JP5844769B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、固定子に三相コイルが巻付けられ、コイル同士の間に相間を絶縁する相間絶縁紙が挟まれている回転電機に関する。

固定子に三相コイルが巻付けられた回転電機では、三相コイルの相間を絶縁するため、Ｕ相コイルとＶ相コイルの間及びＶ相コイルとＷ相コイルの間に、絶縁部材が各々挿入される。このような絶縁部材として、紙で三相コイルの相間を絶縁する各種の相間絶縁紙が提案されている（例えば、特許文献１（図７）参照。）。

この特許文献１の技術を図面に基づいて以下に説明する。
図１１に示すように、相間絶縁紙１００は、２枚の平面状の絶縁紙１０１、１０２が糸によって繋がれている。この相間絶縁紙１００を用いた回転電機１０３の製造方法は、Ｕ相の第１コイル１０４を固定子のコア１０５に挿入し、第１コイル１０４のコア１０５から突出した部分を覆うように相間絶縁紙１００をセットする。Ｖ相の第２コイル１０６をコア１０５に挿入し、第２コイル１０６のコア１０５から突出した部分を覆うように別の相間絶縁紙をセットし、さらにＷ相の第３コイルをコア１０５に挿入する。平面状の絶縁紙１０１、１０２が、第１コイル１０４と第２コイル１０６との間に挟まれることで、第１コイル１０４と第２コイル１０６との間は絶縁される。

第１コイル１０４、第２コイル１０６及び第３コイルは、コア１０５の下端部から内径側に持ち上げられるようにして挿入される。しかし、絶縁紙１０１、１０２は平面状に形成されているため、既にセットされた絶縁紙１０１、１０２がコア１０５のスロットを覆い、次のコイルが挿入し難くなる。無理にコイルを挿入すると、絶縁紙１０１、１０２がコイルによってスロット内に引き込まれる虞がある。対策として、治具又は別部品により絶縁紙１０１、１０２がコア１０５のスロットを覆わないように抑える方法もあるが、手間が掛かる。すなわち、コイル挿入時に、相間絶縁紙によりスロットが覆われることを防止できる回転電機が求められている。

実開昭５９−１８５９４８号公報

本発明は、コイル挿入時に、相間絶縁紙によりスロットが覆われることを防止できる回転電機を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、ケーシングに固定子が設けられ、この固定子内に回転子が配置されてなり、前記固定子に三相コイルが巻付けられ、コイル同士の間に相間を絶縁する相間絶縁紙が挟まれている回転電機において、第１の交流電流が流れる第１コイルと、前記第１の交流電流に対し位相差を持った第２の交流電流が流れる第２コイルとの間に、第１の相間絶縁紙が挟まれ、前記第２コイルと、前記第２の交流電流に対し位相差を持った第３の交流電流が流れる第３コイルとの間に、第２の相間絶縁紙が挟まれ、前記第１の相間絶縁紙は、前記固定子のコアの端部から突出して設けられ前記第１コイルと前記第２コイルとの間を絶縁する第１平面部と、この第１平面部に設けられ前記第１コイルのうちで前記コアのスロット内径側に突出した第１コイル突出部を覆う第１凸部と、この第１凸部に設けられその一部分を折る第１山折り線とを有することを特徴とする。

また、請求項１に係る発明では、第１の相間絶縁紙は、第１凸部に隣接して設けられ第１コイル突出部から更に外方に延ばした第１コイルエンド部を覆う円弧部と、この円弧部の中央近傍を縦に通過して設けられ第２コイルを挿入するスロットを覆わないように第１平面部を折る第１谷折り線と、を有することを特徴とする。

請求項２に係る発明では、第２の相間絶縁紙は、固定子のコアの端部から突出して設けられ第２コイルと第３コイルとの間を絶縁する第２平面部と、この第２平面部に設けられ第３コイルを挿入するスロットを覆わないように第２平面部を折る第２山折り線と、を有することを特徴とする。

請求項３に係る発明では、第２山折り線は、回転子の軸方向に対して傾斜して設けられている。

請求項１に係る発明では、第１の相間絶縁紙は、第１コイルと第２コイルとの間を絶縁する第１平面部と、この第１平面部に設けられ第１コイルのうちでコアのスロット内径側に突出した第１コイル突出部を覆う第１凸部とを有する。第１凸部は、第１山折り線により、その一部分が内側に折れる。第１凸部の一部分が折れるので、第１の相間絶縁紙を固定子にセットしても、第１凸部を第１コイルが挿入されたスロット側に位置するように保持する。結果、第２コイルを挿入するスロットが、第１の相間絶縁紙により覆われることを防止でき、第２コイルの挿入による第１の相間絶縁紙の引き込まれを防止できる。

