JP3741031B2

JP3741031B2 - 電動機の固定子構造

Info

Publication number: JP3741031B2
Application number: JP2001361915A
Authority: JP
Inventors: 優大和田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-11-28
Filing date: 2001-11-28
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2021-11-28
Also published as: JP2003164088A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機における固定子の構造に関し、特にステータを効率良く冷却するためにステータコイルが収容されるスロットの一部を冷却通路として利用して、これに冷却油等の冷却媒体を通流させることで強制冷却するようにした電動機の固定子構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のステータの冷却技術に関するものとして、例えば特許第２７１６２８６号公報に記載のものが知られている。この従来の技術では、コイルエンドおよびステータコアの内周側の面にスロットを閉塞するような樹脂製の円筒を挿入し、ステータ両端のカバーで密閉することで巻線周囲に空間を設け、この空間に液体を流すことでその液体によるコイルの直接冷却を可能としたものである。
【０００３】
また、ステータコイルを形成することになる巻線の構造として、例えば特開２０００−１９７２９４号公報に記載されているように、平角形状の巻線を巻回軸方向にトラバースさせながら幾層にも巻いたものがある。この巻線は、円環状のステータコアを形成することになる分割コアの突極部分に巻回された後、所定数の分割コア同士を相互に組み合わせることでステータとして組み立てられ、先に例示した冷却構造を採用することで直接液体で冷却することが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の構造では、巻線をトラバースさせて所定回数巻回した後にその外周にさらに巻線を幾層に重ねるような構造となっていることから、スロット部に冷却油を流しても、隣接する極の巻線同士の間に生じる比較的大きな空間に大量の油が流れ、巻線内周部に生じた電線素線間の隙間には油が流れにくく、流速のばらつきがコイル温度のばらつきにつながる現象が見られる。そのため、巻線の内周側では温度が上昇してしまい、本来の冷却効果が得られにくくなっていた。そして、このように巻線部分で温度勾配が生じると、最も温度の高い部位を基準に温度限界を決定する必要があるため、冷却されやすい巻線外周側は温度限界に達しない状態で使われていることになり、材料性能の限界まで使用しきれなかった。
【０００５】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、とりわけ巻線の内周側まで効率良く冷却できるようにした固定子の構造を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、複数の突極を有する円環状のステータコアを形成するべく各極ごとに分割された分割コアと、分割コアのうち巻線が巻回される突極部分を覆う絶縁紙と、絶縁紙の上から所定回数巻回された巻線と、複数の分割コアをステータコアとして組み立てた時に隣接する分割コア同士の間に形成されるスロットの入口部を密閉する密閉手段とから構成され、冷却媒体がスロット内部を流れることで冷却を行う電動機の固定子において、ステータ軸心方向に延びる液状樹脂通路としてのランナが予め形成されているスペーサを、巻線最外周面と当接しつつ且つランナが巻線と分割コアとの間および巻線と密閉手段との間にそれぞれ生じる空間に連通するようにスロット空間のうち隣接する極の巻線同士の間に挿入して、そのランナを使用して巻線と分割コアとの間および巻線と密閉手段との間にそれぞれ生じる空間に樹脂を充填するとともに、この樹脂充填圧力をもってスペーサを巻線に押し付けるようにしたことを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１の記載を前提として、巻線は、絶縁紙の上から平角形状の巻線素線をトラバースさせずに順次巻回してなる複数列の一部巻線部がその巻回方向が逆になるようにステータ直径方向に交互に配置され且つ隣接する一部巻線部同士の端部が電気的に接続されたものとして構成されていて、
