JP2014042402A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル（カセットコイル）が内周側にズレるのより抑止可能な構成を提案する。
【解決手段】ステータコア４２の複数のティース４４にそれぞれ複数のカセットコイル６１を装着すると共に電気回路が形成されるよう接続して三相コイル６０を構成し、三相コイル６０のコイルエンドの内周側の部分に外周側が当接するよう押さえリング７０を配置する。これにより、三相コイル６０が反発力によって内周側にズレるのをより抑止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転電機に関する。

従来、ステータの形状に適合した形状の被覆部材をステータの軸方向の両側から取り付け、その状態でステータの内周側の突極にコイルエレメントを挿入し、押さえ部材のアームがコイルエレメントと被覆部材とのクリアランスを挿通するよう押さえ部材を押し込んで、アームの被係止部と被覆部材の係止部とを係合させることによってコイルエレメントと押さえ部材と被覆部材とを突極の所定位置に保持させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、こうした手法により、コイルエレメントの突極への取付保持を簡便に行なえるようにしている。

特開２００２−３０５８５１号公報

上述の技術では、アームの被係止部と被覆部材の係止部との係合により、コイルエレメントが反発力（いわゆるスプリングバック力）によって内周側にズレる（飛び出す）のを抑止している。しかしながら、コイルエレメントの反発力が大きい（反発力の大きなコイルエレメントを用いる）場合、アームの被係止部と被覆部材の係止部との係合では十分な強度の確保が困難となることがある。このため、コイルエレメントが内周側にズレないようにするために、他の構成を考案することが課題の一つとされている。

本発明の回転電機は、コイル（カセットコイル）が内周側にズレるのより抑止可能な構成を提案することを主目的とする。

本発明の回転電機は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の回転電機は、
ステータコアの内周側の複数のティースにコイルが巻回されてなるステータを備える回転電機であって、
前記コイルは、前記複数のティースにそれぞれ装着される複数のカセットコイルが、電気回路が形成されるよう接続されて構成され、
前記コイルのコイルエンドの内周側に外周側が当接するよう円環状の保持部材が配置されてなる、
ことを要旨とする。

この本発明の回転電機では、コイルは、複数のティースにそれぞれ装着される複数のカセットコイルが電気回路が形成されるよう接続されて構成され、コイルのコイルエンドの内周側に外周側が当接するよう円環状の保持部材が配置される。これにより、コイル（カセットコイル）の反発力（いわゆるスプリングバック力）に対する堅牢性の向上を図ることができる。この結果、コイル（カセットコイル）が内周側にズレる（飛び出す）のより抑止することができる。なお、コイルエンドの内周側だけが保持部材に当接するようにすることにより、コイルの放熱性を確保することができる。

こうした本発明の回転電機において、前記カセットコイルは、平角線二層巻きのカセットコイルであり、前記保持部材は、前記ステータコアから見て前記カセットコイル同士が接続される接続側のコイルエンドの内周側に外周側が当接するよう配置されてなる、ものとすることもできる。これは、接続側のコイルエンドの方がステータコアを挟んでその反対側のコイルエンドより反発力が大きくなりやすいためでる。

また、本発明の回転電機において、前記保持部材は、前記コイルとの当接面が多角形に形成されてなる、ものとすることもできる。こうすれば、コイルに対する保持部材の位置決めを容易に行なうことができる。

保持部材が接続側のコイルエンドの内周側に外周側が当接するよう配置される態様の本発明の回転電機において、前記保持部材は、軸方向の両端部の外周側にフランジが形成されてなり、前記コイルは、前記接続側のコイルエンドの上側から冷却液体が供給されて冷却される、ものとすることもできる。この場合、保持部材の両端部のフランジを側壁とする流路（保持部材の軸方向の中央部の外周面とフランジとによって形成される流路）に沿って流れるから、コイルをより十分に冷却することができる。

