JP2011166859A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコイルをスロット内に確実に保持でき、スロット幅が不均一な場合においてもスロット占積率を損なうことがなく、挿入性，装着性に優れたスロット楔を備えた回転電機を提供すること。
【解決手段】該回転電機は、内周面に向かって開口された複数のスロットと、該スロット間に形成されたティースとを有する環状のステータコアと、前記複数のスロットに絶縁シートを介して巻回されたステータコイルと、前記スロットの内周面間に装着され、ステータコイルを保持したスロット楔とを備え、前記スロット楔は前記スロット内周面間より幅広く、該スロット楔の中央部に弾性変形部を備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、回転電機に関する。

車両等に用いられる発電機やモータ等のステータは、内周面の周方向に複数のスロットを開口した環状のステータコアと、前記各々のスロットに絶縁紙を介して巻回されたコイルによって構成され、該コイルは、電気及び磁気絶縁性を有する短冊状のスロット楔をスロットの内周側に装着することでスロット内に保持されている。

前記スロット楔は、一般にノーメックス（耐熱ポリアミド紙）やポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴフィルム），ＰＰＳフィルム（ポリフェニレンサルファイドフィルム）、等の耐熱性，磁気絶縁性，電気絶縁性に優れ、可塑性かつ一定の剛性を備えることで広く用いられている。

また、ステータコイルの保持力を向上させるためスロット楔の両端部を直角に折り曲げられたコの字形状とし、スロット楔の剛性を向上させたものも広く用いられている。

ところが、近年では高出力化及び騒音低減を目的とした極数の増加や２重化結線または多相化の採用等により、ステータコアのスロット数が増大の傾向にあるため、ティース幅は小さく、また高効率化を目的にステータコアに使用される板厚も薄板化となり、ティースの剛性が弱くなっている。そのため、ステータコイルの巻線時においてティースが変形し、スロット幅が不均一となる。ところがスロット楔は、周方向の幅が一定であるため、スロット幅が狭いところでは挿入できず、スロット幅が広いところではスロット内に保持されずスロット楔の脱落でステータコイルがステータコアと接触し易くなり絶縁性が損なわれる懸念があった。

ここで、スロット楔を中空形状とする技術がある（特許文献１参照）。特許文献１では、巻線後にスロット幅やスロット楔挿入スペースが不均一の場合においても、スロット楔の挿入スペースに合わせ、形状を自由に変化させることができ、スロット楔の挿入性及びステータコイルの保持性に優れる。

実開昭５９−１９１８５６号公報（第２図，第３図）

特許文献１によれば、中空形状のスロット楔を使用しているが、内部の空間が必要となるため、スロット占積率が悪くなり、高効率化に対応できない。

求められるスロット楔は、最小限のスペースで設置でき、スロット幅が不均一でも周方向の幅の自由度が高く、挿入性に優れていることが望ましい。また、ステータコイルをスロット開口部から飛び出さないようにするための保持力も必要とされる。

そこで、本発明の目的は、スロット幅が不均一な場合でもステータコイルをスロット内に確実に保持できる回転電機を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の望ましい態様の１つは次の通りである。

本回転電機は、内周面に向かって開口された複数のスロットと、該スロット間に形成されたティースとを有する環状のステータコアと、前記複数のスロットに絶縁シートを介して巻回されたステータコイルと、前記スロットの内周面間に装着され、ステータコイルを保持したスロット楔と、を備え、スロット楔はスロット内周面間より幅広く、該スロット楔の中央部に弾性変形部を備える。

本発明によれば、スロット幅が不均一な場合でもステータコイルをスロット内に確実に保持できる回転電機を提供することができる。

スロット楔を装着した車両用交流発電機のステータの斜視図。 図１のステータコアの一部正面図。 第１の実施例におけるスロット楔の斜視図。 図３のスロット楔装着状態を示すスロット部の横断面図。 第２の実施例におけるスロット楔の斜視図。 図５のスロット楔装着状態を示すスロット部の横断面図。 第３の実施例におけるスロット楔の斜視図。 図７のスロット楔装着状態を示すスロット部の横断面図。 第４の実施例におけるスロット楔装着状態を示すスロット部の横断面図。 第５の実施例におけるスロット楔の斜視図。 図１０のスロット楔装着状態を示すスロット部の横断面図。 第６の実施例におけるスロット楔の斜視図。 図１２のスロット楔装着状態を示すスロット部の横断面図。

