JP5396241B2 - 回転電機のステータおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
上記従来の回転電機のステータは、絶縁フィルムをスロット内に沿うように配置してティースとコイルとの絶縁を図るスロット絶縁と、コイル巻回後に巻線コイル間に挿入されて隣接する巻線コイル間の絶縁を図る相間絶縁とを有し、コイルと鉄心、コイルとコイルとの絶縁を図っている。しかし、スロット絶縁や相間絶縁がフィルム状の絶縁体である場合には、その取り扱いや位置固定が難しく、例えばステータの生産時におけるコイルの巻線工程においてフィルム状の絶縁体(以下絶縁フィルムとする)を巻込んでしまうという問題や、回転電機運転中にスロット開口部から絶縁フィルムが漏れてくるといった問題がある。特に占積率向上のためにコイルをスロット開口部近辺まで巻回した場合にはこのような問題が顕著となる。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、コイル巻回時における絶縁フィルムの巻き込みを防止するとともに、回転電機運転時のスロットからの絶縁フィルム漏れを防止することができるステータを得ることを目的とする。
図1はこの発明の実施の形態1における回転電機のステータの構成を示す斜視図、図2はステータを構成する一の分割コアとそれに装着されたインシュレータおよび絶縁フィルムを示す斜視図、図3は分割コアとインシュレータの構造を説明するための分解斜視図、図4は分割コアにインシュレータを装着した状態の拡大斜視図、図5はインシュレータの斜視図、図6は図5で示すインシュレータを分割コアと接する側(図5中下側)から見た平面図である。
分割コア2は、周方向に延在するバックヨーク部20と、バックヨーク部20の中央部から中心方向に突出するティース部21と、ティース部21の先端に位置するティース先端部22からなる。
ティース先端部22はティース部21よりも周方向両側に突出した形状であり、ティース先端部22の外周側の面(以下外周面とする)はティース部21とのなす角度が例えば略120度となるような傾斜が設けられた形状である。ティース先端部22の外周面にこのような傾斜を設けることにより、傾斜に沿って整列してコイル3を巻き積み上げていくことができるとともに、ティース部21に巻回される図示しないコイル3の巻回スペースを広げることができる。
インシュレータ4や絶縁フィルム5を介してコイル3が巻回された分割コア2は、バックヨーク部20の周方向端部同士が当接するように環状に配置され、隣り合って配置されるティース部21間にスロット6を有するステータ1を形成している。隣り合って配置されるティース先端部22間には隙間が設けられておりスロット開口部7を形成している。
また、突出部43の外周側の面(以下外周面とする)にはヨーク被覆部40側に張り出す略三角形の張出部46が設けられており、張出部46の外周面はヨーク被覆部40の内周面と略平行となるように形成されている(図6参照)。
ヨーク被覆部40と先端被覆部42は軸方向に伸びる形状であり、巻回されたコイル3の両側部を支持する巻壁としての機能も有する。
まず図7に示すように、分割コア2、一対のインシュレータ4、絶縁フィルム5を準備する。絶縁フィルム5は、分割コア2の形状に合わせて折り曲げ加工されており、分割コア2の両側部に配置される部分がティース先端部22の内周側で繋がった形状をしている。このような絶縁フィルム5は一枚の直方体形状のフィルム状絶縁体を折り曲げることにより形成することができる。
このように各分割コア2を環状に配置すると、分割コア2のティース先端部22よりもさらに周方向に突出するインシュレータ4の突出部43が隣り合って配置されるインシュレータ4の突出部43と略接した状態となる。従って、スロット開口部7の軸方向両端はインシュレータ4の突出部43によって閉じられる。コイル5の周囲を覆うように取り回された絶縁フィルム5はスロット開口部7の軸方向両端を閉じる突出部43よりも外周側であるスロット6内に収納される。
