WO2014020755A1 - 回転電機 - Google Patents

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WO2014020755A1
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varnish
concentrated winding
winding coil
teeth
coil
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穣 井倉
大賀 琢也
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三菱電機株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/32Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/325Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation for windings on salient poles, such as claw-shaped poles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/46Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H02K3/522Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for generally annular cores with salient poles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/12Impregnating, heating or drying of windings, stators, rotors or machines
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2203/00Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/12Machines characterised by the bobbins for supporting the windings

Definitions

  • the present invention relates to a rotating electrical machine applied to, for example, an electric motor or a generator, and more particularly to a structure for impregnating a varnish into a stator coil.
  • the stator core is held horizontally, and seal members that seal the gap between the upper end surface of the stator core are arranged in a cylindrical shape on the inner peripheral side surface and outer peripheral side surface of the upper coil end protruding from the stator core, and thereafter
  • the varnish was injected from the upper surface of the upper coil end, and the varnish was impregnated and flowed downward from the upper coil end (see, for example, Patent Document 1).
  • the varnish injected from the upper surface of the upper coil end flows down along the outer peripheral surface of the exposed upper coil end, and is prevented from flowing out to the inner diameter side and the outer diameter side by the seal member. It flows down through the inside.
  • the varnish is impregnated in the upper coil end by capillary action from the outer peripheral surface of the upper coil end in the process of flowing down along the outer peripheral surface of the exposed upper coil end.
  • the varnish is difficult to impregnate from the inner peripheral surface of the upper coil end facing the upper end surface of the stator core, and there is a problem that the varnish impregnation rate of the upper coil end cannot be increased.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a rotating electrical machine that promotes varnish impregnation from the inner peripheral surface of a coil end and increases the varnish impregnation rate of the coil end. .
  • a rotating electrical machine includes an annular stator core, a stator having concentrated winding coils wound around each tooth of the stator core, and a rotor.
  • a resin-made bobbin having a trunk portion and a pair of guide portions protruding at both ends in the longitudinal direction of the upper surface of the trunk portion respectively matches the length direction of the trunk portion with the radial direction of the teeth. Then, the bottom surface of the body portion is arranged along both end surfaces in the axial direction of the teeth, and the concentrated winding coil has a conductor wire formed by the body portion and the pair of guide portions at both ends in the axial direction of the teeth. It is configured by winding a predetermined number of times around the teeth through the formed concave space.
  • the varnish reservoir groove is recessed in the upper surface of the barrel portion with the groove direction as the length direction of the barrel portion and extends between the pair of guide portions, and a notch is formed between the pair of guide portions. It is formed on one of the opposing wall surfaces from the protruding end of the guide part to the root part and connected to the varnish reservoir groove, and the varnish is formed on the axially outer part of the trunk part of the concentrated winding coil. It is impregnated and filled between the varnish reservoir groove and the upper surface of the body portion and the concentrated winding coil.
  • the varnish is filled between the varnish reservoir groove and the upper surface of the body portion and the concentrated winding coil, the impregnation of the varnish from the inner peripheral surface of the concentrated winding coil facing the upper surface of the body portion is performed. This increases the varnish impregnation rate of the concentrated winding coil.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 2. It is a perspective view which shows the coil assembly in the rotary electric machine which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a perspective view which shows the bobbin integrated in the coil assembly in the rotary electric machine which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a perspective view which shows the core assembly in the rotary electric machine which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG. 9. It is a perspective view which shows the coil assembly in the rotary electric machine which concerns on Embodiment 3 of this invention. It is a perspective view which shows the bobbin integrated in the coil assembly in the rotary electric machine which concerns on Embodiment 3 of this invention.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a rotating electrical machine according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is a partially broken end view showing the rotating electrical machine according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. FIG. 4 is a perspective view showing a coil assembly in the rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 5 is a perspective view showing a bobbin incorporated in the coil assembly in the rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a core assembly in a rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 7 is an exploded perspective view showing the core assembly in the rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the longitudinal sectional view is a sectional view including the axis of the rotating electrical machine.
  • a rotating electrical machine 100 includes a shaft 4 rotatably supported by a frame 1, a rotor 2 fixed to the shaft 4 and rotatably disposed in the frame 1, and an annular stator core. 9 and a stator coil 10 mounted on the stator core 9, the stator core 9 being held by the frame 1, and a stator 8 disposed so as to surround the rotor 2 via a predetermined gap.
  • the rotor 2 is press-fitted and fixed in, for example, a rotor core 3 manufactured by laminating and integrating electromagnetic steel plates punched into a predetermined shape, and a shaft insertion hole 6 formed so as to penetrate the axial center position of the rotor core 3.
  • the shaft 4 is provided with permanent magnets 5 that are formed so as to penetrate the rotor core 3 and that are respectively inserted into eight magnet insertion holes 7 that are arranged at an equiangular pitch on the same circumference.
  • the stator core 9 is composed of 12 core pieces 11. That is, the core piece 11 is formed in a shape obtained by dividing the stator core 9 into 12 equal parts in the circumferential direction.
  • the core piece 11 is produced, for example, by laminating and integrating a large number of electromagnetic steel sheets punched into the same shape, and has a diameter from the center in the circumferential direction of the arc-shaped core back portion 12 and the inner peripheral surface of the core back portion 12.
  • the teeth 13 extend inward in the direction, and the flanges 14 extend from the extending end of the teeth 13 to both sides in the circumferential direction.
  • the coil assembly 16 includes a pair of bobbins 20 disposed on the end surface of the core piece 11 from both sides in the axial direction of the core piece 11, and a pair of insulating papers 28 in the circumferential direction of the core piece 11.