加えて、第１凸部に第１山折り線を設けるだけであるので、スロットに第２コイル挿入する際、治具を使用したり、別部品を設ける必要がなく、製造コストを低減することができる。

また、請求項１に係る発明では、第１の相間絶縁紙は、円弧部の中央近傍を縦に通過して設けられ第２コイルを挿入するスロットを覆わないように第１平面部を折る第１谷折り線を有する。第１平面部の円弧部は、第１谷折り線により、窪むように折れる。第１平面部は、装着された第１コイルの形状に沿った形状になり膨らまないので、第２コイルを挿入するスロットを覆わないようにできる。

加えて、第１の相間絶縁紙が装着された第１コイルの形状に沿った形状になることで、第２コイルの挿入の邪魔がなくなり、第２コイルの装着性を向上させることができる。

請求項２に係る発明では、第２の相間絶縁紙は、第２平面部に第３コイルを挿入するスロットを覆わないように第２平面部を折る第２山折り線を有する。第２の相間絶縁紙は、第２山折り線により折れて、第３コイルを挿入するスロットにはみ出ない。結果、第３コイルを挿入するスロットが、第２の相間絶縁紙により覆われないようにでき、第３コイルの挿入による第２の相間絶縁紙の引き込まれを防止できる。

請求項３に係る発明では、第２山折り線は、回転子の軸方向に対して傾斜して設けられている。第２平面部は、装着された第２コイルの形状に沿った形状に折れるので、第３コイルの挿入の邪魔がなくなり、第３コイルの装着性を向上させることができる。

本発明に係る第１の相間絶縁紙の平面図である。 第１の相間絶縁紙の斜視図である。 本発明に係る第２の相間絶縁紙の平面図である。 第２の相間絶縁紙の斜視図である。 第１の相間絶縁紙を固定子に取り付けるまでの作用を説明する図である。 第１の相間絶縁紙を取り付けた状態の平面図である。 図６の７矢視図である。 第２の相間絶縁紙を固定子に取り付けるまでの作用を説明する図である。 第２の相間絶縁紙を取り付けた状態の平面図である。 回転電機の断面図である。 従来の技術の基本原理を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、以下では、第１コイルはＵ相コイル、第２コイルはＶ相コイル、第３コイルはＷ相コイル、第１の交流電流はＵ相電流、第２の交流電流はＶ相電流、第３の交流電流はＷ相電流として説明する。

先ず、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、第１の相間絶縁紙１０は、第１左側１１の高さ方向中間部を紙の内側へ凹むように切取ってなる第１左側凹み１２と、第１右側１３の高さ方向中間部を紙の内側へ凹むように切取ってなる第１右側凹み１４と、第１中央１５を周状に切取ってなる第１中央開口１６とを有する。

第１の相間絶縁紙１０は、第１左側凹み１２、第１右側凹み１４、第１中央開口１６が設けられることで、上側の第１平面部１７と、下側の第１平面部１８と、上側の第１平面部１７と下側の第１平面部１８とを連結する第１左連結部１９及び第１右連結部２１とを有する。

上側の第１平面部１７は、図横長に形成されており、右下部に第１中央開口１６に向けて突出する上側の第１凸部２２と、この上側の第１凸部２２に隣接して設けられ上に窪む上側の円弧部２３と、上側の第１凸部２２に基端部２４から先端中央部２５にかけて斜めに形成されその一部を山折りする上側の第１山折り線２６と、上側の第１平面部１７に円弧部２３の中央近傍を通過するように縦に形成されその一部を谷折りする上側の第１谷折り線２７とを有する。

下側の第１平面部１８は、図横長に形成されており、右上部に第１中央開口１６に向けて突出する下側の第１凸部３１と、この下側の第１凸部３１に隣接して設けられ下に窪む下側の円弧部３２と、下側の第１凸部３１に基端部３３から先端中央部３４にかけて斜めに形成されその一部を山折りする下側の第１山折り線３５と、下側の第１平面部１８に円弧部３２の中央近傍を通過するように縦に形成されその一部を谷折りする下側の第１谷折り線３６とを有する。

第１左連結部１９及び第１右連結部２１は直線状に形成され、それらの幅は後述する固定紙のスロットに嵌るように設定されている。第１左連結部１９の上側根本に第１左上円弧部４１が設けられ、第１左連結部１９の下側根本に第１左下円弧部４２が設けられ、第１右連結部２１の上根本に第１右上円弧部４３が設けられ、第１右連結部２１の下根本に第１右下円弧部４４が設けられ、第１左連結部１９と上側の円弧部２３との間に上接続円弧部４５が設けられ、第１左連結部１９と下側の円弧部３２との間に下接続円弧部４６が設けられる。

