JP7258001B2 - モータ用絶縁紙 - Google Patents

Description

本発明は、モータ用絶縁紙に関する。

従来、モータ用絶縁紙が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

上記特許文献１には、リング状のステータの内部にロータが回転可能に配置されたモータが開示されている。上記特許文献１には、ステータに複数のスロットが等間隔で形成され、これらのスロットにコイルが挿入され、スロットを構成する壁面とコイルとの間の絶縁性を図るためにこれらの壁面とコイルとの間に絶縁紙が装着されていること、が記載されている。

上記特許文献２には、薄板鋼板を積層して形成されたリング状の電機子コアに複数のスロットが等間隔で形成された回転電機の電機子が開示されている。上記特許文献２には、スロット内に第１電機子コイル及び第２電機子コイルが装着されており、これらの第１電機子コイル及び第２電機子コイルの間に絶縁を行うための絶縁部材が設けられていること、が記載されている。

特開２００６－２１７７０７号公報 特開２０００－４１３５１号公報

しかしながら、上記特許文献１及び２に記載の絶縁紙では、コイルの成形（加工）時に、コイルが所定の方向に折り曲げられる（引っ張られる）ことによって、コイルの曲げ応力が絶縁紙に対して作用するため、絶縁紙の端面等が引っ張られて破損する恐れがある。

また、コイル成形時に絶縁紙の破損等が発生した場合には、コイルとステータコアとの間の絶縁が確保されず品質不良となる。このため、コイル成形時に絶縁紙の破損等を発見できる場合には対処することが可能であるが、絶縁紙の破損等を見落とした場合には不具合につながる可能性が高い。また、絶縁紙を組み替える場合には、成形（加工）したコイルは再利用が不可になるだけではなく、絶縁紙の組替（やり直し）工数が発生するため、不要なコストがかかる。

本発明は、上記問題点を解消すべくなされたものであって、コイル成形時に応力が作用することにより破損することを抑制可能なモータ用絶縁紙を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、次のように構成されている。

（１）本発明によるモータ用絶縁紙は、モータを構成するステータコアに形成されたスロットの内部に挿入され、前記ステータコアと前記スロットに挿入されるコイルとを絶縁するためのモータ用絶縁紙であって、前記スロットの内部に収容される非突出部と、前記スロットの端部から前記ステータコアの軸線方向に突出する突出部と、を有し、前記コイルの折り曲げに伴って前記突出部に作用する応力を緩和する応力緩和部が設けられていること、を特徴とする。

上記構成によれば、コイル成形（加工）時に、コイルが所定の方向に折り曲げられることに伴ってコイルの曲げ応力が突出部に対して作用することにより、突出部が所定の方向に引っ張られたとしても、突出部の応力緩和部により応力が緩和される。このため、突出部が破損することを抑制できる。

（２）本発明によるモータ用絶縁紙において、前記突出部は、前記スロットの端部に向けて折り返された折返部を有し、前記折返部に、前記応力緩和部が設けられているとよい。このように構成すれば、折返部を設けることにより剛性を高めることができるため、剛性の高い部分に応力緩和部を設けることができる。このため、コイル成形（加工）時に、コイルの折り曲げに伴って折返部に対して応力が作用したとしても、突出部が破損することを抑制できる。

（３）本発明によるモータ用絶縁紙において、前記突出部は、前記スロットに対して前記コイルと共に挿入された状態において、前記コイル側を向く内向部と、前記内向部とは反対側を向く外向部とを有し、前記応力緩和部は、前記突出部において、前記外向部から前記内向部に向けて湾曲あるいは屈曲した曲部によって構成され、前記曲部は、前記スロットに対する前記コイルの挿入方向に沿って延びるように形成されているとよい。このように構成すれば、曲部によってコイルがスロットに対して挿入された状態で固定されるため、スロット内においてコイルの位置決め及び加工前の姿勢制御を容易に行うことができる。

（４）本発明によるモータ用絶縁紙において、前記応力緩和部が、前記スロットに挿入された状態において、前記スロットの内側から外側へ向かう方向への応力を受けることにより伸長あるいは伸展可能なものとされているとよい。このように構成すれば、コイルの折り曲げに伴って応力緩和部に応力が作用した際に、応力緩和部が伸長あるいは伸展することにより応力が吸収されるため、突出部が破損することを抑制できる。

