JP4293237B2

JP4293237B2 - 固定子

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Publication number: JP4293237B2
Application number: JP2006344254A
Authority: JP
Inventors: 博史深作; 実米良; 清上辻
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2026-12-21
Also published as: US20080174197A1; JP2008160927A; EP1936781A3; EP1936781B1; CN101277038A; US7649296B2; EP1936781A2; CN101277038B

Description

この発明は固定子に係り、特に、固定子の各相巻線を絶縁する相間絶縁紙に関する。

従来の固定子における各相巻線を絶縁する相間絶縁紙が、例えば、特許文献１に記載されている。このような相間絶縁紙を図８に示す。相間絶縁紙５０は、固定子のリード線側及び反リード線側の両方において各相巻線を絶縁することができるように、一対の帯状絶縁紙５１，５１を、固定子鉄心の積層厚さに基づいて長さを調整した結合片５２によって間隔を空けて結合したものである。この相間絶縁紙を固定子に用いる場合には、図９に示されるように、各帯状絶縁紙５１，５１の端部５１ａと端部５１ｂとを接着して円筒形にする。

特開昭５８−１１９７３９号公報

しかしながら、一対の帯状絶縁紙５１，５１を、両端５１ａ，５１ｂの位置が同じになるように結合片５２によって結合すると、各帯状絶縁紙５１，５１の両端５１ａ，５１ｂを接着して円筒形にする場合、各帯状絶縁紙５１，５１の結合部５３，５３の位置が同じになってしまう。このような相間絶縁紙５０を、いわゆる波巻きで各相巻線を固定子鉄心のスロットに挿入した固定子に用いると、リード線側または反リード線側のいずれか一方で、帯状絶縁紙５１の結合部５３が巻線と干渉を起こしてしまうので破れやすくなるといった問題点があった。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、相間絶縁紙が破れにくい固定子を提供することを目的とする。

複数のスロットを有する固定子鉄心に、第１巻線、第２巻線、第３巻線の順序でこれらを前記スロットに挿入することにより、前記第１巻線、前記第２巻線及び前記第３巻線が円周方向に順次波巻き状に配置された固定子において、一対の帯状絶縁紙と、該一対の帯状絶縁紙を間隔を空けて連結する結合片とを有する第１相間絶縁紙及び第２相間絶縁紙を備え、前記第１相間絶縁紙における各帯状絶縁紙の両端部の位置がずれて前記結合片によって連結されていることにより、各帯状絶縁紙の両端部が結合した各結合部は、前記第１相間絶縁紙の軸方向に関して重ならない位置に配置されて、前記固定子のリード線側及び反リード線側のそれぞれにおいて、前記第１巻線と接触しない領域に位置すると共に、前記第２相間絶縁紙における各帯状絶縁紙の両端部の位置がずれて前記結合片によって連結されていることにより、各帯状絶縁紙の両端部が結合した各結合部は、前記第２相間絶縁紙の軸方向に関して重ならない位置に配置されて、前記固定子のリード線側及び反リード線側のそれぞれにおいて、前記第３巻線と接触しない領域に位置することを特徴とする。第１相間絶縁紙における各帯状絶縁紙の各結合部が第１巻線と接触しないと共に、第２相間絶縁紙における各帯状絶縁紙の各結合部が第３巻線と接触しないので、各結合部が各巻線と干渉を起こさないようになる。

この発明によれば、各帯状絶縁紙の両端部の位置をずらすことにより、固定子のリード線側及び反リード線側のそれぞれにおいて、第１相間絶縁紙における各帯状絶縁紙の各結合部が第１巻線と接触しなくなると共に、第２相間絶縁紙における各帯状絶縁紙の各結合部が第３巻線と接触しなくなるので、第１相間絶縁紙及び第２相間絶縁紙を破れにくくすることができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この実施の形態に係る固定子のリード線側の平面図を図１に示す。固定子１は、円筒形状の固定子鉄心２と、複数のエナメル被覆された導体によってそれぞれ構成されたＵ相巻線３、Ｖ相巻線４及びＷ相巻線５と、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）製の第１相間絶縁紙７及び第２相間絶縁紙８とから構成されている。