つまり、第１の相間絶縁紙１０は、上記で説明した第１左上円弧部４１、第１左下円弧部４２、第１右上円弧部４３、第１右下円弧部４４、上接続円弧部４５、下接続円弧部４６、基端部２４、３３が円弧形状に形成されるので、第１の相間絶縁紙１０を曲げる必要があっても、第１の相間絶縁紙１０は破れ難くなる。

次に第１の相間絶縁紙が折られた状態について説明する。
図２に示すように、上側の第１平面部１７は、上側の第１谷折り線２７によって谷折りにされる。下側の第１平面部１８は、下側の第１谷折り線３６によって谷折りされる。上側の第１谷折り線２７の延長線上に下側の第１谷折り線３６が位置する。このため、上側の第１平面部１７及び下側の第１平面部１８は、上側の第１谷折り線２７及び下側の第１谷折り線３６によって同時に折ることができ、立体形状の形成が容易である。

また、上側の第１凸部２２は、上側の第１山折り線２６によって山折りにされる。下側の第１凸部３１は、下側の第１山折り線３５によって山折りにされる。上側の第１凸部２２及び下側の第１凸部３１は、第１平面部１７、１８全体に比較して面積の小さい部分であり、その一部分を折るだけであるので、容易に折ることができる。

次に第２の相間絶縁紙について説明する。
図３に示すように、第２の相間絶縁紙５０は、第２左側５１の高さ方向中間部を紙の内側へ凹むように切取ってなる第２左側凹み５２と、第２右側５３の高さ方向中間部を紙の内側へ凹むように切取ってなる第２右側凹み５４と、第２中央５５を周状に切取ってなる第２中央開口５６とを有する。

第２の相間絶縁紙５０は、第２左側凹み５２、第２右側凹み５４、第２中央開口５６が設けられることで、上側の第２平面部５７と、下側の第２平面部５８と、上側の第２平面部５７と下側の第２平面部５８とを連結する第２左連結部５９及び第２右連結部６１とを有する。

上側の第２平面部５７は、図横長に形成されており、中央下部に第２中央開口５６に向けて突出する上側の第２凸部６２と、上側の第２凸部６２の頂部６３を斜めに通過するように形成され上側の第２平面部５７を山折りする上側の第２山折り線６４とを有する。

下側の第２平面部５８は、図横長に形成されており、中央下部に第２中央開口５６に向けて突出する下側の第２凸部６５と、下側の第２凸部６５の頂部６６を斜めに通過するように形成され下側の第２平面部５８を山折りする下側の第２山折り線６７とを有する。

第２左連結部５９及び第２右連結部６１は直線状に形成され、それらの幅は後述する固定紙のスロットに嵌るように設定されている。第２左連結部５９の上側根本に第２左上円弧部７１が設けられ、第２左連結部５９の下側根本に第２左下円弧部７２が設けられ、第２右連結部６１の上根本に第２右上円弧部７３が設けられ、第２右連結部６１の下根本に第２右下円弧部７４が設けられる。

上側の第２凸部６２の両側の基端部７５、７６は円弧形状に形成され、下側の第２凸部６５の両側の基端部７７、７８は円弧形状に形成される。すなわち、第２の相間絶縁紙５０は、上記で説明した第２左上円弧部７１、第２左下円弧部７２、第２右上円弧部７３、第２右下円弧部７４、基端部７５、７６、７７、７８が円弧形状に形成されるので、第２の相間絶縁紙５０を曲げる必要があっても、第２の相間絶縁紙５０は破れ難くなる。

次に第２の相間絶縁紙が折られた状態について説明する。
図４に示すように、上側の第２平面部５７は、上側の第２山折り線６４によって山折りにされる。下側の第２平面部５８は、下側の第２山折り線６７によって山折りされる。上側の第２山折り線６４に対して下側の第２山折り線６７は対称に形成されるので、上側の第２平面部５７及び下側の第２平面部５８を容易に折ることができる。

以上に述べた第１の相間絶縁紙１０の作用を次ぎに述べる。
図５に示すように、回転電機８０は三相交流機であり、環状に形成された固定子８１の内側に複数のコア８２が設けられ、これらのコア８２の間にコイルを挿入するスロットが形成される。

