JP3738528B2 - 回転電機のステータ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機のステータに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、回転電機では高性能化の要求が高まっており、出力アップのためにステータ巻線に対して更なる高占績率化、高効率化を達成していく必要がある。そこで、特開平8−19196号公報では、直線状に展開されたストレートコアに巻線を施した後、そのストレートコアを環状に屈曲させる方法が開示されている。この方法によれば、ストレートコアの状態でスロットピッチを大きく確保できる(環状のコアを直線状に展開すればスロットピッチが大きくなる)ため、環状のコアに直接コイルを装着する場合より線径の太いコイル線を使用することができ、その分、高占績率化が可能である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の方法では、コイルをコアに装着する際にコイルの成形形状が崩れ易い。また、コイルをコアへ装着した後でも、コアを屈曲させる際にコイル線がスロットから飛び出す可能性がある。このため、コイルが崩れない様に、且つコイル線の飛び出しを防止しながら巻線作業(コイルをコアへ装着する作業)を行う必要があることから、作業性が悪いという問題があった。
また、図11に示す様に、スロット100内でコイル線110が整列されていないため、コア120を屈曲する際にコイル線110同士あるいはコイル線110とコア120間に生じる応力がコイル線110に働き、コイル線110の絶縁被膜を破壊する恐れがあった。
【0004】
更に、従来の回転電機では、使用時に発生する振動等によってスロットからコイル線が飛び出すのを防止するために、スロット内にウェッジ部品を挿入する必要がある。このため、部品点数の増大、組付け工数の増大に伴ってコストが大幅に高くなるという問題があった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、第1の目的は、ステータコアへの巻線作業を容易化すること。第2の目的は、ストレートコアを屈曲して環状のコアを形成する際にコイル線の絶縁被膜の破壊を防止すること。第3の目的は、コイル線の飛び出し防止を目的としたウェッジ部品を廃止してコストダウンを図ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
(請求項1の手段)
各スロット間に磁極ティースを有するステータコアと、1つの磁極ティースの周囲あるいは2つ以上の磁極ティースに跨がってスロットに挿入されたコイルとを備えた交流発電機のステータの製造方法であって、複数枚のコアシート(20)を積層して、その長手方向に複数のスロット(2a)が設けられたストレートコア(2A)を形成し(3−a)、融着層を被膜部に持つコイル線(3a)を整列させて所定のコイル形状に成形し、コイル線(3a)を通電加熱または外部加熱して融着層を溶かしてコイル線(3a)同士を融着させることによりブロック化したコイル(3)とし(3−b、3−c、3−d)、(4−a、4−b、4−c)、ブロック化したコイル(3)をストレートコア(2A)に組み付け(3−e)、コイル(3)が組み付けられたストレートコア(2A)を円環状に屈曲し(3−f)、ストレートコア(2A)のスロットピッチをP0、屈曲後のステータコアのスロットピッチをP、磁極ティース巾をL、及びブロック状に固着されたコイル全体のコイル巾をCとした時に、P0−L>C>P−Lの関係が成立する。
この場合、コイルをストレートコアへ装着する際に、コイルが崩れることがないため、スロット内への挿入が容易である。また、コイルをストレートコアへ装着した時に、スロット内でコイル線同士が整列した状態を維持できるので、ストレートコアを屈曲させる時にもコイル線には殆ど応力が加わらないため、コイル線の絶縁被膜が破壊されるのを防止できる。
更に、ブロック状に固着されたコイル全体のコイル巾Cより、ストレートコアのスロット入口巾(つまりP0−L)の方が大きいため、ストレートコアの状態でコイルを装着する際に、容易にスロット内へコイル線を挿入することができる。そして、ストレートコアを屈曲した後では、ブロック状に固着されたコイル全体のコイル巾Cより、スロット入口巾(つまりP−L)の方が小さいため、スロットからのコイル線の飛び出しを防止できる。
