JP2004080902A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能な回転電機を提供する。
【解決手段】固定子鉄心１２の磁極テイース１１ｂの軸方向両端側をそれぞれ覆うように装着された一対の絶縁部材１３、１４を備え、複数の線材１５の一端側を、絶縁部材１３、１４のいずれか一方の背面を磁極テイース１１ｂの長手方向に沿って根元側へ延在させるとともに、磁極テイース１１ｂの幅方向に一列に配置して固定し、各線材１５の他端側を、磁極テイース１１ｂの長手方向に順次位置をずらして幅方向に折曲させ、両絶縁部材１３、１４を巻芯にして各線材１５を一緒に所定の層数フラット状に巻回するとともに各線材１５を電気的に並列接続して形成される複数の固定子コイル１６を備える。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、発電機、電動機等のような回転電機に係り、特にその固定子コイルのコイルエンド部を低くして小型化を図る構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特に、回転電機の小型高出力化については、固定子コイルの鉄心のスロット内における占積率の向上、およびこの固定子コイルのスロット外における渡り部、すなわちコイルエンド部の整列化が必要であり、例えば日本特許第２９２７２８８号公報等に開示されているように、種々の改良が提案されている。
【０００３】
図１７（Ａ）、（Ｂ）はこの種従来の回転電機、特に自動車の電装部品に代表される低電圧、大電流駆動の電動機の固定子コイルの要部をフロント側およびリヤ側からそれぞれ見た斜視図、図１８は図１７における固定子コイルに適用される導体セグメントの構成を示す斜視図である。
図において、１は内層側導体部１ａ、外層側導体部１ｂおよびターン部１ｃでＵ字状に形成された導体セグメントで、銅の帯状部材を折り曲げることにより形成されている。そして、このように形成された導体セグメント１を、固定子鉄心２のリヤ側にターン部１ｃが揃うように複数個配置する。次いで、図１７（Ｂ）に示すようにそれぞれ内層側導体部１ａと外層側導体部１ｂが周方向に所定のスロット数間の寸法に相当するだけ離反するようにターン部１ｃを折曲させる。その後、図示はしないが外層側導体部１ｂがスロットの深さ方向の奥側に、内層側導体部１ａがスロットの深さ方向の手前側にそれぞれ位置するように挿入し、図１７（Ａ）に示すようにフロント側に延出される所定の導体セグメント１の端部同士を、例えば溶接、ろう付け等により順次接合して接合部３ａを形成しコイル３が構成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転電機の固定子コイルは、以上のようにＵ字状に形成された短尺の導体セグメント１を、固定子鉄心２のスロットにリア側から挿入し、フロント側に延出する端部同士を接合することにより構成されている。したがって、多数の短尺の導体セグメント１をひとつひとつ接合しなければならないため、作業性が悪く量産性が低下し、又、端部同士を接合するためには治具によりその一部をクランプする必要があるので、クランプ代だけ固定子鉄心２から余分に延出させなければならず、さらに又、Ｕ字状成形時に絶縁層が損傷するのを防止する上で、ある程度曲率を大きくしなければならないため、コイルエンド部が高くなり薄型化が困難になる等の問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、量産性の向上は勿論のこと、薄型化が可能な回転電機を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る回転電機は、固定子鉄心の磁極テイースの軸方向両端側をそれぞれ覆うように装着された一対の絶縁部材を備え、複数の線材の一端側を、絶縁部材のいずれか一方の背面を磁極テイースの長手方向に沿って根元側へ延在させるとともに、磁極テイースの幅方向に一列に配置して固定し、各線材の他端側を、磁極テイースの長手方向に順次位置をずらして幅方向に折曲させ、両絶縁部材を巻芯にして各線材を一緒に所定の層数フラット状に巻回するとともに各線材を電気的に並列接続して形成される複数の固定子コイルを備えたものである。