（５）本発明によるモータ用絶縁紙において、前記スロットに複数の前記コイルが並べて収容されるものであり、前記応力緩和部は、前記スロット内において隣接する前記コイル同士の間に配置可能なように形成されているとよい。このように構成すれば、応力緩和部を基準にして複数のコイルの各々をスロット内において所定の位置に容易に位置決めすることができるとともに、コイルの成形（加工）前の姿勢制御を容易に行うことができる。

（６）本発明によるモータ用絶縁紙において、前記応力緩和部は、前記突出部のうち、前記スロットに対して前記コイルと共に挿入された状態において、前記コイルに対して前記ステータコアの周方向一方側及び他方側に隣接する部分に設けられているとよい。このように構成すれば、コイル成形（加工）時に、ステータコアの周方向一方側及び他方側にコイルの折り曲げに伴って応力が作用した場合に、突出部がステータコアの周方向一方側及び他方側に対して破損することを抑制できる。

（７）本発明によるモータ用絶縁紙において、前記突出部は、前記スロットの端部に向けて折り返された折返部を有し、前記応力緩和部は、前記折返部における前記高さ方向の全領域に設けられているとよい。このように構成すれば、コイルをスロット内において所定の位置に容易に位置決めすることができる。また、上記の構成によれば、折返部の高さ方向の全領域においてコイルの折り曲げに伴う応力が緩和されるため、突出部に対して強い応力が作用したとしても突出部が破損することを抑制できる。

（８）本発明によるモータ用絶縁紙において、前記突出部は、前記スロットの端部に向けて折り返された折返部を有し、前記折返部の端部と前記ステータコアの表面とは、所定の間隔を隔てて配置されているとよい。このように構成すれば、折返部の端部とステータコアの表面との間の絶縁距離を確保することができる。

（９）本発明によるモータは、上記のモータ用絶縁紙を備えるステータと、前記ステータコアの内周側に回転可能に配置され、Ｓ極及びＮ極の磁石が周方向に沿って交互に配列されたロータとを備えること、を特徴とする。

上記構成によれば、コイル成形（加工）時に、コイルが所定の方向に折り曲げられることに伴ってコイルの曲げ応力が突出部に対して作用することにより、突出部が所定の方向に引っ張られたとしても、突出部の応力緩和部により応力が緩和される。このため、突出部が破損することを抑制できる。これにより、コイル成形時に応力が作用することにより破損することを抑制可能なモータ用絶縁紙を備えるモータを得ることができる。

本発明に係る態様によれば、コイル成形時に応力が作用することにより破損することを抑制可能なモータ用絶縁紙を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るモータの全体構成を説明するための断面図である。 本実施形態によるステータを示す斜視図である。 図２に示す領域Ａの拡大図である。 図２におけるコイルを部分的に省略して示したステータの斜視図である。 図４に示す領域Ｂの拡大図である。 （ａ）は、ステータのスロットを軸線方向から見た平面図である。（ｂ）は、図６（ａ）におけるＤ－Ｄ線に沿った断面図である。 図２におけるコイルを省略して示したステータの斜視図である。 図７に示す領域Ｃの拡大図である。 本実施形態による絶縁紙を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係るモータ用絶縁紙及びモータ用絶縁紙を備えるモータを説明する。これらの図は模式図であって、必ずしも大きさを正確な比率で記したものではない。また、図中、同様の構成部品は、同様の符号を付して示す。

（モータ）
図１を参照して、モータ１の構成について説明する。

図１に示すように、本実施形態によるモータ１は、ケース２と、ステータ３と、ロータ４と、出力軸５とを備えている。モータ１は、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。なお、モータ１の構成は、上記の例に限られず、車両に搭載される発電用モータ等のその他の用途のモータにも適用可能である。

ケース２は、ステータ３及びロータ４を収容する筒状に形成されている。ステータ３は、環状に形成されている。ステータ３は、ケース２の内周面に取り付けられている。ステータ３は、ステータコア３１と、ステータコア３１に取り付けられたコイル３０とを備えている。このステータ３は、ロータ４に対して回転磁界を作用させる。

ロータ４は、ステータコア３１の内周側に回転可能に配置されている。ロータ４は、ロータコア４１と、ロータコア４１に取り付けられたＳ極及びＮ極の磁石（図示せず）とを備えている。ロータコア４１には、Ｓ極及びＮ極の磁石が周方向に沿って交互に配列されている。出力軸５は、ロータ４に接続されている。出力軸５は、ロータ４の回転を駆動力として出力する。