  • Concentrated winding produced by winding the conductor wire 33 around the core assembly 32 arranged on the side surface of the core piece 11 from both sides of the core piece 11, the tooth 13 of the core piece 11 and the pair of bobbins 20.
  • the conductor wire 33 a copper round wire or an aluminum round wire having a circular cross section with insulation coating is used.
  • the bobbin 20 is a resin molded body using, for example, polyphenylene sulfide (PPS) resin. As shown in FIG. 5, the bobbin 20 has a cross section orthogonal to the length direction as a substantially rectangular shape in which both corners on the upper side are rounded, and the length direction coincides with the radial direction of the teeth 13.
  • the body portion 21 is disposed so as to extend along both end surfaces of the teeth 13 in the axial direction, and the first portion extends from one side in the length direction of the upper surface of the body portion 21 to the side opposite to the bottom surface (the side opposite to the teeth 13).
  • a pair of slits 25 for inserting the conductor wire 33 is formed in the second guide portion 23.
  • the varnish reservoir groove 26 has a rectangular cross-sectional shape, and is recessed at the center of the upper surface of the body portion 21 in the width direction so as to extend from one side in the length direction to the other side.
  • a notch 27 for varnish injection penetrates the second guide portion 23 in the center of the width direction of the second guide portion 23 in the length direction of the trunk portion 21, and extends from the extended end of the second guide portion 23. It is formed so as to reach the root side and be connected to the varnish reservoir groove 26.
  • the bottom surface of the cutout 27 gradually becomes deeper from the other end in the length direction of the body portion 21 toward one end side, and is an inclined surface connected to the bottom surface of the varnish reservoir groove 26 without a step.
  • the insulating paper 28 is formed, for example, by press-molding a sheet produced by sandwiching a polyimide film between meta-aramid fibers. As shown in FIG. 7, the insulating paper 28 includes a protection portion 29 that is addressed to a wall surface that defines a slot of the core back portion 12, the teeth 13, and the flange portion 14 of the core piece 11, and a concentrated winding coil that is folded back. 15 and first and second cover portions 30 and 31 covering 15.
  • the insulating paper 28 is disposed from both sides in the circumferential direction of the core piece 11 so that the protective portion 29 is directed to the wall surface defining the slots of the core back portion 12, the teeth 13 and the flange portion 14.
  • the length direction of the body portion 21 is made to coincide with the radial direction of the teeth 13, and the bottom surface of the body portion 21 is disposed along the end surface of the core piece 11.
  • the bobbin 20 extends so that the skirt portion 24 faces a wall surface defining the slots of the core back portion 12, the teeth 13, and the collar portion 14 with a predetermined gap, and the axis of the teeth 13 is extended. It arrange
  • the insulating paper 28 is inserted between the skirt portion 24 and the wall surface defining the slots of the core back portion 12, the teeth 13, and the collar portion 14 at both ends of the protection portion 29, so It is arranged.
  • the conductor wire 33 is drawn in between the 1st guide part 22 and the 2nd guide part 23 from one slit 25, and the pair of trunk
  • the coil assembly 16 configured in this manner is aligned with the circumferential end faces of the core back portion 12 of the core piece 11 in an annular shape, and is press-fitted and fixed to the annular ring portion 17.
  • the stator 8 is configured by being inserted and fixed into the ring portion 17 by shrink fitting.
  • the core pieces 11 are arranged in an annular shape by abutting the end faces in the circumferential direction of the core back portion 12 to constitute the stator core 9. Further, the core back portion 12 is connected in the circumferential direction to form a core back of the stator core 9, and a space formed by the core back and the adjacent teeth 13 forms a slot.
  • the stator coil 10 is configured by twelve concentrated winding coils 15 wound around the teeth 13 of the core piece 11. A portion of the concentrated winding coil 15 that protrudes outward in the axial direction from the stator core 9 constitutes a coil end of the stator coil 10.
  • stator 8 configured in this way is held horizontally with the axial direction vertical.
  • the large-diameter cylindrical seal member is arranged on the upper end surface of the stator core 9 so as to be in contact with the outer diameter side surface of the second guide portion 23 of each guide 20, and the small-diameter cylindrical seal member It arrange
  • the varnish 34 flows down along the exposed outer peripheral surface of the concentrated winding coil 15, is prevented from flowing out to the inner diameter side and the outer diameter side by the seal member, and flows down through the slot. A part of the varnish 34 passes through the notch 27 and fills the varnish reservoir groove 26.
  • the varnish 34 is impregnated in the concentrated winding coil 15 by capillary action from the outer peripheral surface of the concentrated winding coil 15 in the process of flowing down along the exposed outer peripheral surface of the concentrated winding coil 15.
  • the varnish 34 filled in the varnish reservoir groove 26 is in contact with the inner peripheral surface of the concentrated winding coil 15 and is impregnated into the concentrated winding coil 15 from the inner peripheral surface of the concentrated winding coil 15 by capillary action.
  • the varnish 34 filled in the varnish reservoir groove 26 is impregnated between the inner peripheral surface of the concentrated winding coil 15 and the upper surface of the trunk portion 21 by capillary action, and the concentrated winding coil facing the upper surface of the trunk portion 21.
  • the concentrated winding coil 15 is impregnated from the inner peripheral surface of 15.
  • the stator 8 is turned upside down, and the concentrated winding coil 15 is impregnated with the varnish 34 in the same manner.
  • the varnish 34 impregnated in the concentrated winding coil 15 and the varnish 34 filled in the varnish reservoir groove 26 are cured, and the concentrated winding coil 15 is fixed to the bobbin 20.
  • the rotating electrical machine 100 configured as described above is fed with power to the stator coil 10 from an external power source via an annular power distribution member 40 disposed on one end side of the stator 8 in the axial direction, and is an 8-pole 12-slot inner rotor type. It operates as a synchronous motor.
