JP6225853B2

JP6225853B2 - 回転電機のステータおよび電動圧縮機

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Publication number: JP6225853B2
Application number: JP2014161173A
Authority: JP
Inventors: 博史深作; 米良　実; 実米良; 達也堀場; 泰三平野; 奥山　進一; 進一奥山
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2014-08-07
Filing date: 2014-08-07
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2034-08-07
Also published as: JP2016039692A

Description

本発明は、回転電機のステータおよび電動圧縮機に関し、特に、コイルがステータコアに波巻で組みつけられた回転電機のステータと、その回転電機のステータを備える電動圧縮機とに関する。

従来、特開２００９−１４８００２号公報（特許文献１）には、コイルエンド上に立ち上げて束ねられたリード線の根元の一方側をレーシング糸によりコイルエンドに押さえつけた状態から、コイルエンドに対するレーシングを開始して、ステータ周方向に連続的に縫い進めていき、束ねられたリード線の根元の他方側に到達したところで縫い終わる、ステータのレーシング方法が開示されている。

特開２００５−８０３６１号公報（特許文献２）には、縫い始め糸をコイルエンドに縫い込むとともに、レーシングの最後に形成されるループとその１つ前に形成されるループとの両方に縫い終わり糸を通して縫い終わり糸を処理する、ステータのコイルエンド固定方法が開示されている。

特開２００９−１４８００２号公報特開２００５−８０３６１号公報

ステータコアの軸方向両端から突出するコイルエンドに対してレーシングを行なう際には、レーシング糸を案内するニードルを、コイル間の隙間を通してステータコアの径方向に移動させる必要がある。レーシング糸の縫い始めと縫い終わりにおいては、コイルエンドの同じ位置に重ねてレーシング糸を巻回する多重縫いを行ない、この多重縫いされた部分でレーシング糸を保持して、レーシング糸がほどけないようにする。

レーシング糸の材料の削減、およびレーシングに要する工数の削減のためには、レーシング糸を用いて固定する部位を少なくするのが望ましい。

本発明の目的は、レーシング糸を用いて固定する部位を少なくできる、回転電機のステータを提供することである。

本発明に係る回転電機のステータは、ステータコアと、ステータコアに装着されたコイルとを備えている。ステータコアは、円筒状のヨーク部と、ヨーク部の周方向に間隔を隔ててヨーク部からヨーク部の径方向内方に向けて突出する複数のティース部とを有している。ステータコアのティース部の間には、ヨーク部の軸方向に延びるスロットが形成されている。コイルは、第１相巻線と、第２相巻線と、第３相巻線とを有している。第１相巻線、第２相巻線、および第３相巻線は、各々、スロット内に配置されるスロット導体部と、ステータコアにおけるヨーク部の軸方向一端から突出し、ヨーク部の軸方向一端側に配置される第１渡り導体部と、ステータコアにおけるヨーク部の軸方向他端から突出し、ヨーク部の軸方向他端側に配置される第２渡り導体部と、を有している。第１相巻線の第１渡り導体部および第２渡り導体部と、第２相巻線の第１渡り導体部および第２渡り導体部と、第３相巻線の第１渡り導体部および第２渡り導体部とは、コイルエンドを構成している。第１渡り導体部におけるヨーク部の周方向両端部のうち、一方の端部は、第２渡り導体部におけるヨーク部の周方向一端部と、スロット導体部によって接続されている。他方の端部は、一方の端部にスロット導体部を介して接続される第２の渡り導体部に対しヨーク部の周方向に間隔を隔てて設けられる、第２渡り導体部におけるヨーク部の周方向一端部と、スロット導体部によって接続されている。ステータはさらに、第１相巻線の第１渡り導体部および第２渡り導体部と第２相巻線の第１渡り導体部および第２渡り導体部との間に介在する第１相間絶縁シートと、第２相巻線の第１渡り導体部および第２渡り導体部と第３相巻線の第１渡り導体部および第２渡り導体部との間に介在する第２相間絶縁シートと、コイルエンドに巻きつけられるレーシング糸とを備えている。第１相間絶縁シートは、コイルエンドに対しヨーク部の径方向外側に露出する保持部を有している。保持部におけるヨーク部の周方向一端部に、レーシング糸の縫い始め部が設けられている。保持部におけるヨーク部の周方向他端部に、レーシング糸の縫い終わり部が設けられている。

上記ステータにおいて好ましくは、第２相巻線から引き出された第２相リード線を有している。第２相リード線は、コイルエンドと保持部との間に保持されている。

上記ステータにおいて好ましくは、ヨーク部は、軸方向端面と、軸方向端面から軸方向に突出する凸部とを有している。凸部は、ヨーク部の周方向において保持部と同じ位置に形成されている。

上記ステータにおいて好ましくは、ステータコアは、複数の電磁鋼板が積層されて形成されている。複数の電磁鋼板は、凸部においてかしめられている。

上記ステータにおいて好ましくは、第１相巻線から引き出された第１相リード線と、第３相巻線から引き出された第３相リード線とをさらに備えている。縫い始め部は、第１相リード線とコイルエンドとを束ねている。縫い終わり部は、第３相リード線とコイルエンドとを束ねている。

上記ステータにおいて好ましくは、クラスタブロックをさらに備えている。クラスタブロックは、第１相リード線、第２相リード線、および第３相リード線に電気的に接続される接続端子を内包している。