本発明の一実施例である回転電機としてのモータ２０とそのモータ２０を冷却する冷却系９０との構成の概略を示す構成図である。 ステータ４０の構成の概略を示す構成図である。 ステータ４０を分解して示す分解斜視図である。 コイルスナップ８０の突出部８２周辺（図２の領域Ａ周辺）を示す周辺図である。 押さえリング７０周辺（図２の領域Ｂ周辺）を示す周辺図である。 インシュレータ５０の構成の概略を示す構成図である。 押さえリング１７０の構成の概略を示す構成図である。 押さえリング１７０を三相コイル６０のコイルエンドの内周側の部分に外周側が当接するよう配置してなるステータ１４０の構成の概略を示す構成図である。 押さえリング１７０を三相コイル６０のコイルエンドの内周側の部分に外周側が当接するよう配置してなるステータ１４０の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例である回転電機としてのモータ２０とそのモータ２０を冷却する冷却系９０との構成の概略を示す構成図であり、図２は、ステータ４０の構成の概略を示す構成図であり、図３は、ステータ４０を分解して示す分解斜視図であり、図４は、ステータ４０のコイルスナップ８０の突出部８２周辺（図２の領域Ａ周辺）を示す周辺図であり、図５は、ステータ４０の押さえリング７０周辺（図２の領域Ｂ周辺）を示す周辺図であり、図６は、ステータ４０のインシュレータ５０の構成の概略を示す構成図である。なお、見やすさを考慮して、図２，図３，図５は、図１のステータ４０を右斜め前から見た様子を示し、図４は、図１のステータ４０を左斜め前（図２，図３，図５とは異なる方向）から見た）様子を示した。

実施例のモータ２０は、周知の三相交流電動機として構成されており、図１に示すように、回転軸２２に取り付けられたロータ３０と、ロータ３０の外周側に配置されてステータコア４２に三相コイル６０が集中巻方式によって巻回されたステータ４０と、を備える。また、冷却系９０は、図示しないポンプによって圧送された冷却オイルなどの冷却液体が流れると共に三相コイル６０のコイルエンドの鉛直上側にパイプ孔９２が形成された冷却パイプ９１を備える。実施例では、冷却液体が冷却パイプ９１を流れてパイプ孔９２から三相コイル６０のコイルエンドに放出されることにより、三相コイル６０の冷却が行なわれる。

ロータ３０は、無方向性電磁鋼板を複数積層してなるロータコア３２と、ロータコア３２の複数のスロットにそれぞれ嵌挿される複数の永久磁石（図示せず）と、を備える。

ステータ４０は、図１〜図３に示すように、無方向性電磁鋼板を複数積層してなるステータコア４２と、ステータコア４２の内周側の複数のティース４４にそれぞれ嵌め込まれて固定される複数のインシュレータ５０（図６参照）と、複数のインシュレータ５０にそれぞれ装着される複数のカセットコイル６１によって構成される三相コイル６０と、三相コイル６０のコイルエンドの内周側に配置される円環状の保持部材としての押さえリング７０と、押さえリング７０の軸方向の移動を制限するためのコイルスナップ８０と、を備える。

複数のインシュレータ５０は、それぞれ、樹脂によって形成されており、図６に示すように、ティース４４に整合するよう形成されると共に外側にカセットコイル６１が装着される本体部５１と、本体部５１の内側から突出する爪部５２と、本体部５１の図６の手前左側の端部から左側に突出する突出部５３と、を備える。このインシュレータ５０は、ティース４４に嵌め込まれたときに本体部５１の内側の爪部５２がティース４４に形成された溝部（図示せず）に嵌合することによってティース４４に固定される。

