JP2015061374A

JP2015061374A - Stator

Info

Publication number: JP2015061374A
Application number: JP2013192974A
Authority: JP
Inventors: 圭祐伊藤; Keisuke Ito; 相原　浩; Hiroshi Aihara; 浩相原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-09-18
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2015-03-30

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stator that allows enhancing the core occupancy ratio in a teeth region and being adapted to downsizing a coil end.SOLUTION: A stator 18 includes: an adhesive 42 filled in spaces between stacked electromagnetic steel plates 40, that is, spaces between yokes 32, by impregnation and fixing the electromagnetic steel plates 40 to one another; and an insulator 38 attached to outer peripheries of teeth 34 so as to fasten the teeth 34 and retaining a compressional state of the teeth 34 in an axial direction 20. This configuration bonds adjacent yokes 32 to each other and retains the compressional state of the teeth 34 by the insulator 38, resulting in secured integration of the stacked electromagnetic steel plates 40. Additionally, the teeth 34 are compressed in the axial direction 20 and spaces among the teeth 34 are reduced, so that the core occupancy ratio of the teeth 34 increases, thereby being adapted to downsizing of a coil end 28a.

Description

本発明はステータに関し、特に、ステータの構造の改良に関する。 The present invention relates to a stator, and more particularly to an improvement in the structure of the stator.

従来から、回転電機においては、鉄損を減らすために、薄板状の電磁鋼板を積層して形成されるステータコアを有するステータが用いられる。 Conventionally, in a rotating electrical machine, a stator having a stator core formed by laminating thin electromagnetic steel sheets is used to reduce iron loss.

下記特許文献１には、環状のヨークと、このヨークから径方向内側に突出する複数のティースとを有する電磁鋼板を複数積層し、積層方向における電磁鋼板の隙間に接着剤を含浸させることにより、互いの電磁鋼板を固着してステータコアが構成されることが記載されている。 In the following Patent Document 1, by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets having an annular yoke and a plurality of teeth protruding radially inward from the yoke, and impregnating an adhesive into a gap between the electromagnetic steel sheets in the lamination direction, It is described that the stator core is configured by fixing the electromagnetic steel plates to each other.

特開２０１２−１２０２９９号公報JP 2012-120299 A

上記特許文献に開示される技術では、積層方向における電磁鋼板の隙間に接着剤を含浸させることにより、互いの電磁鋼板が固着される。このように、積層された電磁鋼板間には、接着剤が含浸するように隙間が設けられているので、コア占積率（ステータコアに占める電磁鋼板の割合）の低いステータコアが形成される。このような低いコア占有率のステータコアは、高いコア占有率のものに比べ、積層方向の厚さが比較的大きくなってしまう。特に、ティース領域におけるコア占有率が低いままだと、コイルエンドの小型化に対応することができないという問題がある。 In the technique disclosed in the above patent document, the magnetic steel sheets are fixed to each other by impregnating the gaps between the magnetic steel sheets in the stacking direction with an adhesive. As described above, since the gap is provided between the laminated electromagnetic steel sheets so that the adhesive is impregnated, a stator core having a low core space factor (ratio of the electromagnetic steel sheets in the stator core) is formed. Such a low core occupancy stator core has a relatively large thickness in the stacking direction compared to a high core occupancy. In particular, if the core occupancy ratio in the teeth region remains low, there is a problem that it is not possible to cope with downsizing of the coil end.

本発明の目的は、積層される電磁鋼板同士を確実に固着しつつ、ティース領域におけるコア占有率を高め、コイルエンドの小型化に対応することができるステータを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a stator that can increase the core occupancy ratio in the tooth region and can cope with the downsizing of the coil end while securely fixing the laminated magnetic steel sheets.

