JP7056757B2 - 電機子および電機子の製造方法 - Google Patents
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Description
[ステータの構造]
図1~図21を参照して、第1実施形態によるステータ100の構造について説明する。ステータ100は、中心軸線C1を中心に円環形状を有する。なお、ステータ100は、請求の範囲の「電機子」の一例である。
ステータコア10は、中心軸線C1(図1参照)を中心軸とした円筒形状を有する。また、ステータコア10は、たとえば、複数枚の電磁鋼板(たとえば、珪素鋼板)が軸方向に積層されることにより、形成されている。図3に示すように、ステータコア10は、軸方向に見て円環状を有するバックヨーク11と、バックヨーク11の径方向内側に設けられ、軸方向に延びる複数のスロット12とが設けられている。そして、ステータコア10には、スロット12の周方向両側に複数のティース13が設けられている。
コイル部30は、図4に示すように、平角導線により構成されている。たとえば、コイル部30は、銅またはアルミニウムにより構成されている。
図5に示すように、コイル部30では、電源部(図示せず)から3相交流の電力が供給されることにより、磁束を発生させるように構成されている。具体的には、コイル部30は、3相のY結線により接続(結線)されている。すなわち、コイル部30は、U相コイル部30Uと、V相コイル部30Vと、W相コイル部30Wとを含む。そして、コイル部30には、複数(たとえば、2つ)の中性点Nが設けられている。詳細には、コイル部30は、4並列結線(スター結線)されている。すなわち、U相コイル部30Uには、4つの中性点接続端部NtUと、4つの動力線接続端部PtUとが設けられている。V相コイル部30Vには、4つの中性点接続端部NtVと、4つの動力線接続端部PtVとが設けられている。W相コイル部30Wには、4つの中性点接続端部NtWと、4つの動力線接続端部PtWとが設けられている。なお、以下の記載では、中性点接続端部および動力線接続端部について、U相、V相、および、W相を特に区別しない場合、単に、「中性点接続端部Nt」および「動力線接続端部Pt」として記載する。
図2に示すように、第1コイルアッセンブリ30aは、セグメント導体40としての複数の第1セグメント導体70(以下、「第1導体70」とする)から構成されている。好ましくは、第1コイルアッセンブリ30aは、複数の第1導体70のみが組み合わされて構成されている。
セグメント導体40は、図6に示すように、横断面が略矩形形状を有する平角導線として構成されている。そして、セグメント導体40の導体表面40bには、厚みt1を有する絶縁被膜40aが設けられている。絶縁被膜40aの厚みt1は、たとえば、相間絶縁性能(第1コイルエンド部72同士の絶縁、第2コイルエンド部82同士の絶縁、図2参照)を確保することが可能な程度に設定されている。なお、図6では、説明のために、厚み等の大小関係を強調して図示しているが、この図示の例に限られない。
図7および図8に示すように、複数のセグメント導体40は、ステータコア10の軸方向の一方側(Z2方向側)に配置される複数の第1導体70と、ステータコア10の軸方向の他方側(Z1方向側)で、且つ、第1導体70に対して軸方向に対向して配置される複数の第2導体80とを含む。すなわち、コイル部30は、軸方向に2分割された第1導体70と第2導体80とが接合されて形成されている。ここで、第2導体80とは、第2コイルアッセンブリ30bを構成するセグメント導体40のうちの動力導体50および中性点導体60以外のセグメント導体40である。そして、第1実施形態では、第1導体70は、軸方向の長さL1を有する軸方向に延びる第1脚部71を含む。第1脚部71は、軸方向の他方側(Z1方向側)に延びている。また、第2導体80は、第1脚部71のZ1方向側に配置され、軸方向に長さL1よりも大きい長さL2を有する軸方向に延びる第2脚部81を含む。第2脚部81は、軸方向の一方側(Z2方向側)に延びている。
図9に示すように、動力導体50では、同相の複数(たとえば、4つ)の動力線接続端部Pt同士が電気的に接続されているとともに、接続された複数の動力線接続端部Ptと1つの動力端子部材51とが電気的に接続されている。動力導体50は、一対の第1脚部71のうちの一方に接合(図12参照)されている第2脚部81と、動力端子部材51とが接合されている。そして、動力導体50は、電源部(図示せず)からコイル部30に電力を導入する機能を有する。