スロット内における一部巻線部同士の間の空間に冷却媒体の通路を確保しつつ樹脂を充填したことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２の記載を前提として、スペーサと巻線最外周面とが接触する領域を、ステータ外周側の一部巻線部においてはステータ内周側の一部とし、ステータ内周側の一部巻線部においてはステータ外周側の一部としたことを特徴としている。
【００１０】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかの記載を前提として、分割コア一つについて複数列配置されることになる一部巻線部の導体断面積を列ごとに異なる断面積としたことを特徴としている。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかの記載を前提として、分割コアの両端に配置される絶縁キャップに、その分割コアに複数列にわたり配置された一部巻線部の内周端部を電気的に接続するための連結線が設けられていて、その連結線の長さを複数列にわたる一部巻線部の全幅よりも長くしたことを特徴としている。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、隣接する極の巻線間に生じるスロット空間をスペーサで封じることで冷却媒体を電線素線間の隙間に導くことができるので、電線全体が流速の高い冷却媒体に接触することで巻線の均熱化が図れる効果がある。また、スロットに挿入されるスペーサにステータ軸心方向に延びる液状樹脂通路としてのランナが予め設けられていて、そのランナを使用して巻線と分割コアとの間および巻線と密閉手段との間にそれぞれ生じる空間に樹脂を充填したことから、分割コアと巻線との間での熱伝達が容易となって温度勾配を小さくすることが可能となるほか、樹脂の充填圧力により巻線素線同士を一層強固に押し付ける効果があり、巻線の熱伝達が一段と促進される利点がある。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果に加えて、冷却媒体の通路を確実に確保できる利点がある。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に示したスペーサにおいて、そのスペーサと巻線最外周面とが接触する領域を、ステータ半径方向外周側の一部巻線部においてはステータ内周側の一部とし、ステータ半径方向内周側の一部巻線部においてはステータ外周側の一部とすることによって、一部巻線のうちスペーサと接触していない部位は巻線巻回によるスプリングバックで広がった状態となり、その部分の巻線素線相互間の空間に樹脂が充填されることから、巻線からコアヘの熱伝達が容易となり、効果的な冷却が可能となる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、一つの分割コアについて複数列配置される一部巻線部の導体断面積を異なるものとして、巻数や素線断面積を決定することで各一部巻線の発熱量をコントロールできるようにしたことから、例えば伝熱面積の大きいステータ外周面側の一部巻線部は発熱量が大きくなるような巻数と断面積（厚さ×幅）の組み合わせとすることで冷却能力に応じた発熱量配分として、巻線の温度ばらつきを減少させることが可能となる。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、複数列に巻回した一部巻線部の内周側でその一部巻線部同士を電気的に接続する連結線を実質的に一部巻線部の全幅よりもステータ外周側へ突出した形状としているため、例えば巻線の巻回終了後に巻線幅より突出した連結線を９０°程度折り曲げることでモータ動作時にはその部分が冷却媒体中に浸ることになるため、冷却能力が向上し、特に温度が高くなりやすい巻線内周側の部分の放熱効果を向上させることができる効果がある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１，２には本発明の前提となるステータの基本構造を示し、特に図１はステータ１の組立状態を、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図をそれぞれ示している。
