一対の電線（例えば、第１実施形態における電線６）と、前記一対の電線がそれぞれの前記導体露出部において互いに結合された結合部（例えば、第１実施形態における結合部７）と、を備え、前記導体露出部における前記一対の電線が対向する対向側の前記絶縁被膜の剥離量は、前記第一方向において前記対向側とは反対に位置する外向側の前記絶縁被膜の剥離量よりも大きいことを特徴としている。

請求項２に記載の発明に係る電線セグメントは、前記一対の電線は、前記第一方向に沿うように設けられた２つの側面（例えば、第１実施形態における側面１１ｃ）と、前記外向側に面する外面（例えば、第１実施形態における外面１１ｂ）と、前記対向側に面する内面（例えば、第１実施形態における内面１１ａ）と、を有する平角線であることを特徴としている。

請求項３に記載の発明に係る電線セグメントは、前記電線の前記２つの側面における前記絶縁被膜は、前記外面から前記内面へ向かうにしたがい前記導体の露出する面積が大きくなるように形成された傾斜部（例えば、第１実施形態における傾斜部２２）を有していることを特徴としている。

請求項４に記載の発明に係る電線セグメントは、前記電線の前記２つの側面における前記絶縁被膜は、前記外面から前記内面へ向かうにしたがい前記導体の露出する面積が大きくなるように形成された段差部（例えば、第２実施形態における段差部２８）を有していることを特徴としている。

請求項５に記載の発明に係る電線セグメントは、前記一対の電線は、前記電線の先端側から基端側に向かうにつれて互いに離間するように屈曲された屈曲部（例えば、第１実施形態における屈曲部３３）を有し、前記絶縁被膜の端部（例えば、第１実施形態における絶縁被膜端部２１）は、前記屈曲部よりも前記電線の先端側に形成されていることを特徴としている。

請求項６に記載の発明に係る電線セグメントは、前記絶縁被膜は内部に空孔（例えば、第１実施形態における空孔２６）を有し、前記空孔は、中空のカプセル（例えば、第１実施形態におけるカプセル２５）により形成されていることを特徴としている。

請求項７に記載の発明に係るステータ（例えば、第１実施形態におけるステータ１）は、複数のスロット（例えば、第１実施形態におけるスロット２ｃ）を有するステータコア（例えば、第１実施形態におけるステータコア２）と、前記スロットに挿入され、請求項１から６のいずれか１項に記載の電線セグメントを有するコイル（例えば、第１実施形態におけるコイル３）と、を備えることを特徴としている。

本発明の請求項１に記載の電線セグメントによれば、導体露出部において第一方向の対向側における絶縁被膜の剥離量は、第一方向の外向側における絶縁被膜の剥離量よりも大きいので、導体露出部を結合する時に一対の電線における対向側の絶縁被膜同士の接触を抑制できる。これにより、結合される一対の電線間の距離を縮小できる。また、外向側の絶縁被膜と比較して溶接による熱の影響を受けやすい対向側の絶縁被膜を結合部から離れた位置に配置することができるので、溶接時の熱による絶縁被膜の損傷を抑制できる。
一方、他の一対の電線に面する外向側においては、対向側と比べて絶縁被膜が多く残されているので、隣り合う一対の電線間の距離を縮小した場合であっても、一対の電線間の絶縁性を高く保持することができる。また、製造時に一対の電線間の距離を確保するための工程が不要になるため、製造工程数及び製造にかかるコストを削減できる。
したがって、隣り合う一対の電線間における絶縁性を確保するとともに電線間の距離を縮小した小型な電線セグメントを提供することができる。

本発明の請求項２に記載の電線セグメントによれば、電線は平角線で構成されているので、一対の電線において平坦な内面が向かい合う部分に結合部を形成できる。これにより、結合部の面積を広く確保し、導体同士を確実に結合することができる。また、スロット内におけるコイルの占積率を向上した、高効率な電線セグメントとすることができる。