図1に示すように、中性点導体60は、外径側中性点導体61と内径側中性点導体62とを含む。図5に示すように、外径側中性点導体61および内径側中性点導体62は、それぞれ、中性点Nを含み、U相コイル部30Uの中性点接続端部NtUと、V相コイル部30Vの中性点接続端部NtVと、W相コイル部30Wの中性点接続端部NtWとが電気的に接続されたものである。
図12および図13に示すように、第1脚部71は、1つのスロット12内において、ステータコア10の径方向に隣り合って複数設けられている。また、第2脚部81は、1つのスロット12内において、ステータコア10の径方向に隣り合って複数設けられている。第1脚部71の後述する第1面71aと、第2脚部81の後述する第2面81aとが接合されることにより、接合部90が構成されている。
第1絶縁部材20は、図4に示すように、壁部11aおよびティース13と、第1脚部71および第2脚部81(セグメント導体40)との間に配置されている。図15に示すように、第1絶縁部材20は、3層構造を有している。具体的には、図12に示すように、第1絶縁部材20は、スロット12内において、バックヨーク11の壁部11aおよびティース13の周方向側面13a(図4参照)と、第1脚部71および第2脚部81との間に設けられ、壁部11aおよび周方向側面13aと、第1脚部71および第2脚部81とを絶縁する絶縁層20aと、絶縁層20aのうちの接合部90に対応する軸方向の位置P1とは異なる位置(領域)(P2)の部分20bに重ねて設けられ、ステータコア10と第2脚部81とを固定する固定層20cとを含む。固定層20cは、好ましくは、接着剤を含む接着層として構成されている。また、位置P2は、たとえば、軸方向において、軸方向の位置P1を除く部分のスロット12内の全域と、ステータコア10の端面10bの近傍部分(スロット12よりも軸方向外側の部分を含む)とを含む。
次に、図22を参照して、各セグメント導体をスロット12に挿入する工程について説明する。
次に、図1、図3、および、図23~図31を参照して、第2実施形態によるステータ200およびステータ200の製造方法について説明する。第2実施形態のステータ200は、上記第1実施形態とは異なり、ばね部材210の付勢力により第1面171aと第2面181aとを接合させている。なお、上記第1実施形態と同様の構成は、第1実施形態と同じ符号を付して図示するとともに説明を省略する。
図1、図3、および、図23~図30を参照して、第2実施形態によるステータ200の構造について説明する。なお、ステータ200は、請求の範囲の「電機子」の一例である。
図24に示すように、セグメント導体140のうち、後述する第1脚部171(第2脚部181)は、絶縁被膜により被覆されずに導体表面140bが露出(図24参照)している。なお、図24では、後述する第1導体170についてのみ図示しているが、第2導体180についても同様であるので図示は省略する。
図25Aと図25B、および、図26Aと図26Bに示すように、複数のセグメント導体140は、ステータコア10の軸方向の一方側(Z2方向側)に配置される複数の第1導体170と、ステータコア10の軸方向の他方側(Z1方向側)に配置される複数の第2導体180とを含む。また、第1導体170は、軸方向の長さL31を有する第1脚部171と、第1コイルエンド部172と、第1クランク部173とを含む。また、第2導体180は、軸方向に長さL32を有する第2脚部181と、第2コイルエンド部182と、第2クランク部183とを含む。なお、第1脚部171の長さL31と、第2脚部181の長さL32とは、略等しい。
次に、図31を参照して、ステータ200の製造方法(工程)について説明する。
第1および第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
なお、今回開示された実施形態は、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。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに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(変形例)が含まれる。
