KR101741658B1

KR101741658B1 - 회전 전기 기기용 스테이터

Info

Publication number: KR101741658B1
Application number: KR1020150110752A
Authority: KR
Inventors: 데츠시 미즈타니; 유이치로 이토; 게이이치 가네시게
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2014-08-08
Filing date: 2015-08-05
Publication date: 2017-05-30
Also published as: EP2983271A3; US10027197B2; EP2983271B1; US20160043605A1; JP6098589B2; EP2983271A2; JP2016039712A; KR20160018407A; CN105375668B; CN105375668A

Abstract

스테이터(10)는 스테이터 코어(12)와 복수의 세그먼트 코일(30)과 스테이터 커프 서포트(40)를 포함한다. 세그먼트 코일(30)은, 복수의 도체 세그먼트를 포함하고, 스테이터 코어(12)에 바니시에 의해 고정된다. 스테이터 커프 서포트(40)는 스테이터 코어(12)의 축 방향 일단면에 배치된다. 스테이터 커프 서포트는, 스테이터 코어의 요크부 상에 배치되는 외측 환상부(41)와, 복수의 스테이터 티스 상에서 연장되는 복수의 커프 서포트 티스와, 복수의 커프 서포트 티스의 지름 방향 내단부에 연결되는 내측 환상부와, 커프 서포트 슬롯(51)을 갖는다. 외측 환상부 또는 내측 환상부는, 지름 방향에 관하여 커프 서포트 슬롯(51)측을 향하여 축 방향 중앙측으로 접근하도록 형성된 바니시 안내면(43a)을 갖는다.

Description

회전 전기 기기용 스테이터{STATOR FOR ROTARY ELECTRIC MACHINE}

본 발명은, 스테이터 코어의 축 방향 단면(端面)에 배치된 스테이터 부속 부품을 구비하는 회전 전기 기기 스테이터에 관한 것이다.

일본 공개특허 특개2008-109732호에는, 스테이터 코일이 장착된 스테이터 코어에 있어서, 스테이터 코일의 축 방향 일방(一方)측의 코일 엔드를 상측에 배치한 상태에서, 상방(上方)으로부터 바니시를 적하시키는 구성이 기재되어 있다. 이 구성에서는, 스테이터 코일에 바니시가 함침되어 스테이터 코어에 스테이터 코일이 고정된다.

일본 공개특허 특개2012-244800호에는, 복수의 도체 세그먼트가 연결되어, 스테이터 코일인 세그먼트 코일이 형성되는 것이 기재되어 있다. 일본 공개특허 특개2012-244800호에는, 스테이터의 제조시에, 스테이터 코어의 축 방향 단면 상에 이동 가능한 커프 서포트를 배치하여, 스테이터 코어의 슬롯에 삽입한 도체 세그먼트의 벤딩 위치를 커프 서포트에 의해서 규제하는 것도 기재되어 있다.

일본 공개특허 특개2012-244800호와 같이 세그먼트 코일을 구비하는 스테이터에 있어서, 일본 공개특허 특개2008-109732호와 같이 스테이터 코어의 상방으로부터 바니시를 적하하는 경우, 그 바니시가 스테이터 코어의 상단(上端)으로부터 스테이터 코어의 요크부 상을 지나 외경(外徑)측으로 유출될 우려가 있다. 이에 의해서, 스테이터 코어의 슬롯 내 등, 세그먼트 코일 중, 스테이터 코어에 가까운 부분에 많은 바니시를 공급할 수 없을 우려가 있다. 이 때문에, 세그먼트 코일과 스테이터 코어와의 결합 고정부의 신뢰성을 높게 하는 면에서 개량의 여지가 있다. 또, 일본 공개특허 특개2012-244800호와 같이 이동 가능한 커프 서포트를 이용하여 도체 세그먼트를 벤딩 형성하는 경우, 커프 서포트의 이동 기구가 필요하게 되므로 스테이터의 제조 장치가 복잡해진다.

본 발명은, 스테이터 제조 장치의 간소화를 도모할 수 있음과 함께, 세그먼트 코일 및 스테이터 코어의 결합 고정부의 신뢰성을 높게 할 수 있는 회전 전기 기기 스테이터를 제공한다.

본 발명에 관한 회전 전기 기기의 스테이터는 스테이터 코어, 스테이터 부속 부품, 및 복수의 세그먼트 코일을 포함한다. 스테이터 코어는 원환 형상의 요크부, 스테이터 티스, 스테이터 슬롯을 갖는다. 상기 스테이터 티스는, 상기 요크부의 내주면으로부터 지름 방향으로 돌출한다. 스테이터 슬롯은 서로 이웃하는 상기 스테이터 티스의 사이에 획정(劃定)된다. 스테이터 부속 부품은 상기 스테이터 코어의 축 방향 단면에 배치된다. 상기 스테이터 부속 부품은 외측 환상부, 내측 환상부, 부속 부품 슬롯, 바니시 안내면을 구비한다. 외측 환상부는 상기 요크부 상에 배치된다. 부속 부품 티스는, 상기 외측 환상부에 연결되어 상기 복수의 스테이터 티스 상에 배치된다. 내측 환상부는 상기 부속 부품 티스의 지름 방향 내단부에 연결된다. 부속 부품 슬롯은 상기 외측 환상부, 상기 내측 환상부, 및 서로 이웃하는 상기 부속 부품 티스에 의해서 획정된다. 상기 부속 부품 슬롯은 상기 스테이터 슬롯의 축 방향 개구단과 통한다. 바니시 안내면은 상기 외측 환상부 또는 상기 내측 환상부에 설치된다. 바니시 안내면은, 지름 방향에 관하여 상기 부속 부품 슬롯측을 향해서 축 방향 중앙측으로 접근한다. 복수의 세그먼트 코일은 각각 상기 복수의 스테이터 티스에 권회(卷回)된다. 상기 세그먼트 코일은 상기 스테이터 코어에 바니시에 의해 고정된다. 상기 세그먼트 코일은, 복수의 도체 세그먼트를 포함하고, 상기 복수의 도체 세그먼트는, 상기 스테이터 코어의 축 방향 단부보다 외측에서 벤딩되어 서로 연결된다. 상기 도체 세그먼트는 상기 부속 부품 티스에 접촉하여 벤딩된다.

