JP5122909B2

JP5122909B2 - 回転電機

Info

Publication number: JP5122909B2
Application number: JP2007272640A
Authority: JP
Inventors: 尚史小谷; 一宏戸川; 康浩新川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2007-10-19
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2027-10-19
Also published as: EP2051351B1; JP2009105996A; EP2051351A2; EP2051351A3; US20090102311A1; US7825563B2

Description

この発明は発電機や電動機などの回転電機に関し、より具体的にはそのスロットに介挿されるインシュレータの構造に関する。

発電機や電動機などの回転電機の複数個のティースに装着されるインシュレータの構造としては、例えば下記の特許文献１記載の技術が知られている。特許文献１記載の技術にあっては、インシュレータはティースごとに用意されると共に、ロータの回転軸線に平行な縦方向に左右２片に分割されて巻線の巻回を容易にしている。
特開２００６−３４０５８１号公報

この種の分割型のインシュレータは、組立性を考慮すると、分割された端部の合わせ面形状が同一であることが望ましく、沿面距離（２つの導電性部分間の絶縁物の表面に沿った最短距離）も長い方が望ましい。その点、特許文献１記載の技術にあっては、インシュレータが縦方向に分割されているため、沿面距離は十分であるものの、合わせ面の形状が異なるため、作業性において不満が残るものであった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解消することにあり、作業性を向上させると共に、沿面距離も長くした分割型のインシュレータを備える回転電機を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１にあっては、ロータと、ステータと、前記ロータとステータのいずれかに形成される複数個のティースと、前記複数個のティースの間のスロットに挿入されて前記複数個のティースに装着されると共に、その上に巻線が巻回されるインシュレータとを少なくとも備える回転電機において、前記インシュレータが前記スロットの２ｎ個（ｎ≧１）分ごとに前記ロータの回転軸線と平行な縦方向に分割される一方、前記ロータの回転軸線に直交する横方向に分割されるインシュレータ片からなると共に、前記横方向に分割された上下のインシュレータ片の合わせ面が同一形状で、かつ沿面距離が前記横方向の距離を超えるように構成され、前記合わせ面が前記上下のインシュレータ片のクランク部位またはテーパ部位を相互に対向させるクランク形状またはテーパ形状に構成されると共に、前記合わせ面における前記インシュレータ片の外周側の前記クランク部位または前記テーパ部位が内周側に向けて縮径するように構成した。

請求項２に係る回転電機にあっては、前記インシュレータは、その肉厚が前記合わせ面に向けて徐々に増加させられる如く構成した。

請求項１に係る回転電機にあっては、インシュレータがスロットの２ｎ個（ｎ≧１）分ごとにロータの回転軸線と平行な縦方向に分割される一方、それに直交する横方向に分割されるインシュレータ片からなると共に、横方向に分割された上下のインシュレータ片の合わせ面が同一形状で、かつ沿面距離が横方向の距離を超えるように構成され、合わせ面が上下のインシュレータ片のクランク部位またはテーパ部位を相互に対向させるクランク形状またはテーパ形状に構成されると共に、合わせ面におけるインシュレータ片の外周側のクランク部位またはテーパ部位が内周側に向けて縮径するように構成したので、インシュレータ片の横方向に分割された端部の合わせ面が同一形状にされたことで組立作業時の取り付け違いを防止できて作業性を向上させることができる。また、沿面距離が横方向の距離を超える形状、即ち、クランク形状またはテーパ形状としたことで、横方向の距離を超える分だけ沿面距離を長くすることができる。

請求項２に係る回転電機にあっては、インシュレータはその肉厚が合わせ面に向けて徐々に増加させられる如く構成したので、上記した効果に加え、合わせ面の沿面距離を一層長くできると共に、肉厚を徐々に増加させる、換言すれば大幅に増加させないことで、合わせ面の付近に適度な隙間を確保することができて巻線の巻回作業をスムーズに行うことができる。

以下、添付図面に即してこの発明に係る回転電機を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、この発明の第１実施例に係る回転電機を全体的に示す平面図、図２はその側面図、図３はステータの拡大平面図、図４は図３に示すステータのステータコアなどの説明斜視図である。

図１から図３に示す如く、第１実施例に係る回転電機（符号１で示す）は、アウタ側に配設されたロータ１０と、それに対向してインナ側に配設されたステータ１２を備える。ロータ１０は内燃機関（エンジン）のクランク軸１４に取り付けられる。ロータ１０の内周には２０個の永久磁石１６が極性を交互に相違させながら配置される。

