(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
複数相の巻線が環状のステータコアの複数のスロットに波巻きにより巻かれた回転電機に用いられ、前記ステータコアの軸線方向の両端側からそれぞれ複数突出する前記複数相の巻線の各コイルエンドの相間絶縁を行う一対の環状部と、前記スロットに装着されるとともに前記一対の環状部を連結する複数のブリッジとを有する回転電機における相間絶縁シートにおいて、
前記環状部には、複数の貫通部が周方向に等間隔に形成されており、
前記貫通部は、前記複数のブリッジにより連結された一対の環状部において、前記環状部に向けて前記ブリッジを延長した領域に位置し、各ブリッジの両端にある前記領域のうち一方にのみ形成されるとともに、前記複数相の巻線のうち前記ステータコアの外周側に配置される前記巻線の複数のコイルエンドの間に配置されていることを特徴とする回転電機における相間絶縁シート。
【背景技術】
【0002】
回転電機のステータコアに巻線を巻く方法として、分布巻の一種である波巻きがある。例えば、三相交流回転電機では、U相、V相、W相の三相の巻線がステータコアに形成された複数のスロットに波巻きされている。三相の巻線は、ステータコアの軸線方向の両端側(リード線側及び反リード線側)から突出するコイルエンドを有している。このため、各相のコイルエンドの間に相間絶縁シートを介在し、三相の巻線を絶縁している。
【0003】
相間絶縁シートとしては、ステータコアのリード線側に突出する環状部と反リード線側に突出する環状部とを複数のブリッジで連結することにより円筒状に形成した構造のものが使用されている。U相巻線がステータコアのU相用の各スロットに装着された後、相間絶縁シートは、V相用の各スロットにブリッジを挿入することにより、ステータコアに装着される。相間絶縁シートは円筒状に形成されて、変形に対する反発力が強く、また、ステータコアには、U相巻線のコイルエンドが突出している。このため、相間絶縁シートは、弾性により形状が乱れ易く、スロットからステータコアの中心側に突出し、V相巻線あるいはW相巻線の装着に支障をきたす恐れがある。相間絶縁シートの形状の乱れは、回転電機の多極化に伴い、より多く発生する傾向にある。
【0004】
例えば、特許文献1には、連結部によって連結された帯状の絶縁部に線条の切込みを設けたコイルエンド相間絶縁シートが開示されている。コイルエンド相間絶縁シートは、切込み部分が広がったり、あるいは切込みの両側が重なったりして皺が生じ、コイルエンドの曲面に密着することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1に開示されたコイルエンド相間絶縁シートは、ステータコアに最初に装着されたU相巻線のコイルエンドと対応する位置に、切込みを設けた構成である。このため、切込み部分が広がったり重なったりして皺が生じることによりU相巻線のコイルエンドに密着するが、同時に隙間を生じさせることになり、U相巻線のコイルエンドと重なるV相巻線のコイルエンドとの間の絶縁機能を損なう恐れがある。
【0007】
また、ステータコアにV相巻線を装着することにより、コイルエンド相間絶縁シートには、引張り方向あるいは圧縮方向の大きな負荷が掛かる。このため、線条の切込みの形成により帯状の絶縁部の強度が低下したコイルエンド相間絶縁シートは、切込み部分から引き裂かれて損傷する恐れがある。また、コイルエンド相間絶縁シートの損傷は、絶縁機能を損なう恐れをさらに助長する。
【0008】
本願発明は、絶縁機能や強度を損なうこと無く、相間絶縁シートの形状の乱れを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
請求項1は、複数相の巻線が環状のステータコアの複数のスロットに波巻きにより巻かれた回転電機に用いられ、前記ステータコアの軸線方向の両端側からそれぞれ複数突出する前記複数相の巻線の各コイルエンドの相間絶縁を行う一対の環状部と、前記スロットに装着されるとともに前記一対の環状部を連結する複数のブリッジとを有する回転電機における相間絶縁シートにおいて、前記環状部には、複数の貫通部が周方向に等間隔に形成されており、前記貫通部は、
前記複数のブリッジにより連結された一対の環状部において、前記環状部に向けて前記ブリッジを延長した領域に位置し、各ブリッジの両端にある前記領域のうち一方にのみ形成されるとともに、前記複数相の巻線のうち前記ステータコアの外周側に配置される前記巻線の複数のコイルエンドの間に配置されていることを特徴とする回転電機における相間絶縁シート。
【0010】
