JP6459084B2 - 回転電機のステータ - Google Patents
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Description
また、特許文献2には、スロット絶縁紙として、ステータコアから張り出した延長部分に切り込みが形成され、意図しない箇所での破損(破れ)が防止されたスロット絶縁紙が記載されている。
また、本発明によれば、信頼性の高い回転電機のステータを低コストで提供できる。
[実施形態]
図1は、実施形態に係る回転電機の全体構成を示す概略構成図(断面図)である。
図1に示すように、回転電機1は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車のような車両に搭載される走行用モータである。但し、本発明の構成は、走行用モータに限らず、発電用モータやその他用途のモータ、または車両用以外の回転電機(発電機を含む)にも適用可能である。
冷媒供給システムは、ステータ3やロータ4等に冷媒を供給する。冷媒の一例は、例えばAT(オートマチックトランスミッション)のトランスミッションにおいて潤滑および動力伝達等に用いられる作動油である。回転電機1は、ステータ3の一部が冷媒に浸かった状態で使用される。
ロータ4は、出力シャフト5に外嵌された円筒状に形成されている。なお、以下の説明では、出力シャフト5の軸線Cに沿う方向を軸方向といい、軸線Cに直交して軸線Cから放射状に延びる方向を径方向といい、軸線C周りの周方向を単に周方向という。
図2および図3に示すように、ステータ3は、ステータコア10と、ステータコア10に装着された複数相(例えば、U相、V相、W相)のステータコイル20(コイル)と、ステータコア10とステータコイル20とを絶縁するスロット絶縁紙40と、を備えている。
図4に示すように、ステータコイル20は、断面矩形状の平角線により形成された複数の導体セグメント21を有する。ステータコイル20は、導体セグメント21を所定本数(本実施形態では4本)毎に径方向に並べて束とした複数のコイルセグメント群22により構成されている。図4および図5に示すように、各導体セグメント21は、平行に延在する一対の脚部24と、両脚部24を連結する湾曲した連結部26と、を有するU字状に形成された状態でスロット13に挿入された後、スロット13から突出した部分に曲げ加工が行なわれる。各導体セグメント21は、ステータコア10の一端から軸方向の一方側に突出する一対の端部21aを有している。導体セグメント21のうち端部21aの先端を除く箇所は、絶縁被膜28によって絶縁されている。
図6に示すように、外周部41における軸方向の一方側(導体セグメント21の端部21aが配置されている側)の端縁49には、径方向から見て軸方向の他方側に窪む落ち込み部50が形成されている。落ち込み部50は、スロット絶縁紙40における軸方向の一方側の端縁(以下、スロット絶縁紙40の一端縁という。)全体のうち、外周部41に対応する箇所のみに形成されている。スロット絶縁紙40の一端縁における落ち込み部50以外の箇所は、軸方向に直交するいずれかの方向に沿って延びている。落ち込み部50は、径方向から見て、スロット絶縁紙40の一端縁における落ち込み部50以外の箇所に対して滑らかに連なっている。
スロット絶縁紙40は、1枚の絶縁紙から切り出すことにより形成される。絶縁紙は、例えば繊維質からなる紙や、樹脂フィルム、紙および樹脂フィルムを積層したシート等である。一般に、絶縁紙は、その面内における所定方向において引張強度が最も高くなるように形成されている。例えば、絶縁紙は、図7に示すようにロール状に巻かれた状態で供給され、絶縁紙61のロール体60の周方向において引張強度が最も高くなっている。本実施形態では、スロット絶縁紙40は、図7中の2点鎖線で示すように、絶縁紙61における引張強度が最も高い方向(ロール体60の周方向)が、スロット13内のステータコイル20周りの周方向に沿うように切り出されて、スロット13内に配置されている。すなわち、スロット絶縁紙40は、絶縁紙61の面内における引張強度が最も高い方向に直交する方向(図示の例では、帯状の絶縁紙61の幅方向)が、軸方向に沿うように切り出されて、スロット13内に配置されている。
図5および図6に示すように、ステータコイル20は、導体セグメント21をスロット13に挿入した後、ステータコア10から軸方向の一方側に突出した導体セグメント21の端部21aを周方向に曲げることにより形成されている。導体セグメント21の端部21aを周方向に曲げる際、導体セグメント21は、スロット13の端縁に対向する箇所を支点として曲げられる。このため、スロット絶縁紙40の張出部47は、導体セグメント21の端部21aとともに曲げられ、スロット絶縁紙40の張出部47には、ステータコイル20周りの周方向の引張応力が発生する。しかも、スロット13に挿入された複数の導体セグメント21は、周方向の両側に向かって曲げられる。このため、スロット絶縁紙40のうち周方向に沿って配置された外周部41は、周方向の両側に引っ張られる。その結果、スロット絶縁紙40の外周部41における軸方向の一方側の端縁49には、その周囲よりも強い引張応力が発生する。