図４に示す如く、ステータ１２はステータコア１２ａを備え、ステータコア１２ａには複数個、即ち、３０個のティース１２ａ１が形成されると共に、そのティース１２ａ１の間に同数個のスロット１２ａ２が穿設される。ステータコア１２ａは鋼板を積層されてなる。ティース１２ａ１はそれぞれＴ字状を呈し、径方向に延びる基部１２ａ１１と、基部１２ａ１１に一体に形成される、円周側の頭部１２ａ１２とからなる。

ステータコア１２ａのティース１２ａ１の基部１２ａ１１には、インシュレータ（ボビン）２０が装着される。インシュレータ２０はスロット１２ａ２から挿入されてティース１２ａ１に装着され、その上には細い電線（エナメル線）からなる巻線（コイル）２２が巻回される。

第１実施例に係る回転電機１は、図示の如く、アウタロータ型のエンジン発電機として構成され、エンジンのクランク軸１４の回転に伴ってロータ１０が回転してロータ１０に配置された永久磁石１６の磁束をステータ１２に巻回された巻線２２が横切ると、巻線２２には起電力（交流電力）が生じる。よって生じた起電力は３本の出力線２４を介して３相交流電力として取り出される。

第１実施例に係る回転電機１の特徴はインシュレータ２０の構造にあるので、以下それについて詳細に説明する。

図５は図４に示す上部インシュレータ片２０ａ１の拡大斜視図、図６は図４に示す上部インシュレータ片２０ａ１と下部インシュレータ片２０ａ２を組み合わせてなる１組のインシュレータ片２０ａの拡大斜視図、図７は図６などに示す左右２組のインシュレータ片２０ａが横方向に接続されたときの正面図、図８は図７に示す接続部位のインシュレータ片２０ａの拡大正面図、図９は図７に示すインシュレータ片２０ａの合わせ面付近の拡大正面図である。

図示の如く、インシュレータ２０はスロット１２ａ２の２ｎ個（ｎ≧１）分、実施例の場合はｎ＝１、即ち、２個のスロット１２ａ２に対応する部位ごとにロータ１０の回転軸線１０ａ（図４に示す）と平行な縦方向に分割されると共に、ロータ１０の回転軸線１０ａに直交する横方向にも分割される。インシュレータ２０は、絶縁性樹脂、具体的にはナイロン（登録商標）、より具体的にはザイロンＦＲ５０（登録商標。別称ＰＡ６６）から製作される。

スロット１２ａ２が３０個であることから、インシュレータ２０は縦方向に１５個のインシュレータ片２０ａに分割される。さらに、インシュレータ片２０ａはそれぞれ横方向にも上下２個、即ち、上部インシュレータ片２０ａ１と下部インシュレータ片２０ａ２に分割される。上部インシュレータ片２０ａ１と下部インシュレータ片２０ａ２は大略Ｍ字状あるいは逆Ｍ字状の本体２０ａ１１，２０ａ２１と、それらの端部の合わせ面２０ｂとを備える。

図６に示す如く、インシュレータ片２０ａは、上部インシュレータ片２０ａ１と下部インシュレータ片２０ａ２が組み合わせられると、本体２０ａ１１，２０ａ２１によって１個のティース１２ａ１の基部１２ａ１１に相当する完全な空間が中央に形成されると共に、その左右に隣接するインシュレータ片２０ａの本体との間で空間が１個ずつ形成されることになる。

図４に示す如く、インシュレータ片２０ａは、ステータコア１２ａの上下方向（ロータ１０の回転軸線１０ａの方向）から隣接する２個のスロット１２ａ２に挿入され、上記した空間にティース１２ａ１を収容することでティース１２ａ１に装着される。図７に示す如く、インシュレータ片２０ａは、線２０ｃを境として横方向に接続あるいは連続させられる。

図６ないし図８に示す如く、インシュレータ片２０ａは、横方向に分割された上部インシュレータ２０ａ１と下部インシュレータ２０ａ２の端部の合わせ面２０ｂが同一形状、具体的には上部インシュレータ片２０ａ１と下部インシュレータ片２０ａ２が合わせ面２０ｂにおいて相互にクランク部位２０ｂ１を対向するクランク形状とされる。