以下、各実施例について図面を用いて説明する。

［第１実施例］
本実施例では、車両用交流発電機に用いられるステータについて説明する。

環状に形成されたステータコア１は、図１，図２に示すようにその内周部の周方向にステータコイル２を挿入するための開口部１ｂを備えたスロット１ａが複数形成され、ステータコイル２は絶縁紙３を介して開口部１ｂから挿入されて巻線された後にスロット１ａの内周側にステータコイル２とティース鍔部１ｅの間にスロット楔４を装着してステータを構成している。

また、ステータコア１は、その外周部に形成されたバックコア１ｃと、そのバックコア１ｃから内部側に形成され、スロット１ａと周方向に交互に形成されたティース１ｄとその先端にはスロット内と閉じる方向にティース鍔部１ｅが設けられ、その部位の周方向に対向するティース鍔部１ｅとの間にスロット幅より狭い空間のスロット開口部１ｂを備える。

図３は第１実施例のスロット楔４の形態で、図４にスロット楔４のスロット装着状の形態を示す。

スロット楔４はスロット内周面間より広い板状素材が用いられ、長方形状の短手方向中央部に弾性変形部となる半円形状の突起部４ａが設けられた形状で、スロット１ａ内に装着される場合、ステータコイル２とティース鍔部１ｅの間に挿入され、半円形状の突起部４ａはスロット開口部１ｂに配置され、ステータコイル２がスロット開口部１ｂから、内周側に飛び出るのを防止する楔となる。

本実施例によれば、スロット楔４の短手方向の幅はスロット周方向の幅より、大きめに設定され、ステータコア１のスロット１ａにスロット楔４を装着する時に、半円形状の突起部４ａが弾性変形の効果により、短手方向の寸法を変化させられることでスロット幅に合わせ幅を自由に変更できる。

従って、スロット毎にスロット幅が異なった場合でもスロット楔４の幅を各々自由に調整し挿入することができ、また、スロット楔４挿入後も弾性変形の効果により、スロット楔４の両端部がティース側面に直接または絶縁紙３を介して突き当てられているため、スロット楔４は単独での保持機能を持ち、次工程までの搬送時に軸方向にずれる心配は皆無となる。

［第２実施例］
次に第２実施例を図５，図６に基づいて説明する。

図６はスロット１ａ内のティース鍔部１ｅ上に装填されるスロット楔４を示した図である。

スロット楔４は長方形状の短手方向中央部にＶ字形状に突起部４ａを設けられた形状で、スロット１ａ内に装着される場合、ステータコイル２とティース鍔部１ｅの間に挿入され、Ｖ字形状の突起部４ａはスロット開口部１ｂに配置される。

本実施例の場合も、スロット楔４の挿入性を改善すべく、スロット楔４の幅を自由に調整できる中央部に突起部を設けることでは第１実施例と同様であるが、突起部の形状がＶ字形状となるため第１実施例に比べ成形し易い、という効果がある。

［第３実施例］
次に第３実施例を図７，図８に基づいて説明する。

第１実施例によれば、スロット楔４の中央部に突起部４ａを設けることで、スロット幅に合わせ自由にスロット楔４の幅を調整し挿入できるが、突起部を設けることでステータコイル２の保持力が弱まる。

そこで、ステータコイル２のスロット内への保持力を強化するためスロット楔４の両端部をＬ字状にした折曲部４ｂを設け、スロット楔４の剛性を上げる。

このような構成によれば、スロット楔の挿入性は第１実施例に比べ少し劣るが、スロット楔４の剛性が向上するためステータコイルの保持力が飛躍的に上昇する。

また、図７のＬ字折り曲げ部は、長手方向に連続的に設けられているが、長手方向に断片的に設けても同様にスロット楔４の剛性を上げる効果をもたらす。

尚、本実施例において、第２実施例のように突起部をＶ字形状としても同様の効果を奏する。

［第４実施例］
次に第４実施例を図４，図９に基づいて説明する。

第１実施例によれば、スロット楔４の中央部に突起部４ａを設けることで、スロット幅に合わせ自由にスロット楔４の幅を調整し挿入できるが、ステータコイル２とスロット楔４の間に空間が生じ、ステータコイル２がスロット内で自由に動く。

また、製造工程の搬送時や実際の回転電機として使用される際に、振動等でステータコイル２同士または絶縁紙３を介してステータコイル２とステータコア１が擦れ、絶縁不良となる場合がある。