본 발명에 관련된 회전 전기 기기 스테이터에 의하면, 스테이터 제조 장치의 간소화를 도모할 수 있음과 함께, 세그먼트 코일 및 스테이터 코어의 결합 고정부의 신뢰성을 높게 할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시 형태의 특징, 이점, 및 기술적 그리고 산업적 중요성이 첨부 도면을 참조하여 하기에 기술될 것이며, 첨부 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지시한다.

도 1은 본 발명에 관련된 실시 형태의 회전 전기 기기 스테이터에 있어서, 일부를 생략하여 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A 단면도이다.
도 3은 도 1의 스테이터에 포함되는 세그먼트 코일을 구성하는 도체 세그먼트에 있어서, 스테이터 코어에의 장착 전의 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 스테이터에 있어서, 스테이터 코어에 1상(相)분의 세그먼트 코일이 장착된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 1의 스테이터에 있어서, 1상의 세그먼트 코일에 의해서 형성되는 제 1 코일 요소를 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 1로부터 스테이터 커프 서포트만을 취출하여 둘레 방향 일부를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6에 나타낸 스테이터 커프 서포트의 둘레 방향 일부의 확대 사시도이다.
도 8은 도 2의 B-B 단면도이다.
도 9는 본 발명에 관련된 실시 형태에 있어서, 스테이터의 제조시에 바니시를 적하하는 위치를 지름 방향에서 본 상태를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명에 관련된 실시 형태에 있어서, 스테이터의 제조시에 바니시를 적하하는 위치를 축 방향 일방측에서 본 상태를 나타낸 도면이다.
도 11은 회전 전기 기기 스테이터의 비교예에 있어서, 스테이터의 제조시에 바니시를 적하하는 상태를 나타내고 있는 도 2에 대응하는 도면이다.
도 12는 본 발명에 관련된 실시 형태의 다른 예의 제 1 예에 있어서, 도 7에 대응하는 도면이다.
도 13은 본 발명에 관련된 실시 형태의 다른 예의 제 2 예에 있어서, 도 7의 C-C 단면에 대응하는 도면이다.

이하에 도면을 이용하여 본 발명에 관련된 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명하는 형상, 재질, 수량 등은 설명을 위한 예시이며, 회전 전기 기기 스테이터의 사양에 따라 변경이 가능하다. 이하에서는, 마찬가지의 구성에는 동일한 부호를 붙여 설명한다. 또한, 회전 전기 기기 스테이터는, 회전축에 고정된 로터와 조합하여 회전 전기 기기를 구성한다. 회전 전기 기기는 모터 또는 발전기, 또는 모터 및 발전기의 양방의 기능을 갖는 모터 제네레이터로서 이용된다.

도 1은 본 실시 형태의 회전 전기 기기 스테이터(10)를 나타낸 사시도이다. 도 2는 도 1의 A-A 단면도이다. 도 3은 회전 전기 기기 스테이터(10)에 포함되는 세그먼트 코일(30)을 구성하는 도체 세그먼트(31)에 있어서, 스테이터 코어(12)에의 장착 전의 상태를 나타낸 도면이다. 이하에서는, 회전 전기 기기 스테이터(10)는 간단히 스테이터(10)라고 한다.

스테이터(10)는 스테이터 코어(12)와 스테이터 커프 서포트(40)와 복수 상인 3상의 연결 코일체(20u, 20v, 20w)를 구비한다. 3상의 연결 코일체(20u, 20v, 20w)는 전체 3상 코일 집합체로서의 스테이터 코일(20)을 구성한다. 스테이터 커프 서포트(40)는 스테이터 부속 부품의 일례이다. 스테이터 코어(12)는 원판 형상의 자성재인 전자 강판을 복수 개, 축 방향으로 적층함으로써 형성된다. 스테이터 코어(12)는, 원환 형상의 요크부(13)와, 요크부(13)의 내주면의 둘레 방향 복수 위치로부터 지름 방향으로 돌출하는 복수의 스테이터 티스(14)를 갖는다. 스테이터 코어(12)는, 서로 이웃하는 스테이터 티스(14)의 사이에 형성된 복수의 슬롯(15)을 갖는다. 스테이터 코어(12)는, 수지 바인더를 포함하는 자성재인 자성 분말을 가압 성형함으로써 형성되어도 된다.

스테이터 커프 서포트(40)는, 스테이터 코어(12)의 축 방향 일단면(도 1의 상단면)에 배치된다. 스테이터 커프 서포트(40)는, 스테이터 코어(12)의 축 방향 양단면에 배치되어 있어도 된다. 도 1에서는, 스테이터 커프 서포트(40)를 둘레 방향 2개소에서 절단하여 일부만을 나타내고 있다. 도 1에서는, 스테이터(10)를, 실제의 사용 상태와는 90도 다른 방향으로 하여, 중심축 O가 상하 방향을 향한 상태에서 나타내고 있다. 스테이터 커프 서포트(40)는, 후술하는 세그먼트 코일(30)을 구성하는 도체 세그먼트(31)를 벤딩 성형하는 경우에, 그 벤딩 성형 작업의 보조를 위하여 이용된다. 스테이터 커프 서포트(40)는 나중에 상세하게 설명한다.

3상의 연결 코일체(20u, 20v, 20w)는 U상 연결 코일체(20u)와 V상 연결 코일체(20v)와 W상 연결 코일체(20w)로 나뉘어진다. 먼저, U상 연결 코일체(20u)를 설명한다. 도 4는 스테이터 코어(12)에 U상분의 세그먼트 코일(30)이 장착된 상태를 나타낸 사시도이다. 도 5는 스테이터(10)에 있어서, U상의 세그먼트 코일(30)에 의해서 형성되는 제 1 U상 코일 요소(21u)를 나타낸 사시도이다.

