JP2010239739A - 相間絶縁シート - Google Patents

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Abstract

【課題】複数相のコイル間の相間絶縁を確実に行え、且つ、屈曲コイルエンド部への安定した装着を容易に行える相間絶縁シートを提供する。
【解決手段】相間絶縁シート50Aが、軸方向に延びる複数のスロット12が周方向に分散配置される略円筒状のコア11に巻装されるコイル21におけるコア11から軸方向に突出する少なくとも一方の端部が、径方向内方側へ屈曲形成されているとともに異なる相のコイルエンド部23が軸方向及び周方向に整列配置されてなる複数相のコイル21を一組とする屈曲コイルエンド部24とされており、複数組の屈曲コイルエンド部24が軸方向に並んで配置されている回転電機用電機子2の、二つの屈曲コイルエンド部24の間に挟持される円環状シート部材により構成される。
【選択図】図16

Description

本発明は、回転電機用電機子が備える複数相のコイル間の相間絶縁を確保するための相間絶縁シートに関する。
モータ(電動機)、ジェネレータ(発電機)、及び、必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータなどの回転電機において、回転磁界を作るために電機子が設けられる。一般的な回転電機用電機子の一つとして、軸方向に延びる複数のスロットが周方向に分散配置されるとともに各スロットが径方向内方側に開口する内周開口部を有して構成された円筒状のコアと、複数のスロットに分布巻きの形態で巻装される複数相のコイルとを備えるものがある。また、コイルの材料として細い導線を用いるのが一般的である。例えば、コアにU相、V相、W相の3相のコイルが巻装される場合、同相の複数本の導線が各スロットに巻回されてコアの軸方向両端部に引き出され、スロット間の渡り部として束にされる。コアの軸方向両端部には複数相のコイルの渡り部があり、コアの全周にわたって配置される各相のコイルの渡り部によりコイルエンド部が形成される。そして、異なる相の渡り部間の相間絶縁を確保するための相間絶縁シートが設けられる。
特許文献1に記載された相間絶縁シートは、束にされた渡り部の一部を覆う三次元形状の部材を有する。その三次元形状の部材はコイルエンド部の全周にわたる帯状部材に複数個接着される。つまり、特許文献1では、スロットに巻装される複数本の細い導線が束にされた渡り部を相間絶縁の対象としているため、相間絶縁シートの形状も渡り部の形状に見合った複雑な形状となる。例えば、特許文献1に記載の相間絶縁シートは、渡り部を軸方向、径方向及び周方向の何れの方向からも覆うような複雑な形状になっている。
特開2007−74773号公報
従来のように細い導線をコアに巻回するのではなく、角型導線を用いてコイルを予め成型しておき、その予備成型されたコイルをコアに組み付けて製作される回転電機用電機子が提案されている。コイルを予備成型するとき、リード線が引き出されるのとは逆側の端部のコイルエンド部が、径方向内方側に屈曲形成される。屈曲形成された屈曲コイルエンド部を先頭にして、予備成型されたコイルをコアに対して軸方向に挿入することで、コアとコイルエンド部(屈曲コイルエンド部)との干渉を回避できる。
このタイプの回転電機用電機子では、屈曲コイルエンド部における各相のコイルは、規則正しく整列して予備成型されており、従来の渡り部の形状とは全く異なる。そのため、相間絶縁シートの形状も必然的に異なるものとなり、特許文献1に記載のような従来の相間絶縁シートを流用することはできない。例えば、屈曲コイルエンド部において、各相のコイルが軸方向に沿って規則的に積層されている場合、軸方向に対して直交する面に相間絶縁シートを挿入することで、各相の相間絶縁を確保する必要がある。つまり、相間絶縁シートの形状は、従来のように導線の束で構成される渡り部を軸方向、径方向及び周方向の何れの方向からも覆うような形態ではなく、角型導線が整列して配置された屈曲コイルエンド部(渡り部)に対して一方向から添えるような形態となる。そのため、相間絶縁シートの装着位置を決め難いという問題、位置を決めて組み付けたとしてもコアへのコイルの挿入が完了するまではワニスで固定できずに位置ずれが生じるという問題が起こり得る。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数相のコイル間の相間絶縁を確実に行え、且つ、屈曲コイルエンド部への安定した装着を容易に行える相間絶縁シートを提供する点にある。
この目的を達成するための、本発明に係る回転電機用電機子が備える複数相のコイル間の相間絶縁を確保するための相間絶縁シートの特徴構成は、軸方向に延びる複数のスロットが周方向に分散配置される略円筒状のコアに巻装されるコイルにおける前記コアから軸方向に突出する少なくとも一方の端部が、径方向内方側へ屈曲形成されているとともに異なる相のコイルエンド部が軸方向及び周方向に整列配置されてなる複数相のコイルを一組とする屈曲コイルエンド部とされており、複数組の前記屈曲コイルエンド部が軸方向に並んで配置されている回転電機用電機子の、二つの前記屈曲コイルエンド部の間に挟持される円環状シート部材により構成される点にある。
なお、本願では、「軸方向」、「径方向」及び「周方向」の各方向は、略円筒状のコアを基準として定めるものとする。このとき、コイルについての各方向は、コイルがスロットに巻装された状態での方向として規定するものとする。また、「回転電機」は、モータ(電動機)、ジェネレータ(発電機)、及び、必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。
上記の特徴構成によれば、相間絶縁シートが二つの屈曲コイルエンド部の間に挟持される円環状シート部材により構成されるので、二つの屈曲コイルエンド部の間の絶縁、即ち、異相コイル間の相間絶縁が確実になる。
また、相間絶縁シートは、二つの屈曲コイルエンド部の間に挟持されるので、相間絶縁シートの位置ずれも防止できる。
したがって、複数相のコイル間の相間絶縁を確実に行え、且つ、屈曲コイルエンド部への安定した装着を容易に行える相間絶縁シートを提供できる。
また、前記屈曲コイルエンド部を構成する各相のコイルエンド部は、前記各スロット内に配置されているコイル辺部から屈曲されて径方向に延びる径方向導体部と、一対の前記径方向導体部間を接続するように周方向に延びる周方向導体部とを備え、前記径方向導体部における径方向の特定部位には、軸方向に伸展した伸展突起部を、複数組の前記屈曲コイルエンド部を構成する複数の前記コイルエンド部の間で軸方向に整列して形成してあり、前記円環状シート部材は、軸方向に隣接する前記伸展突起部の組によって挟持される構成とすると好適である。
この構成によれば、径方向導体部の特定部位を軸方向に伸展した伸展突起部によって、相間絶縁シートが軸方向から挟持される。つまり、二つの屈曲コイルエンド部の間において相間絶縁シートがより確実に挟持されるので、相間絶縁シートの位置ずれを防止できる。
