JP6269435B2

JP6269435B2 - 回転電機のステータ

Info

Publication number: JP6269435B2
Application number: JP2014211987A
Authority: JP
Inventors: 服部　宏之; 宏之服部; 慎司若松
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-10-16
Filing date: 2014-10-16
Publication date: 2018-01-31
Anticipated expiration: 2034-10-16
Also published as: CN105529845B; JP2016082721A; EP3010118A3; CN105529845A; US20160111922A1; EP3010118A2

Description

本発明は、回転電機のステータに関し、特に、複数のティースが周方向に互いに間隔をおいて配置されたステータに関する。

下記特許文献１の回転電機のステータでは、周方向に隣接するティース先端部間に、非磁性導体からなるティース先端支持材を嵌め込んで固定している。これによって、ステータの振動・騒音の低減を図っている。

特開２００３−２５９５９２号公報

特許文献１において、各ティース先端部間に嵌め込まれる支持材はそれぞれ別体であるため、各ティース先端部間のそれぞれに支持材を嵌め込むのは製造上手間がかかるし、ステータの剛性向上効果も不十分であり、さらなる剛性向上が望まれる。

本発明は、簡易な構造でステータの剛性を向上させることを目的とする。

本発明に係る回転電機のステータは、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る回転電機のステータは、周方向に沿って延びる円環状のヨーク、及び、周方向に互いに間隔をおいて配置され、各々が前記ヨークより径方向内側へ突出する複数のティースを含むステータコアと、前記複数のティースのそれぞれに装着されたインシュレータと、前記複数のティースのそれぞれに前記インシュレータを介して巻装されたコイルと、前記ステータコアの軸方向両端部に配置された一対の補強部材と、を備え、前記一対の補強部材のそれぞれは、周方向に沿って延びるリング部、及び、周方向に互いに間隔をおいて配置され、それぞれが前記リング部より径方向外側に突出する複数の突起部を含み、非磁性かつ電気的絶縁性を有する材料からなる補強部材であり、前記一対の補強部材のそれぞれが含む前記リング部は、軸方向において前記ティースより外側に位置し、径方向において前記インシュレータ及び前記コイルより内側に位置しており、前記一対の補強部材のそれぞれが含む前記突起部は、周方向に隣接する前記インシュレータの径方向内側端部間に固定されていることを要旨とする。

本発明によれば、複数のティース同士が補強部材のリング部によりステータ全周に渡って繋がることで、簡易な構造でステータの剛性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係るステータの軸方向から見た構成例を示す図である。本発明の実施形態に係るステータの径方向内側から見た構成例を示す図である。本発明の実施形態に係るステータの軸方向から見た構成例を示す図である。本発明の実施形態に係るステータの径方向内側から見た構成例を示す図である。補強部材４０の構成例を示す図である。補強部材４０の他の構成例を示す図である。本発明の実施形態に係るステータの軸方向から見た他の構成例を示す図である。本発明の実施形態に係るステータの径方向内側から見た他の構成例を示す図である。本発明の実施形態に係るステータの軸方向から見た他の構成例を示す図である。本発明の実施形態に係るステータの径方向内側から見た他の構成例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

図１〜５は、本発明の実施形態に係る回転電機のステータの概略構成を示す図である。図１，３はステータの軸方向から見た構成例を示し、図２，４はステータの径方向内側から見た構成例を示し、図５は補強部材４０の構成例を示す。図３，４は補強部材４０が取り付けられる前の状態を示し、図１，２は補強部材４０が取り付けられた後の状態を示す。図１〜５ではステータ周方向に関して構成の一部を図示しているが、図示を省略している残りの部分の構成は、図示している部分と同様の構成である。

