JP4073705B2

JP4073705B2 - Rotating electric machine

Info

Publication number: JP4073705B2
Application number: JP2002136744A
Authority: JP
Inventors: 正昭角; 透池田; 剛栗林
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-05-13
Filing date: 2002-05-13
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2022-05-13
Also published as: JP2003333789A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機、例えば、モータや発電機のような回転電機に関し、特に、複数の分割コアを環状に連結し、接続部が絶縁されてなる回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転電機のステータには、複数の分割コアから構成されているものがある。分割コアは、円弧状のヨーク部と内径方向に延在するポール部とからなり、該ポール部にコイルが巻回されている。
【０００３】
この種のステータにおいては、コモン線の結線部分が露出されていることは好ましくないので絶縁処理が施される。この絶縁処理としては、ワニスを含浸させるもの、樹脂によりモールドさせるもの等が知られている。
【０００４】
これに関連して、本出願人は、コモン線を形成する環状のバスバーとコイルの端部とを接続し、この接続部の周囲を囲い、上面が開口する形状のステータカバーを用い、上面の開口部からシール剤を充填して絶縁を図るという構造（特開２００１−２５１８７号公報参照）を提案している。
【０００５】
この構造によれば、接続部をシール剤により絶縁し漏電や短絡を防止することができ、また、ステータカバーの構造によりシール剤の流出を防止することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のワニスを含浸させる方法においては、ワニスの臭気によりステータを組み立てる作業環境が悪化する。また、ワニスは粘性が低いために他の部分へ流出することがある。特に、ステータ内面とロータとの間には適当な空隙が必要であることから、この部分にワニスが流出しないように対処する必要がある。
【０００７】
一方、樹脂によりモールドさせる方法では、専用の成形用金型を製作する必要があり高コストとなる。
【０００８】
また、ステータカバーの開口部からシール剤を注入する構造では、上記の特徴を有する一方、接続部ごとにシール剤を注入するので、その注入量を管理する必要がある。従って、生産性向上の観点から、ステータのさらなる簡便な構造とシール剤注入方法が望まれる。
【０００９】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ステータのコイル接続部を簡素な構成とし、しかも生産性の高い手段により絶縁し、さらにコイル接続部の漏電や短絡を防止することを可能にする回転電機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る回転電機は、複数の分割コアを環状に連結してなるステータを有する回転電機において、前記分割コアは、積層鋼板と、前記積層鋼板の一部を絶縁するインシュレータと、前記インシュレータに巻回されるコイルと、前記インシュレータに固定されてコイルを固定し且つ電気的に接続されるターミナルとからなり、前記インシュレータは、軸方向に立設する第１上方壁および第２上方壁と、前記第１上方壁および第２上方壁とを連結する連結面とを有し、前記ターミナルは、前記第１上方壁および第２上方壁との間に配置され、前記インシュレータは、前記連結面、前記第１上方壁、前記第２上方壁のそれぞれに、周方向の一端に窪み部を形成し且つ他端に突出部を形成し、前記窪み部と前記突出部とを噛合させることで、隣接するインシュレータとの間でその連結面同士、第１上方壁同士および第２上方壁同士が、それぞれの一部で重合して当接することにより径方向断面が略コ字形状の１つの連結環状溝を形成し、前記連結環状溝に注入されたシール剤により前記ターミナルが絶縁されていることを特徴とする。
【００１１】
このように環状溝を形成する簡素な構造によりコイルの絶縁を行うことができる。また、環状溝に連続的にシール剤を注入することが可能なため絶縁を１回の工程で完了させることができるため、一層生産性の向上を図ることができる。
【００１２】
この場合、前記インシュレータは隣接するインシュレータとの間でその連結面同士、第１上方壁同士および第２上方壁同士が、それぞれの一部で重合して当接されていることから、シール剤が漏洩し難い。前記連結環状溝は、前記ステータの内周側に設けられていてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る回転電機の好適な実施の形態を挙げ、添付の図１〜図１３を参照しながら説明する。
【００１４】
図１に示すように、本実施の形態に係る結線構造を採用したステータ１０は、所謂、３相Ｙ型結線のステータであり、３相の入力端子Ｕ、Ｖ、Ｗと、１８個の分割コア１２とを有する。
【００１５】
図２〜図５に示すように、ステータ１０の組み立て前の状態における分割コア１２は、プレスにより打ち抜いた略Ｔ字状の鋼板を複数枚かしめて一体化した積層鋼板２４と、前記積層鋼板２４を絶縁するインシュレータ２１および２２と、該インシュレータ２１および２２を介して前記積層鋼板２４に巻回されるコイル１４と、金属製のターミナル１８および２８とを有する。
【００１６】
積層鋼板２４は、略Ｔ字状であり、「Ｔ」字の上辺に相当する部分２４ａはステータ１０におけるヨークとなる。また、「Ｔ」字の下辺延出部に相当する部分２４ｂはステータ１０におけるポール部（または突極部）となる。
【００１７】
コイル１４は、絶縁被膜を有する素線１３からなる。各コイル１４のステータ１０における内径側（矢印Ａ側）の一端である延出部１６は、分割コア１２に設けられた前記ターミナル１８で互いに電気的に接続されており、Ｙ型結線の中性点を形成する。各コイル１４の外径側（矢印Ａの反対側）の他端は、円環状の入力線バスバー（図示せず）によって入力端子Ｕ、Ｖ、Ｗのいずれかに接続されている。具体的には、３つおきの６個の分割コア１２が入力端子Ｕと接続され、それ以外で、３つおきの６個の分割コア１２が入力端子Ｖと接続され、さらに残りの６個の分割コア１２が入力端子Ｗと接続されている。各分割コア１２、入力端子Ｕ、Ｖ、Ｗおよび入力線バスバーは、中空のハウジング（またはケース）１９上に組み立てられている。
