JP5470903B2 - 回転電機のステータ - Google Patents
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Description
この前記第1分割インシュレータは、前記ティースの互いに反対側の側面の一方を覆う第1カバー板部と、前記第1カバー板部の一端部から前記一対の連設面の一方に沿って前記他方の側面側に延びる第1係合部を有する。
また、前記第2分割インシュレータは、前記ティースの互いに反対側の側面の他方を覆う第2カバー板部と、前記第2カバー板部の一端部から前記一対の連設面の一方に沿って前記一方の側面側に延びる第2係合部を有する。
更に、前記第1係合部に、前記ティースの連設面と反対側に突出する第1係合突部と、前記第1係合突部に向けて延びる係止部を設けることにより、前記第1係合部の前記第1係合突部と前記係止部との間には前記連設面と反対側の面に第1係合突部側の部分が開放し且つ前記第1カバー板部側の部分が前記係止部で覆われた第1係合凹部が設けられている。
また、前記第2係合部には、前記連設面側に向けて突出して前記第1係合凹部に係合する第2係合突部と、前記第2係合突部に設けられて前記第1係合部の前記係止部に前記第1係合凹部内において係止させられる係止凸部と、前記連設面側に開放して前記第1係合突部を係合させる第2係合凹部が設けられている。
そして、前記ティースの幅方向に対応する前記第1係合凹部の長さは、前記ティースの幅方向に対応する前記第2係合突部の長さよりも長く、前記ティースの幅方向に対応する前記第2係合凹部の長さは、前記ティースの幅方向に対応する前記第1係合突部の長さよりも長く設けられている。
また、前記係止凸部を前記第1係合凹部内において前記係止部に係止させて、前記第1係合突部を前記第2係合凹部に係合させたとき、前記第2係合部が前記第1係合部に係合し、且つ、前記第1係合突部を前記第2係合凹部から抜き取って、前記第2係合突部を前記第1係合凹部から抜き取ったとき、前記係止凸部が前記第1係合凹部から抜き取られて前記係止部から離間させられるようになっている。
[構成]
図1は、モータ機能とジェネレータ機能のいずれか一方または両方の機能を備える回転電機1の概略説明図である。この回転電機1は、円筒状のハウジング2と、ハウジング2内面に沿って周方向に環状に延びるステータ3と、この環状のステータ3内に回転自在に配設されたロータ4を有する。
<ステータ3>
(ステータ構成部材5)
ステータ3は、多数(複数)のステータ構成部材5をハウジング2内面に沿って周方向に環状に結合配列することにより、環状に形成されている。このステータ構成部材5は、多数の鋼板6a(図4参照)を積層して形成したコア部材6と、コイル捲回用のボビンと言われる絶縁性のインシュレータ7と、断面形状が図2,図3に示したように長方形状に形成されたステータコイル8を備えている。尚、インシュレータ7は、例えば絶縁性のある合成樹脂等から形成される。この材料には周知のものを使用できる。
・コア部材6
コア部材6は、図1,図2,図7に示したように、円弧状のコア基部9と、このコア基部9に基端が一体に設けられたティース10から平面形状がT字状に形成されている。このコア基部9は、周方向の一端部端面(図では側面)及び上下方向の端面に開口する溝状の連結凹部(係合溝部)9aと、周方向の他端部端面(図では側面)から突出かつ上下に延びるリブ状の連結凸部(係合突部)9bを有する。
・ティース10
また、ティース10は、図4に示したように、互いに反対側に位置する第1平面(図では第1外側面)10a及び第2平面(図では第2外側面)10bと、この第1,第2平面10a,10bの一端同士を連設する第3平面(図では第1連設面としての上端面)10cと、第1,第2平面10a,10bの他端同士を連設する第4平面(図では第2連設面としての下端面)10dから、縦断面形状が長方形状に形成されている。尚、第1,第2平面10a,10bは、ステータコア11の中心方向に向けて延びていると共に、ステータコア11の中心線と平行に設けられている。また、図4から明らかなように、第3平面10c(第1連設面)と第4平面10d(第2連設面)は互いに反対側に位置している。