【００１９】
図１，２に示すように、ステータ１の主体となるステータコア２は複数の分割コア３，３…をもって円環状のものとして形成されており、各分割コア３，３…は所定の形状に打ち抜かれた電磁鋼板の積層体をもって形成されている。分割コア３，３…の内周側に突出した突極部３ａにはその突極部３ａを取り囲むように絶縁紙４が装着され、さらに分割コア３，３…における電磁鋼板積層方向の両端には絶縁性を有するエンドキャップ５が取り付けられ、それら絶縁紙４およびエンドキャップ５の上から巻線素線６を巻き付けてなる巻線７が設けられている。
【００２０】
すなわち、巻線７と分割コア３の間には絶縁紙４が介装され、その上から巻線７となる巻線素線６が巻回されている。図２に示した例では、偏平型（平角型）の巻線素線６をトラバースさせることなく直上に順次巻回した一部巻線部７Ａ，７Ｂをステータ直径方向に二列にわたり配置してある。そして、一部巻線部７Ａ，７Ｂ同士の間に空間を設けて冷却媒体の通路である冷却油路８としている。
【００２１】
隣接する分割コア３，３同士の間に形成されるスロット９のうちその内周側の開口部１０には密閉手段として絶縁性を有するウエッジ１１が挿入されている。このウエッジ１１はスロット９の開口部１０から絶縁紙４までの空間を埋めるような形状で形成され、分割コア３，３…を形成している電磁鋼板の積層厚さとほぼ同等の長さを有している。このウエッジ１１を挿入した状態で必要数分の分割コア３，３…を樹脂成形型に装填して成形を行うことにより、ステータコア２の内周と略同一の内径で巻線７周辺の冷却油を隔離するための円筒壁１２が成形される。この樹脂成形では、各分割コア３，３…を形成している電磁鋼板の積層方向の一方から樹脂が充填され、一方のコイルエンドに設けられる円筒状の壁面を形成し、さらにスロット９の開口部１０のステータ内周面とウェッジ１１の間の空間（円筒壁１２となるべき領域）を通って他方のコイルエンドの壁面を形成するようになっている。
【００２２】
図３は上記ステータ１が電動機として組み立てられた後の断面図を示したものである。ステータ１はケース１３に圧入されている。ケース１３の軸方向両端にはエンドブラケット１４が取り付けられ、その中央部にはロータ１５を回転可能に保持するためのベアリング１６が取り付けられている。このエンドブラケット１４には、円筒壁１２と互いに嵌合するような円筒状の溝が設けられ、その溝に組み付けられたオイルシール１７で円筒壁１２との間をシールしている。これにより、ステータ１の巻線７周辺には密閉された空間が形成され、その空間に冷却油等の冷却媒体を流すことで巻線７を直接冷却することが可能となる。冷却油はコイルエンド部の一方の空間に設けられた冷却油流入口１８から取り込まれ、コイルエンド部を冷却した後に、スロット９内の空間をモータ軸方向に流れて他方のコイルエンド部の空間に流れる。その後、冷却油排出口１９から排出される。
【００２３】
図４は、図２に示すようにステータ１を形成することになる分割コア３，３同士の間のスロット９にあって、且つ隣接する巻線７，７同士の間に挿入されるスペーサ２０を示したものである。このスペーサ２０はＰＰＳ樹脂などの高耐熱性樹脂で形成されている。スペーサ２０の挿入によって隣接する極の巻線７，７同士の間に生じる空間が封止され、ステータ１の軸心方向に存在する空間は、二列の一部巻線部７Ａ，７Ｂ同士の間に存在する空間すなわち冷却油路８のみとなる。
【００２４】
図５の（ａ）は一部巻線部７Ａ，７Ｂを形成することになる巻線素線６を巻回した分割コア３の突極部３ａの断面を示した図である。この図によれば、巻線素線６は張力をかけながら突極部３ａに巻回されるが、その巻線素線（銅線）６の曲げによるスプリングバックにより四辺の直線部分では絶縁紙４やエンドキャップ５に密着せずに隙間が生じることになる。
【００２５】
この状態でスペーサ２０を挿入したのが図５の（ｂ）であり、スペーサ２０はステータ１として組み立てられた後のスロット空間寸法よりも予めわずかに大きく形成されており、スロット９に挿入することで巻線素線６には同図のような押し付け力Ｆが作用して、巻線素線６のスプリングバックによる空間を減少させる。
【００２６】
