JP6698865B2

JP6698865B2 - 回転電機

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Publication number: JP6698865B2
Application number: JP2018550914A
Authority: JP
Inventors: 克毅桑原; 隆二北村; 佳明橘田; 文貴戸塚; 宏一尾島; 井上　正哉; 正哉井上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-11-16
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2020-05-27
Anticipated expiration: 2036-11-16
Also published as: CN109937521A; WO2018092209A1; US20190260255A1; DE112016007442T5; US11152828B2; JPWO2018092209A1

Description

本発明は、回転電機に関し、特に、発電機、電動機さらには電動発電機等に適用される回転電機に関する。

ステータを構成する複数の分割コアのそれぞれに、樹脂製ボビンを取り付け、各ボビンのコイル巻き線部にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルを巻回してなる回転電機が考案されている（例えば、特許文献１を参照）。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルは、３個のバスリングＡ〜Ｃのそれぞれに接続されている。さらに、各コイルのコイルコモン側は中立バスリングＤに接続され、各コイルをスター結線している。

また、ステータを構成する複数の互いに分割されたコアのそれぞれに、樹脂製ボビンを設け、各ボビンのコイル巻き線部にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルを巻回してなる回転電機が考案されている（例えば、特許文献２を参照）。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルは、３個のバスリングＡ〜Ｃのそれぞれに接続するようにしている。各コイルのコイルコモン側は、中立バスリングＤに接続され、各コイルを、スター結線している。各バスリングは、平板状にされている。平板状の各バスリングは、各ボビンに設けた溝状のリング保持部のそれぞれに差し込み保持されている。各バスリングは、筒部の周方向に沿う一部が、軸方向に突出されたコイル接続部とされている。各コイルは、各バスリングのコイル接続部に接続されている。全部のコア及びボビンは、環状に並べられて、ヨークの内周に嵌め込まれている。

特開2004-157056号公報特開2007-68313号公報

特許文献１に係る回転電機では、各バスリングを概ね短円筒状にしている。リング保持溝は、樹脂製バスリングホルダに同芯上に設けている。各バスリングの短円筒部は、各円環状のリング保持溝に嵌合して保持している。このバスリングホルダをボビンの前面に組付けている。このとき、各バスリングは、短円筒部の周方向に沿う一部から直角に外方に折曲げた折曲げ部を備えている。各コイルは、それらの折曲げ部のそれぞれに接続される。従って、この回転電機では、ボビンと別体のバスリングホルダを用いている。部品点数が多いうえに、バスリングホルダの組付け工程も余分に必要になる。ボビンの前面にバスリングホルダを組付けるものであり、その組付代分だけ大型化している。また、各バスリングが円筒状に形成され、更に折曲げ部を備えるものであり、バスリングの形状が複雑である。

特許文献２に係る回転電機では、分割されたコアは、環状に並べられている。並べる際に、分割されたコア同士を接触させるために、隣り合う絶縁ボビンの間に隙間を設ける必要がある。そのため、絶縁ボビンにバスリングを保持した際に、バスリングとバスリングの間で絶縁ボビンが介在しない部分が生じる。バスリングとバスリングの絶縁は、確保されていない。また、バスリングとバスリングの絶縁を確保するために隙間を大きくすると、回転電機が径方向に大型化される。

この発明は、回転電機における、かかる課題を解決するためになされたものである。すなわち、３相の各コイルをバスリングに接続してなる回転電機において、部品点数を増やすことなく、バスリングとバスリングの絶縁を確保することを目的にしている。

この発明に係る回転電機は、回転軸を有する回転子と、回転子の外周側に配置されている固定子と、回転子と固定子を収納するケースとを備え、固定子は、円環状に配置されている複数のサブステータコアと、この円環状に配置されている複数のサブステータコアの外周側に配設されているヨークと、この円環状に配置されている複数のサブステータコアに取付けられている３個のバスリングとを有し、それぞれのサブステータコアは、第１の絶縁ボビンと固定子鉄心と第２の絶縁ボビンとコイルとを有し、前記第１の絶縁ボビンと前記固定子鉄心と前記第２の絶縁ボビンは、それぞれが、ティース部とコアバック部から構成され、コイルは、積層された第１の絶縁ボビン、固定子鉄心および第２の絶縁ボビンのティース部に配設され、第１の絶縁ボビンは、コアバック部に周方向に延在する３個のリング保持部が形成されており、バスリングは、この第１の絶縁ボビンに形成されているリング保持部に個々に差し込まれていて、第１の絶縁ボビンと固定子鉄心と第２の絶縁ボビンは、コアバック部の片方の側面に形成されている凸部と、コアバック部の他方の側面に形成されている凹部を有していて、前記ヨークは、前記円環状に配置されている複数のサブステータコアに嵌め込まれているものである。