請求項1によれば、相間絶縁シートは、周方向に等間隔に形成された貫通部により自然にきれいに折れ曲がりやすくすることができる。よって、ステータコアに挿着した相間絶縁シートがステータコアのスロットから飛び出し、相間絶縁シートの形状を乱す恐れが無い。また、貫通部が
環状部に向けて前記ブリッジを延長した領域に位置し、各ブリッジの両端にある領域のうち一方にのみ形成されているため、貫通部の形成による環状部の強度低下を防止することができる。また、環状部の強度低下を防止できるので、環状部が損傷しにくくなり、環状部の損傷による絶縁機能の低下を抑制することができる。
また、貫通部の形成位置が絶縁を必要としない位置に選定されているため、コイルエンドの絶縁機能を損なうことが無い。
【0011】
請求項2は、前記貫通部は、円孔で形成されていることを特徴とする。請求項2によれば、貫通部に角部が存在しないため、貫通部の形成による環状部の破損を抑制することができる。
【0012】
請求項3は、前記貫通部は、U字状の溝で形成されていることを特徴とする。請求項3によれば、貫通部に角部が存在しないため、貫通部の形成による環状部の破損を抑制することができる。
【0014】
請求項
4は、前記複数相の巻線は、前記ステータコアの最外周に配置される第一相巻線と、前記第一相巻線よりも内周側に配置される第二相巻線と、最内周に配置される第三相巻線とからなり、前記相間絶縁シートは、前記第一及び第二相巻線の間に配置される第一相間絶縁シートと、前記第二及び第三相巻線との間に配置される第二相間絶縁シートとからなり、前記第一相間絶縁シートの前記貫通部は、前記第一相巻線の複数のコイルエンドの間に配置されており、前記第二相間絶縁シートの前記貫通部は、前記第二相巻線の複数のコイルエンドの間に配置されるとともに前記第一相間絶縁シートの前記環状部と重なる部位に配置されていることを特徴とする。請求項
4によれば、第一及び第二相間絶縁シートを用いた場合でも、それぞれに形成された貫通部の形成位置が絶縁を必要としない位置に選定されているため、コイルエンドの絶縁機能を損なうことが無い。
【0015】
請求項
5は、請求項
4に記載の回転電機を備えたことを特徴とする車載用電動圧縮機である。請求項
5によれば、車載用電動圧縮機の回転電機は、車の振動を強く受け、また、圧縮機の冷媒が回転電機を通過するように構成されるため、大きな負荷を受けている。しかし、相間絶縁シートの貫通部はブリッジにより補強されているため、相間絶縁シートは破損等の問題を生じる恐れが無く、車載用電動圧縮機において安定して使用することができる。
【発明の効果】
【0016】
本願発明は、絶縁機能や強度を損なうこと無く、相間絶縁シートの形状の乱れを防止することができる。
【発明を実施するための形態】
【0018】
(第1の実施形態)
図1〜
図5に示した第1の実施形態は、車両用空調設備の冷媒回路の一部を構成する車載用電動圧縮機1において、スクロール型圧縮機2を駆動する回転電機3に本願発明を実施したものである。なお、
図1に示した車載用電動圧縮機1では、
図1の左側を前、右側を後として説明する。
【0019】
図1において、車載用電動圧縮機1は、吐出ハウジング4とモータハウジング5とをボルト6により結合した本体を有する。モータハウジング5内には、スクロール型圧縮機2が前方に設置され、回転電機3が後方に設置されている。スクロール型圧縮機2は、モータハウジング5に固定された固定スクロール7及び固定スクロール7に噛み合う可動スクロール8から構成され、固定スクロール7と可動スクロール8との間に圧縮室9を形成している。
【0020】
モータハウジング5の上部に形成された吸入口10は、外部冷媒回路(図示せず)に接続されている。スクロール型圧縮機2の運転時には、低圧の冷媒が吸入口10からモータハウジング5内に吸入される。吐出ハウジング4の内部には、圧縮室9と連通する吐出室11が形成され、吐出ハウジング4の上部には、外部冷媒回路と連通する吐出口12が形成されている。吐出室11は連通路13を介して吐出口12に連通し、吐出室11内の高圧の冷媒が吐出口12から外部冷媒回路に供給される。
【0021】
スクロール型圧縮機2の可動スクロール8は、回転電機3の回転軸14と連結され、回転電機3の運転により駆動される。回転軸14は、固定スクロール7及び可動スクロール8の後部で、モータハウジング5に固定された軸支部材15の軸受16に一端を支持され、モータハウジング5の後壁に設けられた軸受17に他端を支持されている。軸支部材15には、圧縮室9と連通する吸入ポート18が形成されている。吸入口10からモータハウジング5内に吸入された冷媒は、回転電機3を通り、吸入ポート18から圧縮室9に導入される。また、軸支部材15の前壁には、ピン19が固定されている。ピン19は、可動スクロール8の後壁に形成された孔内に突出し、可動スクロール8の自転を防止する。
