WO2023139918A1 - 回転電機および産業機械 - Google Patents

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WO2023139918A1
WO2023139918A1 PCT/JP2022/043321 JP2022043321W WO2023139918A1 WO 2023139918 A1 WO2023139918 A1 WO 2023139918A1 JP 2022043321 W JP2022043321 W JP 2022043321W WO 2023139918 A1 WO2023139918 A1 WO 2023139918A1
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WO
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coils
hole
electric machine
sets
projections
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/043321
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English (en)
French (fr)
Inventor
賢二 池田
博洋 床井
裕治 榎本
孝仁 村木
祐 長谷川
浩幸 三上
亨 酒井
利文 鈴木
将 天池
Original Assignee
株式会社日立産機システム
株式会社日立製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立産機システム, 株式会社日立製作所 filed Critical 株式会社日立産機システム
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/04—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings, prior to mounting into machines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/12—Impregnating, heating or drying of windings, stators, rotors or machines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure

Definitions

  • the present invention relates to rotating electric machines and industrial machines.
  • a compact rotating electrical machine with high power density has been developed by increasing the winding space factor of the stator by using a coil that is a rectangular wire with a flat cross section as the conductor wire.
  • split coils are fitted in through-holes of bobbins provided in slots of the stator to achieve further miniaturization, high productivity, and low cost.
  • An object of the present invention is to provide a rotating electric machine that suppresses the occurrence of insulation breakdown due to stress concentration in the insulating film covering the coil and part of the bobbin.
  • the present invention includes a stator core having a slot, a bobbin having a through hole fitted in the slot and extending through the stator core in the axial direction, a coil inserted from both ends of the through hole, a plurality of projections projecting from at least one of the inner circumference of the through hole and the outer circumference of the coil and guiding the position of the coil in the through hole, and resin filled around the coil in the through hole.
  • FIG. 1 is a perspective view of a stator of a rotary electric machine according to a first embodiment of the present invention and a rotor arranged in the stator;
  • FIG. 1 is an external perspective view of a stator core according to a first embodiment of the invention;
  • FIG. 1 is an external perspective view of a bobbin according to a first embodiment of the invention;
  • FIG. FIG. 1 is a perspective view of a stator of a rotary electric machine according to a first embodiment of the present invention and a rotor arranged in the stator;
  • FIG. 1 is an external perspective view of a stator core according to a first embodiment of the invention;
  • FIG. 1 is an external perspective view of a bobbin according to a first embodiment of the invention;
  • FIG. 4 is a perspective view of a first flat wire and a second flat wire forming a set of coils according to the first embodiment of the present invention before being inserted into any one of a plurality of slots of a stator core;
  • FIG. 4 is an enlarged perspective view showing before (left side) and after (right side) connecting the tips of a first flat wire and a second flat wire that constitute a set of coils according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged view of the AA section of FIG. 4; 3 is an enlarged cross-sectional view of a connection portion between a bobbin and a coil inserted into a through hole according to the first embodiment of the present invention;
  • FIG. FIG. 8 is a schematic diagram of a BB cross section of FIG.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a connection portion between a bobbin and a coil inserted in a through hole according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a connection portion between a bobbin and a coil inserted in a through hole according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view taken along line AA when FIG. 4 is taken as an external perspective view of the bobbin according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a connection portion between a bobbin and a coil inserted in a through hole according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view taken along line AA when FIG. 4 is taken as an external perspective view of a bobbin according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a connecting portion between a bobbin and a coil inserted in a through hole according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a connection portion between a bobbin and a coil inserted in a through hole according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 1 is a cross-sectional perspective view showing a schematic structure of a rotating electric machine 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • the rotating electrical machine 1 is, for example, an inner rotor type radial gap rotating electrical machine, and may be used as an electric motor that is a power source of an industrial machine, for example, a compressor.
  • a rotating electric machine 1 is provided with a stator 2, a rotor 3, a shaft 4 that rotates together with the rotor 3, a housing 5 that covers the stator 2, and an end bracket 6 that supports the shaft 4.
  • FIG. 2 is a perspective view of the stator 2 of the rotary electric machine 1 according to this embodiment and the rotor 3 arranged inside the stator 2.
  • FIG. 2 is a diagram in which the shaft 4, housing 5 and end bracket 6 are removed from FIG.
  • the rotating electric machine 1 includes a cylindrical stator 2 and a columnar rotor 3 arranged inside the stator 2 .
  • the stator 2 is a component that generates magnetic force with electric power and rotates the rotor 3, and has a stator core 21, a plurality of bobbins 22, and a plurality of sets of coils 23, as shown in FIG.
  • the rotor 3 is a component that rotates by the magnetic force generated by the stator 2 , and has a rotor core 31 and a plurality of permanent magnets 32 fitted in each of a plurality of through holes provided in the rotor core 31 .
  • FIG. 3 is an external perspective view of the stator core 21 according to the first embodiment.
  • the stator core 21 is an iron core that forms a magnetic path through which the magnetic flux generated by applying electricity to the multiple sets of coils 23 flows toward the rotor 3 .
  • the stator core 21 is preferably formed by stacking magnetic steel sheets, for example, in order to suppress the generation of eddy currents.
  • the stator core 21 is formed with a plurality of slots 21a penetrating through the stator core 21 in the axial direction.
  • a bobbin 22 is fitted into each of the plurality of slots 21 a , and a plurality of sets of coils 23 are inserted into the bobbin 22 .
  • the stator core 21 also includes a plurality of tooth portions 21b that form a radial magnetic path, and an annular back yoke portion 21c that forms a circumferential magnetic path.
  • the plurality of teeth 21b and the back yoke 21c may be separated, and the teeth 21b may be formed by laminating trapezoidal thin plates, for example, iron-based amorphous metal thin plates.
  • FIG. 4 is an external perspective view of the bobbin 22 according to this embodiment.
  • the bobbin 22 is a component that is fitted into the slot 21 a and insulates the coil 23 inside the bobbin 22 from the stator core 21 .
  • the bobbin 22 is provided with a cylindrical portion 22a that covers the coil 23, a collar portion 22b that positions the bobbin 22 in the stator core 21, and a through hole 22c into which the coil 23 is inserted.
  • the through hole 22c is a hole penetrating the stator core 21 in the axial direction in the bobbin 22 fitted in the slot 21a.
  • the through hole 22c of the present embodiment is surrounded by the inner peripheral surface along the inner wall of the slot 21a, and has a shape that is longer in the radial direction than in the circumferential direction of the stator core 21.
  • the through-hole 22c is not limited to the above-described form, and may have another shape, and may be provided with a plurality of holes.
  • a plurality of sets of coils 23 may be arranged in the radial direction of the stator core 21 in the through hole 22c.
  • a partition plate 22 d may be provided between two adjacent coils 23 among the multiple coils 23 . Therefore, a plurality of (six in this embodiment) insertion holes 22ca to 22cf are formed in the through hole 22c of the present embodiment, and one set of coils 23 is arranged in each of the plurality of insertion holes 22ca to 22cf.
  • Resins such as liquid crystal resin, PPS resin, POE resin, aramid resin, polyimide resin, polyester resin, PE resin, PP resin, and epoxy resin can be used as the material of the bobbin 22, and two types can be used in combination.
  • fillers such as inorganic fillers, organic fillers, inorganic fibers, and organic fibers may be mixed and used.
  • a liquid crystalline resin or a liquid crystalline resin mixed with a filler is particularly preferable from the viewpoint of dimensional accuracy, mechanical properties and thermal properties.
  • FIG. 5 is a perspective view before inserting the first flat wire 23a and the second flat wire 23b constituting one set of coils 23 according to the present embodiment into any one of the plurality of slots 21a of the stator core 21.
  • FIG. 5 is a perspective view before inserting the first flat wire 23a and the second flat wire 23b constituting one set of coils 23 according to the present embodiment into any one of the plurality of slots 21a of the stator core 21.
  • a set of coils 23 is formed of, for example, two U-shaped rectangular wires (a first rectangular wire 23a and a second rectangular wire 23b).