本発明は、環状のヨークと、ヨークから径方向内側に突出した複数のティースとが形成された電磁鋼板を積層して構成されるステータコアを有するステータにおいて、積層される電磁鋼板間の隙間であってヨークの隙間に、含浸によって充填され、電磁鋼板同士を固着する接着剤と、ティースを締め付けるようにティースの外周に取り付けられ、積層方向におけるティースの圧縮状態を保持するインシュレータと、を有することを特徴とする。 The present invention relates to a gap between laminated electromagnetic steel sheets in a stator having a stator core formed by laminating an electromagnetic yoke formed with an annular yoke and a plurality of teeth projecting radially inward from the yoke. An adhesive that is filled in the gap between the yokes by impregnation and fixes the magnetic steel sheets together, and an insulator that is attached to the outer periphery of the teeth so as to tighten the teeth and that maintains the compressed state of the teeth in the stacking direction. Features.

本発明のステータによれば、積層される電磁鋼板同士を確実に固着しつつ、ティース領域におけるコア占有率を高め、コイルエンドの小型化に対応することができる。 According to the stator of the present invention, it is possible to increase the core occupancy ratio in the tooth region and securely reduce the coil end while securely bonding the laminated magnetic steel sheets.

本実施形態に係る回転電機の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the rotary electric machine which concerns on this embodiment. ステータの一部を拡大した平面図である。It is the top view which expanded a part of stator. ステータの一部を拡大した分解断面図である。It is the exploded sectional view which expanded a part of stator. 図２のＡ−Ａ線による断面図である。It is sectional drawing by the AA line of FIG. 別の態様のインシュレータの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the insulator of another aspect.

以下、本発明に係るステータの実施形態について、図を用いて説明する。具体的なステータの構成を説明する前に、ステータを有する回転電機の構成について、図１を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of a stator according to the present invention will be described with reference to the drawings. Before describing a specific stator configuration, the configuration of a rotating electrical machine having a stator will be described with reference to FIG.

回転電機１０は、例えば車両の原動機として用いられる。回転電機１０は、ロータシャフト１２に固定されるロータ１４と、ロータ１４を囲うように回転電機１０のケース１６内に固定されたステータ１８とを有する。 The rotating electrical machine 10 is used as a prime mover of a vehicle, for example. The rotating electrical machine 10 includes a rotor 14 fixed to the rotor shaft 12 and a stator 18 fixed in a case 16 of the rotating electrical machine 10 so as to surround the rotor 14.

ロータ１４は、ロータシャフト１２と同心の円筒状の磁性体であり、例えば電磁鋼板を軸線方向２０に積層して構成される。電磁鋼板には軸線方向２０に延びる磁石挿入孔２２が形成され、この磁石挿入孔２２に永久磁石２４が挿入され配置される。 The rotor 14 is a cylindrical magnetic body concentric with the rotor shaft 12, and is configured by stacking, for example, electromagnetic steel plates in the axial direction 20. A magnet insertion hole 22 extending in the axial direction 20 is formed in the electromagnetic steel sheet, and a permanent magnet 24 is inserted and disposed in the magnet insertion hole 22.

ロータシャフト１２は、ケース１６内に設けられる軸受２６により回転可能に支持される。本実施形態のロータシャフト１２は、回転電機１０の出力を車両の駆動輪（図示せず）に伝達する出力シャフトであり、このロータシャフト１２と駆動輪は、歯車機構（図示せず）を介して接続される。 The rotor shaft 12 is rotatably supported by a bearing 26 provided in the case 16. The rotor shaft 12 of the present embodiment is an output shaft that transmits the output of the rotating electrical machine 10 to drive wheels (not shown) of the vehicle. The rotor shaft 12 and the drive wheels are connected via a gear mechanism (not shown). Connected.

ステータ１８は、ロータ１４の周囲に空隙を空けて配置される。ステータ１８は、ステータコイル２８を有し、このステータコイル２８の通電により、ステータ１８に回転磁界が発生する。そして、この回転磁界に吸引される力が、永久磁石２４を有するロータ１４に発生して、ロータ１４が回転する。 The stator 18 is disposed with a gap around the rotor 14. The stator 18 has a stator coil 28, and a rotating magnetic field is generated in the stator 18 by energization of the stator coil 28. And the force attracted | sucked by this rotating magnetic field generate | occur | produces in the rotor 14 which has the permanent magnet 24, and the rotor 14 rotates.