U상 연결 코일체(20u)는, 동력선측의 제 1 U상 코일 요소(21u)와, 중성점측의 제 2 U상 코일 요소(22u)에 의해 형성된다. 후술하는 바와 같이 각 U상 코일 요소(21u, 22u)는 각각 복수의 세그먼트 코일(30)(도 5)을 원환 형상으로 연결함으로써 형성된다. 제 1 U상 코일 요소(21u)의 일단은 동력선에 접속된다. 제 1 U상 코일 요소(21u)의 타단은 제 2 U상 코일 요소(22u)의 일단에 접속된다. 제 2 U상 코일 요소(22u)는 제 1 U상 코일 요소(21u)와 마찬가지의 형상을 갖는다. 제 2 U상 코일 요소(22u)의 타단은, 스테이터 코일(20)의 중성점으로서의 도시하지 않은 중성점 버스 바에 접속된다. 각 U상 코일 요소(21u, 22u)를 구성하는 하나의 요소 코일이, 하나의 세그먼트 코일(30)에 대응한다. 각 세그먼트 코일(30)은, 후술의 도체 세그먼트(31)(도 3)를 지름 방향으로 접속함으로써 형성된다.

도 4, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제 1 U상 코일 요소(21u)는 C1, C2 … C8의 부호를 붙인 세그먼트 코일(30)을 갖는다. 제 2 U상 코일 요소(22u)는 C9, C10 … C16의 부호를 붙인 세그먼트 코일(30)을 갖는다. 세그먼트 코일(30)에 있어서, C1, C2 … C16은, 동력선의 접속측으로부터 중성점의 접속측을 향하여 순서대로 배치된다. 각 U상 코일 요소(21u, 22u)에 있어서, 복수의 세그먼트 코일(30)은 스테이터 코어(12)의 둘레 방향 복수 위치에 배치된다.

각 세그먼트 코일(30)은, 복수의 도체 세그먼트(31)(도 3)를 갖는다. 각 세그먼트 코일(30)은, 복수의 도체 세그먼트(31)의 일단부 또는 타단부를 스테이터 코어(12)의 축 방향 일방측(도 4의 상측)에서, 서로 용접에 의해 연결함으로써 형성된다. 각 세그먼트 코일(30)은, 스테이터 코어(12)에 있어서 복수의 슬롯(15)을 사이에 두고 둘레 방향으로 떨어져 있는 두 개의 슬롯(15)에 일부가 삽입되는 상태에서, 복수의 스테이터 티스(14)의 주위에 권회된다.

각 세그먼트 코일(30)의 형성 작업에서는, 먼저 도 3에 나타낸 U자형의 도체 세그먼트(31)가 복수 개 준비된다. 각 도체 세그먼트(31)는, 서로 평행한 두 개의 레그부(32)와, 각 레그부(32)의 일단을 연결하고, 산형(山形)으로 형성되는 연결부(33)를 갖는다. 각 도체 세그먼트(31)는, 단면(斷面) 직사각형의 평각 형상인 도체 소선(素線)(34)과, 도체 소선(34)의 길이 방향 중간부를 덮는 절연 피막(35)을 포함한다. 각 도체 세그먼트(31)의 양단부에서는, 도체 소선(34)이 절연 피막(35)으로부터 노출된다.

도체 세그먼트(31)는, 스테이터 코어(12)의 축 방향 타방측(도 4의 하측)으로부터, 복수 개가 지름 방향으로 나란히 늘어선 상태로 두 개의 슬롯(15)에 삽입된다. 그리고, 스테이터 코어(12)의 축 방향 일단면(도 4의 상단면)으로부터 외측으로 돌출한 레그부(32)(도 3)의 선단부가 돌출된다. 그리고, 각 세그먼트 코일(30)을 형성하는 둘레 방향 양측의 레그부(32)에서 스테이터 코어(12)의 축 방향 일단면보다 외측으로 돌출한 부분이 서로 접근하는 방향으로, 축 방향에 대하여 경사지도록 벤딩 형성된다.

또, 도체 세그먼트(31)의 벤딩 형성된 부분의 선단부는, 축 방향 외측을 향하여 연장되도록 추가로 벤딩 형성된다. 그리고, 복수의 도체 세그먼트(31)에 있어서, 지름 방향으로 서로 이웃하는 동일한 상의 도체 세그먼트(31)의 축 방향으로 연장되는 선단부가, TIG 용접 등의 용접에 의해 접합되어 접속된다. 이에 의해서, 복수의 도체 세그먼트(31)는, 스테이터 코어(12)의 축 방향 일단보다 외측에 배치하는 부분이 벤딩되어 서로 연결된다. 도체 세그먼트(31)를 벤딩 형성하는 경우, 후술의 스테이터 커프 서포트(40)가 이용된다.

각 세그먼트 코일(30)에 있어서, 스테이터(10)의 지름 방향 양단에 배치되는 두 개의 도체 세그먼트(31)의 레그부(32)는, 둘레 방향으로 서로 이웃하는 별도의 세그먼트 코일(30)측으로 벤딩된다. 그리고, 서로 이웃하는 세그먼트 코일(30)에 있어서, 지름 방향 단부에 배치되는 두 개의 도체 세그먼트(31)의 레그부(32)의 선단부가 용접에 의해 접합된다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 제 1 U상 코일 요소(21u)는, 복수의 세그먼트 코일(30)의 단부를 연결함으로써 원환 형상으로 형성된다. 도 5에 있어서, 둘레 방향으로 서로 이웃하는 세그먼트 코일(30)은, 전류 방향에 대하여 감는 방향이 서로 반대가 된다. 제 2 U상 코일 요소(22u)(도 4)도 제 1 U상 코일 요소(21u)와 마찬가지로, 복수의 세그먼트 코일(30)의 단부를 연결함으로써 원환 형상으로 형성된다. 각 U상 코일 요소(21u, 22u)는, 각각의 세그먼트 코일(30)의 레그부(32)가 하나의 슬롯(15)분만큼 어긋나게 복수의 슬롯(15)에 삽입된다. 이에 의해서, 각 U상 코일 요소(21u, 22u)는, 스테이터 코어(12)에 있어서 하나의 슬롯(15)분만큼 둘레 방향 일방측으로 어긋나게 배치된다.

도 4에 나타낸 바와 같이 U상 연결 코일체(20u)는, 제 1 U상 코일 요소(21u)의 둘레 방향의 일단에 배치되는 세그먼트 코일(30)(도 4, 도 5의 C8)과, 제 2 U상 코일 요소(22u)의 둘레 방향 타단에 배치되는 세그먼트 코일(30)(도 4의 C9)을 직접적으로, 또는 도시하지 않은 버스 바를 개재하여 용접에 의해 연결함으로써 형성된다.