  • a ridge portion 23aa for example, is provided at the tip of the first flat wire 23a, and a groove portion 23ba, for example, is provided at the tip of the second flat wire 23b.
  • the first flat wire 23a and the second flat wire 23b are inserted from both ends of insertion holes 22ca to 22cf provided in through holes 22c provided in the bobbin 22 fitted in each of the plurality of slots 21a of the stator core 21.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view showing before (left side) and after (right side) connecting the tips of the first flat wire 23a and the second flat wire 23b that constitute one set of coils 23 according to the present embodiment.
  • the first flat wire 23a and the second flat wire 23b inserted into both ends of each of the insertion holes 22ca to 22cf are connected in the bobbin 22 by fitting the protrusion 23aa into the groove 23ba.
  • a connecting portion 23c is formed in the pair of coils 23, and the first flat wire 23a and the second flat wire 23b are electrically connected and physically coupled.
  • a set of coils 23 is inserted into each of the insertion holes 22ca to 22cf provided in the through hole 22c of the bobbin 22 fitted in each of the plurality of slots 21a, and connection portions 23c of the plurality of sets of coils 23 are formed in the bobbin 22. As a result, a plurality of sets of coils 23 are wound around the stator core 21 as shown in FIG.
  • a plurality of protrusions protrude from the inner periphery of the through hole 22c or the outer periphery of the set of coils 23 for guiding the position of the set of coils 23 in the through hole 22c.
  • the plurality of protrusions is preferably at least three protrusions to hold one set of coils 23 .
  • each of the at least three protrusions may protrude toward the set of coils 23 so that the at least three protrusions contact the outer periphery of the set of coils 23 from the inner circumference of the through hole 22c.
  • each of the at least three projections may protrude toward the inner circumference of the through hole 22c so that the at least three projections contact the inner circumference of the through hole 22c from the outer circumference of the pair of coils 23.
  • the three protrusions are preferably arranged so that a triangle with the three protrusions as vertices forms an acute triangle with the center of gravity of the triangle within the triangle. This is because if the triangle with the three protrusions as vertices is a right triangle or an obtuse triangle, the center of gravity is located on or outside the longest side, so the coil 23 can move in the direction of the longest side.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view taken along line AA of FIG. As shown in FIG. 7, projections 22e are provided at the four corners of each of the plurality of insertion holes 22ca-22cf. The tip 22ea of the protrusion 22e protrudes toward the center of each of the plurality of insertion holes 22ca to 22cf.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a connection portion between the bobbin 22 according to the present embodiment and the coil 23 inserted into the through hole 22c. As shown in FIG. 8, the plurality of protrusions 22e are provided to guide the positions of the plurality of sets of coils 23 inserted into the plurality of insertion holes 22ca to 22cf provided in the through hole 22c.
  • each of the four projections 22e is preferably arranged so that each of the four pressing forces F that press the set of coils 23 by each of the four projections 22e is directed to one place on the set of coils 23.
  • a rectangular wire is used for one set of coils 23, and the plurality of protrusions 22e is (at least) four protrusions 22e.
  • Each of the four protrusions 22e may be arranged in the through-hole 22c so as to face each of the four sides 23d extending in the axial direction of the stator core 21 in one set of coils 23 .
  • the through-hole 22c may be composed of four or more planes (four planes 22fa to 22fd in the present embodiment) extending in the inner circumferential direction.
  • a plurality of protrusions 22e may be provided at corners 22g where two adjacent planes of the four or more planes intersect, and corners 22h where one of the four or more planes intersects with the partition plate 22d.
  • two adjacent planes among the four or more planes 22fa to 22fd are planes 22fa and 22fc, planes 22fa and 22fd, planes 22fb and 22fc, and planes 22fb and 22fd.
  • planes intersecting the partition plate 22d are planes 22fc and 22fd.
  • a gap is formed around the connecting portion 23c of the coil 23 as shown in FIG.
  • the gaps are filled with resins 24a to 24d by, for example, molding, and the connecting portion 23c of the coil 23 is sealed. That is, the resin 24 filled around the connection portion 23c in the through hole 22c is provided.
  • varnish may be used as the resin 24 .
  • a resin material obtained by mixing a thermoplastic resin such as an unsaturated polyester resin or an epoxy resin as a base material with an additive such as an acid anhydride curing agent or an amine curing agent can be used, and two or more types of resin materials can be used in combination.
  • fillers such as inorganic fillers, organic fillers, inorganic fibers, and organic fibers may be mixed and used.
  • unsaturated polyester resins, epoxy resins, unsaturated polyester resins and epoxy resins mixed with fillers, and mixed resin materials based on these are particularly good from the viewpoint of fluidity, curing properties, mechanical properties, and thermal properties.
  • the plurality of protrusions 22e may be provided on the outer circumference of the pair of coils 23 instead of on the inner circumference of the through hole 22c of the bobbin 22 .
  • each of the insertion holes 22ca to 22cf is a through hole 22c
  • a plurality of through holes 22ca to 22cf are formed in the bobbin 22 as the through hole 22c, and a plurality of sets of coils 23 may be inserted into the bobbin 22 by inserting one set of coils 23 into each of the plurality of through holes 22ca to 22cf.
  • the plurality of protrusions 22e may protrude from the inner circumference of each of the plurality of through holes 22ca to 22cf or the outer circumference of each of the plurality of sets of coils 23, and hold the connecting portion 23c of each of the plurality of sets of coils 23 at a position away from the inner circumference of each of the plurality of through holes 22c.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of the BB cross section of FIG.
  • Each of the plurality of protrusions 22e may have a length L2 inside the through hole 22c longer than the length L1 at the openings at both ends of the through hole 22c, as shown in FIG.
  • the protrusion 22e may extend the length of the projection toward the center of the through-hole 22c from both ends of the through-hole 22c toward the inside of the through-hole 22c.
  • the edge of the opening of the through hole 22c may be chamfered C1.
  • each of the at least three protrusions is preferably arranged so that each of the at least three pressing forces F that press the set of coils 23 by each of the at least three protrusions is directed to one place on the set of coils 23.
  • three projections 22e project from the inner circumference of the through hole 22c toward the set of coils 23, and are preferably arranged so that each of the plurality of pressing forces F that press the set of coils 23 by each of the three projections 22e is directed to one location of the set of coils 23.
  • the three projections 23i project from the outer circumference of the set of coils 23 toward the inner circumference of the through hole 22c, and are preferably arranged so that each of the plurality of pressing forces F that press the set of coils 23 by the inner circumferential surface of the through hole 22c via the three projections 22e is directed to one location of the set of coils 23.
  • the rotary electric machine 1 has a plurality of protrusions 22e that protrude from at least one of the inner circumference of the through hole 22c of the bobbin 22 and the outer circumference of the coil 23 and guide the position of the coil 23 in the through hole 22c of the bobbin 22. Since the plurality of protrusions 22e function as guides when the coil 23 is inserted into the through hole 22c of the bobbin 22, by devising the positions and sizes of the plurality of protrusions 22e, the size of the gap formed between the coil 23 and the through hole 22c can be controlled.
  • the resin 24 can be formed substantially uniformly around the coil 23 when the gap is filled with the resin 24 such as mold resin or varnish. That is, according to the present embodiment, the plurality of projections 22e form an inflow path for filling the resin 24 around the connecting portion 23c of the coil 23 in the through hole 22c, thereby enhancing the inflow of the resin 24, and the surroundings of the connecting portion 23c of the coil 23 can be evenly filled with the resin 24.
  • the occurrence of stress concentration in the insulating film covering the coil 23 and a part of the bobbin 22 can be suppressed, so that the occurrence of dielectric breakdown in the insulating film covering the coil 23 and the bobbin 22 can be suppressed.
  • the coils 23 are preferably a set of coils 23 having connection portions 23c inside the bobbins 22, and the resin 24 is preferably filled around the connection portions 23c in the through holes 22c.
  • the coil ends can be made small, so that the rotary electric machine 1 can be made smaller, and the productivity and cost can be reduced.