【0009】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図1は直線状のコアとコイルの斜視図である。
本実施例のステータ1は、例えば交流発電機の界磁を形成するもので、図2に示す様に、円環状のステータコア2と、このステータコア2に装着されるステータコイル3(以下コイル3と略す)とを備える。
ステータコア2は、図1に示す様な直線状のコア(以下、ストレートコア2Aと言う)を円環状に曲げて使用される。ストレートコア2Aは、複数枚のコアシート20を積層して構成され、その長手方向に複数のスロット2aが等ピッチに設けられて、隣合う各スロット2a間にコイル3を巻き付けるための磁極ティース2bが形成されている。
【0010】
コイル3は、図1に示す様に、予めコイル線3aを環状に巻き取って所定のコイル形状に成形した後、コイル線3a同士を接合してコイル3全体をブロック状に固着してから、ストレートコア2Aの1つの磁極ティース2bの周囲あるいは2つ以上の磁極ティース2bに跨がってスロット2aに挿入される。
以下に、ステータサブアッシーを製造するまでの工程について図3を参照しながら説明する。
まず、プレス成形された複数枚のコアシート20を積層してかしめ固定することによりストレートコア2Aを形成する(3−a)。
【0011】
一方、コイル線3a(ここでは自己融着線を使用する)を環状に巻き取りながら整列させて所定のコイル形状に成形する(3−b)。
続いて、コイル線3aを通電加熱または外部加熱して(3−c)、融着層を溶かしてコイル線3a同士を融着させることによりコイル3全体をブロック化する(3−d)。なお、融着層としては、例えばポリビニルブチラール、ナイロン、エポキシ等が使用される。
次に、ブロック化したコイル3をストレートコア2Aに組付ける(3−e)。ストレートコア2Aのスロット2aにブロック化したコイル3を挿入した状態を図5に示す。続いて、コイル3が組付けられたストレートコア2Aを円環状に屈曲する(3−f)。ここでは、図6に示す様に、スロット2a内にコイル3の飛び出しを防止するためのウェッジ部品4を挿入しても良い。
以上の工程を経てステータサブアッシーを完成する。
【0012】
上記の製造方法では、コイル3をブロック化するためにコイル線3aとして自己融着線を使用したが、接着剤によりコイル線3a同士を接合しても良い。
この場合、図4に示す様に、まず、コイル線3aを環状に巻き取って所定のコイル形状に成形する(4−a)。続いて、コイル線3aに接着剤を塗布し(4−b)、その接着剤を固化させる(4−c)ことにより、コイル3全体を固着してブロック化することができる。なお、接着剤としては、例えばエポキシ系、アクリル系、クロロピレン系等を使用できる。
【0013】
(本実施例の効果)
本実施例によれば、コイル線3a同士を融着してブロック化したコイル3をストレートコア2Aへ組付けるため、組付け時にコイル形状が崩れることがない。このため、スロット2a内への挿入が容易であり、且つストレートコア2Aを円環状に曲げる際にもコイル線3aがスロット2aから飛び出すことがないため、コアへの巻線作業を容易に行うことができる。
また、ストレートコア2Aのスロット2a内でコイル線3a同士が整列した状態を維持できるため、ストレートコア2Aを円環状に屈曲させる時にも、コイル線3aには殆ど応力が加わらない。これにより、コイル線3aの絶縁被膜が破壊されるのを防止できる。
【0014】
(第2実施例)
図7はストレートコア2Aの一部断面図、図8はステータコア2の一部断面図である。
本実施例は、スロット2aからコイル3の飛び出しを防止できるように、スロット2aの入口寸法を最適設計したものである。
具体的には、ストレートコア2Aを内径2R(図2参照)に屈曲させた時のステータコア2のスロットピッチをP、スロット数をnとすれば、スロットピッチPは、下記の式で求められる。
【数1】
P≒2πR/n
そこで、ストレートコア2AのスロットピッチをP0 、磁極ティース巾をL、及びブロック化したコイル全体の巾をCとした時に、下記の式に示す関係が成立する様に磁極ティース巾Lを設定している。
【数2】
P0 −L>C>P−L=2πR/n−L>0
【0015】
