JP6038274B2

JP6038274B2 - 回転電機の固定子

Info

Publication number: JP6038274B2
Application number: JP2015500050A
Authority: JP
Inventors: 皓太葛城; 省吾岡本; 真一郎吉田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-02-15
Filing date: 2013-02-15
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2033-02-15
Also published as: JPWO2014125607A1; DE112013006677T5; WO2014125607A1; US9755471B2; CN105191073A; US20150214804A1

Description

本発明は、回転電機の固定子に関するものであり、特に、分割鉄心構造の集中巻固定子における絶縁シート構造の改良に関するものである。

近年、回転電機の小型、高出力化に伴って、積層鉄心からなる固定子の巻線量が多くなり、隣接する巻線同士が互いに近接配置されるようになっている。特に、集中巻線方式の電動機において、複数の積層鉄心を環状に接続して形成される固定子を使用する場合は、各積層鉄心にそれぞれ異なる巻線が巻きつけられるため、接近する巻線間の間隙において異なる巻線が接近していることになり、その巻線の間を十分に絶縁することが必要となっている。

従来の回転電機の固定子は、積層鉄心の両側に、絶縁シートを積層面と接して装着し、この絶縁シートを介して巻線が巻回されているものが一般的である。この絶縁シートは、積層鉄心のティース部に装着される装着部と、この装着部の両面から延長している延長部とで形成され、前記装着部が積層鉄心の軸方向の両端に設置されたインシュレータで固定され、前記延長部が二重に重なってインシュレータの開口部側に露出する巻線を覆って設置されるものである。また、絶縁シートの軸方向における延長部の長さを、積層鉄心の軸方向両端から突出する巻線部を含めた長さ以上として、絶縁シートの軸方向における装着部より長い延長部の部分（耳部）が、前記積層鉄心の軸方向両端から突出する巻線部を覆うように配置して巻線間の絶縁を向上したものがある。（例えば、特許文献１を参照）

特開２００９−１７１７２０号公報（２頁８〜１２行、図３）

しかしながら、巻線は積層鉄心に巻付けて固定されているため、隣接した巻線の突出部が互いに接触する可能性は極めて少なく、また、絶縁シートの長さに関し、隣接する巻線間の延面距離が考慮されていなかったため、絶縁シートの長さが過剰に設定されていたのが実情であった。従って、絶縁シートの延長部の長さを、軸方向両端から突出する巻線部以上の長さとして巻線全体を覆うようにすることは、絶縁シートを必要以上に無駄に使用することになり、製品の重量を増大させると共に、製品のコストアップを招く結果となっていた。
この発明は、このような絶縁シートを過剰に使用してしまう問題を解決するために、延面距離を考慮して隣接する巻線間の絶縁を確保しつつ、絶縁シートを使用する長さを最小限とする新たな絶縁シート構造を提供するものである。

本発明の回転電機の固定子は、ティース部を有する積層鉄心に絶縁シートを介して巻線が巻回された分割コアを複数個環状に連結してなる回転電機の固定子において、
前記絶縁シートは積層鉄心のティース部に装着される装着部と、この装着部の両面から延長している延長部とで形成され、前記延長部の少なくとも一部の長さを、積層鉄心の軸方向両端から突出する巻線部を含めた長さ以上とし、前記絶縁シートの軸方向における装着部より長い耳部が、隣接する巻線の間に要求される沿面距離を確保できる長さに限定されており、更に、前記絶縁シートの軸方向における装着部より長い耳部を、前記絶縁シートの延長部の軸方向片側のみに成形し、これを、積層鉄心のティース部側面へ互い違いに設置するようにしたことを特徴とするものである。

本発明の絶縁シートの形状は、絶縁シートの耳部の長さを、隣接する巻線間を絶縁するために必要な沿面距離が確保できる長さまで短縮することができるので、絶縁シートの耳部を軸方向の片側のみに成形した絶縁シートを互い違いに積層鉄心の側面に配置することにより、絶縁シートを使用する長さを最小限にできるため、製品の軽量化とコストダウンを同時に達成することができる効果を有する。

