JP4967909B2 - 絶縁インシュレータ及びステータ並びにステータ製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、電動機や発電機などの回転電機に用いられる絶縁インシュレータ及びステータ並びにステータ製造方法に関する。

電動機や発電機などの回転電機の性能を向上するには、ステータの磁極を強めることが重要である。そのため、ステータに巻回す電線(以下適宜「巻線」という)のスロット面積に対する占積率を上げることが望ましい。巻線が巻崩れては、占積率が低下してしまうので、たとえば特許文献１では、ステータ片のティースの周囲に絶縁インシュレータ(絶縁ボビン)を介して電線を巻回すときの巻回し方法を工夫することで電線の巻崩れを防止することで占積率が低下しないようにしている。
特開２００５−２０８７５号公報

しかしながら、このような巻回し方法を実現するには、巻線装置の大規模な変更が必要になったり新たな巻線装置が必要になり製造するためのコストがかかってしまう。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、製造コストを上昇させることなく、巻線の占積率低下を防止できる絶縁インシュレータ及びステータ並びにステータ製造方法を提供することを目的とする。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、絶縁インシュレータ(１０)を介してステータコアのティースに電線を巻回したステータであって、前記絶縁インシュレータ(１０)は、ステータコアのティース先端側に直立し巻線の折り返し位置を規定するフランジ(１３)に形成され、巻線の折り返し部分がティース先端側に逃げることを許容する巻線逃がし部(１３ａ)を有し、前記巻線逃がし部は、絶縁インシュレータの電線巻回し部分のうちの電線を斜め掛けする面に直立したフランジに、ステータコアのティース先端側に凹状に窪んで形成される、ことを特徴とする。

本発明によれば、巻線逃がし部が形成されているので、巻線を折り返したときに下層の巻線の盛り上がりを低減できる。また下層の巻線の盛り上がり部分で上層の巻線が並行するようになり、スロット面で下層の巻線ターンの隣に上層の巻線ターンを並べたときに、上層の巻線ターンが下層の巻線ターンから滑り落ちることを防止できる。このため電線の巻崩れが防止でき占積率が低下しない。

また絶縁インシュレータを成形するための型形状を見直すだけで実施でき、コストアップが生じない。そして巻線装置の大規模な変更を必要としないので、本発明を簡易に実施可能である。

以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明によるインシュレータの第１実施形態を示す斜視図である。

インシュレータ１０は、樹脂などの絶縁体で形成される。インシュレータ１０は上下に２分割可能であり、上下方向からステータコアを挟むように取り付けられる。インシュレータ１０は、バックヨーク側フランジ１１と、インシュレータボディ１２と、ティース先端側フランジ１３と、を含む。

巻線は、インシュレータボディ１２の周囲に巻回される。バックヨーク側フランジ１１及びティース先端側フランジ１３は、インシュレータボディ１２に対して直立する。
バックヨーク側フランジ１１からティース先端側フランジ１３までは、電線の巻回数プラス１(すなわち並んだ巻線数)に、電線幅を積算した距離だけ離されている。

ティース先端側フランジ１３は、巻線の折り返し位置を規定する。すなわち電線は、バックヨーク側フランジ側からティース先端側フランジ１３に当接するまで巻回され、その後、バックヨーク側フランジ１１に当接するまで巻回され、・・・・、を繰り返す。なお電線は、ティース間のスロットでの占積率を上げるために、スロットに面するスロット面１２ａでは、斜め掛けされることなく、ティース軸線に直交する方向に巻回され、スロット外に位置するコイルエンド面１２ｂで斜め掛けされる。

ティース先端側フランジ１３のコイルエンド面１２ｂに対する直立面には、巻線逃がし部１３ａが凹設されている。

巻線逃がし部１３ａは、長さが、インシュレータボディ１２の幅に等しい。すなわち、巻線逃がし部１３ａの内壁面１３ｂは、インシュレータボディ１２のスロット面１２ａの延長上に在る。この巻線逃がし部１３ａは、後述のように巻線の折り返し部分がティース先端側に逃げることを許容する。