この発明に係る回転電機は、回転軸を有する回転子と、回転子の外周側に配置されている固定子と、回転子と固定子を収納するケースとを備え、固定子は、円環状に配置されている複数のサブステータコアと、この円環状に配置されている複数のサブステータコアの外周側に配設されているヨークと、この円環状に配置されている複数のサブステータコアに取付けられている３個のバスリングとを有し、それぞれのサブステータコアは、第１の絶縁ボビンと固定子鉄心と第２の絶縁ボビンとコイルとを有し、前記第１の絶縁ボビンと前記固定子鉄心と前記第２の絶縁ボビンは、それぞれが、ティース部とコアバック部から構成され、コイルは、積層された第１の絶縁ボビン、固定子鉄心および第２の絶縁ボビンのティース部に配設され、第１の絶縁ボビンは、コアバック部に周方向に延在する３個のリング保持部が形成されており、バスリングは、この第１の絶縁ボビンに形成されているリング保持部に個々に差し込まれていて、第１の絶縁ボビンと固定子鉄心と第２の絶縁ボビンは、コアバック部の片方の側面に形成されている凸部と、コアバック部の他方の側面に形成されている凹部を有していて、前記ヨークは、前記円環状に配置されている複数のサブステータコアに嵌め込まれていることにより、ボビンと別体のバスリングホルダの設置が不要であり、かつ絶縁を確保することが可能である。

この発明の実施の形態１に係る回転電機を示す断面図である。この発明の実施の形態１に係る固定子を示す平面図である。この発明の実施の形態１に係る固定子を示す断面図である。この発明の実施の形態１に係る固定子を示す正面側斜視図である。この発明の実施の形態１に係る固定子を示す背面側斜視図である。この発明の実施の形態１に係る第１の絶縁ボビンを示す正面図である。この発明の実施の形態１に係る第２の絶縁ボビンを示す正面図である。この発明の実施の形態１に係る固定子鉄心を示す正面図である。この発明の実施の形態１に係るサブステータコアの整列工程を示す平面である。この発明の実施の形態１に係る固定子を示す斜視断面図である。この発明の実施の形態１に係る固定子を示す第１の部分拡大図である。この発明の実施の形態１に係る固定子を示す第２の部分拡大図である。この発明の実施の形態２に係る第１の絶縁ボビンを示す平面図である。この発明の実施の形態２に係る第１の絶縁ボビンを示す斜視図である。この発明の実施の形態２に係る固定子を示す部分拡大図である。この発明の実施の形態３に係る第１の絶縁ボビンを示す平面図である。この発明の実施の形態３に係るサブステータコアを示す斜視図である。この発明の実施の形態３に係る固定子を示す斜視図である。この発明の実施の形態３に係るバスリングの固定部を示す拡大図である。この発明の実施の形態４に係る固定子を示す断面図である。

本発明の実施の形態に係わる回転電機について、図を参照しながら以下に説明する。なお、各図において、同一または同様の構成部分については同じ符号を付しており、対応する各構成部のサイズや縮尺はそれぞれ独立している。例えば構成の一部を変更した断面図の間で、変更されていない同一構成部分を図示する際に、同一構成部分のサイズや縮尺が異なっている場合もある。また、回転電機は、実際にはさらに複数の部材を備えているが、説明を簡単にするため、説明に必要な部分のみを記載し、他の部分については省略している。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る回転電機を、図を用いて説明する。まず、固定子１を利用した回転電機１００の概略について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る回転電機１００の内部構造を示す片側断面図である。回転電機１００は、固定子１と回転子２とケース１０とを備えている。回転子２は回転軸２ａを有している。固定子１は、固定子鉄心３と、ヨーク４と、絶縁ボビン５と、コイル６などから構成されている。回転子２と固定子１は、ケース１０に収納されている。固定子１（および固定子鉄心３）は、回転子２の外周側に配置されている。ヨーク４は、固定子鉄心３の外周側に配置されている。固定子鉄心３には、一対の前側絶縁ボビン５ａ（第１の絶縁ボビンまたは第２の絶縁ボビン）と後側絶縁ボビン５ｂ（第２の絶縁ボビンまたは第１の絶縁ボビン）が装着されている。