また、前記スロットは、径方向内方側に開口する内周開口部の周方向幅が、前記内周開口部よりも径方向外方側に位置するスロット内部の周方向幅よりも狭く形成され、前記伸展突起部が形成されている前記特定部位は、前記内周開口部と軸方向で対応する部位であり、前記伸展突起部の周方向幅が前記内周開口部の周方向幅よりも狭くなるように、前記径方向導体部の他の部分に対して窪んだ形状に形成されている構成とすると好適である。
ステータのコアが備えるスロットがセミオープンスロット(径方向内方側に開口する開口部の周方向幅が、コイルが装着される部分の周方向幅よりも狭いスロット)とされ、そのセミオープンスロット型のコアと角型導線により構成されるコイルとを用いて回転電機を構成する場合を考える。このとき、角型導線の周方向幅自体がスロットの開口部の周方向幅よりも広いため、屈曲コイルエンド部をスロットに径方向内方側から挿入することができない。
ところが、本特徴構成によれば、伸展突起部が形成される上記特定部位の周方向幅がスロットの内周開口部の周方向幅よりも狭くなるように、径方向導体部の他の部分に対して窪んだ形状に形成されている。よって、幅狭に形成された上記特定部位をスロットの内周開口部に通過させることで、コアが有するスロットに対して、コイルを屈曲コイルエンド部の側から軸方向に挿入することが可能となる。本特徴構成の相間絶縁シートは、このような屈曲コイルエンド部の相間絶縁に適している。
また、前記円環状シート部材は、外周縁の径が前記コアの内周面の径よりも小径とされている環状部と、前記環状部から部分的に径方向外方に突出して前記伸展突起部の組によって挟まれる少なくとも一つの突出部とを有する構成とすると好適である。
この構成によれば、少なくとも環状部はコアの内周面と干渉せずに通過可能である。よって、各相のコイルが屈曲コイルエンド部を先頭にしてスロットに対して軸方向に挿入されて巻装されるとき、相間絶縁シートは、各コイル相間に挿入された状態でコアの内部空間を通過可能になる。
また、前記突出部の周方向長さが、周方向に並んだ複数のスロット間に渡る長さとされている構成とすると好適である。
この構成によれば、突出部は複数の伸展突起部の組によって挟持される。よって、相間絶縁シートは二つの屈曲コイルエンド部の間で確実に挟持されるようになる。
また、前記突出部の周方向長さが、前記スロットの径方向内方側に開口する内周開口部の周方向幅と同程度とされている構成とすると好適である。
この構成によれば、突出部とスロットとの干渉を防止しつつ、突出部が伸展突起部の組によって確実に挟持されるようになる。
また、前記回転電機用電機子は、前記各スロットが径方向内方側に開口する内周開口部を有して構成された前記コアと、前記複数のスロットに分布巻きの形態で巻装される第一相と第二相と第三相とで構成される3相のコイルとを備え、前記第二相の前記コイルエンド部は、周方向における中間部分において軸方向に段差部を有するとともに、前記段差部よりも周方向一端側であって軸方向内方側に位置する内方側部分と前記段差部よりも周方向他方側であって軸方向外方側に位置する外方側部分とを有し、前記第一相の前記コイルエンド部は、前記第二相のコイルエンド部の前記内方側部分に対して軸方向外方側に隣接し、且つ、前記第二相のコイルエンド部の前記外方側部分に対して周方向に隣接して配置してあり、前記第三相の前記コイルエンド部は、前記第二相のコイルエンド部の前記外方側部分に対して軸方向内方側に隣接し、且つ、前記第二相のコイルエンド部の前記内方側部分に対して周方向に隣接して配置してあり、前記円環状シート部材は、前記第一相のコイルエンド部の軸方向外方側及び前記第二相のコイルエンド部の前記外方側部分の軸方向外方側で構成される一つの前記屈曲コイルエンド部の軸方向外方側の面と、前記第三相のコイルエンド部の軸方向内方側及び前記第二相のコイルエンド部の前記内方側部分の軸方向内方側で構成される別の前記屈曲コイルエンド部の軸方向内方側の面との間で挟持される構成とすると好適である。
この構成によれば、第一相のコイルエンド部の軸方向外方側及び第二相のコイルエンド部の外方側部分の軸方向外方側と、第三相のコイルエンド部の軸方向内方側及び第二相のコイルエンド部の内方側部分の軸方向内方側とを、相間絶縁シートで確実に絶縁できる。
また、前記円環状シート部材は、単一の部材により形成される構成とすると好適である。
この構成によれば、相間絶縁シートを一つの部材で形成することで、部品点数を最小にできる。
また、前記円環状シート部材は、互いに同一形状又は異なる形状の複数の円弧帯状部材を周方向に接続して形成される構成とすると好適である。
この構成によれば、相間絶縁シートを複数の部材で形成することで、一部の部材に形状不良などの不具合が生じてもその不具合のある部材のみが使用不能な部材となり、他の部材は別の部材と組み合わせて使用できる。よって、相間絶縁シート全体としての歩留まりを向上させることができる。
回転電機の全体構成を示す断面図である。 ステータの全体構成を示す斜視図である。 (a)はステータコアの一部分の平面図であり、(b)はステータコアにコイルが巻装された状態を説明する一部断面図である。 ステータコアに巻装されるU相のコイルを示す斜視図である。 ステータコアに巻装されるV相のコイルを示す斜視図である。 ステータコアに巻装されるW相のコイルを示す斜視図である。 ステータコアに3相のコイルを巻装して得られるステータを屈曲コイルエンド部側から見た平面図である。 図7のVIII−VIII断面(ステータの周方向断面)を模式的に示す図である。 図7のIX−IX断面(ステータの径方向断面)図である。 ステータコアに各相のコイルを挿入する工程を説明する斜視図である。 相間絶縁シートの斜視図である。 相間絶縁シートの斜視図である。 各相のコイル間に相間絶縁シートが設けられた状態を模式的に示すステータの周方向断面図である。 各相のコイル間に相間絶縁シートが設けられた状態を示すステータの径方向断面図である。 (a)は各相のコイル間における相間絶縁シートの配置状態を説明する斜視図であり、(b)は配置状態を説明する平面図である。 各相のコイル間における相間絶縁シートの配置状態を説明する斜視図である。 各相のコイル間における相間絶縁シートの配置状態を説明する斜視図である。 各相のコイル間における相間絶縁シートの配置状態を説明する斜視図である。 (a)は各相のコイル間における別実施形態の相間絶縁シートの斜視図であり、(b)は配置状態を説明する平面図である。 別実施形態の相間絶縁シートの斜視図である。
本発明に係る相間絶縁シートの実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態においては、本発明に係る相間絶縁シートを回転電機の電機子(以下、「ステータ」と記載する)において用いた場合を例として説明する。先ず、相間絶縁シートが設けられていない形態の回転電機の構成について説明し、その後、相間絶縁シートが設けられた形態の回転電機の構成について説明する。
図1は、回転電機の全体構成を示す断面図であり、図2は、ステータの全体構成を示す斜視図である。図3(a)はステータコアの一部分の平面図であり、図3(b)はステータコアにコイルが巻装された状態を説明する一部断面図である。
