JP6011405B2

JP6011405B2 - 電動機

Info

Publication number: JP6011405B2
Application number: JP2013059196A
Authority: JP
Inventors: 中根　芳之; 芳之中根; 雅直鏡味; 聡光田; 希幸鈴木
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2016-10-19
Anticipated expiration: 2033-03-22
Also published as: JP2014187739A

Description

本願発明は、電動機のステータコアとステータコアのスロットに装着されたコイルとの間に介在する絶縁フィルムに関する。

例えば、特許文献１には、ステータコアのスロットに挿入する絶縁部材の損傷を抑制することを目的として、ステータコアのスロットに挿入された２枚の絶縁フィルムからなる絶縁部材を介してコイルが装着される電動機が開示されている。

具体的には、コイル側絶縁フィルムが外側に折り曲げられたカフス部を有し、断面Ｕ字状のスロットの形状に合わせてほぼＵ字状に湾曲されている。カフス部の形成により生じる折り曲げ位置と湾曲により生じる湾曲位置とが重なる領域には、コイル側絶縁フィルムを厚さ方向に貫通するフィルム貫通部が設けられている。ステータコア側絶縁フィルムはコイル側絶縁フィルムの上下カフス部によって挟まれる状態で重ねられる。ステータコア側絶縁フィルムはコイル側絶縁フィルムに設けられたフィルム貫通部を完全に塞ぐことができ、両絶縁フィルムの組み合わせによって絶縁機能を発揮する。また、ステータコア側絶縁フィルムに設けたフィルム貫通部は、領域に生じ易い応力集中を無くし、絶縁部材の損傷を抑制することができる。

特開２０１２−１３８９９１号公報

しかし、特許文献１の構成では、ステータコアのスロットにコイルを装着すると、コイルによってステータコアの周方向に大きな力が生じ、絶縁部材はステータコアの周方向に荷重を受ける。特に、絶縁部材のカフス部はステータコアの端面と接触しているため、この接触部が支点となり、カフス部の折り曲げ位置に荷重が掛かり、折り曲げ位置に割れを発生させる恐れがある。

本願発明は、電動機のステータコアのスロットに挿入する絶縁フィルムの損傷を防止することを目的とする。

請求項１は、ロータとステータとを備え、前記ステータのステータコアに形成された断面Ｕ字状のスロットに絶縁フィルムを介してコイルが装着され、前記絶縁フィルムは、少なくとも一部が前記スロットに収容される本体部と、前記ステータコアの両端面に当接するとともに前記スロットからの抜け落ちを防止する一対のカフスとからなり、前記絶縁フィルムは、少なくとも一対の第１折り曲げ部と一対の第２折り曲げ部とを有するとともに、前記一対の第１折り曲げ部を折り曲げることによって前記スロットの形状に合わせた背面部及び一対の側面部を形成し、前記第２折り曲げ部を折り曲げることによって前記本体部及び前記一対のカフスを形成する電動機において、前記背面部及び前記側面部の間であって前記本体部及び前記カフスの間に対応する部位には貫通孔が穿設され、前記カフスは、前記背面部が前記ステータコアの端面に当接されるとともに、前記側面部が前記ステータコアの端面から離間し、前記貫通孔の形成位置よりも内側に位置する前記背面部の一部から前記側面部に亘って、前記ステータコアの端面から離間していることを特徴とする。

請求項１によれば、貫通孔の形成により、背面部及び側面部の間であって本体部及びカフスの間に対応する部位に応力が集中することを低減させることができる。さらに、カフスの背面部がステータコアの端面に当接し、ステータコアの周方向であるカフスの側面部がステータコアの端面と離間しているので、ステータコアの周方向への絶縁フィルムの変形を許容することができる。このため、スロットに装着したコイルにより生じるステータコアの周方向への力は、絶縁フィルムの変形により吸収され、第２折り曲げ部の折り曲げ位置に掛かる荷重が軽減される。貫通孔の形成位置よりも内側に位置する背面部の一部から側面部に亘って、ステータコアの端面から離間しているので、折り曲げ位置に掛かる荷重をさらに軽減できる。よって、絶縁フィルムの損傷を防止することができる。

請求項２は、前記カフスは、前記ステータコアの端面から離間するように前記背面部よりも短くしたことを特徴とする。請求項２によれば、カフスの側面部を短くすることによって、簡単にステータコアの端面から離間させることができる。

請求項３は、前記カフスは、前記背面部から前記側面部に向かうに従い徐々に短くなるように形成したことを特徴とする。請求項３によれば、絶縁フィルムがステータコアの周方向へ変形しやすくなる。

