JP4851806B2

JP4851806B2 - 回転電機用電機子及び電機子の製造方法

Info

Publication number: JP4851806B2
Application number: JP2006039333A
Authority: JP
Inventors: 小紅劉
Original assignee: Sawafuji Electric Co Ltd
Current assignee: Sawafuji Electric Co Ltd
Priority date: 2006-02-16
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2026-02-16
Also published as: JP2007221912A

Description

本発明は、電機子コアに設けられた突極の両側のスロットにそれぞれ収容される一対のコイル辺と、それらのコイル辺の長手方向と直交する方向で相互に平行に延びる一対のコイル端と、外方に膨らんで前記両コイル辺および前記両コイル端の両端間を結ぶ彎曲部とを有し、平角導線をエッジワイズで巻回して成るコイルが前記突極に巻装される回転電機用電機子及び電機子の製造方法に関する。

このような回転電機用電機子は、たとえば特許文献１によって知られている。
特開２００３−１６４０８５号公報

ところで、平角導線をエッジワイズで巻回することにより、図４で示すように、一対のコイル辺と、それらのコイル辺の長手方向と直交する方向で相互に平行に延びる一対のコイル端と、外方に膨らんで前記両コイル辺および前記両コイル端の両端間を結ぶ彎曲部とを有するコイルを構成すると、コイル辺およびコイル端間を結ぶ彎曲部では、図５で示すように、内周側の平角導線の厚みが外周側の平角導線の厚みよりも大きくなり、コイル辺の部分では各平角導線間に間隙が生じてしまう。

上記特許文献１で開示されたものでは、コイル辺の部分で各平角導線間に間隙を生じさせたままでコイルを電機子コアの突極に巻装しており、このようなものでは、電機子コアの軸線に直交する平面においてスロット内で平角導線が占める面積の割合（占積率）が高いとは言えず、効率を高めるためには占積率をより高めることが望まれる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、スロット内でのコイルの占積率を高め得るようにした回転電機用電機子及び電機子の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、電機子コアに設けられた突極の両側のスロットにそれぞれ収容される一対のコイル辺と、それらのコイル辺の長手方向と直交する方向で相互に平行に延びる一対のコイル端と、外方に膨らんで前記両コイル辺および前記両コイル端の両端間を結ぶ彎曲部とを有し、平角導線をエッジワイズで巻回して成るコイルが前記突極に巻装される回転電機用電機子の製造方法において、前記平角導線をエッジワイズで巻回すことで、前記彎曲部では内周側の平角導線の厚みが外周側の平角導線の厚みよりも大きくなっている前記コイルを得る第１工程と、前記第１工程で得た前記コイルを、前記両コイル辺を構成する部分で複数枚の平角導線を相互に密接させるとともに前記両コイル端を構成する部分では前記彎曲部から遠ざかるにつれて前記平角導線相互の間隔が大きくなるように整形する第２工程と、前記第２工程で整形した前記コイルを前記突極に巻装する第３工程とを含むことを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、電機子コアに設けられた突極の両側のスロットにそれぞれ収容される一対のコイル辺と、それらのコイル辺の長手方向と直交する方向で相互に平行に延びる一対のコイル端と、外方に膨らんで前記両コイル辺および前記両コイル端の両端間を結ぶ彎曲部とを有し、平角導線をエッジワイズで巻回して成るコイルが前記突極に巻装される回転電機用電機子において、前記両コイル辺を構成する部分で複数枚の平角導線を相互に密接させるとともに前記両コイル端を構成する部分では前記彎曲部から遠ざかるにつれて複数枚の前記平角導線相互の間隔が大きくなるように整形された前記コイルが、前記突極に巻装され、前記電機子コアの両端に、前記両コイル端にそれぞれ対向する対向支持板部を一体に有する支持板がそれぞれ締結されると共に、前記両コイル端および前記対向支持板部間に挟まれる挟持板部を有して絶縁材料により形成されるボビンが、前記両コイル端および前記突極間にそれぞれ介装され、前記対向支持板部、前記挟持板部および前記コイル端が縛り部材でまとめて縛りつけられることを特徴とする。