このように突出部43によってスロット開口部7の軸方向両端を閉じることができるため、スロット6内に収納された絶縁フィルム5がスロット6内から漏れ出ることを防止できる。なお、隣り合って配置されるインシュレータ4の突出部43同士が略接するとは、必ずしも突出部43同士が接した状態でなくてもよく、絶縁フィルム5が漏れ出ない程度に突出部43同士が近接している状態であればよい。
なお、相間絶縁部50の長さは本実施の形態1に示すものに限られるものではない。例えば、相間絶縁部50の端部がティース部21の略中間部分に対応する位置まで伸びる構成であってもよく、この場合も各コイル3の相間を絶縁することができる。また、本実施の形態1の場合よりもさらに相間絶縁部50の端部を伸ばし、その端部をバックヨーク部20の内周面に沿わせて折り曲げることにより、バックヨーク部20側の絶縁フィルム5と相間絶縁部50の端部が重なるように構成してもよい。これにより、コイル3の相間絶縁をより確実にすることができる。
相間絶縁部50の長さは、カットする前の絶縁フィルム5のティース先端部22の内周側を渡る部分の長さや、カットする位置により所望の長さに設定することができる(図9参照)。
また、インシュレータ4の突出部43は隣り合って配置されるインシュレータ4の突出部43と略接するため、突出部43によってスロット開口部7の軸方向両端を閉じることができる。このため、コイル3巻回後にスリット44から引き抜かれてスロット6内に収納された絶縁フィルム5がスロット6内から漏れ出ることを防止できる。特に回転電機の運転時であっても、絶縁フィルム5漏れを防止することができるため、信頼性の高い回転電機を得ることができる。
本実施の形態2では、上記実施の形態1とインシュレータに設けられるリブの形状が異なるものについて説明する。上記実施の形態1と同様の部分については、同一符号を付して説明を省略する。
図13は本実施の形態2の分割コア2とそれに装着されたインシュレータ4および絶縁フィルム5を示す斜視図である。インシュレータ4のリブ245は径方向外側から内側に向けて高さが漸次低くなるように形成されている。
このような形状とすることで、コイル3巻回後にスリット44の径方向内側から外側に引き抜かれる絶縁フィルム5の引き抜きを容易に行うことができる。
まず、図14に示す第1の別例のリブ245Aは、先端部の径方向内側が円弧状に丸められている。すなわちリブ245Aの径方向内側端部のエッジ部分にフィレットが施された形状である。
次に、図15に示す第2の別例のリブ245Bは、周方向内側面が周方向外側先端部に向けて傾斜するテーパ形状である。
また、図16に示す第3の別例のリブ245Cは、リブ245Cの軸方向端面がインシュレータ4のティース先端部22と接する面に対して反ティース側に下がって形成されている。すなわち、リブ245Cの高さが低くなるように形成されている。
また、図示しないが、第4の別例のリブ245Dとして、リブ245Dの先端部の周方向内側を円弧状に丸める構成としてもよい。すなわちリブ245Dの周方向内側端部のエッジ部分にフィレットが施された形状としてもよい。
また、上記実施の形態2または第1〜4の別例のリブの形状を必要に応じて組み合わせてもよく、例えば図17は、第2と第3の別例のリブの形状を組み合わせた第5の別例のリブ245Eを備えたものである。
以上のような別例のリブ形状およびそれらを組み合わせたリブ形状を採用することにより、コイル3巻回後にスリット44の径方向内側から外側に引き抜かれる絶縁フィルム5の引き抜きを容易に行うことができる。
本実施の形態3では、上記実施の形態1とインシュレータのスリットの形成位置が異なるものについて説明する。上記実施の形態1と同様の部分については、同一符号を付して説明を省略する。