どちらかの絶縁ボビン５には、バスリングが装着されている（図２参照）。絶縁ボビン５（前側絶縁ボビン５ａおよび後側絶縁ボビン５ｂ）には、樹脂が好適に採用される。コイル６は、積層された固定子鉄心３および絶縁ボビン５の回りに、回転磁界を発生させるために巻き回されている。固定子鉄心３に巻き回されたコイル６は、外部のインバータに接続される。コイル６に例えば三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電流が供給されることにより、固定子１に回転磁界が発生する。回転子２は、この回転磁界に起因する吸引力または反発力によって、回転する。この回転電機１００は、家庭用電器に設けられるモーター、あるいは一般的な産業用機械を駆動するモーターといった、あらゆる電動モーターに適用できるものである。

図２は、固定子１の正面図を示している。本実施の形態による回転電機１００では、固定子鉄心３には分割コア構造が採用されている。固定子１は、１２個の連結されたサブステータコア８を備えている。サブステータコア８は、円環状に整列され、外径側にヨーク４が嵌め込まれている。円環状に配置されている複数のサブステータコアには、３個のバスリングが取付けられている。各々のサブステータコア８は、コアバック部８ａとティース部８ｂから構成されている。前側絶縁ボビン５ａには、バスリング７Ｕ、バスリング７Ｖ、バスリング７Ｗが装着されている。前側絶縁ボビン５ａのコアバック部（円環部）に、バスリング７Ｕ、７Ｖ、７Ｗを、装着するために、前側絶縁ボビン５ａには、リング保持部が形成されている。バスリング７Ｕ、７Ｖ、７Ｗは、それぞれが板状かつリング状であり、ヨーク４よりも内周側に配設されている。ここでは、コイル６の巻き線が干渉しないようにコイルの先端を真っ直ぐ立てている。

図３は、固定子１の断面図を示している。固定子鉄心３は、電磁鋼板を積層して形成されている。固定子鉄心３は、外周側を連結するように円形に配置され、ヨーク４の内側に収められている。各固定子鉄心３には、電磁鋼板の最上層と最下層を挟むように、樹脂成形品で形成された絶縁ボビン５（前側絶縁ボビン５ａおよび後側絶縁ボビン５ｂ）が設けられている。コイル６は、固定子鉄心３（サブステータコア８）に装着された絶縁ボビン５（前側絶縁ボビン５ａおよび後側絶縁ボビン５ｂ）に電線を複数層巻回することにより形成されている。

バスリング７Ｕ、バスリング７Ｖおよびバスリング７Ｗは、それぞれ、三相交流電流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応している。前側絶縁ボビン５ａに装着された、バスリング７Ｕ、バスリング７Ｖおよびバスリング７Ｗは、各固定子鉄心３に巻回されたコイル６と電気的に接続されている。隣り合う３つの固定子鉄心３（およびコイル６）を１組の構成と捉えている。３個一組のコイル６から、一つのコイルコモン６ｃを成形している。各バスリング７Ｕ、７Ｖ、７Ｗに入力される電力は、各コイル６に配電される。コイルコモン６ｃは、後側絶縁ボビン側に形成されている。バスリング７Ｕ、７Ｖ、７Ｗは、前側絶縁ボビン側に装着されている。

図４は、この発明の実施の形態１における回転電機１００の固定子１を示す斜視図である。固定子１は、サブステータコア８と、ヨーク４と、バスリング７とを備えている。サブステータコア８は、固定子鉄心３、絶縁ボビン５（前側絶縁ボビン５ａおよび後側絶縁ボビン５ｂ）、コイル６から構成されている。サブステータコア８は、外周側が連結され、円形に配置されている。ここでは、サブステータコア８の個数は１２個である。前側絶縁ボビン５ａ（第１の絶縁ボビン）には、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相に対応する３個のバスリング７（バスリング７Ｕ、バスリング７Ｖおよびバスリング７Ｗ）が装着されている。