本発明によれば、平角導線をエッジワイズで巻回することにより形成されるコイルの彎曲部では、内周側の平角導線の厚みが外周側の平角導線の厚みよりも大きくなるものの、電機子コアのスロットに収容されるコイル辺の部分では相互に重なった平角導線同士が密接するとともに両コイル端を構成する部分では彎曲部から遠ざかるにつれて平角導線相互の間隔が大きくなるようにコイルが整形されるので、スロット内でのコイルの占積率を高めることができる。

また特に請求項２記載の発明によれば、電機子コアに締結された支持板が備える対向支持板部と、コイルのコイル端および電機子コアの突極間に介装されるボビンが備えるととともに前記コイル端および前記対向支持板部間に挟まれる挟持板部と、前記コイル端とが縛り部材でまとめて縛り付けられるので、電機子コアにコイルおよびボビンを確実に固定することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。

図１〜図８は本発明の一実施例を示すものであり、図１はステータの一部を軸方向一端側から見た正面図、図２は図１の２−２線断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は整形前のコイルを示す斜視図、図５は図４の５−５線断面図、図６は突極を除く部分ではステータコアを省略した状態でコイルの固定構造を示す斜視図、図７は図６で示した構造のステータコアを省略した状態での分解斜視図、図８はステータコアを省略した状態での３相のコイルユニットのステータコアへの装着状態を示す斜視図である。

先ず図１〜図３において、回転電機における電機子としてのステータ１１は、複数枚のコア板１２，１２…を積層して成る電機子コアとしてのステータコア１３に、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗが装着されて成るものであり、ステータコア１３の内周には複数の突極１３ａ…が等間隔をあけて設けられ、各相のコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗは、巻装すべき前記突極１３ａ…をステータコア１３の周方向にずらせるようにして各突極１３ａ…にそれぞれ巻装される。

前記Ｕ相のコイル１４Ｕは、前記突極１３ａの両側のスロット１５，１５にそれぞれ収容される一対のコイル辺１６，１６と、それらのコイル辺１６…の長手方向と直交する方向で相互に平行に延びる一対のコイル端１７，１７と、外方に膨らんで前記両コイル辺１６…および前記両コイル端１７…の両端間を結ぶ彎曲部１８，１８…とを有して、絶縁被覆された平角導線１９をエッジワイズでたとえば６回巻回して成る。

またＶ相およびＷ相のコイル１４Ｖ，１４Ｗも前記Ｕ相のコイル１４Ｕと同様に構成されており、以下の説明ではＵ相のコイル１４Ｕについて詳細に説明するが、Ｖ相およびＷ相のコイル１４Ｖ，１４Ｗについては、Ｕ相のコイル１４Ｕに対応する部分に同一の参照符号を付して図示するだけで詳細な説明は省略する。

図４および図５において、前記コイル１４Ｕを構成すべく平角導線１９をエッジワイズで巻回した状態のままでは、コイル辺１６…およびコイル端１７…間を結ぶ彎曲部１８…では、内周側の平角導線１９の厚みｄ１が外周側の平角導線１９の厚みｄ２よりも大きくなり、このままの状態では、コイル辺１６…の部分では各平角導線１９…間に間隙が生じてしまう。

そこで本発明に従うと、一対の両コイル辺１６…を構成する部分では平角導線１９…を相互に密接させるとともに一対のコイル端１７…を構成する部分では前記彎曲部１８…から遠ざかるにつれて平角導線１９…相互の間隔が大きくなるように整形する。その際、コイル端１７…の傾き方向は、図２で示すように、一方のコイル端１７がステータコア１３の半径方向外方に傾き、他方のコイル端１７がステータコア１３の半径方向内方に傾くようにしてもよく、両コイル端１７…がステータコア１３の半径方向に沿って同一方向に傾くようにしてもよい。而して成形後のコイル１４Ｕは、ステータコア１３との絶縁性を高め、また突極１３ａとの接触によって絶縁被覆が万一剥離してしまうことを防止するために、両コイル辺１６…に絶縁紙２０…を巻き付けた状態で、前記突極１３ａに巻装されることになる。