  • the rotating electrical machine 1 there is a cooling method for the rotating electrical machine 1 in which the stator 2 is directly cooled with a coolant (for example, lubricating oil for the rotating electrical machine 1).
  • a coolant for example, lubricating oil for the rotating electrical machine 1.
  • the coolant may enter from that location toward the connecting portion 23c of the coil 23 inside the bobbin 22.
  • the connection strength of the connection portion 23c may decrease.
  • the plurality of projections 22e function as guides when one set of coils 23 is inserted into the through-holes 22c of the bobbin 22, so by devising the positions and sizes of the plurality of projections 22e, it is possible to suppress the formation of areas without the resin 24 around the connection portion 23c. Since the refrigerant for cooling the stator 2 can be prevented from entering the connecting portion 23c of the pair of coils 23 in the bobbin 22, the connection strength of the connecting portion 23c can be prevented from decreasing, and the reliability of the conduction of the coil 23 can be ensured.
  • the plurality of protrusions 22e be at least three protrusions. Thereby, one set of coils 23 can be held at a predetermined position in the through hole 22c by at least three projections 22e.
  • the three protrusions are preferably arranged so that a triangle having the three protrusions as vertices is an acute-angled triangle. Accordingly, the positions of the pair of coils 23 in the through holes 22c can be fixed by the three protrusions.
  • at least three protrusions are preferably arranged so that each of the plurality of pressing forces F pressing the set of coils 23 is directed to one location of the set of coils 23 . Thereby, one set of coils 23 can be fixed at a predetermined position in the through hole 22c.
  • the set of coils 23 may be a rectangular wire
  • the plurality of projections 22e may be at least four projections 22e
  • each of the at least four projections 22e may be arranged in the through hole 22c so as to face each of the four sides 23d extending in the axial direction of the stator core 21 in the set of coils 23.
  • the plurality of protrusions 22eg hold the four corners of the outer circumference of the flat wire 23, and a gap is formed between the inner circumference of the through hole 22c and the side surface of the flat wire 23 to serve as an inflow path for the resin 24, so that the resin 24 can be filled around the connecting portion 23c in the bobbin 22.
  • the contact area between the set of coils 23 and the plurality of projections 22e can be reduced, the area of the resin 24 covering the connecting portion 23c can be increased, and the entry of the coolant for cooling the stator 2 into the connecting portion 23c of the coil 23 in the bobbin 22 can be suppressed.
  • a plurality of sets of coils 23 are arranged in the through hole 22c by arranging a plurality of sets of coils 23 along the radial direction of the stator core 21 .
  • a partition plate may be provided between two sets of coils 23 adjacent in the radial direction of stator core 21 among the plurality of sets of coils 23 .
  • At least four projections 22e are arranged around each of the plurality of sets of coils 23 .
  • a gap that serves as an inflow path for the resin 24 is formed around the connecting portion 23c of each of the plurality of sets of coils 23, so that the resin 24 can be evenly filled.
  • the through hole 22c is composed of four or more planes 22fa to 22fd continuous in the inner circumferential direction, and the plurality of projections 22e may be provided at the corners where two adjacent planes of the four or more planes 22fa to 22fd intersect.
  • the two adjacent planes on the bobbin 22 shown in FIG. 7 are the plane 22fa and the plane 22fc, the plane 22fa and the plane 22fd, the plane 22fb and the plane 22fc, and the plane 22fb and the plane 22fd.
  • the through hole 22c is composed of four or more planes 22fa to 22fd continuous in the inner circumferential direction, and the plurality of projections 22e can be provided at a corner where one of the four or more planes 22fa to 22fd and the partition plate 22d intersect.
  • the protrusions 22e strengthen the connection between the partition plate 22d and the inner periphery of the through hole 22c, thereby increasing the strength of the partition plate 22d.
  • each of the insertion holes 22ca to 22cf is a through hole 22c
  • a plurality of through holes 22ca to 22cf are formed as the through hole 22c in the bobbin 22, and a plurality of sets of coils 23 are inserted into the bobbin 22 by inserting one set of coils 23 into each of the plurality of through holes 22ca to 22cf.
  • the plurality of protrusions 22e may protrude from the inner circumference of each of the plurality of through holes 22ca to 22cf or the outer circumference of each of the plurality of sets of coils 23, and hold the connecting portion 23c of each of the plurality of sets of coils 23 at a position away from the inner circumference of each of the plurality of through holes 22c.
  • the connecting portion 23c can be held at a position away from the inner surface of each of the plurality of through holes 22c.
  • a gap is formed between the coil and the through-hole for the resin 24 such as mold resin or varnish, and the resin 24 can be evenly filled.
  • the length of each of the plurality of protrusions 22e protruding toward the center of the through hole 22c may be increased from both ends of the through hole 22c toward the inside of the through hole 22c. That is, as shown in FIG. 9, the length L1 of the plurality of protrusions 22e at both ends of the through hole 22c may be shorter than the length L2 of the protrusion inside the through hole 22c.
  • the tips of the two coils the first flat wire 23a and the second flat wire 23b
  • the gap serving as the inflow path for the resin 24 can be increased, and the resin 24 can be evenly filled.
  • the edge of the opening of the through hole 22c may be chamfered C1.
  • the opening of the through-hole 22c is enlarged, and the tip of the coil 23 can be easily inserted into the through-hole 22c. Therefore, workability can be improved.
  • the rotating electric machine 1 can be used as a power source for industrial machines, such as compressors.
  • the industrial machine can prevent the coolant that cools the stator 2 from entering the connecting portion 23c of the coil 23 in the bobbin 22 and hinder the electrical connection, and can prevent failures caused by the rotating electric machine.
  • FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view taken along line A--A when FIG. 4 is taken as an external perspective view of the bobbin according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of a connecting portion between a bobbin and a coil inserted in a through hole according to a second embodiment of the present invention.
  • the rotating electrical machine according to this embodiment differs from the rotating electrical machine 1 according to the first embodiment in the location of the through holes 22c of the bobbin 22 through which the plurality of protrusions 22e protrude.
  • each of the four protrusions 22e is arranged in the through hole 22c so as to face each of the four side surfaces 23e to 23h of the set of coils 23.
  • each of the four projections 22e is preferably arranged so that each of the four pressing forces F that press the set of coils 23 by each of the four projections 22e is directed to one place on the set of coils 23.
  • the through hole 22c is composed of four or more flat surfaces 22fa to 22fd that are continuous in the inner circumferential direction, and one or more projections 22e may be provided on each of the four or more flat surfaces 22fa to 22fd. Further, when the partition plate 22d is provided in the through hole 22c, the plurality of protrusions 22e may be provided on the four or more flat surfaces 22fa to 22fd and one or more on the partition plate 22d.
  • At least four protrusions 22e may be arranged in the through holes 22c so as to face any one of the four side surfaces 23e to 23h of the pair of coils 23.
  • the plurality of projections 22e may be provided on four or more planes 22fa to 22fd.
  • the partition plate 22d it may be further provided on the partition plate 22d.
  • the first flat wire 23a and the second flat wire 23b of the pair of coils 23 can be easily inserted into predetermined positions in the radial direction and the circumferential direction of the through hole 22c and can be connected with high accuracy.
  • a plurality of protrusions 22e form gaps that serve as inflow paths for the resin 24, so that the resin 24 can be evenly filled.
  • the occurrence of stress concentration in the insulating film covering the coil 23 and a part of the bobbin 22 can be suppressed, so the occurrence of dielectric breakdown in the insulating film covering the coil 23 and the bobbin 22 can be suppressed.
  • the coolant for cooling the stator 2 can be suppressed from entering the connection portion 23c of the coil 23 inside the bobbin 22, the connection strength of the connection portion 23c is suppressed from being lowered, and the conduction reliability of the coil 23 can be ensured.
  • FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view taken along line A--A when FIG. 4 is taken as an external perspective view of the bobbin according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view of a connecting portion between a bobbin and a coil inserted in a through hole according to a third embodiment of the present invention.