本発明に係る電動圧縮機は、上記のいずれかの局面の回転電機のステータを備えている。

本発明の回転電機のステータによると、レーシング糸を用いて固定する部位を少なくできるので、レーシング糸の材料の削減、およびレーシングに要する工数の削減が可能になる。

本実施の形態に従った回転電機のステータを備える電動圧縮機の概略構成を示す部分断面図である。ステータコアの斜視図である。ステータコアのティース部付近を拡大して示す断面図である。ステータコアの径方向外側から見たコイルの模式的側面図である。コイルエンドの模式的平面図である。クラスタブロックの構成を示す模式図である。ステータコアの径方向外側から見たコイルエンドの模式的斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本実施の形態に従った回転電機のステータ４を備える電動圧縮機１１０の概略構成を示す部分断面図である。図１を参照して、電動圧縮機１１０は、ハウジングと、圧縮部１１５と、電動モータ１と、インバータユニット１４０とを備えている。ハウジングは、有底筒状をなす吸入ハウジング１１２と蓋状の吐出ハウジング１１１とを接合して形成されている。電動圧縮機１１０の外郭は、ハウジングと、インバータユニット１４０のインバータカバー１４４とにより構成されている。

吸入ハウジング１１２の周壁底部側には、図示しない吸入ポートが形成されている。吸入ポートに、図示しない外部冷媒回路が接続されている。吐出ハウジング１１１の底部には、吐出ポート１１４が形成されている。吐出ポート１１４は、外部冷媒回路に接続されている。

冷媒を圧縮するための圧縮部１１５と、圧縮部１１５を駆動するための電動モータ１とは、吸入ハウジング１１２内に収容されている。図示しないが、たとえば圧縮部１１５は、吸入ハウジング１１２内に固定された固定スクロールと、固定スクロールに対向配置された可動スクロールとを含んで構成されている。

本実施の形態に係る回転電機の一例としての電動モータ１は、ロータ（回転子）３と、ステータ（固定子）４とを備えている。ロータ３は、回転軸２に固定されている。回転軸２は、ステータ４内に挿通された状態で、吸入ハウジング１１２内に回転可能に支持されている。ステータ４は、ステータコア１０とコイル２０とを含んで構成されている。ステータコア１０は、吸入ハウジング１１２の内周面に固定されている。コイル２０は、後述するステータコア１０のティース部に巻回されている。

インバータユニット１４０は、吸入ハウジング１１２における、吐出ハウジング１１１側とは反対側の外面（吸入ハウジング１１２の底部）に取り付けられている。インバータユニット１４０は、インバータカバー１４４を含んでいる。インバータカバー１４４は、吸入ハウジング１１２に固定されている。インバータカバー１４４には、外部から直流電源電圧が供給される筒状の電源入力ポートが形成されている。インバータカバー１４４内には、電動モータ１の駆動制御回路（インバータ回路）が収容されている。

インバータユニット１４０によって制御された電力が電動モータ１に供給されることにより、制御された回転速度でロータ３および回転軸２が回転し、この回転によって圧縮部１１５が駆動される。圧縮部１１５が駆動されることにより、外部冷媒回路から吸入ポートを介した吸入ハウジング１１２内への冷媒の吸入、吸入ハウジング１１２内に吸入された冷媒の圧縮部１１５による圧縮、および圧縮された冷媒の吐出ポート１１４を介した外部冷媒回路への吐出が行なわれる。

図２は、ステータコア１０の斜視図である。図２に示すように、ステータコア１０は中空円筒状の外形を有しており、一方の軸方向端部１１ａと他方の軸方向端部１１ｂとを有している。ステータコア１０は、中空円筒状のヨーク部１２と、複数のティース部１６とを有している。ヨーク部１２は、ステータコア１０の外周部分を構成している。ティース部１６は、ヨーク部１２の内周面から、ヨーク部１２の径方向内方に向けて突出している。

複数のティース部１６は、ヨーク部１２の周方向に間隔を隔てて設けられており、詳述すると、３０個のティース部１６がヨーク部１２の周方向に間隔を隔てて設けられている。ティース部１６は、直方体形状であり、ティース部１６の長手方向がヨーク部１２の軸方向（ステータコア１０の軸方向）に延びるように設けられている。ティース部１６は、ステータコア１０の軸方向の交わる方向に延びる２面を有している。当該２面のうち、ステータコア１０の一方の軸方向端部１１ａ側の面を一方端面とし、ステータコア１０の他方の軸方向端部１１ｂ側の面を他方端面として、以降の説明を行なう。

ティース部１６の間にはスロット１８が形成されている。スロット１８は、ヨーク部１２の軸方向に延びている。スロット１８は、ステータコア１０の内周に開口している。ステータコア１０における隣り合うスロット１８間がティース部１６となっている。

ステータコア１０は、複数の電磁鋼板をステータコア１０の軸方向に積層し、各電磁鋼板を一体に結合することで形成されている。各電磁鋼板には、電磁鋼板の主表面から突き出る突起が形成されている。電磁鋼板の主表面と対向する裏面には、主表面に突起を形成することで形成される凹みが形成されている。突起を、積層される電磁鋼板における凹みに入り込ませてかしめることにより、ステータコア１０が形成されている。ヨーク部１２は、ステータコア１０の軸方向と交わる方向に延びる平面状の軸方向端面１３と、軸方向端面１３からステータコア１０の軸方向に突出する凸部１４とを有している。凸部１４は、電磁鋼板に形成された突起に相当し、凸部１４の位置において隣り合う電磁鋼板同士がかしめられている。ステータコア１０の周方向に等しい間隔を隔てて、複数の凸部１４が設けられている。