  • the concentrated winding coil 15 is in a concave space formed by the body portion 21, the first guide portion 22, and the second guide portion 23 of the bobbin 20 disposed at both axial ends of the teeth 13. It is wound to pass through.
  • the second guide portion 23 is recessed so that the varnish reservoir groove 26 extends in the length direction on the upper surface of the body portion 21 and the notch 27 is connected to the other end of the varnish reservoir groove 26 in the groove direction. Is formed. Therefore, in the impregnation step of the varnish 34, the varnish 34 is impregnated from the exposed outer peripheral surface of the concentrated winding coil 15 and the inner peripheral surface facing the varnish reservoir groove 26, so that the varnish impregnation rate of the coil end of the stator coil 10 is increased. Is increased.
  • the heat generated in the concentrated winding coil 15 is transmitted to the stator core 9 via the bobbin 20, and further transmitted to the ring portion 17 and radiated from the ring portion 17, so that an excessive temperature rise in the concentrated winding coil 15 can be suppressed.
  • the concentrated winding coil 15 is fixed to the bobbin 20, it is possible to prevent the concentrated winding coil 15 from moving due to the vibration of the vehicle and coming off from the bobbin 20 or rubbing against the core piece 11 to cause insulation failure. Since the notch 27 is formed in the second guide portion 23 on the outer diameter side, the work space at the time of varnish injection is widened, and the varnish injection workability is improved.
  • the cutout 27 Since the bottom surface of the cutout 27 gradually becomes deeper from the other end in the length direction of the body portion 21 toward the one end side and becomes an inclined surface connected to the bottom surface of the varnish reservoir groove 26 without a step, the cutout The bottom surface of 27 acts to feed the varnish 34 that has flowed into the notch 27 into the varnish reservoir groove 26. Therefore, the amount of the varnish 34 in the varnish reservoir groove 26 is always ensured, and the varnish 34 is efficiently impregnated in the concentrated winding coil 15. Since the conductor wire 33 has a circular cross section, the concentrated winding coil 15 is efficiently impregnated with the varnish 34.
  • the bottom surface of the notch 27 is formed as an inclined surface.
  • the bottom surface of the notch 27 is not limited to the inclined surface, and the base side of the notch 27 is the varnish reservoir groove 26.
  • the bottom surface of the notch 27 may be formed on a flat surface parallel to the bottom surface of the varnish reservoir groove 26. In this case, from the viewpoint of supplying the varnish 34 guided to the notch 27 into the varnish accumulating groove 26, the distance between the bottom surface of the notch 27 and the bottom surface of the trunk portion 21 (end surface of the teeth 13) is defined as the trunk portion.
  • the distance is shorter than the distance between the upper surface of the body 21 and the bottom surface of the body portion 21 and equal to or longer than the distance between the bottom surface of the varnish reservoir groove 26 and the bottom surface of the body portion 21.
  • the bottom surface of the notch 27 may be formed so that the distance between the bottom surface of the notch 27 and the bottom surface of the body portion 21 is shortened stepwise toward the varnish reservoir groove 26.
  • the gap between the bottom surface portion connected to the bottom surface of the varnish reservoir groove 26 of the notch 27 and the bottom surface of the trunk portion 21 Is shorter than the distance between the upper surface of the body portion 21 and the bottom surface of the body portion 21, and is preferably equal to or longer than the distance between the bottom surface of the varnish reservoir groove 26 and the bottom surface of the body portion 21.
  • FIG. FIG. 8 is a perspective view showing a bobbin incorporated in a coil assembly in a rotary electric machine according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the notch 27A for varnish injection extends to the center in the width direction of the surface (inner peripheral surface) of the second guide portion 23 on the first guide portion 22 side. It is formed so as to extend from the extended end to the root side.
  • the second embodiment is configured in the same manner as in the first embodiment except that the bobbin 20A is used instead of the bobbin 20.
  • the varnish 34 in the step of impregnating the varnish 34, is filled into the varnish reservoir groove 26 from the notch 27A and impregnated from the inner peripheral surface of the concentrated winding coil 15. Has the same effect as.
  • the varnish injection notches 27 and 27A are formed in the second guide portion 23. However, the notches are communicated with the varnish reservoir groove in the first guide.
  • the portion 22 may be formed.
  • FIG. 9 is an end view showing a stator in a rotary electric machine according to Embodiment 3 of the present invention
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG. 9, and
  • FIG. 11 is in the rotary electric machine according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 12 is a perspective view showing a coil assembly
  • FIG. 12 is a perspective view showing a bobbin incorporated in a coil assembly in a rotary electric machine according to Embodiment 3 of the present invention.
  • insulating paper is omitted.
  • the stator 8A is press-fitted into the annular ring portion 17 by abutting the end faces in the circumferential direction of the core back portion 12 of the core piece 11 and arranging the coil assemblies 16A in an annular shape in the circumferential direction. It is configured to be fixed or inserted into and fixed to the ring portion 17 by shrink fitting.
  • the bobbin 20B is provided with one slit 25A instead of the pair of slits 25 as shown in FIG.
  • the conductor wire 33A which consists of a flat wire is drawn in between the 1st guide part 22 and the 2nd guide part 23 from the slit 25A, and a pair of teeth 13 of the core piece 11 and the axial direction both ends were arranged.
  • the power distribution member 40 is used to connect the concentrated winding coil 15 ⁇ / b> A housed in each of the annular insulating holder 41 in which four C-shaped bus bar housing grooves 42 are concentrically recessed and the bus bar housing groove 42.
  • the power distribution member 40 is disposed on one axial end surface of the core back of the stator core 9 so that the insulating holder 41 contacts the outer peripheral surface of the second guide portion 23 of the bobbin 20B arranged in the circumferential direction.