  • the rotary electric machine according to the present embodiment differs from the rotary electric machine 1 according to the first embodiment in that the through hole 22c of the bobbin 22 is not provided with a partition plate 22d between two sets of coils 23 adjacent to each other among the multiple sets of coils 23.
  • a plurality of sets of coils 23 are arranged by arranging a plurality of sets of coils 23 along the radial direction of the stator core 21 in the through hole 22c.
  • two protrusions 22 e are provided between two sets of coils 23 adjacent in the radial direction of stator core 21 .
  • the two protrusions 22e may be arranged so as to face adjacent two of the four axially extending sides 23d on the facing surfaces of two sets of coils 23 that are adjacent in the radial direction of the stator core 21 among the plurality of sets of coils 23. Moreover, each of the four projections 22e is preferably arranged so that each of the four pressing forces F that press the set of coils 23 by each of the four projections 22e is directed to one location of the set of coils 23.
  • two sets of adjacent coils 23 are held by two projections 22e provided between two sets of adjacent coils 23 .
  • the number of protrusions 22e provided in the through holes 22c for holding the sets of coils 23 can be reduced, and the bobbin molding can be simplified.
  • the two protrusions 22e create a gap that serves as an inflow path for the resin 24, so that the circumference of the connecting portion 23c can be evenly filled with the resin. That is, as in the first embodiment, the occurrence of stress concentration in the insulating film covering the coil 23 and a part of the bobbin 22 can be suppressed, so the occurrence of dielectric breakdown in the insulating film covering the coil 23 and the bobbin 22 can be suppressed. In addition, since it is possible to suppress the intrusion of the coolant for cooling the stator 2 from between the two adjacent coils 23 to the connecting portion 23c in the bobbin 22, it is possible to suppress the decrease in the connection strength of the connecting portion 23c.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications.
  • the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations.
  • part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.
  • FIG. 8 shows an embodiment in which the corners of a plurality of protrusions 22e are joined to the corners of a set of coils 23, and FIG.
  • a plurality of projections 22e may be planar, and the planes of the plurality of projections 22e and the corners of a set of coils 23 may be joined.
  • the plurality of corner planar projections 22e may have a length L2 inside the through-hole 22c longer than a length L1 at the openings at both ends of the through-hole 22c. That is, the length of the projection 22e protruding toward the center of the through hole 22c may be increased from both ends of the through hole 22c toward the inside of the through hole 22c.

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Abstract

スロット（２１ａ）を有するステータコア（２１）と、スロット（２１ａ）に嵌め込まれ、ステータコア（２１）の軸方向に貫通する貫通孔（２２ｃ）を有するボビン（２２）と、貫通孔（２２ｃ）に挿入されたコイル（２３）と、貫通孔（２２ｃ）の内周及びコイル（２３）の外周の少なくとも一方から突出し、貫通孔（２２ｃ）におけるコイル（２３）の位置をガイドする複数の突起（２２ｅ）と、貫通孔（２２ｃ）においてコイル（２３）の周囲に充填された樹脂を備える。

Description

回転電機および産業機械
　本発明は、回転電機および産業機械に関する。
　導線に断面が扁平形状の平角線であるコイルを用いてステータの巻線占積率を高め、高出力密度化し小型化した回転電機が開発されている。特許文献１の回転電機は、分割されたコイルをステータのスロット内に備わるボビンの貫通孔内で嵌合させ、さらなる小型化と、高生産性と低コスト化を実現している。
国際公開２０２０／０１７１３３号公報
　ところで、回転電機では、ロータの回転に伴ってステータに発生する振動により、コイルを覆う絶縁膜やボビンが損傷して絶縁破壊が発生する虞がある。そのため、コイルとボビンをモールド樹脂やワニス等の樹脂で覆い、コイルを覆う絶縁膜やボビンの損傷を抑制した回転電機が開発されている。そこで、発明者等は、特許文献１の回転電機のコイルとボビンを、モールド樹脂やワニス等の樹脂で覆い、絶縁膜やボビンの損傷を抑制することを考えた。