【０００７】
又、この発明の請求項２に係る回転電機は、請求項１において、一方の絶縁部材の背面に磁極テイースの長手方向を分割する段差部を形成し、段差部によって分割された各背面に各線材を分配して折曲させるようにしたものである。
【０００８】
又、この発明の請求項３に係る回転電機は、請求項２において、段差部を複数段形成したものである。
【０００９】
又、この発明の請求項４に係る回転電機は、請求項２または３において、絶縁部材の段差部の各線材が折曲される側の磁極テイースの幅方向端部近傍に突起部を形成したものである。
【００１０】
又、この発明の請求項５に係る回転電機は、請求項２または３において、絶縁部材の磁極テイースの幅方向端部の側面に、各線材が嵌合可能で磁極テイースの軸方向に延在する複数の案内溝を形成したものである。
【００１１】
又、この発明の請求項６に係る回転電機は、請求項２または３において、絶縁部材の背面に各線材が嵌合可能で磁極テイースの幅方向に延在する複数の案内溝を形成したものである。
【００１２】
又、この発明の請求項７に係る回転電機は、請求項２または３において、段差部の高さを各線材の線径とほぼ同じ寸法に形成したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における回転電機の要部の構成を示す平面図、図２は図１における線ＩＩ−ＩＩに沿った断面を示す断面図、図３は図２における線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面を示す断面図、図４は図１における回転電機の要部の構成を示す斜視図、図５は図４における回転電機の要部の構成を展開して示す斜視図である。
【００１４】
図において、１１はヨーク１１ａおよびヨーク１１ａの一側から磁極テイース１１ｂが突出して形成される鉄心部材で、各ヨーク１１ａの端部同士を連結させ、磁極テイース１１ｂが内側となるよう周方向に所定の数だけ環状に配置することにより固定子鉄心１２を構成している。１３、１４は各磁極テイース１１ｂの軸方向（図５中矢印Ｌ_１で示す）両端をそれぞれ覆うように装着される一対の絶縁部材で、磁極テイース１１ｂに幅方向（図５中矢印Ｗで示す）から挟持するように嵌着される胴部１３ａ、１４ａ、およびこれら各胴部１３ａ、１４ａの磁極テイース長手方向（図５中矢印Ｌ_２で示す）両端に形成され、磁極テイース１１ｂの先端およびヨーク１１ａにそれぞれ嵌着されるフランジ部１３ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃによりそれぞれ構成されている。
【００１５】
そして、一方の絶縁部材１３のヨーク１１ａに嵌着される側のフランジ部１３ｃの胴部１３ａの背面と対応する位置には、磁極テイース長手方向に開口する開口部１３ｄが形成されている。１５は複数（図示では４本）の線材で、図１に示すように各一端側は、絶縁部材１３の胴部１３ａの背面を磁極テイース長手方向に沿って根元側、すなわちヨーク１１ａ側に延在され、開口部１３ｄ近傍において磁極テイース幅方向に一列配置（図中※１で示す）して固定され、各他端側は、胴部１３ａの背面上で磁極テイース長手方向に順次位置をずらして、磁極テイース幅方向に折曲（図中※２で示す）され、各線材１５は一緒に両絶縁部材１３、１４の各胴部１３ａ、１４ａの周囲に沿って所定の層数フラット状に巻回されており、各線材１５は電気的に並列接続されて複数の固定子コイル１６が構成されている。
【００１６】