10a 端面(一方側端面)
10b 端面(他方側端面)
12 スロット
21 第2絶縁部材(接合部絶縁部材)
30、130 コイル部
40、140 セグメント導体
70、170、270 第1導体
71、171、271 第1脚部
71a、171a 第1面
71b、171b 第1面配置部
71c、171c 先端部(第1脚部の先端部)
71d、171d 第1脚部本体部
71f 角部内面(第1段差部の角部内面)
71g 第1段差部
71i 面部分(第2隙間部と面する部分)
74、171f 第1隙間部
80、180 第2導体
81、181 第2脚部
81a、181a 第2面
81b、181b 第2面配置部
81c、181c 先端部(第2脚部の先端部)
81d、181d 第2脚部本体部
81f 角部内面(第2段差部の角部内面)
81g 第2段差部
81i 面部分(第1隙間部と面する部分)
84、181f 第2隙間部
90 接合部
91 導電性接着剤
100、200 ステータ(電機子)
121 絶縁部材(接合部絶縁部材)
190 接触部(接合部)
C2 軸方向中心(中心)
L1 長さ(第1脚部の長さ)
L2 長さ(第2脚部の長さ)
L4 長さ(第1面の長さ)
L5 長さ(第2面の長さ)
L6 長さ(接合部の長さ)
L7 長さ(第1隙間部の長さ)
L8 長さ(第2隙間部の長さ)
t2 厚み(第1面配置部の厚み)
t3 厚み(第1脚部本体部の厚み)
t4 厚み(第2面配置部の厚み)
t5 厚み(第2脚部本体部の厚み)
Claims (14)
- 軸方向に延びる複数のスロットが設けられている電機子コアと、
前記電機子コアの前記軸方向の一方側に配置されるとともに前記軸方向の他方側に延びる第1脚部を含む複数の第1セグメント導体と、
前記電機子コアの前記軸方向の他方側に配置されるとともに前記軸方向の一方側に延びる第2脚部を含む複数の第2セグメント導体と、
複数の前記第1セグメント導体の各々の前記第1脚部の先端部側に設けられ、前記軸方向に沿って延びるように設けられる第1面と、複数の前記第2セグメント導体の各々の前記第2脚部の先端部側に設けられ、前記軸方向に沿って延びるように設けられる第2面とが、1つの前記スロット内または1つの前記スロットの前記軸方向の外側において接合されている接合部を含むコイル部と、を備え、
前記第1脚部は、前記第1面が設けられている第1面配置部から連続して前記第1脚部の前記先端部と反対側に設けられ、前記第1面配置部よりも前記第1面および前記第2面が接合する方向である接合方向の厚みが大きい第1脚部本体部を有し、
前記第2脚部は、前記第2面が設けられている第2面配置部から連続して前記第2脚部の前記先端部と反対側に設けられ、前記第2面配置部よりも前記接合方向の厚みが大きい第2脚部本体部を有し、
前記接合部において互いに接合されている前記第1セグメント導体と前記第2セグメント導体との間において、前記第1脚部の前記先端部と前記第2脚部本体部との前記軸方向間には第1隙間部が設けられているとともに、前記第2脚部の前記先端部と前記第1脚部本体部との前記軸方向間には第2隙間部が設けられている、電機子。 - 前記第1面および前記第2面の各々は、前記接合部において互いの一部に対して接合されており、
前記第1面および前記第2面の各々の前記軸方向における長さは、前記軸方向における前記接合部の長さよりも大きい、請求項1に記載の電機子。 - 前記第1面および前記第2面の各々は、前記軸方向に対して平行に延びるとともに、互いに径方向に対向するように設けられ、
前記第1面および前記第2面は、互いに径方向に接合されている、請求項1または2に記載の電機子。 - 前記第1隙間部の前記軸方向における長さ、および、前記第2隙間部の前記軸方向における長さのうちの少なくとも一方は、前記接合方向における、前記第1面配置部の厚み、および、前記第2面配置部の厚みよりも大きい、請求項1~3のいずれか1項に記載の電機子。
- 前記第1隙間部の前記軸方向における長さ、および、前記第2隙間部の前記軸方向における長さの両方は、前記接合方向における、前記第1面配置部の厚み、および、前記第2面配置部の厚みよりも大きい、請求項4に記載の電機子。
- 前記第1隙間部および前記第2隙間部の各々は、前記スロット内に配置されている、請求項1~5のいずれか1項に記載の電機子。