　しかしながら、ボビンの貫通孔内にはコイルを貫通孔の径方向と周方向において支持するものがなく、ボビンの貫通孔内に挿入されたコイルは貫通孔の径方向と周方向に移動する場合がある。これにより、コイルの外周壁とボビンの内周壁との間にできる隙間は、コイルの周囲において不均一に形成される虞がある。そのため、コイルの外周壁とボビンの内周壁との間に充填されるモールド樹脂やワニス等の樹脂が不均一に形成され、コイルを覆う絶縁膜やボビンの一部に応力集中による絶縁破壊が発生する虞がある。
　本発明の目的は、コイルを覆う絶縁膜やボビンの一部に応力集中による絶縁破壊の発生を抑制した回転電機を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明は、スロットを有するステータコアと、前記スロットに嵌め込まれ、前記ステータコアの軸方向に貫通する貫通孔を有するボビンと、前記貫通孔の両端から挿入されたコイルと、前記貫通孔の内周及び前記コイルの外周の少なくとも一方から突出し、前記貫通孔における前記コイルの位置をガイドする複数の突起と、前記貫通孔において前記コイルの周囲に充填された樹脂を備える。
　本発明によれば、コイルを覆う絶縁膜やボビンの一部に応力集中が発生することを抑制できるので、コイルを覆う絶縁膜やボビンに絶縁破壊が発生することを抑制できる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明の第１実施形態に係る回転電機の概略構造を示す断面斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る回転電機のステータと、ステータ内に配置されたロータの斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るステータコアの外観斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るボビンの外観斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る１組のコイルを構成する第１平角線と第２平角線を、ステータコアの複数のスロットのいずれかに差し込む前の斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る１組のコイルを構成する第１平角線と第２平角線の先端を接続する前（左側）と接続した後（右側）を示す拡大斜視図である。 図４のＡ－Ａ断面の拡大図である。 本発明の第１実施形態に係るボビンと、貫通孔に挿入されたコイルの接続部の断面の拡大図である。 図７のＢ－Ｂ断面の模式図である。 本発明の他の実施形態に係るボビンと、貫通孔に挿入されたコイルの接続部の断面の拡大図である。 本発明の他の実施形態に係るボビンと、貫通孔に挿入されたコイルの接続部の断面の拡大図である。 図４を本発明の第２実施形態に係るボビンの外観斜視図とした場合のＡ－Ａ断面拡大図である。 本発明の第２実施形態に係るボビンと貫通孔に挿入されたコイルの接続部の断面の拡大図である。 図４を本発明の第３実施形態に係るボビンの外観斜視図とした場合のＡ－Ａ断面拡大図である。 本発明の第３実施形態に係るボビンと貫通孔に挿入されたコイルの接続部の断面の拡大図である。 本発明の他の実施形態に係るボビンと、貫通孔に挿入されたコイルの接続部の断面の拡大図である。
　以下、図面を用いて、本発明の第１～第３の実施形態による回転電機の構成及び動作について説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。
　　（第１実施形態）
　図１は本発明の第１実施形態に係る回転電機１の概略構造を示す断面斜視図である。回転電機１は、例えば、内転型のラジアルギャップ型回転電機で、産業機械、例えば、圧縮機の動力源である電動機として用いてもよい。回転電機１には、ステータ（固定子）２と、ロータ（回転子）３と、ロータ３と共に回転するシャフト４と、ステータ２を覆うハウジング５と、シャフト４を支持するエンドブラケット６とが設けられている。
　図２は、本実施形態に係る回転電機１のステータ２と、ステータ２内に配置されたロータ３の斜視図である。即ち、図２は、図１からシャフト４とハウジング５とエンドブラケット６とを削除した図である。図２に示すように回転電機１は、円筒状のステータ２と、ステータ２の内部に配置された円柱状のロータ３を備える。
　ステータ２は、電力により磁力を発生させ、ロータ３を回転させる部品で、図２に示すように、ステータコア２１と複数のボビン２２と複数組のコイル２３とを有している。ロータ３は、ステータ２から発せられる磁力により回転する部品で、ロータコア３１と、ロータコア３１に設けられた複数の貫通孔の各々に嵌め込まれた複数の永久磁石３２とを有している。
　図３は、本第１実施形態に係るステータコア２１の外観斜視図である。ステータコア２１は、複数組のコイル２３に電気を流すことにより発生した磁束をロータ３に向けて流す磁路を形成する鉄心である。なお、ステータコア２１は、渦電流の発生を抑制するため、例えば、電磁鋼板を積み重ねることにより形成されることが好ましい。
　図３に示すように、ステータコア２１には、ステータコア２１の軸方向に貫通する複数のスロット２１ａが形成されている。複数のスロット２１ａの各々にはボビン２２が嵌め込まれ、ボビン２２には複数組のコイル２３が挿入される。
　また、ステータコア２１は、径方向の磁路を形成する複数のティース部２１ｂと、周方向の磁路を形成する円環状のバックヨーク部２１ｃとを備える。なお、複数のティース部２１ｂとバックヨーク部２１ｃを分離し、ティース部２１ｂを台形状の薄板、例えば、鉄基アモルファス金属の薄板を積層することにより形成しても良い。
　図４は本実施形態に係るボビン２２の外観斜視図である。ボビン２２は、スロット２１ａに嵌め込まれ、ボビン２２内のコイル２３とステータコア２１とを絶縁する部品である。図４に示すように、ボビン２２には、コイル２３を覆う筒部２２ａと、ステータコア２１におけるボビン２２の位置決めをする鍔部２２ｂと、コイル２３が挿入される貫通孔２２ｃとが設けられている。
　貫通孔２２ｃは、スロット２１ａに嵌め込まれたボビン２２において、ステータコア２１の軸方向に貫通する孔である。本実施形態の貫通孔２２ｃは、スロット２１ａの内壁に沿う内周面により囲まれ、ステータコア２１の周方向より径方向に長い形状となっている。なお、貫通孔２２ｃは、前記形態に限定されず、他の形状でもよく、複数設けても良い。
　貫通孔２２ｃには、複数組のコイル２３をステータコア２１の径方向に配列させてもよい。そして、複数組のコイル２３のうち隣合う２組のコイル２３の間には仕切板２２ｄを設けてもよい。そのため、本実施形態の貫通孔２２ｃには、複数（本実施形態では６つ）の挿入孔２２ｃａ～２２ｃｆが形成され、複数の挿入孔２２ｃａ～２２ｃｆの各々には１組のコイル２３が配置される。
　ボビン２２の材質には、例えば、液晶性樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＯＥ樹脂、アラミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ＰＥ樹脂、ＰＰ樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂類が使用でき、２種類を組み合わせて使用しても良い。また、無機フィラ、有機フィラ、無機繊維、有機繊維などの充填剤を混ぜて使用しても良い。これらのうち、寸法精度、機械的性質および熱的性質の観点で、液晶性樹脂または充填剤を混ぜた液晶性樹脂が特に良い。
　図５は、本実施形態に係る１組のコイル２３を構成する第１平角線２３ａと第２平角線２３ｂを、ステータコア２１の複数のスロット２１ａのいずれかに差し込む前の斜視図である。
　１組のコイル２３は、例えば、２本のＵ字形状の平角線（第１平角線２３ａと第２平角線２３ｂ）により形成されている。そして、第１平角線２３ａの先端には、例えば突条部２３ａａが設けられ、第２平角線２３ｂの先端には、例えば溝部２３ｂａが設けられている。
　第１平角線２３ａと第２平角線２３ｂとは、ステータコア２１の複数のスロット２１ａの各々に嵌め込まれたボビン２２に設けられた貫通孔２２ｃに備わる挿入孔２２ｃａ～２２ｃｆの両端から挿入される。
　図６は、本実施形態に係る１組のコイル２３を構成する第１平角線２３ａと第２平角線２３ｂの先端を接続する前（左側）と接続した後（右側）を示す拡大斜視図である。挿入孔２２ｃａ～２２ｃｆの各々の両端に挿入された第１平角線２３ａと第２平角線２３ｂとは、ボビン２２内において、突条部２３ａａが溝部２３ｂａに嵌め込まれ接続される。突条部２３ａａを溝部２３ｂａに嵌め込むことによって１組のコイル２３には接続部２３ｃが形成され、第１平角線２３ａと第２平角線２３ｂとは、電気的に接続するとともに物理的に結合される。