図５は、固定子１を後側からみた斜視図を示している。サブステータコア８（固定子鉄心３）の個数は１２個である。隣り合う３つの固定子鉄心３に対し、コイル６のコイルコモン６ｃが一個成形されている。隣り合う３つの固定子鉄心３のコイル同士を１つにまとめて電気的に接合することにより、各コイル６をスター結線している。図には、コイルのコイルコモン６ｃが４か所に形成されている。

図６は、実施の形態１における前側絶縁ボビン５ａ（第１の絶縁ボビン）の形態を示している。前側絶縁ボビン５ａは、ティース部５０ａとコアバック部（円環部）５１ａから構成されている。ティース部５０ａは、巻き線部５２ａとコイル保持部５５ａを有している。コアバック部５１ａには、周方向に延在する溝状のリング保持部５Ｕ、５Ｖ、５Ｗが形成されている。コアバック部５１ａは、側面の端部に凸部５３と凹部５４を備えている。巻き線部５２ａには、電線を巻回する。バスリング７Ｕ、バスリング７Ｖ、バスリング７Ｗは、それぞれがリング状である。リング保持部５Ｕには、バスリング７Ｕが装着される。リング保持部５Ｖには、バスリング７Ｖが装着される。リング保持部５Ｗには、バスリング７Ｗが装着される。

リング保持部５Ｕ、５Ｖ、５Ｗは、バスリング７Ｕ、７Ｖ、７Ｗを絶縁しつつ固定支持できる。三角形状を有する凸部５３と三角形状を有する凹部５４は、中央のバスリング７Ｖを固定支持できるリング保持部５Ｖの左右両側に設けられている。この三角形状を有する凸部５３と三角形状を有する凹部５４は、後工程で嵌まり込む部分であるため、三角形状の凹部５４に対して、三角形状の凸部５３の方が小さい構成となっている。なお、凸部５３と凹部５４の配置が左右反転していても構わない。ティース部５０ａ（巻き線部５２ａおよびコイル保持部５５ａ）の幅をＢとする。コアバック部５１ａ（円環部、リング保持部）の周方向の長さをＡとする。

図７は、実施の形態１における後側絶縁ボビン５ｂ（第２の絶縁ボビン）の形態を示している。後側絶縁ボビン５ｂは、ティース部５０ｂとコアバック部（円環部）５１ｂから構成されている。ティース部５０ｂは、巻き線部５２ｂとコイル保持部５５ｂを有している。コアバック部５１ｂは、側面の端部に三角形状を有する凸部５３と三角形状を有する凹部５４を備えている。巻き線部５２ｂには、電線を巻回する。この三角形状を有する凸部５３と三角形状を有する凹部５４は、後工程で嵌まり込む部分であるため、三角形の凹部５４に対して、三角形の凸部５３の方が小さい構成となっている。なお、三角形状を有する凸部５３と三角形状を有する凹部５４の配置が左右反転していても構わない。ティース部５０ｂ（巻き線部５２ｂおよびコイル保持部５５ｂ）の幅をＢとする。コアバック部５１ｂの周方向の長さをＡとする。

図８は、実施の形態１における固定子鉄心３の形態を示している。固定子鉄心３は、電磁鋼板を積層して形成されている。固定子鉄心３は、ティース部５０ｃとコアバック部（円環部）５１ｃから構成されている。コアバック部５１ｃは、側面の端部に三角形状を有する凸部５３と三角形状を有する凹部５４を備えている。ティース部５０ｃには、電線を巻回する。この三角形状を有する凸部５３と三角形状を有する凹部５４は、後工程で嵌まり込む部分であるため、三角形の凹部５４に対して、三角形の凸部５３の方が小さい構成となっている。

なお、三角形状を有する凸部５３と三角形状を有する凹部５４は、配置が左右反転していても構わない。ティース部５０ｃの幅をＤとする。コアバック部５１ｃの長さをＣとする。ティース部５０ｃの幅Ｄは、コイル６が接触しないように、ティース部５０ａの幅Ｂ（およびティース部５０ｂの幅Ｂ）よりも一回り小さくなっている。コアバック部５１ｃの長さＣは、隣り合う絶縁ボビン５の接触を避けるために、コアバック部５１ａの幅Ａ（およびコアバック部５１ｂの幅Ａ）よりも一回り大きくなっている。