【0022】
回転軸14の前端面には、可動スクロール8側に向けて突出する偏心軸20が設けられている。偏心軸20は、回転軸14の中心軸線Pに対して一定の距離だけ偏心させた位置に設けられているため、回転軸14の回転により中心軸線Pに対して公転する。また、偏心軸20は、回転軸14と可動スクロール8との間に配設されたドライブブッシュ21に回転可能に嵌合している。可動スクロール8は、軸受22を介してドライブブッシュ21の外周に嵌合している。従って、回転軸14が回転すると、可動スクロール8は、ピン19により自転を防止されながら、偏心軸20により、ドライブブッシュ21及び軸受22を介して旋回される。
【0023】
吸入ポート18から圧縮室9へ導入された冷媒は、可動スクロール8の旋回により、圧縮室9の容積が減少され、圧縮される。圧縮された冷媒は、固定スクロール7の中心に設けられた吐出ポート23から吐出弁24を開いて吐出室11に吐出する。
【0024】
モータハウジング5の後端には、駆動回路25を収納する駆動回路ケース26がボルト27により固定されている。駆動回路25は、回転電機3に三相交流電力を供給するインバータ及びその他の電子部品から構成されている。また、駆動回路ケース26内には、駆動回路25と電気的に接続された気密端子28が設けられている。また、モータハウジング5内において、回転電機3の外周には、気密端子28と電気的に接続されたクラスタブロック29が設置され、クラスタブロック29には、回転電機3のリード線30が電気的に接続されている。従って、駆動回路25は、気密端子28を介してリード線30に電力を供給することにより、回転電機3を駆動し、回転電機3は、回転軸14によってスクロール型圧縮機2を作動する。
【0025】
回転電機3は、三相交流モータで構成され、回転軸14に固定したロータ31とロータ31の周囲に配置され、モータハウジング5の内壁に固定されたステータ32とを備えている。ロータ31のロータコア33には、永久磁石34が埋設されている。ステータ32のステータコア35には、第一相巻線であるU相巻線36、第二相巻線であるV相巻線37及び第三相巻線であるW相巻線38が装着されている(
図2参照)。
【0026】
図1では、ステータコア35の軸線方向の両端側(リード線側(
図1の左側)及び反リード線側(
図1の右側))から突出するU相巻線36のコイルエンド39、V相巻線37のコイルエンド40及びW相巻線38のコイルエンド41が示されている。リード線側のコイルエンド39、40、41からはそれぞれリード線30が引き出され、クラスタブロック29に接続されている。
【0027】
図2において、ステータ32の詳細な構成を説明する。回転電機3は、ロータ31の極数が10極の三相交流電動機であり、環状のステータコア35には、ロータ31側に開口するスロット42の数が30スロット設けられている。各スロット42には、U相巻線36、V相巻線37及びW相巻線38が波巻きにより巻かれ、ステータコア35に装着されている。
【0028】
ステータコア35のリード線側には、U相巻線36のコイルエンド39がステータコア35の最外周の位置で5箇所に分散されて弧状に突出されている(説明の便宜上、コイルエンド39の突出部毎に39A、39B、39C、39D、39Eとして符号分けして示した)。同様に、V相巻線37のコイルエンド40(40A、40B、40C、40D、40Eとして符号分けして示した)がコイルエンド39より内周側で、また、W相巻線38のコイルエンド41(41A、41B、41C、41D、41Eとして符号分けして示した)がコイルエンド40より内周側(最内周)で、それぞれ位相を変えて5箇所に突出されている。なお、図示していないが、ステータコア35の反リード線側においても、U相巻線36のコイルエンド39、V相巻線37のコイルエンド40及びW相巻線38のコイルエンド41は、それぞれ、リード線側とスロット42を3個分だけ位相をずらせて5箇所に突出している。
【0029】
U相巻線36のコイルエンド39とV相巻線37のコイルエンド40との間には、合成樹脂材で形成された第一相間絶縁シート43が周方向全域に介在され、コイルエンド39とコイルエンド40とを絶縁している。また、V相巻線37のコイルエンド40とW相巻線38のコイルエンド41との間には、合成樹脂材で形成された第二相間絶縁シート44が周方向全域に介在され、コイルエンド40とコイルエンド41とを絶縁している。なお、図示しないが、反リード線側においても、U相巻線36のコイルエンド39、V相巻線37のコイルエンド40及びW相巻線38のコイルエンド41をそれぞれ絶縁するために第一相間絶縁シート43及び第二相間絶縁シート44が周方向全域に介在されている。