このように、本発明は、ステータ１のティース先端側フランジ１３に巻線逃がし部１３ａが凹設されている点が特徴的な構成である。ここで本発明の理解を容易にするために、まず初めに図２(Ａ−１)〜図２(Ａ−３)を参照しながら従来例について説明する。従来のステータ１のティース先端側フランジ１３は、板厚が一定であり凹凸がなくフラットである。

上述のように、バックヨーク側フランジ１１からティース先端側フランジ１３までは、電線の巻回数(すなわち並んだ巻線数)に、電線幅を積算した距離だけ離されている。そのため、バックヨーク側フランジ１１からティース先端側フランジ１３の間に、電線が隙間なく収まる。

しかしながら、図２(Ａ−１)に示すように、コイルエンド面１２ｂには、電線が斜め掛けされていることに起因して、ハッチングを付した三角形状の隙間Ａが形成される。

そして図２(Ａ−２)に示すように、第２層の第１ターンは、この三角隙間Ａの上に形成されるので、この第２層第１ターンが第１層の最終ターンに途中から乗り上げて盛り上がる。

そして図２(Ａ−３)に示すように、第２層の第２ターンを、スロット面１２ａで第１ターンに並べると、第１ターンの盛り上がり部分に重なった第２ターンが滑ってしまい、第１ターンと第２ターンとの間に隙間ができてしまい、所定のターン数を巻線することができず占積率が低下してしまう。

これに対して、本発明のステータ１では、ティース先端側フランジ１３に巻線逃がし部１３ａが凹設されている。

そのため、図２(Ｂ−２)に示すように、第２層の第１ターンは、当初、第１層の最終ターンに並行し巻線逃がし部１３ａに位置するようになる。

そして図２(Ｂ−３)に示すように、第２層の第２ターンを、スロット面１２ａで第１ターンに並べると、第２層第２ターンは、第２層第１ターンが盛り上がっていない部分で、第１ターンに重なり、第１ターンが盛り上がる部分では、第１ターンに並行し、スロット面１２ａで第１ターンに並ぶ。

このようになるので、第１ターンと第２ターンとの間には隙間ができず、所定のターン数を巻線することができ占積率の低下を防止することができるのである。

絶縁インシュレータ１０の形状を、このようにすることで、巻線のズレを防止可能である。なお絶縁インシュレータ１０は、上述のように、樹脂などで製造される。そのため、単に成形型の形状を変更するだけでよい。成形型は、本発明の実施にかかわらず必要なものであり、そのような成形型に凸形状(これによって絶縁インシュレータには凹部が形成される)を付加してもコストアップは生じない。また巻線装置の大規模な変更を必要としないので、本発明を簡易に実施可能である。

（第２実施形態）
図３は、本発明によるインシュレータの第２実施形態を示す拡大平面図である。

なお以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。

本実施形態では、巻線逃がし部１３ａを、傾斜したテーパ形状で形成した。具体的な形状を説明すると、少なくとも、斜め掛けする電線と平行になるように傾斜面１３１を形成することが望ましい。このようにすれば、第１層の最終ターンと傾斜面１３１との間に第２層の第１ターンが入り込み、第２層第１ターンの盛り上がりを低減できるからである。なお斜め掛けする電線と傾斜面１３１との距離が徐々に拡大していくようにしてもその傾斜面１３１と第１層の最終ターンとの間に第２層の第１ターンが入り込み、第２層第１ターンの盛り上がりを低減できる。

このようにすることで、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
図４は、本発明によるインシュレータの第３実施形態を示す斜視図である。

本実施形態では、巻線逃がし部１３ａを、ティース先端側フランジ１３の一部を削除した切り欠きで形成した。なお、電線とステータコアとの絶縁性能を満足するために、ＪＩＳなどで規定された縁面距離を確保できるように、ティース先端側フランジ１３の厚さや、インシュレータボディ１２の端面を設定してある。

このようにすることで、本実施形態によっても、第１実施形態や第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第４実施形態）
図５は、本発明によるインシュレータの第４実施形態を示す斜視図である。図６は、図５の矢印VI方向から視た図である。