即ち、図６ないし図８に示す図を上下逆にして見れば明らかな如く、インシュレータ片２０ａ１，２０ａ２の合わせ面２０ｂは上下が同一の形状とされる。さらには、上部インシュレータ片２０ａ１と下部インシュレータ片２０ａ２は、合わせ面２０ｂのみならず、
本体２０ａ１１，２０ａ２１も同一形状とされる。

このように、合わせ面形状は２種類となるが、上部インシュレータ片２０ａ１と下部インシュレータ片２０ａ２は構造としては同一なので、組立作業時に取り付け違いが生じる余地がない。換言すれば組立作業時の取り付け違いを防止でき、作業性を向上させることができる。

上記した構造をさらに敷衍すると、図５に示す如く、上部インシュレータ片２０ａ１において、クランク部位２０ｂ１は左側が内壁側から突出させられると共に、右側が外壁面から突出されるように構成される。図６から明らかな如く、下部インシュレータ片２０ａ２においては、クランク部位２０ｂ１の突出壁面は逆にされる。このように上部インシュレータ片２０ａ１あるいは下部インシュレータ片２０ａ２においてクランク部位２０ｂ１の構造を異形状としたことで、上下全体としては同一形状とすることができる。

また、図９に示す如く、インシュレータ片２０ａは、合わせ面２０ｂの沿面距離（２つの導電性部分間の絶縁物の表面に沿った最短距離）Ｄｓが横方向の距離Ｄｒを超えるように構成される。即ち、合わせ面２０ｂはクランク形状とされ、横方向に真っ直ぐ切断（横断）されるような形状とされないことから、横方向の距離Ｄｒを超える分だけ、沿面距離Ｄｓを長くすることができる。

図８に示す如く、インシュレータ片２０ａの本体２０ａ１１，２０ａ２１の基端側の肉厚は０．７５ｍｍとされると共に、その肉厚は合わせ面２０ｂに向けて徐々に（正確には１．６度の勾配で）増加させられ、合わせ面２０ｂの付近において１．２ｍｍとされる。従って、その場合の沿面距離は２．４ｍｍ以上必要とされるが、実施例の場合、クランク形状としたことで沿面距離Ｄｓを確保することができた。

さらに、図８と図９に示す如く、合わせ面２０ｂにおいて上部インシュレータ片２０ａ１および下部インシュレータ片２０ａ２の外周側のクランク部位２０ｂ１は先細にされると共に、微小角度、例えば１．９度の勾配で内周側に向けて縮径させられる。

これにより、図９に示す如く、インシュレータ片２０ａ１あるいは２０ａ２に巻線（１本のみ示す）２２が巻回されるとき、巻線２２は外周側のクランク部位２０ｂ１に接触しないことから、巻線２２のテンションによる応力が外周側のクランク部位２０ｂ１に作用するのを防止することができる。

即ち、合わせ面２０ｂをクランク形状とすることで沿面距離Ｄｓを増加させる一方、合わせ面２０ｂが本体２０ａ１１，２０ａ２１に比して肉薄のクランク形状部位２０ｂ１から構成されるため、外周側のクランク部位２０ｂ１には勾配をつけて巻線２２から応力が作用しないようにした。尚、図８などから明らかな如く、外周側のクランク部位２０ｂ１は、下部インシュレータ片２０ａ２と上部インシュレータ片２０ａ１の側に交互に位置する。

上記した如く、第１実施例にあっては、ロータ１０と、ステータ１２と、前記ロータ１０とステータ１２のいずれか、より具体的にはステータ１２のステータコア１２ａに形成される複数個（３０個）のティース１２ａ１と、前記複数個のティースの間のスロット１２ａ２に挿入されて前記複数個のティース１２ａ１に装着されると共に、その上に巻線２２が巻回されるインシュレータ２０とを少なくとも備える回転電機１において、前記インシュレータ２０が前記スロット１２ａ２の２ｎ個（ｎ≧１）分、より具体的には２個ごとに前記ロータ１０の回転軸線１０ａと平行な縦方向に分割される一方、前記ロータ１０の回転軸線１０ａに直交する横方向に分割されるインシュレータ片２０ａからなると共に、
前記横方向に分割された上下のインシュレータ片（上部インシュレータ片２０ａ１、下部インシュレータ片２０ａ２）の合わせ面２０ｂが同一形状で、かつ沿面距離Ｄｓが前記横方向の距離Ｄｒを超えるように構成され、前記合わせ面が前記上下のインシュレータ片のクランク部位２０ｂ１またはテーパ部位を相互に対向させるクランク形状またはテーパ形状に構成されると共に、前記合わせ面における前記インシュレータ片の外周側の前記クランク部位または前記テーパ部位が内周側に向けて縮径するように構成したので、インシュレータ片２０ａの横方向に分割された端部の合わせ面２０ｂが同一形状にされたことで組立作業時の取り付け違いを防止できて作業性を向上させることができると共に、沿面距離Ｄｓが横方向の距離Ｄｒを超える形状としたことで、横方向の距離Ｄｒを超える分だけ沿面距離Ｄｓを長くすることができる。