冷却油はステータ１の一方の軸方向端部から入って他方に抜けていく。この時に、二列にわたり配置された一部巻線部７Ａ，７Ｂ同士の間に確保された冷却油路８を通過する。本実施の形態では、巻回された巻線素線６の全てが冷却油路８に面した形となるため、巻線素線６の冷却ばらつきが減少することで一部巻線部７Ａ，７Ｂひいいては巻線７の温度分布幅が減少する効果がある。また、スペーサ２０の挿入によって一部巻線部７Ａ，７Ｂの巻線素線６，６同士が密着するため、巻線素線６，６相互の熱伝達が容易となって温度ばらつきを減少させることができる効果がある。
【００２７】
さらに、上記の密着性の向上によってモータ動作時の機械振動や電磁気振動による巻線素線６，６間の摩擦を防止することができ、絶縁破壊などの事態の発生を未然に防止することが可能となるほか、巻線素線６，６間を固定するためのワニス処理が不要となり、生産性の向上やコスト低減を図ることが可能となる。
【００２８】
加えて、スペーサ２０によりスロット９が固定されることによりステータ組立後の剛性が向上し、突極部３ａの振動が抑制されてモータ動作時の騒音も低減するほか、冷却性能が向上することで巻線７の温度が低下することから、例えば巻線素線６として必ずしもグレードの高くない絶縁皮膜を有する電線に置換することでコスト低減を図ることも可能となる。
【００２９】
図６は巻線素線２６として角線をトラバースさせながら巻回した変形例を示したもので、巻回した巻線２７の最外周面に倣うような形状で、なおかつ巻線素線２６を分割コア３の突極部３ａの方向に押し付けるようなスペーサ３０を挿入している。これにより、隣接する極の巻線２７，２７同士の間のスロット９の空間は閉ざされ、巻線素線２６，２６相互間の隙間に冷却媒体が流れることになり、巻線素線２６の温度ばらつきを減少させることができる。
【００３０】
図７は巻線素線３６として丸線を巻回した変形例を示したもので、先の角線巻回時と同様に巻回した巻線３７の最外周面に倣うような形状で、なおかつ巻線素線３６を分割コア３の突極部３ａの方向に押し付ける様なスペーサ４０を挿入している。これにより、同様にしてスロット９の空間は閉ざされ、巻線素線３６，３６間の隙間に冷却媒体が流れることになり、巻線素線３６の温度ばらつきを減少させることができることになる。
なお、これまでの図１〜７に関する説明は、以降に説明する本発明の実施の形態での前提となる基本構造を示したものであり、したがって、各請求項に記載の発明には包含されない。
【００３１】
図８は本発明の好ましい第１の実施の形態を示し、図２に示した基本構造部分と共通する部分には同一符号を付してある。なお、この第１の実施の形態は請求項１，２に記載の発明に対応している。
【００３２】
円環状に組み立てられたステータコア２のスロット９の開口部１０に円筒壁１２を樹脂成形した後に、そのスロット９にランナ付スペーサ５０を挿入してある。本実施の形態では、絶縁紙２４は巻線素線６を巻き付ける内周部分にのみ設けられる。二列に巻かれた一部巻線部７Ａ，７Ｂ同士の間の空間は冷却油路８となり、さらに巻線７の両脇すなわちステータ直径方向の内外周側には絶縁紙２４の厚さ程度の隙間２１を確保してある。
【００３３】
図９にランナ付スペーサ５０の外観を示す。スペーサ５０には、ステータ軸心方向に貫通する穴をもって一対のランナ２２が形成されており、そのランナ２２には図８に示すように巻線７の両脇に生じる隙間２１に連通するようにステータ半径方向の複数の分岐通路２３が設けられている。この分岐通路２３を通して隙間２１に高熱伝導性の樹脂を充填して分割コア３と巻線７の熱伝達効率を向上させている。
【００３４】
図１０は上記ランナ２２を使って樹脂充填を行った後のステータコア２の断面図である。スペーサ５０に充填された樹脂２５はランナ２２を通過して隙間２１に充填され、分割コア３と巻線７の熱伝達を促進する。通常用いられる絶縁紙では、巻線７をステータ直径方向で分割コア３に密着させるのは困難であるため、巻線７と絶縁紙２４との間もしくは絶縁紙２４と分割コア３との間には空気層が生じるため伝熱しにくくなっている。本実施の形態では、その領域に樹脂２５を充填することで巻線７から分割コア３への伝熱が容易になり、冷却効率が向上する。さらに、高効率な油冷却をするための冷却油路８は確実に確保できるため、オイルが淀むような領域は発生させずに部位に応じて効率的な伝熱方法を設定することができる。
【００３５】
