JP2016039687A

JP2016039687A - 回転電機のステータ

Info

Publication number: JP2016039687A
Application number: JP2014161002A
Authority: JP
Inventors: 顕一福永; Kenichi Fukunaga
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-08-07
Filing date: 2014-08-07
Publication date: 2016-03-22

Abstract

【課題】セグメントコイルにおけるコイル線の接合部間の絶縁距離を容易に確保する。
【解決手段】カフサ部品３１−１の各挿通穴３５−１を通るコイル線３２−１〜３２−６が突起部４４ａ，４４ｂにより誘導されて溶接ブロック単位でステータ径方向に分けられる。これによって、コイル線３２−１〜３２−６は、ステータコア２１よりステータ軸方向一方側に張り出したコイルエンド位置ではステータ径方向に拡張され、コイル線３２−１，３２−２とコイル線３２−３，３２−４のステータ径方向間隔、及びコイル線３２−３，３２−４とコイル線３２−５，３２−６のステータ径方向間隔が広がる。
【選択図】図４

Description

本発明は、回転電機のステータに関し、特に、ステータコアにセグメントコイルが巻装されたステータに関する。

下記特許文献１の回転電機のステータでは、セグメントコイルにおけるコイル線の接合部を接合する際に、コイル線を径方向に曲げ加工することで、径方向に隣接する他の接合部との絶縁距離を広げている。

特開２０１２−１００３８９号公報

特許文献１では、セグメントコイルにおけるコイル線の接合部を接合する際に、径方向に隣接する接合部同士の絶縁距離を確保するために、コイル線を径方向に曲げ加工する工程が必要であり、そのための専用の設備も必要となる。

本発明に係る回転電機のステータは、セグメントコイルにおけるコイル線の接合部間の絶縁距離を容易に確保することを目的とする。

本発明に係る回転電機のステータは、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る回転電機のステータは、周方向に隣接するティース間にスロットが形成され、複数のスロットが周方向に互いに間隔をおいて形成されたステータコアと、ティースの軸方向一方側の端面に設置されたサポート部を有し、周方向に隣接するサポート部間に挿通穴がスロットに面して形成され、複数の挿通穴が周方向に互いに間隔をおいて形成されたカフサ部品と、スロット及び挿通穴を通ってステータコアに巻装されたセグメントコイルと、を備え、セグメントコイルにおいては、コイル線がスロット内で径方向に重ねられ、周方向位置が異なるスロットを通り且つ径方向位置が１本分ずれたコイル線同士がステータコアより軸方向一方側で曲げられて溶接ブロック単位で接合され、カフサ部品は、サポート部より挿通穴へ突出し、各挿通穴を通るコイル線を溶接ブロック単位で径方向に分けるための突起部をさらに有することを要旨とする。

本発明によれば、カフサ部品の各挿通穴を通るセグメントコイルのコイル線が突起部により誘導されて溶接ブロック単位で径方向に分けられることで、コイル線の接合部間の絶縁距離を容易に確保することができる。

本発明の実施形態に係るステータの全体構成例を示す斜視図である。ステータ軸方向一方側端部の構成例を示す図である。ステータ軸方向他方側端部の構成例を示す図である。ステータコア２１のスロット２５内でカフサ部品３１−１の突起部４４ａ，４４ｂによりコイル線３２−１〜３２−６が２本単位でステータ径方向に分けられる状態を示す図である。カフサ部品３１−１の構成例を示す図である。ステータコア２１のスロット２５にコイル線３２−１〜３２−６が挿入された状態を示す図である。コイル線３２−１，３２−２同士を接合した状態を示す図である。コイル線３２−３，３２−４同士を接合した状態を示す図である。コイル線３２−５，３２−６同士を接合した状態を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

図１〜５は、本発明の実施形態に係る回転電機のステータの概略構成を示す図である。図１はステータ全体構成の斜視図を示し、図２，４はステータ軸方向一方側端部の構成例を示し、図３はステータ軸方向他方側端部の構成例を示し、図５はカフサ部品３１−１の構成例を示す。図１〜３ではステータ周方向に関してステータコア２１及びセグメントコイル２２の構成の図示を一部省略し、図５ではステータ周方向に関してカフサ部品３１−１の構成の図示を一部省略しているが、図示を省略している残りの部分の構成は、図示している部分と同様の構成である。