このように上記実施の形態１によれば、各線材１５の一端側を絶縁部材１３の胴部１３ａの背面を磁極テイース長手方向に沿ってヨーク１１ａ側に延在させるとともに、開口部１３ｄの近傍において磁極テイース幅方向に一列に配置して固定する。そして、他端側を胴部１３ａの背面上で、磁極テイース長手方向に順次位置をずらして磁極テイース幅方向に折曲させ、各線材１５を一緒に両絶縁部材１３、１４の各胴部１３ａ、１４ａの周囲に沿って所定の層数ずつフラット状に巻回し、それぞれ電気的に並列接続してそれぞれ固定子コイル１６を構成するようにしているので、角状部材を用いた場合と同様に大電流駆動が可能になることは勿論のこと、コイルエンド部が固定子コイル１６より外方に延出することがないために薄型化が可能になり、又、同時巻回により固定子コイル１６を形成することができるため、量産性の向上を図ることが可能になる。
【００１７】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２における回転電機の要部の構成を示す平面図、図７は図６における線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った断面を示す断面図、図８は図７における各固定子コイル端末間の接続を各磁極テイースが展開された状態で示す接続図である。
図において、上記実施の形態１におけると同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００１８】
２１は各磁極テイース１１ｂの軸方向一端側を覆うように装着される絶縁部材で、上記実施の形態１における絶縁部材１３と同様の胴部２１ａ、両フランジ部２１ｂ、２１ｃおよび開口部２１ｄを有しており、胴部２１ａの背面にはこの背面を磁極テイース長手方向に２分割する段差ｈが形成されている。そして各磁極テイース１１ｂの軸方向他端側には、上記実施の形態１におけると同様に絶縁部材１４が装着されている。
【００１９】
２２は複数（図示では８本）の線材で、例えば半数４本の各一端側は、胴部２１ａの段差ｈによって形成される低い側の背面を、又、残りの半数４本の各一端側は高い方の背面を、それぞれ磁極テイース長手方向に根元側、すなわちヨーク１１ａ側に重なって延在され、開口部２１ｄ近傍において、各４本ずつが一列で２段に配置されて固定され、各他端側はそれぞれ４本ずつ、胴部２１ａの各高低両背面上で磁極テイース長手方向に順次位置をずらして、磁極テイース幅方向に折曲され、８本一緒に両絶縁部材２１、１４の各胴部２１ａ、１４ａの周囲に沿って所定の層数（図示では３層）だけフラット状に巻回されており、各線材２２は電気的に並列接続されてそれぞれ固定子コイル２３が構成される。
【００２０】
このように上記実施の形態２によれば、絶縁部材２１の胴部２１ａの背面に、この背面を磁極テイース長手方向に２分割する段差ｈを形成し、各線材２２の半数の各一端側は、胴部２１ａの段差ｈによって形成される低い側の背面を、又、残りの半数の各一端側は、高い側の背面をそれぞれ磁極テイース長手方向に沿ってヨーク１１ａ側に延在させるとともに、開口部２１ｄの近傍において、各半数ずつを一列で２段に配置して固定する。
【００２１】
そして、各他端側は、それぞれ半数ずつ胴部２１ａの各高低両背面上で、磁極テイース長手方向に順次位置をずらして磁極テイース幅方向に折曲し、全数同時に両絶縁部材２１、１４の各胴部２１ａ、１４ａの周囲に沿って所定の層数だけフラット状に巻回し、それぞれ電気的に並列接続して固定子コイル２３を構成するようにしているので、上記実施の形態１におけると同様に大電流駆動が可能になることは勿論のこと、線材２２の本数が増加して開口部２１ｄで２段配置の必要が生じても、胴部２１ａの背面に形成された段差ｈにより、線材２２が捩れたり巻き乱れが発生するのを防止して平坦に巻回することができるため、コイルエンド部が固定子コイル２３より外方に延出するのを無くし、薄型化が可能になる。
【００２２】
なお、上記構成では段差ｈを１ヶ所形成した場合について説明したが、段差ｈを複数ヶ所、すなわち複数段形成することにより、線材２２の本数がさらに増加した場合にも対応できるようになり、薄型化は勿論のことさらに大電流駆動が可能になる。
又、図８に示すように、複数の鉄心部材１１に固定子コイル２３を、それぞれ渡りながら順次巻回することにより、各固定子コイル２３間の結線作業を不要とし、組立作業性の向上を図ることができる。