1.回転電機の全体構成
図1に示すように、回転電機1は、ステータ2、ロータ3及びケース5を備えている。ステータ2はコイル21を備えており、当該コイル21に電流を流すことで磁界を発生させることができる。本実施形態においては、ステータ2が本発明における「回転電機用電機子」に相当する。ステータ2は、ケース5の内周面に固定されている。ステータ2の構成については後に詳細に説明する。また、ステータ2の径方向内方側には、永久磁石(図示せず)を備えた界磁としてのロータ3が、ロータ軸4を回転軸としてステータ2に対して相対回転可能に配置されている。すなわち、本実施形態における回転電機1は、電機子としてのステータ2を備えたインナーロータ型の回転電機とされている。ケース5は、軸方向の一方の端部に端壁5aが設けられた円筒形状に形成されている。ケース5は軸方向他端側に開口しており、当該開口を塞ぐようにケース5にカバー6が取り付けられている。そして、ケース5の端壁5a及びカバー6の径方向中央部に軸受7が設けられており、ロータ3及びロータ軸4は軸受7を介してケース5及びカバー6に対して回転可能に支持されている。
2.ステータの構成
図2及び図3に示すように、ステータ2は、ステータコア11及びコイル21を備えている。ステータコア11は、複数枚の中空円板状の電磁鋼板を積層して構成されており、略円筒形状に形成されている。ステータコア11の内周面には、その軸方向Lに延びる複数のスロット12が周方向Cに分散配置される。加えて、各スロット12は径方向内方側:R1側に開口する内周開口部13を有する。本実施形態においては、このステータコア11が本発明における「コア」に相当する。各スロット12は互いに同じ断面形状であって、所定の周方向幅及び径方向深さを有している。本実施形態においては、ステータコア11には、その全周で計48個のスロット12が設けられている。本実施形態においては、コイル21は、その断面が略矩形状の単一の角型導線を用いた線状導体31により構成されている。
図3(a)に示すように、ステータコア11の互いに隣接するスロット12(U相スロット12u、V相スロット12v、W相スロット12w)間には、ティース15が設けられている。ティース15の径方向内方側の端部には、周方向に突出する突出部16がティース15の周方向の両側に設けられている。本実施形態では、突出部16は、軸方向に直交する断面の形状が略矩形状であって、軸方向に連続するように、ティース15と一体的に形成されている。そして、隣接する2つのティース15のそれぞれに設けられた周方向に対向する2つの突出部16間に、内周開口部13が形成されている。また、スロット12における内周開口部13よりも径方向外方側の空間は、スロット内部14とされる。
上記のとおり、隣接する2つのティース15のそれぞれに設けられた周方向に対向する2つの突出部16間に、内周開口部13が形成されている。したがって、本実施形態におけるステータコア11が有するスロット12は、径方向内方側に開口する内周開口部13の周方向幅W1がスロット内部14の周方向幅W3よりも狭く形成されたセミオープンスロットとなっている。スロット内部14には、コイル21を構成する線状導体31が配置されて、スロット12にコイル21が巻装される。このとき、スロット12とコイル21との間にはスロット内絶縁シート(図示せず)が配置される。
ステータ2は、複数の互いに異なる相のコイル21を備えている。本実施形態においては、ステータ2は三相交流で駆動される回転電機1に用いられるステータとされている。よって、ステータ2は、複数のスロット12に分布巻きの形態で巻装されるU相、V相、及びW相の三相のコイル21(本発明における「第一相と第二相と第三相とで構成される3相のコイル」を備える。本実施形態では、スロット12のサイズとの関係においてコイル21の占積率を最大化させるべく、コイル21を構成する線状導体31の周方向幅W5はスロット内部14の周方向幅W3と略等しくなるように形成されている。より具体的には、線状導体31の周方向幅W5は、線状導体31を用いて形成されるコイル21が物理的にスロット内部14に挿入可能であるという前提条件の下で、スロット内部14の周方向幅W3と略等しい値に設定される。これにより、コイル21の占積率を向上させることで回転電機1のエネルギ効率の向上が図られている。上記のとおり、本実施形態においては、ステータコア11が有するスロット12はセミオープンスロットとなっており、内周開口部13の周方向幅W1はスロット内部14の周方向幅W3よりも狭い。したがって、スロット内部14の周方向幅W3と略等しい周方向幅を有する線状導体31の周方向幅W5は、スロット12の内周開口部13の周方向幅W1よりも広く形成されることになる。そこで、本実施形態においては、各コイル21における屈曲コイルエンド部24の径方向導体部25は、その周方向幅W7がスロット12の内周開口部13の周方向幅W1よりも狭い幅狭凹部32を備えた構成とされている。詳細については後述する。
2.1 コイルの構成
次に、各相のコイル21(21u、21v、21w)について説明する。
図4はステータコアに巻装されるU相のコイルを示す斜視図であり、図5はステータコアに巻装されるV相のコイルを示す斜視図であり、図6はステータコアに巻装されるW相のコイルを示す斜視図である。図7はステータコアに3相のコイルを巻装して得られるステータを屈曲コイルエンド部側から見た平面図である。図8は、図7のVIII−VIII断面(ステータの周方向断面)を模式的に示す図であり、図9は、図7のIX−IX断面図(ステータの径方向断面図)である。なお、上述したように、ここではコイル21の構成を説明することが目的であるので、相間絶縁シートは図示していない。
先ず、図4〜図6を参照して、各相のコイル21の形状について説明する。その後、図7〜図9を参照して、屈曲コイルエンド部の構造について説明する。
図4はU相コイル21uであり、図5はV相コイル21vであり、図6はW相コイル21wである。本実施形態において、各相のコイル21(21u、21v、21w)は、図4〜図6に示すように、全体として略円筒状の波型形状に形成されている。各相のコイル21は、スロット12内に配置されるコイル辺部22と、異なるスロット12内に配置される一対のコイル辺部22間をステータコア11の軸方向Lの両端部において接続するコイルエンド部23と、を備えている。コイル辺部22は、それぞれスロット内部14の形状に対応して軸方向Lに沿って延びるように直線状に形成されている。コイルエンド部23は、それぞれ異なるスロット12に配置される一対のコイル辺部22の間を接続して周方向Cに沿って延びるように形成されている。各コイルエンド部23は、図2に示すように、ステータコア11の軸方向Lの両端部からステータコア11の軸方向L1、L2にそれぞれ突出して配置されている。そして、図4〜図6に示すように、コイル21は、軸方向Lに延びて複数のスロット12内に順次配置される各コイル辺部22を、軸方向一端側:L2側のコイルエンド部23と軸方向他端側:L1側のコイルエンド部23(屈曲コイルエンド部24)とで交互に接続して、ステータコア11の周方向Cを巡回する波形に形成されている。このように、各相のコイル21は、各コイル辺部22がそれぞれ対応するスロット12内に配置された状態で、ステータコア11に波巻で巻装される形状となるように予め形成されている。