図９は、この発明の実施の形態に係るサブステータコアの整列工程を示す平面図である。図９Ａ〜図９Ｃには、１２個のサブステータコア８が円環状に配置されている。サブステータコア８は、固定子鉄心３、絶縁ボビン５（前側絶縁ボビン５ａおよび後側絶縁ボビン５ｂ）、コイル６から構成されている。図９Ａは、サブステータコア８を隣り合う絶縁ボビン５の凸部５３と凹部５４が接触しない位置で円環状に並べた状態を示している。

図９Ｂは、各サブステータコア８を同時に径方向の内側に寄せていった状態示している。絶縁ボビン５の凸部５３と凹部５４が干渉することなく寄せていくことができている。図９Ｃは、各サブステータコア８をさらに径方向の内側に寄せていった状態を示している。隣り合うサブステータコア８の固定子鉄心３は当接している。この際、隣り合う絶縁ボビン５の凸部５３と凹部５４が嵌まり込む。固定子鉄心３や絶縁ボビン５の加工精度や組立精度から、絶縁ボビン５の凸部５３と凹部５４の間で隙間２００を設ける構成となっている。

図１０は、固定子１の断面図を示している。各バスリング７Ｕ、７Ｖ、７Ｗを前側絶縁ボビン５ａに装着した後に、サブステータコア８の真っ直ぐ立っているコイル６の先端を折り曲げた状態を示している。各バスリング７Ｕ、７Ｖ、７Ｗとコイル６を接合するために、各バスリング７Ｕ、７Ｖ、７Ｗには一部に凸状の固定部７Ｕｔ、７Ｖｔ、７Ｗｔを設けている。コイル６の先端を折り曲げて、固定部７Ｕｔ、７Ｖｔ、７Ｗｔの上端面に来るようにコイル６を成形する。この後、コイル６と各バスリング７Ｕ、７Ｖ、７Ｗを電気的に接合する。

図１１に、実施の形態１おける固定子１の正面図の拡大図を示す。隣り合う絶縁ボビン５の三角形状を有する凸部５３と三角形状を有する凹部５４が隙間２００を設けた状態で嵌まり合っている。バスリング７Ｕとバスリング７Ｖ、バスリング７Ｖとバスリング７Ｗの間に絶縁ボビン５の凸部５３と凹部５４を介在している。これにより、絶縁ボビン５に三角形の凸部５３と三角形の凹部５４がない場合と比べて、バスリング７Ｕとバスリング７Ｖ、バスリング７Ｖとバスリング７Ｗの電気的な絶縁を空間距離３００もしくは沿面距離４００で確保することができる。

新たな絶縁部品を隣り合う絶縁ボビン５の間に追加することがないので材料コストは抑えられている。複雑な組立の工数を削減できるので製造コストも抑えられている。また、絶縁ボビン５に三角形状を有する凸部５３と三角形状を有する凹部５４がない場合、バスリング７Ｕとバスリング７Ｖ、バスリング７Ｖとバスリング７Ｗの絶縁を同じ空間距離で確保するためには回転電機１００を外径側に拡げてバスリング７Ｕとバスリング７Ｖ、バスリング７Ｖとバスリング７Ｗを離す必要がある。本実施の形態によれば、バスリング同士の電気的な絶縁を確保できているため、回転電機１００を小型化できる。

さらに、絶縁ボビン５が固定子鉄心３から周方向に飛び出していてもサブステータコア８を軸方向からだけでなく径方向からも整列させることができる。絶縁ボビンが周方向に飛び出していない場合と比べて、組立性に影響が少なく、設備費が上がることはない。また、バスリング７Ｕとバスリング７Ｖ、バスリング７Ｖとバスリング７Ｗの距離を径方向に離さない場合には、絶縁の空間距離３００もしくは沿面距離４００が十分に確保できているため、同じ大きさで回転電機１００を高電圧化できる。なお、図１２に示すように、三角形状を有する凸部５３と三角形状を有する凹部５４を、円弧形状を有する凸部５５と円弧形状を有する凹部５６にした場合でも同じ効果となる。