さらに又、段差ｈを線材２２の線径とほぼ同じ寸法に形成することにより、線材２２の本数が増加しても、捩れたり巻き乱れが発生することなく平坦に巻回することができ、さらに薄型化が可能になる。
【００２３】
実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３における回転電機の要部の構成を示す平面図、図１０は図９における線Ｘ−Ｘに沿った断面を示す断面図、図１１は図９における絶縁部材の構成を示す平面図である。
図において、上記各実施の形態１、２におけると同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００２４】
２４は各磁極テイース１１ｂの軸方向一端側を覆うように装着される絶縁部材で、上記実施の形態１における絶縁部材１３と同様の胴部２４ａ、両フランジ部２４ｂ、２４ｃ、および開口部２４ｄを有しており、胴部２４ａの背面にはこの背面を磁極テイース長手方向に２分割する段差ｈが形成されるとともに、この段差ｈ部の各線材２２が折曲される側の磁極テイース幅方向端部近傍に突起部２４ｅが形成されている。そして、この突起部２４ｅにより各線材２２は各４本ずつ磁極テイース長手方向の移動が規制されている。
【００２５】
このように上記実施の形態３によれば、段差ｈ部の各線材２２が折曲される側の磁極テイース幅方向端部近傍に突起部２４ｅを形成して、各線材２２が磁極テイース長手方向に移動するのを規制しているので、各線材２２に捩れや巻き乱れが発生することなく平坦に巻回することができ、さらに薄型化が可能になる。
なお、上記構成では断面矩形状の突起部２４ｅを形成した場合について説明したが、断面コーナ部を面取りしたり、断面形状をコーナ部のない形状とすることにより、線材２２の巻回時における絶縁層の破損を防止することができ、信頼性の向上を図ることが可能になる。
【００２６】
実施の形態４．
図１２はこの発明の実施の形態４における回転電機の要部の構成を示す平面図、図１３は図１２における絶縁部材の構成を示す平面図、図１４は絶縁部材の図１３とは異なる構成を示す平面図である。
図において、上記各実施の形態１、２におけると同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００２７】
２５は各磁極テイース１１ｂの軸方向一端側を覆うように装着される絶縁部材で、上記実施の形態１における絶縁部材１３と同様の胴部２５ａ、両フランジ部２５ｂ、２５ｃ、および開口部２５ｄを有しており、胴部２５ａの背面にはこの背面を磁極テイース長手方向に２分割する段差ｈが形成されるとともに、磁極テイース幅方向の端部、すなわち胴部２５ａの側面には各線材２２が嵌合可能で、断面円弧状を有し磁極テイース軸方向に延在する複数の案内溝２５ｅが形成されている。そして、この案内溝２５ｅにより各線材２２はそれぞれ磁極テイース長手方向の移動が規制されている。
【００２８】
このように上記実施の形態４によれば、胴部２５ａの側面に各線材２２が嵌合可能で、断面円弧状を有し磁極テイース軸方向に延在する複数の案内溝２５ｅを形成して、各線材２２が磁極テイース長手方向に移動するのを規制しているので、各線材２２に捩れや巻き乱れが発生することなく平坦に巻回することができ、さらに薄型化が可能になる。
【００２９】
又、絶縁部材２５に代えて、図１４に示すように絶縁部材２５と同様の胴部２６ａ、両フランジ部２６ｂ、２６ｃ、開口部２６ｄおよび段差ｈがそれぞれ形成されるとともに、胴部２６ａの側面に各線材２２が嵌合可能で、断面Ｖ字状を有し磁極テイース軸方向に延在する複数の案内溝２６ｅが形成された絶縁部材２６を用いても上記と同様の効果を得ることができる。
なお、上記両絶縁部材２５、２６では、各案内溝２５ｅ、２６ｅが各胴部２５ａ、２６ａの一方の側面に形成された場合について説明したが、各案内溝２５ｅ、２６ｅを各胴部２５ａ、２６ａの両側面に形成すれば、上記効果はさらに増加されることは言うまでもない。
【００３０】
実施の形態５．
図１５はこの発明の実施の形態５における回転電機の要部の構成を示す平面図、図１６は図１５における回転電機の要部の構成を示す側面図である。