また、本実施形態においては、コイル21は、同じスロット12内に配置される2本のコイル辺部22を一組として形成されている。2本一組のコイル辺部22は、連続する一本の線状導体31を、ステータコア11の周方向Cに二巡回させて形成されている。また、同相のコイル21を構成する2本一組のコイル辺部22の二組が、互いに隣接するスロット12内に配置されるように周方向Cに並列して配置されている。二組のコイル辺部22は、コイルエンド部23の所定位置で連続するように接続されている。したがって、図4〜図6に示されるコイル21は、連続する一本の線状導体31を、ステータコア11の周方向Cを四巡回させて形成されている。本実施形態においては、図4〜図6に示される形状と略同様の形状を有するコイル21が、同じスロット12内に径方向Rに隣接して三組配置される。したがって、隣接する2つのスロット12のそれぞれについて、6本のコイル辺部22がスロット12内において径方向Rに並んで、一列に整列して配置される。
図3(b)に示すように、ステータコア11には、互いに隣接する2つのU相スロット12uと、互いに隣接する2つのV相スロット12vと、互いに隣接する2つのW相スロット12wとが、順次繰り返して形成されている。そして、図4〜図6に示される形状のU相コイル21u、V相コイル21v、及びW相コイル21wの各コイル辺部22が、周方向Cに二スロット分ずつ順次ずれながら、それぞれU相スロット12u、V相スロット12v、及びW相スロット12wに配置される。
2.2 屈曲コイルエンド部の構成
次に、図7〜図9を参照して、屈曲コイルエンド部の構成について説明する。
各相のコイル21のうち、ステータコア11から軸方向Lに突出する少なくとも軸方向他端側:L1側のコイルエンド部23は、径方向内方側:R1側へ屈曲形成されているとともに異なる相のコイルエンド部が軸方向及び周方向に整列配置されてなる屈曲コイルエンド部24とされている。屈曲コイルエンド部24は、図9に示すように、屈曲部34においてコイル辺部22に対して略直角に径方向内方側:R1側へ屈曲している。屈曲コイルエンド部24を構成する各相のコイルエンド部23は、図3(b)、図7及び図9などに示すように、各スロット12内に配置されているコイル辺部22から屈曲されて径方向Rに延びる径方向導体部25と、内周開口部13よりも径方向内方側:R1側で一対の径方向導体部25間を接続するように周方向Cに延びる周方向導体部26とを備える。
径方向導体部25を構成する線状導体31は、コイル辺部22からステータコア11の軸方向Lに延出した後、径方向内方側:R1側に屈曲されるように形成されている。上記のとおり、コイル辺部22を構成する6本の線状導体31は、スロット12内において径方向Rに一列に整列して配置されているので、径方向導体部25では、6本の線状導体31は、一列に並んだ状態を保ちながら、軸方向Lに略平行な状態から径方向内方側:R1側に屈曲され、径方向Rに略平行な状態になるように整列配置されている。これにより、径方向導体部25は軸方向Lに順に並べて配置された構成となっている。また、径方向導体部25は、少なくともステータコア11の内周面よりも径方向Rの内側に延出している。なお、本実施形態では、屈曲コイルエンド部24を構成する線状導体31のうち、コイル辺部22と周方向Cの位置が同じ部分を径方向導体部25としている。
周方向導体部26を構成する線状導体31は、一方のスロット12に対応する径方向導体部25から他方のスロット12に対応する径方向導体部25へ向かって周方向Cに屈曲しながら延出された後、径方向外方側:R2側に屈曲されて他方のスロット12に対応する径方向導体部25につながるように形成されている。上記のとおり、径方向導体部25は少なくともステータコア11の内周面よりも径方向Rの内側に延出しているので、周方向導体部26はステータコア11の内周面よりも径方向Rの内側に配置される。
図8に示すように、屈曲コイルエンド部24は、U相、V相及びW相のコイルエンド部23を一組として構成され、複数組(本実施形態では三組)の屈曲コイルエンド部24が軸方向Lに並んで配置される。具体的には、図8の上から1層目及び2層目のU相、V相及びW相のコイルエンド部23によって一組の屈曲コイルエンド部24が構成される。また、3層目及び4層目のU相、V相及びW相のコイルエンド部23によって別の一組の屈曲コイルエンド部24が構成される。更に、5層目及び6層目のU相、V相及びW相のコイルエンド部23によって更に別の一組の屈曲コイルエンド部24が構成される。
図9に示すように、スロット12内において径方向Rに一列に整列配置されている6本の線状導体31のうち、径方向外方側:R2側に配置されている2本の線状導体31が、屈曲コイルエンド部24の周方向導体部26として径方向Rに2列に整列して配置されている。また、周方向に隣接する同じ相の2つのスロット12に着目すると、そのそれぞれにおいて径方向外方側:R2側に配置されている2本の線状導体31を併せて計4本の線状導体31が、周方向導体部26として径方向Rに4列に整列して配置されている。この径方向外方側:R2側に配置されている計4本の線状導体31により構成されるのが、図8の上から1層目及び2層目のU相、V相及びW相のコイルエンド部23によって構成される一組の屈曲コイルエンド部24である。
また、スロット12内において径方向Rに一列に整列配置されている6本の線状導体31のうち、径方向内方側:R1側に配置されている2本の線状導体31が、屈曲コイルエンド部24の周方向導体部26として径方向Rに2列に整列して配置されている。また、周方向に隣接する同じ相の2つのスロット12に着目すると、そのそれぞれにおいて径方向内方側:R1側に配置されている2本の線状導体31を併せて計4本の線状導体31が、周方向導体部26として径方向Rに4列に整列して配置されている。この径方向内方側:R1側に配置されている計4本の線状導体31により構成されるのが、図8の上から5層目及び6層目のU相、V相及びW相のコイルエンド部23によって構成される一組の屈曲コイルエンド部24である。
更に、スロット12内において径方向Rに一列に整列配置されている6本の線状導体31のうち、残余の2本の線状導体31が、屈曲コイルエンド部24の周方向導体部26として径方向Rに2列に整列して配置されている。また、周方向に隣接する同じ相の2つのスロット12に着目すると、そのそれぞれにおける残余の2本の線状導体31を併せて計4本の線状導体31が、周方向導体部26として径方向Rに4列に整列して配置されている。この計4本の線状導体31により構成されるのが、図8の上から3層目及び4層目のU相、V相及びW相のコイルエンド部23によって構成される一組の屈曲コイルエンド部24である。
2.2(1) V相コイルの屈曲コイルエンド部