図18は本実施の形態3の分割コア2とそれに装着されたインシュレータ4および絶縁フィルム5を示す斜視図、図19はインシュレータの斜視図、図20は図19のインシュレータを分割コアと接する側(図19中下側)から見た平面図である。
このような位置にスリット344を設けることにより、ティース先端部22の外周面の傾斜に沿って配置される絶縁フィルム5を容易にスリット344に差し込むことができる。
例えば、図21に示す第1の別例のリブ345Aは、リブ345Aの軸方向端面がインシュレータ4のティース先端部22と接する面に対して反ティース側に下がって形成されている。すなわち、リブ345Aの高さが低くなるように形成されている。
また、図22に示す第2の別例のリブ345Bは、径方向外側から内側に向けて高さが漸次低くなるように形成されている。なお、図22はリブ345Bの形状をわかりやすくするため、分割コア2をバックヨーク部20側から見た拡大斜視図としている。
また、図示しないが、第3の別例のリブ345Cとして、リブ345Cの先端部の径方向内側を円弧状に丸める構成としてもよい。すなわちリブ345Cの径方向内側端部の角部分にフィレットが施された形状としてもよい。
また、上記実施の形態3の第1〜3の別例のリブの形状を必要に応じて組み合わせてもよく、より絶縁フィルム5がスリット344から引き抜きやすくなる。
以上のような別例のリブ形状およびそれらを組み合わせたリブ形状を採用することにより、コイル3巻回後にスリット44の径方向内側から外側に引き抜かれる絶縁フィルム5の引き抜きを容易に行うことができる。
上記実施の形態1では各分割コアが互いに連結されていない構成であったが、本実施の形態4では隣り合って配置される分割コアのバックヨーク部同士が薄肉部により連結された連結分割コアを使用している。また、上記実施の形態1では、各分割コア毎に絶縁フィルムが形成されていたが、本実施の形態4では隣り合って配置される分割コアに装着される絶縁フィルム同士が繋がるように形成されている。
以下、本実施の形態4について説明する。なお、上記実施の形態1と同様の部分については、同一符号を付して説明を省略する。
図に示すように、連結分割コア402は、上記実施の形態1の分割コア2のバックヨーク部20同士が薄肉部23で連結された形状である。薄肉部23はバックヨーク部20側面の外周側に形成されており、この薄肉部23を屈曲することにより連結分割コア402を環状に配置する。なお、図23の例では連結分割コア402は3個の分割コア2を薄肉部23により連結しているが、必要に応じて分割コア2の連結数を調整すればよい。当然ながら、ステータ1を形成する分割コア2全てを連結してもよい。
なお、このような連結絶縁フィルム405は、隣接する分割コア2が薄肉部23により連結された場合にのみ使用されるものではなく、上記実施の形態1の各分割コア2が連結されていない場合にも使用することができる。例えば連結絶縁フィルム405に各分割コア2を順次装着して使用すればよい。
そして、上記実施の形態1と同様の組立工程により、図24に示すようなステータ401を形成する。図24はステータ401の平面図である。上述の通り隣接する各分割コア2の絶縁フィルム同士はバックヨーク部20の内周側で繋がっている。なお、連結絶縁フィルム405は上記実施の形態1の隣接する絶縁フィルム5のバックヨーク部20側端部を延長して繋げた形状であるため、分割コア2のバックヨーク部20を当接させながら環状に配置すると、バックヨーク部20の当接箇所の連結絶縁フィルム405が余り、当接箇所から内側に突出する突部51が形成される。連結絶縁フィルム405の相間絶縁部450は分割コア2のティース先端部22側から径方向外側に伸び、その端部が突部51と重なるように構成している。
このように相間絶縁部450をバックヨーク部20側の連結絶縁フィルム405の突部51と重なる構成とすれば、確実にコイル3の相間を絶縁することができる。なお、相間絶縁部450と突部51は必ずしも重なっている必要はなく、例えば相間絶縁部450が突部51の近傍まで伸びる構成や、接触させる構成であってもよく、コイル3の相間を絶縁することができる。