図３は、ステータコア１０のティース部１６付近を拡大して示す断面図である。ステータコア１０の周方向において隣り合うティース部１６間には、スロット１８が形成されている。ティース部１６に巻回されるコイル２０は、その一部がスロット１８内に収容されている。コイル２０は、断面が円形の導体である丸線を複数本整列させた状態で、ティース部１６に巻き付けられている。コイル２０は、丸線に限られず、断面長方形の角形導体が使用されてもよい。

コイル２０は、Ｕ相コイル３０と、Ｖ相コイル４０と、Ｗ相コイル５０とを有している。Ｕ相コイル３０を収容するスロット１８と、Ｖ相コイル４０を収容するスロット１８と、Ｗ相コイル５０を収容するスロット１８とは、ステータコア１０の周方向においてこの順に並べられている。Ｖ相コイル４０を収容しているスロット１８に対し、ステータコア１０の周方向において隣り合うスロット１８の一方はＵ相コイル３０を収容しており、他方はＷ相コイル５０を収容している。

スロット１８内に収容されたＶ相コイル４０とヨーク部１２との間に、Ｕ相コイル３０とＶ相コイル４０とを絶縁するためのＵＶ相間絶縁紙６０が配置されている。ＵＶ相間絶縁紙６０は、Ｖ相コイル４０を収容するスロット１８内に収容されるブリッジ部と、スロット１８の外部に配置される一対の帯状部とを有している。ＵＶ相間絶縁紙６０のブリッジ部は、Ｖ相コイル４０に対しステータコア１０の径方向外側に配置されており、ステータコア１０の軸方向に延びている。

スロット１８内に収容されたＷ相コイル５０とヨーク部１２との間に、Ｖ相コイル４０とＷ相コイル５０とを絶縁するためのＶＷ相間絶縁紙７０が配置されている。ＶＷ相間絶縁紙７０は、Ｗ相コイル５０を収容するスロット１８内に収容されるブリッジ部と、スロット１８の外部に配置される一対の帯状部とを有している。ＶＷ相間絶縁紙７０のブリッジ部は、Ｗ相コイル５０に対しステータコア１０の径方向外側に配置されており、ステータコア１０の軸方向に延びている。

Ｕ相コイル３０は、本実施の形態の第１相巻線としての機能を有している。Ｖ相コイル４０は、本実施の形態の第２相巻線としての機能を有している。Ｗ相コイル５０は、本実施の形態の第３相巻線としての機能を有している。ＵＶ相間絶縁紙６０は、本実施の形態の第１相間絶縁シートとしての機能を有している。ＶＷ相間絶縁紙７０は、本実施の形態の第２相間絶縁シートとしての機能を有している。

図４は、ステータコア１０の径方向外側から見たコイル２０の模式的側面図である。なお、コイル２０は、実際には図３に示すように丸線を複数本整列させて構成されているが、図４および後続する図５〜７においては、複数本の丸線を整列させて束ねた状態のＵ相コイル３０、Ｖ相コイル４０およびＷ相コイル５０の外形のみが、模式的に図示されている。

図４に示すように、Ｕ相コイル３０は、スロット１８内に配置されるスロット導体部３２と、スロット１８の外部に配置される渡り導体部３４とを有している。渡り導体部３４は、第１渡り導体部３５と、第２渡り導体部３６とを含んでいる。第１渡り導体部３５は、ステータコア１０における一方の軸方向端部（軸方向一端）１１ａ（図２参照）に対して突出して、一方の軸方向端部１１ａ側のスロット１８の外部に配置されている。第２渡り導体部３６は、ステータコア１０における他方の軸方向端部（軸方向他端）１１ｂ（図２参照）に対して突出して、他方の軸方向端部１１ｂ側のスロット１８の外部に配置されている。

第１渡り導体部３５は、ステータコア１０の一方の軸方向端部１１ａ側（ステータコア１０の軸方向における一端側）において、スロット１８の外に突出するとともにティース部１６の一方端面上方に配置されている。第２渡り導体部３６は、ステータコア１０の他方の軸方向端部１１ｂ側（ステータコア１０の軸方向における他端側）において、スロット１８の外に突出するとともにティース部１６の他方端面上方に配置されている。

Ｕ相コイル３０は、第１渡り導体部３５と、一のスロット導体部３２と、第２渡り導体部３６と、一のスロット導体部３２とは異なる他のスロット導体部３２とを順に繋いで構成されている。Ｕ相コイル３０は、ティース部１６に波巻で巻回されている。ティース部１６に波巻で巻回されたＵ相コイル３０は、複数の第１渡り導体部３５と複数の第２渡り導体部３６とが全て異なるティース部１６上方に配置されるとともに、ステータコア１０の周方向に第１渡り導体部３５と第２渡り導体部３６とが交互に配置されている。

第１渡り導体部３５は、ヨーク部１２の周方向における一方の端部と他方の端部とを有している。当該一方の端部は、第２渡り導体部３６におけるヨーク部１２の周方向一端部と、スロット導体部３２によって接続されている。また他方の端部は、一方の端部にスロット導体部３２を介して接続される第２渡り導体部３６に対しヨーク部１２の周方向に間隔を隔てて設けられる、第２渡り導体部３６におけるヨーク部１２の周方向一端部と、スロット導体部３２によって接続されている。

