JP5583508B2 - 回転電機 - Google Patents
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Description
本発明の絶縁紙によれば、絶縁紙の少なくとも一方の面に浮き上がり防止突起を設けるだけよいので、別部材を必要とせずに、絶縁紙の浮き上がりを防止できる。
本発明のセグメント型回転電機の製造方法によれば、セグメント導体をスロットに挿入した後、浮き上がり防止突起を設けた絶縁紙を挿入すればよく、浮き上がり防止のための別の工程を必要としない。したがって、固定子の製造工程が複雑化することもない。
―回転電機の全体構成―
図1は、本発明による回転電機をハイブリッド自動車や電気自動車に用いて好適な永久磁石内蔵型の三相同期モータに適用した一実施形態を示す。回転電機100は、固定子20と回転子11とを備えている。固定子20は、固定子鉄心21と固定子巻線40とを備え、回転子11は、回転子鉄心111と回転軸112とを備えている。回転電機100は、固定子巻線40に三相交流電流が供給されることで、電動機として作動し、回転電機100がエンジンによって駆動されると、発電機として作動し、三相交流の発電電力を出力する。
固定子20の斜視図である図2に示すように、固定子鉄心21には、U相、V相、W相の三相の固定子巻線40が分布巻きで捲回されている。固定子鉄心21の内周には、その中心軸に平行に延在する例えば72個のスロット21Sが、周方向に等間隔に形成され、U相、V相、W相の三相の固定子巻線40は、絶縁紙(スロットライナー)200で絶縁されつつスロット21S内に挿入されている。スロットライナー200は、固定子巻線40と固定子鉄心21とが接近して短絡することを防止するため、固定子巻線40を包み込むように配置されている。
図3および図4を参照して、固定子巻線40についてさらに詳細に説明する。本実施の形態では三相の固定子巻線が設けられているが、図3においては、理解を容易にするために、一相の一系統のみの固定子巻線40を示し、固定子鉄心21やスロットライナー200を省略して示している。
図5および図6を参照して、この実施形態の特徴である絶縁紙について説明する。図5は、図2の固定子20をコイルエンド62側から見た斜視図であり、各スロット21Sからコイルエンド62側に突設して端部が溶接された固定子巻線40を示す。
図7、図9および図10を参照して外周絶縁紙201,内周絶縁紙203について説明する。図7は絶縁紙の斜視図、図9および図10のそれぞれは、コイルエンド62から見た固定子20の平面図であり、外周絶縁紙201と内周絶縁紙203の装着位置を示す。
図8および図11を参照して中間絶縁紙202について説明する。図8は中間絶縁紙の斜視図、図11は、コイルエンド62から見た固定子20の平面図であり、中間絶縁紙202の装着位置を示す。
本発明による実施形態の絶縁紙201〜203に設けた凸部58〜61,52,54は絶縁紙201〜203の抜け止め防止機能を有する。抜け止め防止機能については、製造工程を説明する際に詳述するが、ここでは、簡単に説明をしておく。
図18は外周コイル130を固定子鉄心21の外周側から見た図である。第1導体列28R1を構成するセグメント導体28の一方28Jは一方向Cに屈曲され、第2導体列28R2を構成するセグメント導体28の他方28Tは反対方向Bに屈曲される。図示はしていないが、内周コイル120も同様である。すなわち、第3導体列28R3を構成するセグメント導体28の一方28Jは一方向Cに屈曲され、第4導体列28R4を構成するセグメント導体28の他方28Tは反対方向Bに屈曲される。
上述した回転電機の固定子製造方法について説明する。この製造方法は、セグメント導体28を、一方のコイルエンド61側からスロット21Sを貫通して他方のコイルエンド62側に突出させる第1工程と、他方のコイルエンド側に突出するセグメント導体28の第1〜第4導体列28R1〜28R4の列間に絶縁紙201〜203を挿入する第2工程と、他方のコイルエンド62側に突出するセグメント導体28の端部28Eを折れ曲げる第3工程と、セグメント導体28の折れ曲がった端部28E同士を溶接する第4工程とを備える。
図12において、スロット21S内に外周コイル130と内周コイル120のための一対のスロットライナー200が挿入される。スロットライナー200は、例えば、両端部を同一方向に湾曲したB字状に折り曲げられる。外周コイル用スロットライナー200は、スロット21Sの奥行き方向に並ぶ4本のセグメント導体28のうち、第1導体列28R1と第2導体列28R2のセグメント導体28を一括して包囲する包囲空間200SGを形成する。内周コイル用スロットライナー200は、スロット21Sの奥行き方向に並ぶ4本のセグメント導体28のうち、第3導体列28R3と第4導体列28R4のセグメント導体28を一括して包囲する包囲空間200SN形成する。