図において、上記各実施の形態１、２におけると同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００３１】
２７は各磁極テイース１１ｂの軸方向一端側を覆うように装着される絶縁部材で、上記実施の形態１における絶縁部材１３と同様の胴部２７ａ、両フランジ部２７ｂ、２７ｃ、および開口部２７ｄを有しており、胴部２７ａの背面にはこの背面を磁極テイース長手方向に２分割する段差ｈが形成されるとともに、胴部２７ａの背面には各線材（図示せず）が嵌合可能で、断面円弧状を有し磁極テイース幅方向に延在する複数の案内溝２７ｅが形成されている。そして、この案内溝２７ｅにより各線材（図示せず）はそれぞれ磁極テイース長手方向の移動が規制されている。
【００３２】
このように上記実施の形態５によれば、胴部２７ａの背面に各線材が嵌合可能で、断面円弧状を有し磁極テイース軸方向に延在する複数の案内溝２７ｅを形成して、各線材が磁極テイース長手方向に移動するのを規制しているので、各線材２２に捩れや巻き乱れが発生することなく平坦に巻回することができ、さらに薄型化が可能になる。
なお、案内溝２７ｅの断面形状は上記のような円弧状に限定されるものではなく、例えばＶ字状等としても上記と同様の効果を発揮し得ることは言うまでもない。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、固定子鉄心の磁極テイースの軸方向両端側をそれぞれ覆うように装着された一対の絶縁部材を備え、複数の線材の一端側を、絶縁部材のいずれか一方の背面を磁極テイースの長手方向に沿って根元側へ延在させるとともに、磁極テイースの幅方向に一列に配置して固定し、各線材の他端側を、磁極テイースの長手方向に順次位置をずらして幅方向に折曲させ、両絶縁部材を巻芯にして各線材を一緒に所定の層数フラット状に巻回するとともに各線材を電気的に並列接続して形成される複数の固定子コイルを備えたので、量産性の向上は勿論のこと、薄型化が可能な回転電機を提供することができる。
【００３４】
又、この発明の請求項２によれば、請求項１において、一方の絶縁部材の背面に磁極テイースの長手方向を分割する段差部を形成し、段差部によって分割された各背面に各線材を分配して折曲させるようにしたので、線材の本数が増加しても、捩れたり巻き乱れが発生することなく平坦に巻回することができ、薄型化が可能な回転電機を提供することができる。
【００３５】
又、この発明の請求項３によれば、請求項２において、段差部を複数段形成したので、線材の本数がさらに増加しても、薄型化が可能な回転電機を提供することができる。
【００３６】
又、この発明の請求項４によれば、請求項２または３において、絶縁部材の段差部の各線材が折曲される側の磁極テイースの幅方向端部近傍に突起部を形成したので、薄型化は勿論のこと、巻線の作業性の向上を図ることが可能な回転電機を提供することができる。
【００３７】
又、この発明の請求項５によれば、請求項２または３において、絶縁部材の磁極テイースの幅方向端部の側面に、各線材が嵌合可能で磁極テイースの軸方向に延在する複数の案内溝を形成したので、薄型化は勿論のこと、巻線の作業性の向上を図ることが可能な回転電機を提供することができる。
【００３８】
又、この発明の請求項６によれば、請求項２または３において、絶縁部材の背面に各線材が嵌合可能で磁極テイースの幅方向に延在する複数の案内溝を形成したので、薄型化は勿論のこと、巻線の作業性の向上を図ることが可能な回転電機を提供することができる。
【００３９】
又、この発明の請求項７によれば、請求項２または３において、段差部の高さを各線材の線径とほぼ同じ寸法に形成したので、線材の本数が増加しても、捩れたり巻き乱れが発生することなくさらに平坦に巻回することができ、薄型化が可能な回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における回転電機の要部の構成を示す平面図である。
【図２】図１における線ＩＩ−ＩＩに沿った断面を示す断面図である。