而して各突極１３ａは、成形後の前記コイル１４Ｕをステータコア１３の半径方向内方側から装着することを可能とすべくステータコア１３の周方向に沿う幅を一定として形成されるものであり、巻装された前記コイル１４Ｕよりも内方側で前記突極１３ａの両側には、ステータコア１３の軸方向に延びる嵌合溝２１，２１がそれぞれ設けられる。

而して前記突極１３ａの嵌合溝２１…には、スロット１５をステータコア１３の半径方向内方側から閉じるようにしてスロットウエッジ２２が嵌合される。このスロットウエッジ２２は、たとえば磁性粉を加圧成形して成るものであり、ステータコア１３の半径方向に沿う前記突極１３ａの内端部に連接される一対のコア部２２ａ，２２ａと、それらのコア部２２ａ，２２ａを連結する連結部２２ｂと、前記嵌合溝２１…に嵌合すべく前記コア部２２ａ…からそれぞれ突設される嵌合突部２２ｃ，２２ｃとを一体に有する。前記コア部２２ａは、前記突極１３ａの内端部両側に連接される一対のコア部２２ａ…および前記突極１３ａでティースを構成するような形状を有するものであり、突極１３ａから遠ざかるにつれてステータコア１３の半径方向に沿う幅が薄くなるように形成されており、前記連結部２２ｂは、両コア部２２ａ…間にスロット１５内のコイル１４Ｕ側に臨む溝２３を形成するようにして両コア部２２ａ…よりも幅を狭くして形成される。

図６および図７を併せて参照して、前記ステータコア１３の両端には、各コイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗが備える両コイル端１７…にそれぞれ対向する対向支持板部２５ａ…を内周側に一体に有する支持板２５…が当接されるものであり、周方向に間隔をあけた複数箇所で、ステータコア１３の軸方向他端側からステータコア１３および前記両支持板２５…に挿通されるボルト２６…に、ナット２７…を螺合して締めつけることにより、前記両支持板２５…がステータコア１３の両端に締結される。

前記各ボルト２６…に対応した部分で前記支持板２５…には、ステータコア１３の半径方向に沿う外方側に開放した凹部２８…と、該凹部２８…の中央部から外方に突出した四角形状の突部２９…とが設けられており、前記各ボルト２６…を挿通せしめる挿通孔３０…がその略半部を前記突部２９…に配置するようにして支持板２５…に設けられる。しかも前記突部２９…が備える一対の外端角部は予め折り曲げられており、挿通孔３０…に挿通されたボルト２６…にナット２７…を螺合して締めつけた状態では、図１で示すように、前記突部２９…の両外端角部は、前記ナット２７…およびボルト２６…の頭部に近接対向する規制曲げ部２９ａ，２９ａを形成するようにさらに折り曲げられる。これにより前記ナット２７…およびボルト２６…の頭部は前記両規制曲げ部２９ａ，２９ａ…で包み込まれることになり、それによりボルト２６…およびナット２７…の緩み止めが果たされる。

また各突極１３ａ…に巻装されたコイル１４Ｕ…の両コイル端１７…および各突極１３ａ…間には、絶縁材料たとえば合成樹脂から成るボビン３１…がそれぞれ介装されるものであり、このボビン３１…には、コイル端１７…および前記対向支持板部２５ａ…間に挟まれる挟持板部３１ａ…が一体に形成される。また前記対向支持板部２５ａ…および挟持板部３１ａ…には相互に対応して、たとえば矩形に形成される開口部３２…，３３…がそれぞれ設けられており、前記ボビン３１…には、前記開口部３２…，３３…に通じる溝３４…を形成する一対の壁部３１ｂ，３１ｂがコイル端１７…の内周に当接するようにして突設される。