（ステータ）
次に、図２～図９を参照して、ステータの構成について詳細に説明する。

図２及び図３に示すように、ステータコア３１は、ロータ４（図１参照）をステータコア３１の径方向の外側から取り囲む環状（筒状）に形成されている。ステータコア３１は、電磁鋼板に対して打ち抜き加工等を施して形成された複数枚の環状のプレート３２がステータコア３１の軸線方向に積層されて構成されている。なお、以下の記載では、ステータコア３１の径方向を単に「径方向」と記載し、ステータコア３１の軸線方向を単に「軸線方向」と記載する場合がある。

ステータコア３１は、環状のヨーク部３３と、複数のティース部３４と、複数のスロット３５とを有する。複数のティース部３４は、ヨーク部３３から径方向の内側に向けて突出している。各スロット３５は、ステータコア３１の周方向において、互いに隣り合う２つのティース部３４の間に形成されている。なお、以下の記載では、ステータコア３１の周方向を単に「周方向」と記載する場合がある。また、各スロット３５は、軸線方向に沿って、ステータコア３１を貫通して形成されている。各スロット３５は、コイル３０に対向する内面３６（図６（ａ）参照）を有する。

図６（ａ）に示すように、各スロット３５の内面３６は、一対の側面３６ａ及び側面３６ｂと、奥面３６ｃと、一対の先端部端面３６ｄ及び先端部端面３６ｅとを有する。一対の側面３６ａ及び側面３６ｂは、互いに異なるティース部３４によって形成され、周方向に対して互いに離れている。一対の側面３６ａ及び側面３６ｂは、互いに略平行となっている。奥面３６ｃは、一対の側面３６ａ及び側面３６ｂにおける径方向の外側の端部同士を接続している。一対の先端部端面３６ｄ及び先端部端面３６ｅは、周方向に対して互いに離れている。

図２～図５に示すように、コイル３０は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相からなる三相コイルである。コイル３０は、軸線方向に沿ってステータコア３１の外部からスロット３５に向けて挿入されている。また、図３に示すように、コイル３０のうちスロット３５の外部に露出している部分は、周方向の一方側又は他方側に向けて折り曲げられている。

図２～図５に示すように、ステータコア３１とコイル３０との間には、モータ用絶縁紙３７（以下、絶縁紙という）が配置されている。絶縁紙３７は、ステータコア３１と、複数のコイル３０（本実施形態では６本）とを絶縁するためのものである。複数のコイル３０は、スロット３５の内部において、径方向に並べて収容されている。また、絶縁紙３７は、スロット３５の内部において、複数のコイル３０全体の周囲を取り囲むように配置されている。

図５～図９に示すように、絶縁紙３７は、スロット３５の内部に収容される非突出部３７１と、スロット３５の端部３５ａから軸線方向に突出する突出部３７２とを有している。突出部３７２は、スロット３５に対してコイル３０と共に挿入された状態において、コイル３０側を向く内向部３７ａと、内向部３７ａとは反対側を向く外向部３７ｂとを有している。

ここで、本実施形態では、絶縁紙３７には、応力緩和部３７３が設けられている。応力緩和部３７３は、コイル３０の成形（加工）時において、コイル３０における周方向の一方側及び他方側に対する折り曲げに伴って突出部３７２に作用する応力を緩和するためのものである。

図９に示すように、突出部３７２は、スロット３５の端部３５ａに向けて（スロット３５から離れる方向に向けて）折り返された折返部３７２ａを有している。折返部３７２ａは、絶縁紙３７における軸線方向（高さ方向）の一方端部及び他方端部の両方に形成されている。応力緩和部３７３は、絶縁紙３７における軸線方向（高さ方向）の全領域に設けられている。言い換えると、応力緩和部３７３は、絶縁紙３７における軸線方向（高さ方向）の非突出部３７１及び突出部３７２（折返部３７２ａ）に設けられている。

また、応力緩和部３７３は、スロット３５に挿入された状態において、スロット３５の内側から外側へ向かう方向への応力を受けることにより伸長あるいは伸展可能なように形成されている。例えば、応力緩和部３７３は、突出部３７２において、外向部３７ｂから内向部３７ａに向けて湾曲した曲部３７３ａによって構成されている。さらに、曲部３７３ａは、非突出部３７１において、スロット３５に対するコイル３０の軸線方向（挿入方向）に沿って延びるように形成されている。また、曲部３７３ａと曲部３７３ａとの間（径方向）は、直線部３７３ｂにより接続されている。なお、応力緩和部３７３の曲部３７３ａは、湾曲した形状に限らず屈曲した形状に形成してもよい。