固定子鉄心２は円柱形状の中空部２ａを有し、中空部２ａに向けて突出すると共に円周方向に等間隔に設けられた１８本のティース１１を有している。隣り合うティース１１によってそれらの間にスロット１０が画定され、１８個のスロット１０が円周方向に等間隔に設けられている。すなわち、隣り合うスロット１０は、円周方向に２０°隔たっている。ティース１１は、固定子鉄心２の軸方向に垂直な断面形状がＴ字形状となっていることにより、固定子鉄心２には、スロット１０と中空部２ａとを連通する１８個のスリット１２が形成されている。各スロット１０の両端は、固定子鉄心２の両端において、固定子鉄心２の外部へ開放されている。すなわち、各スロット１０は、一方の端部から他方の端部に向けて、巻線が挿入されるようになっている。

Ｕ相巻線３は、１つのスロット１０に一方の端部から他方の端部に向かって挿入された後、円周方向に６０°隔たったスロット、すなわち２つだけ隔たったスロットに逆方向で挿入される。これを繰り返し、Ｕ相巻線３は、６つのスロットに順次波巻き状に挿入される。Ｖ相巻線４及びＷ相巻線５についても同様にして、６つのスロットに順次波巻き状に挿入される。ここで、最初にスロット１０に挿入されるＵ相巻線３は第１巻線を構成し、二番目にスロット１０に挿入されるＶ相巻線４は第２巻線を構成し、最後にスロット１０に挿入されるＷ相巻線５は第３巻線を構成する。

固定子１のコイルエンドにおいて、異なる相間を絶縁するために、２つの相間絶縁紙、すなわち、第１相間絶縁紙７と第２相間絶縁紙８とが使用される。第１相間絶縁紙７は、Ｕ相巻線３とＶ相巻線４及びＷ相巻線５との間に設けられ、第２相間絶縁紙８は、Ｗ相巻線５とＵ相巻線３及びＶ相巻線４との間に設けられている。これにより、Ｕ相巻線３とＶ相巻線４とは第１相間絶縁紙７によって絶縁され、Ｖ相巻線４とＷ相巻線５とは第２相間絶縁紙８によって絶縁され、Ｗ相巻線５とＵ相巻線３とは第１相間絶縁紙７及び第２相間絶縁紙８によって絶縁される。

次に、第１相間絶縁紙７の構造について説明する。
図２に示されるように、第１相間絶縁紙７は、ＰＥＮ製フィルムからなる一対の帯状絶縁紙２１，２２と、帯状絶縁紙２１，２２を一定の間隔を空けて連結する６つの結合片２３とから構成されている。６つの結合片２３はそれぞれ、帯状絶縁紙２１，２２と同様にＰＥＮ製フィルムからなり、帯状絶縁紙２１，２２の長手方向に対して一定の間隔で設けられている。また、帯状絶縁紙２１，２２間の間隔は、帯状絶縁紙２１が固定子１（図１参照）のリード線側のコイルエンドに位置すると共に帯状絶縁紙２２が固定子１の反リード線側のコイルエンドに位置するように、結合片２３の長さを調節することによって決定される。

第１相間絶縁紙７においては、帯状絶縁紙２２の端部２２ａ，２２ｂがそれぞれ、帯状絶縁紙２１の端部２１ａ，２１ｂに対して紙面左側にずれた位置で、帯状絶縁紙２１と帯状絶縁紙２２とが６つの結合片２３によって連結されている。第１相間絶縁紙７を固定子１において使用する場合には、図３に示されるように、端部２１ａと端部２１ｂとを重ね合わせるようにして接着することで帯状絶縁紙２１を円筒形状にすると共に、端部２２ａと端部２２ｂとを重ね合わせるようにして接着することで帯状絶縁紙２２を円筒形状にする。帯状絶縁紙２１と帯状絶縁紙２２との上記位置関係によって、端部２１ａ及び端部２１ｂの結合部２４と、端部２２ａ及び端部２２ｂの結合部２５とは、ずれた位置となる。