図5及び図8に示すように、一組の屈曲コイルエンド部24に着目すると、V相コイル21vの屈曲コイルエンド部24は、線状導体31が軸方向外方側:L1側で周方向及び径方向に隣接して整列している外方側部分26aと、線状導体31が軸方向内方側:L2側で周方向及び径方向に隣接して整列している内方側部分26bと、外方側部分26a及び内方側部分26bの間の段差部26cとを有する。
具体的には、V相の屈曲コイルエンド部24における周方向導体部26は、周方向Cにおける中間部分において軸方向Lに屈曲した段差部26cを有する。また、周方向導体部26は、段差部26cよりも周方向一方側:C1側であって軸方向内方側:L2側に位置する内方側部分26bと、段差部26cよりも周方向他方側:C2側であって軸方向外方側:L1側に位置する外方側部分26aとを有する。つまり、図5及び図8に示したように、V相の屈曲コイルエンド部24における周方向導体部26の外方側部分26aでは、4本の線状導体31が軸方向外方側:L1側で整列し、内方側部分26bでは、4本の線状導体31が軸方向内方側:L2側で整列する。
更に説明すると、スロット12の径方向外方側:R2側にあったV相コイル21vの2本の線状導体31は屈曲部34において屈曲されたときには軸方向外方側:L1側に位置し、スロット12の径方向内方側:R1側にあったV相コイル21vの別の2本の線状導体31は屈曲部34において屈曲されたときには軸方向内方側:L2側に位置する。そして、周方向導体部26の外方側部分26aでは、軸方向内方側:L2側に位置する2本の線状導体31が、軸方向外方側:L1側の2本の線状導体31に対して周方向C及び径方向Rに隣接して整列するように、外周側軸方向段差部27を形成しながら軸方向外方側:L1側へ屈曲される。また、周方向導体部26の内方側部分26bでは、軸方向外方側:L1側に位置する2本の線状導体31が、軸方向内方側:L2側の2本の線状導体31に対して周方向C及び径方向Rに隣接して整列するように、外周側軸方向段差部27を形成しながら軸方向内方側:L2側へ屈曲される。
2.2(2) U相コイルの屈曲コイルエンド部
図4及び図8に示すように、U相の屈曲コイルエンド部24における周方向導体部26では、4本の線状導体31が軸方向外方側:L1側で整列する。具体的には、U相の屈曲コイルエンド部24は、V相の屈曲コイルエンド部24の内方側部分26bに対して軸方向外方側:L1側に隣接し、且つ、V相の屈曲コイルエンド部24の外方側部分26aに対して周方向Cに隣接して配置されている。
具体的には、スロット12の径方向外方側:R2側にあったU相コイル21uの2本の線状導体31は屈曲部34において屈曲されたときには軸方向外方側:L1側に位置し、スロット12の径方向内方側:R1側にあったU相コイル21uの別の2本の線状導体31は屈曲部34において屈曲されたときには軸方向内方側:L2側に位置する。そして、屈曲コイルエンド部24では、軸方向内方側:L2側に位置する2本の線状導体31が、軸方向外方側:L1側の2本の線状導体31に対して周方向C及び径方向Rに隣接して整列するように、外周側軸方向段差部27を形成しながら軸方向外方側:L1側へ屈曲される。
2.2(3) W相コイルの屈曲コイルエンド部
図6及び図8に示すように、W相のコイルエンド部23における周方向導体部26では、4本の線状導体31が軸方向内方側:L2側で整列する。具体的には、W相の屈曲コイルエンド部24は、V相の屈曲コイルエンド部24の外方側部分26aに対して軸方向内方側:L2側に隣接し、且つ、V相の屈曲コイルエンド部24の内方側部分26bに対して周方向に隣接して配置されている。
具体的には、スロット12の径方向外方側:R2側にあったW相コイル21wの2本の線状導体31は屈曲部34において屈曲されたときには軸方向外方側:L1側に位置し、スロット12の径方向内方側:R1側にあったW相コイル21wの別の2本の線状導体31は屈曲部34において屈曲されたときには軸方向内方側:L2側に位置する。そして、屈曲コイルエンド部24では、軸方向外方側:L1側に位置する2本の線状導体31が、軸方向内方側:L2側の2本の線状導体31に対して周方向C及び径方向Rに隣接して整列するように、外周側軸方向段差部27を形成しながら軸方向外方側:L1側へ屈曲される。
2.3 径方向導体部の構成
次に、各コイル21における屈曲コイルエンド部24の径方向導体部25の構成について説明する。図3(b)及び図4に示すように、径方向導体部25は、その周方向幅W7がスロット12の内周開口部13の周方向幅W1よりも狭い幅狭凹部32を備えている。幅狭凹部32は、径方向導体部25におけるスロット12の内周開口部13に対応する径方向Rの特定部位に設けられている。なお、径方向導体部25における幅狭凹部32以外の部分の周方向幅は、コイル21を構成する線状導体31の周方向幅W5に等しく、したがってスロット12の内周開口部13の周方向幅W1よりも広く形成されている。つまり、径方向導体部25には、スロット12の内周開口部13に対応する径方向Rの特定部位に、径方向導体部25の当該位置以外の部分に対して窪んだ形状の幅狭凹部32が形成されている。
この幅狭凹部32は、軸方向Lから見たときに、その外形が、ステータコア11のティース15の径方向内方側:R1側の端部に設けられた突出部16の外形に対応するように形成されている。すなわち、径方向導体部25には、スロット12の内周開口部13に対応する特定部位付近のみを窪ませて幅狭凹部32が形成されている。この際、幅狭凹部32の周方向幅W7は、スロット12の内周開口部13の周方向幅W1よりも狭くなるように形成されている。このようにして、径方向導体部25におけるスロット12の内周開口部13に対応する特定部位にのみ、周方向幅W7が内周開口部13の周方向幅W7よりも狭い幅狭凹部32が形成されている。なお、径方向導体部25の所定位置のみを幅狭凹部32としているため、コイル21の加工部位が内周開口部13に対応する特定部位のみとなり、加工が容易となる。
このように、径方向導体部25が、スロット12の内周開口部13に対応する特定部位に、突出部16の外形に対応する形状の幅狭凹部32を備えているため、ステータコア11のティース15の径方向内方側:R1側の端部に設けられた突出部16と、コイル21を構成する線状導体31とは、軸方向Lから見たときに重複部分がない構成となる。したがって、本実施形態のように、セミオープンスロット型のステータコア11と、ステータコア11のスロット内部14の周方向幅W3と略等しい周方向幅W5を有する線状導体31で構成したコイル21とを用いてステータ2を構成する場合であっても、幅狭凹部32をステータコア11が有するスロット12の内周開口部13を通過させることで、スロット12に対して、コイル21を屈曲コイルエンド部24の側から軸方向Lに挿入することが可能となっている。