請求項４は、前記カフスの一部を切除することにより前記側面部が前記ステータコアの端面から離間していることを特徴とする。請求項４によれば、側面部がステータコアの端面から離間するカフスの形成が簡単である。

請求項５は、前記カフスの一部を斜状に切除することにより前記側面部が前記ステータコアの端面から離間していることを特徴とする。請求項５によれば、側面部がステータコアの端面から離間するカフスの形成が簡単である。

本願発明は、電動機のステータコアのスロットに挿入する絶縁フィルムの損傷を防止することができる。

電動機の一部を断面した平面図である。ステータコアの斜視図である。ステータコアの内側から見たスロットの一部拡大図である。ステータコアの端面側から見たスロットの一部拡大図である。絶縁フィルムの作用を説明する図３と同様のスロットの一部拡大図である。スロットに挿入する絶縁フィルムの展開図である。スロットに挿入する絶縁部材の斜視図である。

図１は、車両用空調機の電動圧縮機を駆動する電動機１を示す。電動機１はケース２内にロータ３とロータ３の外周に配置されたステータ４とを備えている。ロータ３はケース２の中心部に回転可能に架設された回転軸５に固定され、ステータ４はケースに固定されている。ステータ４のステータコア６には、ステータコア６の両端面７、７（図２参照）を貫通するとともに内側、即ちロータ３側に開口する複数のスロット８が形成され、各スロット８には絶縁フィルム９を介してコイル１０が集中巻により装着されている。

図２はスロット８の構成を詳細に示している。スロット８は、断面Ｕ字状であり、ロータ３と対向する開口部１１を有する。断面Ｕ字状のスロット８は、ステータコア６の周方向に位置する底壁８ａとステータコア６の半径方向に位置する側壁８ｂ、８ｂとにより形成され、底壁８ａと側壁８ｂ、８ｂとが曲率半径の小さな円弧面８ｃ、８ｃにより接続されている。

図３及び図４はスロット８に絶縁フィルム９を挿入した構成を拡大して示している。スロット８に挿入される絶縁フィルム９は、比較的加水分解による劣化が少ない性質を有するポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）あるいはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の材料から成るフィルムを使用することができる。

絶縁フィルム９は、スロット８に挿入可能なように、絶縁フィルムロール（図示せず）から図６に示す長方形の平面材に切断される。切断された絶縁フィルム９はスロット８の底壁８ａ及び側壁８ｂ、８ｂに沿った長さの幅（図６の左右方向の長さ）とステータコア６の両端面７、７から一定量突出する高さ方向の長さ（図６の上下方向の長さ）とを有する。絶縁フィルム９には、左右一対の第１折り曲げ部１２、１２を形成するための折り曲げ位置１３、１３に点線で示した折目が付けられるとともに上下一対の第２折り曲げ部１４、１４を形成するための折り曲げ位置１５、１５に点線で示した折目が付けられる。

折り曲げ位置１３、１３はスロット８の円弧面８ｃ、８ｃと対応する位置に設定されている。折り曲げ位置１５、１５は、第２折り曲げ部１４、１４が折目に沿って折り曲げられた時の上下端部がそれぞれステータコア６の両端面７、７に当接可能な長さＬ１を有するように位置決めされている。第１折り曲げ部１２、１２は、折り曲げ位置１３、１３が稜線となるように、ステータコア６の内側となる方向に折り曲げることにより、スロット８の形状に合わせた背面部１６及び一対の側面部１７、１７を形成する。第２折り曲げ部１４、１４は、折り曲げ位置１５、１５が稜線となるように、ステータコア６の外側となる方向に折り曲げることにより、スロット８に収容される本体部２３（図７参照）及び一対のカフス１８、１８を形成する。なお、カフス１８、１８は、絶縁フィルム９をスロット８に挿入した時、カフス１８、１８の背面部１６がステータコア６の両端面７、７に当接し、絶縁フィルム９がスロット８から抜け落ちることを防止する機能を有する。

また、第２折り曲げ部１４、１４には、側面部１７、１７及び背面部１６の一部に該当する部分１９（仮想線で示した斜線部参照）を斜状に切除し、カフス１８、１８の４箇所に荷重の逃し部２０〜２０が形成されている。各逃し部２０〜２０は、絶縁フィルム９を側面部１７、１７側から背面部１６側の位置Ｐまで切除することにより、折り曲げ位置１５からの長さＬ２が逃し部２０〜２０の全長に亘って、カフス１８の背面部１６のうち、ステータコア６の端面７に当接する部位の長さＬ１よりも短くなるように形成されている。よって、カフス１８、１８は、背面部１６から側面部１７、１７に向かうに従い徐々に短くなるように形成されている。なお、逃し部２０〜２０の終端部となる位置Ｐは、少なくとも折り曲げ位置１３と一致する点に設定し、カフス１８、１８の側面部１７、１７が背面部１６よりも短くなればよい。本実施形態では、位置Ｐは、折り曲げ位置１３よりも内側に位置するとともに、後述する貫通孔２２の形成位置よりも内側に位置している。