本発明の請求項３に記載の電線セグメントによれば、電線の側面に位置する絶縁被膜は傾斜部を有しているので、傾斜部により、電線の対向側に位置する導体露出部は、外向側に位置する導体露出部よりも広い露出面積を確保できる。これにより、導体露出部を結合する時に対向側における絶縁被膜同士の接触を抑制できる。よって、電線間の距離を縮小できる。また、絶縁被膜を結合部から離すことができるので、溶接時の熱による絶縁被膜の損傷を抑制できる。
一方、他の一対の電線に面する外向側の絶縁被膜は対向側の絶縁被膜よりも多く残されているので、隣り合う一対の電線間の距離を縮小した場合であっても、一対の電線間の絶縁性を高く保持することができる。また、絶縁被膜を斜めに切り落とすだけで対向側と外向側との導体の露出面積を変更できるので、製造にかかる手間を抑制できる。
したがって、隣り合う一対の電線間における絶縁性を確保するとともに電線間の距離を縮小した小型な電線セグメントを提供することができる。

本発明の請求項４に記載の電線セグメントによれば、電線の側面に位置する絶縁被膜は段差部を有しているので、段差部により、電線の対向側における導体露出部は、外向側における導体露出部よりも広い露出面積を確保できる。これにより、導体露出部を結合する時に対向側における絶縁被膜同士の接触を抑制できる。よって、電線間の距離を縮小できる。また、絶縁被膜を結合部から離すことができるので、溶接時の熱による絶縁被膜の損傷を抑制できる。
一方、他の一対の電線に面する外向側の絶縁被膜は対向側よりも多く残されているので、隣り合う一対の電線間の距離を縮小した場合であっても、一対の電線間の絶縁性を高く保持することができる。また、電線セグメントの捩り曲げ工程において、導体露出部をチャックする際に段差部の段差分だけ深く把持できるので、電線セグメントを確実に捩り曲げることができる。
したがって、隣り合う一対の電線間における絶縁性を確保するとともに電線間の距離を縮小した小型な電線セグメントを提供することができる。

本発明の請求項５に記載の電線セグメントによれば、絶縁被膜の端部は、屈曲部よりも電線の先端側に存在する。ここで、隣り合う一対の電線は、屈曲部よりも電線の先端側に位置する部分が互いに第一方向に並ぶので、絶縁被膜が屈曲部よりも電線の先端側に存在することにより、他の一対の電線との距離が近い屈曲部近傍に絶縁被膜が配置され、隣り合う一対の電線間の絶縁性を確保できる。
したがって、隣り合う一対の電線間の距離を縮小し、電線セグメントを並び方向に小型化できる。

本発明の請求項６に記載の電線セグメントによれば、絶縁被膜は、絶縁被膜を形成する材料よりも誘電率が低い空孔を内部に有するので、空孔により絶縁被膜の誘電率が低減される。これにより、高電圧で使用されるコイルの絶縁被膜として使用した際に、絶縁被膜における部分放電の発生を抑制することができる。よって、絶縁被膜の絶縁性能を向上することができる。また、空孔は中空のカプセルにより形成されているので、絶縁被膜の内部に空気の層が存在することにより、絶縁被膜全体の耐熱性を向上することができる。よって、耐熱性及び絶縁性に優れた絶縁被膜及びこれを備えた電線セグメントとすることができる。

本発明の請求項７に記載のステータによれば、上述した隣り合う一対の電線間における絶縁性を確保するとともに電線間の距離を縮小した小型な電線セグメントを備えた、優れたステータとすることができる。

第１実施形態に係るステータの外観斜視図。図１のＩＩ部拡大図。第１実施形態に係る電線セグメントを軸方向の一方側から見た図。第１実施形態に係る電線セグメントを周方向から見た図。第１実施形態に係る電線セグメントを径方向（第一方向）から見た図。第１実施形態に係る絶縁被膜の拡大断面図。第２実施形態に係る電線セグメントを周方向から見た図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、ステータ１の外観斜視図である。また、図２は、図１のＩＩ部拡大図である。
ステータ１は、ステータコア２と、コイル３と、を備える。なお、図１では、説明のためコイル３を一部省略している。