V상 연결 코일체(20v) 및 W상 연결 코일체(20w)(도 1)도 U상 연결 코일체(20u)와 마찬가지로 구성된다. 그리고, V상 연결 코일체(20v)는, U상 연결 코일체(20u)에 대하여 두 개의 슬롯(15)분만큼 둘레 방향 일방측으로 어긋나게, 복수의 스테이터 티스(14)에 권회되도록 배치된다. W상 연결 코일체(20w)는, V상 연결 코일체(20v)에 대하여 추가로 두 개의 슬롯(15)분만큼 둘레 방향 일방측으로 어긋나게, 복수의 스테이터 티스(14)에 권회되도록 배치된다. 각 상의 연결 코일체(20u, 20v, 20w)의 일단은, 스테이터(10)의 지름 방향 외측으로 연장되도록 형성되어, 도시하지 않은 전원측의 동력선에 접속된다. 각 상의 연결 코일체(20u, 20v, 20w)의 타단은, 스테이터(10)의 지름 방향 외측으로 연장되도록 형성되어, 도시하지 않은 중성점 버스 바에 의해 서로 접속된다.

이와 같은 복수 상의 연결 코일체(20u, 20v, 20w)는 스테이터 코일(20)을 형성한다. 스테이터 코일(20)은, 스테이터 코어(12)의 축 방향 양단으로부터 외측으로 돌출하는 두 개의 코일 엔드(36, 37)를 구비한다. 스테이터 코일(20)은, 후술하는 바와 같이 스테이터 코어(12)에 바니시에 의해 고정된다.

다음으로, 도 2를 참조하면서, 도 6, 도 7을 이용하여 스테이터 커프 서포트(40)를 설명한다. 도 6은 도 1로부터 스테이터 커프 서포트(40)만을 취출하여 둘레 방향 일부를 나타낸 도면이다. 도 7은 도 6에 나타낸 스테이터 커프 서포트(40)의 둘레 방향 일부의 확대 사시도이다. 스테이터 커프 서포트(40)는, 비자성이고, PPS 등의 수지 재료에 의해 형성된다.

스테이터 커프 서포트(40)는, 외측 환상부(41)와 내측 환상부(45)와 복수의 커프 서포트 티스(50)(도 6, 도 7)와 복수의 구멍인 커프 서포트 슬롯(51)을 갖는다. 외측 환상부(41)는 원환 형상으로 형성된다. 외측 환상부(41)는, 사각 기둥 형상의 복수의 티스 외측 배치부(42)와, 티스 외측 배치부(42)보다 축 방향 높이가 작은 복수의 외측 연결부(43)를 둘레 방향으로 번갈아 배치하여 연결함으로써 형성된다. 도 7에서는 외측 환상부(41)의 우측을 절단하여 단면을 나타내고 있다. 도 7에서는 후술의 내측 환상부(45)의 우측도 절단하여 단면을 나타내고 있다. 복수의 티스 외측 배치부(42)는, 스테이터 코어(12)의 요크부(13) 상의 표면에 있어서, 복수의 스테이터 티스(14)와 둘레 방향에 관하여 동일한 위치에 배치된다. 또한, 본 명세서에서 「상(上)」이란 후술하는 바와 같이 스테이터 코어(12)의 상방으로부터 바니시를 적하하는 경우에 있어서, 스테이터(10)의 구성요소의 배치 상태에서의 상측을 의미한다. 복수의 외측 연결부(43)는, 요크부(13) 상의 표면에 있어서, 스테이터 코어(12)의 복수의 슬롯(15)과 둘레 방향에 있어서 동일한 위치에 배치된다.

내측 환상부(45)는, 외측 환상부(41)와 동일한 중심축을 갖는 원환 형상으로 형성되어 외측 환상부(41)의 지름 방향 내측에 배치된다. 내측 환상부(45)는, 사각 기둥 형상이고, 상단의 둘레 방향 양단이 모따기(chamfering)되어 지름 방향으로 보아 상단이 원호가 된 복수의 티스 내측 배치부(46)와, 복수의 내측 연결부(47)를 둘레 방향으로 번갈아 배치하여 연결함으로써 형성된다. 복수의 티스 내측 배치부(46)는, 스테이터 코어(12)의 복수의 스테이터 티스(14)의 지름 방향 내단부 상의 표면에 배치된다. 복수의 내측 연결부(47)는, 스테이터 코어(12)의 복수의 슬롯(15)과 둘레 방향에 있어서 동일한 위치에 배치된다.

커프 서포트 티스(50)(도 6, 도 7)는, 외측 환상부(41)의 티스 외측 배치부(42)의 내주면과, 내측 환상부(45)의 티스 내측 배치부(46)의 외주면을 지름 방향으로 연결한다. 커프 서포트 티스(50)는, 기본적으로 모든 티스 외측 배치부(42)와 티스 내측 배치부(46) 사이에 설치된다. 복수의 커프 서포트 슬롯(51)의 각각은 외측 환상부(41), 내측 환상부(45), 및 둘레 방향으로 서로 이웃하는 두 개의 커프 서포트 티스(50)로 둘러싸여 직사각형 형상으로 형성된다. 각 커프 서포트 슬롯(51)은, 스테이터 코어(12)의 슬롯(15)에 대응하는 위치에 형성되고, 슬롯(15)의 축 방향 개구단과 통한다. 즉, 슬롯(15)의 상방 개구의 대부분이 유지된다.

도 8은 도 2의 B-B 단면도이다. 복수의 커프 서포트 티스(50)는, 스테이터 코어(12)의 대응하는 복수의 스테이터 티스(14)의 상면에 이것을 덮도록 연장되어 배치된다. 각 커프 서포트 티스(50)는, 축 방향 외단부(상단)에 산형으로 만곡하는 만곡부(50a)를 갖는다. 즉, 지름 방향으로 보아 반원기둥 형상으로 형성된다.