ステータは、ステータコア２１と、ステータコア２１に巻装されたセグメントコイル２２と、ステータコア２１のステータ軸方向一方側端面及び他方側端面に設置された一対のカフサ部品３１−１，３１−２とを含んで構成される。ステータコア２１は、ステータ周方向に沿って延びる環状のヨーク２３と、ヨーク２３の内周面よりステータ径方向内側（図示しないロータ側）へ突出する複数のティース２４とを含む。複数のティース２４はステータ周方向に互いに間隔をおいて（等間隔で）配置されている。ステータ周方向に隣接するティース２４間にスロット２５が形成され、複数のスロット２５がステータ周方向に互いに間隔をおいて（等間隔で）配置されている。各ティース２４及び各スロット２５は、ステータ軸方向に沿って延びている。

カフサ部品３１−１は、図２に示すように、ステータコア２１のステータ軸方向一方側端面と接触する状態でステータコア２１に接着されており、カフサ部品３１−２は、図３に示すように、ステータコア２１のステータ軸方向他方側端面と接触する状態でステータコア２１に接着されている。ステータコア２１とカフサ部品３１−１，３１−２の接着については、例えばワニス等の絶縁性を有する接着材料により行うことが可能であるが、他の接着方法を用いることも可能である。

図２，５に示すように、カフサ部品３１−１においては、複数（ティース２４と同数）のサポート部３４−１がステータ周方向に互いに間隔をおいて（ティース２４と等間隔で）配置されている。各サポート部３４−１は各ティース２４のステータ軸方向一方側端面と接触する。各サポート部３４−１のステータ径方向内側端部同士は内周側環状部材３６−１により連結され、各サポート部３４−１のステータ径方向外側端部同士は外周側環状部材３７−１により連結されている。ステータ周方向に隣接するサポート部３４−１間に挿通穴３５−１が形成され、複数（スロット２５と同数）の挿通穴３５−１がステータ周方向に互いに間隔をおいて（スロット２５と等間隔で）配置されている。ステータ軸方向において各挿通穴３５−１は各スロット２５に面する。

同様に、カフサ部品３１−２においても、図３に示すように、複数（ティース２４と同数）のサポート部３４−２がステータ周方向に互いに間隔をおいて（ティース２４と等間隔で）配置されており、各サポート部３４−２が各ティース２４のステータ軸方向他方側端面と接触する。ステータ周方向に隣接するサポート部３４−２間に挿通穴が形成され、複数（スロット２５と同数）の挿通穴がステータ周方向に互いに間隔をおいて（スロット２５と等間隔で）配置されている。ステータ軸方向においてカフサ部品３１−２の各挿通穴は各スロット２５に面する。

セグメントコイル２２は、カフサ部品３１−２の挿通穴、ステータコア２１のスロット２５、及びカフサ部品３１−１の挿通穴３５−１を通って、各ティース２４に装着されている。図４，６に示すように、セグメントコイル２２においては、複数のコイル線（図４，６の例では偶数本である６本のコイル線３２−１〜３２−６）が各スロット２５内でステータ径方向に重ねられており、ステータ径方向外側から内側へ、コイル線３２−１、コイル線３２−２、コイル線３２−３、コイル線３２−４、コイル線３２−５、コイル線３２−６の順に並んでいる。ただし、図６は、セグメントコイル２２の接合前の状態を示している。なお、ステータ径方向に重ねられるコイル線の数は６本以外であってもよい。