- 前記第1隙間部および前記第2隙間部の各々は、前記電機子コアの前記軸方向の中心よりも、前記電機子コアの前記軸方向における一方側端面および他方側端面のうちの少なくとも一方の近傍に設けられている、請求項1~6のいずれか1項に記載の電機子。
- 前記第1セグメント導体および前記第2セグメント導体の各々は、それぞれ、一対の前記第1脚部および一対の前記第2脚部を含むU字形状を有しており、
前記一対の第1脚部と前記一対の第2脚部とは、互いに前記軸方向における長さが異なっており、
前記第1隙間部および前記第2隙間部の各々は、前記一対の第1脚部の前記第1面と前記一対の第2脚部の前記第2面とが接合されることにより、前記一方側端面および前記他方側端面の一方の近傍に設けられている、請求項7に記載の電機子。 - 前記接合部において前記第1面と前記第2面とを接着させるとともに、前記第1脚部と前記第2脚部とを導通させる導電性接着剤をさらに備え、
前記導電性接着剤は、前記第1面および前記第2面のうちの少なくとも一方の、前記接合部に対応する部分に加えて、前記接合方向から見て、前記第1面のうち、前記第2隙間部と面する部分の少なくとも一部、および、前記第2面のうち、前記第1隙間部と面する部分の少なくとも一部に塗布されている、請求項1~8のいずれか1項に記載の電機子。 - 1つの前記スロット内において、前記第1脚部の前記第1面が設けられている部分、および、前記第2脚部の前記第2面が設けられている部分は、径方向に沿って交互に複数配列されており、
前記第1隙間部および前記第2隙間部の各々は、互いに接合される前記第1脚部と前記第2脚部との組毎に設けられている、請求項1~9のいずれか1項に記載の電機子。 - 前記接合部のうち、径方向に隣接する前記接合部同士を絶縁するシート状の接合部絶縁部材をさらに備え、
前記接合部絶縁部材は、径方向から見て、前記第1隙間部および前記第2隙間部の両方を覆うように前記軸方向に延びるように設けられている、請求項10に記載の電機子。 - 前記第1面配置部は、前記第2隙間部に面するとともに丸型形状を有する角部内面を含む第1段差部を介して前記第1脚部本体部と連続して設けられており、
前記第2面配置部は、前記第1隙間部に面するとともに丸型形状を有する角部内面を含む第2段差部を介して前記第2脚部本体部と連続して設けられている、請求項1~11のいずれか1項に記載の電機子。 - 前記第1脚部の前記先端部および前記第2脚部の前記先端部の各々は、先細り形状を有している、請求項1~12のいずれか1項に記載の電機子。
- 軸方向に延びる複数のスロットが設けられている電機子コアと、前記軸方向に延びる第1脚部を含む複数の第1セグメント導体と、前記軸方向に延びる第2脚部を含む複数の第2セグメント導体と、を備える電機子の製造方法であって、
複数の前記第1セグメント導体の各々の前記第1脚部の先端部側に設けられ、前記軸方向に沿って延びるように設けられる第1面と、複数の前記第2セグメント導体の各々の前記第2脚部の先端部側に設けられ、前記軸方向に沿って延びるように設けられる第2面とが、1つの前記スロット内または1つの前記スロットの前記軸方向の外側において対向するように、前記複数の第1セグメント導体の各々を前記電機子コアの前記軸方向の一方側に配置するとともに前記複数の第2セグメント導体の各々を前記電機子コアの前記軸方向の他方側に配置するステップと、
互いに対向して配置されている前記第1脚部の前記第1面と前記第2脚部の前記第2面とを接合するステップと、を備え、
前記第1脚部は、前記第1面が設けられている第1面配置部から連続して前記第1脚部の前記先端部と反対側に設けられ、前記第1面配置部よりも前記第1面および前記第2面が接合する方向である接合方向の厚みが大きい第1脚部本体部を有し、
前記第2脚部は、前記第2面が設けられている第2面配置部から連続して前記第2脚部の前記先端部と反対側に設けられ、前記第2面配置部よりも前記接合方向の厚みが大きい第2脚部本体部を有し、
前記第1セグメント導体および前記第2セグメント導体を配置するステップは、前記第1脚部の前記先端部と前記第2脚部本体部との前記軸方向間に第1隙間部が設けられるとともに、前記第2脚部の前記先端部と前記第1脚部本体部との前記軸方向間に第2隙間部が設けられるように、前記第1セグメント導体および前記第2セグメント導体を配置するステップである、電機子の製造方法。
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