각 커프 서포트 티스(50)의 만곡부(50a)는, 스테이터(10)의 제조시에, 세그먼트 코일(30)을 구성하는 도체 세그먼트(31)의 레그부(32)가 접촉하여 벤딩된다. 이와 같은 스테이터 커프 서포트(40)에 의해서, 도체 세그먼트(31)의 벤딩 형성시에 벤딩부의 위치가 규제되고, 두 개의 코일 엔드(36, 37)의 일방의 코일 엔드(36)의 축 방향 높이가 원하는 값으로 정밀도 좋게 규제된다.

또한, 도 2, 도 7에 나타낸 바와 같이, 외측 환상부(41)의 각 외측 연결부(43)의 상면에 하방을 향하여 경사지는 테이퍼면인 바니시 안내면(43a)이 형성되어 있다. 보다 상세하게는, 바니시 안내면(43a)은 외측 연결부(43)의 상면 중 지름 방향 내측에 설치된다. 각 바니시 안내면(43a)은, 각 외측 연결부(43)의 축 방향 외단면에 지름 방향에 관하여 외측으로부터 내측을 향하여, 축 방향 중앙측에 접근하도록 형성된다. 환언하면, 상기 바니시 안내면은, 지름 방향 외단에 있어서의 축 방향의 높이가, 지름 방향 내단에 있어서의 축 방향의 높이보다 높다. 높이란, 스테이터 코어의 축 방향 일단면으로부터 축 방향 외측으로 향하는 길이이다. 보다 구체적으로는 각 바니시 안내면(43a)은, 각 외측 연결부(43)의 축 방향 외단면에 지름 방향에 관하여 외측으로부터 내측을 향하여, 축 방향 중앙측으로 경사지도록 형성된다. 즉, 외측 연결부(43)의 지름 방향의 단면은, 사각 형상의 상면(축 방향 외측단면)의 지름 방향 내측의 모서리가 삭제되어, 바니시 안내면(43a)이 형성되어 있다.

각 외측 연결부(43)의 지름 방향 외측은 커프 서포트 슬롯(51)과는 반대측이다. 각 외측 연결부(43)의 지름 방향 내측은 커프 서포트 슬롯(51)측이다. 이에 의해서, 각 바니시 안내면(43a)은, 외측 환상부(41)의 축 방향 외단면 중, 스테이터 코어(12)의 각 슬롯(15)(도 2)과 둘레 방향에 있어서 동일한 위치에 형성된다. 이와 같은 각 바니시 안내면(43a)에 의해서, 스테이터 코어(12) 및 스테이터 코일(20)의 상측으로부터 바니시를 적하하는 경우에, 바니시가 슬롯(15)의 상방에 가이드 되어 필요 부분에 바니시를 많이 공급할 수 있다. 각 바니시 안내면(43a)은, 각 외측 연결부(43)의 축 방향 외단면의 전체에 형성되어도 된다. 외측 연결부(43)에 있어서의 바니시 안내면(43a)의 형성 위치는 한정되지 않지만, 바니시 안내면(43a)은 외측 연결부(43)의 지름 방향 내측 절반을 포함하는 부분에 형성되는 것이 바람직하다.

또, 스테이터(10)의 제조시에서는, 복수의 세그먼트 코일(30)을 형성하는 U자형의 도체 세그먼트(31)가, 두 개의 슬롯(15)에 복수씩 스테이터 코어(12)의 축 방향 타방측(도 8의 하측)으로부터 동시에 삽입된다. 그리고, 세그먼트 코일(30)을 구성하는 각 도체 세그먼트(31)에 있어서, 스테이터 코어(12)의 축 방향 일단면으로부터 외측으로 돌출한 레그부(32)가 서로 접근하는 방향으로 축 방향에 대하여 경사져서 벤딩 형성된다. 이 삽입 작업에 있어서, 각 슬롯(15)에는, 둘레 방향으로 서로 이웃하여 서로 연결되는 동(同) 상의 세그먼트 코일(30)의 레그부(32)가 지름 방향으로 번갈아 삽입된다. 그리고, 도 8에 나타낸 바와 같이, 스테이터 코어(12)의 축 방향 일단면(도 8의 상단면)으로부터 돌출한 도체 세그먼트(31)는, 지름 방향으로 번갈아, 둘레 방향에 대하여 역방향으로 경사져서 벤딩된다.

이 도체 세그먼트(31)의 벤딩 형성시에, 커프 서포트 티스(50)의 만곡부(50a)의 상면에는 도체 세그먼트(31)의 레그부(32)가 접촉하여 벤딩 형성된다. 레그부(32)의 벤딩 형성시에는, 스테이터 코어(12)의 축 방향 일단보다 도 8의 상측에 배치된 도시하지 않은 회전 지그에 의해서, 각 레그부(32)가 둘레 방향 일방 또는 둘레 방향 타방으로 비틀어 돌리도록 벤딩 형성된다. 회전 지그는, 각 레그부(32)를 둘레 방향 일방측으로 비틀어 돌리는 제 1 회전 요소와, 각 레그부(32)를 둘레 방향 타방측으로 비틀어 돌리는 제 2 회전 요소를 갖고, 두 개의 회전 요소가 동일한 중심축을 갖도록 회전 가능하게 배치된다. 각 레그부(32)의 선단부가 각 회전 요소의 구멍에 삽입된 상태에서, 각 회전 요소가 회전함으로써 각 레그부(32)는 비틀어 돌려 형성된다.

그리고, 동일한 상에서 지름 방향으로 서로 이웃하는 레그부(32)의 선단부가 용접에 의해 접합된다. 이와 같이 복수의 도체 세그먼트(31)는, 스테이터 코어(12)의 축 방향 일단보다 외측에서 벤딩되어 서로 연결됨으로써, 세그먼트 코일(30)을 형성한다. 그리고, 복수의 세그먼트 코일(30)의 연결에 의해서 스테이터 코일(20)이 형성된다.