第１渡り導体部３５と第２渡り導体部３６とは、スロット１８内を通っているスロット導体部３２により接続されている。第１渡り導体部３５は、第１のスロット導体部３２と、第１のスロット導体部３２に対しステータコア１０の周方向においてＶ相コイル４０およびＷ相コイル５０を介在させて隣り合う第２のスロット導体部３２とを、接続している。第２渡り導体部３６は、第２のスロット導体部３２と、第２のスロット導体部３２に対しステータコア１０の周方向においてＶ相コイル４０およびＷ相コイル５０を介在させて隣り合う第３のスロット導体部３２とを、接続している。

Ｖ相コイル４０は、スロット１８内に配置されるスロット導体部４２と、スロット１８の外部に配置される渡り導体部４４とを有している。渡り導体部４４は、第１渡り導体部４５と、第２渡り導体部４６とを含んでいる。第１渡り導体部４５は、ステータコア１０における一方の軸方向端部（軸方向一端）１１ａ（図２参照）に対して突出して、軸方向端部１１ａ側のスロット１８の外部に配置されている。第２渡り導体部４６は、ステータコア１０における他方の軸方向端部（軸方向他端）１１ｂ（図２参照）に対して突出して、軸方向端部１１ｂ側のスロット１８の外部に配置されている。

第１渡り導体部４５は、ステータコア１０の一方の軸方向端部１１ａ側（ステータコア１０の軸方向における一端側）において、スロット１８の外に突出するとともにティース部１６の一方端面上方に配置されている。第２渡り導体部４６は、ステータコア１０の他方の軸方向端部１１ｂ側（ステータコア１０の軸方向における他端側）において、スロット１８の外に突出するとともにティース部１６の他方端面上方に配置されている。

Ｖ相コイル４０は、第１渡り導体部４５と、一のスロット導体部４２と、第２渡り導体部４６と、一のスロット導体部４２とは異なる他のスロット導体部４２とを順に繋いで構成されている。Ｖ相コイル４０は、ティース部１６に波巻で巻回されている。ティース部１６に波巻で巻回されたＶ相コイル４０は、複数の第１渡り導体部４５と複数の第２渡り導体部４６とが全て異なるティース部１６上方に配置されるとともに、ステータコア１０の周方向に第１渡り導体部４５と第２渡り導体部４６とが交互に配置されている。

第１渡り導体部４５は、ヨーク部１２の周方向における一方の端部と他方の端部とを有している。当該一方の端部は、第２渡り導体部４６におけるヨーク部１２の周方向一端部と、スロット導体部４２によって接続されている。また他方の端部は、一方の端部にスロット導体部４２を介して接続される第２渡り導体部４６に対しヨーク部１２の周方向に間隔を隔てて設けられる、第２渡り導体部４６におけるヨーク部１２の周方向一端部と、スロット導体部４２によって接続されている。

第１渡り導体部４５と第２渡り導体部４６とは、スロット１８内を通っているスロット導体部４２により接続されている。第１渡り導体部４５は、第１のスロット導体部４２と、第１のスロット導体部４２に対しステータコア１０の周方向においてＷ相コイル５０およびＵ相コイル３０を介在させて隣り合う第２のスロット導体部４２とを、接続している。第２渡り導体部４６は、第２のスロット導体部４２と、第２のスロット導体部４２に対しステータコア１０の周方向においてＷ相コイル５０およびＵ相コイル３０を介在させて隣り合う第３のスロット導体部４２とを、接続している。

Ｗ相コイル５０は、スロット１８内に配置されるスロット導体部５２と、スロット１８の外部に配置される渡り導体部５４とを有している。渡り導体部５４は、第１渡り導体部５５と、第２渡り導体部５６とを含んでいる。第１渡り導体部５５は、ステータコア１０における一方の軸方向端部（軸方向一端）１１ａ（図２参照）に対して突出して、軸方向端部１１ａ側のスロット１８の外部に配置されている。第２渡り導体部５６は、ステータコア１０における他方の軸方向端部（軸方向他端）１１ｂ（図２参照）に対して突出して、軸方向端部１１ｂ側のスロット１８の外部に配置されている。

第１渡り導体部５５は、ステータコア１０の一方の軸方向端部１１ａ側（ステータコア１０の軸方向における一端側）において、スロット１８の外に突出するとともにティース部１６の一方端面上方に配置されている。第２渡り導体部５６は、ステータコア１０の他方の軸方向端部１１ｂ側（ステータコア１０の軸方向における他端側）において、スロット１８の外に突出するとともにティース部１６の他方端面上方に配置されている。

Ｗ相コイル５０は、第１渡り導体部５５と、一のスロット導体部５２と、第２渡り導体部５６と、一のスロット導体部５２とは異なる他のスロット導体部５２とを順に繋いで構成されている。Ｗ相コイル５０は、ティース部１６に波巻で巻回されている。ティース部１６に波巻で巻回されたＷ相コイル５０は、複数の第１渡り導体部５５と複数の第２渡り導体部５６とが全て異なるティース部１６上方に配置されるとともに、ステータコア１０の周方向に第１渡り導体部５５と第２渡り導体部５６とが交互に配置されている。