【００１８】
ターミナル１８は、後述する連結環状溝８８内に設けられており、この連結環状溝８８に注入されたシール剤２０によって絶縁されている。
【００１９】
前記のように、分割コア１２は、コイル１４の内径側の一端である延出部１６を固定するとともに電気的に接続する金属製のターミナル１８と、コイル１４の外径側の一端部２６を固定するとともに電気的に接続する金属製のターミナル２８とを含む。ターミナル１８とターミナル２８とは同一の部材から構成されている。
【００２０】
延出部１６は、内径側に延在する第１延出部１６ａと、周方向に延在する第２延出部１６ｂと、外径側へ延在する第３延出部１６ｃとの湾曲乃至屈曲構造からなる。第１延出部１６ａの根元部は、ターミナル１８の一端である第１固定部１８ｂに電気的に接続されるともにその位置が固定され、一方、第１延出部１６ａは前記第１固定部１８ｂの前後に設けられた２つの切欠部３０および３２によって矢印Ａ方向にガイドされている。
【００２１】
第２延出部１６ｂは、前記第１延出部１６ａに直交するように湾曲乃至屈曲し、第３延出部１６ｃは前記第２延出部１６ｂに対してさらに直交するように延在する。実際、前記第１延出部１６ａ、第２延出部１６ｂおよび第３延出部１６ｃは仮想される同一平面内に位置する。
【００２２】
図３〜図５に示すように、ターミナル１８（および２８）は、略Ｔ字状の金属端子であり、インシュレータ２１の溝７０（８４）へ挿入される挿入部１８ａ（２８ａ）と、前記第１延出部１６ａを固定する第１固定部１８ｂ（２８ｂ）と、隣接する他の分割コア１２の第３延出部１６ｃを固定する第２固定部１８ｃ（２８ｃ）とを有する。挿入部１８ａ（２８ａ）のやや上部には、ポンチ等によってプレスした小突起（係合部）１８ｄ（２８ｄ）が設けられている。
【００２３】
図４に示すように、インシュレータ２１および２２は、コイル１４が巻回されるコイル巻回部３４、３６と、内径側でこれらのコイル巻回部３４および３６の面に対して垂直に設けられる周壁４０および４２と、外径側でコイル巻回部３４および３６の面に垂直に設けられる周壁４４および４６とを有する。コイル巻回部３４とコイル巻回部３６、周壁４０と周壁４２並びに周壁４４と周壁４６は、それぞれ一部が重なり合って結合する。すなわち、インシュレータ２１の下方からインシュレータ２２が挿入され両インシュレータ２１と２２とが一体化される。このように一体化された結果得られる中央部の孔４８には、多数枚の積層鋼板２４が装入され、積層鋼板２４とコイル１４とは電気的に絶縁される。
【００２４】
インシュレータ２１の内径側の上方（インシュレータ２２の方向を下方としたときの反対方向）には、周壁４０の一部をなし、ステータ１０の軸方向に立設する第１上方壁５０と、該第１上方壁５０より内径側に離間し前記第１上方壁５０に略平行な第２上方壁５２と、第１上方壁５０と第２上方壁５２の下端部を連結する連結面５４とを有する。
【００２５】
インシュレータ２１は、第２上方壁５２の左右根元部からさらに内径側に向かって延在する２つの台部５６と５８とを有する。このうち、図４における右方（以下、単に右方という。右方の反対側を左方という。）の台部５８においては、第２上方壁５２は、延出部１６の延出方向を案内するための厚肉形状となってガイド部６０を形成している。ガイド部６０は前記切欠部３０の一側面を形成している。
【００２６】
第２上方壁５２において切欠部３０と左右対称の位置には、切欠部６４が設けられている。切欠部３０に対して外径方向（矢印Ａの反対方向）の第１上方壁５０には、前記切欠部３２が設けられている。
【００２７】
第１上方壁５０のやや内径側には、周方向の切欠部（被係合部）６６を有する小片６８が立設しており、この小片６８と第１上方壁５０との間には、溝７０が設けられている。
【００２８】
ガイド部６０、連結面５４および第１上方壁５０の右方側縁部は、やや突出して突出部７２を形成している。
【００２９】
インシュレータ２１を図４の背面側斜め上方から見た状態を図５に示す。この図５に示すように、周壁４４の中央よりやや左方（図５における右方）には、コイル１４の端部が通る切欠部７４が設けられている。また、周壁４４の左方端部（図５における右方端部）が外径側にやや張り出した張り出し部７５の内面側に窪み部７６を形成している。周壁４４の右方端部は前記窪み部７６に嵌合する形状にやや突出した突出部７８が形成されている。
【００３０】
周方向の中央部で、周壁４４よりやや外径側には、前記小片６８と同形状の小片８０が立設されている。この小片８０には、周方向に延在する切欠部８２が設けられている。小片８０と周壁４４との間には、前記溝７０と同形状の溝８４が設けられている。
【００３１】
連結面５４、第１上方壁５０および第２上方壁５２の左方端部は、これらの各内側面がやや窪んで窪み部８６を形成している。この窪み部８６は、前記突出部７２と噛合する形状になっている。
【００３２】
インシュレータ２１および２２の材質としては、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）を用いると、耐熱性、機械的強度、剛性、電気的絶縁性、寸法安定性、耐クリープ性に優れているので好適である。
【００３３】
次に、インシュレータ２１および２２、ターミナル１８および２８、積層鋼板２４、コイル１４により分割コア１２を組み立てる方法について説明する。
【００３４】
まず、インシュレータ２１の溝７０（図３参照）にターミナル１８の挿入部１８ａを挿入する。ターミナル１８の小突起１８ｄが、小片６８の切欠部６６に係合し、ターミナル１８の抜け止めとして作用する。同様に、インシュレータ２１の溝８４（図３参照）にターミナル２８の挿入部２８ａを挿入する。小突起２８ｄが切欠部８２に係合し、ターミナル２８の抜け止めとして作用する。
【００３５】
次に、インシュレータ２１および２２によって形成される孔４８（図４参照）に、多数枚の積層鋼板２４を挿入する。
【００３６】