この場合、ブロック化したコイル全体の巾Cより、ストレートコア2Aのスロット2aの入口寸法(つまりP0 −L)の方が大きいため、ストレートコア2Aの状態でコイル3を組付ける際に、容易にスロット2a内へコイル3を挿入することができる。そして、コアを屈曲した後では、ブロック化したコイル全体の巾Cより、スロット2aの入口寸法(つまりP−L)の方が小さいため、スロット2aからのコイル3の飛び出しを防止できる。この結果、従来使用していたウェッジ部品を廃止してコストダウンを図ることができる。
【0016】
(第3実施例)
図9はストレートコア2Aの一部断面図、図10はステータコア2の一部断面図である。
本実施例では、予め成形されたコイル3をストレートコア2Aに組付けるのではなく、ストレートコア2Aの磁極ティース2bにコイル線3aを複数回巻き付けてコイル3を形成している。この構成において、スロット2aからコイル線3aの飛び出しを防止できるように、スロット2aの入口寸法を最適設計したものである。
具体的には、ストレートコア2Aを内径2R(図2参照)に屈曲させた時のステータコア2のスロットピッチをP、スロット数をnとすれば、スロットピッチPは、下記の式で求められる。
【数3】
P≒2πR/n
そこで、ストレートコア2AのスロットピッチをP0 、磁極ティース巾をL、及びコイル線径をφとした時に、下記の式に示す関係が成立する様に磁極ティース巾Lを設定している。
【数4】
P0 −L>φ>P−L=2πR/n−L>0
【0017】
この場合、コイル線径φよりストレートコア2Aのスロット2aの入口寸法(つまりP0 −L)の方が大きいため、ストレートコア2Aの状態でコイル線3aを磁極ティース2bに巻き付ける際に、容易にスロット2a内へコイル線3aを挿入することができる。そして、コアを屈曲した後では、コイル線径φよりスロット2aの入口寸法(つまりP−L)の方が小さいため、スロット2aからのコイル線3aの飛び出しを防止できる。この結果、従来使用していたウェッジ部品を廃止してコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ストレートコアとコイルの斜視図である。
【図2】ステータの側面図である。
【図3】ステータサブアッシーの製造工程を示す説明図である。
【図4】ステータサブアッシーの製造工程を示す他の説明図である。
【図5】ストレートコアのスロット内にブロック化したコイルを挿入した状態を示す一部断面図である。
【図6】ステータコアのスロット内にブロック化したコイルを挿入した状態を示す一部断面図である。
【図7】ストレートコアのスロットピッチと磁極ティース巾とを示す一部断面図である(第2実施例)。
【図8】ステータコアのスロットピッチを示す一部断面図である(第2実施例)。
【図9】ストレートコアのスロットピッチと磁極ティース巾とを示す一部断面図である(第3実施例)。
【図10】ステータコアのスロットピッチを示す一部断面図である(第3実施例)。
【図11】ストレートコアのスロット内にコイルを挿入した状態を示す一部断面図である(従来技術)。
【符号の説明】
1 ステータ
2 ステータコア
2A ストレートコア
2a スロット
2b 磁極ティース
3 コイル
3a コイル線
Claims (1)
- 各スロット間に磁極ティースを有するステータコアと、
1つの前記磁極ティースの周囲あるいは2つ以上の前記磁極ティースに跨がって前記スロットに挿入されたコイルとを備えた交流発電機のステータの製造方法であって、
複数枚のコアシート(20)を積層して、その長手方向に複数のスロット(2a)が設けられたストレートコア(2A)を形成し(3−a)、
融着層を被膜部に持つコイル線(3a)を整列させて所定のコイル形状に成形し、前記コイル線(3a)を通電加熱または外部加熱して前記融着層を溶かして前記コイル線(3a)同士を融着させることによりブロック化したコイル(3)とし(3−b、3−c、3−d)、(4−a、4−b、4−c)、
ブロック化した前記コイル(3)を前記ストレートコア(2A)に組み付け(3−e)、前記コイル(3)が組み付けられた前記ストレートコア(2A)を円環状に屈曲し(3−f)、
前記ストレートコア(2A)のスロットピッチをP0、屈曲後の前記ステータコアのスロットピッチをP、磁極ティース巾をL、及びブロック状に固着された前記コイル全体のコイル巾をCとした時に、以下の関係が成立することを特徴とする交流発電機のステータの製造方法。
P0−L>C>P−L
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