本発明の実施の形態１に係わる回転電機の固定子の正面断面の部分模式図である。本発明の実施の形態１に係わる回転電機の固定子の分割コアの側面模式図である。本発明の実施の形態１に係わる回転電機の固定子に用いられる絶縁シートの斜視模式図である。隣接する巻線間の絶縁シートの耳部における沿面距離の模式図である。本発明の実施の形態２に係わる回転電機の固定子に用いられる絶縁シートの斜視模式図である。本発明の実施の形態２に係わる回転電機の固定子の分割コアの側面模式図である。本発明の実施の形態３に係わる回転電機の固定子に用いられる絶縁シートの斜視模式図である。本発明の実施の形態３に係わる回転電機の固定子の分割コアの側面模式図である。本発明の実施の形態４に係わる回転電機の固定子に用いられる絶縁シートの斜視模式図である。本発明の実施の形態４に係わる回転電機の固定子に用いられる絶縁シートの斜視模式図である。本発明の実施の形態４に係わる回転電機の固定子の分割コアの側面模式図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係わる回転電機の固定子の一部正面断面図である。図２は、本発明の実施の形態１に係わる回転電機の固定子の分割コアの側面図であり、図２（a）は図１の矢印Ａ側から見た図、図２(b)は図１の矢印Ｂ側から見た図である。

図１と図２に示すように、分割コアを形成する積層鉄心１のティース部１aの両側面に、詳細を後述する絶縁シート３を両面テープや接着剤等を用いて固定している。また、積層鉄心１の軸方向(紙面に垂直方向)の両端にインシュレータ２を設置している。なお、上記インシュレータ２の構造は上記特許文献１で説明したものと同一であるので、ここでは詳細説明は省略する。そして、絶縁シート３とインシュレータ２とで絶縁された積層鉄心１には、巻線４が巻回され、この巻線４を設けた積層鉄心１が環状に接続されて、回転電機の固定子１００（図１では２個のみ示している）を形成している。

図３は、本発明の実施の形態１に係わる回転電機の固定子に用いられる絶縁シートの斜視模式図であり、絶縁シート３は、図３に示すように、積層鉄心１のティース部１a側面に装着される装着部３ａと、この装着部３ａの長手方向両端から絶縁シート３における積層鉄心１の軸方向と垂直な方向にコ字状に延長された延長部３ｂ、３bとからなっている。図１に示すように、絶縁シート３の延長部３ｂは更に内側に折り曲げられ（矢印）、両方の延長部３ｂが重なり合って、巻線４をカバーしている。すなわち、隣接する分割コアを構成する巻線４a、４bは、４枚の絶縁シート３を介して接している。

更に、図３から明らかなように、本実施の形態１では、絶縁シート３の積層鉄心１の軸方向に平行な方向（絶縁シートの軸方向と呼ぶ）では、延長部３ｂの長さが、片側（ここでは紙面上側）のみ装着部３ａの長さより部分的に長くなっている。この絶縁シート３の軸方向における延長部３ｂと装着部３ａの差分を耳部３ｃと称し、その長さは、隣接する巻線４間の沿面距離が確保できる高さとしている。

沿面距離５とは、導電性部品間、または導電性部品と機器の導電性結合部、筐体表面などの距離で、絶縁物の表面に沿って測定した最短距離である。図４は、隣接する巻線間の絶縁シートの耳部３ｃにおける沿面距離の模式図を示しており、巻線４、４の間の絶縁を確保するために要求される沿面距離５（太線矢印部分）が例えば２ｍｍの場合、隣接する巻線４の間に配置された絶縁シート３の耳部３ｃ長さが１ｍｍであれば、隣接する巻線間の沿面距離５を２ｍｍに確保することができる。

本実施の形態では、絶縁シート３の材料には、例えば、ノーメックス紙の間に耐熱フィルムを挟んだ三層構造の絶縁シート３が用いられ、これを切り抜いた後、折り曲げて絶縁シート３を形成している。また、絶縁シート３の厚みは０．１〜０．３ｍｍ程度が好ましい。絶縁シート３の厚みが、０．１ｍｍより薄いと、絶縁性に不安が残り、０．３ｍｍより厚くなると、材料コストが高くなる。

また、上述したように、隣接する巻線間の絶縁シートの耳部３ｃの長さを巻線４の間の絶縁に要求される沿面距離を考慮した長さに設定することにより、耳部３ｃを軸方向の片側のみに成形した絶縁シート３を用いることができ、これを図２のように互い違いに設置することができるようになる。図２（a）は耳部３ｃが紙面上部に位置する場合、図２（b）は耳部３ｃが紙面下部に位置する場合を示している。