  • the ends of the concentrated winding coil 15A drawn to the outer diameter side from each coil assembly 16A are connected to corresponding bus bars of the neutral point bus bar 43N, the U-phase bus bar 43U, the V-phase bus bar 43V and the W-phase bus bar 43W. Is done.
  • stator coil 10A formed by Y-connecting a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil in which four concentrated winding coils 15A are connected in parallel is configured.
  • the stator 8A configured in this way is held horizontally with one axial end surface of the stator core 9 facing upward.
  • the small-diameter cylindrical seal member is disposed on one axial end surface of the stator core 9 so as to be in contact with the inner diameter side surface of the first guide portion 22 of each bobbin 20B.
  • the varnish 34 is dropped from above in the vertical direction onto the portion of the concentrated winding coil 15 ⁇ / b> A that protrudes outward in the axial direction of the stator core 9.
  • the varnish 34 flows down along the exposed outer peripheral surface of the concentrated winding coil 15A, is prevented from flowing out to the inner diameter side and the outer diameter side by the power distribution member 40 and the seal member, and flows down through the slot.
  • a part of the varnish 34 passes through the notch 27 and fills the varnish reservoir groove 26.
  • the varnish 34 is impregnated into the concentrated winding coil 15A by capillary action from the outer peripheral surface of the concentrated winding coil 15A in the process of flowing down along the exposed outer peripheral surface of the concentrated winding coil 15A.
  • the varnish 34 filled in the varnish reservoir groove 26 is in contact with the inner peripheral surface of the concentrated winding coil 15A, and is impregnated into the concentrated winding coil 15A by capillary action from the inner peripheral surface of the concentrated winding coil 15A.
  • the varnish 34 filled in the varnish reservoir groove 26 is impregnated between the inner peripheral surface of the concentrated winding coil 15 ⁇ / b> A and the upper surface of the trunk portion 21 by capillary action, and the concentrated winding coil facing the upper surface of the trunk portion 21.
  • the concentrated winding coil 15A is impregnated from the inner peripheral surface of 15A.
  • the stator 8A is turned upside down, and a cylindrical seal member having a large diameter and a small diameter is disposed on the other axial end surface of the stator core 9, and similarly, the varnish 34 is impregnated in the concentrated winding coil 15A.
  • the varnish 34 impregnated in the concentrated winding coil 15A and the varnish 34 filled in the varnish reservoir groove 26 are cured, and the concentrated winding coil 15A is fixed to the bobbin 20B.
  • the same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, since the varnish reservoir groove 26 is filled with the varnish 34 and the varnish is impregnated from the inner peripheral surface of the concentrated winding coil 15A, the concentrated winding coil is formed by winding the conductor wire 33A made of a rectangular wire without any gap. 15A can also be efficiently impregnated with the varnish 34.