さらに、セグメントコイル２２においては、ステータ周方向位置が互いに異なるスロット２５を通り且つステータ径方向位置が互いに１本分ずれたコイル線同士が、ステータコア２１（ティース２４及びヨーク２３）よりステータ軸方向一方側に張り出したコイルエンド位置でステータ周方向に曲げ加工されて接合されている。例えば図７に示すように、ステータ周方向位置が互いに異なるスロット２５を通り且つステータ径方向位置が互いに１本分ずれたコイル線３２−１，３２−２同士がステータコア２１より軸方向一方側のコイルエンド位置でステータ周方向に曲げ加工され、コイル線３２−１，３２−２の先端部３２−１ｃ，３２−２ｃ同士が溶接ブロック単位として溶接接合されている。そして、図８に示すように、ステータ周方向位置が互いに異なるスロット２５を通り且つステータ径方向位置が互いに１本分ずれたコイル線３２−３，３２−４同士がステータコア２１より軸方向一方側のコイルエンド位置でステータ周方向に曲げ加工され、コイル線３２−３，３２−４の先端部３２−３ｃ，３２−４ｃ同士が溶接ブロック単位として溶接接合されている。さらに、図９に示すように、ステータ周方向位置が互いに異なるスロット２５を通り且つステータ径方向位置が互いに１本分ずれたコイル線３２−５，３２−６同士がステータコア２１より軸方向一方側のコイルエンド位置でステータ周方向に曲げ加工され、コイル線３２−５，３２−６の先端部３２−５ｃ，３２−６ｃ同士が溶接ブロック単位として溶接接合されている。セグメントコイル２２の接合前において、コイル線３２−１〜３２−６は、先端部３２−１ｃ〜３２−６ｃ以外は、導体部分が絶縁被覆されており、セグメントコイル２２の接合後に、先端部３２−１ｃ〜３２−６ｃの絶縁塗膜処理が行われる。

セグメントコイル２２の曲げ加工の際には、図７〜９に示すように、コイル線３２−１〜３２−６におけるステータコア２１よりステータ軸方向一方側に張り出したコイルエンド部分がサポート部３４−１の凸曲面３８−１に当接することで、コイル線３２−１〜３２−６がステータコア２１（ティース２４）の角部に接触するのを防止することができる。同様に、コイル線３２−１〜３２−６におけるステータコア２１よりステータ軸方向他方側に張り出したコイルエンド部分がサポート部３４−２の凸曲面３８−２に当接することで、コイル線３２−１〜３２−６がステータコア２１の角部に接触するのを防止することができる。これによって、セグメントコイル２２の損傷を防止することができる。セグメントコイル２２の接合後は、コイル線３２−１〜３２−６（ステータコア２１よりステータ軸方向外側に張り出したコイルエンド部分）がサポート部３４−１，３４−２の凸曲面３８−１，３８−２に接触することで、ステータコア２１に対するセグメントコイル２２の位置決めが行われる。セグメントコイル２２とカフサ部品３１−１，３１−２は、例えばワニス等の絶縁性を有する接着材料により接着される。

本実施形態では、図４，５に示すように、カフサ部品３１−１は、サポート部３４−１の側面より挿通穴３５−１へ向けてステータ周方向に突出する突起部４４ａ，４４ｂをさらに有する。突起部４４ａ，４４ｂはステータ径方向に互いに間隔をおいて配置され、突起部４４ａが突起部４４ｂよりステータ径方向外側に配置されている。外周側環状部材３７−１と突起部４４ａのステータ径方向間隔、突起部４４ａ，４４ｂ同士のステータ径方向間隔、及び突起部４４ｂと内周側環状部材３６−１のステータ径方向間隔は、互いに等しい。突起部４４ａ，４４ｂにより、カフサ部品３１−１の各挿通穴３５−１がステータ径方向に複数の挿通領域に分けられる。図４，５の例では、各挿通穴３５−１が３つの挿通領域４５ａ，４５ｂ，４５ｃに等分割される。ステータ径方向において、挿通領域４５ａが外周側環状部材３７−１と突起部４４ａ間に位置し、挿通領域４５ｂが突起部４４ａ，４４ｂ間に位置し、挿通領域４５ｃが突起部４４ｂと内周側環状部材３６−１間に位置する。つまり、ステータ径方向外側から内側へ、挿通領域４５ａ、挿通領域４５ｂ、挿通領域４５ｃの順に並んでいる。