第１渡り導体部５５は、ヨーク部１２の周方向における一方の端部と他方の端部とを有している。当該一方の端部は、第２渡り導体部５６におけるヨーク部１２の周方向一端部と、スロット導体部５２によって接続されている。また他方の端部は、一方の端部にスロット導体部５２を介して接続される第２渡り導体部５６に対しヨーク部１２の周方向に間隔を隔てて設けられる、第２渡り導体部５６におけるヨーク部１２の周方向一端部と、スロット導体部５２によって接続されている。

第１渡り導体部５５と第２渡り導体部５６とは、スロット１８内を通っているスロット導体部５２により接続されている。第１渡り導体部５５は、第１のスロット導体部５２と、第１のスロット導体部５２に対しステータコア１０の周方向においてＵ相コイル３０およびＶ相コイル４０を介在させて隣り合う第２のスロット導体部５２とを、接続している。第２渡り導体部５６は、第２のスロット導体部５２と、第２のスロット導体部５２に対しステータコア１０の周方向においてＵ相コイル３０およびＶ相コイル４０を介在させて隣り合う第３のスロット導体部５２とを、接続している。

図５は、コイルエンド２４の模式的平面図である。図５には、Ｕ相コイル３０の第１渡り導体部３５、Ｖ相コイル４０の第１渡り導体部４５、およびＷ相コイル５０の第１渡り導体部５５を、ステータコア１０の一方の軸方向端部１１ａ側から見た状態が図示されている。Ｕ相コイル３０の第１渡り導体部３５、Ｖ相コイル４０の第１渡り導体部４５、およびＷ相コイル５０の第１渡り導体部５５は、ステータコア１０の軸方向における一端側のコイルエンド２４を構成している。なお、Ｕ相コイル３０の第２渡り導体部３６、Ｖ相コイル４０の第２渡り導体部４６、およびＷ相コイル５０の第２渡り導体部５６は、図示しないステータコア１０の軸方向における他端側のコイルエンド２４を構成している。

ステータコア１０の径方向において外側から内側へ、Ｕ相コイル３０の第１渡り導体部３５、Ｖ相コイル４０の第１渡り導体部４５、およびＷ相コイル５０の第１渡り導体部５５が順に配置されている。図５に示すように、Ｖ相コイル４０の第１渡り導体部４５は、Ｕ相コイル３０の第１渡り導体部３５に対して径方向内側、かつＷ相コイル５０の第１渡り導体部５５に対して径方向外側に配置されるので、ステータコア１０の周方向に対して湾曲している。

Ｕ相コイル３０の第１渡り導体部３５と、Ｖ相コイル４０の第１渡り導体部４５との間には、ステータコア１０の周方向の全周に亘ってＵＶ相間絶縁紙６０が介在されている。Ｖ相コイル４０の第１渡り導体部４５と、Ｗ相コイル５０の第１渡り導体部５５との間には、ステータコア１０の周方向の全周に亘ってＶＷ相間絶縁紙７０が介在されている。ＵＶ相間絶縁紙６０およびＶＷ相間絶縁紙７０は、いずれも合成樹脂製であって、図３を参照して上述した通り、一対の帯状部とブリッジ部とを有している。図５には、ＵＶ相間絶縁紙６０およびＶＷ相間絶縁紙７０の帯状部が図示されている。

帯状部は、帯状のシートの両端部をつなぎ合わせることにより、図５に示すように、輪状に形成されている。ＵＶ相間絶縁紙６０の帯状部は、コイルエンド２４内を一周するように配置されており、Ｕ相コイル３０の渡り導体部３４とＶ相コイル４０の渡り導体部４４（図４参照）とを絶縁している。ＶＷ相間絶縁紙７０の帯状部は、コイルエンド２４内を一周するように配置されており、Ｖ相コイル４０の渡り導体部４４とＷ相コイル５０の渡り導体部５４（図４参照）とを絶縁している。ブリッジ部は、ステータコア１０の軸方向に延び、一対の帯状部を連結している。

コイル２０をステータコア１０へ組み付けるときには、Ｕ相コイル３０のスロット導体部３２、ＵＶ相間絶縁紙６０のブリッジ部、Ｖ相コイル４０のスロット導体部４２、ＶＷ相間絶縁紙７０のブリッジ部、Ｗ相コイル５０のスロット導体部５２の順に、ステータコア１０のスロット１８内に挿入される。これにより、Ｕ相コイル３０の第１渡り導体部３５、ＵＶ相間絶縁紙６０、Ｖ相コイル４０の第１渡り導体部４５、ＶＷ相間絶縁紙７０、およびＷ相コイル５０の第１渡り導体部５５が、ステータコア１０の径方向において外側から内側へ順に配置された、図５に示すコイルエンド２４が形成される。

コイルエンド２４は、レーシング糸８０を用いて束ねられている。レーシング糸８０は、コイルエンド２４に巻きつけられている。ステータコア１０に波巻状に装着されたＵ相コイル３０、Ｖ相コイル４０およびＷ相コイル５０は、ステータコア１０の軸方向両端においてレーシング糸８０によって縛られている。これにより、ステータ４の振動発生時にも、コイルエンド２４の移動が防止されている。コイルエンド２４が固定されることにより、電動モータ１とその周辺の他の部品との空間絶縁距離が保たれ、電動モータ１の絶縁能力が確保されている。