  • the annular power distribution member 40 is disposed so as to be in contact with the outer peripheral surface of the second guide portion 23 of the bobbin 20B, the opening on the outer diameter side of the notch 27 is closed by the power distribution member 40. Therefore, the varnish 34 dropped to the coil end of the concentrated winding coil 15A and guided to the notch 27 is supplied into the varnish reservoir groove 26 without leaking to the outer diameter side.
  • teeth 13 of the core piece 11 shall be extended radially inward from the circumferential direction center of the internal peripheral surface of the core back part 12
  • teeth are a core back part. It is not necessary to extend from the center in the circumferential direction of the inner peripheral surface.
  • the annular side stator core can be produced by arranging the core pieces in the circumferential direction by bringing the circumferential side surfaces of the core back portion into contact with each other, the length of the core back portion extending on both sides in the circumferential direction of the teeth. May be different.

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Abstract

 この発明は、コイルエンドの内周面からのワニスの含浸を促進して、コイルエンドのワニス含浸率を高めた回転電機を得る。 この発明に係る回転電機は、胴部、および該胴部の上面の長さ方向の両端に突設された一対のガイド部を有する樹脂製のボビンが、それぞれ、該胴部の底面を該ティースの軸方向両端面に沿わせて配置され、集中巻コイルが、導体線を、上記胴部と上記一対のガイド部とにより形成される凹空間内を通って、該ティースのまわりを所定回巻回させて構成され、ワニス溜め溝が、該胴部の上面に凹設されて上記一対のガイド部間に延在し、切り欠きが、上記一対のガイド部の相対する壁面の一方に、当該ガイド部の突出端から根元部に至り、上記ワニス溜め溝に接続されるように形成され、ワニスが、上記集中巻コイルの上記胴部の軸方向外側の部分に含浸され、かつ上記ワニス溜め溝および上記胴部の上面と上記集中巻コイルとの間に充填されている。

Description

回転電機
 この発明は、例えば、電動機や発電機に適用される回転電機に関し、特にステータコイルへのワニスの含浸構造に関するものである。
 従来の回転電機では、ステータコアを水平に保持し、ステータコアから突出する上側コイルエンドの内周側面および外周側面に、ステータコアの上端面との間をシールするシール部材を筒状に配設し、その後、上側コイルエンドの上面からワニスを注入して、上側コイルエンドの上から下へワニスを含浸流下させていた(例えば、特許文献1参照)。
特開2008-109733号公報
 従来の回転電機では、上側コイルエンドの上面から注入されたワニスは、露出する上側コイルエンドの外周面に沿って流下し、シール部材により内径側および外径側への流出を阻止されて、スロット内を通って流下する。ワニスは、露出する上側コイルエンドの外周面に沿って流下する過程で、上側コイルエンドの外周面から毛細管現象で上側コイルエンド内に含浸される。しかし、ワニスは、ステータコアの上端面に面する上側コイルエンドの内周面から含浸しにくく、上側コイルエンドのワニス含浸率が高められないという課題があった。
 この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、コイルエンドの内周面からのワニスの含浸を促進して、コイルエンドのワニス含浸率を高めた回転電機を得ることを目的とする。
 この発明に係る回転電機は、円環状のステータコア、および該ステータコアの各ティースに巻装された集中巻コイルを有するステータと、ロータと、を備えている。胴部、および該胴部の上面の長さ方向の両端に突設された一対のガイド部を有する樹脂製のボビンが、それぞれ、該胴部の長さ方向を上記ティースの径方向に一致させて、該胴部の底面を該ティースの軸方向両端面に沿わせて配置され、上記集中巻コイルが、導体線を、上記ティースの軸方向両端の上記胴部と上記一対のガイド部とにより形成される凹空間内を通って、該ティースのまわりを所定回巻回させて構成されている。さらに、ワニス溜め溝が、溝方向を上記胴部の長さ方向として、該胴部の上面に凹設されて上記一対のガイド部間に延在し、切り欠きが、上記一対のガイド部の相対する壁面の一方に、当該ガイド部の突出端から根元部に至り、上記ワニス溜め溝に接続されるように形成され、ワニスが、上記集中巻コイルの上記胴部の軸方向外側の部分に含浸されているとともに、上記ワニス溜め溝および上記胴部の上面と上記集中巻コイルとの間に充填されている。
 この発明によれば、ワニスがワニス溜め溝および胴部の上面と集中巻コイルとの間に充填されているので、胴部の上面に面する集中巻コイルの内周面からのワニスの含浸が促進され、集中巻コイルのワニス含浸率が高められる。
この発明の実施の形態1に係る回転電機を示す縦断面図である。 この発明の実施の形態1に係る回転電機を示す一部破断端面図である。 図2のIII-III矢視断面図である。 この発明の実施の形態1に係る回転電機におけるコイルアッセンブリを示す斜視図である。 この発明の実施の形態1に係る回転電機におけるコイルアッセンブリに組み込まれるボビンを示す斜視図である。 この発明の実施の形態1に係る回転電機におけるコアアッセンブリを示す斜視図である。 この発明の実施の形態1に係る回転電機におけるコアアッセンブリを示す分解斜視図である。 この発明の実施の形態2に係る回転電機におけるコイルアッセンブリに組み込まれるボビンを示す斜視図である。 この発明の実施の形態3に係る回転電機における固定子を示す端面図である。 図9のX-X矢視断面図である。 この発明の実施の形態3に係る回転電機におけるコイルアッセンブリを示す斜視図である。 この発明の実施の形態3に係る回転電機におけるコイルアッセンブリに組み込まれるボビンを示す斜視図である。