円環状に樹脂製の絶縁ボビンを設けた分割コアを並べた時に、隣り合う絶縁ボビンは径方向に重なっている。Ｖ相とＵ相およびＷ相の間に樹脂が介在することで空間を埋めている。新たな絶縁部品を追加することなくバスリング間の絶縁を確保でき、部品点数と部品組立工数を低減できる。また、径方向からでも分割されたコアを円環状に並べることができるため、設備構成が複雑になることがない。さらに分割コアを径方向からでも軸方向からでも円環状に並べることができる回転電機を提供することが可能である。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２を図１３を参照して説明する。なお実施の形態２は、実施の形態１に対して絶縁ボビン５（前側絶縁ボビン５ａおよび後側絶縁ボビン５ｂ）の三角形状を有する凸部５３と三角形状を有する凹部５４が、方形形状を有する凸部５７と方形形状を有する凹部５８であること以外は、同様に構成されている。したがって、実施の形態１と同一の部分については同一の番号を付して説明する。実施の形態２にかかる回転電機１００の前側絶縁ボビン５ａは、中央のバスリング７Ｖを固定支持できるリング保持部５Ｖの左右両側に、方形形状を有する凸部５７と方形形状を有する凹部５８を備えている。

図１４は、この発明の実施の形態２に係る第１の絶縁ボビンを示す斜視図である。リング保持部５Ｕ、５Ｖ、５Ｗは、底面部７００の上方に形成されている。方形形状を有する凸部５７と方形形状を有する凹部５８は、内周側のバスリング７Ｕを固定支持できるリング保持部５Ｕより外側で、外周側のバスリング７Ｗを固定支持できるリング保持部５Ｗより内側の範囲に収まっている。この方形形状を有する凸部５７と方形形状を有する凹部５８は、後工程で嵌まり込む部分である。方形の凹部５８に対して、方形の凸部５７の方が小さい構成となっている。なお、方形形状を有する凸部５７と方形形状を有する凹部５８は、配置が左右反転していても構わない。

図１５は、本実施の形態による固定子の部分拡大図である。前側絶縁ボビン５ａは、方形形状を有する凸部５７と方形形状を有する凹部５８を備えている。導線を巻回したサブステータコア８は、円環状に整列させ、固定子１には、ヨーク４が嵌め込まれている。前側絶縁ボビン５ａのリング保持部５Ｕ、５Ｖ、５Ｗには、各バスリング７Ｕ、７Ｖ、７Ｗを装着している。固定子鉄心３や絶縁ボビン５の加工精度や組立精度から、絶縁ボビン５の方形形状を有する凸部５７と方形形状を有する凹部５８の間で隙間２００を設ける構成とする。隣り合う絶縁ボビン５の方形形状を有する凸部５７と方形形状を有する凹部５８が隙間２００を設けた状態で嵌まり合っているため、バスリング７Ｕとバスリング７Ｖ、バスリング７Ｖとバスリング７Ｗの間に絶縁ボビン５の方形の凸部５７と方形の凹部５８を介在させることができる。

これにより、第１の絶縁ボビンに方形形状を有する凸部５７と方形形状を有する凹部５８がない場合と比べて、バスリング７Ｕとバスリング７Ｖ、バスリング７Ｖとバスリング７Ｗの電気的な絶縁を沿面距離６００で確保することができる。このため、新たな絶縁部品を隣り合う絶縁ボビン５の間に追加することがないので材料コストを抑えられる。複雑な組立の工数を削減できるので、製造コストを抑えることができる。

また、空間距離や直線や円弧の沿面距離に比べて、方形形状を有する凸部５７と方形形状を有する凹部５８を採用すると沿面距離を長くとることが可能となる。バスリング７Ｕとバスリング７Ｖ、バスリング７Ｖとバスリング７Ｗの距離を径方向に近づかせることができ、回転電機１００を小型化できる。また、バスリング７Ｕとバスリング７Ｖ、バスリング７Ｖとバスリング７Ｗの距離を径方向に離さない場合には、絶縁の沿面距離が十分に確保できているため同じ大きさで回転電機１００を高電圧化できる。