次いで、コイル巻回部３４、３６に素線１３を巻回し、コイル１４を形成する。具体的には、図６に示すように、まず、内側に積層鋼板２４が介在するインシュレータ２１、２２を第１治具１００および第２治具１０２により固定する。第１治具１００は、インシュレータ２１の外径側、つまり周壁４４側を保持する。第１治具１００は、巻回モータ（図示せず）により軸心Ｃを中心として回転可能である。第２治具１０２は、インシュレータ２１の内径側、つまり周壁４０側を保持する。
【００３７】
さらに、図７に示すように、第２治具１０２の上面に設けられたピン１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃおよび１０２ｄに対して、素線案内機構（図示せず）により素線１３を順に絡める。ピン１０２ａより先の素線１３の端部はチャック（図示せず）により第２治具１０２と一体的に固定されている。前記素線案内機構は、さらに、ガイド部６０の側面に対して素線１３を絡めるように案内し、切欠部３０、第１固定部１８ｂ、切欠部３２を経由してコイル巻回部３４、３６に前記素線１３を導く。このとき、ピン１０２ｃ、１０２ｄおよびガイド部６０の相対的な位置と形状によって、前記第１延出部１６ａ、第２延出部１６ｂおよび第３延出部１６ｃが形成される。
【００３８】
コイル巻回部３４、３６に導かれた素線１３の端部は、素線供給部１０４から導出されている。素線供給部１０４は、軸心Ｃと平行な矢印Ｂ方向に進退可能であり、その進退量は前記巻回モータの回転量に同期して制御可能となっている。
【００３９】
そして、巻回モータにより、第１および第２治具１００、１０２とインシュレータ２１、２２を軸心Ｃを中心に回転させる。このとき、巻回モータの回転量に応じて素線供給部１０４を矢印Ｂ方向に進退させながら、コイル巻回部３４、３６に素線１３を巻回させる。
【００４０】
次に、図８に示すように、素線１３を巻回し、コイル１４が形成された後、前記素線案内機構により、素線１３を切欠部７４、第１固定部２８ｂを介してピン１００ａおよび１００ｂに絡めるように導く。ピン１００ｂには、中央部に形成された溝部を通るように素線１３を導く。
【００４１】
次いで、コイル１４から出ている素線１３の両端部をターミナル１８の第１固定部１８ｂと、ターミナル２８の第１固定部２８ｂで仮固定する。
【００４２】
さらに、コイル１４から出ている素線１３の両端部を切断箇所１０６および１０８でカットする。切断箇所１０６は前記ピン１０２ｃと１０２ｄとの間であり、後述するように分割コア１２をステータ１０に組み立てたとき、前記第３延出部１６ｃが隣接する分割コア１２における第２固定部１８ｃに位置する場所がこの切断位置として好適である。また、切断箇所１０８は、第１固定部２８ｂのやや外径側である。
【００４３】
この後、分割コア１２を第１治具１００および第２治具１０２から取り外して、コイル１４の巻回処理を終了する。
【００４４】
次に、コイル１４が巻回された分割コア１２をステータ１０に組み付ける手順について図９〜図１１を参照しながら説明する。
【００４５】
まず、図９に示すように、ハウジング１９に最初の分割コア１２（分割コア１２ａとして区別する。）を位置決めしてセットする。
【００４６】
次に、図１０に示すように、２番目の分割コア１２（分割コア１２ｂとして区別する。）を分割コア１２ａの右側、つまり図１０における反時計方向にセットする。このとき、ハウジング１９に対して分割コア１２ｂを上方からセットすると、分割コア１２ｂのコイル１４の第３延出部１６ｃは、分割コア１２ａを構成するターミナル１８の第２固定部１８ｃ上に位置することとなる。このように、簡便な挿入方法によってコイル１４の第３延出部１６ｃが前記第２固定部１８ｃに係合される。
【００４７】
また、その際、分割コア１２ａを構成するインシュレータ２１の窪み部８６（図５も参照）と、分割コア１２ｂ側のインシュレータ２１の突出部７２とが噛合するので、連結面５４同士、第１上方壁５０同士および第２上方壁５２同士は、それぞれの一部が重合して当接し、接合部分は段差のない面を形成することとなる。このように、分割コア１２ａおよび１２ｂの連結箇所において、インシュレータ２１の第１上方壁５０と第２上方壁５２との間は隙間なく接合し連結環状溝８８を形成する。
【００４８】
なお、第３延出部１６ｃを第２固定部１８ｃに係合させる工程および隣接する分割コア１２ｂを連結させる工程は、上記のように同時に行われる必要はなく、例えば、第３延出部１６ｃを第２固定部１８ｃに係合させた後に、分割コア１２ｂを連結させてもよい。
【００４９】
この後、同様の手順により、分割コア１２ｂのさらに左側に他の分割コア１２を順次１７個目の分割コア１２（分割コア１２ｑとして区別する。図１１参照）まで連結する。
【００５０】
次に、図１１に示すように、最後の分割コア１２（分割コア１２ｒとして区別する。）を分割コア１２ｑと分割コア１２ａの間にセットする。このとき、分割コア１２ａ側のコイル１４の延出部１６を分割コア１２ｒと干渉しない位置へ待避させておく。
【００５１】
分割コア１２ｒをセットした後、分割コア１２ａ側のコイル１４の延出部１６を元の位置に戻し、分割コア１２ｒの第２固定部１８ｃに係合させる。
【００５２】
分割コア１２は、ハウジング１９に直接配設する必要はなく、所定のホルダまたはリングに配設し、その後ハウジング１９に圧入するようにしてもよい。
【００５３】
こうして、１８個の分割コア１２が連結されると、前記連結環状溝８８が形成される。
【００５４】
次いで、各コイル１４の第１延出部１６ａとターミナル１８の第１固定部１８ｂとを接続する。また、各コイル１４の第３延出部１６ｃとターミナル１８の第２固定部１８ｃとを接続する。具体的には、前記第１固定部１８ｂを第１延出部１６ａに対して加熱圧着し、第１延出部１６ａに被覆されている絶縁被膜を溶融除去することにより、第１延出部１６ａの銅線と第１固定部１８ｂとを電気的に接続する。第３延出部１６ｃと第２固定部１８ｃとの接続についても同様に加熱圧着により接続する。また、同様の手順により、各分割コア１２の外径側におけるターミナル２８の第２固定部２８ｃを前記入力線バスバーに接続する。
【００５５】
このようにして、各コイル１４はコモン線同士がターミナル１８を介して接続される。このとき、ターミナル１８は分割コア１２の一部となっているので、接続作業時には、接続用の別部品を用いる必要がない。つまり、コモン線用バスバーまたはプリント基板などの専用の別部品が不要であることから、接続作業を簡便に行うことができるとともに、組み立て工数が少なくて済む。
【００５６】