 以下、本発明の回転電機の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
 実施の形態1.
 図1はこの発明の実施の形態1に係る回転電機を示す縦断面図、図2はこの発明の実施の形態1に係る回転電機を示す一部破断端面図、図3は図2のIII-III矢視断面図、図4はこの発明の実施の形態1に係る回転電機におけるコイルアッセンブリを示す斜視図、図5はこの発明の実施の形態1に係る回転電機におけるコイルアッセンブリに組み込まれるボビンを示す斜視図、図6はこの発明の実施の形態1に係る回転電機におけるコアアッセンブリを示す斜視図、図7はこの発明の実施の形態1に係る回転電機におけるコアアッセンブリを示す分解斜視図である。なお、縦断面図とは回転電機の軸心を含む断面図である。
 図1乃至図3において、回転電機100は、フレーム1に回転可能に支持されたシャフト4と、シャフト4に固定されてフレーム1内に回転可能に配設されたロータ2と、円環状のステータコア9、およびステータコア9に装着されたステータコイル10を有し、ステータコア9をフレーム1に保持されて、所定のギャップを介してロータ2を囲繞するように配設されるステータ8と、を備える。
 ロータ2は、例えば、所定形状に打ち抜かれた電磁鋼板を積層一体化して作製されたロータコア3と、ロータコア3の軸心位置を貫通するように形成されたシャフト挿通穴6に圧入、固定されたシャフト4と、それぞれロータコア3を貫通するように形成され、同一円周上に等角ピッチで配列された8つの磁石挿入穴7のそれぞれに挿入された永久磁石5と、を備える。
 ステータコア9は、12個のコア片11から構成されている。つまり、コア片11は、ステータコア9を周方向に12等分割した形状に形成されている。コア片11は、例えば、同一形状に打ち抜かれた多数枚の電磁鋼板を積層一体化して作製され、円弧形のコアバック部12と、コアバック部12の内周面の周方向中央から径方向内方に延設されたティース13と、ティース13の延出端から周方向両側に延設された鍔部14と、を有する。
 コイルアッセンブリ16は、図4に示されるように、一対のボビン20をコア片11の軸方向の両側からコア片11の端面に配設し、かつ一対の絶縁紙28をコア片11の周方向の両側からコア片11の側面に配設して構成されるコアアッセンブリ32と、コア片11のティース13と一対のボビン20とのまわりに導体線33を所定回巻回して作製された集中巻コイル15と、を備える。ここで、導体線33は、絶縁被覆された断面円形の銅丸線やアルミ丸線を用いている。
 ボビン20は、例えばポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂を用いた樹脂成型体である。ボビン20は、図5に示されるように、長さ方向と直交する断面を上部側の両角部にアール加工を施した略矩形とし、長さ方向をティース13の径方向に一致させて、底面をティース13の軸方向の両端面に沿うように配設される胴部21と、胴部21の上面の長さ方向一側から底面と反対側(ティース13と反対側)に延出する第1ガイド部22と、胴部21の上面の長さ方向他側から第1ガイド部22と相対して底面と反対側に延出する第2ガイド部23と、胴部21、第1ガイド部22および第2ガイド部23の幅方向の両端部から胴部21の上面と反対側に所定長さ延出する薄肉のスカート部24と、を有する。
 導体線33を挿通するための一対のスリット25が第2ガイド部23に形成されている。ワニス溜め溝26が、断面矩形の溝形状で、胴部21の上面の幅方向の中央に長さ方向一側から他側に至るように凹設されている。ワニス注入用の切り欠き27が、第2ガイド部23の幅方向の中央に、かつ第2ガイド部23を胴部21の長さ方向に貫通して、第2ガイド部23の延出端から根元側に至り、ワニス溜め溝26に接続されるように形成されている。切り欠き27の底面は、胴部21の長さ方向の他端から一端側に向かって漸次深くなって、ワニス溜め溝26の底面に段差なく接続される傾斜面となっている。
 絶縁紙28は、例えばポリイミドフィルムをメタ系アラミド繊維で挟み込んで作製されたシートをプレス成形して形成される。絶縁紙28は、図7に示されるように、コア片11のコアバック部12、ティース13および鍔部14のスロットを画成する壁面に宛がわれる保護部29と、折り返されて集中巻コイル15を覆う第1および第2カバー部30,31と、を有する。
 そして、絶縁紙28が、コア片11の周方向両側から、保護部29をコアバック部12、ティース13および鍔部14のスロットを画成する壁面に宛がわれるように配設され、ボビン20が、コア片11の軸方向両側から、胴部21の長さ方向をティース13の径方向に一致させて、コア片11の端面に胴部21の底面を沿わせて配設される。これにより、図6に示されるコアアッセンブリ32が組立てられる。
 ここで、ボビン20は、スカート部24が、コアバック部12、ティース13および鍔部14のスロットを画成する壁面と所定の隙間を持って相対するように延在して、ティース13の軸方向の端面の全面を覆うように配設されている。絶縁紙28は、保護部29の両端が、コアバック部12、ティース13および鍔部14のスロットを画成する壁面とスカート部24との間に挿入されて、コア片11の周方向両側に配設されている。
 そして、導体線33が、一方のスリット25から第1ガイド部22と第2ガイド部23との間に引き入れられて、コア片11のティース13とその軸方向の両端に配された一対の胴部21とのまわりに所定回巻回された後、他方のスリット25から引き出される。これにより、集中巻コイル15がコアアッセンブリ32に巻装されたコイルアッセンブリ16が作製される。このコイルアッセンブリ16は、絶縁紙28の第1および第2カバー部30,31が折り返され、図4に示される状態となる。
 このように構成されたコイルアッセンブリ16を、コア片11のコアバック部12の周方向の端面同士を突き合わせて、周方向に環状に配列して、円環状のリング部17に圧入、固着して、あるいは焼き嵌めによりリング部17内に挿入、固着して、ステータ8が構成される。
 ここで、コア片11がコアバック部12の周方向の端面同士を突き合わせて円環状に配列されてステータコア9を構成している。また、コアバック部12が周方向に連結してステータコア9のコアバックを構成し、コアバックと隣り合うティース13とにより形成される空間がスロットを構成する。また、コア片11のティース13に巻回された12本の集中巻コイル15によりステータコイル10が構成される。そして、集中巻コイル15のステータコア9から軸方向外方に突出する部分が、ステータコイル10のコイルエンドを構成する。