ここで、本実施形態においては、幅狭凹部32は、径方向導体部25のうち径方向Rに延びる部分を周方向Cに圧縮し且つ軸方向Lに伸展して形成された伸展突起部33とされている。径方向導体部25は、図7及び図9に示すように、伸展突起部33において周方向Cに圧縮されるとともに軸方向Lに伸展されている。伸展突起部33は、軸方向Lに並べて配置されている。本実施形態においては、伸展突起部33は、その径方向Rの全体に亘って、当該伸展突起部33におけるコイル21の通電方向に直交する断面の断面積が、伸展突起部33以外の部位における断面の断面積と略等しくなるように、周方向Cに圧縮されつつ軸方向Lに伸展されている。これにより、コイル21全体に亘って通電方向に直交する断面の断面積が略一定に保たれるので、伸展突起部33における電気抵抗値を、伸展突起部33以外の部位における電気抵抗値と略等しくすることができる。したがって、伸展突起部33において局所的に発熱量が増大する等の不都合が生じるのを抑制することができる。
また、伸展突起部33が軸方向Lに伸展されて形成されるとともに、伸展突起部33のうち軸方向Lに伸展した部分が軸方向Lに並べて配置されることにより、図9に示すように、当該伸展突起部33のうち軸方向Lに伸展した部分どうしが軸方向Lに当接して相互に斥け合う。その結果、図4〜図6及び図9を参照して理解できるように、屈曲コイルエンド部24の伸展突起部33以外の部位においては、特にスペーサ等を設けなくても軸方向Lに隣接する線状導体31間の軸方向間隔Dが大きくなる。これにより、例えば屈曲コイルエンド部24を冷却するために線状導体31間に冷媒を流す場合には、当該冷媒が線状導体31間を流れやすくなって熱交換効率が高まるため、冷却効率が向上する。
3. ステータの組み立て方法
図10は、ステータコアに各相のコイルを挿入する工程を説明する斜視図である。図示するように、径方向導体部25における幅狭凹部32としての伸展突起部33と、ステータコア11が有するスロット12の内周開口部13とを対応させた状態で、コイル21を屈曲コイルエンド部24の側からスロット12内に軸方向Lに挿入する。
具体的には、各相のコイル21は、各コイル辺部22がそれぞれ対応するスロット12内に配置可能な波巻形状となるように予め形成されている。このように、各相のコイル21を所定形状に予め形成しておくことで、コイル21をスロット12に軸方向Lに容易に挿入することができる。このとき、本実施形態においては、図10に示すように、U相、V相、及びW相の各コイル21を組み合わせて一つのユニットを形成し、各コイル辺部22がそれぞれ対応するスロット12に配置されるように位置合わせした状態で、当該ユニットを一体的にスロット12内に挿入する。
4. 相間絶縁シートの構成
図11及び図12は相間絶縁シートの斜視図である。具体的には、図11は相間絶縁シート40の斜視図であり、図12は相間絶縁シート50Aの斜視図である。図13は、各相のコイル間に相間絶縁シートが設けられた状態を模式的に示すステータの周方向断面図であり、図14は、各相のコイル間に相間絶縁シートが設けられた状態を示すステータの径方向断面図である。
図11に示す相間絶縁シート40は、屈曲コイルエンド部24のうち、U相及びW相のコイルエンド部23を相間絶縁の対象とする対象相コイルエンド部とした場合に用いるものである。つまり、相間絶縁シート40は、一組の屈曲コイルエンド部24の内部において、対象相コイルエンド部としてのU相及びW相のコイルエンド部23(屈曲コイルエンド部24)に装着される。相間絶縁シート40の材料としては樹脂シートや紙材など、例えばアラミド繊維とポリエチレンテレフタラートを貼り合わせたもの等の電気的絶縁性及び耐熱性の高い材料で形成したシート等を用いることができる。
相間絶縁シート40は、円環状シート部材S1を複数箇所で屈曲成形したものであり、周方向に沿って所定間隔で配置された複数の絶縁部41と周方向に隣接する2つの絶縁部41の間を連結する連結部42とを備える。円環状シート部材S1は、樹脂シートや紙材を用いて作製できる。絶縁部41は、対象相コイルエンド部としてのU相及びW相のコイルエンド部23に軸方向Lから対面するように配置された平面絶縁部41aと、その平面絶縁部41aの周方向両端縁を軸方向Lに屈曲して形成された側面絶縁部41bとを有する。
図13に示すように、対象相コイルエンド部としてのU相のコイルエンド部23に相間絶縁シート40を装着した場合、周方向に沿って所定間隔で配置されたU相のコイルエンド部と、そのU相のコイルエンド部に対して軸方向に隣接するV相及びW相のコイルエンド部23との間の相間絶縁を確保できる。
具体的には、平面絶縁部41aは、U相のコイルエンド部23における、V相のコイルエンド部23及びW相のコイルエンド部23と軸方向Lに対向する部分を覆う。
側面絶縁部41bは、U相のコイルエンド部23における、V相のコイルエンド部23のコイルエンド部23と周方向に対向する部分の少なくとも一部を覆う形状であればよい。つまり、側面絶縁部41bが、U相のコイルエンド部23における、V相のコイルエンド部23と周方向Cに対面する部分の少なくとも一部を覆うので、U相のコイルエンド部23が側面絶縁部41bによって周方向Cから挟まれる。それにより、U相のコイルエンド部23に対する絶縁部41(即ち、平面絶縁部41a及び側面絶縁部41b)の周方向Cへの相対移動が阻止される。但し、本実施形態において、側面絶縁部41bは、U相のコイルエンド部(対象コイルエンド部)の周方向Cの側部の全体を覆うことのできる大きさである。それにより、U相のコイルエンド部23の周方向Cの側部での相間絶縁を確実に行える。
以上のように、U相のコイルエンド部23を対象相コイルエンド部とする場合には、平面絶縁部41aがU相のコイルエンド部23の軸方向内方側:L2側を覆い、側面絶縁部41bがU相のコイルエンド部23の周方向Cの側部の少なくとも一部分を覆い、及び、連結部42がV相のコイルエンド部23の外方側部分26aの軸方向外方側:L1側を通るように配置される。その結果、U相のコイルエンド部23と、それに軸方向Lに隣接する異なる相(V相及びW相)のコイルエンド部23との絶縁が確実にされる。
W相のコイルエンド部23を対象相コイルエンド部とした場合も同様であり、平面絶縁部41aがW相のコイルエンド部23の軸方向外方側:L1側を覆い、側面絶縁部41bがW相のコイルエンド部23の周方向Cの側部の少なくとも一部分を覆い、及び、連結部42がV相のコイルエンド部23の内方側部分26bの軸方向内方側:L2側を通るように配置される。その結果、W相のコイルエンド部23と、それに軸方向Lに隣接する異なる相(U相及びV相)のコイルエンド部23との絶縁が確実にされる。
図12に示す相間絶縁シート50Aは、円環状シート部材S2によって形成され、屈曲コイルエンド部24の各組の間に設けられる。上述したように、径方向導体部25における径方向Rの特定部位には、軸方向Lに伸展した伸展突起部33を、複数組の屈曲コイルエンド部24を構成する複数のコイルエンド部23の間で軸方向Lに整列して形成してある。相間絶縁シート50Aを構成する円環状シート部材S2は、外周縁の径がステータコア11の内周面の径よりも小径とされている環状部51と、その環状部51から部分的に径方向外方側:R2側に突出して伸展突起部33の組によって挟まれる少なくとも一つの突出部52とを有する。そして、相間絶縁シート50Aは、軸方向Lに隣接する伸展突起部33の組によって挟持される。相間絶縁シート50Aの材料としては樹脂シートや紙材など、例えばアラミド繊維とポリエチレンテレフタラートを貼り合わせたもの等の電気的絶縁性及び耐熱性の高い材料で形成したシート等を用いることができる。本実施形態では、相間絶縁シート50Aが複数の突出部52を有する例を示すが、少なくとも一つの突出部52があればよい。