本実施形態のインシュレータボディ１２は、角が丸められて曲面で形成されている。インシュレータボディ１２がこのような形状であれば、巻線逃がし部１３ａの長さＬをインシュレータボディ１２の幅Ｗよりも拡大可能である。具体的には、インシュレータボディ１２の幅Ｗに巻線２本分の厚み２×ｔを加えた長さを、巻線逃がし部１３ａの長さＬにするとよい。またその巻線逃がし部１３ａをスロット面１２ａでの平面の終わりから開始するとよい。

巻線は、スロット面１２ａでは上下に配索されており、スロット面１２ａに接面し、バックヨーク側フランジ１１からティース先端側フランジ１３の間に、隙間なく収まる。これに対して巻線は、コイルエンド面１２ｂでは斜め掛けされるが、このときコイルエンド面１２ｂに接面せずに微少角度の傾斜が生じる可能性がある。このような状態で、実際に巻線を並べたときに必要な、バックヨーク側フランジ１１からティース先端側フランジ１３まで距離は、電線の巻回数(すなわち並んだ巻線数)に、電線幅を積算した距離よりも大きくなる可能性がある。

本実施形態では、巻線逃がし部１３ａの長さが第１実施形態などよりも拡張した。また特に巻線がインシュレータボディ１２から接面しなくなる可能性のあるスロット面１２ａでの平面の終わりから巻線逃がし部１３ａを形成した。このようにしたので、巻線に傾斜が生じても誤差を吸収可能であり、巻線を、バックヨーク側フランジ１１からティース先端側フランジ１３の間に収めることができるのである。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。

例えば、巻線逃がし部１３ａの形状は、巻線の折り返し部分がティース先端側に逃げることを許容するものであればよく、実施形態に記載した形状のみに限られるものではない。

本発明によるインシュレータの第１実施形態を示す斜視図である。 本発明の効果を説明する図である。 本発明によるインシュレータの第２実施形態を示す拡大平面図である。 本発明によるインシュレータの第３実施形態を示す斜視図である。 本発明によるインシュレータの第４実施形態を示す斜視図である。 図５の矢印VI方向から視た図である。

符号の説明

１ ステータ
１０ インシュレータ
１１ バックヨーク側フランジ
１２ インシュレータボディ(電線巻回し部分)
１２ａ スロット面
１２ｂ コイルエンド面(電線斜め掛け面)
１３ ティース先端側フランジ
１３ａ 巻線逃がし部

Claims (5)

1. 絶縁インシュレータを介してステータコアのティースに電線を巻回したステータであって、
   前記絶縁インシュレータは、ステータコアのティース先端側に直立し巻線の折り返し位置を規定するフランジに形成され、巻線の折り返し部分がティース先端側に逃げることを許容する巻線逃がし部を有し、
   前記巻線逃がし部は、絶縁インシュレータの電線巻回し部分のうちの電線を斜め掛けする面に直立したフランジに、ステータコアのティース先端側に凹状に窪んで形成される、
   ことを特徴とするステータ。
2. 前記巻線逃がし部の幅は、絶縁インシュレータの電線巻回し部分の幅に略等しい、
   ことを特徴とする請求項１に記載のステータ。
3. 前記絶縁インシュレータは、電線巻回し部分の角が丸められて曲面で形成され、
   前記巻線逃がし部の幅は、絶縁インシュレータの電線巻回し部分の幅に電線２本分の厚みを加えた長さに略等しい、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のステータ。
4. 回転電機のステータコアと、その周囲に巻回される電線と、を絶縁する絶縁インシュレータであって、
   ステータコアのティース先端側に直立して形成されるフランジに、ステータコアのティース先端側に凹状に窪んで設けられ、巻線の折り返し部分がティース先端側に逃げることを許容する巻線逃がし部を有する、
   ことを特徴とする絶縁インシュレータ。
5. 請求項４に記載された絶縁インシュレータを使用してステータを製造する、
   ことを特徴とするステータ製造方法。

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