また、樹脂２５の充填圧力によりスペーサ５０にはステータ半径方向の内周側に力が作用するため、両側の極の巻線７，７を一層強固に押し付ける効果があり、巻線７，７間の熱伝達が促進されるほか、樹脂充填圧力によりバックティース部と巻線７との間の空間に充填された樹脂２５をシールする効果が生じるため、樹脂充填して熱伝達を促進する部位と冷却媒体を流して熱交換する部分とを同一スロット内で使い分けることが可能となる。
【００３６】
図１１は図１０の変形例を示し、先に示したランナ２２付きのスペーサ５０に代えてランナ２２が形成されていないスペーサ６０を使用することを前提として、そのスペーサ６０と巻線７とが接触する領域を限定した例を示している。
【００３７】
先の実施の形態では一部巻線部７Ａ，７Ｂの最外周面の全面をスペーサに当接させていたが、本変形例では、二列に巻回された一部巻線部７Ａ，７Ｂのうちステータ外周側の一部巻線部７Ａについては巻線最外周面のステータ外周側の一部分のみを、さらにステータ内周側の一部巻線部７Ｂについては巻線最外周面のステータ内周側の一部分のみをそれぞれスペーサ６０に当接させるようにしたところに特徴がある。
【００３８】
図１２は図１１のスロット９のＢ部を拡大図示したものであるが、本変形例によれば、各一部巻線部７Ａ，７Ｂは巻線素線６の巻回時に生じる巻線素線６，６間の隙間をすべて封じるのではなく、冷却油路８寄りの部分は隙間として残すことが可能である。これにより、冷却油２９が流れるときに巻線素線６，６間に生じた隙間にも冷却油２９が入り込むことで冷却油２９と巻線素線６，６との接触面積が増加し、効率的な熱交換が可能となる。
【００３９】
すなわち、スペーサ６０と接触していない巻線素線６，６の一部は巻回によるスプリングバックで広がった状態となり、その部分に冷却媒体である冷却油２９が流れることで熱交換面積が増大して冷却効率が向上するほか、巻線７とスペーサ６０の接触面積が減少することによりスペーサ６０を挿入するときの挿入力が小さくなるためにスペーサ６０の折損も未然に回避できることになる。
なお、本変形例は、先に述べたようなランナ２２を有していないスペーサ６０の使用を前提としているために、各請求項に記載の発明からは除外される。
【００４０】
図１３は本発明の第２の実施の形態を示し、予めランナ２２が形成されたスペーサ７０を使用することを前提として、図１１，１２に示した変形例と同様にスペーサ７０と巻線７とが接触する領域を限定した例を示している。なお、この実施の形態は請求項３に記載の発明に対応している。
【００４１】
本実施の形態では、図１３に示すようにランナ２２付きのスペーサ７０が各一部巻線部７Ａ，７Ｂの最外周面と接触する領域を冷却油路８側の一部の面のみとして、ステータ外周側に位置する一部巻線部７Ａの最外周面のうちの外周側部分およびステータ内周側に位置する一部巻線部７Ｂの最外周面のうちの内周側部分については、スペーサ挿入による押し付け圧を作用させないようにした点に特徴がある。
【００４２】
図１４は図１３のＣ部の領域を拡大図示した図である。ランナ２２付きのスペーサ７０を挿入することで冷却油路８近傍の巻線素線間６，６の隙間が封じられた状態で、ランナ２２を通じて熱伝導性樹脂を充填する。これにより、巻線７のステータ外周方向の側面および内周方向の側面に生じた空間に樹脂層２８が形成される。この際に、これら側面側の巻線素線６，６間にはスプリングバックにより素線間隙間が生じた状態となっており、その素線間隙間にも樹脂が充填されることで巻線素線６，６と樹脂層２８との接触面積を大きくすることが可能であり、分割コア３と巻線７との熱伝達率を向上させることが可能である。
【００４３】
また、樹脂の充填圧力によりスペーサ７０がステータ内周側に押し込まれるため、巻線外周面との接触部ではでより強力に巻線素線６，６同士が固定され、樹脂が巻線素線６，６間の冷却油路８側にはみ出るのを未然に防止できる。
【００４４】
図１５は本発明の第３の実施の形態を示し、巻線７を形成することになる一対の一部巻線部７７Ａ，７７ｂについてその巻線素線７６の断面積を異ならしめた例を示している。なお、この実施の形態は請求項４に記載の発明に対応している。
【００４５】
図１５に示すように、二列にわたり配置される一部巻線部７７Ａ，７７Ｂの巻線素線７６の断面形状（厚さ×幅）をそれぞれ異なるものを使用して巻回したことを特徴とするもので、この構造により巻線素線７６に電流が流れることによる銅損の発生量を各列の一部巻線部７７Ａ，７７Ｂごとに任意に設定することができる。