さらに、隣接する分割コア2に装着される絶縁フィルムを連結して連結絶縁フィルム405を構成したため、部品点数を抑えることができるとともに、連結絶縁フィルム405の装着を一括で行うことができ、組立工程を効率化することができる。
なお、連結分割コア402に装着される絶縁フィルムは必ずしも連結した形状の連結絶縁フィルム405を使用する必要はなく、当然ながら上記実施の形態1に記載の連結していない形状の絶縁フィルム5を使用してもよい。
図25は実施の形態4の別例の連結分割コア402Aの構成を説明するための斜視図である。図に示すように関節部24は、隣接して配置される分割コア2のバックヨーク部20同士が交互に重なりピン等で固定されることにより形成されている。関節部24により連結された連結分割コア402Aを回動させることで各分割コア2を容易に環状に配置することができる。
5 絶縁フィルム、6 スロット、20 バックヨーク部、21 ティース部、
22 ティース先端部、43 突出部、44,344 スリット、
45,245,245A〜245E,345,345A,345B リブ、
46 張出部。
Claims (9)
- 周方向に延在するバックヨーク部と、上記バックヨーク部の中央部から中心方向に突出したティース部と、上記ティース部の先端に位置するティース先端部とを備えた複数の分割コアを環状に配置した回転電機のステータであって、
上記分割コアの軸方向両端面に配置される一対のインシュレータと、上記ティース部両側面に装着され上記ティース部に巻回されるコイルと上記分割コアとを絶縁する絶縁フィルムと、上記インシュレータに設けられ上記ティース先端部より周方向に突出する突出部と、上記突出部の上記ティース先端部軸方向端面側に設けられ、上記コイルが巻回される際の上記絶縁フィルム差し込み用のスリットと、上記スリットと上記突出部端面間に形成されるリブとを備え、
上記コイルの周囲を覆うように配置される上記絶縁フィルムが隣り合って配置される上記ティース部間に形成されるスロット内に収納され、上記インシュレータの突出部は隣り合って配置されるインシュレータの突出部と略接し、
上記リブの高さは、径方向外側から内側に向けて低くなることを特徴とする回転電機のステータ。 - 周方向に延在するバックヨーク部と、上記バックヨーク部の中央部から中心方向に突出したティース部と、上記ティース部の先端に位置するティース先端部とを備えた複数の分割コアを環状に配置した回転電機のステータであって、
上記分割コアの軸方向両端面に配置される一対のインシュレータと、上記ティース部両側面に装着され上記ティース部に巻回されるコイルと上記分割コアとを絶縁する絶縁フィルムと、上記インシュレータに設けられ上記ティース先端部より周方向に突出する突出部と、上記突出部の上記ティース先端部軸方向端面側に設けられ、上記コイルが巻回される際の上記絶縁フィルム差し込み用のスリットと、上記スリットと上記突出部端面間に形成されるリブとを備え、
上記コイルの周囲を覆うように配置される上記絶縁フィルムが隣り合って配置される上記ティース部間に形成されるスロット内に収納され、上記インシュレータの突出部は隣り合って配置されるインシュレータの突出部と略接し、
上記リブの先端部の径方向内側は、円弧状に丸められていることを特徴とする回転電機のステータ。 - 周方向に延在するバックヨーク部と、上記バックヨーク部の中央部から中心方向に突出したティース部と、上記ティース部の先端に位置するティース先端部とを備えた複数の分割コアを環状に配置した回転電機のステータであって、
上記分割コアの軸方向両端面に配置される一対のインシュレータと、上記ティース部両側面に装着され上記ティース部に巻回されるコイルと上記分割コアとを絶縁する絶縁フィルムと、上記インシュレータに設けられ上記ティース先端部より周方向に突出する突出部と、上記突出部の上記ティース先端部軸方向端面側に設けられ、上記コイルが巻回される際の上記絶縁フィルム差し込み用のスリットと、上記スリットと上記突出部端面間に形成されるリブとを備え、