ステータコア２は軸線Ｃを中心とした円環状に形成されている。以下の説明において、軸線Ｃに沿う方向を軸方向といい、軸線Ｃに直交する方向を径方向といい、軸線Ｃ周りの方向を周方向という場合がある。ステータコア２は、コア本体２ａと、ティース２ｂと、を有する。
コア本体２ａは、円環状に形成されている。ティース２ｂは、コア本体２ａから径方向の内側に向かって突出している。ティース２ｂは、周方向に複数形成されている。各ティース２ｂの間にはスロット２ｃが設けられている。ティース２ｂの内周部には、不図示のロータが配置されている。

コイル３は、ステータコア２のティース２ｂに巻回され、スロット２ｃに挿入されている。コイル３は、Ｕ字状のコイル３を周方向に複数重ねた状態で、コイル３の端部が軸方向の一方側（図１の上方側）を向くようにして軸方向の他方側（図１の下方側）からスロット２ｃに挿入される。コイル３が挿入された後、コイル３の端部を周方向に沿って捩り曲げ、端部同士を結合することにより、コイル３がステータコア２に固定される。コイル３は、スロット２ｃ内に挿入されるコイル挿通部４と、ステータコア２の端面から軸方向一方側に突出する電線セグメント５と、を有する。

図３は、電線セグメント５を軸方向の一方側から見た図である。また、図４は、電線セグメントを周方向から見た図であり、図５は、電線セグメントを径方向（第一方向）から見た図である。
図３に示すように、電線セグメント５は、一対の電線６，６と、結合部７と、を有する。

電線６は、断面矩形状の導体１０と、導体１０の外周部を覆う絶縁被膜２０と、により形成された平角線である。
電線６は、延在部３１と、先端部３２と、屈曲部３３（図５参照）と、を有する。

図２及び図５に示すように、延在部３１は、ステータコア２の周方向に沿って延びている。延在部３１の一端部は、軸方向一方側の端面においてコイル挿通部４に連結している。

先端部３２は、延在部３１の他端部に連結し、軸方向に延びている。結合される一対の電線６，６における先端部３２，３２は、径方向（請求項の第一方向）に並んでいる。図４に示すように、電線６における先端部３２には、絶縁被膜端部２１が設けられている。一対の電線６，６は、先端部３２において絶縁被膜２０が剥離されて導体１０が露出された導体露出部１１を有し、それぞれの導体露出部１１，１１が互いに径方向に対向する位置に配置されている。
導体露出部１１における一対の電線６，６が対向する対向側の絶縁被膜２０の剥離量は、径方向において対向側とは反対に位置する外向側の絶縁被膜２０の剥離量よりも大きくなるように設定されている。

図３及び図４に示すように、電線６は、径方向に沿うように設けられた２つの側面１１ｃ，１１ｃと、外向側に面する外面１１ｂと、対向側に面する内面１１ａと、を有する。電線６の２つの側面１１ｃ，１１ｃにおける絶縁被膜２０は、傾斜部２２を有する。傾斜部２２は、内面１１ａと外面１１ｂとを接続している。傾斜部２２は、周方向から見て、外面１１ｂから内面１１ａへ向かうにしたがい軸方向の一方側から他方側に傾斜している。傾斜部２２は、導体１０の露出する面積が大きくなるように形成されている。

図２及び図５に示すように、屈曲部３３は、延在部３１と先端部３２との間に設けられている。一対の電線６，６は、屈曲部３３により、電線６の先端側から基端側に向かうにつれて互いに離間するように屈曲されている。絶縁被膜端部２１は、屈曲部３３よりも電線６の先端側に形成されている。

図３に戻って、結合部７は、一対の電線６，６における内面１１ａに設けられている。結合部７は、一対の電線６，６における導体露出部１１，１１を互いに物理的及び電気的に結合している。本実施形態において、一対の電線６，６における導体露出部１１，１１は、溶接により接合されている。