ステータは、ステータコア２１と、ステータコア２１に巻装されたコイル２２と、ステータコア２１とコイル２２間の電気的絶縁を行うためのインシュレータ３０とを含んで構成される。ステータコア２１は、ステータ周方向に沿って延びる円環状のヨーク２３と、各々がヨーク２３よりステータ径方向内側（図示しないロータ側）へ突出する複数のティース２４とを含む。複数のティース２４はステータ周方向に互いに間隔をおいて（等間隔で）配置されている。ステータ周方向に隣接するティース２４間にスロット２５が形成され、複数のスロット２５がステータ周方向に互いに間隔をおいて（等間隔で）配置されている。各ティース２４及び各スロット２５は、ステータ軸方向に沿って延びている。

インシュレータ３０は各ティース２４に装着されており、コイル２２はスロット２５を通って各ティース２４にインシュレータ３０を介して巻装されている。インシュレータ３０としては、例えば樹脂等、非磁性且つ電気的絶縁性を有する材料が用いられる。インシュレータ３０は、ティース２４に装着され、ティース２４とコイル２２との間に介在する装着部３１と、装着部３１のステータ径方向外側端部に接続された外周側鍔部３２と、装着部３１のステータ径方向内側端部に接続された内周側鍔部３３とを含む。インシュレータ３０のステータ径方向外側端部に相当する外周側鍔部３２は、装着部３１よりステータ軸方向両側及びステータ周方向両側へ張り出しており、ステータ径方向においてコイル２２より外側に位置し、コイル２２とヨーク２３との間に介在する。インシュレータ３０のステータ径方向内側端部に相当する内周側鍔部３３は、装着部３１よりステータ軸方向両側及びステータ周方向両側へ張り出しており、ステータ径方向においてコイル２２より内側に位置する状態でコイル２２と対向する。ステータ周方向に隣接する内周側鍔部３３間には隙間３４が形成される。ティース２４の先端部（ステータ径方向内側端部）２４ａは、内周側鍔部３３よりステータ径方向内側に位置する。

多極の回転電機では、ヨーク２３のステータ径方向厚さが薄くなりやすく、ステータの円環剛性が低下しやすくなる。そこで、本実施形態では、ステータの円環剛性を向上させるための一対の補強部材４０が設けられている。補強部材４０としては、例えば樹脂等、非磁性且つ電気的絶縁性を有する材料が用いられる。各補強部材４０は、ステータ周方向に沿って延びる円環状のリング部４３と、各々がリング部４３よりステータ径方向外側へ突出する複数（ティース２４と同数）の突起部４４とを含む。複数の突起部４４はステータ周方向に互いに間隔をおいて（等間隔で）配置されている。リング部４３の半径は、ステータ中心軸とティース先端部２４ａとの距離に等しく（あるいはほぼ等しく）、ステータ周方向に隣接する突起部４４同士の間隔は、ステータ周方向に隣接するティース２４同士の間隔に等しく（あるいはほぼ等しく）、各突起部４４のステータ周方向幅は、隣接する内周側鍔部３３間の隙間３４のステータ周方向幅に等しい（あるいはほぼ等しい）。

一対の補強部材４０の各突起部４４は、ステータ周方向に隣接する内周側鍔部３３（インシュレータ３０のステータ径方向内側端部）間の隙間３４に嵌め込まれた状態で固定されている。図１，２の例では、各突起部４４は、隣接する内周側鍔部３３のステータ軸方向端部間（一方側端部間及び他方側端部間）に固定されている。これによって、補強部材４０がステータ軸方向両端部に固定される。補強部材４０の固定の際には、隣接する内周側鍔部３３間（ステータ軸方向端部間）の隙間３４に各突起部４４をステータ軸方向に嵌め込む。補強部材４０の固定後は、一対のリング部４３は、ステータ軸方向において、ティース２４より外側（一方側及び他方側）に位置し、ティース先端部２４ａを挟んだ状態でティース先端部２４ａと対向する。ステータ径方向においては、一対のリング部４３は、コイル２２（ティース２４よりステータ軸方向外側に張り出したコイルエンド部）及びインシュレータ３０（内周側鍔部３３）より内側に位置し、内周側鍔部３３と対向する。