さらに、絶縁ボビン５が固定子鉄心３から周方向に飛び出していてもサブステータコア８を軸方向からだけでなく径方向からも整列させることができる。絶縁ボビンが周方向に飛び出していない場合と比べて、組立性に影響がなく設備費が上がることはない。なお、方形の凸部５７と方形の凹部５８の一部に組み付け性をあげるために、面取りやＲ加工をすることも、本実施の形態に含むことは言うまでもない。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３における前側絶縁ボビン５ａを図１６に示す。なお実施の形態３では、実施の形態１および２に対して、リング保持部５Ｕ、５Ｖ、５Ｗの底面部７００を左右両側に延長している。前側絶縁ボビン５ａのリング保持部５Ｕ、５Ｖ、５Ｗは、各バスリング７Ｕ、７Ｖ、７Ｗを固定支持できる。左側底面部７０１と右側底面部７０２は、底面で高さを変えている。その他の部分に関しては同様に構成されている。

図１７は、本実施の形態における回転電機１００のサブステータコア８を隣り合う絶縁ボビン５が干渉しない位置で円環状に並べた状態を示している。図１８は、この状態から、各サブステータコア８を径方向の中心に同時に寄せていった状態を示す。リング保持部５Ｕの左側底面部７０１と右側底面部７０２で高さが異なるため、各サブステータコアを寄せた時にお互いに干渉することなく軸方向に重なり合う。前側絶縁ボビン５ａのリング保持部５Ｕ、５Ｖ，５Ｗは、各バスリングを保持する。

図１９は、本実施の形態による固定子の部分拡大図である。整列させたサブステータコア８にヨーク４が嵌め込まれている。前側絶縁ボビン５ａに各バスリング７Ｕ、７Ｖ、７Ｗを装着している。コイル６の先端を折り曲げて、各バスリングの固定部７Ｕｔ、７Ｖｔ、７Ｗｔの位置に重なるように成形している。固定子鉄心３と各バスリング７Ｕ、７Ｖ、７Ｗの間に前側絶縁ボビン５ａの左側底面部７０１および右側底面部７０２が介在する。これにより、固定子鉄心３と各バスリング７Ｕ、７Ｖ、７Ｗの絶縁を空間距離でなく沿面距離８００で確保することができる。新たな絶縁部品を固定子鉄心３と各バスリング７Ｕ、７Ｖ、７Ｗの間に追加することがないので材料コストを抑えられる。複雑な組立の工数を削減できるので製造コストを抑えることができる。

また、固定子鉄心３と各バスリング７Ｕ、７Ｖ、７Ｗの絶縁を空間距離で確保するためには回転電機１００を軸方向に拡げて、固定子鉄心３と各バスリング７Ｕ、７Ｖ、７Ｗを離す必要がある。絶縁を沿面距離で確保できているため、回転電機１００を小型化できている。さらに、絶縁ボビン５が固定子鉄心３から周方向に飛び出していてもサブステータコア８を軸方向からだけでなく径方向からも整列させることができる。組立性に影響がなく設備費が上がることはない。また、バスリング７Ｕ、７Ｖ、７Ｗの距離を軸方向に離さない場合には、絶縁の沿面距離が十分に確保できているため同じ大きさで回転電機１００を高電圧化できる。

実施の形態４．
図２０は、本発明の実施の形態４における固定子１の断面図を示している。固定子鉄心３は、電磁鋼板を積層して形成されている。固定子鉄心３は、外周側を連結するように円形に配置され、ヨーク４の内側に収められている。各固定子鉄心３には、電磁鋼板の最上層と最下層を挟むように、樹脂成形品で形成された絶縁ボビン５（前側絶縁ボビン５ａおよび後側絶縁ボビン５ｂ）が設けられている。コイル６は、固定子鉄心３（サブステータコア８）に装着された絶縁ボビン５（前側絶縁ボビン５ａおよび後側絶縁ボビン５ｂ）に電線を複数層巻回することにより形成されている。円環状に配置されている複数のサブステータコアには、３個のバスリングが取付けられている。

本実施の形態における固定子１では、絶縁ボビンがヨークより外側に飛び出している。すなわち、前側絶縁ボビン５ａの外径は、ヨーク４の外径よりも大きくなっている。ヨーク４の外径よりも大きいバスリング７Ｗ（およびバスリング７Ｖ、およびバスリング７Ｕ）を、取付けることができるので、固定子１は構造的に強度が高まる。なお、図では、後側絶縁ボビン５ｂの外径は、ヨーク４の外径よりも小さくなっているが、後側絶縁ボビン５ｂの外径も、ヨーク４の外径よりも大きくなっていてもよい。