図６は、絶縁被膜２０の拡大断面図である。絶縁被膜２０は、内部に空孔２６を有する。空孔２６は、中空のカプセル２５により形成されている。具体的に、絶縁被膜２０は、被膜本体２４と、カプセル２５と、を有する。
被膜本体２４は、例えばポリイミド等の絶縁性の樹脂により形成されている。被膜本体２４は、内部に中空のカプセル２５を複数有している。
カプセル２５は、被膜本体２４とは異なる樹脂により形成されている。カプセル２５は、例えばシリコーン等の樹脂である。カプセル２５は、球状に形成されている。カプセル２５の内部は、空孔２６となっている。

ステータ１は、上述した一対の電線６，６の先端部３２が周方向に沿って捩り曲げられる捩り曲げ工程と、捩り曲げ工程の後、導体露出部１１，１１が互いに結合される結合工程と、導体露出部１１に粉体塗装が施される塗装工程と、により製造される。

（作用、効果）
次に、電線セグメント５の作用、効果について説明する。
本構成の電線セグメント５によれば、導体露出部１１の内面１１ａにおける絶縁被膜２０の剥離量は、外面１１ｂにおける絶縁被膜２０の剥離量よりも大きいので、導体露出部１１を結合する時に一対の電線６，６における対向側の絶縁被膜２０同士が接触するのを抑制できる。これにより、結合される一対の電線６，６間の距離を縮小できる。また、外面１１ｂの絶縁被膜２０と比較して溶接による熱の影響を受けやすい内面１１ａの絶縁被膜２０を結合部７から離れた位置に配置することができるので、溶接時の熱による絶縁被膜２０の損傷を抑制できる。
一方、他の一対の電線６，６に面する外面１１ｂにおいては、内面１１ａと比べて絶縁被膜２０が多く残されているので、隣り合う一対の電線６，６間の距離を縮小した場合であっても、一対の電線６，６間の絶縁性を高く保持することができる。また、一対の電線６，６間の距離を確保する工程が不要になるため、製造工程数及び製造にかかるコストを削減できる。
したがって、隣り合う一対の電線６，６間における絶縁性を確保するとともに電線６，６間の距離を縮小した小型な電線セグメント５を提供することができる。

また、電線６は平角線で構成されているので、一対の電線６，６において平坦な内面１１ａが向かい合う部分に結合部７を形成できる。これにより、結合部７の面積を広く確保し、確実に導体１０同士を結合することができる。また、スロット２ｃ内におけるコイル３の占積率を向上した、高効率な電線セグメント５とすることができる。

また、電線６の側面１１ｃに位置する絶縁被膜２０は傾斜部２２を有しているので、傾斜部２２により、対向側（内面１１ａ側）に位置する導体露出部１１は、外向側（外面１１ｂ側）に位置する導体露出部１１よりも広い露出面積を確保できる。さらに、絶縁被膜２０を斜めに切り落とすだけで外面１１ｂと内面１１ａとの導体露出部１１の露出面積を変更できるので、製造にかかる手間を抑制できる。
よって、容易な加工により導体露出部１１の露出面積を変更し、絶縁性の向上及び小型化が可能な電線セグメント５とすることができる。

また、絶縁被膜端部２１は先端部３２に存在する。ここで、一対の電線６，６は、先端部３２において互いに径方向に並ぶので、絶縁被膜２０が先端部３２に存在することにより、他の一対の電線６，６との距離が近い屈曲部３３近傍に絶縁被膜２０が配置され、隣り合う一対の電線６，６間の絶縁性を確保できる。
したがって、隣り合う一対の電線６，６間の距離を縮小し、電線セグメント５を並び方向に小型化できる。

また、絶縁被膜２０は、被膜本体２４よりも誘電率が低い空孔２６を内部に有するので、空孔２６により絶縁被膜２０の誘電率が低減される。これにより、高電圧で使用されるコイル３の絶縁被膜２０として使用した際に、絶縁被膜２０における部分放電の発生を抑制することができる。よって、絶縁被膜２０の絶縁性能を向上することができる。また、空孔２６は中空のカプセル２５により形成されているので、絶縁被膜２０の内部にカプセル２５に囲まれた空間が存在することにより、絶縁被膜２０全体の耐熱性を向上することができる。よって、耐熱性及び絶縁性に優れた絶縁被膜２０及びこれを備えた電線セグメント５とすることができる。