또, 스테이터 코일(20)은 스테이터 코어(12)에 바니시에 의해서 고정된다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 스테이터 코어(12)에 대한 스테이터 코일(20)의 고정에 있어서, 스테이터 코어(12)는, 축 방향을 상하 방향으로 일치시키고, 두 개의 코일 엔드(36, 37)의 일방의 코일 엔드(36)를 상측에 배치한다. 그리고, 이 상태에서 상방으로부터 바니시를 적하시킨다. 이 때, 도 9, 도 10에 화살표 α로 나타낸 바와 같이, 스테이터 커프 서포트(40)의 외측 환상부(41) 및 내측 환상부(45)의 둘레 방향 복수 위치의 상방으로부터 바니시를 적하시킨다. 도 10에서는, 복수의 곡선 β에 의해서 세그먼트 코일(30)을 모식적으로 나타내고 있다.

이와 같은 바니시의 적하에 의해서, 스테이터 코일(20)의 축 방향 일방측에 바니시가 함침된다. 그 후, 스테이터 코어(12)의 상하를 반전시켜, 타방의 코일 엔드(37)를 상측에 배치한 상태에서 상방으로부터 바니시를 마찬가지로 적하시킨다. 이에 의해서, 스테이터 코일(20)의 축 방향 타방측에 바니시가 함침된다. 본 실시 형태에서는, 스테이터 코어(12)의 축 방향 일단면에 배치된 스테이터 커프 서포트(40)에 있어서, 축 방향 외단면에 바니시 안내면(43a)(도 2, 도 7)이 형성된다. 이 때문에, 후술하는 바와 같이 스테이터 코일(20)에 있어서 스테이터 코어(12)의 가까이에 위치하는 부분에 바니시를 많이 공급할 수 있다.

그리고, 도시하지 않은 보온 장치에 의해 스테이터 코일(20)을 보온함으로써 바니시를 경화시킨다. 이에 의해서, 스테이터 코어(12)에, 스테이터 코일(20)과 스테이터 커프 서포트(40)가 바니시에 의해서 고정되어, 스테이터(10)가 형성된다.

본 실시 형태의 스테이터(10)에 의하면, 도 2에 나타낸 바와 같이 스테이터 코일(20)에 바니시를 적하하는 경우에, 화살표 γ로 나타낸 바와 같이 스테이터 커프 서포트(40)의 각 외측 연결부(43)의 축 방향 외단면에 착지한 바니시가 바니시 안내면(43a)에 안내된다. 그리고, 바니시 안내면(43a)에 안내된 바니시가 화살표 δ로 나타낸 바와 같이, 각 슬롯(15)의 내측으로 흐르기 쉽다. 이 때문에, 스테이터 코일(20)에 있어서 스테이터 코어(12)의 가까이에 위치하는 부분에 바니시를 많이 공급할 수 있다. 따라서, 세그먼트 코일(30) 및 스테이터 코어(12)의 결합 고정부의 신뢰성을 높게 할 수 있다. 또, 바니시가 스테이터(10)의 외부의 불필요한 부분에 유출되기 어려우므로, 바니시 사용량의 삭감을 도모할 수 있다. 또, 스테이터(10)의 외부로의 바니시의 유출을 억제할 수 있으므로, 바니시의 제거 작업을 없애거나, 또는 이 제거 작업에 필요로 하는 시간을 짧게 할 수 있다.

또, 스테이터 커프 서포트(40)가 스테이터 코어(12)에 고정되므로, 스테이터(10)의 제조 장치로서 이동식의 커프 서포트를 이용할 필요가 없다. 이 때문에, 스테이터(10)의 제조 장치의 간소화를 도모할 수 있다. 또, 스테이터 커프 서포트(40)는 비자성이므로, 스테이터 코어(12)에 흐르는 자속의 특성에 악영향을 미치지 않는다. 또, 스테이터 커프 서포트(40)는 수지 재료에 의해 형성되므로, 강철 등의 금속 재료보다 경도가 낮다. 이 때문에, 세그먼트 코일(30)이 접촉하더라도 절연 피막의 손상을 방지하기 쉽다. 또한, 본 실시 형태에서는 스테이터 커프 서포트(40)는 스테이터 코어(12)의 축 방향 일단면에만 배치하고 있지만, 도 8에 2점쇄선부로 나타낸 바와 같이, 스테이터 커프 서포트(40)를 스테이터 코어(12)의 축 방향 타단면에도 배치해도 된다. 스테이터 코어(12)의 축 방향 타단면에 배치되는 스테이터 커프 서포트(40)도, 축 방향 일단면에 배치되는 스테이터 커프 서포트(40)와 마찬가지로 형성된다. 이 구성에서는, 타방의 코일 엔드(37)측에서, 스테이터 커프 서포트(40)의 바니시 안내면(43a)(도 2, 도 7 참조)에 의해서 세그먼 코일(30)과 스테이터 코어(12)를 바니시에 의해서 고정하기 쉽다.

도 11은, 스테이터(10)의 비교예에 있어서, 스테이터(10)의 제조시에 바니시를 적하하는 상태를 나타내고 있는 도 2에 대응하는 도면이다. 비교예에서는, 본 실시 형태에 있어서, 스테이터 커프 서포트(40)의 각 외측 연결부(43)의 축 방향 외단면(도 11의 상단면)은, 단지 축 방향에 대하여 직교하는 평탄면 형상으로 하고 있다.

이와 같은 비교예에서는, 바니시가 스테이터 코어(12) 상의 스테이터 커프 서포트(40)에 적하된 경우에, 화살표 η으로 나타낸 바와 같이 바니시가 스테이터 커프 서포트(40)의 각 외측 연결부(43) 상을 지름 방향 외측으로 흐르기 쉽다. 이에 의해서, 각 세그먼트 코일(30)에 있어서, 스테이터 코어(12)의 가까이에 배치되는 부분에 공급되는 바니시의 양이 적어진다. 이와 같은 비교예에서는, 세그먼트 코일(30) 및 스테이터 코어(12)의 결합 고정부의 신뢰성을 높게 하는 면에서 개량의 여지가 있다. 본 실시 형태에서는 이와 같은 문제점을 방지할 수 있다.