【0030】
第一相間絶縁シート43の詳細な構成を
図3及び
図4において説明する。
図3に示すように、第一相間絶縁シート43は、一対の環状部45、46を10本のブリッジ47により連結し、円筒状に形成されている。ブリッジ47の長さは、第一相間絶縁シート43をステータコア35に装着した時、例えば、環状部45がリード側端面から突出し、環状部46が反リード側端面から突出するように設定されている。
【0031】
環状部45には、シートを貫通した楕円形の円孔からなる5個の貫通部48が周方向に等間隔に形成されている。
図4の展開図に示すように、貫通部48は、環状部45のブリッジ47に対応する部位に1個置きに配置されている。具体的には、貫通部48は、環状部45のほぼ中央部に、一点差線で示したブリッジ47の延長部49に沿うように形成されている。環状部46には、楕円形の円孔からなる5個の貫通部50が周方向に等間隔に形成されている。貫通部50は、環状部46のブリッジ47に対応する部位に1個置き配置されている。具体的には、貫通部48を形成したブリッジ47の間に位置するブリッジ47の延長部51に沿うようにして形成されている。環状部45の貫通部48と環状部46の貫通部50との位相をずらした構成は、ステータコア35のリード線側に突出するコイルエンド39A、39B、39C、39D、39Eと反リード線側に突出するコイルエンド39A、39B、39C、39D、39Eとの位相のずれに対応させている。なお、貫通部48及び貫通部50は、楕円形のため、内壁が円弧面で接続され、環状部45、46に応力集中を生じにくい構成である。
【0032】
ステータコア35に対する第一相間絶縁シート43の装着は、次のように行われる。
図5に示すように、U相巻線36がスロット42に対して2個置きに10個のスロット42に装着され、波巻きにより巻かれると、コイルエンド39A、39B、39C、39D、39Eがステータコア35の外周側に拡げられ、形状を整えられる。次に、第一相間絶縁シート43の10本のブリッジ47が、U相巻線36を装着したスロット42に隣接するV相巻線37(
図2参照)用の10個のスロット42に装着される。第一相間絶縁シート43の環状部45及び環状部46は、それぞれステータコア35のリード線側及び反リード線側(図示せず)に突出する。
【0033】
ステータコア35から突出した環状部45には、コイルエンド39A、39B、39C、39D、39Eに接触する部分と各コイルエンド39A、39B、39C、39D、39Eの間に位置する部分45A、45B、45C、45D、45Eとが生じる。環状部45の貫通部48は、環状部45の部分45A、45B、45C、45D、45Eに位置するブリッジ47の延長部49に沿って形成されるように設定されている。
【0034】
このため、環状部45は、コイルエンド39A、39B、39C、39D、39Eによるステータコア35の内周側への圧力により、貫通部48の位置で外周側に折れ曲がり易くなり、部分45A、45B、45C、45D、45Eは、ステータコア35の外周側に突出する。この現象は、ステータコア35の反リード線側に突出した環状部46においても、貫通部50の形成により、環状部45と同様に生じる。従って、第一相間絶縁シート43の環状部45及び環状部46は、ステータコア35の内周側に飛び出すこと無く、きれいな五角形状に広がる。
【0035】
続いてステータコア35に装着するV相巻線37は、第一相間絶縁シート43が五角形状に広がっているため、第一相間絶縁シート43の干渉を受けること無く、ブリッジ47を装着したスロット42に円滑に装着され、波巻きにより巻かれる。
図2に示されるように、貫通部48は、U相巻線36のコイルエンド39A、39B、39C、39D、39EとV相巻線37のコイルエンド40A、40B、40C、40D、40Eとの間の絶縁を必要としない箇所に形成されているため、第一相間絶縁シート43の絶縁機能を損なうことが無い。また、貫通部48及び貫通部50は、ブリッジ47の延長部49及び51に沿って形成されているため、環状部45及び環状部46の強度低下を招く恐れが無い。
【0036】
V相巻線37が波巻きされ、コイルエンド40A、40B、40C、40D、40Eの形状が整えられると、第二相間絶縁シート44のブリッジ(図示せず)が、V相巻線37を装着したスロット42に隣接する10個のスロット42に装着される。第二相間絶縁シート44は、
図3及び
図4に示した第一相間絶縁シート43と同様に構成されており、ステータコア35のリード線側及び反リード線側に突出する一対の環状部52(