而して前記対向支持板部２５ａ、前記挟持板部３１ａおよび前記コイル端１７は、前記両開口部３２，３３および前記溝３４を通る縛り部材としてのファスナ３５もしくは糸でまとめて縛りつけられる。

図８において、前記ステータコア１３には、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相である３相のコイルユニット３６Ｕ，３６Ｖ，３６Ｗが装着されるものであり、各相のコイルユニット３６Ｕ，３６Ｖ，３６Ｗは、複数のコイル１４Ｕ…，１４Ｖ…，１４Ｗ…と、ステータコア１３の軸方向他端側で各コイル１４Ｕ…，１４Ｖ…，１４Ｗ…間を結ぶ渡り線３７Ｕ…，３７Ｖ…，３７Ｗ…とを一体に有するものであり、前記コイル１４Ｕ…，１４Ｖ…，１４Ｗ…を巻装する前記突極１３ａ…をステータコア１３の周方向にずらせてステータコア１３に装着される。

しかも前記渡り線３７Ｕ，３７Ｖ，３７Ｗは、ステータコア１３の軸線に沿う方向で各コイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗから立ち上がる一対の立ち上がり部３７Ｕａ，３７Ｕａ；３７Ｖａ，３７Ｖａ；３７Ｗａ，３７Ｗａと、両立ち上がり部３７Ｕａ…，３７Ｖａ…，３７Ｗａ…と角度をなす平面に配置されるように両立ち上がり部３７Ｕａ…，３７Ｖａ…，３７Ｗａ…から屈曲されて両立ち上がり部３７Ｕａ…，３７Ｖａ…，３７Ｗａ…間を連結する連結部３７Ｕｂ，３７Ｖｂ，３７Ｗｂから成り、各相のコイルユニット３６Ｕ，３６Ｖ，３６Ｗの渡り線３７Ｕ…，３７Ｖ…，３７Ｗ…の立ち上がり部３７Ｕａ…，３７Ｖａ…，３７Ｗａ…の前記コイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗからの立ち上がり長さＬＵ，ＬＶ，ＬＷは、前記各相の渡り線３７Ｕ…，３７Ｖ…，３７Ｗ…の連結部３７Ｕｂ，３７Ｖｂ，３７Ｗｂがステータコア１３の軸線方向に間隔をあけて重なるように配置されることを可能として相互に異なって設定されるものであり、この実施例では、ＬＵ＜ＬＶ＜ＬＷに設定される。

次にこの実施例の作用について説明すると、ステータコア１３の内周に設けられた突極１３ａ…に巻装されるコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗは、前記突極１３ａ…の両側のスロット１５…にそれぞれ収容される一対のコイル辺１６…と、それらのコイル辺１６…の長手方向と直交する方向で相互に平行に延びる一対のコイル端１７…と、外方に膨らんで前記両コイル辺１６…および前記両コイル端１７…の両端間を結ぶ彎曲部１８，１８…とを有し、平角導線１９をエッジワイズで巻回して成り、このままの状態では、彎曲部１８…の内周側の平角導線１９の厚みｄ１が外周側の平角導線１９の厚みｄ２よりも大きくなるのであるが、両コイル辺１６…を構成する部分で平角導線１９…を相互に密接させるとともに前記両コイル端１７…を構成する部分では前記彎曲部１８…から遠ざかるにつれて前記平角導線１９…相互の間隔が大きくなるように整形されたコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗが突極１３ａ…に巻装されるので、スロット１５…に収容されるコイル辺１６…の部分では相互に重なった平角導線１９…同士が密接することになり、スロット１５…内でのコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗの占積率を高めることができる。