レーシング糸８０は、縫い始め部８２と、縫い終わり部８４とを有している。縫い始め部８２は、レーシング糸８０のコイルエンド２４への縫い付けを開始する位置である。縫い終わり部８４は、レーシング糸８０のコイルエンド２４への縫い付けを終了する位置である。縫い始め部８２において縫い付けを開始し、時計回り方向にコイルエンド２４を縫い進め、縫い終わり部８４において縫い付けを終了することにより、レーシング糸８０は図５に示すようにコイルエンド２４に取り付けられる。縫い始め部８２と縫い終わり部８４とにおいて、レーシング糸８０は結び玉をつくることで固定されている。

縫い始め部８２と縫い終わり部８４部とは、ステータコア１０の周方向において離れた、互いに異なる位置に設けられている。ステータコア１０の周方向において、縫い始め部８２と縫い終わり部８４とは、少なくとも１つのティース部１６の幅寸法（ティース部１６におけるステータコア１０の周方向に沿う方向の寸法）以上の間隔を空けて配置されている。レーシング糸８０のコイルエンド２４への縫い付けは時計回り方向に行われ、ステータコア１０の周方向において縫い終わり部８４は縫い始め部８２に対して反時計回り方向の位置にある。縫い始め部８２と縫い終わり部８４との間に、レーシング糸８０の存在しない箇所が存在している。

Ｕ相コイル３０の端部がコイルエンド２４から引き出されて、外部接続用のＵ相リード線３８を構成している。Ｖ相コイル４０の端部がコイルエンド２４から引き出されて、外部接続用のＶ相リード線４８を構成している。Ｗ相コイル５０の端部がコイルエンド２４から引き出されて、外部接続用のＷ相リード線５８を構成している。Ｕ相リード線３８は、本実施の形態の第１相リード線としての機能を有している。Ｖ相リード線４８は、本実施の形態の第２相リード線としての機能を有している。Ｗ相リード線５８は、本実施の形態の第３相リード線としての機能を有している。

Ｕ相リード線３８、Ｖ相リード線４８およびＷ相リード線５８は、クラスタブロック９０に接続されている。クラスタブロック９０は、ステータコア１０の周方向において、縫い始め部８２と縫い終わり部８４との間のコイルエンド２４がレーシングされていない箇所に重なって配置されている。図５にはクラスタブロック９０がステータコア１０の外周面に取り付けられた状態が示されているが、ステータコア１０に対するクラスタブロック９０の取付位置は変更可能とされている。クラスタブロック９０は、ステータコア１０の外周面から取り外し可能とされている。

図６は、クラスタブロック９０の構成を示す模式図である。図６に示すように、Ｕ相リード線３８およびＷ相リード線５８は、Ｖ相リード線４８を中心に捻られて、互いに組み合わされている。Ｕ相リード線３８、Ｖ相リード線４８およびＷ相リード線５８は、互いに交差することによって、互いの姿勢を拘束している。

Ｕ相リード線３８、Ｖ相リード線４８およびＷ相リード線５８の端部は、クラスタブロック９０に装着されている。クラスタブロック９０は、３つの接続端子９８を内包している。Ｕ相リード線３８は、第１の接続端子９８に電気的に接続されている。Ｖ相リード線４８は、第２の接続端子９８に電気的に接続されている。Ｗ相リード線５８は、第３の接続端子９８に電気的に接続されている。

図７は、ステータコア１０の径方向外側から見たコイルエンド２４の模式的斜視図である。ＵＶ相間絶縁紙６０は、全周に亘って、Ｖ相コイル４０に対して径方向外側に配置されている。そのため、Ｖ相コイル４０よりも径方向外側にＵ相コイル３０が存在していない位置において、コイルエンド２４におけるヨーク部１２の径方向外側に、ＵＶ相間絶縁紙６０が露出することになる。図７に示すように、レーシング糸８０の縫い始め部８２と縫い終わり部８４との間において、ＵＶ相間絶縁紙６０がコイルエンド２４に対してステータコア１０の径方向外側へ露出している。

Ｖ相コイル４０から引き出されたＶ相リード線４８は、コイルエンド２４と、ＵＶ相間絶縁紙６０との間に挟まれて保持されている。ＵＶ相間絶縁紙６０は、コイルエンド２４との間にＶ相リード線４８を挟み保持する保持部６６を有している。保持部６６は、ステータコア１０の周方向において、少なくとも１つのスロット１８を跨いで設けられている。保持部６６は、ステータコア１０の周方向における一方の端部である周方向一端部６７と、ステータコア１０の周方向における他方の端部である周方向他端部６８とを有している。

レーシング糸８０の縫い始め部８２は、保持部６６の周方向一端部６７に設けられている。レーシング糸８０の縫い終わり部８４は、保持部６６の周方向他端部６８に設けられている。縫い始め部８２および縫い終わり部８４において、レーシング糸８０がコイルエンド２４の同じ位置に重ねて複数回巻回されており、コイルエンド２４は多重縫いされている。

ＵＶ相間絶縁紙６０の保持部６６は、周方向一端部６７および周方向他端部６８において、レーシング糸８０によって縛られ、コイルエンド２４に固定されている。周方向一端部６７と周方向他端部６８とにおいて保持部６６をコイルエンド２４に縛り付け固定することにより、保持部６６のコイルエンド２４に対する相対移動が規制されている。ＵＶ相間絶縁紙６０の保持部６６とコイルエンド２４とによって、Ｖ相リード線４８は固定されている。保持部６６は、Ｖ相リード線４８をステータコア１０の径方向外側から覆い、Ｖ相リード線４８の露出を抑制している。