固定子８１に複数の第１コイル８３（以下、Ｕ相コイル８３という）が巻き付けられている。第１の相間絶縁紙１０を固定子８１に取付けるために、第１の相間絶縁紙１０の第１左連結部１９を矢印（１）のようにＶ相用スロット８４に挿入し、第１右連結部２１を矢印（２）のようにＶ相用スロット８５に挿入する。

Ｕ相コイル８３は、第１平面部１７によって覆われる。具体的には、Ｕ相コイル８３のうち、コア８１のＵ相用スロット８６、８７内径側に突出した第１コイル突出部８８は、第１凸部２２に覆われ、第１コイル突出部８８から外方に延ばされた第１コイルエンド部８９は、円弧部２３に覆われる。

図６（ａ）は比較例の固定子２００を示す平面図であり、固定子２００のＵ相用スロット２０１、２０２に、Ｕ相コイル２０３が挿入されている。Ｕ相コイル２０３は、第１の相間絶縁紙２０４によって覆われる。第１の相間絶縁紙２０４には、山折り線も谷折り線も形成されていない。第１の相間絶縁紙２０４の第１凸部２０５は、Ｕ相コイル２０３を覆うものの、コア２０６も覆い、Ｖ相用スロット２０７にまではみ出ている。このため、次のＶ相コイルをＶ相用スロット２０７に挿入する際、はみ出た第１凸部２０５が邪魔になる。さらには、Ｖ相コイルの挿入時に、第１凸部２０５がＶ相用スロット２０７に引き込まれる虞が生じる。対策として、第１凸部２０５を抑える必要が生じる。

図６（ｂ）は実施例の固定子８１を示す平面図であり、Ｕ相コイル８３は、第１の相間絶縁紙１０により覆われている。第１凸部２２は、Ｕ相コイル８３を覆うが、第１山折り線２６によりその一部が折られているので、Ｕ相用スロット８７に折られた部分が収納される。このため、次のＶ相用スロット８５は覆われず、このままの状態でＶ相用コイルをＶ相用スロット８５に挿入できる。

図７（ａ）は比較例の固定子２００を内径側から見た図であり、第１の相間絶縁紙２０４の第１凸部２０５が、コア２０６のカフス上に乗り上げ、Ｖ相用スロット２０７へのＶ相コイル挿入の邪魔になる。また、第１の相間絶縁紙２０４は、全体的に膨らむ態様になり、セットした状態が好ましくない。

図７（ｂ）は実施例の固定子８１を内径側から見た図であり、第１の相間絶縁紙１０の２２では、第１凸部２２の第１山折り線２６により折れた折れ面２８がＵ相スロット８７内に収まっている。第１凸部２２は、コア８２のカフス上に乗り上げることがなく、Ｖ相用スロット８５へのＶ相コイルの挿入が容易になる。また、第１の相間絶縁紙１０は、第１谷折り線２７により下方に窪むような態様になり、セット性が良好になる。

次に第２の相間絶縁紙５０の作用を説明する。
図８に示すように、固定子８１に複数の第２コイル９１（以下、Ｖ相コイル９１という）が巻き付けられている。第２の相間絶縁紙５０を固定子８１に取付けるために、第２の相間絶縁紙５０の第２左連結部５９を矢印（３）のようにＷ相用スロット９２に挿入し、第２右連結部６１を矢印（４）のようにＷ相用スロット９３に挿入する。

Ｖ相コイル９１は、第２平面部５７によって覆われる。具体的には、Ｖ相コイル９１のうち、コア８１のＶ相用スロット８４、８５内径側に突出した部分は、第２凸部６２に覆われ、突出した部分から外方に延ばされたコイルエンドの部分は、第２平面部５７に覆われる。

図９（ａ）は比較例の固定子２００を示す平面図であり、固定子２００のＶ相用スロットに、Ｖ相コイル２０８が挿入されている。Ｖ相コイル２０８は、第２の相間絶縁紙２０９によって覆われる。第２の相間絶縁紙２０９には、山折り線が形成されていない。第２の相間絶縁紙２０９は、Ｖ相コイル２０８を覆うものの、全体的に膨らむ態様になる。このため、コア２０６からはみ出し、セットした状態が好ましくない。

図９（ｂ）は実施例の固定子８１を示す平面図であり、Ｖ相コイル９１は、第２の相間絶縁紙５０により覆われている。第２凸部２６は、Ｖ相コイル９１を覆うが、第２山折り線６７により折られているので、膨らんだ態様にならない。このため、第２の相間絶縁紙５０は、Ｖ相コイル９１を覆うと共にセット性が良好になる。