またステータコア１３の両端に、コイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗが備える一対のコイル端１７…にそれぞれ対向する対向支持板部２５ａ…を一体に有する支持板２５…がそれぞれ締結され、両コイル端１７…および対向支持板部２５ａ…間に挟まれる挟持板部３１ａ…を有して合成樹脂により形成されるボビン３１…が、前記両コイル端１７…および前記突極１３ａ間にそれぞれ介装され、前記対向支持板部２５ａ、前記挟持板部３１ａおよび前記コイル端１７がファスナ３５でまとめて縛りつけられるので、ステータコア１３にコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗおよびボビン３１…を確実に固定することができる。

さらに複数のコイル１４Ｕ…，１４Ｖ…，１４Ｗ…と、ステータコア１３の軸線に沿う方向で各コイル１４Ｕ…，１４Ｖ…，１４Ｗ…から立ち上がる一対の立ち上がり部３７Ｕａ…，３７Ｖａ…，３７Ｗａ…ならびに両立ち上がり部３７Ｕａ…，３７Ｖａ…，３７Ｗａ…と角度をなす平面に配置されて立ち上がり部３７Ｕａ…，３７Ｖａ…，３７Ｗａ…間を連結する連結部３７Ｕｂ，３７Ｖｂ，３７Ｗｂを有して前記コイル間を一体に結ぶ複数の渡り線３７Ｕ…，３７Ｖ…，３７Ｗ…とから成る３相のコイルユニット３６Ｕ，３６Ｖ，３６Ｗが、前記コイル１４Ｕ…，１４Ｖ…，１４Ｗ…を巻装する前記突極１３ａ…をステータコア１３の周方向にずらせてステータコア１３に装着され、各相のコイルユニット３６Ｕ，３６Ｖ，３６Ｗの渡り線３７Ｕ…，３７Ｖ…，３７Ｗ…の立ち上がり部３７Ｕａ…，３７Ｖａ…，３７Ｗａ…の前記コイル１４Ｕ…，１４Ｖ…，１４Ｗ…からの立ち上がり長さＬＵ，ＬＶ，ＬＷが、前記各相の渡り線３７Ｕ…，３７Ｖ…，３７Ｗ…の連結部３７Ｕｂ，３７Ｖｂ，３７Ｗｂがステータコア１３の軸線方向に間隔をあけて重なるように配置されることを可能として相互に異なって設定されている。

すなわち複数のコイル１４Ｕ…，１４Ｖ…，１４Ｗ…ならびにそれらのコイル１４Ｕ…，１４Ｖ…，１４Ｗ…間を結ぶ渡り線３７Ｕ…，３７Ｖ…，３７Ｗ…を一体に形成して成る３相のコイルユニット３６Ｕ，３６Ｖ，３６Ｗをステータコア１３に装着することになり、コイル１４Ｕ…，１４Ｖ…，１４Ｗ…同士を結ぶ接続作業が不要となり、組付け工数を低減することができる。

しかも渡り線３７Ｕ…，３７Ｖ…，３７Ｗ…の立ち上がり部３７Ｕａ…，３７Ｖａ…，３７Ｗａ…のコイル１４Ｕ…，１４Ｖ…，１４Ｗ…からの立ち上がり長さＬＵ，ＬＶ，ＬＷが各相で異なって設定されることにより、各相の渡り線３７Ｕ…，３７Ｖ…，３７Ｗ…が相互に干渉することを回避して、コンパクトに渡り線３７Ｕ…，３７Ｖ…，３７Ｗ…を配置することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例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を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

ステータの一部を軸方向一端側から見た正面図である。図１の２−２線断面図である。図２の３−３線断面図である。整形前のコイルを示す斜視図である。図４の５−５線断面図である。突極を除く部分ではステータコアを省略した状態でコイルの固定構造を示す斜視図である。図６で示した構造のステータコアを省略した状態での分解斜視図である。ステータコアを省略した状態での３相のコイルユニットのステータコアへの装着状態を示す斜視図である。