相間絶縁シート40及び相間絶縁シート50Aの環状部51は何れも、外周縁の径がステータコア11の内周面の径よりも小径とされている。よって、各相のコイル21が屈曲コイルエンド部24を先頭にしてスロット12に対して軸方向Lに挿入されて巻装されるとき、相間絶縁シート40、50Aは、各コイル相間に挿入された状態でステータコア11の内部空間を通過可能になる。
図15〜図18は、各相のコイル間における相間絶縁シートの配置状態を説明する図である。なお、図15〜図18は、各相のコイル21及び相間絶縁シート40、50Aがどのような位置関係で配置されているのかを理解し易いように描いたものであり、各相のコイルの配置形態は実際とは異なる。
図15(a)は、一組の屈曲コイルエンド部24の軸方向外方側:L1側に相間絶縁シート50Aが配置された状態を示す斜視図であり、図15(b)はその平面図である。図15に示すように、相間絶縁シート50Aの環状部51は、外周縁の径がステータコア11の内周面よりも小径とされている。相間絶縁シート50Aの突出部52の周方向長さは、周方向に並んだ複数のスロット12の間にわたる長さとなっている。また、相間絶縁シート50Aの突出部52は伸展突起部33の組によって軸方向Lから挟まれる位置にある。よって、コイル21を屈曲コイルエンド部24の側から軸方向Lに挿入するとき、相間絶縁シート50Aの突出部52はティース15と干渉する。ところが、相間絶縁シート50Aは、樹脂シートや紙材などの柔軟性の高い材料で形成されるので、コイル21を屈曲コイルエンド部24の側から軸方向Lに挿入するとき容易に変形する。よって、相間絶縁シート50Aに破損などの問題が生じる可能性は低い。
図16には、その相間絶縁シート50Aの軸方向外方側:L1側にW相コイル21wが配置された状態を示す。図示するように、相間絶縁シート50Aの突出部52は、伸展突起部33によって軸方向Lから挟まれている。その結果、相間絶縁シート50Aの位置ずれは発生しない。
図17は、W相コイル21wのコイルエンド部23を対象相コイルエンド部として、相間絶縁シート40を配置した状態を示す。図17に示すように、対象相コイルエンド部としてのW相のコイルエンド部23が側面絶縁部41bによって周方向から挟まれるので、W相のコイルエンド部23に対する絶縁部41の周方向への相対移動が阻止される。W相のコイルエンド部23は径方向には絶縁部41によって挟まれていないが、複数の絶縁部41は連結部42により連結されているので、複数の絶縁部41は一体として同じ方向に移動することしか許容されない。よって、各絶縁部41が径方向に移動することはできず、W相のコイルエンド部23に対する相間絶縁シート40の径方向への相対移動も阻止される。
更に、予め、絶縁部41の形状が、W相のコイルエンド部23の軸方向Lの1面と周方向Cの2面とを覆う形状に成形されているので、相間絶縁シート40を屈曲コイルエンド部24に装着するときの位置合わせが容易になり且つ安定した状態で装着できる。
また、図18に示すように、W相のコイルエンド部23を対象相コイルエンド部とする相間絶縁シート40の軸方向外方側:L1側にはV相のコイルエンド部23が配置される。その後、U相のコイルエンド部23が配置されるが、その際には、U相のコイルエンド部23を対象相コイルエンド部とする相間絶縁シート40が図13に示したように配置される。
以上のように、相間絶縁シート50Aが二つの屈曲コイルエンド部24の間に挟持される円環状シート部材S2により構成されるので、二つの屈曲コイルエンド部24の間の絶縁、即ち、異相コイル間の相間絶縁が確実になる。また、相間絶縁シート50Aは、二つの屈曲コイルエンド部24の間に挟持されるので、相間絶縁シート50Aの位置ずれも防止できる。
〔その他の実施形態〕
(1)上記の実施形態においては、相間絶縁シート50Aの形状を例示したが、その形状を適宜改変してもよい。
図19(a)は別実施形態の相間絶縁シート50Bの斜視図であり、図19(b)はその相間絶縁シート50Bが一組の屈曲コイルエンド部24の軸方向外方側:L1側に配置された状態を示す平面図である。図示するように、相間絶縁シート50Bは、突出部52の周方向長さが、スロット12の径方向内方側:R1側に開口する内周開口部13の周方向幅W1と同程度とされている。その結果、コイル21を屈曲コイルエンド部24の側から軸方向Lに挿入するとき、相間絶縁シート50の突出部52はスロット12の内部を干渉せずに通ることができる。
図20は、相間絶縁シート50Cが、互いに同一形状の複数の円弧帯状部材53を、接続部54において周方向Cに接続して円環状にしてなる場合の例である。接続部54における複数の円弧帯状部材53どうしの接続は、円弧帯状部材53が紙材の場合には適当な接着剤による接着を行えばよく、円弧帯状部材53が樹脂材料の場合には適当な接着剤による接着又は溶着などを行えばよい。なお、複数の円弧帯状部材53の中に互いに異なる形状の部材が含まれていてもよい。
相間絶縁シート50Cを複数の部材で形成することで、一部の部材に形状不良などの不具合が生じてもその不具合のある部材のみが使用不能な部材となり、他の部材は別の部材と組み合わせて使用できる。よって、相間絶縁シート50C全体としての歩留まりを向上させることができる。
(2)上記の実施形態においては、幅狭凹部32を、コイル21の通電方向に直交する断面の断面積が伸展突起部33以外の部位における断面の断面積と略等しくなるように、周方向Cに圧縮されつつ軸方向Lに伸展されて形成された伸展突起部33とした場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、周方向Cに圧縮されつつ軸方向Lに伸展させて伸展突起部33を形成する場合において、コイル21の通電方向に直交する断面の断面積が伸展突起部33以外の部位における断面の断面積とは異なるように形成された伸展突起部33としての幅狭凹部32を構成することも、本発明の好適な実施形態の一つである。
(3)上記の実施形態においては、線状導体31は、その断面が略矩形状の単一の角型導線により構成されており、その周方向幅W5がスロット内部14の周方向幅W3と略等しくなるように形成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、セミオープンスロットを採用する場合、線状導体31の周方向幅W5は、スロット12の内周開口部13の周方向幅W1よりも広ければ良く、内周開口部13の周方向幅W1からスロット内部14の周方向幅W3までの間で任意に設定することができる。また、線状導体31の断面形状についても特に限定されず、例えば丸型、多角形型等、種々の形状を採用することができる。また、その周方向幅W5が内周開口部13の周方向幅W1よりも広く形成されたものであれば、線状導体31として、複数本の導体があたかも一本の導体であるかのように集合されて構成される、集合体からなる導体を用いることもできる。例えば、複数本の導体が縒り集まって一体的に形成される縒線導体等を用いることも可能である。