(インシュレータ7)
更に、インシュレータ7は、図4〜図8に示したように、3分割された第1〜第3分割インシュレータ12,13,14を備えている。尚、図5は図1,図2のステータコイル8を除いた状態のステータ構成部材5を示した説明図であり、図5の(i)はステータ構成部材5を右斜め上から見た斜視図であり、図5の(ii)は図5の(i)のステータ構成部材5を左斜め上から見た斜視図である。尚、見る方向を変えたステータ構成部材5の2つの斜視図を同一の図5としたのは、後述する複数の係止構造の相互の関係を分かりやすくするためである。
(i).第1分割インシュレータ12
この第1分割インシュレータ12は、図4に示したようにティース10の第1平面(第1外側面)10aを覆う第1カバー板部12aと、第1カバー板部12aの一端部に折曲する方向に連設された第1係合部12bからL字状に形成されている(図8,図9参照)。この第1係合部12bは、図4から明らかなように、第1カバー板部の12aの一端部からティース10の第3平面(第1連設面)10cに沿って第2平面(第2外側面)10b側に延びて、ティース10の第3平面(第1連設面)10cの一部をカバーしている。
・第1係合部12bの嵌合構造
第1係合部12bには、図4に示したように、第1分割インシュレータ12の一端部外周面すなわち第1係合部12bの外周面に開放する第1係合凹部12cが形成されている。この第1係合凹部12cは、第1係合部12bの端側に第1係合突部12dを形成している。そして、この第1係合突部12dには、第1係合凹部12c側に位置して第1傾斜部12eが形成されている。この第1傾斜部12eは、第1係合凹部12cの開放端側で且つ第1係合部12bの端側に向けて傾斜している。
尚、図4,図9から明らかなように、第1分割インシュレータ12は、ティース10の連設面(第3平面10c)に沿うように第2分割インシュレータ13側に向けて延びる第1係合部12bを有する。しかも、図4,図9から明らかなように、第1係合部12bに、ティース10の連設面と反対側に突出する第1係合突部12dと、第1係合突部12dに向けて延びる係止部13fを設けることにより、第1係合部12bの第1係合突部12dと係止部12fとの間には連設面(第3平面10c)と反対側の面に開放する第1係合凹部12cが設けられた構成となっている。
・巻線支持部
そして、図5,図8に示したように、第1カバー板部12aはティース10の基端側に第1基端側端縁を有すると共にティース10の先端側に第1先端側端縁を有する。そして、この第1カバー板部12aの第1基端側端縁および第1先端側端縁には、第1平面(第1外側面)10a側と反対方向に折曲することにより形成した板状の第1基端側巻線支持部(第1巻線支持部)12gおよび第1先端側巻線支持部(第1巻線支持部)12hがそれぞれ一体に設けられている。
・第1係止構造E1b,E1f
また、図5に示したように、第1基端側巻線支持部12gの下端部には第1基端側係止構造である第1係止構造E1bが設けられ、第1先端側巻線支持部12hの下端部には第1先端側係止構造である第1係止構造E1fが設けられている。この第1係止構造E1bおよび第1係止構造E1fは、同じ構造であって互いに対向させられている。
(ii).第2分割インシュレータ13
この第2分割インシュレータ13は、図4に示したように、ティース10の第2平面10bを覆う第2カバー板部13aと、第2カバー板部13aの一端部に折曲する方向に連設された第2係合部13bからL字状に形成されている(図8,図9参照)。この第2係合部13bは、図4から明らかなように、第2カバー板部の13aの一端部からティース10の第3平面(第1連設面)10cに沿って第1平面(第1外側面)10a側に延びて、ティース10の第3平面(第1連設面)10cの一部、すなわち第3平面10cのうち第1分割インシュレータ12の第1係合部12bでカバーされない部分をカバーしている。