次に、ステータ１８の構成について、図２から４を用いて説明する。図２は、本実施形態のステータ１８の一部を拡大した平面図であり、図３は、ステータ１８の一部を拡大した分解斜視図であり、図４は、図２のＡ−Ａ線による断面図である。なお、図中の矢印θは周方向を示し、矢印Ｒは径方向を示す。 Next, the configuration of the stator 18 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an enlarged plan view of a part of the stator 18 of the present embodiment, FIG. 3 is an exploded perspective view of a part of the stator 18, and FIG. 4 is a line AA in FIG. It is sectional drawing by. In the figure, an arrow θ indicates the circumferential direction, and an arrow R indicates the radial direction.

ステータ１８は、ロータ１４と同心の円筒状の磁性体であるステータコア３０を有する。ステータコア３０は、環状のヨーク３２と、このヨーク３２から径方向Ｒ内側に突出する複数のティース３４とを有する電磁鋼板４０を積層方向、すなわち軸線方向２０に複数積層して構成される。 The stator 18 has a stator core 30 that is a cylindrical magnetic body concentric with the rotor 14. The stator core 30 is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates 40 each having an annular yoke 32 and a plurality of teeth 34 protruding inward in the radial direction R from the yoke 32 in the laminating direction, that is, the axial direction 20.

ティース３４は、ヨーク３２の内周から径方向Ｒの内側、すなわち内径側に向けて突出するように形成される。ティース３４は、周方向θに所定の間隔をおいて複数設けられる。そして、周方向θにおいて隣り合うティース３４の間には、溝状の空間であるスロット３６が形成される。ステータコイル２８は、スロット３６を通るようにして、ティース３４に巻き回される。ティース３４に装着されたステータコイル２８には、コイルエンド２８ａ（図１に示す）が形成される。コイルエンド２８ａとは、あるスロット３６から他のスロット３６に橋渡しするときに、軸線方向２０におけるティース３４の端部から突出するコイル部分のことである。 The teeth 34 are formed so as to protrude from the inner periphery of the yoke 32 toward the inner side in the radial direction R, that is, toward the inner diameter side. A plurality of teeth 34 are provided at predetermined intervals in the circumferential direction θ. A slot 36 that is a groove-like space is formed between adjacent teeth 34 in the circumferential direction θ. The stator coil 28 is wound around the teeth 34 so as to pass through the slot 36. The stator coil 28 attached to the teeth 34 is formed with a coil end 28a (shown in FIG. 1). The coil end 28 a is a coil portion that protrudes from the end portion of the tooth 34 in the axial direction 20 when bridging from one slot 36 to another slot 36.

本実施形態のステータ１８は、積層された電磁鋼板４０の軸線方向２０における隙間であって、ヨーク３２領域の隙間に、接着剤４２を含浸によって充填し、電磁鋼板４０同士を固着している。そして、本実施形態のステータ１８は、ティース３４を締め付けるように、インシュレータ３８をティース３４の外周に取り付けて、軸方向２０におけるティース３４の圧縮状態を保持している。このような構成により、ヨーク３２領域においては接着剤４２により電磁鋼板４０同士が接着され、ティース３４領域においてはインシュレータ３８により積層された電磁鋼板４０の圧縮状態が保持されるので、積層された電磁鋼板４０が確実に一体化される。そして、インシュレータ３８の装着によってティース３４領域における軸線方向２０の隙間が小さくなるので、ティース３４領域のコア占有率を、従来技術のものに比べ高めることができる。コア占有率が高くなると、軸線方向２０におけるステータコア３０の長さが従来技術のものに比べ小さくなるので、コイルエンド２８ａの小型化を図ることができる。 The stator 18 of the present embodiment is a gap in the axial direction 20 of the laminated electromagnetic steel sheets 40, and the gap in the yoke 32 region is filled by impregnation with an adhesive 42 to fix the electromagnetic steel sheets 40 to each other. And the stator 18 of this embodiment is attaching the insulator 38 to the outer periphery of the teeth 34 so that the teeth 34 may be clamped, and is maintaining the compression state of the teeth 34 in the axial direction 20. With such a configuration, the electromagnetic steel plates 40 are bonded to each other by the adhesive 42 in the yoke 32 region, and the compressed state of the electromagnetic steel plates 40 stacked by the insulator 38 is maintained in the tooth 34 region. The steel plate 40 is reliably integrated. And since the clearance of the axial direction 20 in the teeth 34 area | region becomes small by mounting | wearing with the insulator 38, the core occupation rate of the teeth 34 area | region can be raised compared with the thing of a prior art. When the core occupancy increases, the length of the stator core 30 in the axial direction 20 becomes smaller than that of the prior art, so that the coil end 28a can be downsized.