【図３】図２における線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面を示す断面図である。
【図４】図１における回転電機の要部の構成を示す斜視図である。
【図５】図４における回転電機の要部の構成を展開して示す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態２における回転電機の要部の構成を示す平面図である。
【図７】図６における線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った断面を示す断面図である。
【図８】図７における各固定子コイル端末間の接続を各磁極テイースが展開された状態で示す接続図である。
【図９】この発明の実施の形態３における回転電機の要部の構成を示す平面図である。
【図１０】図９における線Ｘ−Ｘに沿った断面を示す断面図である。
【図１１】図９における絶縁部材の構成を示す平面図である。
【図１２】この発明の実施の形態４における回転電機の要部の構成を示す平面図である。
【図１３】図１２における絶縁部材の構成を示す平面図である。
【図１４】絶縁部材の図１３とは異なる構成を示す平面図である。
【図１５】この発明の実施の形態５における回転電機の要部の構成を示す平面図である。
【図１６】図１５における回転電機の要部の構成を示す側面図である。
【図１７】従来の回転電機の固定子コイルの要部をフロント側およびリヤ側からそれぞれ見た斜視図である。
【図１８】図１７における固定子コイルに適用される導体セグメントの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１　鉄心部材、１１ａ　ヨーク、１１ｂ　磁極テイース、
１２　固定子鉄心、１３，１４，２１，２４，２５，２６，２７　絶縁部材、
１３ａ，１４ａ，２１ａ，２４ａ，２５ａ，２６ａ，２７ａ　胴部、
１３ｂ，１３ｃ，１４ｂ，１４ｃ，２１ｂ，２１ｃ，２４ｂ，２４ｃ，２５ｂ，２５ｃ，２６ｂ，２６ｃ，２７ｂ，２７ｃ　フランジ部、
１３ｄ，２１ｄ，２４ｄ，２５ｄ，２６ｄ，２７ｄ　開口部、２４ｅ　突起部、２５ｅ，２６ｅ，２７ｅ　案内溝、１５，２２　線材、
１６，２３　固定子コイル、ｈ　段差。

Claims (7)

1. 固定子鉄心の磁極テイースの軸方向両端側をそれぞれ覆うように装着された一対の絶縁部材を備え、複数の線材の一端側を、上記絶縁部材のいずれか一方の背面を上記磁極テイースの長手方向に沿って根元側へ延在させるとともに、上記磁極テイースの幅方向に一列に配置して固定し、上記各線材の他端側を、上記磁極テイースの長手方向に順次位置をずらして幅方向に折曲させ、上記両絶縁部材を巻芯にして上記各線材を一緒に所定の層数フラット状に巻回するとともに上記各線材を電気的に並列接続して形成される複数の固定子コイルを備えたことを特徴とする回転電機。
2. 上記一方の絶縁部材の背面に上記磁極テイースの長手方向を分割する段差部を形成し、上記段差部によって分割された各背面に上記各線材を分配して上記折曲させたことを特徴とする請求項１記載の回転電機。
3. 上記段差部は複数段形成されていることを特徴とする請求項２記載の回転電機。
4. 上記絶縁部材の段差部の上記各線材が折曲される側の上記磁極テイースの幅方向端部近傍に突起部を形成したことを特徴とする請求項２または３記載の回転電機。
5. 上記絶縁部材の上記磁極テイースの幅方向端部の側面に、上記各線材が嵌合可能で上記磁極テイースの軸方向に延在する複数の案内溝が形成されていることを特徴とする請求項２または３記載の回転電機。
6. 上記絶縁部材の背面に上記各線材が嵌合可能で上記磁極テイースの幅方向に延在する複数の案内溝が形成されていることを特徴とする請求項２または３記載の回転電機。
7. 上記段差部の高さは上記各線材の線径とほぼ同じ寸法に形成されていることを特徴とする請求項２または３記載の回転電機。

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