尚、図4,図9から明らかなように、第2分割インシュレータ13は、ティース10の連設面(第3平面10c)に沿うように第1分割インシュレータ12側に向けて延びて第1係合部12bと係合する第2係合部13bを有する。しかも第2係合部には、連設面側に向けて突出して第1係合凹部12cに係合する第2係合突部13dと、連設面(第3平面10c)側に開放して第1係合突部12dを係合させる第2係合凹部13cが設けられた構成となっている。更に、図4,図9,図13〜図15から明らかなように、ティース10の幅方向において、第1係合凹部12cは第2係合突部13dよりも長く形成されいる。
更に、図4,図9,図13〜図15から明らかなように、ティース10の幅方向において、第2係合凹部13cは第1係合突部12dよりも長く形成されている。また、図13(a)から明らかなように、第1係合凹部12cと第2係合突部13dが離間しているときには、係止部12fが第2係合突部13dから離間するようになっている。
・第2係合部13bの嵌合構造
また、第2係合部13bには、第2分割インシュレータ13の一端部外周面すなわち第2係合部13bの外周面に開放する第2係合凹部13cが形成されている。この第2係合凹部13cは、第2係合部13bの端側に第2係合突部13dを形成している。しかも、この第2係合突部13dの先端(図では下端)に係止凸部13fが形成されている。また、この第2係合突部13dには、第2係合凹部13c側に位置して第2傾斜部13eが形成されている。この第2傾斜部13eは、第2係合凹部13cの開放端側で且つ第2係合部13bの端側に向けて傾斜している。このような構成により、第2係合部13bはカギ状の嵌合構造に形成されている。
・巻線支持部
更に、第2カバー板部13aは、図5,図8に示したように、ティース10の基端側に第2基端側端縁を有すると共にティース10の先端側に第2先端側端縁を有する。そして、この第2カバー板部13aの第2基端側端縁および第2先端側端縁には、第2平面(第2外側面)10b側と反対方向に折曲することにより形成した板状の第2基端側巻線支持部(第2巻線支持部)13gおよび第2先端側巻線支持部(第2巻線支持部)13hがそれぞれ一体に設けられている。
・第2係止構造E2b,E2f
また、図5に示したように、第2基端側巻線支持部13gの下端部には第2基端側係止構造である第2係止構造E2bが設けられ、第2先端側巻線支持部13hの下端部には第2先端側係止構造である第2係止構造E2fが設けられている。
(iii).第3分割インシュレータ14
この第3分割インシュレータ14は、図4に示したように、ティース10の第4平面(第2連設面)10dを覆う第3カバー板部14aと、第3カバー板部14aの両端部に設けられた可撓性(弾性力)のある薄肉の第1,第2押圧係合端部(押圧板部)14b,14cを有する(図8参照)。この第1押圧係合端部14bは、ティース10の第1平面10a側に折曲されていて、第1分割インシュレータ12の第1係合板部12a1をティース10の第1平面10a側に押圧するようになっている。また、第2押圧係合端部14cは、ティース10の第2平面10b側に折曲されていて、第2分割インシュレータ13の第2係合板部13a1をティース10の第2平面10b側に押圧するようになっている。
・巻線支持部
また、第3分割インシュレータ14は、図5に示したように、ティース10の基端側に第3基端側端縁を有すると共にティース10の先端側に第3先端側端縁を有する(図8,図9参照)。そして、この第3分割インシュレータ14の第3基端側端縁および第3先端側端縁には、第1,第2平面10a,10b及び第4平面(第2連設面)10d側と反対方向に折曲することにより形成した板状の第3基端側巻線支持部14gおよび第3先端側巻線支持部14hがそれぞれ一体に設けられている。この第3基端側巻線支持部14gは図8に示したように第1,第2分割インシュレータ12,13の第1,第2基端側巻線支持部12g,13gに対応するように第3カバー板部14aの側方に突出しており、第3先端側巻線支持部14hも図5,図7に示したように第1,第2先端側巻線支持部12h,13hに対応するように第3カバー板部14aの側方に突出している。