次に、図１２に示すように、連結環状溝８８の全周にわたりシール剤２０を注入する。シール剤２０は、シール注入器３００の先端部を前記連結環状溝８８に沿って移動させながら注入する。図１２は、注入開始点Ｐから反時計方向にシール剤２０を注入する工程を示している。
【００５７】
この注入処理時において、シール剤２０の粘度は、３０〜１００［Ｐａ・ｓ］の範囲が好適であり、この範囲の粘度のシール剤２０を用いると、連結環状溝８８内にむらなく注入することができる。つまり、シール剤２０の粘度は１００［Ｐａ・ｓ］以下なので適度な流動性があり、連結環状溝８８の一部にやや多くのシール剤２０が注入されたとしても、時間の経過とともにシール剤２０は流動して連結環状溝８８内にほぼ均一に充填されることとなる。
【００５８】
一方、シール剤２０の粘度が、前記のように３０［Ｐａ・ｓ］以上なので適度な粘性がある。従って、シール剤２０は、分割コア１２の連結部、つまり突出部７２および窪み部８６で噛合する箇所から下面へ漏れることがない。特に、この連結部は、突出部７２および窪み部８６によって一部が重合して当接しているので、シール剤２０の漏れを防止することができる。
【００５９】
前記のとおり連結環状溝８８には、延出部１６が通る切欠部３０、３２、６４（図２参照）が存在する。これらの切欠部３０、３２、６４は比較的幅が狭く、またシール剤２０は比較的粘度が高いので、シール剤２０はこれらの切欠部３０、３２、６４からほとんど漏出することがない。
【００６０】
このように、シール剤２０の注入量は、注入時に箇所により比較的粗密が大きくてもよいので、結果として連結環状溝全周でのシール剤２０の均一な注入量の管理精度は低くてもよい。
【００６１】
また、シール剤２０を注入する連結環状溝８８は、各ターミナル１８に対して断続的な注入処理を行う必要がなく、シール剤２０を１回の工程で注入することができる。
【００６２】
なお、シール剤２０は、例えば、シリコン系の熱硬化型を用いると好適である。
【００６３】
次に、シール剤２０を注入したステータ１０を、電気炉に入れ加熱する。加熱されたシール剤２０は硬化してターミナル１８を絶縁する。具体的には、図１３に示すように、ターミナル１８は、シール剤２０によって完全に覆われるので絶縁され、ターミナル１８における漏電や短絡を防止する。
【００６４】
このようにして、１８個の分割コア１２が連結されるとともに絶縁処理が施され、ステータ１０の組み立てが終了する。
【００６５】
上記のように、本実施の形態に係る回転電機によれば、隣接する分割コア１２の連結面５４同士、第１上方壁５０同士および第２上方壁５２同士が端部で当接することにより連結環状溝８８を形成し、連結環状溝８８に注入されたシール剤２０によりターミナル１８を絶縁することができる。
【００６６】
しかも、シール剤２０を連結環状溝８８の全周に対して連続的に注入することができるので、処理時間が短い。この結果、生産効率が向上する。
【００６７】
また、予め連結環状溝８８が形成されているので、シール剤２０を注入する区画を仕切るための仕切部材が不要である。さらに、第１上方壁５０同士および第２上方壁５２同士は、雄雌形状により一部が重合して当接しているので、シール剤２０の漏出を防ぐことができる。
【００６８】
さらにまた、シール剤２０の粘度は、３０〜１００［Ｐａ・ｓ］の範囲で注入すると、適度な流動性により連結環状溝８８内にほぼ均一に充填することができるとともに、適度な粘性によりシール剤２０の漏出を防止することができる。
【００６９】
本発明に係る回転電機は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る回転電機によれば、コイル接続部を簡便な構造で絶縁し、コイル接続部の漏電や短絡を防止するという効果が達成される。
【００７１】
また、シール剤の注入工程は、連結環状溝に沿って連続的に行うことができるので、生産効率が向上する。
【００７２】
さらに、適切な粘性と流動性とを兼ね備えるシール剤を選定することにより、シール剤の漏出防止および均一な充填を図ることができる。
【００７３】
さらにまた、連結環状溝は、連結部分において一部が重合して当接されているので、シール剤の漏出をより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る回転電機のステータでシール剤を一部省略した平面図である。
【図２】ステータに組み付けられる分割コアの斜視図である。
【図３】ターミナルと該ターミナルが組み付けられるインシュレータの一部省略斜視図である。
【図４】インシュレータとターミナルと積層鋼板とを示す斜視図である。
【図５】インシュレータとターミナルとを外径方向からみた斜視図である。
【図６】コイルが巻回される前の分割コアが治具に固定された状態を示す平面説明図である。
【図７】分割コアにコイルが巻回される直前の状態を示す平面説明図である。
【図８】分割コアにコイルが巻回され、素線をカットする工程を示す平面説明図である。
【図９】ハウジングに分割コアが１個セットされた状態のステータの一部拡大平面図である。
【図１０】ハウジングに分割コアが２個セットされた状態のステータの一部拡大平面図である。
【図１１】ハウジングに分割コアが１８個セットされた状態のステータの一部拡大平面図である。
【図１２】シール注入器によりシール剤を注入する工程を示す平面説明図である。
【図１３】シール剤が注入された状態の連結環状溝を示す一部省略断面図である。
【符号の説明】
１０…ステータ１２…分割コア
１３…素線１４…コイル
１６、１６ａ〜１６ｃ…延出部１８、２８…ターミナル
１８ｂ、１８ｃ…固定部１８ｄ、２８ｄ…小突起（係合部）
２０…シール剤２１、２２…インシュレータ
３０、３２…切欠部５０、５２…上方壁
５４…連結面６０…ガイド部
８８…連結環状溝[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotating electrical machine, for example, a rotating electrical machine such as a motor or a generator, and more particularly to a rotating electrical machine in which a plurality of divided cores are connected in an annular shape and a connection portion is insulated.
