JP2023154801A - ステータ - Google Patents

Abstract

【課題】縁性を確保しつつ放熱性を向上させたモータ用ステータを提供する。【解決手段】本発明のステータは、電磁鋼板を積層したステータコアと、平角線で形成されたコイルとを有し、上記平角線の一部をステータコアのスロット内に挿入して成る。そして、少なくとも上記平角線のスロット内に挿入した部分が樹脂フィルムで覆われており、上記スロット内の隙間に絶縁体が充填することとしたため、スロット内の隙間で熱伝達経路が分断されず、絶縁性を確保しつつ放熱性を向上させたステータを提供することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、ステータに係り、更に詳細には、モータ用ステータに関する。

電動車向けのモータのステータは、一般的に、コイルを形成する導線に平角線を用いることで、ステータコアのスロットに対する導線の占有率を高めて抵抗値を低減している。

上記平角線は、平角線同士及び平角線－ステータコア間の絶縁性を確保するため絶縁紙に覆われてスロット内に挿入される。（特許文献１参照）

国際公開第２０２０／０１７１３３号

しかしながら、特許文献１のステータは、ステータコアのスロット径を平角線よりも大きくして平角線の挿入を容易にしており、絶縁紙－ステータコア間や、隣接する平角線を覆う絶縁紙間に隙間を有する。この隙間は空気層を形成し、熱伝達経路を分断して放熱性を低下させる。

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、平角線間及び平角線－ステータコア間の絶縁性を確保しつつ放熱性を向上させたモータ用ステータを提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、平角線を樹脂フィルムで覆い、かつスロットの内の隙間に絶縁体を充填することにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明のステータは、電磁鋼板を積層したステータコアと、平角線で形成されたコイルと、を有し、上記平角線の一部をステータコアのスロット内に挿入して成る。
そして、少なくとも上記平角線のスロット内に挿入した部分が樹脂フィルムで覆われており、上記スロット内の隙間に絶縁体が充填されていることを特徴とする。

本発明によれば、平角線を樹脂フィルムで覆い、かつスロット内の隙間に絶縁体を充填することとしたため、熱伝達経路が分断されず、平角線間及び平角線－ステータコア間の絶縁性を確保しつつ放熱性を向上させたステータを提供することができる。

本発明のステータのスロット部分の軸と直交する方向の断面図である。 ステータコアに平角線のセグメントを挿入する状態を説明する図である。 平角線を覆う樹脂フィルムの凸部形状の例を示す図である。

本発明のステータについて詳細に説明する。
本発明のステータは、ロータと組み合わせて回転モータに用いられるステータであり、図１に示すように、電磁鋼板を積層したステータコアと、平角線で形成されたコイルとを有し、上記平角線の一部をステータコアのスロット内に挿入して成る。そして、上記平角線は、少なくともスロット内に挿入した部分が樹脂フィルムで覆われており、上記スロット内の隙間に絶縁体が充填されている。

一般的に、ステータは、図２に示すように、Ｕ字型の平角線のセグメントをステータコアのスロット内に挿入し、平角線のセグメント同士を接続することでコイルを形成して作製する他、ストレートの平角線をステータコアに挿し、両端を捻じり曲げて溶接接続しコイルを形成するなどして作製される。

上記平角線のセグメントをスロット内に挿入する際、平角線の片寄りなどによって平角線とスロットのエッジとが干渉して平角線に傷がつき易く、エナメルなどの絶縁膜が剥がれて絶縁性が低下するおそれがある。

本発明のステータは、平角線の少なくともスロット内に挿入する部分が樹脂フィルムで覆われており、平角線が樹脂フィルムで保護されているので、スロットと平角線との間の隙間が僅少であり、平角線とスロットのエッヂなどとが干渉した場合であっても、平角線の傷つきが防止され、絶縁性が低下することがない。

また、ステータのスロットに平角線の挿入を容易にするために隙間（クリアランス）が設けられていても、本発明のステータは、スロットと平角線との間に絶縁体が充填されており、樹脂フィルムとステータコアとの間の熱伝達経路が隙間（空気）によって分断されない。したがって、平角線－樹脂フィルム‐絶縁体－ステータコアの熱伝達経路が形成され、これらの部材を介してコイルの熱が外部に放出されるので放熱性が優れる。

