JP2021044935A - 絶縁紙構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】折り曲げ部分の樹脂の脱落がなくステータとコイルとの間の沿面距離を確保することができる絶縁紙構造を提供する。【解決手段】単一の絶縁紙Sを折り曲げて形成する回転電機の絶縁部材10は、ステータティース3の軸方向の一方の端面3tを覆う第1面部11と、第1面部11から延在しステータコア2の軸方向の一方の端面2tを覆う第2面部12と、ステータティース3の端面3tに直交する側面3aを覆う第3面部13と、ステータティース3の側面3aと反対側の側面3bを覆う第4面部14と、第3面部13に直交する直交面15aとステータコア2の端面2tから軸方向に突出する突出面15bとを有する第5面部15と、第4面部14に直交する直交面16aとステータコア2の端面2tから軸方向に突出する突出面16bとを有する第6面部16と、を備えることを特徴とする。【選択図】図2

Description

本発明は、単一の絶縁紙を折り曲げて形成する回転電機の絶縁紙構造に関する。
この種の絶縁紙構造として、単一の絶縁紙を折り曲げて、ステータとコイルとの間を絶縁するものが開示されている(特許文献1参照)。この絶縁紙構造は、折り曲げる箇所にのみ樹脂を塗布しないようにしている。
特開2017−77095号公報
しかしながら、特許文献1に記載の絶縁紙構造においては、絶縁紙を折り曲げる箇所に樹脂を塗布しない領域が設けられているので、樹脂の塗布工程に手間が掛かってしまい、工程数やサイクルタイムが増加してしまうという問題がある。工程数やサイクルタイムの増加を抑制するため、絶縁紙の全面に樹脂を塗布することが考えられるが、樹脂を全面に塗布すると、180°で折り曲げる部分の樹脂が脱落してしまうという問題がある。絶縁紙構造において、絶縁紙の180°で折り曲げる部分をなくしてステータに固定することができる形状にした場合には、ステータとコイルとの間に配置される絶縁紙の表面に沿った最短距離、いわゆる沿面距離を確保することができず、ステータとコイルとの間に短絡が発生してしまうおそれがある。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、折り曲げ部分の樹脂の脱落がなくステータとコイルとの間の沿面距離を確保することができる絶縁紙構造を提供することを課題とする。
本発明に係る絶縁紙構造は、単一の絶縁紙を折り曲げて形成する回転電機の絶縁紙構造であって、ステータの軸方向の一方の端面を覆う第1面部と、前記第1面部から延在しコアの前記軸方向の一方の端面を覆う第2面部と、前記ステータの前記端面に直交する側面を覆う第3面部と、前記ステータの前記側面と反対側の側面を覆う第4面部と、前記第3面部に直交する直交面と前記コアの前記端面から前記軸方向に突出する突出面とを有する第5面部と、前記第4面部に直交する直交面と前記コアの前記端面から前記軸方向に突出する突出面とを有する第6面部と、を備えることを特徴とする。
本発明に係る絶縁紙構造においては、第5面部がコアの端面から軸方向に突出する突出面を有し、第6面部がコアの端面から軸方向に突出する突出面を有しているので、各突出面の部分により、ステータとコイルとの間の沿面距離が確保される。また、本発明に係る絶縁紙構造においては、第1面部と第3面部が直交するとともに、第1面部と第4面部が直交しており、第3面部と第5面部が直交するとともに、第4面部と第6面部が直交しているので、180°で折り曲げる部分がない。その結果、折り曲げ部分の樹脂が脱落することはない。本発明に係る絶縁紙構造においては、90°の折り曲げだけでステータとコイルとの間の絶縁が確保される。
本発明によれば、折り曲げ部分の樹脂の脱落がなくステータとコイルとの間の沿面距離を確保することができる絶縁紙構造を提供することができる。
本発明の実施形態に係る絶縁部材が適用されるステータの図であり、図1(a)は、ステータの平面図を示し、図1(b)は、ステータの側面図を示す。 本発明の実施形態に係る絶縁部材の図であり、図2(a)は、折り曲げて形成した絶縁部材の斜視図を示し、図2(b)は、絶縁部材の展開図を示す。 本発明の実施形態に係るコイル、ステータコアおよび絶縁部材の図であり、図2(a)に示すBから見た側面図を示し、図3(a)は、第5面部および第6面部に突出面が形成された絶縁部材を示し、図3(b)は、第5面部および第6面部に突出面が形成されていない絶縁部材を示す。 本発明の実施形態に係る絶縁部材の作製および絶縁部材をステータに組み込む工程を示す工程図。 本発明の実施形態に係る絶縁部材をステータに組み込む工程を示す説明図であり、図5(a)は、絶縁部材の斜視図を示し、図5(b)は、図1(a)に示すステータのA部の斜視図を示し、図5(c)は、絶縁部材を組み込んだ状態のステータのA部の斜視図を示す。 従来の絶縁部材を示す図であり、図6(a)は、絶縁部材の斜視図を示し、図6(b)は、絶縁部材を組み込んだ状態のステータの斜視図を示し、図6(c)は、絶縁部材の展開図を示す。