[0002]
[Prior art]
Some stators of rotating electrical machines are composed of a plurality of divided cores. The split core includes an arc-shaped yoke portion and a pole portion extending in the inner diameter direction, and a coil is wound around the pole portion.
[0003]
In this type of stator, since it is not preferable that the connection portion of the common wire is exposed, an insulation treatment is performed. As this insulation treatment, those impregnated with varnish, those molded with resin, and the like are known.
[0004]
In this connection, the present applicant connects the annular bus bar forming the common wire and the end of the coil, surrounds the periphery of the connection, and uses a stator cover having a shape with an open top surface. A structure (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-25187) is proposed in which a sealing agent is filled from an opening to achieve insulation.
[0005]
According to this structure, it is possible to insulate the connecting portion with the sealant to prevent leakage or short circuit, and the structure of the stator cover can prevent the sealant from flowing out.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the method of impregnating the varnish, the working environment for assembling the stator is deteriorated by the odor of the varnish. Moreover, since the varnish has low viscosity, it may flow out to other parts. In particular, since an appropriate gap is required between the inner surface of the stator and the rotor, it is necessary to take measures to prevent the varnish from flowing into this portion.
[0007]
On the other hand, in the method of molding with resin, it is necessary to manufacture a dedicated molding die, which is expensive.
[0008]
In addition, the structure in which the sealant is injected from the opening of the stator cover has the above-described characteristics, but the sealant is injected for each connection portion, so that the injection amount needs to be managed. Therefore, from the viewpoint of improving productivity, a further simple structure of the stator and a sealing agent injection method are desired.
[0009]
The present invention has been made in consideration of such problems, and has a simple structure for the coil connection portion of the stator, which is insulated by a highly productive means, and further prevents leakage and short circuit of the coil connection portion. An object of the present invention is to provide a rotating electrical machine that enables the above.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The rotating electrical machine according to the present invention is a rotating electrical machine having a stator formed by annularly connecting a plurality of split cores, wherein the split cores are laminated steel plates, an insulator for insulating a part of the laminated steel plates, and the insulators. A coil that is wound, and a terminal that is fixed to the insulator and is electrically connected to the insulator, and the insulator includes a first upper wall and a second upper wall that are erected in the axial direction; A connecting surface that connects the first upper wall and the second upper wall, the terminal is disposed between the first upper wall and the second upper wall, and the insulator includes the connecting surface, Each of the first upper wall and the second upper wall is adjacent to each other by forming a recess at one end in the circumferential direction and forming a protrusion at the other end, and engaging the recess with the protrusion. The connecting faces between the insulator that, one connection annular groove of substantially U-shaped radial cross-section by the first upper wall and between the second upper wall with each other, abut by polymerizing the respective part And the terminal is insulated by a sealant injected into the connecting annular groove.
[0011]
Thus, the coil can be insulated by a simple structure in which the annular groove is formed. In addition, since the sealing agent can be continuously injected into the annular groove, the insulation can be completed in one step, so that the productivity can be further improved.
[0012]
In this case, the connecting faces between the insulator the insulator adjacent the first upper wall and between the second upper wall with each other, because it is contact with the polymerization in each part, sealant It is hard to leak. The connecting annular groove may be provided on the inner peripheral side of the stator.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a rotating electrical machine according to the present invention will be given and described with reference to FIGS.
[0014]
As shown in FIG. 1, the stator 10 adopting the connection structure according to the present embodiment is a so-called three-phase Y-type stator, and includes three-phase input terminals U, V, and W and 18 divisions. And a core 12.
[0015]
As shown in FIGS. 2 to 5, the split core 12 in a state before the assembly of the stator 10 includes a laminated steel plate 24 in which a plurality of substantially T-shaped steel plates punched out by pressing are integrated and the laminated steel plate 24. Insulators 21 and 22, coils 14 wound around the laminated steel plate 24 via the insulators 21 and 22, and metal terminals 18 and 28.
[0016]
The laminated steel plate 24 is substantially T-shaped, and a portion 24 a corresponding to the upper side of the “T” is a yoke in the stator 10. Further, a portion 24 b corresponding to the lower side extending portion of the “T” is a pole portion (or salient pole portion) in the stator 10.
[0017]
The coil 14 consists of the strand 13 which has an insulating film. Extension portions 16 that are one end on the inner diameter side (arrow A side) of the stator 10 of each coil 14 are electrically connected to each other at the terminal 18 provided on the split core 12, and are neutral in the Y-type connection. Form dots. The other end of each coil 14 on the outer diameter side (the side opposite to the arrow A) is connected to one of the input terminals U, V, and W by an annular input line bus bar (not shown). Specifically, every third divided core 12 is connected to the input terminal U, and every fourth divided core 12 is connected to the input terminal V, and the remaining six pieces. The split core 12 is connected to the input terminal W. Each split core 12, input terminals U, V, W and input line bus bar are assembled on a hollow housing (or case) 19.
[0018]
The terminal 18 is provided in a connecting annular groove 88 described later, and is insulated by the sealing agent 20 injected into the connecting annular groove 88.
[0019]
As described above, the split core 12 includes the metal terminal 18 that fixes and electrically connects the extending portion 16 that is one end on the inner diameter side of the coil 14, and the one end portion 26 on the outer diameter side of the coil 14. And a metal terminal 28 that is fixed and electrically connected. The terminal 18 and the terminal 28 are comprised from the same member.
[0020]
The extending portion 16 is curved by a first extending portion 16a extending toward the inner diameter side, a second extending portion 16b extending in the circumferential direction, and a third extending portion 16c extending toward the outer diameter side. Thru | or a bending structure. The base portion of the first extension portion 16a is electrically connected to the first fixing portion 18b, which is one end of the terminal 18, and the position thereof is fixed, while the first extension portion 16a is fixed to the first fixing portion. It is guided in the direction of arrow A by two notches 30 and 32 provided before and after 18b.
[0021]
The second extending portion 16b is curved or bent so as to be orthogonal to the first extending portion 16a, and the third extending portion 16c extends so as to be further orthogonal to the second extending portion 16b. . Actually, the first extending portion 16a, the second extending portion 16b, and the third extending portion 16c are located within the same virtual plane.