　複数のスロット２１ａの各々に嵌め込まれたボビン２２の貫通孔２２ｃに備わる挿入孔２２ｃａ～２２ｃｆの各々には１組のコイル２３が挿入され、ボビン２２内には複数組のコイル２３の接続部２３ｃが形成される。これにより、ステータコア２１には、図２に示すように、複数組のコイル２３が巻回される。
　貫通孔２２ｃの内周または１組のコイル２３の外周から、貫通孔２２ｃにおける１組のコイル２３の位置をガイドするための複数の突起が突出する。当該複数の突起は、１組のコイル２３を保持するため、少なくとも３つの突起であることが好ましい。例えば、少なくとも３つの突起が貫通孔２２ｃの内周から１組のコイル２３の外周に当接するように、１組のコイル２３に向かって少なくとも３つの突起の各々を突出させてもよい。また、少なくとも３つの突起が１組のコイル２３の外周から貫通孔２２ｃの内周に当接するように、貫通孔２２ｃの内周に向かって少なくとも３つの突起の各々を突出させてもよい。なお、少なくとも３つの突起が３つの突起である場合、貫通孔２２ｃにおける１組のコイル２３の位置を固定するため、３つの突起は、３つの突起を頂点とする三角形が三角形の重心が三角形内にある鋭角三角形となるように配置することが好ましい。３つの突起を頂点とする三角形が直角三角形または鈍角三角形の場合、重心が最長辺上または最長辺の外に位置するため、最長辺方向にコイル２３が移動し得るからである。
　図７は、図４のＡ－Ａ断面拡大図である。図７に示すように、複数の挿入孔２２ｃａ～２２ｃｆの各々の四隅には突起２２ｅが設けられている。突起２２ｅは、複数の挿入孔２２ｃａ～２２ｃｆの各々の中心に向かって先端２２ｅａが突出する。また、図８は、本実施形態に係るボビン２２と、貫通孔２２ｃに挿入されたコイル２３の接続部の断面の拡大図である。図８に示すように、複数の突起２２ｅは、貫通孔２２ｃに設けられた複数の挿入孔２２ｃａ～２２ｃｆに挿入された複数組のコイル２３の位置をガイドするように設けられている。なお、貫通孔２２ｃにおける１組のコイル２３の位置を固定するために、４つの突起２２ｅの各々は、４つの突起２２ｅの各々による１組のコイル２３を押圧する４つの押圧力Ｆの各々を、１組のコイル２３の一か所に向けるように配置されることが好ましい。
　例えば、図７に示すように、１組のコイル２３に平角線を用い、複数の突起２２ｅは（少なくとも）４つの突起２２ｅである。そして、４つの突起２２ｅの各々は、１組のコイル２３においてステータコア２１の軸方向に延びる４つの辺２３ｄの各々に対向するように貫通孔２２ｃに配置させていてもよい。
　また、貫通孔２２ｃは、例えば、図７に示すように、その内周方向に連なる４面以上の平面（本実施形態では４つの平面２２ｆａ～２２ｆｄ）によって構成させてもよい。そして、複数の突起２２ｅは、４面以上の平面における隣合う２つの平面の交わる隅２２ｇと、４面以上の平面のうちの１つと仕切板２２ｄとが交わる隅２２ｈとに設けてもよい。なお、本実施形態では、４面以上の平面２２ｆａ～２２ｆｄにおける隣合う２つの平面は、平面２２ｆａと平面２２ｆｃ，平面２２ｆａと平面２２ｆｄ，平面２２ｆｂと平面２２ｆｃ，平面２２ｆｂと平面２２ｆｄである。また、４面以上の平面２２ｆａ～２２ｆｄのうちの仕切板２２ｄと交わる平面は、平面２２ｆｃ，２２ｆｄである。
　
　これにより、コイル２３の接続部２３ｃの周囲には図８に示すように空隙が形成される。そして、空隙には、樹脂２４ａ～２４ｄが例えば、モールド加工により充填され、コイル２３の接続部２３ｃを封止する。即ち、貫通孔２２ｃにおいて接続部２３ｃの周囲に充填された樹脂２４を備える。なお、樹脂２４にワニスを用いても良い。樹脂２４には、例えば、不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂等の熱可塑性樹脂をベース材として酸無水物硬化剤やアミン硬化剤等の添加剤を混合した樹脂材を使用でき、樹脂材を２種類以上組み合わせて使用することもできる。また、無機フィラ、有機フィラ、無機繊維、有機繊維などの充填剤を混ぜて使用しても良い。これらのうち、流動性、硬化特性、機械的性質および熱的性質の観点で、不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂、または充填剤を混ぜた不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂、これらをベース材とする混合樹脂材が特に良い。また、複数の突起２２ｅはボビン２２の貫通孔２２ｃの内周ではなく、１組のコイル２３の外周に設けても良い。
　また、挿入孔２２ｃａ～２２ｃｆの各々を貫通孔２２ｃとすれば、ボビン２２には貫通孔２２ｃとして複数の貫通孔２２ｃａ～２２ｃｆが形成されており、複数の貫通孔２２ｃａ～２２ｃｆの各々には１組のコイル２３が各々挿入されることで、ボビン２２に複数組のコイル２３が挿入されるようにしてもよい。そして、複数の突起２２ｅは、複数の貫通孔２２ｃａ～２２ｃｆの各々の内周または複数組のコイル２３の各々の外周から突出し、複数組のコイル２３の各々の接続部２３ｃを複数の貫通孔２２ｃの各々の内周から離れた位置に保持するようにしてもよい。
　図９は、図７のＢ－Ｂ断面の模式図である。複数の突起２２ｅの各々は、突起２２ｅの貫通孔２２ｃの中心方向に向かって突出する長さを、図９に示すように、貫通孔２２ｃの両端の開口における長さＬ１より、貫通孔２２ｃの内部における長さＬ２の方を長くしてもよい。すなわち、突起２２ｅは、貫通孔２２ｃの中心方向に向かって突出する長さを、貫通孔２２ｃの両端から貫通孔２２ｃの内部方向に向かって長くしてもよい。また、図９に示すように、貫通孔２２ｃの開口の縁に面取りＣ１をしてもよい。
　なお、本実施形態は、以下の態様であってもよい。例えば、上記において、貫通孔２２ｃの内周から４つの突起２２ｅが突出する実施形態を示したが、貫通孔２２ｃの内周または１組のコイル２３の外周から、少なくとも３つの突起を備えればよい。また、貫通孔２２ｃにおける１組のコイル２３の位置を固定するために、少なくとも３つの突起の各々は、少なくとも３つの突起の各々による１組のコイル２３を押圧する少なくとも３つの押圧力Ｆの各々を、１組のコイル２３の一か所に向けるように配置されることが好ましい。
　例えば、図１０に示すように、３つの突起２２ｅが、貫通孔２２ｃの内周から１組のコイル２３に向かって突出し、３つの突起２２ｅの各々による１組のコイル２３を押圧する複数の押圧力Ｆの各々を、１組のコイル２３の一か所に向けるように配置されることが好ましい。また、図１１に示すように、３つの突起２３ｉは、１組のコイル２３の外周から貫通孔２２ｃの内周に向かって突出し、３つの突起２２ｅを介して貫通孔２２ｃの内周面により１組のコイル２３を押圧する複数の押圧力Ｆの各々を、１組のコイル２３の一か所に向けるように配置されることが好ましい。
　［効果］
　本実施形態に係る回転電機１は、ボビン２２の貫通孔２２ｃの内周及びコイル２３の外周の少なくとも一方から突出し、ボビン２２の貫通孔２２ｃにおけるコイル２３の位置をガイドする複数の突起２２ｅを有する。この複数の突起２２ｅはボビン２２の貫通孔２２ｃにコイル２３を挿入する際のガイドとして機能するため、当該複数の突起２２ｅの位置とサイズを工夫することで、コイル２３と貫通孔２２ｃの間に形成される空隙の大きさを制御できる。例えば当該空隙の大きさが均等になるように突起２２ｅの位置とサイズを制御すれば、当該空隙にモールド樹脂やワニス等の樹脂２４を充填した際にコイル２３の周囲に樹脂２４を略均一に形成できる。即ち、本実施形態によれば、複数の突起２２ｅは、貫通孔２２ｃ内のコイル２３の接続部２３ｃの周囲へ樹脂２４を充填する流入路を作り樹脂２４の流入性を高めるとともに、コイル２３の接続部２３ｃの周囲に樹脂２４を満遍なく充填できる。そのため、コイル２３を覆う絶縁膜やボビン２２の一部に応力集中が発生することを抑制できるので、コイル２３を覆う絶縁膜やボビン２２に絶縁破壊が発生することを抑制できる。
　また、本実施形態に係る回転電機１は、コイル２３は、ボビン２２内に接続部２３ｃを有する１組のコイル２３であり、樹脂２４は貫通孔２２ｃにおいて接続部２３ｃの周囲に充填されていることが好ましい。これにより、コイルエンドを小さくできるので、回転電機１の小型化と高生産性と低コスト化ができる。
　また、回転電機１の冷却方式には、ステータ２を冷媒（例えば回転電機１の潤滑油）で直接的に冷却するものがある。この場合には、コイル２３の外周壁とボビン２２の内周壁との間に樹脂２４の無い箇所があると当該箇所からボビン２２内のコイル２３の接続部２３ｃに向かって冷媒が侵入し得る。冷媒が接続部２３ｃに到達すると接続部２３ｃの接続強度が低下する場合がある。