図13において、内周コイル用スロットライナー200の包囲空間200SNに内周コイル120のセグメント導体28を挿入し、外周コイル用スロットライナー200の包囲空間200SGに外周コイル130のセグメント導体28を挿入する。このとき、外周コイル130のセグメント導体28の端部の直線部分と、内周コイル120のセグメント導体28の直線部分は端面21Fから突出している。このようにして、スロット21S内で、内周コイル120および外周コイル130のセグメント導体28はスロットライナー200によって包囲され、固定子鉄心21と絶縁される。
図14および図15に示すように、外周コイル130の先端から矢印A方向に、外周隙間GG内に外周絶縁紙201を挿入する。このとき、側縁201Sを端面21Fに対向させつつ凸部58および凸部59を、外周コイル130を構成するセグメント導体28の周方向の隙間13C、すなわち一対の直線部間に挿入する。
図11および図16に示すように、内周コイル120の先端から矢印A方向に、内周隙間GN内に内周絶縁紙203を挿入する。このとき、側縁203Sを端面21Fに対向させつつ凸部60および凸部61を、内周コイル120を構成するセグメント導体28の周方向の隙間12C、すなわち一対の直線部間に挿入する。
図15および図16に示すように、内周コイル120、外周コイル130の先端から中間隙間GC内に中間絶縁紙202を挿入する。このとき、側縁202Sを端面21Fに対向させつつ凸部52および凸部54を隙間12C、13C内に挿入する。中間絶縁紙202の挿入方向は、図11の矢印A方向と同様である。
図17、図18に示すように、内周コイル120を構成するセグメント導体28の直線部分における一方側の先端部分を捻り機構(図示省略)によって把持し、かつ、外周コイル130を構成するセグメント導体28の直線部分における一方側の先端部分を捻り機構によって把持する。そして、固定子鉄心21を周方向の第1方向に回転させ、外周コイル130の先端部分の一方側および内周コイル120の先端部分の一方側を周方向の一方向(図17のB方向)に捻る。
その後、外周コイル130を構成するセグメント導体28の周方向に隣り合う端部28E、および内周コイル120を構成するセグメント導体28の周方向に隣り合う端部28Eを溶接装置(図示省略)によって互いに交差する状態で溶接接合する。
以上の工程により、固定子20の組み立てが完了する。
以上説明した回転電機の固定子を以下のように変形してもよい。
(1)以上の実施形態では、絶縁紙201〜203における凸部の個数は数10個程度であったが、絶縁紙の浮き上がりを防止できれば、周方向に略均等に4個、あるいは周囲に1個設けるだけでもよい。
12C:隙間
12S:側面
13:外周コイル
13C:隙間
13S:側面
20:固定子
21:固定子鉄心
21S:スロット
28:セグメント導体
28K:屈曲部
52,54、58〜61:凸部
61,62:コイルエンド
100:回転電機
201:外周絶縁紙
201S:側縁
202:中間絶縁紙
202S:側縁
203:内周絶縁紙
203S:側縁
GG:外周隙間
GN:内周隙間
GC:中間隙間
Claims (4)
- 固定子と回転子を有するセグメント型回転電機において、
内周に複数のスロットが設けられた固定子鉄心と、
前記スロットに挿入され、かつ前記固定子鉄心の端面から突出するセグメント導体を接続して形成されたコイル巻線であって、前記固定子鉄心の端面から突出したコイルエンドにおいて前記セグメント導体が屈曲されたコイル巻線と、
前記コイルエンドにおける相間絶縁、コイル導体間絶縁のためにコイル導体間に環状に配設され、少なくとも一方の面に浮き上がり防止突起を有する絶縁紙とを備え、
前記絶縁紙は、前記コイルエンドにおいて前記セグメント導体の間の間隙に全周にわたって挿入され、
前記浮き上がり防止突起は、前記セグメント導体の屈曲部と係合して前記固定子鉄心の前記端面に向かって押圧されることを特徴とするセグメント型回転電機。 - 請求項1に記載の回転電機において、
前記突起は、前記固定子の周方向に複数配列されるように所定間隔に設けられていることを特徴とするセグメント型回転電機。 - 請求項1または2に記載の回転電機において、
前記突起は、塑性加工によって形成されていることを特徴とするセグメント型回転電機。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の回転電機において、
前記突起は3角錐状または半球体形状であることを特徴とするセグメント型回転電機。
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