[0022]
As shown in FIGS. 3 to 5, the terminal 18 (and 28) is a substantially T-shaped metal terminal, and the insertion portion 18 a (28 a) inserted into the groove 70 (84) of the insulator 21, and the first It has the 1st fixing | fixed part 18b (28b) which fixes 1 extension part 16a, and the 2nd fixing | fixed part 18c (28c) which fixes the 3rd extension part 16c of the other adjacent split core 12. FIG. A small protrusion (engagement portion) 18d (28d) pressed by a punch or the like is provided slightly above the insertion portion 18a (28a).
[0023]
As shown in FIG. 4, the insulators 21 and 22 are provided perpendicular to the coil winding portions 34 and 36 around which the coil 14 is wound and the surfaces of these coil winding portions 34 and 36 on the inner diameter side. Peripheral walls 40 and 42 and peripheral walls 44 and 46 provided perpendicular to the surfaces of the coil winding portions 34 and 36 on the outer diameter side. The coil winding part 34 and the coil winding part 36, the peripheral wall 40 and the peripheral wall 42, and the peripheral wall 44 and the peripheral wall 46 are partially overlapped and joined. That is, the insulator 22 is inserted from below the insulator 21 and the two insulators 21 and 22 are integrated. A large number of laminated steel plates 24 are inserted into the central hole 48 obtained as a result of the integration, and the laminated steel plates 24 and the coil 14 are electrically insulated.
[0024]
Above the inner diameter side of the insulator 21 (opposite direction when the direction of the insulator 22 is the downward direction), a first upper wall 50 that forms a part of the peripheral wall 40 and stands in the axial direction of the stator 10, A second upper wall 52 spaced from the upper wall 50 toward the inner diameter side and substantially parallel to the first upper wall 50; and a connecting surface 54 for connecting the first upper wall 50 and the lower end of the second upper wall 52. .
[0025]
The insulator 21 has two base portions 56 and 58 extending further from the left and right root portions of the second upper wall 52 toward the inner diameter side. Among these, in the right side in FIG. 4 (hereinafter, simply referred to as the right side, the opposite side to the right side is referred to as the left side), the second upper wall 52 extends in the extending direction of the extending portion 16. A guide portion 60 is formed in a thick shape for guiding. The guide part 60 forms one side surface of the notch part 30.
[0026]
In the second upper wall 52, a notch portion 64 is provided at a position symmetrical to the notch portion 30. The notch 32 is provided in the first upper wall 50 in the outer diameter direction (the direction opposite to the arrow A) with respect to the notch 30.
[0027]
On the slightly inner diameter side of the first upper wall 50, a small piece 68 having a circumferential notch (engaged portion) 66 is erected, and between this small piece 68 and the first upper wall 50, A groove 70 is provided.
[0028]
The guide part 60, the connection surface 54, and the right side edge part of the first upper wall 50 slightly protrude to form a protrusion 72.
[0029]
FIG. 5 shows a state where the insulator 21 is viewed from obliquely upward on the back side in FIG. As shown in FIG. 5, a notch 74 through which the end of the coil 14 passes is provided slightly to the left of the peripheral wall 44 (right side in FIG. 5). Further, a recessed portion 76 is formed on the inner surface side of the overhang portion 75 where the left end portion (the right end portion in FIG. 5) of the peripheral wall 44 slightly protrudes to the outer diameter side. The right end of the peripheral wall 44 is formed with a protruding portion 78 that slightly protrudes into a shape that fits into the recessed portion 76.
[0030]
A small piece 80 having the same shape as the small piece 68 is provided upright on the outer diameter side of the circumferential wall 44 at the center in the circumferential direction. The small piece 80 is provided with a notch 82 extending in the circumferential direction. A groove 84 having the same shape as the groove 70 is provided between the small piece 80 and the peripheral wall 44.
[0031]
At the left end portions of the connecting surface 54, the first upper wall 50, and the second upper wall 52, the respective inner surfaces are slightly recessed to form a recessed portion 86. The recess 86 has a shape that meshes with the protrusion 72.
[0032]
As the material of the insulators 21 and 22, for example, PPS (polyphenylene sulfide) is preferable because it is excellent in heat resistance, mechanical strength, rigidity, electrical insulation, dimensional stability, and creep resistance.
[0033]
Next, a method of assembling the split core 12 using the insulators 21 and 22, the terminals 18 and 28, the laminated steel plate 24, and the coil 14 will be described.
[0034]
First, the insertion portion 18a of the terminal 18 is inserted into the groove 70 (see FIG. 3) of the insulator 21. The small protrusion 18 d of the terminal 18 engages with the notch 66 of the small piece 68 and acts as a stopper for the terminal 18. Similarly, the insertion portion 28a of the terminal 28 is inserted into the groove 84 (see FIG. 3) of the insulator 21. The small protrusion 28d engages with the notch 82 and acts as a stopper for the terminal 28.
[0035]
Next, a large number of laminated steel plates 24 are inserted into the holes 48 (see FIG. 4) formed by the insulators 21 and 22.
[0036]
Next, the wire 13 is wound around the coil winding portions 34 and 36 to form the coil 14. Specifically, as shown in FIG. 6, first, the insulators 21 and 22, in which the laminated steel plate 24 is interposed, are fixed by the first jig 100 and the second jig 102. The first jig 100 holds the outer diameter side of the insulator 21, that is, the peripheral wall 44 side. The first jig 100 can be rotated around the axis C by a winding motor (not shown). The second jig 102 holds the inner diameter side of the insulator 21, that is, the peripheral wall 40 side.
[0037]
Further, as shown in FIG. 7, the strands 13 are sequentially entangled with the pins 102 a, 102 b, 102 c and 102 d provided on the upper surface of the second jig 102 by a strand guide mechanism (not shown). The end of the wire 13 ahead of the pin 102a is fixed integrally with the second jig 102 by a chuck (not shown). The strand guide mechanism further guides the strand 13 to be entangled with the side surface of the guide portion 60, and passes through the cutout portion 30, the first fixing portion 18 b, and the cutout portion 32, and the coil winding portion 34. The wire 13 is led to 36. At this time, the first extending portion 16a, the second extending portion 16b, and the third extending portion 16c are formed according to the relative positions and shapes of the pins 102c and 102d and the guide portion 60.