なお、上述した端縁49の長さとは、スロット絶縁紙40をシート状に展開した状態の平面視における端縁49全体の長さである。以下の説明における落ち込み部の長さも同様であり、直線部分や曲線部分を含む平面視形状に沿った長さである。
[実施形態の第1変形例]
図8は、実施形態の第1変形例に係るステータの一部を示す斜視図である。なお、図8では、ステータコイル20を2点鎖線で示している。
図8に示すように、落ち込み部150は、径方向から見て、第1実施形態の落ち込み部50の隅部53よりも曲率半径が大きく、かつ、中心角が180度よりも小さい円弧状に形成されている。すなわち、落ち込み部150の略全体が隅部153となっている。落ち込み部150の長さは、実施形態の落ち込み部50の長さよりも長くなっている。
特に、本変形例では、落ち込み部150の略全体が円弧状の隅部153となっているので、外周部41の端縁49に発生する引張応力を、落ち込み部150の広範囲に均等に分散させることができる。これにより、スロット絶縁紙40の特定の箇所に引張応力が集中してスロット絶縁紙40が破れることを防止できる。
図9は、実施形態の第2変形例に係るステータの一部を示す斜視図である。なお、図9では、ステータコイル20を2点鎖線で示している。
図9に示すように、落ち込み部250により囲まれた領域は、径方向から見て、等脚台形状に形成されている。落ち込み部250は、一対の隅部253A,253Bと、一対の隅部253A,253Bの間に設けられ、径方向から見て軸方向に直交する方向に沿って直線状に延在する底辺部255と、底辺部255の一端に対して第1の隅部253Aを介して接続して直線状に延在し、底辺部255とのなす角度が鈍角である第1脚部257Aと、底辺部255の他端に対して第2の隅部253Bを介して接続して直線状に延在し、底辺部255とのなす角が鈍角である第2脚部257Bと、脚部257A,257Bとスロット絶縁紙40の一端縁における落ち込み部250以外の箇所とを接続する一対の角部251A,251Bと、を備えている。
例えば、上記実施形態では、軸方向の一方側を各導体セグメント21の端部21aが配置される側として説明しているが、軸方向の一方側を各導体セグメント21の連結部26が配置される側としてもよい。すなわち、上記実施形態においては、落ち込み部50,150,250が、各導体セグメント21の端部21aが配置される側の端縁49に形成されているが、各導体セグメント21の連結部26が配置される側の端縁に形成されていてもよい。また、落ち込み部は、外周部41における軸方向の両側の端縁に形成されていてもよい。これにより、湾曲した連結部26の形状に倣って曲げられたスロット絶縁紙40の破損を抑制できる。
また、落ち込み部の形状は、上記実施形態およびその変形例において示した形状に限定されず、任意の形状に形成できる。
Claims (4)
- ステータコアと、
平角線により形成され前記ステータコアのスロットに配置されたコイルと、
前記スロットに挿入され、前記ステータコアと前記コイルとを絶縁するスロット絶縁紙と、を備え、
前記スロット絶縁紙は、前記ステータコアの径方向において前記コイルの外側に位置する外周部を備え、
前記外周部における前記ステータコアの軸方向の一方側の端縁には、前記径方向から見て前記軸方向の他方側に窪むとともに、前記径方向から見て隅部が曲線状に形成された落ち込み部が形成され、
前記落ち込み部は、前記外周部のみに形成されている、
ことを特徴とする回転電機のステータ。 - 前記落ち込み部の長さは、前記径方向から見た前記落ち込み部の一端部と、前記径方向から見た前記落ち込み部の他端部と、を結ぶ線分を直径とする半円の円周の長さよりも長い、
ことを特徴とする請求項1に記載の回転電機のステータ。 - 前記落ち込み部は、
一対の前記隅部と、
前記径方向から見て前記軸方向に直交する方向に沿って直線状に延在する底辺部と、
前記底辺部の一端に対して第1の前記隅部を介して接続して直線状に延在し、前記底辺部とのなす角度が鈍角である第1脚部と、
前記底辺部の他端に対して第2の前記隅部を介して接続して直線状に延在し、前記底辺部とのなす角度が鈍角である第2脚部と、
を備える、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の回転電機のステータ。 - 前記スロット絶縁紙は、1枚の絶縁紙により形成され、前記絶縁紙における引張強度が最も高い方向が、前記コイル周りの周方向に沿う状態で配置されている、
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の回転電機のステータ。
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