本願に係る回転電機は、ステータを構成する複数の互いに分割されたコアのそれぞれに樹脂製の絶縁ボビンを設け、各絶縁ボビンのコイル巻回部にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルを巻回し、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルを３個のバスリングのそれぞれに接続するとともに、各コイルのコイルコモン側を隣り合う３本で接続し、各コイルをスター結線してなる回転電機において、平板状の各バスリングが各ボビンに設けた溝状のリング保持部のそれぞれに差し込み保持され、各バスリングの筒部の周方向に沿う一部が軸方向に突出されたコイル接続部とされ、各コイルが各バスリングのコイル接続部に接続され、全部のコア及び絶縁ボビンは環状に並べられてヨークの内周に嵌め込まれ、環状に並べられた際に隣り合う樹脂製の絶縁ボビン同士で径方向に重なりあうことで、バスリングとバスリングの径方向の隙間を埋めることを特徴とする。

また、本願に係る回転電機は、前記各樹脂製の絶縁ボビンがコイル巻回部の外側に突出部を有し、該突出部の径方向に沿う３位置に各リング保持部を設けている。また、本願に係る回転電機は、前記絶縁ボビンが環状に整列した際に隣り合う絶縁ボビン同士で軸方向に重なり合うことで、コイルとバスリングやコアとバスリングの絶縁を確保できる。また、本願に係る回転電機の製造方法は、全部の分割コアのそれぞれに樹脂製の絶縁ボビンを取付け、各樹脂製の絶縁ボビンのコイル巻回部にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルを巻回し、これらの分割コアを隣り合う分割コアが接触しない径で円環状に整列させ、全部の分割コアを同時に中心方向に動かして整列した後、ヨークの内周に嵌め込んでなる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１固定子、２回転子、３固定子鉄心、４ヨーク、５絶縁ボビン、６コイル、７バスリング、８サブステータコア、１０ケース、１００回転電機、２００隙間、３００空間距離、４００沿面距離、６００沿面距離、７０１左側底面部、７０２右側底面部

Claims

回転軸を有する回転子と、
前記回転子の外周側に配置されている固定子と、
前記回転子と前記固定子を収納するケースとを備え、
前記固定子は、円環状に配置されている複数のサブステータコアと、この円環状に配置されている複数のサブステータコアの外周側に配設されているヨークと、この円環状に配置されている複数のサブステータコアに取付けられている３個のバスリングとを有し、
それぞれのサブステータコアは、第１の絶縁ボビンと固定子鉄心と第２の絶縁ボビンとコイルとを有し、
前記第１の絶縁ボビンと前記固定子鉄心と前記第２の絶縁ボビンは、それぞれが、ティース部とコアバック部から構成され、
前記コイルは、積層された第１の絶縁ボビン、固定子鉄心および第２の絶縁ボビンのティース部に配設され、
前記第１の絶縁ボビンは、コアバック部に周方向に延在する３個のリング保持部が形成されており、
前記バスリングは、この第１の絶縁ボビンに形成されているリング保持部に個々に差し込まれていて、
前記第１の絶縁ボビンと前記固定子鉄心と前記第２の絶縁ボビンは、コアバック部の片方の側面に形成されている凸部と、コアバック部の他方の側面に形成されている凹部を有していて、
前記ヨークは、前記円環状に配置されている複数のサブステータコアに嵌め込まれていることを特徴とする回転電機。
前記第１の絶縁ボビンおよび前記第２の絶縁ボビンの側面に形成されている凸部は、三角形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
前記第１の絶縁ボビンおよび前記第２の絶縁ボビンの側面に形成されている凸部は、円弧形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
前記第１の絶縁ボビンおよび前記第２の絶縁ボビンの側面に形成されている凸部は、方形形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
前記コイルは、隣り合う３個が第２の絶縁ボビン側で共通に接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機。
それぞれのバスリングには、凸状の固定部が形成されていて、前記コイルは、この固定部に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
３個のバスリングは、交流電流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応していることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
前記第１の絶縁ボビンの外径は、前記ヨークの外径よりも大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
前記固定子鉄心のコアバック部の長さは、前記第１の絶縁ボビンのコアバック部の幅、および前記第２の絶縁ボビンのコアバック部の幅よりも大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
前記固定子鉄心のティース部の幅は、前記第１の絶縁ボビンのティース部の幅、および前記第２の絶縁ボビンのティース部の幅よりも小さくなっていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。