・第3係止構造E3−1b,E3−2b,E3−1f,E3−2f
しかも、図5の(i)に示したように、第3基端側巻線支持部14gには、第1分割インシュレータ12の第1係止構造(第1基端側係止構造)E1bに対応させて第1の第3基端側係止構造である第3係止構造E3−1bが形成されていると共に、第2分割インシュレータ13の第2係止構造(第2基端側係止構造)E2bに対応させて第2の第3基端側係止構造である第3係止構造E3−2bが形成されている。
(iV).インシュレータ7の組付寸法関係
このように第1,第2,第3分割インシュレータ12,13,14を組み付けて構成されたインシュレータ7は、次のような寸法関係を有している。
T<U+L ・・・(1式)
BL>U+L−T ・・・(2式)
の関係を満たすような値(関係)に設定されている。
[作用]
次に、このような構成の回転電機1のコア部材6にインシュレータ7を組み付ける場合の作用について説明する。
(その他)
ところで、集中巻きコイルの一般的な絶縁構造を有するモータや発電機等の回転電機のステータでは、ステータコア(固定子鉄心)のティース(極歯)に絶縁材を被せてコイル(ステータコイル)を捲回するようにしている。この絶縁材としては、樹脂成形品であるボビンやこれと絶縁紙を組み合わせたものなどが良く使用される。このようなステータを有する回転電機を高出力化するには、コイルとステータコアとの絶縁の保証を確保しつつ、コイルで発生する熱をコアに効率よく伝達させて放熱させ、コイルの冷却を充分に図ることが重要である。つまりコイルとコア間の熱抵抗を安価に確実に低減できる構造が求められる。
(変形例)
上述した構成において、第3分割インシュレータ14に設けた第1,第2押圧係合端部(押圧板部)14b,14cの先端部に図15に示したような傾斜ガイド面14b1,14c1を設けることもできる。この傾斜ガイド面14b1,14c1は、先端に向かうに従って互いに拡開する方向に傾斜していて、第1,第2分割インシュレータ12,13の第1,第2カバー板部12a,13aの下端部及びティース10を押圧係合端部14b,14c間に嵌合する際、第1,第2カバー板部12a,13aに設けた第1,第2係合板部12a1,13a1の先端に当接して、第1,第2係合板部12a1,13a1をティース10側に移動させる。これに伴い、第1,第2カバー板部12a,13aは、第1,第2係合部12b,13b同士の係合部を中心にティース10側に回動変位させられて、最終的にはティース10の第1,第2平面10a,10bに密着させられることになる。
11・・・ステータコア
7・・・インシュレータ
8・・・ステータコイル
10・・・ティース
10a・・・第1平面(第1階側面)
10b・・・第2平面(第2外側面)
10c・・・第3平面(第1連設面)
10d・・・第4平面(第2連設面)
12・・・第1分割インシュレータ
12a・・・第1カバー板部
12b・・・第1係合部
12c・・・第1係合凹部
12d・・・第1係合突部
12e・・・第1傾斜部
12n・・・第1係止段面
13・・・第2分割インシュレータ
13a・・・第2カバー板部
13b・・・第2係合部
13c・・・第2係合凹部
13d・・・第2係合突部
13e・・・第2傾斜部
13n・・・第2係止段面
14・・・第3分割インシュレータ
14b・・・第1押圧係合端部
14c・・・第2押圧係合端部
14n・・・第3係止段面
BL・・・接触長さ
T・・・ティースの積層方向の寸法
U・・・寸法
L・・・寸法
Claims (6)
- ステータコアのティースの周面が絶縁材料製のインシュレータで覆われ、前記インシュレータの外周面にコイルが巻回された回転電機のステータにおいて、
前記ティースは互いに反対側に位置する一対の側面および前記一対の側面間を連設し且つ互いに反対側に位置する一対の連設面を有し、
前記インシュレータは前記コイルの巻回方向に分割された少なくとも2つの第1,第2分割インシュレータを備え、