絶縁フィルム９には、折り曲げ位置１３、１３と折り曲げ位置１５、１５とが直角に交差する各交点２１に、交点２１を中心とする円形状の貫通孔２２が穿設されている。即ち、貫通孔２２は、背面部１６及び側面部１７、１７の間であって本体部２３及びカフス１８、１８の間に対応する部位に穿設されている。貫通孔２２は、第１折り曲げ部１２、１２及び第２折り曲げ部１４、１４を共に折り曲げた時、交点２１に形成される角部を無くし、交点２１における応力集中を緩和することができる。

図６に展開図で示した絶縁フィルム９において、第２折り曲げ部１４、１４を折り曲げ位置１５、１５に沿って折り曲げ、第１折り曲げ部１２、１２を折り曲げ位置１３、１３に沿って折り曲げることにより、図７に示す絶縁フィルム９が得られる。図７の絶縁フィルム９は、第１折り曲げ部１２、１２によって背面部１６及び一対の側面部１７、１７が形成され、第２折り曲げ部１４、１４によって本体部２３及び一対のカフス１８、１８が形成されている。

図３に示すように、ステータコア６のスロット８に挿入された絶縁フィルム９は、背面部１６及び側面部１７、１７がそれぞれスロット８の底壁８ａ及び側壁８ｂ、８ｂに沿って配置される。また、絶縁フィルム９は、上下両端の背面部１６側に位置するカフス１８、１８の先端部がそれぞれステータコア６の両端面７、７に当接することにより、スロット８からの脱落を防止される。カフス１８、１８の逃し部２０〜２０は、カフス１８、１８の他の部分より短く形成されているため、ステータコア６の両端面７、７との間に一定の隙間が形成されている。即ち、カフス１８、１８は、背面部１６の一部から側面部１７、１７に亘って、ステータコア６の両端面から離間している。

ステータコア６のスロット８に絶縁フィルム９を挿入した後、絶縁フィルム９の本体部２３に、スロット８内を充填するようにコイル１０が集中巻により装着される。なお、図４に示すように、２方向に向かうコイル１０の間には、絶縁材料で形成されたセパレータ２５が挿入され、スロット８内におけるコイル１０の間を絶縁している。また、スロット８には、装着されたコイル１０の一部がスロット８の開口部１１から脱出しないように、コイル抑え２４が開口部１１を塞ぐように挿入されている。コイル抑え２４は、絶縁フィルム９と同じ材料により構成され、両端部２４ａ、２４ａがスロット８の内部側に若干湾曲されて絶縁フィルム９の一部に重ねられ、ステータコア６とコイル１０との間を絶縁している。

絶縁フィルム９は、貫通孔２２の形成により、背面部１６及び側面部１７、１７の間であって本体部２３及びカフス１８、１８の間に対応する部位に応力が集中することを低減させることができる。また、スロット８に挿入されたコイル１０は、他のスロット８に装着されたコイルと連続しているため、ステータコア６の周方向であるカフス１８、１８の側面部１７、１７に大きな力を付加する。しかし、絶縁フィルム９は、カフス１８、１８の逃し部２０〜２０により、カフス１８、１８の側面部１７、１７がステータコア６の端面７、７と離間しており、図５に仮想線で示すように、ステータコア６の周方向への絶縁フィルム９の変形を許容することができる。このため、スロット８に装着したコイル１０により生じるステータコア６の周方向への力は、絶縁フィルム９の変形により吸収され、第２折り曲げ部１４、１４の折り曲げ位置１５、１５に掛かる荷重が緩和される。よって、折り曲げ位置１５、１５における割れ等の損傷が抑制され、絶縁フィルム９の損傷を防止することができる。

特に、コイル１０を集中巻により装着した場合、折り曲げ位置１５、１５へ掛かる荷重が大きくなるが、実施形態では、カフス１８、１８の側面部１７、１７をステータコア６の端面７、７から離間させた構成により、荷重を確実に緩和することができる。また、絶縁フィルム９は、カフス１８の長さＬ２が短くなるが、カフス１８の存在により、ステータコア６の端面７、７とコイル１０との間の沿面距離及び空間距離を十分取れるため、絶縁フィルム９の大きさを従来のままで使用しても絶縁機能の信頼性を十分得ることができる。また、絶縁フィルム９を１枚で構成しても、ステータコア６の端面７、７から突出する絶縁フィルム９はカフス１８の形成により実質的に２枚重ねの状態となり、絶縁フィルム９の強度を十分に得ることができる。