　そこで、上記のように、複数の突起２２ｅはボビン２２の貫通孔２２ｃに１組のコイル２３を挿入する際のガイドとして機能するため、当該複数の突起２２ｅの位置とサイズを工夫することで、接続部２３ｃの周囲に樹脂２４の無い箇所が形成されることを抑制できる。そして、ボビン２２内の１組のコイル２３の接続部２３ｃへ、ステータ２を冷却する冷媒の侵入を抑制できるので、接続部２３ｃの接続強度の低下が抑制され、コイル２３の導通信頼性を確保できる。
　また、複数の突起２２ｅは、少なくとも３つの突起であることが好ましい。これにより、１組のコイル２３は貫通孔２２ｃ内の所定の位置に少なくとも３つの突起２２ｅにより保持できる。なお、少なくとも３つの突起が３つの突起である場合、３つの突起は、３つの突起を頂点とする三角形が鋭角三角形となるように配置することが好ましい。これにより、３つの突起により貫通孔２２ｃにおける１組のコイル２３の位置を固定できる。また、少なくとも３つの突起は、１組のコイル２３を押圧する複数の押圧力Ｆの各々を、１組のコイル２３の一か所に向けるように配置されることが好ましい。これにより、貫通孔２２ｃ内の所定の位置に１組のコイル２３を固定できる。
　また、１組のコイル２３は平角線であり、複数の突起２２ｅは少なくとも４つの突起２２ｅであり、少なくとも４つの突起２２ｅの各々は、１組のコイル２３においてステータコア２１の軸方向に延びる４つの辺２３ｄの各々に対向するように貫通孔２２ｃに配置されてもよい。これにより、複数の突起２２ｅｇは平角線２３の外周の４つの角部を保持し、貫通孔２２ｃの内周と平角線２３の側面との間には樹脂２４の流入路となる空隙が形成され、樹脂２４をボビン２２内の接続部２３ｃの周囲に充填できる。また、１組のコイル２３と複数の突起２２ｅの接触面積を小さくでき、接続部２３ｃを覆う樹脂２４の面積を大きくでき、ボビン２２内のコイル２３の接続部２３ｃへステータ２を冷却する冷媒の侵入を抑制できる。
　また、貫通孔２２ｃ内には１組のコイル２３がステータコア２１の径方向に沿って複数配列されることにより複数組のコイル２３が配置される。そして、複数組のコイル２３のうちステータコア２１の径方向において隣接する２組のコイル２３の間に設けられた仕切板を備えることもできる。これにより、複数組のコイル２３が互いに接触して短絡することを抑制することができる。また、複数の突起２２ｅは、複数組のコイル２３の各々の周囲に少なくとも４つ配置されている。これにより、複数組のコイル２３の各々の接続部２３ｃの周囲には樹脂２４の流入路となる空隙ができ、樹脂２４を満遍なく充填することができる。
　また、貫通孔２２ｃは、その内周方向に連なる４つ以上の平面２２ｆａ～２２ｆｄによって構成されており、複数の突起２２ｅは、４面以上の平面２２ｆａ～２２ｆｄにおける隣合う２つの平面の交わる隅に設けてもよい。なお、図７に示すボビン２２における隣合う２つの平面は、平面２２ｆａと平面２２ｆｃ，平面２２ｆａと平面２２ｆｄ，平面２２ｆｂと平面２２ｆｃ，平面２２ｆｂと平面２２ｆｄである。これにより、複数の突起２２ｅの各々は隣合う２つの面により支持され強度を高めることができ、コイル２３をガイドする力を強くすることができる。
　また、貫通孔２２ｃは、その内周方向に連なる４つ以上の平面２２ｆａ～２２ｆｄによって構成されており、複数の突起２２ｅは、４つ以上の平面２２ｆａ～２２ｆｄのうちの１つと仕切板２２ｄとが交わる隅とに設けることができる。これにより、仕切板２２ｄは突起２２ｅにより貫通孔２２ｃの内周と結合が強化され仕切板２２ｄの強度を高めることができる。
　また、本実施形態に係る回転電機１において、挿入孔２２ｃａ～２２ｃｆの各々を貫通孔２２ｃとした場合、ボビン２２には貫通孔２２ｃとして複数の貫通孔２２ｃａ～２２ｃｆが形成されており、複数の貫通孔２２ｃａ～２２ｃｆの各々に１組のコイル２３が各々挿入されることで、ボビン２２に複数組のコイル２３が挿入される。そして、複数の突起２２ｅは、複数の貫通孔２２ｃａ～２２ｃｆの各々の内周または複数組のコイル２３の各々の外周から突出し、複数組のコイル２３の各々の接続部２３ｃを複数の貫通孔２２ｃの各々の内周から離れた位置に保持するようにしてもよい。これにより、ボビン２２の複数の貫通孔２２ｃの各々の両端から１組のコイル２３を挿入した際に、接続部２３ｃを複数の貫通孔２２ｃの各々の内側面から離れた位置に保持できる。そのため、モールド樹脂やワニス等の樹脂２４をコイルと貫通孔の間の樹脂２４の流入路となる空隙ができ、樹脂２４を満遍なく充填することができる。
　また、複数の突起２２ｅの各々における貫通孔２２ｃの中心方向に向かって突出する長さを、貫通孔２２ｃの両端から貫通孔２２ｃの内部方向に向かって長くしてもよい。すなわち、図９に示すように、貫通孔２２ｃの両端の複数の突起２２ｅの長さＬ１を、貫通孔２２ｃの内部の突起の長さＬ２より短くしてもよい。これにより、１組のコイル２３を構成する２本のコイル（第１平角線２３ａと第２平角線２３ｂ）の先端を貫通孔２２ｃの両端から挿入する際に、複数の突起２２ｅが妨げとなることを抑制できる。一方、１組のコイル２３の接続部２３ｃが備わるボビン２２の内部では樹脂２４の流入路となる空隙を大きくでき、樹脂２４を満遍なく充填することができる。
　また、貫通孔２２ｃの開口の縁に面取りＣ１をしてもよい。これにより、貫通孔２２ｃの開口は拡大され、コイル２３の先端を貫通孔２２ｃに容易に挿入することができる。したがって、作業性を向上することができる。
　また、本実施形態に係る回転電機１は、産業機械、例えば、圧縮機の動力源に用いることができる。当該産業機械は、ボビン２２内のコイル２３の接続部２３ｃにステータ２を冷却する冷媒が侵入し電気的接続が阻害されることを抑制でき、回転電機を原因とする故障を抑制することができる。
　　（第２実施形態）
　図１２は、図４を本発明の第２実施形態に係るボビンの外観斜視図とした場合のＡ－Ａ断面拡大図である。また、図１３は、本発明の第２実施形態に係るボビンと貫通孔に挿入されたコイルの接続部の断面の拡大図である。
　本実施形態に係る回転電機が第１実施形態に係る回転電機１と異なる点は、複数の突起２２ｅの各々が突出するボビン２２の貫通孔２２ｃの場所である。具体的には、図１３に示すように、４つの突起２２ｅの各々は、１組のコイル２３の４つの側面２３ｅ～２３ｈの各々の側面に対向するように貫通孔２２ｃに配置させている。また、貫通孔２２ｃにおける１組のコイル２３の位置を固定するために、４つの突起２２ｅの各々は、４つの突起２２ｅの各々による１組のコイル２３を押圧する４つの押圧力Ｆの各々を、１組のコイル２３の一か所に向けるように配置されることが好ましい。なお、貫通孔２２ｃは、その内周方向に連なる４面以上の平面２２ｆａ～２２ｆｄによって構成されており、複数の突起２２ｅは、４面以上の平面２２ｆａ～２２ｆｄの各々に１つ以上設けてもよい。また、貫通孔２２ｃに仕切板２２ｄがある場合、複数の突起２２ｅは、４面以上の平面２２ｆａ～２２ｆｄと、仕切板２２ｄとに１つ以上設けてもよい。
　［効果］
　上記のように本実施形態に係る回転電機は、少なくとも４つの突起２２ｅが、１組のコイル２３の４つの側面２３ｅ～２３ｈのいずれか１つの側面に対向するように貫通孔２２ｃに配置してもよい。また、複数の突起２２ｅは、４面以上の平面２２ｆａ～２２ｆｄに設けてもよい。また、仕切板２２ｄを備える場合にはさらに仕切板２２ｄに設けてもよい。
　これにより、複数の突起２２ｅの各々がガイド対象（本実施形態では１組のコイルの４つの側面２３ｅ～２３ｈ）から外れることを抑制できる。そのため、１組のコイル２３の第１平角線２３ａと第２平角線２３ｂとは、貫通孔２２ｃの径方向と周方向における所定の位置に容易に挿入され、精度よく接続できる。また、ボビン２２内の１組のコイル２３の接続部２３ｃの周りには、複数の突起２２ｅにより樹脂２４の流入路となる空隙ができ、樹脂２４を満遍なく充填することができる。すなわち、第１実施形態と同様に、コイル２３を覆う絶縁膜やボビン２２の一部に応力集中が発生することを抑制できるので、コイル２３を覆う絶縁膜やボビン２２に絶縁破壊が発生することを抑制できる。また、ボビン２２内のコイル２３の接続部２３ｃへステータ２を冷却する冷媒の侵入を抑制できるので、接続部２３ｃの接続強度の低下が抑制され、コイル２３の導通信頼性を確保できる。
　　（第３実施形態）
　図１４は、図４を本発明の第３実施形態に係るボビンの外観斜視図とした場合におけるＡ－Ａ断面拡大図である。また、図１５は、本発明の第３実施形態に係るボビンと貫通孔に挿入されたコイルの接続部における断面拡大図である。