そこで、本実施例では、第１実施例のスロット楔４の形態は同じであるが、スロット楔４の突起部４ａをスロット内に向け装着する。

このような構成によれば、スロット楔４の挿入性は第１実施例に比べ少し劣るが、スロット楔４の幅の自動調整機能を持ち、ステータコイル２を径方向に確実に保持できるスロット楔４となる。

尚、本実施において、第２実施例のように突起部をＶ字形状としても奏する。

［第５実施例］
次に第５実施例を図１０，図１１に基づいて説明する。

本実施例では、スロット楔４は長方形状の短手方向に屈曲部４ｃが３箇所あり、断面形状は波形状となる。スロット楔４が装着された際に波形状のため、周方向及び径方向に弾性変形の効果により自由に調整され、スロット１ａ内に装着されることができる。

このような構成によれば、スロット楔４の挿入性は第１実施例と比べると少し劣るが、スロット楔４の幅の自動調整機能を持ち、ステータコイル２を径方向に確実に保持できるスロット楔４となる。

［第６実施例］
次に第６実施例を図１２，図１３に基づいて説明する。

本実施例では、スロット楔４の短手方向の両端部をハの字形状に折曲部が設けられた形状でスロット１ａ内に装着される場合、ステータコイル２とティース鍔部１ｅの間に挿入され、ステータコイル２がスロット開口部１ｂから、内周側に飛び出るのを防止する楔となる。

本実施例によれば、第１実施例の効果に加え、ステータコイル２とスロット楔４の間に生じる空間を、ハの字形状による弾性変形の効果により径方向にステータコイル２を押さえ、スロット内でのステータコイル２の動きを抑えることができる。

尚、スロット楔４の短手方向の端部をスロット開口部１ｂの幅Ｌ１より短い幅Ｌ２の位置より、両端部をハの字上に折曲部を設けた形状とすることでスロット楔４の挿入方向をスロット内周部からスロット内に向けて径方向に挿入することができる。

スロット楔４をスロット内の挿入時にハの字の折曲部が、弾性変形の効果によりスロット開口幅Ｌ１に合わせ縮み、スロット１ａ内に完全に挿入した時にハの字折曲部が弾性変形の効果により開き、ステータコイル２とティースの鍔１ｅの間に装着される。

このような構成によれば、スロット楔４の挿入性は大幅に改善され、スロット楔４の幅の自動調整機能を持ち、ステータコイル２を径方向に確実に保持できる生産性に優れたスロット楔４となる。

第１実施例から第６実施例においてスロット楔４の弾性変形の効果を高めるため、ポリエステルフィルム（ＰＥＴフィルム）またはポリフェニレンサルファイドフィルム（ＰＰＳフィルム）等の電気及び磁気絶縁性に優れ、機械的剛性が高い素材で形成されることが望ましい。

上記実施例では、回転電機の一実施形態として車両用交流発電機について説明したが、回転力を出力するモータや、発電と駆動を兼ねたモータジェネレータ等にも適用できる。特にモータとしては、ハイブリット自動車や電動四輪駆動車の駆動用モータ，ポンプを駆動するためのモータ等へのステータコイル保持のスロット楔として適用が考えられる。

１ ステータコア
１ａ スロット
１ｂ 開口部
１ｃ バックコア
１ｄ ティース
１ｅ ティース鍔部
２ ステータコイル
３ 絶縁紙
４ スロット楔
４ａ スロット楔突起部
４ｂ スロット楔端部折曲部
４ｃ スロット楔両端部折曲部起点

Claims (8)

1. 内周面に向かって開口された複数のスロットと、該スロット間に形成されたティースとを有する環状のステータコアと、前記複数のスロットに絶縁シートを介して巻回されたステータコイルと、前記スロットの内周面間に装着され、ステータコイルを保持したスロット楔と、を備え、前記スロット楔は前記スロット内周面間より幅広く、該スロット楔の中央部に弾性変形部を備える回転電機。
2. 前記スロット楔の弾性変形部は半径方向の少なくともいずれか一方に突出した変形部からなる、請求項１の回転電機。
3. 前記スロット楔はスロット内側面間に圧縮して装着されている、請求項１又は２に記載の回転電機。
4. 前記弾性変形部は半円形状である、請求項２記載の回転電機。
5. 前記弾性変形部はＶ字形状である、請求項２記載の回転電機。
6. 前記弾性変形部は波状である、請求項２記載の回転電機。
7. 前記スロット楔の周方向端部の少なくともいずれか一方がＬ字状に屈曲してスロット内側面に対向している、請求項２記載の回転電機。
8. 前記スロット楔の周方向両端部はハの字形状に折曲げられる、請求項１記載の回転電機。

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