本願発明は、前記した実施形態の構成に限定されるものではなく、本願発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、下記のような構成で実施することができる。

（１）逃し部２０〜２０は、折り曲げ位置１５に対して斜状に形成されているが、湾曲状あるいは階段状に形成しても良く、また、平行な状態に形成しても良い。
（２）逃し部２０〜２０は、絶縁フィルム９の一部を切除することにより形成する例を示したが、成型等により、予め逃し部２０〜２０を備えた形状で製造された絶縁フィルムを使用するようにしても良い。また、図６において、側面部１７、１７及び背面部１６の一部に該当する部分１９を折り曲げて形成しても良い。
（３）貫通孔２２は、円形状の孔に限らず、楕円形状、扇形状あるいは三角形以上の角形状の孔で構成することができる。
（４）貫通孔２２は第１折り曲げ部１２の折り曲げ位置１３と第２折り曲げ部１４の折り曲げ位置１５との交点２１を中心にして穿設する構成を示したが、この構成に限定する必要は無く、貫通孔２２は少なくとも交点２１が貫通孔２２の一部に含まれる形態で穿設されれば良い。

（５）貫通孔２２は、２つの交点２１にそれぞれ個別に穿設したが、２つの交点２１、２１を含むように穿設された１つの孔で構成しても良い。
（６）スロット８の形状は、底壁８ａと円弧面８ｃをあわせた一つの円弧面により構成しても良く、また、同様に側壁８ｂと円弧面８ｃをあわせた一つの円弧面により構成することも可能である。この場合、第１折り曲げ部１２の折り曲げ位置１３は、底壁８ａを形成する１つの円弧面と側壁８ｂとの境界、側壁８ｂを形成する１つの円弧面と底壁８ａとの境界あるいは底壁８ａ側を形成する１つの円弧面と側壁８ｂ側を形成する１つの円弧面との境界に対応するように形成される。

（７）絶縁フィルム９は、１枚で構成する場合に限らず、複数枚を重ねて構成しても良い。
（８）コイル１０は集中巻により装着されていたが、これに限らず、分布巻等により装着されていても良い。
（９）電動機１は、車両用空調機の電動圧縮機の電動機として説明したが、その他一般的に用いられる電動機であっても良い。

１電動機
３ロータ
４ステータ
６ステータコア
７端面
８スロット
８ａ底壁
８ｂ側壁
９絶縁フィルム
１０コイル
１２第１折り曲げ部
１３、１５折り曲げ位置
１４第２折り曲げ部
１６背面部
１７側面部
１８カフス
１９切除部分
２０逃し部
２１交点
２２貫通孔
２３本体部

Claims

ロータとステータとを備え、前記ステータのステータコアに形成された断面Ｕ字状のスロットに絶縁フィルムを介してコイルが装着され、前記絶縁フィルムは、少なくとも一部が前記スロットに収容される本体部と、前記ステータコアの両端面に当接するとともに前記スロットからの抜け落ちを防止する一対のカフスとからなり、前記絶縁フィルムは、少なくとも一対の第１折り曲げ部と一対の第２折り曲げ部とを有するとともに、前記一対の第１折り曲げ部を折り曲げることによって前記スロットの形状に合わせた背面部及び一対の側面部を形成し、前記第２折り曲げ部を折り曲げることによって前記本体部及び前記一対のカフスを形成する電動機において、
前記背面部及び前記側面部の間であって前記本体部及び前記カフスの間に対応する部位には貫通孔が穿設され、前記カフスは、前記背面部が前記ステータコアの端面に当接されるとともに、前記側面部が前記ステータコアの端面から離間し、前記貫通孔の形成位置よりも内側に位置する前記背面部の一部から前記側面部に亘って、前記ステータコアの端面から離間していることを特徴とする電動機。
前記カフスは、前記ステータコアの端面から離間するように前記背面部よりも短くしたことを特徴とする請求項１に記載の電動機。
前記カフスは、前記背面部から前記側面部に向かうに従い徐々に短くなるように形成したことを特徴とする請求項２に記載の電動機。
前記カフスの一部を切除することにより前記側面部が前記ステータコアの端面から離間していることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電動機。
前記カフスの一部を斜状に切除することにより前記側面部が前記ステータコアの端面から離間していることを特徴する請求項４に記載の電動機。