複数のカセットコイル６１は、それぞれ、平角線二層巻きのカセットコイルとして構成されており、両端部６２が同一方向となるよう形成されている。三相コイル６０は、複数のカセットコイル６１が端部６２がステータコア４２から見て同一方向（図２，図３の右方向）で揃うようインシュレータ５０を介してティース４４に装着され、その状態で複数のカセットコイル６１のそれぞれの端部６２が３相の電気回路が形成されるよう接続されて構成されている。以下、ステータコア４２から見て複数のカセットコイル６１が対応する端部６２同士で接続される側（図２，図３の右側）を接続側といい、その反対側を非接続側という。

なお、カセットコイル６１をティース４４に装着する際には、カセットコイル６１をインシュレータ５０の本体部５１に装着してからインシュレータ５０をティース４４に嵌め込んで固定するものとしてもよいし、インシュレータ５０をティース４４に嵌め込んで固定してからカセットコイル６１をインシュレータ５０に装着するものとしてもよい。

押さえリング７０は、樹脂によって形成されており、図３に示すように、外径が押さえリング７０が配置される前の三相コイル６０の接続側のコイルエンドの内径より若干大きく形成され、内周側は円形で外周側は多角形に形成されている。この押さえリング７０は、外周側が三相コイル６０における接続側のコイルエンドの内周側に当接するよう配置される。この押さえリング７０により、三相コイル６０の反発力（いわゆるスプリングバック力）に対する堅牢性の向上を図ることができ、三相コイル６０が反発力によって内周側にズレる（飛び出す）のをより抑止することができる。実施例では、平角線二層巻きのカセットコイル６１を用いるものとしたから、三相コイル６０の反発力が大きくなる（特に、接続側のコイルエンドの反発力が大きくなる）傾向があるが、この押さえリング７０により、三相コイル６０が反発力によって内周側にズレる（飛び出す）のをより抑止することができる。また、押さえリング７０の外周側を多角形に形成することにより、三相コイル６０に対する押さえリング７０の位置決めを行ない易くすることができる。さらに、接続側のコイルエンドの内周側だけが押さえリング７０に当接することにより、三相コイル６０の放熱性を確保することができる。なお、この押さえリング７０は、三相コイル６０の内周側へのズレをより効果的に抑制するためには、接続側のコイルエンドのうちステータコア４２に近い部分の内周側に外周側が当接するよう配置されるのが好ましい。

複数のコイルスナップ８０は、それぞれ、樹脂によって形成されており、図３に示すように、隣接するティース４４の内周側の端部間の幅より幅が若干狭くティース４４の軸方向の長さより長さが若干長い平面状に形成された本体部８１と、本体部８１の図３の左側の端部（軸方向の一方の端部）に形成されて図３の周方向（円環状に配置されたときの周方向）に突出する突出部８２と、本体部８１の図３の右側の端部（軸方向の他方の端部）に形成されて図３の内周側（円環状に配置されたときの内周側）に屈曲する屈曲部８３と、本体部８１の図３の外周側（円環状に配置されたときの外周側）に形成されて屈曲部８３より図３の右側に突出して内周側に屈曲する爪部８４と、を備える。このコイルスナップ８０は、本体部８１がティース４４間の隙間を埋めるようステータコア４２の非接続側から挿入されると、図４に示すように、突出部８２がインシュレータ５０の本体部５１の外側の面（図４の左側の面）と突出部５３の外周側の面（図４の裏側の面）とによって右方向および内周側への移動が制限される。また、図５に示すように、コイルスナップ８０の屈曲部８３と爪部８４とによって押さえリング７０が挟まれるようにすることにより、押さえリング７０の軸方向の移動を制限することができる。

以上説明した実施例のモータ２０によれば、ステータコア４２の複数のティース４４にそれぞれ複数のカセットコイル６１を装着すると共に電気回路が形成されるよう接続して三相コイル６０を構成し、三相コイル６０のコイルエンドの内周側の部分に外周側が当接するよう押さえリング７０を配置するから、三相コイル６０が反発力によって内周側にズレるのをより抑止することができる。また、押さえリング７０の外周側を多角形に形成することにより、三相コイル６０に対する押さえリング７０の位置決めを容易に行なうことができる。