図５及び図６（ａ）に示すように、応力緩和部３７３は、スロット３５内において隣接するコイル３０同士の間に配置可能なように形成されている。図９に示すように、応力緩和部３７３は、スロット３５に対してコイル３０と共に挿入された状態において、非突出部３７１及び突出部３７２のうちコイル３０に対して周方向の一方側及び他方側に隣接する部分に設けられている。また、図６（ｂ）に示すように、折返部３７２ａの端部３７２ｂとステータコア３１の表面３１ａとは、軸線方向（高さ方向）に対して所定の間隔Ｌを隔てて配置されている。

上記説明した実施形態によれば、以下の効果（１）～（９）を得ることができる。

（１）本実施形態による絶縁紙３７では、コイル３０の折り曲げに伴って突出部３７２に作用する応力を緩和する応力緩和部３７３を設けた。上記実施形態によれば、コイル３０成形（加工）時に、コイル３０が周方向の一方側及び他方側に折り曲げられることに伴って、コイル３０の曲げ応力が突出部３７２に対して作用し、突出部３７２が周方向の一方側及び他方側に引っ張られたとしても、突出部３７２の応力緩和部３７３により応力が緩和される。このため、突出部３７２が破損することを抑制できる。

（２）本実施形態による絶縁紙３７において、折返部３７２ａに、応力緩和部３７３を設けた。上記実施形態によれば、折返部３７２ａを設けることにより剛性を高めることができる。このため、剛性の高い部分に応力緩和部３７３を設けることができる。これにより、コイル３０成形（加工）時に、コイル３０の折り曲げに伴って折返部３７２ａに対して応力が作用したとしても、突出部３７２が破損することを抑制できる。

（３）本実施形態による絶縁紙３７において、スロット３５に対するコイル３０の挿入方向に沿って曲部３７３ａを延びるように形成した。上記実施形態によれば、曲部３７３ａによってコイル３０がスロット３５に対して挿入された状態で固定される。このため、スロット３５内においてコイル３０の位置決め及び加工前の姿勢制御を容易に行うことができる。

（４）本実施形態による絶縁紙３７において、応力緩和部３７３が、スロット３５に挿入された状態において、スロット３５の内側から外側へ向かう方向への応力を受けることにより伸長あるいは伸展可能なものとした。上記実施形態によれば、コイル３０の折り曲げに伴って応力緩和部３７３に応力が作用した際に、応力緩和部３７３が伸長あるいは伸展することにより応力が吸収される。このため、突出部３７２が破損することを抑制できる。

（５）本実施形態による絶縁紙３７において、スロット３５内において隣接するコイル３０同士の間に配置可能なように応力緩和部３７３を形成した。上記実施形態によれば、応力緩和部３７３を基準にしてコイル３０をスロット３５内において所定の位置に容易に位置決めすることができるとともに、コイル３０の成形（加工）前の姿勢制御を容易に行うことができる。

（６）本実施形態による絶縁紙３７において、突出部３７２のうちスロット３５に対してコイル３０と共に挿入された状態において、コイル３０に対してステータコア３１の周方向一方側及び他方側に隣接する部分に、応力緩和部３７３を設けた。上記実施形態によれば、コイル３０成形（加工）時に、ステータコア３１の周方向一方側及び他方側にコイル３０の折り曲げに伴って応力が作用した場合に、突出部３７２がステータコア３１の周方向一方側及び他方側に対して破損することを抑制できる。

（７）本実施形態による絶縁紙３７において、折返部３７２ａにおける軸線方向（高さ方向）の全領域に応力緩和部３７３を設けた。上記実施形態によれば、コイル３０をスロット３５内において所定の位置に容易に位置決めすることができる。また、上記実施形態によれば、折返部３７２ａの軸線方向（高さ方向）の全領域においてコイル３０の折り曲げに伴う応力が緩和される。このため、突出部３７２に対して強い応力が作用したとしても突出部３７２が破損することを抑制できる。

（８）本実施形態による絶縁紙３７において、折返部３７２ａの端部３７２ｂとステータコア３１の表面３１ａとを所定の間隔Ｌを隔てて配置した。上記実施形態によれば、折返部３７２ａの端部３７２ｂとステータコア３１の表面３１ａとの間の絶縁距離を確保することができる。