 このように構成されたステータ8は、図示していないが、軸方向を鉛直として水平に保持される。そして、大径の筒状のシール部材がそれぞれのガイド20の第2ガイド部23の外径側の面に接するようにステータコア9の上端面に配置され、小径の筒状のシール部材がそれぞれのガイド20の第1ガイド部22の内径側の面に接するようにステータコア9の上端面に配置される。さらに、ワニス34が、鉛直方向上方から、ステータコア9の軸方向外方に突出する集中巻コイル15の部分に滴下される。ワニス34は、集中巻コイル15の露出する外周面に沿って流下し、シール部材により内径側および外径側への流出を阻止されて、スロット内を通って流下する。また、ワニス34の一部が、切り欠き27を通ってワニス溜め溝26に充填される。
 そして、ワニス34は、集中巻コイル15の露出する外周面に沿って流下する過程で、集中巻コイル15の外周面から毛細管現象で集中巻コイル15内に含浸される。一方、ワニス溜め溝26内に充填されたワニス34が、集中巻コイル15の内周面に接し、集中巻コイル15の内周面から毛細管現象で集中巻コイル15内に含浸される。さらに、ワニス溜め溝26内に充填されたワニス34が、毛細管現象で集中巻コイル15の内周面と胴部21の上面との間に含浸され、胴部21の上面に面する集中巻コイル15の内周面から集中巻コイル15内に含浸される。
 ついで、ステータ8の上下を反転させ、同様に、ワニス34を集中巻コイル15に含浸させる。そして、集中巻コイル15に含浸されたワニス34およびワニス溜め溝26内に充填されたワニス34が硬化し、集中巻コイル15がボビン20に固着される。
 このように構成された回転電機100は、外部電源からステータ8の軸方向一端側に配設された円環状の配電部材40を介してステータコイル10に給電され、8極12スロットのインナーロータ型の同期電動機として動作する。
 この実施の形態1によれば、集中巻コイル15が、ティース13の軸方向両端に配置されたボビン20の胴部21、第1ガイド部22および第2ガイド部23により形成される凹空間内を通るように巻装されている。そして、ワニス溜め溝26が胴部21の上面に長さ方向に延在するように凹設され、切り欠き27がワニス溜め溝26の溝方向の他端に連結するように第2ガイド部23に形成されている。そこで、ワニス34の含浸工程において、ワニス34が、集中巻コイル15の露出する外周面とワニス溜め溝26に面する内周面とから含浸されるので、ステータコイル10のコイルエンドのワニス含浸率が高められる。
 そこで、集中巻コイル15での発熱がボビン20を介してステータコア9に伝達され、さらにリング部17に伝達され、リング部17から放熱されるので、集中巻コイル15の過度の温度上昇が抑えられる。また、集中巻コイル15がボビン20に固着されるので、集中巻コイル15が車両の振動で動いて、ボビン20から外れたり、コア片11と擦れて絶縁不良を引き起こす事態が阻止される。
 切り欠き27が外径側の第2ガイド部23に形成されているので、ワニス注入時の作業スペースが広くなり、ワニス注入作業性が向上する。
 切り欠き27の底面が、胴部21の長さ方向の他端から一端側に向かって漸次深くなって、ワニス溜め溝26の底面に段差なく接続される傾斜面となっているので、切り欠き27の底面が、切り欠き27に流れ込んできたワニス34をワニス溜め溝26に送り込むように作用する。そこで、ワニス溜め溝26内のワニス34の量が常に確保され、ワニス34が効率的に集中巻コイル15内に含浸される。
 導体線33が円形断面であるので、ワニス34が集中巻コイル15に効率的に含浸される。
 なお、上記実施の形態1では、切り欠き27の底面が傾斜面に形成されているものとしているが、切り欠き27の底面は傾斜面に限定されず、切り欠き27の根元側がワニス溜め溝26に接続されていればよく、例えば、切り欠き27の底面をワニス溜め溝26の底面と平行な平坦面に形成してもよい。この場合、切り欠き27に導かれたワニス34をワニス溜め溝26内に供給する観点から、切り欠き27の底面と胴部21の底面(ティース13の端面)との間の距離を、胴部21の上面と胴部21の底面との間の距離より短く、かつワニス溜め溝26の底面と胴部21の底面との間の距離と等しく、又は長くすることが好ましい。また、切り欠き27の底面と胴部21の底面との間の距離がワニス溜め溝26に向かってステップ状に短くなるように切り欠き27の底面を形成してもよい。この場合も、切り欠き27に導かれたワニス34をワニス溜め溝26内に供給する観点から、切り欠き27のワニス溜め溝26の底面に接続される底面部分と胴部21の底面との間の距離を、胴部21の上面と胴部21の底面との間の距離より短く、かつワニス溜め溝26の底面と胴部21の底面との間の距離と等しく、又は長くすることが好ましい。
 実施の形態2.
 図8はこの発明の実施の形態2に係る回転電機におけるコイルアッセンブリに組み込まれるボビンを示す斜視図である。
 図8において、ボビン20Aでは、ワニス注入用の切り欠き27Aが、第2ガイド部23の第1ガイド部22側の面(内周面)の幅方向の中央に、第2ガイド部23の延出端から根元側に至るように形成されている。
 なお、実施の形態2では、ボビン20に替えて、ボビン20Aを用いている点を除いて、上記実施の形態1と同様に構成されている。
 この実施の形態2においても、ワニス34の含浸工程において、ワニス34が、切り欠き27Aからワニス溜め溝26に充填され、集中巻コイル15の内周面から含浸されるので、上記実施の形態1と同様の効果を奏する。
 なお、上記実施の形態1,2では、ワニス注入用の切り欠き27,27Aが第2ガイド部23に形成されているものとしているが、切り欠きはワニス溜め溝に連通するように第1ガイド部22に形成してもよい。
 実施の形態3.
 図9はこの発明の実施の形態3に係る回転電機におけるステータを示す端面図、図10は図9のX-X矢視断面図、図11はこの発明の実施の形態3に係る回転電機におけるコイルアッセンブリを示す斜視図、図12はこの発明の実施の形態3に係る回転電機におけるコイルアッセンブリに組み込まれるボビンを示す斜視図である。なお、図9では、絶縁紙が省略されている。
 図9および図10において、ステータ8Aは、コア片11のコアバック部12の周方向の端面同士を突き合わせて、コイルアッセンブリ16Aを周方向に環状に配列して、円環状のリング部17に圧入、固着して、あるいは焼き嵌めによりリング部17内に挿入、固着して、構成される。
 ボビン20Bは、図12に示されるように、一対のスリット25に替えて、1つのスリット25Aが設けられている。そして、平角線からなる導体線33Aが、スリット25Aから第1ガイド部22と第2ガイド部23との間に引き入れられ、コア片11のティース13とその軸方向の両端に配された一対の胴部21とのまわりにエッジワイズ巻きに所定回巻回された後、直角に折り曲げられて、第2ガイド部23上を通って引き出される。その後、絶縁紙28の第1および第2カバー部30,31が折り返され、集中巻コイ15Aが巻装されたコイルアッセンブリ16Aが、図11に示されるように、作製される。