本発明に係る絶縁紙構造を適用した実施形態に係る絶縁部材10について図面を参照して説明する。絶縁部材10は、本発明に係る絶縁紙構造を構成する。
まず、本実施形態に係る絶縁部材10が組み込まれるステータ1について説明する。ステータ1は、図1(a)、図1(b)に示すように、ステータコア2と、ステータティース3と、ステータ巻線からなるコイル4とにより構成されており、図示しないケーシングに固定されている。ステータ1と、ステータ1のステータティース3の内側に組み込まれた図示しないロータとにより回転電機が構成されている。本実施形態に係る絶縁部材10が組み込まれるステータ1のステータコア2は、本発明に係る絶縁紙構造におけるコアに対応し、ステータティース3は、ステータに対応する。
ステータコア2は、筒状に形成されており、ステータティース3は、ステータコア2の内周面から径方向内側に突出して形成されている。ステータティース3は、軸方向に直交する周方向に沿って互いに間隔をおいて複数が配列されている。各ステータティース3は、ステータコア2の軸方向に沿って延びて周方向に所定間隔を空けて互いに対向する複数の突出壁を有している。ステータコア2とステータティース3は一体的に形成されている。互いに隣接する各突出壁の間には空間からなるスロットSLが形成されている。したがって、スロットSLも、周方向に沿って互いに間隔をおいて配列されている。
各ステータティース3には、絶縁部材10がそれぞれ組み込まれ、絶縁部材10の表面を覆うようにしてコイル4が各スロットSLを通って分布巻きで巻回されている。コイル4は、U相、V相およびW相の三相ステータ巻線からなり、各相が順次周方向に設けられている。
絶縁部材10は、図2(a)に示すよう、第1面部11と、第2面部12と、第3面部13と、第4面部14と、第5面部15と、第6面部16とにより構成されている。第1面部11、第2面部12、第3面部13、第4面部14、第5面部15および第6面部16は、図2(b)に示すように、単一の絶縁紙Sが折り曲げられて形成されている。
絶縁紙Sは、ポリエチレンナフタレート(PEN)などのシート状の絶縁材およびポリアミド(PA)、いわゆるアラミド繊維の不織布で形成されている。絶縁紙Sは、各ステータティース3とコイル4との間の電気的絶縁を確保する機能を有する。
第1面部11は、図1(a)、図2(a)、図5(a)、図5(b)および図5(c)に示すように、ステータティース3の軸方向の一方の端面3tを覆う略矩形の平面形状を有しており、第2面部12は、第1面部11の長手方向一方側の端部から第1面部11と同一面上に延在してステータコア2の軸方向の一方の端面2tを覆う平面形状を有する。第1面部11および第2面部12は、ステータコア2の軸方向の一方の端面2tと反対する端面側への移動、つまりステータコア2の軸方向他方側への移動を阻止するストッパーとしても機能する。
第3面部13と第4面部14は、第1面部11の幅方向両側の端部にそれぞれ連続して互いに平行に延びるように設けられている。ステータティース3は、軸方向一方側の端面3tに直交して端面3tから軸方向他方側に向かって延びる一対の側面3a、3bを有しており、第3面部13は、ステータティース3の端面3tに直交する側面3aを覆う平面形状を有し、第4面部14は、ステータティース3の側面3aと反対側の側面3bを覆う平面形状を有する。第3面部13および第4面部14は、ステータティース3における周方向の位置を固定する位置固定手段としても機能する。
第5面部15は、第3面部13の第2面部12側の端部に連続して設けられており、第3面部13に直交してステータコア2の内周面に沿う直交面15aと、ステータコア2の端面2tから軸方向に突出する突出面15bとを有する平面形状を有している。第6面部16は、第4面部14の第2面部12側の端部に連続して設けられており、第4面部14に直交してステータコア2の内周面に沿う直交面16aと、ステータコア2の端面2tから軸方向に突出する突出面16bとを有する平面形状を有している。
第5面部15の突出面15bは、図3(a)に示すように、ステータコア2の内周端部2aとコイル4の外周端部4aとの間における絶縁部材10の表面に沿った最短距離、いわゆる沿面距離を長くする機能を有している。即ち、突出面15bにより、沿面距離はB1の長さが確保されている。この沿面距離が長いほど、ステータコア2とコイル4との絶縁性が高まる。
絶縁部材10に対し、第5面部15に突出面15bが形成されていない絶縁部材(比較例)の場合は、図3(b)に示すように、沿面距離はB2の長さであり、第5面部15に突出面15bが形成されている絶縁部材10と比較して著しく短くなっている。第6面部16の突出面16bも、第5面部15の突出面15bと同様に形成されており、第5面部15の突出面15bと同様に機能する。
以上のように構成された実施形態に係る絶縁部材10の作製および組込みの工程について図面を参照して説明する。
実施形態に係る絶縁部材10の作製および組込みの工程は、図4に示すように、絶縁紙の作製、絶縁紙の切れ目形成、絶縁紙の折り目形成、絶縁部材の形成、および絶縁部材のステータティースへの挿入の各工程を含んで構成されている。各工程は順次行われる。なお、絶縁紙の切れ目形成の工程は、絶縁紙の折り目形成の工程の後に行われてもよい。
絶縁紙の作製の工程においては、例えばロール状に巻回された長尺のシートなどの絶縁紙を矩形に裁断して、図2(b)に示す所定の大きさの枚葉の絶縁紙Sを作製する(ステップS1)。枚葉の絶縁紙Sの所定の大きさは、ステータ1を構成するステータコア2、ステータティース3の形状および大きさに応じて適宜選択される。絶縁紙Sは、本実施形態では、平面視略矩形を有しており、その長手方向がステータコア2の周方向に沿うように配置され、短手方向がステータコア2の径方向に沿うように配置される。以下の説明では、絶縁紙Sの長手方向を周方向、短手方向を径方向と称する場合がある。
絶縁紙の切れ目形成の工程においては、図2(b)に示すように、絶縁紙Sの周方向の中央部にて幅W1の間隔を有するように、絶縁紙Sの径方向外側の端辺から深さDの直線の切れ目L1、L2を入れる(ステップS2)。そしてさらに、切れ目L1、L2の端から切れ目L1、L2に直交して互いに離間する方向に真っすぐな切れ目を入れる。切れ目L1、L2に直交する切れ目の端同士の間隔は、幅W2となる。なお、幅W2は、ステータティース3の厚みよりも僅かに大きい寸法となる。
絶縁紙の折り目形成の工程においては、絶縁紙Sの径方向外側の端辺からの深さDの位置で周方向一方側の端部から切れ目L2に直交する切れ目の端まで延在する直線の折り目L3を入れる(ステップS3)。次いで、折り目L3と同様、径方向外側の端辺からの深さDの位置で周方向他方側の端部から切れ目L1に直交する切れ目の端まで延在する直線の折り目L4を入れる。折り目L3、L4は、谷折りで直角に折り曲げられる。また、幅W2で、径方向の直線の折り目L5、L6を入れる。折り目L5は、切れ目L2に直交する切れ目の端から絶縁紙Sの径方向内側の短辺まで延在し、折り目L6は、切れ目L1に直交する切れ目の端から絶縁紙Sの径方向内側の短辺まで延在する。折り目L5、L6は山折りで直角に折り曲げられる。
絶縁部材の形成の工程においては、絶縁紙Sの折り目L3、L4を谷折りで折り曲げた後、折り目L5、L6を山折りで折り曲げる(ステップS4)。なお、絶縁紙Sの折り目L5、L6を山折りで直角に折り曲げた後、折り目L3、L4を谷折りで直角に折り曲げてもよい。これらの折り曲げにより、図2(a)に示す絶縁部材10が形成される。
絶縁部材のステータティースへの挿入の工程においては、第3面部13が、ステータティース3の側面3aに対向し、第4面部14が、ステータティース3の側面3bに対向する位置で、図5(a)に示す絶縁部材10を、図5(b)に示すように、太矢印で示す軸方向に、ステータティース3に挿入する(ステップS5)。絶縁部材10の第1面部11は、図5(c)に示すように、ステータティース3の端面3tに当接し、第2面部12は、ステータコア2の端面2tに当接する。
以上のように構成された実施形態に係る高圧タンク10の製造方法の効果について説明する。
本実施形態に係る絶縁部材10は、単一の絶縁紙Sを折り曲げて形成され、ステータティース3の軸方向の一方の端面3tを覆う第1面部11と、第1面部11から延在しステータコア2の軸方向の一方の端面2tを覆う第2面部12と、ステータティース3の端面3tに直交する側面3aを覆う第3面部13と、ステータティース3の側面3aと反対側の側面3bを覆う第4面部14とを備えている。また、本実施形態に係る絶縁部材10は、第3面部13に直交する直交面15aとステータコア2の端面2tから軸方向に突出する突出面15bとを有する第5面部15と、第4面部14に直交する直交面16aとステータコア2の端面2tから軸方向に突出する突出面16bとを有する第6面部16とを備えている。
本実施形態に係る絶縁部材10は、第5面部15がステータコア2の端面2tから軸方向に突出する突出面15bを有し、第6面部16がステータコア2の端面2tから軸方向に突出する突出面16bを有しているので、各突出面の部分により、図3(a)に示すように、ステータコア2の内周端部2aとコイル4の外周端部4aとの間の沿面距離B1を、図3(b)に示す沿面距離B2よりも著しく長くすることができる。その結果、ステータコア2とコイル4との絶縁性を高くすることができるという効果が得られる。