１１・・・電機子であるステータ
１３・・・電機子コアであるステータコア
１３ａ・・・突極
１５・・・スロット
１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗ・・・コイル
１５・・・スロット
１６・・・コイル辺
１７・・・コイル端
１８・・・彎曲部
１９・・・平角導線
２５・・・支持板
２５ａ・・・対向支持板部
３１・・・ボビン
３１ａ・・・挟持板部
３５・・・縛り部材であるファスナ
３６Ｕ，３６Ｖ，３６Ｗ・・・コイルユニット
３７Ｕ，３６Ｖ，３６Ｗ・・・渡り線
３７Ｕａ，３７Ｖａ，３７Ｗａ・・・立ち上がり部
３７Ｕｂ，３７Ｖｂ，３７Ｗｂ・・・連結部
ＬＵ，ＬＶ，ＬＷ・・・立ち上がり長さ

Claims

電機子コア（１３）に設けられた突極（１３ａ）の両側のスロット（１５）にそれぞれ収容される一対のコイル辺（１６）と、それらのコイル辺（１６）の長手方向と直交する方向で相互に平行に延びる一対のコイル端（１７）と、外方に膨らんで前記両コイル辺（１６）および前記両コイル端（１７）の両端間を結ぶ彎曲部（１８）とを有し、平角導線（１９）をエッジワイズで巻回して成るコイル（１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗ）が前記突極（１３ａ）に巻装される回転電機用電機子の製造方法において、
前記平角導線（１９）をエッジワイズで巻回すことで、前記彎曲部（１８）では内周側の平角導線（１９）の厚み（ｄ１）が外周側の平角導線（１９）の厚み（ｄ２）よりも大きくなっている前記コイル（１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗ）を得る第１工程と、
前記第１工程で得た前記コイル（１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗ）を、前記両コイル辺（１６）を構成する部分で複数枚の平角導線（１９）を相互に密接させるとともに前記両コイル端（１７）を構成する部分では前記彎曲部（１８）から遠ざかるにつれて前記平角導線（１９）相互の間隔が大きくなるように整形する第２工程と、
前記第２工程で整形した前記コイル（１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗ）を前記突極（１３ａ）に巻装する第３工程とを含むことを特徴とする回転電機用電機子の製造方法。
電機子コア（１３）に設けられた突極（１３ａ）の両側のスロット（１５）にそれぞれ収容される一対のコイル辺（１６）と、それらのコイル辺（１６）の長手方向と直交する方向で相互に平行に延びる一対のコイル端（１７）と、外方に膨らんで前記両コイル辺（１６）および前記両コイル端（１７）の両端間を結ぶ彎曲部（１８）とを有し、平角導線（１９）をエッジワイズで巻回して成るコイル（１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗ）が前記突極（１３ａ）に巻装される回転電機用電機子において、
前記両コイル辺（１６）を構成する部分で複数枚の平角導線（１９）を相互に密接させるとともに前記両コイル端（１７）を構成する部分では前記彎曲部（１８）から遠ざかるにつれて前記平角導線（１９）相互の間隔が大きくなるように整形された前記コイル（１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗ）が、前記突極（１３ａ）に巻装され、
前記電機子コア（１３）の両端に、前記両コイル端（１７）にそれぞれ対向する対向支持板部（２５ａ）を一体に有する支持板（２５）がそれぞれ締結されると共に、前記両コイル端（１７）および前記対向支持板部（２５ａ）間に挟まれる挟持板部（３１ａ）を有して絶縁材料により形成されるボビン（３１）が、前記両コイル端（１７）および前記突極（１３ａ）間にそれぞれ介装され、
前記対向支持板部（２５ａ）、前記挟持板部（３１ａ）および前記コイル端（１７）が縛り部材（３５）でまとめて縛りつけられることを特徴とする回転電機用電機子。