以上のように、本実施の形態の絶縁シート３は、絶縁シート３の耳部３ｃの長さを巻線４の間の絶縁に要求される沿面距離分の長さとすることと、耳部３ｃを軸方向の片側のみに成形した絶縁シート３を積層鉄心ごとに互い違いに設置することにより、隣接する巻線４の間を十分に絶縁することができると共に、使用する絶縁シート３の長さを最小限にすることができるため、製品の軽量化とコストダウンを図ることができる。

実施の形態２．
図５は本発明の実施の形態２に係わる回転電機の固定子に用いられる絶縁シートの斜視模式図であり、図６は本発明の実施の形態２に係わる回転電機の固定子の分割コアの側面模式図である。実施の形態１では、絶縁シート３は耳部３ｃを軸方向の片側のみに成形した例を示したが、この実施例は図５のような絶縁シート３の形状としたものである。すなわち、絶縁シート３の延長部３bから軸方向に延びる耳部３ｃを互いに反対側に形成したものである。

上記それぞれの耳部３ｃの長さを巻線４の間の絶縁に要求される沿面距離分の長さとすることは同一である。図６（a）は絶縁シート３を図５の状態でティース部に位置された場合、図６（b）は図５の絶縁シート３を上下反対（逆さ）にして位置された場合を示している。このように構成することによっても、巻線４の間に要求される沿面距離を確保することができると共に、絶縁シート３を使用する長さを最小限にすることができるため、製品の軽量化とコストダウンを図ることができる。

実施の形態３．
図７は本発明の実施の形態３に係わる回転電機の固定子に用いられる絶縁シートの更に他の例を示しており、図８は本発明の実施の形態３に係わる回転電機の固定子の分割コアの側面模式図である。
図７に示す絶縁シート３の形状は、絶縁シート３の一方の延長部３bから軸方向両側に延びる耳部３ｃを形成したものである。図７の絶縁シート３の形状においても、図８に示すように、絶縁シート３を積層鉄心１に互い違いに設置することで、巻線４の間に要求される沿面距離を確保することができると共に、絶縁シート３を使用する長さを最小限にすることができるため、製品の軽量化とコストダウンを図ることができる。

実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４に係わる回転電機の固定子に用いられる絶縁シートの斜視模式図であり、図１０は、本発明の実施の形態４に係わる回転電機の固定子に用いられる絶縁シートの斜視模式図である。図１１は、本発明の実施の形態４に係わる回転電機の固定子の分割コアの側面模式図である。
絶縁シート３の形状は、図９と図１０に示す形状でも良い。図１１に示すように、図９の絶縁シート３と図１０の絶縁シート３を交互に設置することで、巻線４の間に要求される沿面距離５を確保することができると共に、絶縁シート３を使用する長さを最小限にすることができるため、製品の軽量化とコストダウンを図ることができる。

１積層鉄心、２インシュレータ、３絶縁シート、
３ａ装着部、３ｂ延長部、３ｃ耳部、４巻線、
５沿面距離、１００回転電機の固定子。

Claims

ティース部を有する積層鉄心に絶縁シートを介して巻線が巻回された分割コアを複数個環状に連結してなる回転電機の固定子において、
前記絶縁シートは積層鉄心のティース部に装着される装着部と、この装着部の両面から延長している延長部とで形成され、前記延長部の少なくとも一部の長さを、積層鉄心の軸方向両端から突出する巻線部を含めた長さ以上とし、前記絶縁シートの軸方向における装着部より長い耳部が、隣接する巻線の間に要求される沿面距離を確保できる長さに限定されており、更に、前記絶縁シートの軸方向における装着部より長い耳部を、前記絶縁シートの延長部の軸方向片側のみに成形し、これを、積層鉄心のティース部側面へ互い違いに設置するようにしたことを特徴とする回転電機の固定子。
前記絶縁シートの軸方向における装着部より長い耳部を、前記絶縁シートの延長部の軸方向両側に互いに反対方向に成形し、これを、積層鉄心のティース部側面へ互い違いに設置することを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
前記絶縁シートの軸方向における装着部より長い耳部を、前記絶縁シートの一方の延長部の軸方向両側に成形し、これを、積層鉄心のティース部側面へ互い違いに設置することを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
前記絶縁シートの軸方向における装着部より長い耳部を、前記絶縁シートの両方の延長部の軸方向両側に成形したものと、前記耳部を有しない絶縁シートとを、積層鉄心のティース部側面へ互い違いに設置することを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。