上記コイルの周囲を覆うように配置される上記絶縁フィルムが隣り合って配置される上記ティース部間に形成されるスロット内に収納され、上記インシュレータの突出部は隣り合って配置されるインシュレータの突出部と略接し、
上記リブは、周方向内側面が周方向外側先端部に向けて傾斜するテーパ形状であることを特徴とする回転電機のステータ。 - 周方向に延在するバックヨーク部と、上記バックヨーク部の中央部から中心方向に突出したティース部と、上記ティース部の先端に位置するティース先端部とを備えた複数の分割コアを環状に配置した回転電機のステータであって、
上記分割コアの軸方向両端面に配置される一対のインシュレータと、上記ティース部両側面に装着され上記ティース部に巻回されるコイルと上記分割コアとを絶縁する絶縁フィルムと、上記インシュレータに設けられ上記ティース先端部より周方向に突出する突出部と、上記突出部の上記ティース先端部軸方向端面側に設けられ、上記コイルが巻回される際の上記絶縁フィルム差し込み用のスリットと、上記スリットと上記突出部端面間に形成されるリブとを備え、
上記コイルの周囲を覆うように配置される上記絶縁フィルムが隣り合って配置される上記ティース部間に形成されるスロット内に収納され、上記インシュレータの突出部は隣り合って配置されるインシュレータの突出部と略接し、
上記リブの先端部の周方向内側は、円弧状に丸められていることを特徴とする回転電機のステータ。 - 周方向に延在するバックヨーク部と、上記バックヨーク部の中央部から中心方向に突出したティース部と、上記ティース部の先端に位置するティース先端部とを備えた複数の分割コアを環状に配置した回転電機のステータであって、
上記分割コアの軸方向両端面に配置される一対のインシュレータと、上記ティース部両側面に装着され上記ティース部に巻回されるコイルと上記分割コアとを絶縁する絶縁フィルムと、上記インシュレータに設けられ上記ティース先端部より周方向に突出する突出部と、上記突出部の上記ティース先端部軸方向端面側に設けられ、上記コイルが巻回される際の上記絶縁フィルム差し込み用のスリットと、上記スリットと上記突出部端面間に形成されるリブとを備え、
上記コイルの周囲を覆うように配置される上記絶縁フィルムが隣り合って配置される上記ティース部間に形成されるスロット内に収納され、上記インシュレータの突出部は隣り合って配置されるインシュレータの突出部と略接し、
上記リブの軸方向端面は、上記インシュレータの上記ティース先端部と接する面に対して反ティース側に下がって形成されていることを特徴とする回転電機のステータ。 - 周方向に延在するバックヨーク部と、上記バックヨーク部の中央部から中心方向に突出したティース部と、上記ティース部の先端に位置するティース先端部とを備えた複数の分割コアを環状に配置した回転電機のステータであって、
上記分割コアの軸方向両端面に配置される一対のインシュレータと、上記ティース部両側面に装着され上記ティース部に巻回されるコイルと上記分割コアとを絶縁する絶縁フィルムと、上記インシュレータに設けられ上記ティース先端部より周方向に突出する突出部と、上記突出部に設けられ上記バックヨーク部側へ張り出す張出部と、上記張出部の上記ティース先端部軸方向端面側の根元部分に沿って設けられ、上記コイルが巻回される際の上記絶縁フィルム差し込み用のスリットと、上記スリットと上記張出部端面間に形成されるリブとを備え、
上記コイルの周囲を覆うように配置される上記絶縁フィルムが隣接して配置される上記ティース部間に形成されるスロット内に収納され、上記インシュレータの突出部は隣り合って配置されるインシュレータの突出部と略接し、
上記リブの高さは、径方向外側から内側に向けて低くなることを特徴とする回転電機のステータ。 - 周方向に延在するバックヨーク部と、上記バックヨーク部の中央部から中心方向に突出したティース部と、上記ティース部の先端に位置するティース先端部とを備えた複数の分割コアを環状に配置した回転電機のステータであって、