レーシング糸８０の縫い始め部８２は、Ｕ相コイル３０から引き出されたＵ相リード線３８とコイルエンド２４とを束ね、Ｕ相リード線３８の根元部を保持する機能を有している。レーシング糸８０の縫い終わり部８４は、Ｗ相コイル５０から引き出されたＷ相リード線５８とコイルエンド２４とを束ね、Ｗ相リード線５８の根元部を保持する機能を有している。

レーシング糸８０の縫い始め部８２と縫い終わり部８４とは、Ｕ相コイル３０、Ｖ相コイル４０およびＷ相コイルの終端を結線した中性点を保護するための、図示しない保護キャップの両端を保持している。縫い始め部８２と縫い終わり部８４とが間隔を空けて配置されているために、保護キャップの保持力が高められている。

図２を参照して説明した、ステータコア１０のヨーク部１２の軸方向端面１３に対し突出する複数の凸部１４のうちの一つは、図７に示すように、ステータコア１０の周方向において、保持部６６と同じ位置に形成されている。図７に示す凸部１４は、ステータコア１０の周方向において、縫い始め部８２と縫い終わり部８４との間のコイルエンド２４がレーシングされていない箇所に重なって配置されている。

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態の電動モータ１のステータ４によれば、図７に示すように、ＵＶ相間絶縁紙６０は、保持部６６を有している。保持部６６は、コイルエンド２４に対しヨーク部１２の径方向外側に露出している。保持部６６の周方向一端部６７にレーシング糸８０の縫い始め部８２が設けられ、保持部６６の周方向他端部６８にレーシング糸８０の縫い終わり部８４が設けられている。

電動モータ１の特性向上または小型化などを目的としてステータコア１０のティース部１６の個数を増加させると、ティース部１６間の寸法を減少する必要があるが、その場合、レーシング糸８０をコイルエンド２４へ縫い付けるときにレーシング糸８０を移動させるためのニードルが移動可能な空間は小さくなる。本実施の形態のように、レーシング糸８０の縫い始め部８２と縫い終わり部８４との位置を異ならせることで、ティース部１６の周方向寸法を小さくしたステータ４においても、多重縫いによるレーシング糸８０の端末処理が可能になる。

縫い始め部８２と縫い終わり部８４との間のコイルエンド２４は、レーシング糸８０で縫われておらず、コイルエンド２４はその全周がレーシング糸８０で固定されていない。コイルエンド２４の、縫い始め部８２から反時計回り方向に縫い終わり部８４へ向かって縫い終わり部８４に至るまでの領域は、レーシング糸８０で縫い付けられていない。ステータコア１０の周方向において、縫い始め部８２と縫い終わり部８４との間に、レーシング糸８０が存在していない部分が存在している。これにより、コイルエンド２４の、レーシング糸８０を用いて固定される部位を少なくできるので、コイルエンド２４がその全周に亘ってレーシング糸８０で固定される従来の構成と比較して、レーシング糸８０の材料を削減でき、またレーシング糸８０の縫い付けに要する工数を削減することができる。

また図７に示すように、Ｖ相コイル４０から引き出されたＶ相リード線４８は、ＵＶ相間絶縁紙６０の保持部６６と、コイルエンド２４との間に挟まれて、保持されている。保持部６６およびコイルエンド２４によってＶ相リード線４８が固定されているので、各相のコイル間の絶縁距離を確保することができる。加えて、Ｖ相リード線４８を固定するために、レーシング糸８０で縛る必要はないため、レーシング糸８０を用いて固定される部位が、より少なくなっている。したがって、レーシング糸８０の材料、およびレーシング糸８０の縫い付けに要する工数を、より削減することができる。

また図７に示すように、ステータコア１０をかしめ成形するために電磁鋼板に形成された凸部１４は、ヨーク部１２の周方向において、ＵＶ相間絶縁紙６０の保持部６６と同じ位置に形成されている。レーシング糸８０が凸部１４に引っ掛かると、レーシング糸８０の切れる原因となるが、縫い始め部８２と縫い終わり部８４との間のレーシング糸８０が設けられていない位置に凸部１４を配置すれば、当該凸部１４にレーシング糸８０が引っ掛かる事態を防止できる。したがって、レーシング糸８０の切断をより確実に回避することができる。

また図７に示すように、レーシング糸８０の縫い始め部８２は、Ｕ相コイル３０から引き出されたＵ相リード線３８とコイルエンド２４とを束ねている。レーシング糸８０の縫い終わり部８４は、Ｗ相コイル５０から引き出されたＷ相リード線５８とコイルエンド２４とを束ねている。このようにすれば、Ｕ相リード線３８を縫い始め部８２で多重縫いして保持し、Ｗ相リード線５８を縫い終わり部８４で多重縫いして保持することができるので、レーシング糸８０によるＵ相リード線３８およびＷ相リード線５８の保持力を向上することができる。

また図５，６に示すように、ステータ４は、クラスタブロック９０をさらに備えている。クラスタブロック９０は、Ｕ相リード線３８、Ｖ相リード線４８およびＷ相リード線５８に電気的に接続される接続端子９８を内包している。電動モータ１を小型化するためにステータコア１０の軸方向寸法を小さくすると、Ｕ相リード線３８、Ｖ相リード線４８およびＷ相リード線５８の長さも短くなる。この場合、Ｕ相リード線３８、Ｖ相リード線４８およびＷ相リード線５８の先端に取り付けられているクラスタブロック９０と、レーシング糸８０の縫い付けに使用される治具とが干渉する虞がある。本実施の形態のように、レーシング糸８０の縫い始め部８２と縫い終わり部８４との位置を異ならせることで、縫い終わり部８４の位置をクラスタブロック９０から離すことができるので、上記治具とクラスタブロック９０との干渉を防止することができる。