【００４６】
通常、同一断面積の巻線素線７６を巻回した場合には、ステータ外周側の一部巻線部７７Ａの方が巻回長さが長いため抵抗値は大きくなり、それに比例して発熱が生じることになる。
【００４７】
ステータコア２の冷却環境を考えた場合、ステータ外周側の一部巻線部７７Ａは、側面に良熱伝導体である分割コア３があるため熱を吸収する能力はもう一方の一部巻線部７７Ｂに対して高いことになる。しかしながら、ステータ内周側の一部巻線部７７Ｂは、集中巻ステータによる界磁の高調波成分によりロータの渦電流損失が大きくなりがちで、その輻射熱で温度が上昇しやすく、巻線側面に良熱伝導体である分割コア３が無いため放熱性能的にも劣っている。そこで、ステータ外周側の一部巻線部７７Ａにおける巻線素線７６の断面形状の幅と厚さを小さくして断面積を減少させ、巻数を多くすることで抵抗値を増大させて発熱量を増加させる。発熱量の増加に対しては、第１の実施の形態に示したような樹脂充填の手法により伝熱能力を向上させて巻線７の過熱を防止することが可能である。
【００４８】
図１６は本発明の第４の実施の形態を示し、特に分割コア３の両端に配置されるエンドキャップ５の詳細を示している。なお、この実施の形態は請求項５に記載の発明に対応している。
【００４９】
図１６に示すように、先に例示した分割コア３の両端に配置されるエンドキャップ５には例えば図２における複数の一部巻線部７Ａ，７Ｂ同士を電気的に接続するための連結線３１を設けてある。図２に記載のもののほか先のいくつかの実施の形態のように、一つの分割コア３に巻線７として二列にわたり一部巻線部７Ａ，７Ｂを配置する場合、各一部巻線部７Ａ，７Ｂの内周側始端（巻き締まり方向での始端）同士は電気的に接続される。そのための連結線３１はエンドキャップ５に設けられた溝に予め装着され、連結線３１は二列分の一部巻線部７Ａ，７Ｂの全幅よりも長くなっている。一部巻線部７Ａからはみ出る分はステータ外周側に突出するように設定されている。
【００５０】
図１７には一部巻線部７Ａ，７Ｂとして巻線素線６を巻回する工程を示す。（ａ）では分割コア３における電磁鋼板の積層方向両端部にエンドキャップ５と連結線３１を配置し、クランプ領域Ｇを所定の治具でクランプする。これにより連結線３１とエンドキャッブ５は分割コア３に強固に固定される。その後、同図（ｂ）に示すように巻線素線６の始端を連結線３１上で超音波溶接などによる接合部３２にて接合して電気的に接続する。この接合の際には、最低でも巻線素線６の断面積以上の接合面積が接合部３２で確保されるように配慮する。また、ＰＩＷ皮膜やＡＩＷ皮膜さらにはＥＩＷ皮膜などに代表される高耐熱皮膜の場合には、必要に応じて皮膜を剥離した上で超音波溶接などによって接合する。溶接終了後、同図（ｃ）に示すように一列目の一部巻線部７Ａを形成することになる巻線素線６を所定張力Ｔのもとで直上に所定回数巻き取っていく。その後、エンドキャップ５および連結線３１のクランプを取り外し、二列目の一部巻線部７Ｂの巻線素線６の始端を同様に超音波溶接等にて連結線３１と電気的に接合する。接合後、同図（ｄ）に示すように一列目とは逆回転で二列目の一部巻線部７Ｂとなる巻線素線６を所定回数巻回して巻線作業を終了する。
【００５１】
先に説明した連結線３１と巻線素線６との超音波溶接に際して絶縁信頼性確保の上で必要であれば、２層目を巻き取る前に絶縁フィルムを挟んだり、絶縁性の接着剤等を流して絶縁することも可能である。
【００５２】
二列分の一部巻線部７Ａ，７Ｂの巻回作業が終了した段階で、同図（ｄ）に示すようにその二列分の一部巻線部７Ａ，７Ｂの全幅よりもステータ外周側に突出した連結線３１の先端部３１ａを９０°折り曲げてエンドキャップ５から突出させる。その後、同図（ｅ）に示すように連結線３１の先端部３１ａにキャップ３３をかぶせて絶縁処理を施す。
【００５３】
このように連結線３１をステータ外周側に突出させることで、モータとして機能する際に連結線３１までもが冷却油中に浸るためにその連結線３１を介して各一部巻線部７Ａ，７Ｂの内周側を効果的に冷却することが可能となる。さらに、一列目の一部巻線部７Ａを巻回するときに巻線始点を連結線３１に接合し、連結線３１の両端をクランプすることで巻線時の張力で連結線３１が抜け出るのを防止でき、生産性の向上につながるほか、二列目の一部巻線部７Ｂの巻回時には、一列目の巻回による締付力で連結線３１が既に固定されており、上記と同様にその抜け出しが確実に防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の前提となるステータの基本構造を示す説明図。