上記分割コアの軸方向両端面に配置される一対のインシュレータと、上記ティース部両側面に装着され上記ティース部に巻回されるコイルと上記分割コアとを絶縁する絶縁フィルムと、上記インシュレータに設けられ上記ティース先端部より周方向に突出する突出部と、上記突出部に設けられ上記バックヨーク部側へ張り出す張出部と、上記張出部の上記ティース先端部軸方向端面側の根元部分に沿って設けられ、上記コイルが巻回される際の上記絶縁フィルム差し込み用のスリットと、上記スリットと上記張出部端面間に形成されるリブとを備え、
上記コイルの周囲を覆うように配置される上記絶縁フィルムが隣接して配置される上記ティース部間に形成されるスロット内に収納され、上記インシュレータの突出部は隣り合って配置されるインシュレータの突出部と略接し、
上記リブの先端部の径方向内側は、円弧状に丸められていることを特徴とする回転電機のステータ。 - 周方向に延在するバックヨーク部と、上記バックヨーク部の中央部から中心方向に突出したティース部と、上記ティース部の先端に位置するティース先端部とを備えた複数の分割コアを環状に配置した回転電機のステータであって、
上記分割コアの軸方向両端面に配置される一対のインシュレータと、上記ティース部両側面に装着され上記ティース部に巻回されるコイルと上記分割コアとを絶縁する絶縁フィルムと、上記インシュレータに設けられ上記ティース先端部より周方向に突出する突出部と、上記突出部に設けられ上記バックヨーク部側へ張り出す張出部と、上記張出部の上記ティース先端部軸方向端面側の根元部分に沿って設けられ、上記コイルが巻回される際の上記絶縁フィルム差し込み用のスリットと、上記スリットと上記張出部端面間に形成されるリブとを備え、
上記コイルの周囲を覆うように配置される上記絶縁フィルムが隣接して配置される上記ティース部間に形成されるスロット内に収納され、上記インシュレータの突出部は隣り合って配置されるインシュレータの突出部と略接し、
上記リブの軸方向側端部は、上記インシュレータの上記ティース先端部と接する面に対して反ティース側に下がって形成されていることを特徴とする回転電機のステータ。 - 周方向に延在するバックヨーク部と、上記バックヨーク部の中央部から中心方向に突出したティース部と、上記ティース部の先端に位置するティース先端部とからなる複数の分割コアを環状に配置して構成され、
上記各分割コアの軸方向両端面に配置される一対のインシュレータと、上記ティース部両側面に装着され上記ティース部に巻回されるコイルと上記分割コアとを絶縁する絶縁フィルムと、上記インシュレータに設けられ上記ティース先端部より周方向に突出する突出部と、上記突出部の上記ティース先端部軸方向端面側に設けられ、上記コイルが巻回される際の上記絶縁フィルム差し込み用のスリットと、上記スリットと上記突出部端面間に形成されるリブとを備え、
隣り合って配置される上記インシュレータの突出部同士が略接する回転電機のステータの製造方法であって、
上記ティース先端部の内周側を渡る上記ティース部両側面に装着された上記絶縁フィルムを上記インシュレータのスリットに差し込んで支持した状態で上記ティース部に上記コイルを巻回する工程と、
上記コイル巻回後に上記絶縁フィルムの上記ティース先端部の内周側を渡る部分を軸方向にカットする工程と、
上記カットした絶縁フィルムの端部を上記リブを挟んで上記バックヨーク部側に折り返すとともに上記スリットから引き抜き、上記巻回後のコイルを覆うように取り回す工程と、
上記絶縁フィルムを取り回した後の各分割コアを環状に配置して上記絶縁フィルムを隣り合って配置される上記ティース部間に形成されるスロット内に収納する工程とを備えたことを特徴とする回転電機のステータの製造方法。
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