도 12는 본 발명에 관련된 실시 형태의 다른 예의 제 1 예에 있어서, 도 7에 대응하는 도면이다. 본 예의 구성에서는, 스테이터 커프 서포트(40)는, 외측 환상부(41)에 있어서, 각 티스 외측 배치부(42)의 축 방향 외단면의 지름 방향 내측을 포함하는 부분에 형성된 제 2 바니시 안내면(42a)를 포함하고 있다. 제 2 바니시 안내면(42a)은, 각 외측 연결부(43)의 바니시 안내면(43a)과 마찬가지로, 지름 방향 외측으로부터 지름 방향 내측을 향하여 축 방향 중앙측으로 경사지도록 형성되는 테이퍼면이다. 이에 의해서, 외측 환상부(41)는, 둘레 방향에 관하여 전체 길이에 걸쳐서 연속하도록, 바니시 안내면(43a)과 제 2 바니시 안내면(42a)이 둘레 방향으로 번갈아 형성된다. 각 제 2 바니시 안내면(42a)은, 각 티스 외측 배치부(42)의 축 방향 외단면의 전체에 형성되어도 된다. 티스 외측 배치부(42)에 있어서의 제 2 바니시 안내면(42a)의 형성 위치는 한정되지 않지만, 제 2 바니시 안내면(42a)은 티스 외측 배치부(42)의 지름 방향 내측을 포함하는 부분에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 구성에 의하면, 바니시의 적하시에 티스 외측 배치부(42)에 착지한 바니시가 제 2 바니시 안내면(42a)에 안내된다. 이에 의해서, 바니시는, 스테이터 티스(14)(도 2 참조)의 축 방향 외측에서 복수의 도체 세그먼트(31)가 배치되는 부분으로 공급되기 쉽다. 이 때문에, 세그먼트 코일(30)에 있어서, 스테이터 코어(12)의 가까이에 위치하는 부분에 바니시가 보다 많이 공급되기 쉽다. 따라서, 세그먼트 코일(30) 및 스테이터 코어(12)의 결합 고정부의 신뢰성을 보다 높게 할 수 있다. 그 외의 구성 및 작용은 도 1 내지 도 10에 나타낸 구성과 마찬가지이다.

또한, 본 예의 구성에서, 각 외측 연결부(43)의 축 방향 외단면에는 바니시 안내면(43a)을 형성하지 않고, 이 축 방향 외단면을 단지 축 방향에 대하여 직교하는 평면 형상으로 해도 된다.

도 13은 본 발명에 관련된 실시 형태의 다른 예의 제 2 예에 있어서, 도 7의 C-C 단면에 대응하는 도면이다. 본 예의 구성에서는, 도 12에 나타낸 다른 예의 제 1 예의 구성에 있어서, 스테이터 커프 서포트(40)는, 내측 환상부(45)에 형성된 내측 바니시 안내면(47a) 및 제 2 내측 바니시 안내면(46a)을 포함하고 있다. 내측 바니시 안내면(47a)은, 내측 환상부(45)의 각 내측 연결부(47)의 축 방향 외단면에 있어서, 지름 방향 외측을 포함하는 부분에 형성된다.

제 2 내측 바니시 안내면(46a)은, 내측 환상부(45)의 각 티스 내측 배치부(46)의 축 방향 외단면에 있어서, 지름 방향 외측에 형성된다. 각 내측 바니시 안내면(47a) 및 각 제 2 내측 바니시 안내면(46a)은, 지름 방향 내측으로부터 외측을 향하여 축 방향 중앙측으로 경사지도록 형성되는 테이퍼면이다. 환언하면, 내측 바니시 안내면 및 제 2 내측 바니시 안내면은, 지름 방향 내단에 있어서의 축 방향의 높이가, 지름 방향 외단에 있어서의 축 방향의 높이보다 높다. 여기서, 축 방향 높이란, 스테이터 코어의 축 방향 일단면으로부터 축 방향 외측으로 향하는 길이이다. 내측 환상부(45)의 지름 방향 내측은, 커프 서포트 슬롯(51)측과는 반대측이다. 내측 환상부(45)의 지름 방향 외측은 커프 서포트 슬롯(51)측이다. 즉, 내측 바니시 안내면 또는 제 2 내측 바니시 안내면의 지름 방향 외단은, 지름 방향 내단과 커프 서포트 슬롯(51)의 사이에 위치한다. 각 내측 바니시 안내면(47a) 및 각 제 2 내측 바니시 안내면(46a)은, 각 내측 연결부(47) 및 각 티스 내측 배치부(46)의 축 방향 외단면의 전체에 형성되어도 된다. 내측 환상부(45)의 지름 방향에 있어서의 내측 바니시 안내면(47a) 및 제 2 내측 바니시 안내면(46a)의 형성 위치는 한정되지 않지만, 각각 내측 환상부(45)의 지름 방향에 관하여 지름 방향 외측 절반을 포함하는 부분에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 구성에 의하면, 바니시의 적하시에 내측 연결부(47) 또는 티스 내측 배치부(46)에 착지한 바니시가, 내측 바니시 안내면(47a) 또는 제 2 내측 바니시 안내면(46a)에 의해서 안내된다. 이에 의해서, 세그먼트 코일(30)의 스테이터 코어(12)의 가까이에 위치하는 부분에 바니시가 공급되기 쉽다. 이 때문에, 세그먼트 코일(30) 및 스테이터 코어(12)의 결합 고정부의 신뢰성을 보다 높게 할 수 있다. 그 외의 구성 및 작용은, 도 1 내지 도 10에 나타낸 구성, 또는 도 12에 나타낸 구성과 마찬가지이다.

또한, 도 13에 나타낸 구성에 있어서, 내측 환상부(45)에 있어서, 내측 바니시 안내면(47a) 또는 제 2 내측 바니시 안내면(46a) 중 어느 하나를 생략해도 된다. 또, 상기의 각 예의 구성에서는, 외측 환상부(41)에 바니시 안내면(43a) 또는 제 2 바니시 안내면(42a)을 형성하고 있지만, 외측 환상부(41) 및 내측 환상부(45) 중 내측 환상부(45)에만 바니시 안내면을 형성해도 된다.