【図２】図１に示したステータの要部断面図。
【図３】図１に示したステータを含むモータの組立状態の断面図。
【図４】図２に示したステータで使用されるスペーサ単独での説明図。
【図５】上記スペーサと巻線との関係を示す断面図。
【図６】図２の変形例として巻線素線として角線をトラバース巻きしたときのステータの要部断面図。
【図７】図２の変形例として巻線素線として丸線をトラバース巻きしたときのステータの要部断面図。
【図８】本発明の第１の実施の形態としてランナ付スペーサを挿入したステータの要部断面図。
【図９】図８に示したランナ付スペーサ単独での説明図。
【図１０】図８の状態から樹脂充填した後のステータの要部断面図。
【図１１】図１０のステータの変形例を示す要部断面図。
【図１２】図１１のＢ部拡大図。
【図１３】本発明の第２の実施の形態を示すステータの要部断面図。
【図１４】図１３のＣ部拡大図。
【図１５】本発明の第３の実施の形態を示すステータの要部断面図。
【図１６】本発明の第４の実施の形態としてエンドキャップと連結線の形状を示す説明図。
【図１７】図１６に示すエンドキャップを使用した場合の巻線作業の工程説明図。
【符号の説明】
１…ステータ
２…ステータコア
３…分割コア
３ａ…突極部
４…絶縁紙
５…エンドキャップ
６…巻線素線
７…巻線
７Ａ，７Ｂ…一部巻線部
８…冷却油路
９…スロット
１１…ウエッジ（密閉手段）
２０…スペーサ
２２…ランナ
２４…絶縁紙
２５…樹脂
２６…巻線素線
２７…巻線
２８…樹脂層
３０…スペーサ
３１…連結線
３６…巻線素線
３７…巻線
４０…スペーサ
５０…ランナ付きスペーサ
６０…スペーサ
７０…スペーサ
７６…巻線素線
７７Ａ，７７Ｂ…一部巻線部

Claims

複数の突極を有する円環状のステータコアを形成するべく各極ごとに分割された分割コアと、分割コアのうち巻線が巻回される突極部分を覆う絶縁紙と、絶縁紙の上から所定回数巻回された巻線と、複数の分割コアをステータコアとして組み立てた時に隣接する分割コア同士の間に形成されるスロットの入口部を密閉する密閉手段とから構成され、冷却媒体がスロット内部を流れることで冷却を行う電動機の固定子において、
ステータ軸心方向に延びる液状樹脂通路としてのランナが予め形成されているスペーサを、巻線最外周面と当接しつつ且つランナが巻線と分割コアとの間および巻線と密閉手段との間にそれぞれ生じる空間に連通するようにスロット空間のうち隣接する極の巻線同士の間に挿入して、
そのランナを使用して巻線と分割コアとの間および巻線と密閉手段との間にそれぞれ生じる空間に樹脂を充填するとともに、この樹脂充填圧力をもってスペーサを巻線に押し付けるようにしたことを特徴とする電動機の固定子構造。
巻線は、絶縁紙の上から平角形状の巻線素線をトラバースさせずに順次巻回してなる複数列の一部巻線部がその巻回方向が逆になるようにステータ直径方向に交互に配置され且つ隣接する一部巻線部同士の端部が電気的に接続されたものとして構成されていて、
スロット内における一部巻線部同士の間の空間に冷却媒体の通路を確保しつつ樹脂を充填したことを特徴とする請求項１に記載の電動機の固定子構造。
スペーサと巻線最外周面とが接触する領域を、ステータ外周側の一部巻線部においてはステータ内周側の一部とし、ステータ内周側の一部巻線部においてはステータ外周側の一部としたことを特徴とする請求項１または２に記載の電動機の固定子構造。
分割コア一つについて複数列配置されることになる一部巻線部の導体断面積を列ごとに異なる断面積としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電動機の固定子構造。
分割コアの両端に配置される絶縁キャップに、その分割コアに複数列にわたり配置された一部巻線部の内周端部を電気的に接続するための連結線が設けられていて、その連結線の長さを複数列にわたる一部巻線部の全幅よりも長くしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電動機の固定子構造。