次にＷ相コイルまで挿入された回転電機８０について説明する。
図１０に示すように、回転電機８０は、最も外側に配置されているケーシング９５と、このケーシング９５に設けられている固定子８１と、この固定子８１内に回転可能に設けられている回転子９６とからなる。

加えて、固定子８１に、６組のＵ相コイル８３、６組のＶ相コイル９１、６組の第３コイル９３（以下、Ｗ相コイル９３という）が巻付けられている。さらに、Ｕ相コイル８３とＶ相コイル９１の間に、第１の相間絶縁紙１０が挟まれ、Ｖ相コイル９１とＷ相コイル９３の間に、第２の相間絶縁紙５０が挟まれている。１つの固定子８１に、第１の相間絶縁紙１０が６枚、第２の相間絶縁紙５０が６枚取付けられている。第２の相間絶縁紙５０をセットした状態において、第２山折り線（図３、符号６４）は、回転子９６の軸方向に対して傾斜した態様になる。

なお、実施例では、各コイルの組数を６組、各相間絶縁紙の枚数を６枚としたが、各コイルの組数及び各相間絶縁紙の枚数は任意に決めて差し支えない。

第２の相間絶縁紙５０は、Ｖ相コイル９１のうちで固定子８１から外方に突出したＶ相コイル突出部を覆う第２凸部（図４、符号６２）を有する。すなわち、第２の相間絶縁紙５０は、平面形状に第２山折り線（図４、符号６７）を設けただけであるため、製作が容易である。容易に製作できると、第２の相間絶縁紙５０の製作に掛かるコストが安くなる。安価な第１の相間絶縁紙１０に加えて、安価な第２の相間絶縁紙５０を用いることにより、回転電機８０に掛かるコストを低減することができる。

尚、第１の相間絶縁紙１０及び第２の相間絶縁紙５０は、コイルの分布巻きに用いることが好適であるが、分布巻きの他に、波巻きや重ね巻き等にも適用可能である。また、本発明に係る回転電機は、実施の形態では三相誘導電動機に適用したが、三相交流を用いる他の形式の電動機や発電機にも適用可能である。

本発明の回転電機は、四輪車などの車両に好適である。

１０…第１の相間絶縁紙、１７、１８…第１平面部、２２、３１…第１凸部、２３、３２…円弧部、２６、３５…第１山折り線、２７、３６…第１谷折り線、５０…第２の相間絶縁紙、５７、５８…第２平面部、６４、６７…第２山折り線、８０…回転電機、８１…固定子、８２…コア、８３…第１コイル（Ｕ相コイル）、８４、８５…Ｖ相用スロット、８６、８７…Ｕ相用スロット、８８…第１コイル突出部、８９…第１コイルエンド部、９１…第２コイル（Ｖ相コイル）、９２、９３…Ｗ相用スロット、９４…第３コイル（Ｗ相コイル）、９５…ケーシング、９６…回転子。

Claims (3)

1. ケーシングに固定子が設けられ、この固定子内に回転子が配置されてなり、
   前記固定子に三相コイルが巻付けられ、コイル同士の間に相間を絶縁する相間絶縁紙が挟まれている回転電機において、
   第１の交流電流が流れる第１コイルと、前記第１の交流電流に対し位相差を持った第２の交流電流が流れる第２コイルとの間に、第１の相間絶縁紙が挟まれ、
   前記第２コイルと、前記第２の交流電流に対し位相差を持った第３の交流電流が流れる第３コイルとの間に、第２の相間絶縁紙が挟まれ、
   前記第１の相間絶縁紙は、前記固定子のコアの端部から突出して設けられ前記第１コイルと前記第２コイルとの間を絶縁する第１平面部と、この第１平面部に設けられ前記第１コイルのうちで前記コアのスロット内径側に突出した第１コイル突出部を覆う第１凸部と、この第１凸部に設けられその一部分を折る第１山折り線と、
   前記第１凸部に隣接して設けられ前記第１コイル突出部から更に外方に延ばした第１コイルエンド部を覆う円弧部と、
   この円弧部の中央近傍を縦に通過して設けられ前記第２コイルを挿入するスロットを覆わないように前記第１平面部を折る第１谷折り線と、を有することを特徴とする回転電機。
2. 前記第２の相間絶縁紙は、前記固定子のコアの端部から突出して設けられ前記第２コイルと前記第３コイルとの間を絶縁する第２平面部と、この第２平面部に設けられ前記第３コイルを挿入するスロットを覆わないように前記第２平面部を折る第２山折り線と、を有することを特徴とする請求項１記載の回転電機。
3. 前記第２山折り線は、前記回転子の軸方向に対して傾斜して設けられていることを特徴とする請求項２記載の回転電機。

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