次に、結合部２４及び結合部２５の位置関係について詳細に説明する。
図２には、第１相間絶縁紙７を円筒形状にする前の状態と共に、固定子１（図１参照）における帯状絶縁紙２１，２２の位置関係がわかるように、固定子１のリード線側及び反リード線側のコイルエンドの模式的な展開図も示している。尚、この展開図は、Ｕ相巻線３のみがスロット１０に波巻きで挿入されている状態を示している。Ｕ相巻線３が波巻き状にスロット１０に挿入されていることにより、固定子１のコイルエンドにおけるＵ相巻線３の位置は、リード線側と反リード線側とにおいて、互い違いの関係になる。ここで、結合部２４，２５が固定子１のコイルエンドにおいてＵ相巻線３の位置に存在すると、Ｖ相巻線４（図１参照）をスロット１０に挿入する際に、結合部２４，２５がＵ相巻線３及びＶ相巻線４と干渉を起こして結合部２４，２５が外れやすくなってしまう。そのため、固定子１のリード線側と反リード線側とにおけるＵ相巻線３の位置を考慮して、結合部２４，２５がそれぞれ、Ｕ相巻線３と接触しない位置、すなわち、Ｕ相巻線３が存在しない領域に位置するように、帯状絶縁紙２１と帯状絶縁紙２２との位置を調節する。このような位置を、図２では、領域Ａとして示している。結合部２４と結合部２５とがこのような位置関係にあることにより、リード線側と反リード線側との両方において、結合部２４，２５とＵ相巻線３及びＶ相巻線４との干渉がなくなるので、帯状絶縁紙２１，２２が破れにくくなる。

次に、第２相間絶縁紙８の構造について説明する。
図４に示されるように、第２相間絶縁紙８は、第１相間絶縁紙７と同様に、ＰＥＮ製フィルムからなる一対の帯状絶縁紙３１，３２と、帯状絶縁紙３１，３２を一定の間隔をおいて連結する６つの結合片３３とから構成されている。また、第１相間絶縁紙７と同様に、帯状絶縁紙３２の端部３２ａ，３２ｂがそれぞれ、帯状絶縁紙３１の端部３１ａ，３１ｂに対して紙面左側にずれた位置で、帯状絶縁紙３１と帯状絶縁紙３２とが６つの結合片３３によって連結されている。第２相間絶縁紙８を固定子１（図１参照）において使用する場合には、第１相間絶縁紙７と同様に、端部３１ａと端部３１ｂとを重ね合わせるようにして接着することで帯状絶縁紙３１を円筒形状にすると共に、端部３２ａと端部３２ｂとを重ね合わせるようにして接着することで帯状絶縁紙３２を円筒形状にする。

次に、端部３１ａ及び端部３１ｂの結合部３４と、端部３２ａ及び端部３２ｂの結合部３５との位置関係について詳細に説明する。
図４には、第２相間絶縁紙８を円筒形状にする前の状態と共に、固定子１（図１参照）における帯状絶縁紙３１，３２の位置関係がわかるように、固定子１のリード線側及び反リード線側のコイルエンドの模式的な展開図も示している。尚、この展開図は、Ｕ相巻線３及びＶ相巻線４がスロット１０に波巻き状に挿入されている状態を示しているが、第１相間絶縁紙７は省略されている。ここで、スロット１０のうちＷ相巻線５（図１参照）が挿入されるスロットの位置に結合部３４，３５が存在すると、Ｗ相巻線５をスロット１０へ挿入する際に、結合部３４，３５がＵ相巻線３、Ｖ相巻線４及びＷ相巻線５と干渉を起こして結合部３４，４５が外れやすくなってしまう。Ｕ相巻線３、Ｖ相巻線４及びＷ相巻線５が波巻き状にスロット１０に挿入されることから、Ｗ相巻線５が挿入されるスロットの位置は、リード線側と反リード線側とにおいて、互い違いの関係になる。そのため、固定子１のリード線側と反リード線側とにおけるＷ相巻線５が挿入されるスロットの位置を考慮して、結合部３４，３５がそれぞれ、Ｗ相巻線５と接触しない位置、すなわち、Ｗ相巻線５が存在しない領域に位置するように、帯状絶縁紙３１と帯状絶縁紙３２との位置を調節する。このような位置を、図４では、領域Ｂとして示している。結合部３４と結合部３５とがこのような位置関係にあることにより、リード線側と反リード線側との両方において、結合部３４，３５とＵ相巻線３、Ｖ相巻線４及びＷ相巻線５との干渉がなくなるので、帯状絶縁紙３１，３２が破れにくくなる。