前記第1分割インシュレータは、前記ティースの互いに反対側の側面の一方を覆う第1カバー板部と、前記第1カバー板部の一端部から前記一対の連設面の一方に沿って前記他方の側面側に延びる第1係合部を有し、
前記第2分割インシュレータは、前記ティースの互いに反対側の側面の他方を覆う第2カバー板部と、前記第2カバー板部の一端部から前記一対の連設面の一方に沿って前記一方の側面側に延びる第2係合部を有し、
前記第1係合部に、前記ティースの連設面と反対側に突出する第1係合突部と、前記第1係合突部に向けて延びる係止部を設けることにより、前記第1係合部の前記第1係合突部と前記係止部との間には前記連設面と反対側の面に第1係合突部側の部分が開放し且つ前記第1カバー板部側の部分が前記係止部で覆われた第1係合凹部が設けられ、
前記第2係合部には、前記連設面側に向けて突出して前記第1係合凹部に係合する第2係合突部と、前記第2係合突部に設けられて前記第1係合部の前記係止部に前記第1係合凹部内において係止させられる係止凸部と、前記連設面側に開放して前記第1係合突部を係合させる第2係合凹部が設けられ、
前記ティースの幅方向に対応する前記第1係合凹部の長さは、前記ティースの幅方向に対応する前記第2係合突部の長さよりも長く、
前記ティースの幅方向に対応する前記第2係合凹部の長さは、前記ティースの幅方向に対応する前記第1係合突部の長さよりも長く設けられ、
前記係止凸部を前記第1係合凹部内において前記係止部に係止させて、前記第1係合突部を前記第2係合凹部に係合させたとき、前記第2係合部が前記第1係合部に係合し、且つ、前記第1係合突部を前記第2係合凹部から抜き取って、前記第2係合突部を前記第1係合凹部から抜き取ったとき、前記係止凸部が前記第1係合凹部から抜き取られて前記係止部から離間させられることを特徴とする回転電機のステータ。 - 請求項1に記載の回転電機のステータにおいて、前記第1,第2係合部はカギ状の嵌合構造に形成されていることを特徴とする回転電機のステータ。
- 請求項2に記載の回転電機のステータにおいて、前記第1,第2係合突部には互いに係合する第1,第2傾斜部がそれぞれ設けられていることを特徴とする回転電機のステータ。
- 請求項1〜3のいずれか一つに記載の回転電機のステータにおいて、
前記インシュレータは前記コイルの巻回方向に3分割された第1〜第3分割インシュレータを備え、
前記ティースは幅方向の互いに反対側に位置する第1,第2外側面と前記第1,第2外側面の一端同士及び他端同士をそれぞれ連設する第1,第2連設面とを有し、前記第1,第2分割インシュレータは前記第1,第2外側面をそれぞれ覆い且つ一端部が前記第1連設面を覆うように互いに対向する形状に形成されていると共に、前記第3分割インシュレータは前記第2連設面を覆う形状に形成され且つ前記両側に前記第1,第2外側面側に折曲されて前記第1,第2分割インシュレータの他端部をそれぞれ前記第1,第2外側面に押圧する第1,第2押圧係合端部を有することを特徴とする回転電機のステータ。 - 請求項4に記載の回転電機のステータにおいて、前記第1,第2分割インシュレータの他端部に第1,第2係止段面がそれぞれ設けられ、前記第1,第2係止段面にそれぞれ係止させる第3係止段面が前記第3分割インシュレータの両端部にそれぞれ設けられていると共に、前記第1,第2連設面間の距離をTとし、前記第1,第2分割インシュレータの一端部から前記第1,第2係止段面までの距離をUとし、前記第3分割インシュレータから前記第3係止段面までの距離をLとし、第1,第2傾斜部の接触長さをBLとしたとき、T<U+Lで且つBL>U+L−Tの関係を満たすことを特徴とする回転電機のステータ。
- 請求項4に記載の回転電機のステータにおいて、前記第1,第2分割インシュレータの前記第1,第2外側面に対応する部分の肉厚は前記第1,第2連設面間の中央に向かうに従って徐々に厚くなる形状に形成されていることを特徴とする回転電機のステータ。
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