なお、これまでの実施の形態の説明においては、回転電機の一例としての電動モータ１に適用されるステータ４について説明した。本発明は、電動モータ１に適用されるステータ４に限られず、電気を発電する発電機の固定子に適用されてもよい。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１電動モータ、２回転軸、３ロータ、４ステータ、１０ステータコア、１１ａ，１１ｂ軸方向端部、１２ヨーク部、１３軸方向端面、１４凸部、１６ティース部、１８スロット、２０コイル、２４コイルエンド、３０Ｕ相コイル、３２，４２，５２スロット導体部、３４，４４，５４渡り導体部、３５，４５，５５第１渡り導体部、３６，４６，５６第２渡り導体部、３８Ｕ相リード線、４０Ｖ相コイル、４８Ｖ相リード線、５０Ｗ相コイル、５８Ｗ相リード線、６０ＵＶ相間絶縁紙、６６保持部、６７周方向一端部、６８周方向他端部、７０ＶＷ相間絶縁紙、８０レーシング糸、８２縫い始め部、８４縫い終わり部、９０クラスタブロック、９８接続端子、１１０電動圧縮機。

Claims

ステータコアと、
前記ステータコアに装着されたコイルとを備える、回転電機のステータであって、
前記ステータコアは、円筒状のヨーク部と、前記ヨーク部の周方向に間隔を隔てて前記ヨーク部から前記ヨーク部の径方向内方に向けて突出する複数のティース部とを有し、前記ティース部の間には前記ヨーク部の軸方向に延びるスロットが形成されており、
前記コイルは、第１相巻線と、第２相巻線と、第３相巻線とを有し、
前記第１相巻線、前記第２相巻線、および前記第３相巻線は、各々、前記スロット内に配置されるスロット導体部と、前記ステータコアにおける前記ヨーク部の軸方向一端から突出し、前記ヨーク部の軸方向一端側に配置される第１渡り導体部と、前記ステータコアにおける前記ヨーク部の軸方向他端から突出し、前記ヨーク部の軸方向他端側に配置される第２渡り導体部と、を有し、
前記第１相巻線の前記第１渡り導体部および前記第２渡り導体部と、前記第２相巻線の前記第１渡り導体部および前記第２渡り導体部と、前記第３相巻線の前記第１渡り導体部および前記第２渡り導体部とは、コイルエンドを構成し、
前記第１渡り導体部における前記ヨーク部の周方向両端部のうち、一方の端部は、前記第２渡り導体部における前記ヨーク部の周方向一端部と前記スロット導体部によって接続され、他方の端部は、前記一方の端部に前記スロット導体部を介して接続される前記第２の渡り導体部に対し前記ヨーク部の周方向に間隔を隔てて設けられる前記第２渡り導体部における前記ヨーク部の周方向一端部と前記スロット導体部によって接続され、
さらに、前記第１相巻線の前記第１渡り導体部および前記第２渡り導体部と前記第２相巻線の前記第１渡り導体部および前記第２渡り導体部との間に介在する第１相間絶縁シートと、
前記第２相巻線の前記第１渡り導体部および前記第２渡り導体部と前記第３相巻線の前記第１渡り導体部および前記第２渡り導体部との間に介在する第２相間絶縁シートと、
前記コイルエンドに巻きつけられるレーシング糸と、
を備え、
前記第１相間絶縁シートは、前記コイルエンドに対し前記ヨーク部の径方向外側に露出する保持部を有し、
前記保持部における前記ヨーク部の周方向一端部に前記レーシング糸の縫い始め部が設けられ、前記保持部における前記ヨーク部の周方向他端部に前記レーシング糸の縫い終わり部が設けられている、回転電機のステータ。
前記第２相巻線から引き出された第２相リード線を有し、前記第２相リード線は、前記コイルエンドと前記保持部との間に保持される、請求項１に記載の回転電機のステータ。
前記ヨーク部は、軸方向端面と、前記軸方向端面から前記ヨーク部の軸方向に突出する凸部とを有し、
前記凸部は、前記ヨーク部の周方向において前記保持部と同じ位置に形成されている、請求項１または請求項２に記載の回転電機のステータ。
前記ステータコアは、複数の電磁鋼板が積層されて構成され、
前記複数の電磁鋼板は、前記凸部においてかしめられている、請求項３に記載の回転電機のステータ。
前記第１相巻線から引き出された第１相リード線と、
前記第３相巻線から引き出された第３相リード線とをさらに備え、
前記縫い始め部は前記第１相リード線と前記コイルエンドとを束ね、前記縫い終わり部は前記第３相リード線と前記コイルエンドとを束ねる、請求項１から４のいずれか１項に記載の回転電機のステータ。
前記第１相巻線から引き出された第１相リード線、前記第２相巻線から引き出された第２相リード線、および前記第３相巻線から引き出された第３相リード線に電気的に接続される接続端子を内包したクラスタブロックをさらに備える、請求項５に記載の回転電機のステータ。
請求項１から５のいずれか１項に記載の回転電機のステータを備える、電動圧縮機。