インシュレータ３８の構成について、図２，３を用いて具体的に説明する。インシュレータ３８は、絶縁性の樹脂からなり、各ティース３４にそれぞれ取り付けられる。インシュレータ３８は、図３に示されるように、両端が開口された中空の筒状である。 The configuration of the insulator 38 will be specifically described with reference to FIGS. The insulator 38 is made of an insulating resin and is attached to each tooth 34. As shown in FIG. 3, the insulator 38 has a hollow cylindrical shape with both ends opened.

インシュレータ３８は、治具（図示せず）によりティース３４が軸線方向２０に圧縮された状態で、ティース３４に嵌め合わされる。これにより、ティース３４領域における軸線方向２０の隙間は、非圧縮状態時の隙間に比べて小さい状態に保持される。また、インシュレータ３８がティース３４の周囲を取り囲むことにより、ステータコイル２８とスタータコア３０との間の絶縁性能が確保される。 The insulator 38 is fitted to the teeth 34 in a state where the teeth 34 are compressed in the axial direction 20 by a jig (not shown). As a result, the gap in the axial direction 20 in the tooth 34 region is kept smaller than the gap in the non-compressed state. Further, since the insulator 38 surrounds the teeth 34, the insulation performance between the stator coil 28 and the starter core 30 is ensured.

図４は、ステータコア３０の一部を強調して拡大した断面図であり、図２のＡ−Ａ線による断面図である。ヨーク３２領域においては、従来技術で述べたように、積層された電磁鋼板４０の隙間に接着剤４２を含浸させることにより、互いの電磁鋼板４０が固着される。一方、ティース３４領域においては、積層された電磁鋼板４０の隙間には接着剤４２が含浸されない。その代わりに、上述したように、ティース３４領域における電磁鋼板４０同士の固定は、インシュレータ３８の装着により行われる。インシュレータ３８により軸線方向２０におけるティース３４の圧縮状態が保持されるので、図４に示されるように、接着剤４２が介在するヨーク３２領域における隙間に比べ、ティース３４領域における隙間を小さくすることができる。その結果、軸線方向２０のティース３４の長さは、軸線方向２０のヨーク３２の長さより小さくなる。 FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view highlighting a part of the stator core 30, and is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. In the yoke 32 region, as described in the prior art, the electromagnetic steel plates 40 are fixed to each other by impregnating the adhesive 42 in the gaps between the laminated electromagnetic steel plates 40. On the other hand, in the teeth 34 region, the adhesive 42 is not impregnated in the gaps between the laminated electromagnetic steel sheets 40. Instead, as described above, the electromagnetic steel plates 40 are fixed to each other in the teeth 34 region by attaching the insulator 38. Since the insulator 38 maintains the compressed state of the tooth 34 in the axial direction 20, as shown in FIG. 4, the gap in the tooth 34 region can be made smaller than the gap in the yoke 32 region where the adhesive 42 is interposed. it can. As a result, the length of the teeth 34 in the axial direction 20 is smaller than the length of the yoke 32 in the axial direction 20.