[0038]
The ends of the strands 13 led to the coil winding sections 34 and 36 are led out from the strand supply section 104. The strand supply section 104 can advance and retreat in the direction of arrow B parallel to the axis C, and the amount of advance and retreat can be controlled in synchronization with the amount of rotation of the winding motor.
[0039]
Then, the first and second jigs 100 and 102 and the insulators 21 and 22 are rotated about the axis C by a winding motor. At this time, the wire 13 is wound around the coil winding portions 34 and 36 while the wire supply portion 104 is advanced and retracted in the arrow B direction according to the rotation amount of the winding motor.
[0040]
Next, as shown in FIG. 8, after the strand 13 is wound and the coil 14 is formed, the strand 13 is moved by the strand guide mechanism through the notch 74 and the first fixing portion 28b. And 100b. The strand 13 is guided to the pin 100b so as to pass through the groove formed in the central portion.
[0041]
Next, both end portions of the wire 13 protruding from the coil 14 are temporarily fixed by the first fixing portion 18 b of the terminal 18 and the first fixing portion 28 b of the terminal 28.
[0042]
Further, both ends of the wire 13 coming out of the coil 14 are cut at the cut portions 106 and 108. The cut portion 106 is between the pins 102c and 102d, and when the split core 12 is assembled to the stator 10 as will be described later, the third extending portion 16c is connected to the second fixed portion 18c in the adjacent split core 12. The position where it is located is suitable as this cutting position. Further, the cut portion 108 is slightly on the outer diameter side of the first fixing portion 28b.
[0043]
Thereafter, the split core 12 is removed from the first jig 100 and the second jig 102, and the winding process of the coil 14 is completed.
[0044]
Next, a procedure for assembling the divided core 12 around which the coil 14 is wound to the stator 10 will be described with reference to FIGS.
[0045]
First, as shown in FIG. 9, the first divided core 12 (differentiated as the divided core 12 a) is positioned and set in the housing 19.
[0046]
Next, as shown in FIG. 10, the second divided core 12 (differentiated as the divided core 12b) is set on the right side of the divided core 12a, that is, counterclockwise in FIG. At this time, when the split core 12b is set with respect to the housing 19 from above, the third extending portion 16c of the coil 14 of the split core 12b is positioned on the second fixing portion 18c of the terminal 18 constituting the split core 12a. It will be. Thus, the third extending portion 16c of the coil 14 is engaged with the second fixing portion 18c by a simple insertion method.
[0047]
At that time, the depression 86 (see also FIG. 5) of the insulator 21 that constitutes the split core 12a and the protrusion 72 of the insulator 21 on the split core 12b side mesh with each other, so A part of each of the walls 50 and the second upper walls 52 are overlapped and come into contact with each other, and the joint portion forms a surface having no step. In this way, at the connection location of the split cores 12a and 12b, the first upper wall 50 and the second upper wall 52 of the insulator 21 are joined without a gap to form a connection annular groove 88.
[0048]
Note that the step of engaging the third extending portion 16c with the second fixing portion 18c and the step of connecting the adjacent split cores 12b do not have to be performed simultaneously as described above. For example, the third extending portion 16c After engaging the second fixing portion 18c, the split core 12b may be connected.
[0049]
Thereafter, in the same procedure, the other divided cores 12 are sequentially connected to the left side of the divided core 12b up to the 17th divided core 12 (differentiated as the divided core 12q, see FIG. 11).
[0050]
Next, as shown in FIG. 11, the last split core 12 (distinguished as the split core 12r) is set between the split core 12q and the split core 12a. At this time, the extended portion 16 of the coil 14 on the split core 12a side is retracted to a position where it does not interfere with the split core 12r.
[0051]
After the split core 12r is set, the extended portion 16 of the coil 14 on the split core 12a side is returned to its original position and engaged with the second fixing portion 18c of the split core 12r.
[0052]
The split core 12 does not need to be directly disposed in the housing 19 but may be disposed in a predetermined holder or ring and then press-fitted into the housing 19.
[0053]
Thus, when the 18 divided cores 12 are connected, the connecting annular groove 88 is formed.
[0054]
Next, the first extending portion 16 a of each coil 14 and the first fixing portion 18 b of the terminal 18 are connected. Further, the third extending portion 16 c of each coil 14 and the second fixing portion 18 c of the terminal 18 are connected. Specifically, the first extension portion 18b is heated and pressure-bonded to the first extension portion 16a to melt and remove the insulating film covered by the first extension portion 16a. The copper wire of 16a and the 1st fixing | fixed part 18b are electrically connected. Similarly, the third extending portion 16c and the second fixing portion 18c are connected by thermocompression bonding. Moreover, the 2nd fixing | fixed part 28c of the terminal 28 in the outer-diameter side of each division | segmentation core 12 is connected to the said input line bus bar by the same procedure.
[0055]
In this way, the common wires of the coils 14 are connected via the terminal 18. At this time, since the terminal 18 is a part of the split core 12, it is not necessary to use a separate part for connection at the time of connection work. In other words, since a dedicated separate part such as a common line bus bar or a printed circuit board is not required, the connection work can be performed easily and the number of assembly steps can be reduced.
[0056]
Next, as shown in FIG. 12, the sealing agent 20 is injected over the entire circumference of the connecting annular groove 88. The sealant 20 is injected while moving the tip of the seal injector 300 along the connecting annular groove 88. FIG. 12 shows a step of injecting the sealing agent 20 counterclockwise from the injection start point P.
[0057]
In the injection process, the viscosity of the sealant 20 is preferably in the range of 30 to 100 [Pa · s]. When the sealant 20 having a viscosity in this range is used, the sealant 20 is uniformly injected into the connecting annular groove 88. be able to. That is, since the viscosity of the sealant 20 is 100 [Pa · s] or less, the sealant 20 has an appropriate fluidity, and even if a little more sealant 20 is injected into a part of the connecting annular groove 88, the sealant over time. 20 flows and is almost uniformly filled in the connecting annular groove 88.