以上説明した本実施形態によれば、ティース先端部２４ａ同士がインシュレータ３０（内周側鍔部３３）を介して補強部材４０（リング部４３）によりステータ全周に渡って繋がる。これによって、各内周側鍔部３３間に別個の部材をそれぞれ嵌め込む場合と比較して、ステータ径方向内側端部の剛性を向上させることができる。その際には、１つの補強部材４０で各内周側鍔部３３間にステータ全周に渡って固定することができるため、ステータの生産性を向上させることができる。その結果、簡易な構造でステータの円環剛性を向上させることができ、ステータの振動・騒音を低減することができる。その際に、補強部材４０がスロット２５内の占積率及びステータコア２１の磁路に影響を与えることもなく、回転電機の損失及び出力性能の悪化を招くこともない。さらに、補強部材４０によって、インシュレータ３０及びコイル２２がステータ径方向内側へ飛び出すのを防止することもできる。

以上の実施形態では、補強部材４０において、各突起部４４がリング部４３よりステータ径方向外側へ突出するものとした。ただし、本実施形態では、例えば図６に示すように、補強部材４０において、各突起部４４がリング部４３よりステータ軸方向に突出していてもよい。その場合でも、簡易な構造でステータの円環剛性を向上させることができる。

また、本実施形態では、例えば図７〜１０に示すように、補強部材４０の各突起部４４を、ステータ周方向に隣接するティース２４の先端部（ステータ径方向内側端部）２４ａ間に固定することも可能である。図９，１０は補強部材４０が取り付けられる前の状態を示し、図７，８は補強部材４０が取り付けられた後の状態を示す。図７〜１０の例では、各ティース２４の先端部２４ａに、ティース２４の他の部分よりステータ周方向両側に張り出した傘部が形成され、ステータ周方向に隣接するティース先端部（傘部）２４ａ間に隙間３４が形成される。一対の補強部材４０において、各突起部４４は図６に示すようにリング部４３よりステータ軸方向に突出し、各突起部４４のステータ周方向幅は、隣接するティース先端部２４ａの隙間３４のステータ周方向幅に等しい（あるいはほぼ等しい）。各突起部４４は、隣接するティース先端部２４ａのステータ軸方向端部間（一方側端部間及び他方側端部間）に固定されている。補強部材４０の固定後は、一対のリング部４３は、ステータ軸方向において、ティース２４より外側（一方側及び他方側）に位置し、ティース先端部２４ａを挟んだ状態でティース先端部２４ａと対向する。ステータ径方向においては、一対のリング部４３は、コイル２２（コイルエンド部）及びインシュレータ３０より内側に位置し、インシュレータ３０と対向する。図７〜１０に示す構成例でも、簡易な構造でステータの円環剛性を向上させることができる。さらに、補強部材４０によって、インシュレータ３０及びコイル２２がステータ径方向内側へ飛び出すのを防止することもできる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態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。

２１ステータコア、２２コイル、２３ヨーク、２４ティース、２４ａ先端部、２５スロット、３０インシュレータ、３１装着部、３２外周側鍔部、３３内周側鍔部、４０補強部材、４３リング部、４４突起部。

Claims

周方向に沿って延びる円環状のヨーク、及び、周方向に互いに間隔をおいて配置され、各々が前記ヨークより径方向内側へ突出する複数のティースを含むステータコアと、
前記複数のティースのそれぞれに装着されたインシュレータと、
前記複数のティースのそれぞれに前記インシュレータを介して巻装されたコイルと、
前記ステータコアの軸方向両端部に配置された一対の補強部材と、を備え、
前記一対の補強部材のそれぞれは、周方向に沿って延びるリング部、及び、周方向に互いに間隔をおいて配置され、それぞれが前記リング部より径方向外側に突出する複数の突起部を含み、非磁性かつ電気的絶縁性を有する材料からなる補強部材であり、
前記一対の補強部材のそれぞれが含む前記リング部は、軸方向において前記ティースより外側に位置し、径方向において前記インシュレータ及び前記コイルより内側に位置しており、
前記一対の補強部材のそれぞれが含む前記突起部は、周方向に隣接する前記インシュレータの径方向内側端部間に固定されている、回転電機のステータ。