(4)上記の実施形態においては、スロット12がセミオープンスロット(径方向内方側に開口する内周開口部13の周方向幅W1がスロット内部14の周方向幅W3よりも狭く形成されているスロット)の場合について説明したが、スロット12をオープンスロット(径方向内側に開口する内周開口部13の周方向幅W1がスロット内部14の周方向幅W1と同等以上に形成されているスロット)としてもよい。
(5)上記の実施形態においては、ステータ2が三相交流で駆動される回転電機1に用いられるステータとされている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、ステータ2が二相或いは四相以上の交流電源で駆動される回転電機1に用いられる構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
(6)上記の実施形態においては、図4〜図6に示されるような形状を有するコイル21を同じスロット12内に径方向Rに隣接して三組配置し、一スロット当たり6本のコイル辺部22が径方向Rに一列に整列してスロット12内に配置される場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、径方向Rに一列に整列して配置される一スロット12当たりのコイル辺部22の本数は適宜変更することが可能である。また、図4〜図6に示される、予め予備形成されるコイル21の形状はあくまで一例であり、種々の形状を採用することができる。
(7)上記の実施形態においては、本発明に係る回転電機用電機子を回転電機1の固定子としてのステータ2に適用し、回転電機1を、電機子としてのステータ2を備えたインナーロータ型の回転電機とした場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、例えば本発明に係る回転電機用電機子を回転電機1の回転子に適用し、回転電機1を、電機子としての回転子を備えたアウターロータ型の回転電機とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
本発明は、回転電機用電機子が備える複数相のコイル間の相間絶縁を確保するための相間絶縁シートに好適に利用することができる。
1 回転電機
2 ステータ(回転電機用電機子)
11 ステータコア(コア)
12 スロット
13 内周開口部
21 コイル
21u U相コイル(第一相のコイル)
21v V相コイル(第二相のコイル)
21w W相コイル(第三相のコイル)
22 コイル辺部
23 コイルエンド部
24 屈曲コイルエンド部
33 伸展突起部
50A〜50C 相間絶縁シート
51 環状部
52 突出部
L 軸方向
R 径方向
C 周方向
S2 円環状シート部材

Claims (7)

  1. 回転電機用電機子が備える複数相のコイル間の相間絶縁を確保するための相間絶縁シートであって、
    軸方向に延びる複数のスロットが周方向に分散配置される略円筒状のコアに巻装されるコイルにおける前記コアから軸方向に突出する少なくとも一方の端部が、径方向内方側へ屈曲形成されているとともに異なる相のコイルエンド部が軸方向及び周方向に整列配置されてなる複数相のコイルを一組とする屈曲コイルエンド部とされており、複数組の前記屈曲コイルエンド部が軸方向に並んで配置されている回転電機用電機子の、二つの前記屈曲コイルエンド部の間に挟持される円環状シート部材により構成される相間絶縁シート。
  2. 前記屈曲コイルエンド部を構成する各相のコイルエンド部は、前記各スロット内に配置されているコイル辺部から屈曲されて径方向に延びる径方向導体部と、一対の前記径方向導体部間を接続するように周方向に延びる周方向導体部とを備え、
    前記径方向導体部における径方向の特定部位には、軸方向に伸展した伸展突起部を、複数組の前記屈曲コイルエンド部を構成する複数の前記コイルエンド部の間で軸方向に整列して形成してあり、
    前記円環状シート部材は、軸方向に隣接する前記伸展突起部の組によって挟持される請求項1に記載の相間絶縁シート。
  3. 前記スロットは、径方向内方側に開口する内周開口部の周方向幅が、前記内周開口部よりも径方向外方側に位置するスロット内部の周方向幅よりも狭く形成され、
    前記伸展突起部が形成されている前記特定部位は、前記内周開口部と軸方向で対応する部位であり、
    前記伸展突起部の周方向幅が前記内周開口部の周方向幅よりも狭くなるように、前記径方向導体部の他の部分に対して窪んだ形状に形成されている請求項2に記載の相間絶縁シート。
  4. 前記円環状シート部材は、外周縁の径が前記コアの内周面の径よりも小径とされている環状部と、前記環状部から部分的に径方向外方に突出して前記伸展突起部の組によって挟まれる少なくとも一つの突出部とを有する請求項2又は3に記載の相間絶縁シート。
  5. 前記突出部の周方向長さが、周方向に並んだ複数のスロット間に渡る長さとされている請求項4に記載の相間絶縁シート。
  6. 前記突出部の周方向長さが、前記スロットの径方向内方側に開口する内周開口部の周方向幅と同程度とされている請求項4に記載の相間絶縁シート。
  7. 前記回転電機用電機子は、前記各スロットが径方向内方側に開口する内周開口部を有して構成された前記コアと、前記複数のスロットに分布巻きの形態で巻装される第一相と第二相と第三相とで構成される3相のコイルとを備え、
    前記第二相の前記コイルエンド部は、周方向における中間部分において軸方向に段差部を有するとともに、前記段差部よりも周方向一端側であって軸方向内方側に位置する内方側部分と前記段差部よりも周方向他方側であって軸方向外方側に位置する外方側部分とを有し、
    前記第一相の前記コイルエンド部は、前記第二相のコイルエンド部の前記内方側部分に対して軸方向外方側に隣接し、且つ、前記第二相のコイルエンド部の前記外方側部分に対して周方向に隣接して配置してあり、
    前記第三相の前記コイルエンド部は、前記第二相のコイルエンド部の前記外方側部分に対して軸方向内方側に隣接し、且つ、前記第二相のコイルエンド部の前記内方側部分に対して周方向に隣接して配置してあり、
    前記円環状シート部材は、前記第一相のコイルエンド部の軸方向外方側及び前記第二相のコイルエンド部の前記外方側部分の軸方向外方側で構成される一つの前記屈曲コイルエンド部の軸方向外方側の面と、前記第三相のコイルエンド部の軸方向内方側及び前記第二相のコイルエンド部の前記内方側部分の軸方向内方側で構成される別の前記屈曲コイルエンド部の軸方向内方側の面との間で挟持される請求項1から6の何れか一項に記載の相間絶縁シート。
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