　本実施形態に係る回転電機が第１実施形態に係る回転電機１と異なる点は、ボビン２２の貫通孔２２ｃに、複数組のコイル２３のうち隣合う２組のコイル２３の間に仕切板２２ｄが設けられていない点である。具体的には、本実施形態に係る回転電機では、貫通孔２２ｃ内に、１組のコイル２３がステータコア２１の径方向に沿って複数配列されることにより複数組のコイル２３が配置されている。そして、複数組のコイル２３のうちステータコア２１の径方向において隣合う２組のコイル２３の間には、複数の突起２２ｅのうち２つの突起２２ｅが設けられている。そして、２つの突起２２ｅは、複数組のコイル２３のうちステータコア２１の径方向において隣合う２組のコイル２３の対向面において軸方向に延びる４つの辺２３ｄのうち隣接する２つに対向するように配置させてもよい。また、４つの突起２２ｅの各々は、４つの突起２２ｅの各々による１組のコイル２３を押圧する４つの押圧力Ｆの各々を、１組のコイル２３の一か所に向けるように配置されることが好ましい。
　［効果］
　本実施形態に係る回転電機では、隣合う２組のコイル２３の間に仕切板がなく２つの突起２２ｅのみ備わる。そのため、貫通孔２２ｃに挿入されるコイル２３の断面積を大きくすることができ、ボビン２２の貫通孔２２ｃ内におけるコイル２３の占積率を高めることができる。
　また、隣合う２組のコイル２３は、隣合う２組のコイル２３の間に設けられた２つの突起２２ｅにより保持される。これにより、複数組のコイル２３を保持するために貫通孔２２ｃに設けられる複数の突起２２ｅの数を削減でき、ボビンの成形を単純化することができる。
　また、隣合う２組のコイル２３の間には、２つの突起２２ｅにより樹脂２４の流入路となる空隙ができ、接続部２３ｃの周囲に樹脂を満遍なく充填することができる。すなわち、第１実施形態と同様に、コイル２３を覆う絶縁膜やボビン２２の一部に応力集中が発生することを抑制できるので、コイル２３を覆う絶縁膜やボビン２２に絶縁破壊が発生することを抑制できる。また、隣合う２組のコイル２３の間から、ボビン２２内の接続部２３ｃへ、ステータ２を冷却する冷媒の侵入を抑制できるので、接続部２３ｃの接続強度の低下を抑制できるので、コイル２３の導通信頼性を確保できる。
　なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　なお、本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。例えば、図８では複数の突起２２ｅの角と１組のコイル２３の角が接合し、図１３では複数の突起２２ｅの面と１組のコイル２３の面が接合する実施形態を示したがこれに限定されない。例えば、図１６に示すように、複数の突起２２ｅを平面状にし、複数の突起２２ｅの平面と１組のコイル２３の角が接合するようにしてもよい。また、隅平面状の複数の突起２２ｅを、図９に示すように、貫通孔２２ｃの両端の開口における長さＬ１より、貫通孔２２ｃの内部における長さＬ２の方が長くなるようにしてもよい。すなわち、突起２２ｅにおける貫通孔２２ｃの中心方向に向かって突出する長さを、貫通孔２２ｃの両端から貫通孔２２ｃの内部方向に向かって長くしてもよい。
１…回転電機、２…ステータ（固定子）、２１…ステータコア、２１ａ…スロット、２２…ボビン、２２ｃ…貫通孔、２２ｃａ，２２ｃｂ，２２ｃｃ，２２ｃｄ，２２ｃｅ，２２ｃｆ…挿入孔、２２ｄ…仕切板、２２ｅ…突起、２２ｆａ，２２ｆｂ，２２ｆｃ，２２ｆｄ…平面、２３…コイル、２３ａ…第１平角線、２３ａａ…突条部、２３ｂ…第２平角線、２３ｂａ…溝部、２３ｃ…接続部、２３ｄ…辺、２３ｅ～２３ｈ…側面、２４,２４ａ～２４ｄ…樹脂

Claims (15)

  1. 　スロットを有するステータコアと、
    　前記スロットに嵌め込まれ、前記ステータコアの軸方向に貫通する貫通孔を有するボビンと、
    　前記貫通孔に挿入されたコイルと、
    　前記貫通孔の内周及び前記コイルの外周の少なくとも一方から突出し、前記貫通孔における前記コイルの位置をガイドする複数の突起と、
    　前記貫通孔において前記コイルの周囲に充填された樹脂を備える回転電機。
  2. 　請求項１記載の回転電機であって、
    　前記コイルは、前記ボビン内に接続部を有する１組のコイルであり、
    　前記樹脂は、前記貫通孔において前記接続部の周囲に充填されていることを特徴とする回転電機。
  3. 　請求項２記載の回転電機であって、
    　前記複数の突起は、少なくとも３つの突起であることであることを特徴とする回転電機。
  4. 　請求項３に記載の回転電機であって、
    　前記１組のコイルは、平角線であり、
    　前記複数の突起は、少なくとも４つの突起であり、
    　前記少なくとも４つの突起の各々は、前記１組のコイルにおいて前記ステータコアの軸方向に延びる４つの辺の各々に対向するように前記貫通孔に配置されていることを特徴とする回転電機。
  5. 　請求項３に記載の回転電機であって、
    　前記１組のコイルは、平角線であり、
    　前記複数の突起は、少なくとも４つの突起であり、
    　前記少なくとも４つの突起の各々は、前記１組のコイルの４つの側面の各々の側面に対向するように前記貫通孔に配置されていることを特徴とする回転電機。
  6. 　請求項４または５に記載の回転電機であって、
    　前記貫通孔内には、前記１組のコイルが前記ステータコアの径方向に沿って複数配列されることにより複数組のコイルが配置され、
    　前記複数組のコイルのうち前記ステータコアの径方向において隣合う２組のコイルの間に設けられた仕切板をさらに備え、
    　前記複数の突起は、前記複数組のコイルの各々の周囲に少なくとも４つ配置されていることを特徴とする回転電機。
  7. 　請求項４に記載の回転電機であって、
    　前記貫通孔内には、前記１組のコイルが前記ステータコアの径方向に沿って複数配列されることにより複数組のコイルが配置され、
    　前記複数組のコイルのうち前記ステータコアの径方向において隣合う２組のコイルの間には、前記複数の突起のうち２つの突起が設けられ、
    　前記２つの突起の各々は、前記複数組のコイルのうち前記ステータコアの径方向において隣合う２組のコイルの対向面において軸方向に延びる４つの辺のうち隣接する２つに対向するように配置されていることを特徴とする回転電機。
  8. 　請求項４に記載の回転電機であって、
    　前記貫通孔は、その内周方向に連なる４面以上の平面によって構成されており、
    　前記複数の突起は、前記４面以上の平面における隣合う２つの平面の交わる隅に設けられていることを特徴とする回転電機。
  9. 　請求項４に記載の回転電機であって、
    　前記貫通孔は、その内周方向に連なる４面以上の平面によって構成されており、
    　前記複数の突起は、前記４面以上の平面のうちの前記１組のコイルの４つの側面のいずれか１つの側面に対向する平面の各々に設けられていることを特徴とする回転電機。
  10. 　請求項６に記載の回転電機であって、
    　前記貫通孔は、その内周方向に連なる４面以上の平面によって構成されており、
    　前記複数の突起は、前記４面以上の平面における隣合う２つの平面の交わる隅と、前記４面以上の平面のうちの１つと前記仕切板とが交わる隅とに設けられていることを特徴とする回転電機。
  11. 　請求項６に記載の回転電機であって、
    　前記貫通孔は、その内周方向に連なる４面以上の平面によって構成されており、
    　前記複数の突起は、前記４面以上の平面と、前記仕切板とに設けられていることを特徴とする回転電機。
  12. 　請求項２に記載の回転電機であって、
    　前記ボビンには前記貫通孔として複数の貫通孔が形成されており、
    　前記複数の貫通孔の各々に前記１組のコイルが各々挿入されることで、前記ボビンに複数組のコイルが挿入されており、
    　前記複数の突起は、前記複数の貫通孔の各々の内周または前記複数組のコイルの各々の外周から突出し、前記複数組のコイルの各々の接続部を前記複数の貫通孔の各々の内周から離れた位置に保持することを特徴とする回転電機。
  13. 　請求項２に記載の回転電機であって、
    　前記複数の突起の各々は、前記貫通孔の中心方向に向かって突出する長さが、前記貫通孔の両端から前記貫通孔の内部方向に向かって長くなることを特徴とする回転電機。
  14. 　請求項１に記載の回転電機であって、
    　前記貫通孔の開口の縁が面取りされていることを特徴とする回転電機。
  15. 　請求項１に記載の回転電機を備えることを特徴とする産業機械。
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