本実施形態のステータ１８によれば、積層された電磁鋼板４０のティース３４領域における軸線方向２０の隙間を小さくし、コア占有率を高めることができるので、軸線方向２０のステータコア３０の厚さを小さくすることができ、結果として、コイルエンド２８ａの小型化に対応することができる。また、本実施形態のステータ１８においては、ティース３４領域において接着剤４２が使用されないので、ティース３４の隙間からスロット３６への接着剤４２の膨出（例えば図４のヨーク３２領域の外周部を参照）がない。よって、この接着剤４２の膨出により、ステータコイル２８のスロット３６内への挿入が阻害されることはなくなるので、ステータコイル２８の装着作業性が向上する。 According to the stator 18 of the present embodiment, the gap in the axial direction 20 in the teeth 34 region of the laminated electromagnetic steel sheets 40 can be reduced and the core occupancy can be increased, so the thickness of the stator core 30 in the axial direction 20 can be reduced. As a result, the coil end 28a can be reduced in size. Further, in the stator 18 of the present embodiment, since the adhesive 42 is not used in the tooth 34 region, the adhesive 42 bulges from the gap of the tooth 34 into the slot 36 (for example, the outer peripheral portion of the yoke 32 region in FIG. 4). There is no reference). Therefore, the swelling of the adhesive 42 does not hinder the insertion of the stator coil 28 into the slot 36, so that the mounting workability of the stator coil 28 is improved.

本実施形態においては、インシュレータ３８は、治具によりティース３４が軸線方向２０に圧縮された状態で、ティース３４に嵌め合わされる場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。インシュレータ３８装着後に、積層方向におけるティース３４の圧縮状態が保持されるのであれば、装着前にわざわざ治具を使用しなくてもよい。例えば、図５に示すように、インシュレータ３８の一方の入口に傾斜部３８ａを設け、インシュレータ３８のティース３４への嵌め合わせだけで、軸線方向２０におけるティース３４の圧縮状態を実現することができる。 In the present embodiment, the insulator 38 has been described as being fitted to the tooth 34 in a state where the tooth 34 is compressed in the axial direction 20 by a jig, but the present invention is not limited to this configuration. If the compressed state of the teeth 34 in the stacking direction is maintained after the insulator 38 is mounted, it is not necessary to use a jig before mounting. For example, as shown in FIG. 5, the compression state of the tooth 34 in the axial direction 20 can be realized only by providing an inclined portion 38 a at one inlet of the insulator 38 and fitting the insulator 38 to the tooth 34.

１０回転電機、１２ロータシャフト、１４ロータ、１６ケース、１８ステータ、２０軸線方向、２２磁石挿入孔、２４永久磁石、２６軸受、２８ステータコイル、３０ステータコア、３２ヨーク、３４ティース、３６スロット、３８インシュレータ、４０電磁鋼板、４２接着剤。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotating electrical machine, 12 Rotor shaft, 14 Rotor, 16 Case, 18 Stator, 20 Axial direction, 22 Magnet insertion hole, 24 Permanent magnet, 26 Bearing, 28 Stator coil, 30 Stator core, 32 York, 34 Teeth, 36 Slot, 38 Insulator, 40 Electrical steel sheet, 42 Adhesive.

Claims

環状のヨークと、ヨークから径方向内側に突出した複数のティースとが形成された電磁鋼板を積層して構成されるステータコアを有するステータにおいて、
積層される電磁鋼板間の隙間であってヨークの隙間に、含浸によって充填され、電磁鋼板同士を固着する接着剤と、
ティースを締め付けるようにティースの外周に取り付けられ、積層方向におけるティースの圧縮状態を保持するインシュレータと、
を有することを特徴とするステータ。 In a stator having a stator core configured by laminating electromagnetic steel plates formed with an annular yoke and a plurality of teeth protruding radially inward from the yoke,
An adhesive between the electromagnetic steel sheets to be laminated and filled in the gap between the yokes by impregnation, and to fix the electromagnetic steel sheets together;
An insulator which is attached to the outer periphery of the teeth so as to tighten the teeth and holds the compressed state of the teeth in the stacking direction;
A stator comprising: