JP2021176260A - ステータ - Google Patents

Abstract

【課題】大電流を流すことが可能なステータコイルのステータへの挿入、装着作業を容易にする。【解決手段】ダイカスト（金型鋳造）などによって成形された平角形状の断面形状を有する波巻きで１巻のコイルを相毎にステータコアの片側から階段状に挿入した後、絶縁樹脂でモールドする。【選択図】 図６

Description

本発明は、低電圧で大電流が流れる回転電動機（以下、モータ）に使用されるステータコイルの構造に関するものである。

小型、高トルク密度化を図るために、平角線を用いて波巻するモータが広く使用されている。このようなモータの巻線の波巻きにおいては、平角線の中央部を松葉形状に折り曲げた松葉形状の松葉コイルセグメントの両端を固定子の一対のスロットの挿入側から挿入し、スロットの反挿入側から突出した巻線セグメントの一端と、当該一対のスロットに対し、回転方向に所定ピッチ離間したスロットの反挿入側から突出した他の巻線セグメントの一端とを溶接している（例えば、特許文献１参照） 。

特開２０１４−９０５４６

しかしながら、松葉コイルセグメントを利用した波巻きコイルでは、ステータコアの内周側と外周側では溶接部の形状が異なるため、コイルセグメントの溶接作業が煩雑になるという課題がある。

また、溶接部分に溶接不具合があると、製造ライン又は出荷後に断線が発生するという課題がある。

そこで、本発明は、煩雑な溶接作業を必要としないコイルおよびステータを提供するものである。

請求項１乃至請求項３記載の発明は、ロータと共にモータを構成するステータの巻線構造であって、環状をなし、周方向の複数の位置でそれぞれ内向きに開いて放射状に延びる複数のスロットを有するステータコアと、前記ステータコアの複数のスロットに絶縁フィルムを挿入した後、同一相の巻線群として、前記複数のスロットのうち、特定の複数のスロットを通過するように、成形または製造された波巻きで前記スロットに合わせた断面形状を有する１巻のコイルを、各相のコイルエンド部分の位置が階段状になるように前記ステータコアの片側から挿入した後、絶縁樹脂でモールドしたステータを構成することに特徴を有する。

請求項４記載の発明は、請求項１記載のステータにおいて、前記ステータコアの複数のスロットに絶縁フィルムを挿入する代わりに、エナメル、ポリウレタン、ポリエステルなどの絶縁樹脂で被覆した前記コイルを前記ステータコアに挿入することに特徴を有する。

請求項５記載の発明は、請求項１および請求項２に記載のステータにおいて、前記コイルを成形または製造する際、コイルの端部を外部電源の給電接続用コネクタと嵌合可能な形状とすることに特徴を有する。

請求項１乃至請求項３記載の発明によれば、成形または製造された前記スロット形状に合わせた断面形状を有する１巻のコイルを、各相のコイルエンド部分の位置が階段状になるように前記ステータコアの片側から挿入したことで、煩雑な溶接作業を行うことなくコイルのさせることができる。

請求項４記載の発明によれば、成形または製造された前記コイルをエナメル、ポリウレタン、ポリエステルなどの絶縁樹脂で被覆することで、ステータコアの複数のスロットに絶縁フィルムを挿入する作業を減らすことができる。

請求項５記載の発明によれば、成形または製造された前記コイルの端部を外部電源の給電接続用コネクタと勘合可能な形状することで、煩雑な端末処理作業を減らすことができる。

本発明のステータにおける１相分のコイルを示す斜視図である。 本発明のステータコアの平面図である。 １相分のコイルを挿入した本発明のステータの正面図である。 １相分のコイルを挿入した本発明のステータの一部を抽出して示す平面図である。 ３相分のコイルを挿入した本発明のステータの正面図である。 ３相分のコイルを挿入した本発明のステータの斜視図である。

本発明の実施例１について図１および図３を用いて説明する。図１は本発明のステータＡ（図３参照）を構成する１相分のコイルを示す斜視図、図２はステータコア２の平面図である。１はダイカストにより成形したり、条材料から製造したり、あるいは、板状の材料をプレス加工する等して製造した波巻きで平角形状の断面形状を有する１巻のコイルであり、２は回転電動機におけるステータコアである。

コイルエンド３ａはステータコア２に干渉しないステータコア２の中心部側に位置するので、図３に示すように、ステータコア２の片側（図面上側）からスロット４にコイル１を挿入することができる。また、１相分のコイルを挿入したステータＡの一部を抽出した図４に示すように、コイル１はスロット４に合わせた平角形状の断面形状とすることでスロット４の断面積を効率的に使用できるので電線を幾重にも巻くことなく、大電流を通電することが可能となる。なお、コイル１とステータコア２はコイル１とスロット４との間に挿入した図示しない絶縁フィルムにより絶縁する。

図５は本発明の３相分のコイルを挿入したステータＡの正面図、図６は同じく３相分のコイルを挿入したステータＡの斜視図である。図５、図６に示すように、Ｕ相コイル１ｕ、Ｖ相コイル１ｖ、Ｗ相コイル１ｗは、各相のコイルエンドが階段状となるようにコイル１ｕ、１ｖ、１ｗの挿入量を変えることで、各相のコイルエンド間に絶縁距離を設ける。この状態で、ステータコア２と各相コイル１ｕ、１ｖ、１ｗを絶縁樹脂でモールドし、ステータコア２と各相のコイル１ｕ、１ｖ、１ｗを固定することで、各相コイル１ｕ、１ｖ、１ｗ間を確実に絶縁する。各相コイルの中性点５ｕ、５ｖ、５ｗは、中性コイル６で接続する。

このように、１巻のコイルを利用して回転電動機のステータを構成することで、大電流を通電するために、ステータコアに幾重にも電線を巻く巻き線作業、多数の松葉コイルセグメントを挿入した後、各松葉コイルセグメントを溶接作業するといった煩雑な作業をなくすことができる。

また、コイル１ｕ、１ｖ、１ｗを成形または製造した後、エナメル、ポリウレタン、ポリエステルなどの絶縁樹脂で被覆して、ステータコア２に挿入してステータＡを構成するとステータコア２の複数のスロット４に絶縁フィルムを挿入する作業を減らすことができる。

図１に示すように、コイル１の端部７は平板となっているため、さらに、前記コイル１ｕ、１ｖ、１ｗの端部７ｕ、７ｖ、７ｗを外部電源の給電接続用コネクタと嵌合可能な形状することで、各相コイルの端部に給電接続用コネクタに取り付けるだけで済むので、煩雑な端末処理作業を減らすことができる。

低電圧で大電流を通電する必要がある回転電動機におけるステータに利用可能である。

１ １相分のコイル
１ｕ Ｕ相コイル
１ｖ Ｖ相コイル
１ｗ Ｗ相コイル
２ ステータコア
３ａ 挿入側のコイルエンド
３ｂ 挿入側と反対側のコイルエンド
４ スロット
５ コイルの中性点
５ｕ Ｕ相コイルの中性点
５ｖ Ｖ相コイルの中性点
５ｗ Ｗ相コイルの中性点
６ 中性コイル
７ コイルの端部
７ｕ Ｕ相コイルの端部
７ｖ Ｖ相コイルの端部
７ｗ Ｗ相コイルの端部
Ａ ステータ

Claims (5)

1. ロータと共に回転電機を構成するステータの巻線構造であって、環状をなし、周方向の複数の位置でそれぞれ内向きに開いて放射状に延びる複数のスロットを有するステータコアと、前記ステータコアの複数のスロットに絶縁フィルムを挿入した後、同一相の巻線群として、前記複数のスロットのうち、特定の複数のスロットを通過するように、ダイカスト（金型鋳造）により成形された波巻きで前記スロットに合わせた断面形状を有する１巻のコイルを、各相のコイルエンド部分の位置が階段状になるように前記ステータコアの片側から挿入した後、絶縁樹脂でモールドすることを特徴とするステータ。
2. ロータと共に回転電機を構成するステータの巻線構造であって、環状をなし、周方向の複数の位置でそれぞれ内向きに開いて放射状に延びる複数のスロットを有するステータコアと、前記ステータコアの複数のスロットに絶縁フィルムを挿入した後、同一相の巻線群として、前記複数のスロットのうち、特定の複数のスロットを通過するように、条材料から製造した波巻きで前記スロットに合わせた断面形状を有する１巻のコイルを、各相のコイルエンド部分の位置が階段状になるように前記ステータコアの片側から挿入した後、絶縁樹脂でモールドすることを特徴とするステータ。
3. ロータと共に回転電機を構成するステータの巻線構造であって、環状をなし、周方向の複数の位置でそれぞれ内向きに開いて放射状に延びる複数のスロットを有するステータコアと、前記ステータコアの複数のスロットに絶縁フィルムを挿入した後、同一相の巻線群として、前記複数のスロットのうち、特定の複数のスロットを通過するように、板状の材料から製造した波巻きで前記スロットに合わせた断面形状を有する１巻のコイルを、各相のコイルエンド部分の位置が階段状になるように前記ステータコアの片側から挿入した後、絶縁樹脂でモールドすることを特徴とするステータ。
4. 請求項１乃至請求項３の何れかに記載のステータにおいて、前記ステータコアの複数のスロットに絶縁フィルムを挿入する代わりに、エナメル、ポリウレタン、ポリエステルなどの絶縁樹脂で被覆した前記コイルを前記ステータコアに挿入することを特徴とするステータ。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載のステータにおいて、前記コイルを成形または製造する際、コイルの端部を外部電源の給電接続用コネクタと嵌合可能な形状とすることを特徴とするステータ。

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