実施例のモータ２０では、押さえリング７０の外周側は、多角形に形成されるものとしたが、円形に形成されるものとしてもよい。

実施例のモータ２０では、押さえリング７０は、接続側のコイルエンドの内周側に外周側が当接するよう配置されるものとしたが、これに代えてまたは加えて、非接続側のコイルの内周側に外周側が当接するよう配置されるものとしてもよい。

実施例のモータ２０では、押さえリング７０は、図３に示すように、内周側が円形で外周側が多角形に形成されるものとしたが、図７の押さえリング１７０に示すように、軸方向の両端部の外周側にフランジ１７１，１７２が形成されるものとしてもよい。この変形例の押さえリング１７０は、フランジ１７１は、外周側が多角形に形成されており、フランジ１７２は、外径がフランジ１７１より大きく形成されると共に外周側が円形に形成されている。図８および図９は、押さえリング７０に代えて押さえリング１７０を用いた場合のステータ１４０を備えるモータ１２０の構成の概略を示す構成図である。なお、図９は、図８のモータ２０や冷却系９０を右側から見た様子を示すが、見やすさを考慮してハッチングを付した。この変形例では、図８に示すように、押さえリング１７０は、三相コイル６０の接続側のコイルエンドの内周側にフランジ１７１の外周側が当接するよう配置される。この押さえリング１７０を用いた場合、冷却パイプ９１のパイプ孔９２から放出された冷却液体は、フランジ１７１，１７２を側壁とする流路（押さえリング１７０のフランジ１７１，１７２以外の部分の外周面とフランジ１７１，１７２とによって形成される流路、図８参照）に沿って流れて重力によって落下する（図９参照）。これにより、リングを用いない場合や実施例の押さえリング７０を用いる場合に比して、冷却液体が三相コイル６０をすり抜けて落下するのを抑制することができ、三相コイル６０をより十分に冷却することができる。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、ステータコア４２が「ステータコア」に相当し、ティース４４が「ティース」に相当し、三相コイル６０が「コイル」に相当し、カセットコイル６１が「カセットコイル」に相当し、押さえリング７０が「保持部材」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、モータの製造産業などに利用可能である。

２０，１２０ モータ、２２ 回転軸、３０ ロータ、３２ ロータコア、４０，１４０ ステータ、４２ ステータコア、４４ ティース、５０ インシュレータ、５１ 本体部、５２ 爪部、５３ 突出部、６０ 三相コイル、６１ カセットコイル、６２ 端部、７０ 押さえリング、８０ コイルスナップ、８１ 本体部、８２ 突出部、８３ 屈曲部、８４ 爪部、９０ 冷却系、９１ 冷却パイプ、９２ パイプ孔、１７０ リング、１７１，１７２ フランジ。

Claims (4)

1. ステータコアの内周側の複数のティースにコイルが巻回されてなるステータを備える回転電機であって、
   前記コイルは、前記複数のティースにそれぞれ装着される複数のカセットコイルが、電気回路が形成されるよう接続されて構成され、
   前記コイルのコイルエンドの内周側に外周側が当接するよう円環状の保持部材が配置されてなる、
   回転電機。
2. 請求項１記載の回転電機であって、
   前記カセットコイルは、平角線二層巻きのカセットコイルであり、
   前記保持部材は、前記ステータコアから見て前記カセットコイル同士が接続される接続側のコイルエンドの内周側に外周側が当接するよう配置されてなる、
   回転電機。
3. 請求項１または２記載の回転電機であって、
   前記保持部材は、前記コイルとの当接面が多角形に形成されてなる、
   回転電機。
4. 請求項２記載の回転電機であって、
   前記保持部材は、軸方向の両端部の外周側にフランジが形成されてなり、
   前記コイルは、前記接続側のコイルエンドの上側から冷却液体が供給されて冷却される、
   回転電機。