次に、固定子１の製造方法について説明する。
図５（ａ）及び（ｂ）に示されるように、Ｕ相巻線３をスロット１０に波巻き状に挿入する。その後、円筒形状にした帯状絶縁紙２２を固定子１のリード線側から中空部２ａに挿入するようにして、第１相間絶縁紙７を固定子１に装着する。この際、図示していないが、結合片２３（図２または３参照）は、スリット１２を介してスロット１０内に挿入する。図５（ａ）に示されるように、リード線側で結合部２４がＵ相巻線３と接触しない位置に存在するようにすると、図５（ｂ）に示されるように、反リード線側で結合部２５がＵ相巻線３と接触しない位置に存在するようになる。

第１相間絶縁紙７を固定子１に装着した後、図６（ａ）及び（ｂ）に示されるように、Ｖ相巻線４をスロット１０に波巻き状に挿入する。その後、円筒形状にした帯状絶縁紙３２を固定子１のリード線側から中空部２ａに挿入するようにして、第２相間絶縁紙８を固定子１に装着する。第１相間絶縁紙７と同様に、結合片３３（図４参照）は、スリット１２を介してスロット１０内に挿入する。図６（ａ）に示されるように、リード線側で結合部３４がＷ相巻線５（図１参照）と接触しない位置に存在するように、Ｗ相巻線５が挿入するスロット１０ｃ，１０ｃ間に存在するようにすると、図６（ｂ）に示されるように、反リード線側で結合部３５がＷ相巻線５と接触しない位置に存在するようになる。

次に、Ｗ相巻線５をスロット１０ｃに波巻き状に挿入した後、図７に示されるように、糸４０によってＵ相巻線３、Ｖ相巻線４及びＷ相巻線５を縛って固定する仮レーシング作業と、Ｕ相巻線３、Ｖ相巻線４及びＷ相巻線５と固定子鉄心２との間の隙間等を寸法圧縮するコイルエンド整形とを行い、固定子１が完成する。

このように、複数のスロット１０を有する固定子鉄心２に、Ｕ相巻線３、Ｖ相巻線４、Ｗ相巻線５の順序でこれらをスロット１０に挿入することにより、Ｕ相巻線３、Ｖ相巻線４及びＷ相巻線５が円周方向に順次波巻き状に配置された固定子１は、一対の帯状絶縁紙２１，２２と、一対の帯状絶縁紙２１，２２を間隔を空けて連結する結合片２３とを有する第１相間絶縁紙７、及び一対の帯状絶縁紙３１，３２と、一対の帯状絶縁紙３１，３２を間隔を空けて連結する結合片３３とを有する第２相間絶縁紙８を備え、第１相間絶縁紙７において、帯状絶縁紙２１の両端部２１ａ，２１ｂと帯状絶縁紙２２の両端部２２ａ，２２ｂとの位置がずれて結合片２３によって連結されていると共に、第２相間絶縁紙８において、帯状絶縁紙３１の両端部３１ａ，３１ｂと帯状絶縁紙３２の両端部３２ａ，３２ｂとの位置がずれて結合片３３によって連結されている。これにより、固定子１のリード線側及び反リード線側において、帯状絶縁紙２１，２２の結合部２４，２５がそれぞれＵ相巻線３と接触しない領域Ａに位置すると共に、帯状絶縁紙３１，３２の結合部３４，３５がそれぞれＷ相巻線５と接触しない領域Ｂに位置するようになるので、結合部２４，２５，３４，３５がＵ相巻線３、Ｖ相巻線４及びＷ相巻線５と干渉を起こして外れてしまうのを防止することができる。