また、本実施形態に係る絶縁部材10は、第1面部11と第3面部13が直交するとともに、第1面部11と第4面部14が直交しており、第3面部13と第5面部15が直交するとともに、第4面部14と第6面部16が直交して折り曲げられているので、180°で折り曲げる部分がない。その結果、折り曲げ部分の樹脂が脱落することはないという効果が得られる。本実施形態に係る絶縁部材10においては、90°の折り曲げだけでステータとコイルとの間の絶縁が確保されるという効果が得られる。
また、本実施形態に係る絶縁部材10は、従来の絶縁部材の問題点を解消することができるという効果が得られる。即ち、従来の絶縁部材30は、図6(a)に示すように、背部31と、側部32、33と、カフサ部34とにより構成されており、側部32、33は、背部31から同方向に直角に折り曲げられている。カフサ部34は、背部31、側部32、33の一方の端部で略180°で折り曲げられており、所定の幅を有している。即ち、所定の幅のカフサ折りで形成されている。
従来の絶縁部材30は、図6(b)に示すように、ステータ40の各スロットSL1に挿入され、カフサ部34が軸方向の位置決めの機能を果たしている。しかしながら、従来の絶縁部材30は、カフサ部34が略180°で折り曲げられているために、折り曲げ部の樹脂が脱落してしまうという問題があった。これに対して、本実施形態に係る絶縁部材10は、略180°で折り曲げられるカフサ部34が設けられていないので、折り曲げ部の樹脂が脱落してしまうという従来の問題が解消されるという効果が得られる。
また、従来の絶縁部材30は、図6(a)、図6(c)に示すように、カフサ部34が、背部31、側部32、33の一方の端部で、所定の幅で折り曲げられているので、材料使用量が増大していた。これに対して、本実施形態に係る絶縁部材10は、略180°で折り曲げられるカフサ部34が設けられていないので、材料使用量が増大することはなく、約3%の使用量の低減が可能となるという効果が得られた。また、折りおよび曲げ加工後の径方向の絶縁紙Sの厚さの33%が低減され、ステータ1により構成される回転電機の径方向の体格が低減されるという効果が得られる。
また、従来の絶縁部材30は、ステータコア41の内周端部とコイルの外周端部との間に、ステータコア41の軸方向の端部41tから突出する部分が形成されていないので、沿面距離B2が短くなっており、短絡のおそれがあった。これに対し、本実施形態に係る絶縁部材10は、突出面15b、突出面16bを有しているので、各突出面の部分により、図3(a)に示す沿面距離B1を著しく長くすることができる。その結果、ステータコア2とコイル4との絶縁性を高くすることができ、短絡のおそれを解消することができるという効果が得られる。
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
1・・・ステータ、2・・・ステータコア(コア)、2a・・・内周端部、2t,3t・・・端面、3・・・ステータティース(ステータ)、3a,3b・・・側面、4・・・コイル、4a・・・外周端部、10・・・絶縁部材(絶縁紙構造)、11・・・第1面部、12・・・第2面部、13・・・第3面部、14・・・第4面部、15・・・第5面部、15a,16a・・・直交面、15b,16b・・・突出面、16・・・第6面部、S・・・絶縁紙、SL・・・スロット

Claims (1)

  1. 単一の絶縁紙を折り曲げて形成する回転電機の絶縁紙構造であって、
    ステータの軸方向の一方の端面を覆う第1面部と、
    前記第1面部から延在しコアの前記軸方向の一方の端面を覆う第2面部と、
    前記ステータの前記端面に直交する側面を覆う第3面部と、
    前記ステータの前記側面と反対側の側面を覆う第4面部と、
    前記第3面部に直交する直交面と前記コアの前記端面から前記軸方向に突出する突出面とを有する第5面部と、
    前記第4面部に直交する直交面と前記コアの前記端面から前記軸方向に突出する突出面とを有する第6面部と、
    を備えることを特徴とする絶縁紙構造。
JP2019165367A 2019-09-11 2019-09-11 絶縁紙構造 Pending JP2021044935A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023061737A1 (de) * 2021-10-11 2023-04-20 Robert Bosch Gmbh Nutauskleidung für einen rotor oder stator einer elektrischen maschine

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