[0058]
On the other hand, since the viscosity of the sealing agent 20 is 30 [Pa · s] or more as described above, there is an appropriate viscosity. Therefore, the sealing agent 20 does not leak from the connecting portion of the split core 12, that is, the portion meshed by the protruding portion 72 and the recessed portion 86 to the lower surface. In particular, since the connecting portion is partially overlapped by the projecting portion 72 and the recessed portion 86, the sealing agent 20 can be prevented from leaking.
[0059]
As described above, the connecting annular groove 88 has the cutout portions 30, 32, 64 (see FIG. 2) through which the extending portion 16 passes. Since these notches 30, 32, 64 are relatively narrow and the sealing agent 20 has a relatively high viscosity, the sealing agent 20 hardly leaks from these notches 30, 32, 64.
[0060]
Thus, since the injection amount of the sealing agent 20 may be relatively large depending on the location at the time of injection, as a result, the management accuracy of the uniform injection amount of the sealing agent 20 over the entire circumference of the connecting annular groove is low. Good.
[0061]
Further, the connecting annular groove 88 for injecting the sealing agent 20 does not need to perform intermittent injection processing on each terminal 18 and can inject the sealing agent 20 in one step.
[0062]
As the sealant 20, for example, a silicon-based thermosetting type is preferably used.
[0063]
Next, the stator 10 injected with the sealing agent 20 is put into an electric furnace and heated. The heated sealant 20 cures and insulates the terminal 18. Specifically, as shown in FIG. 13, the terminal 18 is completely covered with the sealing agent 20 and thus insulated, thereby preventing leakage and short circuit in the terminal 18.
[0064]
In this way, the 18 divided cores 12 are connected and insulated, and the assembly of the stator 10 is completed.
[0065]
As described above, according to the rotating electrical machine according to the present embodiment, the connection surfaces 54 of the adjacent split cores 12, the first upper walls 50, and the second upper walls 52 are in contact with each other at the ends. An annular groove 88 is formed, and the terminal 18 can be insulated by the sealing agent 20 injected into the connecting annular groove 88.
[0066]
And since the sealing agent 20 can be continuously inject | poured with respect to the perimeter of the connection annular groove 88, processing time is short. As a result, production efficiency is improved.
[0067]
Moreover, since the connection annular groove 88 is formed in advance, a partition member for partitioning the section into which the sealing agent 20 is injected is unnecessary. Furthermore, since the first upper walls 50 and the second upper walls 52 are partly overlapped and abutted due to the male and female shapes, leakage of the sealing agent 20 can be prevented.
[0068]
Furthermore, when the viscosity of the sealant 20 is in the range of 30 to 100 [Pa · s], the connecting annular groove 88 can be filled almost uniformly with an appropriate fluidity, and the seal is sealed with an appropriate viscosity. Leakage of the agent 20 can be prevented.
[0069]
The rotating electrical machine according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can of course adopt various configurations without departing from the gist of the present invention.
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the rotating electrical machine of the present invention, the effect of insulating the coil connection portion with a simple structure and preventing the leakage and short circuit of the coil connection portion is achieved.
[0071]
Moreover, since the injection | pouring process of a sealing agent can be performed continuously along a connection annular groove, production efficiency improves.
[0072]
Furthermore, by selecting a sealing agent having both appropriate viscosity and fluidity, it is possible to prevent leakage of the sealing agent and achieve uniform filling.
[0073]
Furthermore, since the connecting annular groove is partially overlapped and abutted at the connecting portion, leakage of the sealing agent can be prevented more reliably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view in which a sealant is partially omitted from a stator of a rotating electrical machine according to the present embodiment.
FIG. 2 is a perspective view of a split core assembled to a stator.
FIG. 3 is a partially omitted perspective view of a terminal and an insulator to which the terminal is assembled.
FIG. 4 is a perspective view showing an insulator, a terminal, and a laminated steel sheet.
FIG. 5 is a perspective view of an insulator and a terminal as seen from the outer diameter direction.
FIG. 6 is an explanatory plan view showing a state in which the divided core before the coil is wound is fixed to the jig.
FIG. 7 is an explanatory plan view showing a state immediately before a coil is wound around a split core.
FIG. 8 is an explanatory plan view showing a process in which a coil is wound around a split core and a strand is cut.
FIG. 9 is a partially enlarged plan view of the stator in a state where one split core is set in the housing.
FIG. 10 is a partially enlarged plan view of the stator in a state where two divided cores are set in the housing.
FIG. 11 is a partially enlarged plan view of the stator in a state where 18 divided cores are set in the housing.
FIG. 12 is an explanatory plan view showing a process of injecting a sealing agent with a seal injector.
FIG. 13 is a partially omitted cross-sectional view showing a connecting annular groove in a state where a sealing agent is injected.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Stator 12 ... Divided core 13 ... Elementary wire 14 ... Coil 16, 16a-16c ... Extension part 18, 28 ... Terminal 18b, 18c ... Fixed part 18d, 28d ... Small protrusion (engagement part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Sealing agent 21, 22 ... Insulator 30, 32 ... Notch part 50, 52 ... Upper wall 54 ... Connection surface 60 ... Guide part 88 ... Connection annular groove

Claims

In a rotating electrical machine having a stator formed by annularly connecting a plurality of divided cores,
The split core is a laminated steel plate,
An insulator for insulating a part of the laminated steel sheet;
A coil wound around the insulator;
A terminal fixed to the insulator to fix the coil and electrically connected thereto,
The insulator includes a first upper wall and a second upper wall standing in the axial direction;
A connecting surface connecting the first upper wall and the second upper wall;
Have
The terminal is disposed between the first upper wall and the second upper wall;
The insulator is formed with a recessed portion at one end in the circumferential direction and a protruding portion at the other end on each of the connecting surface, the first upper wall, and the second upper wall,
The coupling surfaces, the first upper walls, and the second upper walls are overlapped and abutted with each other between adjacent insulators by meshing the depression and the protrusion. The rotary electric machine is characterized in that one connecting annular groove having a substantially U-shaped radial cross-section is formed, and the terminal is insulated by a sealing agent injected into the connecting annular groove.

The rotating electrical machine according to claim 1, wherein
The connecting annular groove, the rotating electrical machine, characterized by being provided et the inner peripheral side of the stator.