この実施の形態では、６極１８スロットの固定子を例として説明をしたが、この形態の固定子に限定するものはない。４極１２スロットの固定子や８極２４スロットの固定子等であっても、第１相間絶縁紙における帯状絶縁紙の結合部がＵ相巻線と接触しない領域に位置すると共に、第２相間絶縁紙における帯状絶縁紙の結合部がＷ相巻線と接触しない領域に位置するようにすれば、どのような固定子であってもよい。

この実施の形態では、帯状絶縁紙２１，２２及び結合片２３はＰＥＮ製であるが、これに限定するものではない。ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）であってもよく、さらに相間の絶縁性を確保できるものであれば他の材料であってもよい。また、帯状絶縁紙２１，２２及び結合片２３はそれぞれ、異なる材料であってもよい。また、結合片２３の数は６つに限定するものではなく、固定子の形態等によって、６つ以外の数の結合片を設けてもよい。

この実施の形態では、Ｕ相巻線３が第１巻線を構成し、Ｖ相巻線４が第２巻線を構成し、Ｗ相巻線５が第３巻線を構成したが、これに限定するものではない。Ｕ相巻線３、Ｖ相巻線４及びＷ相巻線５は必ずしもこの順序にスロット１０に挿入する必要はないので、最初にスロット１０に挿入される巻線を第１巻線、二番目にスロット１０に挿入される巻線を第２巻線、最後にスロット１０に挿入される巻線を第３巻線とすることとし、いずれの相の巻線に該当してもよい。

この発明の実施の形態に係る固定子のリード線側の平面図である。この実施の形態に係る固定子に使用される第１相間絶縁紙の展開平面図である。この実施の形態に係る固定子に使用される第１相間絶縁紙の使用状態の斜視図である。この実施の形態に係る固定子に使用される第２相間絶縁紙の展開平面図である。この実施の形態に係る固定子を製造する方法を説明するための斜視図である。この実施の形態に係る固定子を製造する方法を説明するための別の斜視図である。この実施の形態に係る固定子の側面図である。従来の固定子に使用される相間絶縁紙の展開平面図である。従来の固定子に使用される相間絶縁紙の使用状態の斜視図である。

符号の説明

１固定子、２固定子鉄心、３Ｕ相巻線（第１巻線）、４Ｖ相巻線（第２巻線）、５Ｗ相巻線（第３巻線）、７第１相間絶縁紙、８第２相間絶縁紙、１０スロット、２１，２２（第１相間絶縁紙の）帯状絶縁紙、２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ（第１相間絶縁紙における帯状絶縁紙の）端部、２３，３３結合片、２４，２５（第１相間絶縁紙における帯状絶縁紙の）結合部、３１，３２（第２相間絶縁紙の）帯状絶縁紙、３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ（第２相間絶縁紙における帯状絶縁紙の）端部、３４，３５（第２相間絶縁紙における帯状絶縁紙の）結合部。

Claims

複数のスロットを有する固定子鉄心に、第１巻線、第２巻線、第３巻線の順序でこれらを前記スロットに挿入することにより、前記第１巻線、前記第２巻線及び前記第３巻線が円周方向に順次波巻き状に配置された固定子において、
一対の帯状絶縁紙と、
該一対の帯状絶縁紙を間隔を空けて連結する結合片と
を有する第１相間絶縁紙及び第２相間絶縁紙を備え、
前記第１相間絶縁紙における各帯状絶縁紙の両端部の位置がずれて前記結合片によって連結されていることにより、各帯状絶縁紙の両端部が結合した各結合部は、前記第１相間絶縁紙の軸方向に関して重ならない位置に配置されて、前記固定子のリード線側及び反リード線側のそれぞれにおいて、前記第１巻線と接触しない領域に位置すると共に、
前記第２相間絶縁紙における各帯状絶縁紙の両端部の位置がずれて前記結合片によって連結されていることにより、各帯状絶縁紙の両端部が結合した各結合部は、前記第２相間絶縁紙の軸方向に関して重ならない位置に配置されて、前記固定子のリード線側及び反リード線側のそれぞれにおいて、前記第３巻線と接触しない領域に位置することを特徴とする固定子。