図４に示すように、各挿通穴３５−１においては、コイル線３２−１，３２−２がステータ径方向に隣接する状態で各挿通領域４５ａを通り、コイル線３２−３，３２−４がステータ径方向に隣接する状態で各挿通領域４５ｂを通り、コイル線３２−５，３２−６がステータ径方向に隣接する状態で各挿通領域４５ｃを通る。つまり、各挿通穴３５−１を通るコイル線３２−１〜３２−６が、突起部４４ａ，４４ｂにより２本単位でステータ径方向に分けられる。これによって、コイル線３２−１〜３２−６は、ステータコア２１よりステータ軸方向一方側に張り出したコイルエンド位置ではステータ径方向に拡張され、コイル線３２−１，３２−２とコイル線３２−３，３２−４のステータ径方向間隔、及びコイル線３２−３，３２−４とコイル線３２−５，３２−６のステータ径方向間隔が広がる。

図７〜９に示すように、コイル線３２−１，３２−２の先端部３２−１ｃ，３２−２ｃ同士、コイル線３２−３，３２−４の先端部３２−３ｃ，３２−４ｃ同士、及びコイル線３２−５，３２−６の先端部３２−５ｃ，３２−６ｃ同士を溶接により接合する際には、先端部３２−１ｃ，３２−２ｃと先端部３２−３ｃ，３２−４ｃの絶縁距離、及び先端部３２−３ｃ，３２−４ｃと先端部３２−５ｃ，３２−６ｃの絶縁距離を確保する必要がある。これに対して本実施形態では、図４，６に示すように、カフサ部品３１−１の各挿通穴３５−１を通るコイル線３２−１〜３２−６が突起部４４ａ，４４ｂにより誘導されて溶接ブロック単位、実施形態では２本毎にステータ径方向に分けられることで、先端部３２−１ｃ，３２−２ｃと先端部３２−３ｃ，３２−４ｃのステータ径方向間隔、及び先端部３２−３ｃ，３２−４ｃと先端部３２−５ｃ，３２−６ｃのステータ径方向間隔を広げることができ、相内絶縁距離を容易に確保することができる。したがって、相内絶縁距離を確保するために、コイル線３２−１〜３２−６（ステータコア２１よりステータ軸方向一方側に張り出したコイルエンド部分）をステータ径方向に曲げ加工する工程が不要となり、そのための専用の設備も不要となる。その結果、ステータの製造コストを削減することができる。また、突起部４４ａ，４４ｂにより、セグメントコイル２２とカフサ部品３１−１との接触面積が増加し、ワニスによるセグメントコイル２２の固定が容易となる。

なお、突起部４４ａ，４４ｂのステータ径方向幅については、ステータ軸方向他方側端部の幅をステータ軸方向一方側端部の幅より狭くし、ステータ軸方向一方側から他方側へ向かうにつれて幅を徐々に狭くすることも可能である。この突起部４４ａ，４４ｂにより、各挿通穴３５−１を通るコイル線３２−１〜３２−６をさらに容易にステータ径方向に拡張することができる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

２１ステータコア、２２セグメントコイル、２３ヨーク、２４ティース、２５スロット、３１−１，３１−２カフサ部品、３２−１〜３２−６コイル線、３２−１ｃ〜３２−６ｃ先端部、３４−１，３４−２サポート部、３５−１挿通穴、３６−１内周側環状部材、３７−１外周側環状部材、４４ａ，４４ｂ突起部、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ挿通領域。

Claims

周方向に隣接するティース間にスロットが形成され、複数のスロットが周方向に互いに間隔をおいて形成されたステータコアと、
ティースの軸方向一方側の端面に設置されたサポート部を有し、周方向に隣接するサポート部間に挿通穴がスロットに面して形成され、複数の挿通穴が周方向に互いに間隔をおいて形成されたカフサ部品と、
スロット及び挿通穴を通ってステータコアに巻装されたセグメントコイルと、
を備え、
セグメントコイルにおいては、コイル線がスロット内で径方向に重ねられ、周方向位置が異なるスロットを通り且つ径方向位置が１本分ずれたコイル線同士がステータコアより軸方向一方側で曲げられて溶接ブロック単位で接合され、
カフサ部品は、サポート部より挿通穴へ突出し、各挿通穴を通るコイル線を溶接ブロック単位で径方向に分けるための突起部をさらに有する、回転電機のステータ。