（９）本実施形態によるモータ１は、絶縁紙３７を備えるステータ３と、Ｓ極及びＮ極の磁石が周方向に沿って交互に配列されたロータ４とを用いて構成した。上記実施形態によれば、コイル３０成形（加工）時に、コイル３０が周方向の一方側及び他方側に折り曲げられることに伴って、コイル３０の曲げ応力が突出部３７２に対して作用し、突出部３７２が周方向の一方側及び他方側に引っ張られたとしても、突出部３７２の応力緩和部３７３により応力が緩和される。このため、突出部３７２が破損することを抑制できる。これにより、コイル３０成形時に応力が作用することにより破損することを抑制可能な絶縁紙３７を備えるモータ１を得ることができる。

（その他の変形例）
上記実施形態は、以下のように変更した構成とすることもできる。

上記実施形態では、応力緩和部を曲部により構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、コイルの折り曲げに伴う応力を緩和することが可能なように、応力緩和部の形状を任意に決定すると良い。

上記実施形態では、コイルの成形（加工）時において、コイルを周方向の一方側及び他方側に折り曲げる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、コイルを周方向の一方側及び他方側以外の方向に折り曲げる場合には、そのコイルの折り曲げ方向に作用する応力を緩和可能なように応力緩和部を設けると良い。

上記実施形態では、絶縁紙に折曲部を設けて、折曲部に応力緩和部を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、コイルの折り曲げに伴って突出部に作用する応力を緩和することが可能であれば、必ずしも折曲部を設ける必要はない。本発明では、突出部に作用する応力の大きさに応じて、任意の位置に応力緩和部を設けると良い。

上記実施形態では、曲部をスロットに対するコイルの挿入方向に沿って延びるように形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、コイルの折り曲げに伴って突出部に作用する応力を緩和することが可能であれば、曲部をスロットに対するコイルの挿入方向に対して交差する方向に沿って延びるように形成することも可能である。

上記実施形態では、応力緩和部を隣接するコイル同士の間全てに配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、応力緩和部を一部の隣接するコイル同士の間に配置しても良い。

上記実施形態では、応力緩和部を突出部のうちコイルに対してステータコアの周方向一方側及び他方側に隣接する部分に設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、応力緩和部をステータコアの周方向の片側（一方側あるいは他方側）に設けてもよい。

上記実施形態では、応力緩和部を折返部における高さ方向の全領域に設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、応力緩和部を折返部における高さ方向に部分的に設けてもよい。

上記実施形態では、折返部の端部とステータコアの表面とを所定の間隔を隔てて配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、折返部の端部とステータコアの表面との絶縁性が確保されるのであれば、折返部の端部とステータコアの表面とを当接させてもよい。

上記実施形態は、いずれも本発明の適応の例示であり、特許請求の範囲に記載の範囲内におけるその他いかなる実施形態も、発明の技術的範囲に含まれることは当然のことである。

１ ：モータ
３ ：ステータ
４ ：ロータ
３０ ：コイル
３１ ：ステータコア
３１ａ ：ステータコアの表面
３５ ：スロット
３５ａ ：スロットの端部
３７ ：絶縁紙（モータ用絶縁紙）
３７ａ ：内向部
３７ｂ ：外向部
３７１ ：非突出部
３７２ ：突出部
３７２ａ ：折返部
３７２ｂ ：折返部の端部
３７３ ：応力緩和部
３７３ａ ：曲部

Claims (3)

1. モータを構成するステータコアに形成されたスロットの内部に挿入され、前記ステータコアと前記スロットに挿入されるコイルとを絶縁するためのモータ用絶縁紙であって、
   前記スロットの内部に収容される非突出部と、
   前記スロットの端部から前記ステータコアの軸線方向に突出する突出部と、を有し、
   前記コイルの折り曲げに伴って前記突出部に作用する応力を緩和する応力緩和部が設けられており、
   前記突出部は、前記スロットの端部に向けて折り返された折返部を有し、
   前記応力緩和部は、前記折返部における前記高さ方向の全領域に設けられていること、を特徴とするモータ用絶縁紙。
2. 前記突出部は、前記スロットの端部に向けて折り返された折返部を有し、
   前記折返部に、前記応力緩和部が設けられていること、を特徴とする請求項１に記載のモータ用絶縁紙。
3. 前記突出部は、前記スロットに対して前記コイルと共に挿入された状態において、前記コイル側を向く内向部と、前記内向部とは反対側を向く外向部とを有し、
   前記応力緩和部は、前記突出部において、前記外向部から前記内向部に向けて湾曲あるいは屈曲した曲部によって構成され、
   前記曲部は、前記スロットに対する前記コイルの挿入方向に沿って延びるように形成されていること、を特徴とする請求項１または２に記載のモータ用絶縁紙。

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