本構成のステータ１によれば、上述した隣り合う一対の電線６，６間における絶縁性を確保するとともに電線６，６間の距離を縮小した小型な電線セグメント５を備えた、優れたステータ１とすることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について説明する。図７は、第２実施形態に係る電線セグメントを周方向から見た図である。本実施形態では、絶縁被膜２０が段差部２８を有する点で上述した実施形態と相違している。
以下の説明において、上述した第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。また、図７に記載された以外の構成に係る符号については、適宜図１から図６を参照されたい。

図７に示すように、電線６の２つの側面１１ｃ，１１ｃに位置する絶縁被膜２０は、段差部２８を有する。段差部２８は、内面１１ａと外面１１ｂとを接続している。段差部２８は、第一段部２８ａと、第二段部２８ｂと、により、周方向から見て、軸方向の一方側から他方側に向かって凹み形成されている。第一段部２８ａは、外面１１ｂにおける絶縁被膜２０と同じ高さとなるように形成されている。第二段部２８ｂは、内面１１ａにおける絶縁被膜２０と同じ高さとなるように形成されている。段差部２８は、外面１１ｂから内面１１ａへ向かうにしたがい導体１０の露出する面積が大きくなるように形成されている。

第２実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様の作用、効果を奏することに加え、電線セグメント５の捩り曲げ工程において、段差部２８の段差分だけ導体露出部１１を深く把持できるので、電線セグメント５を確実に捩り曲げることができる。

なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、段差部２８は、３個以上のステップを有してもよい。

また、導体１０の断面形状は、例えば円形状や楕円形状など、矩形状以外であってもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した各変形例を適宜組み合わせてもよい。

１ステータ
２ステータコア
２ｃスロット
３コイル
５電線セグメント
６電線
７結合部
１０導体
１１導体露出部
１１ａ内面
１１ｂ外面
１１ｃ側面
２０絶縁被膜
２２傾斜部
２５カプセル
２６空孔
２８段差部
３３屈曲部

Claims

第一方向に並び、端部において絶縁被膜が剥離されて導体が露出された導体露出部を有し、それぞれの前記導体露出部が互いに対応する位置に配置された一対の電線と、
前記一対の電線がそれぞれの前記導体露出部において互いに結合された結合部と
を備え、
前記導体露出部における前記一対の電線が対向する対向側の前記絶縁被膜の剥離量は、前記第一方向において前記対向側とは反対に位置する外向側の前記絶縁被膜の剥離量よりも大きいことを特徴とする電線セグメント。
前記一対の電線は、前記第一方向に沿うように設けられた２つの側面と、前記外向側に面する外面と、前記対向側に面する内面と、を有する平角線であることを特徴とする請求項１に記載の電線セグメント。
前記電線の前記２つの側面における前記絶縁被膜は、前記外面から前記内面へ向かうにしたがい前記導体の露出する面積が大きくなるように形成された傾斜部を有していることを特徴とする請求項２に記載の電線セグメント。
前記電線の前記２つの側面における前記絶縁被膜は、前記外面から前記内面へ向かうにしたがい前記導体の露出する面積が大きくなるように形成された段差部を有していることを特徴とする請求項２に記載の電線セグメント。
前記一対の電線は、前記電線の先端側から基端側に向かうにつれて互いに離間するように屈曲された屈曲部を有し、
前記絶縁被膜の端部は、前記屈曲部よりも前記電線の先端側に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電線セグメント。
前記絶縁被膜は内部に空孔を有し、前記空孔は、中空のカプセルにより形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電線セグメント。
複数のスロットを有するステータコアと、
前記スロットに挿入され、請求項１から６のいずれか１項に記載の電線セグメントを有するコイルと、
を備えることを特徴とするステータ。