上記樹脂フィルムとしては、絶縁性を有し、熱伝導率が０．１５～０．３Ｗ／ｍＫ程度であり、かつ耐熱温度が２６０℃以上である樹脂フィルムを使用でき、例えば、ＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂や、ポリイミド樹脂などのフィルムを挙げることができる。

特に、ＰＴＦＥは、摩擦係数が小さいので挿入抵抗が小さく、ステータコアと接触しても強靭で破れ難いので、スロットと平角線との間の隙間を僅少にして平角線の占有率を向上させることができる。

上記樹脂フィルムは、スロット内に挿入された部分の平角線を覆っていればよく、コイルエンドなどスロットから露出した部分の平角線まで覆う必要はない。しかし、平角線がエネメル被覆されていない裸線である場合は、スロットから露出した部分で短絡するおそれが生じるため、スロットから露出した部分の平角線をも覆っていることが好ましい。

上記樹脂フィルムは、その外面、すなわち、平角線と対面する面とは逆側の面に凸部を有することが好ましい。
樹脂フィルム外面の凸部によって、樹脂フィルムで覆われた平角線同士や該平角線とスロットの内面との間に隙間が確保され、平角線がスロットなどに直接接触することが防止されると共に、スロット内での平角線の片寄りが防止され、スロット内の隙間に絶縁体を充填し易くなる。

上記絶縁体としては、熱伝導率が高い樹脂を使用でき、熱伝導率が３～６Ｗ／ｍＫである樹脂を好ましく使用できる。特にエポキシ樹脂は、硬化剤を含むモノマーやプレポリマーを熱硬化させて形成するため、スロット内に充填する際の粘度が低く充填し易いので好ましく使用できる。

上記凸部の高さは５０μｍ～１００μｍであることが好ましい。上記範囲内であることで、絶縁体の充填容易性と平角線の占有率向上とを両立できる。

上記凸部の形状は、図３に示すように、例えばドット状、破線状、線状など特に制限はないが、スロット内に充填する絶縁体の流れに沿った破線状又は線状であると充填欠陥が生じ難く放熱性が向上する。

特に、図３（ｄ）で示すように、凸部が、平角線の長さ方向と斜めに交わる方向に螺旋状に配置されていると、コイルエンドから絶縁体を充填する際、絶縁体が平角線の周りを螺旋状に流れ、平角線の全周に絶縁体が行き渡るので充填欠陥の発生を防止できる。

上記凸部を除いた上記樹脂フィルムの厚さは、要求される性能などによって適宜選択することができ、凸部の高さやその間隔にもよるが凸部のみで形成された網目構造であってもよい。

上記凸部を除いた部分の厚さが薄すぎると強度が低下して平角線をスロット内に挿入する際スロットのエッジなどと擦れて破れる虞があり、厚すぎると放熱性やスロット内の平角線の占有率が低下し、薄すぎると強度が低下して平角線をスロット内に挿入する際、スロットのエッジなどと擦れて破れる虞がある。

上記平角線は、１つのスロット内に複数本挿入することができ、これらの平角線はスロットの内径側、すなわちロータ側に寄せて径方向に並んで配置されていることが好ましい。上記平角線の配置は、治具を用いて平角線を内径（ロータ）側に寄せて保持することの他、上記凸部の高さによっても調整できる。

平角線とスロット内面との隙間に充填された絶縁体の厚さが、外径側よりも内径側が薄く、平角線がロータコア側に配置されていることで、ステータとロータ間に生じる磁束の減少を防止でき、高出力のモータを形成できる。

１ ステータコア
１１ スロット
２ 平角線
３ 樹脂フィルム
３１ 凸部
１ 絶縁体

Claims (5)

1. 電磁鋼板を積層したステータコアと、平角線で形成されたコイルとを有し、
   上記平角線の一部をステータコアのスロット内に挿入して成るステータであって、
   少なくとも上記平角線のスロット内に挿入した部分が樹脂フィルムで覆われており、
   上記スロット内の隙間に絶縁体が充填されていることを特徴とするステータ。
2. 上記平角線を覆った上記樹脂フィルムが、上記平角線と対面する面とは逆側の外面に凸部を有することを特徴とする請求項１に記載のステータ。
3. 上記凸部の高さが５０μｍ～１００μｍであることを特徴とする請求項２に記載のステータ。
4. 上記凸部が螺旋状に配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のステータ。
5. １つのスロット内に上記平角線が複数本挿入され、
   上記複数の平角線が、ロータ側に寄せて径方向に並んで配置されていることを特徴とする請求項１に記載のステータ。

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