 配電部材40は、4つのC字状のバスバー収納溝42が同心状に凹設された円環状の絶縁ホルダ41と、バスバー収納溝42のそれぞれに収納された、集中巻コイル15Aの結線用のバスバーである中性点用バスバー43N、U相バスバー43U、V相バスバー43VおよびW相バスバー43Wと、U相バスバー43U、V相バスバー43VおよびW相バスバー43Wのそれぞれに連結された給電端子44U,44V,44Wと、を備える。この配電部材40は、絶縁ホルダ41が周方向に配列されたボビン20Bの第2ガイド部23の外周面に接するように、ステータコア9のコアバックの軸方向一端面上に配設される。そして、各コイルアッセンブリ16Aから外径側に引き出された集中巻コイル15Aの端部が、中性点用バスバー43N、U相バスバー43U、V相バスバー43VおよびW相バスバー43Wの対応するバスバーに接続される。これにより、それぞれ、4つの集中巻コイル15Aが並列接続されたU相コイル、V相コイル、およびW相コイルをY結線してなるステータコイル10Aが構成される。
 このように構成されたステータ8Aは、図示していないが、ステータコア9の軸方向一端面を上方に向けて、水平に保持される。そして、小径の筒状のシール部材がそれぞれのボビン20Bの第1ガイド部22の内径側の面に接するようにステータコア9の軸方向一端面に配置される。さらに、ワニス34が、鉛直方向上方から、ステータコア9の軸方向外方に突出する集中巻コイル15Aの部分に滴下される。ワニス34は、集中巻コイル15Aの露出する外周面に沿って流下し、配電部材40およびシール部材により内径側および外径側への流出を阻止されて、スロット内を通って流下する。また、ワニス34の一部が、切り欠き27を通ってワニス溜め溝26に充填される。
 そして、ワニス34は、集中巻コイル15Aの露出する外周面に沿って流下する過程で、集中巻コイル15Aの外周面から毛細管現象で集中巻コイル15A内に含浸される。一方、ワニス溜め溝26内に充填されたワニス34が、集中巻コイル15Aの内周面に接し、集中巻コイル15Aの内周面から毛細管現象で集中巻コイル15A内に含浸される。さらに、ワニス溜め溝26内に充填されたワニス34が、毛細管現象で集中巻コイル15Aの内周面と胴部21の上面との間に含浸され、胴部21の上面に面する集中巻コイル15Aの内周面から集中巻コイル15A内に含浸される。
 ついで、ステータ8Aの上下を反転させ、大径および小径の筒状のシール部材をステータコア9の軸方向他端面に配設し、同様に、ワニス34を集中巻コイル15Aに含浸させる。そして、集中巻コイル15Aに含浸されたワニス34およびワニス溜め溝26内に充填されたワニス34が硬化し、集中巻コイル15Aがボビン20Bに固着される。
 したがって、この実施の形態3においても、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
 また、ワニス溜め溝26にワニス34を充填し、集中巻コイル15Aの内周面からワニスを含浸させているので、平角線からなる導体線33Aを隙間無く巻回して構成されている集中巻コイル15Aにも、ワニス34を効率的に含浸させることができる。
 また、円環状の配電部材40をボビン20Bの第2ガイド部23の外周面に接するように配設しているので、切り欠き27の外径側の開口が配電部材40により塞口される。そこで、集中巻コイル15Aのコイルエンドに滴下されて切り欠き27に導かれたワニス34が外径側に漏れ出すことがなく、ワニス溜め溝26内に供給される。
 なお、上記各実施の形態では、インナーロータ型の電動機ついて説明しているが、本発明をアウターロータ型の電動機に適用しても、同様の効果を奏する。
 また、上記各実施の形態では、本願を電動機に適用した場合について説明しているが、本願を発電機に適用しても、同様の効果を奏する。
 また、上記各実施の形態では、8極12スロットの回転電機について説明しているが、極数およびスロット数は、8極12スロットに限定されないことは言うまでもないことである。
 また、上記各実施の形態では、コア片11のティース13がコアバック部12の内周面の周方向中央から径方向内方に延設されているものとしているが、ティースはコアバック部の内周面の周方向中央から延設される必要はない。つまり、コアバック部の周方向の側面同士を当接させてコア片を周方向に配列して円環状のステータコアを作製できるならば、ティースの周方向両側に延在するコアバック部の長さが異なっていてもよい。

Claims (6)

  1.  円環状のステータコア、および該ステータコアの各ティースに巻装された集中巻コイルを有するステータと、
     ロータと、を備え、
     胴部、および該胴部の上面の長さ方向の両端に突設された一対のガイド部を有する樹脂製のボビンが、それぞれ、該胴部の長さ方向を上記ティースの径方向に一致させて、該胴部の底面を該ティースの軸方向両端面に沿わせて配置され、
     上記集中巻コイルが、導体線を、上記ティースの軸方向両端の上記胴部と上記一対のガイド部とにより形成される凹空間内を通って、該ティースのまわりを所定回巻回させて構成されている回転電機において、
     ワニス溜め溝が、溝方向を上記胴部の長さ方向として、該胴部の上面に凹設されて上記一対のガイド部間に延在し、
     切り欠きが、上記一対のガイド部の相対する壁面の一方に、当該ガイド部の突出端から根元部に至り、上記ワニス溜め溝に接続されるように形成され、
     ワニスが、上記集中巻コイルの上記胴部の軸方向外側の部分に含浸されているとともに、上記ワニス溜め溝および上記胴部の上面と上記集中巻コイルとの間に充填されていることを特徴とする回転電機。
  2.  上記切り欠きは、上記一対のガイド部の径方向外側に位置するガイド部に形成されていることを特徴とする請求項1記載の回転電機。
  3.  上記ワニス溜め溝の底面と上記ティースの軸方向端面との間の距離が、上記切り欠きの底面と上記ティースの軸方向端面との間の距離と等しい、又は短いことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の回転電機。
  4.  上記ステータコアのコアバックの軸方向端面に配設された円環状の絶縁ホルダ、および上記絶縁ホルダ内に収納され、上記集中巻コイルの結線用のバスバーを有する配電部材を備え、
     上記切り欠きは、上記ステータコアのコアバック側に位置する上記ガイド部に径方向に貫通するように形成され、そのコアバック側の開口が上記絶縁ホルダにより塞口されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の回転電機。
  5.  上記導体線が丸線であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の回転電機。
  6.  上記導体線が平角線であり、
     上記集中巻コイルが上記導体線をエッジワイズ巻きに巻かれて構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の回転電機。
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