さらに、インシュレータ２０には材質により熱歪みによる割れが生じることがあるが、インシュレータ２０を１５個のインシュレータ片２０ａに分割するように構成したので、そのような割れを予防することができる。

また、前記インシュレータ片２０ａの横方向に分割された端部の合わせ面２０ｂが、クランク形状である如く構成したので、上記した効果に加え、沿面距離Ｄｓを確実に長くすることができる。

また、前記インシュレータ片２０ａは、その肉厚が前記合わせ面２０ｂに向けて徐々に増加させられる如く構成したので、上記した効果に加え、合わせ面２０ｂの沿面距離Ｄｓを一層長くできると共に、肉厚を徐々に増加させる、換言すれば大幅に増加させないことで、適度な隙間を確保することができて巻線２２の巻回作業をスムーズに行うことができる。

図１０は、この発明の第２実施例に係る回転電機のインシュレータ片２０ａの合わせ面２０ｂの形状を示す説明図である。

第２実施例にあっては、図示の如く、インシュレータ片２０ａの合わせ面２０ｂの形状をテーパ形状とした。これにより、第１実施例と同様、横方向の距離Ｄｒを超える分だけ合わせ面２０ｂの沿面距離Ｄｓを確実に長くすることができる。尚、残余の構成および効果は、第１実施例と異ならない。

上記において、この発明に係る回転電機としてアウタロータ型の発電機を例に取ったが、この発明に係る回転電機はそれに限られるものではなく、電動機についても適用可能である。さらに、ティースがステータ側に形成される構造を例にとったが、ティースがロータ側に構成される構造であっても良い。

この発明の第１実施例に係る回転電機を全体的に示す平面図である。図１に示す回転電機の側面図である。図１に示すステータの拡大平面図である。図３に示すステータのステータコアなどの説明斜視図である。図４に示す上部インシュレータ片の拡大斜視図である。図４に示す上部インシュレータ片と下部インシュレータ片を組み合わせてなる１組のインシュレータ片の拡大斜視図である。図６などに示す左右２組のインシュレータ片が横方向に接続されたときの正面図である。図７に示す接続部位のインシュレータ片の拡大正面図である。図７に示すインシュレータ片の合わせ面付近の拡大正面図である。この発明の第２実施例に係る回転電機のインシュレータ片の合わせ面の形状を示す説明図である。

符号の説明

１回転電機、１０ロータ、１０ａ回転軸線、１２ステータ、１２ａステータコア、１２ａ１ティース、１２ａ１１基部、１２ａ１２頭部、１２ａ２スロット、１４内燃機関（エンジン）のクランク軸、１６永久磁石、２０インシュレータ、２０ａインシュレータ片、２０ａ１上部インシュレータ片、２０ａ２下部インシュレータ片、２０ｂ合わせ面

Claims

ロータと、ステータと、前記ロータとステータのいずれかに形成される複数個のティースと、前記複数個のティースの間のスロットに挿入されて前記複数個のティースに装着されると共に、その上に巻線が巻回されるインシュレータとを少なくとも備える回転電機において、前記インシュレータが前記スロットの２ｎ個（ｎ≧１）分ごとに前記ロータの回転軸線と平行な縦方向に分割される一方、前記ロータの回転軸線に直交する横方向に分割されるインシュレータ片からなると共に、前記横方向に分割された上下のインシュレータ片の合わせ面が同一形状で、かつ沿面距離が前記横方向の距離を超えるように構成され、前記合わせ面が前記上下のインシュレータ片のクランク部位またはテーパ部位を相互に対向させるクランク形状またはテーパ形状に構成されると共に、前記合わせ面における前記インシュレータ片の外周側の前記クランク部位または前記テーパ部位が内周側に向けて縮径するように構成されることを特徴とする回転電機。
前記インシュレータ片は、その肉厚が前記合わせ面に向けて徐々に増加させられることを特徴とする請求項１記載の回転電機。