또, 스테이터 코어(12)의 요크부(13)의 지름 방향 두께는 비교적 크므로, 스테이터 커프 서포트(40)의 외측 환상부(41)의 지름 방향 두께도 비교적 크게 할 수 있다. 한편, 스테이터 커프 서포트(40)에 있어서, 내측 환상부(45)는 도시하지 않은 로터에 대향하는 측에 설치되고, 스테이터 티스(14)의 지름 방향 내단보다 지름 방향 내측으로는 돌출할 수 없는 경우가 있다. 또, 슬롯(15)에 삽입되는 도체 세그먼트(31)의 개수를 많게 하기 위하여, 내측 환상부(45)의 지름 방향 두께는 작게 제한된다. 또, 내측 환상부(45)는 외측 환상부(41)의 지름 방향 내측에 배치되므로, 내측 환상부(45)의 둘레 방향 길이는 외측 환상부(41)의 둘레 방향 길이보다 작다. 이에 의해서, 내측 환상부(45)에서는 외측 환상부(41)의 경우에 비하여 큰 테이퍼면을 형성하기는 곤란하다. 이 때문에, 외측 환상부(41) 및 내측 환상부(45)의 일방에만 테이퍼면이 형성되는 경우에는, 도 1 내지 도 10의 구성과 같이 외측 환상부(41)에 테이퍼면인 바니시 안내면(43a, 42a)을 형성하는 것이 효과적이다.

또한, 상기의 각 예에서는, 바니시 안내면이 테이퍼면인 경우를 설명하였지만, 바니시 안내면은, 커프 서포트 티스에 있어서, 지름 방향에 관하여 커프 서포트 슬롯(51)측을 향하여 축 방향 중앙측에 접근하도록 형성된 면이면 된다. 예를 들면 바니시 안내면은, 지름 방향에 관하여 커프 서포트 슬롯(51)측을 향하여 축 방향 중앙측에 접근하도록 형성되고, 외측에 볼록 또는 오목하게 되는 단면 원호형의 곡면으로 해도 된다.

Claims

회전 전기 기기용 스테이터로서,
상기 스테이터는:
원환 형상의 요크부(13)와, 상기 요크부(13)의 내주면으로부터 지름 방향으로 돌출하는 복수의 스테이터 티스(14)와, 서로 이웃하는 스테이터 티스(14)의 사이에 획정되는 스테이터 슬롯(15)을 갖는 스테이터 코어(12);
상기 스테이터 코어(12)의 축 방향 단면에 배치되는 스테이터 부속 부품(40); 및
상기 스테이터 부속 부품(40)은:
상기 요크부(13) 상에 배치되는 외측 환상부(41)와,
상기 외측 환상부(41)에 연결되어 상기 복수의 스테이터 티스(14) 상에 배치되는 부속 부품 티스(50)와,
상기 부속 부품 티스(50)의 지름 방향 내단부에 연결되는 내측 환상부(45)와,
상기 외측 환상부(41), 상기 내측 환상부(45), 및 서로 이웃하는 상기 부속 부품 티스(50)에 의해서 획정되는 부속 부품 슬롯(51) - 상기 부속 부품 슬롯(51)은 상기 스테이터 슬롯(15)의 축 방향 개구단과 통함 - 과,
상기 외측 환상부(41) 또는 상기 내측 환상부(45)에 설치되고, 지름 방향에 관하여 상기 부속 부품 슬롯(51)측을 향하여 축 방향 중앙측으로 접근하는 바니시 안내면(43a, 46a, 47a)을 구비하고,
상기 복수의 스테이터 티스(14)에 권회되는 복수의 세그먼트 코일(30)을 구비하고,
상기 세그먼트 코일(30)은 상기 스테이터 코어(12)에 바니시에 의해 고정되고, 상기 복수의 세그먼트 코일(30)은, 복수의 도체 세그먼트(31)를 포함하고, 상기 복수의 도체 세그먼트(31)는, 상기 스테이터 코어(12)의 축 방향 단부보다 외측에서 벤딩되어 서로 연결되고, 상기 도체 세그먼트(31)는 상기 부속 부품 티스(50)에 걸쳐진 상태로 접촉하여 벤딩되는 회전 전기 기기용 스테이터.
제 1 항에 있어서,
상기 바니시 안내면(43a)은 제 1 바니시 안내면(43a)이고,
상기 제 1 바니시 안내면(43a)은, 상기 외측 환상부(41)의 축 방향 외단면 중, 상기 스테이터 슬롯(15)과 둘레 방향에 있어서 동일한 위치에 배치되고, 상기 제 1 바니시 안내면(43a)은, 지름 방향 외측으로부터 지름 방향 내측을 향하여 축 방향 중앙측으로 경사지는 회전 전기 기기용 스테이터.
제 2 항에 있어서,
상기 외측 환상부(41)는 제 2 바니시 안내면(42a)을 포함하고, 상기 제 2 바니시 안내면(42a)은, 축 방향 외단면 중, 상기 부속 부품 티스(50)와 둘레 방향에 있어서 동일한 위치에 배치되고,
상기 제 2 바니시 안내면(42a)은, 지름 방향 외측으로부터 지름 방향 내측을 향하여 축 방향 중앙측으로 경사지는 회전 전기 기기용 스테이터.
제 3 항에 있어서,
둘레 방향에 관하여 상기 외측 환상부의 전체 길이에 걸쳐서 연속하도록 상기 제 1 바니시 안내면(43a) 및 상기 제 2 바니시 안내면(42a)이 둘레 방향으로 번갈아 배치되는 회전 전기 기기용 스테이터.
제 1 항에 있어서,
상기 바니시 안내면(43a)은, 상기 외측 환상부(41)의 축 방향 외단면 중, 상기 부속 부품 티스(50)와 둘레 방향에 있어서 동일한 위치에 배치되는 회전 전기 기기용 스테이터.
제 1 항에 있어서,
상기 바니시 안내면(46a, 47a)은, 상기 내측 환상부(45)의 축 방향 외단면의 적어도 일부에 있어서, 지름 방향 내측으로부터 지름 방향 외측을 향하여 축 방향 중앙측으로 경사지는 회전 전기 기기용 스테이터.
제 1 항에 있어서,
상기 바니시 안내면(43a, 46a, 47a)은, 제 1 단에 있어서의 축 방향의 높이가, 제 2 단에 있어서의 축 방향의 높이보다 높고,
상기 제 2 단은, 상기 제 1 단과 상기 부속 부품 슬롯(51)의 사이에 위치하는 회전 전기 기기용 스테이터.