図2参照、リード線側のみ図示)に貫通部53が形成されている。貫通部53は、V相巻線37の各コイルエンド40A、40B、40C、40D、40Eの間に位置するとともに、第一相間絶縁シート43の環状部45、46と重なる第二相間絶縁シート44の環状部52に連結するブリッジの延長部に沿って形成されている。
【0037】
従って、第二相間絶縁シート44の環状部52は、第一相間絶縁シート43と同様にきれいな五角形状に広がる。また、第二相間絶縁シート44は、第一相間絶縁シート43と同様に絶縁機能及び強度の低下を招く恐れが無い。最後に、W相巻線38が、第二相間絶縁シート44のブリッジを装着した10個のスロット42に円滑に装着され、波巻きに巻線される。また、W相巻線38のコイルエンド41A、41B、41C、41D、41Eがステータコア35の外周側に拡げられ、形状を整えられることにより、三相の巻線の装着が完了する。
【0038】
第1の実施形態では、第一及び第二相間絶縁シート43、44が、周方向に等間隔に形成された貫通部48、50、53により自然にきれいに折れ曲がりやすくなる。このため、第一及び第二相間絶縁シート43、44がステータコア35のスロット42から飛び出し、第一及び第二相間絶縁シート43、44の形状を乱す恐れが無い。また、貫通部48、50、53がブリッジ47の延長部に沿って形成されているため、貫通部48、50、53の形成による環状部45、46、52の強度低下を防止することができ、環状部45、46、52の損傷を防止し、環状部45、46、52の損傷による絶縁機能の低下を抑制することができる。
【0039】
また、第1の実施形態では、前記貫通部48、50、53が、角部を有しない円孔で形成されているため、貫通部48、50、53の形成による環状部45、46、52の破損を抑制することができる。また、貫通部48、50、53の形成位置は、いずれも絶縁を必要としない位置に選定されているため、コイルエンド39、40、41の絶縁機能を損なうことが無い。また、第1の実施形態に示した車載用電動圧縮機1の回転電機3では、車の振動や、回転電機3を通過する冷媒の影響により、大きな負荷を受けているが、第一及び第二相間絶縁シート43、44の貫通部48、50、53は、ブリッジ47により補強されるため、第一及び第二相間絶縁シート43、44の破損等の問題を生じる恐れが無く、車載用電動圧縮機1において安定して使用することができる。また、車載用電動圧縮機1では、回転電機3を通過する冷媒が貫通部48、50、53を通過することで、U相巻線36、V相巻線37及びW相巻線38から第一及び第二相間絶縁シート43、44に伝わる熱を冷媒によって効率良く放熱することができる。
【0040】
(第2の実施形態)
図6は第2の実施形態を示したもので、第1の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。第2の実施形態は、第一相間絶縁シート43の一対の環状部45、46に溝状の貫通部54、55を形成した構成である。
【0041】
環状部45の貫通部54は、環状部45のブリッジ47に対応する部位、すなわちブリッジ47の延長部49に沿って配置されるとともに環状部45の外方に開口したU字状の溝で構成されている。また、環状部46の貫通部55は、環状部46のブリッジ47に対応する部位、すなわち貫通部54に対応するブリッジ47の間に位置するブリッジ47の延長部51に沿って配置されるとともに、環状部46の外方に開口した溝で構成されている。また、図示しないが、第二相間絶縁シート44においても、貫通部54、55と同じ構成の貫通部が形成されている。なお、貫通部54、55は、溝の内壁を円弧面で接続し、応力集中を生じないように形成されている。
【0042】
第2の実施形態における貫通部54、55は、第一及び第二相間絶縁シート43、44の絶縁機能及び強度を損なうこと無く、第一及び第二相間絶縁シート43、44の形状の乱れを防止することができ、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【0043】
(
参考例)
図7は
参考例を示したもので、第1の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
参考例は、第一相間絶縁シート43の一対の環状部45、46に、第2の実施形態と類似の貫通部56、57を形成した構成である。
【0044】
環状部45の貫通部56は、環状部45のブリッジ47に対応する部位、すなわちブリッジ47の延長部49に沿うように、延長部49の両側に設けられ、環状部46に向けて開口する2つのU字状の溝で構成されている。また、環状部46の貫通部57は、環状部46のブリッジ47に対応する部位、すなわち貫通部56に対応するブリッジ47の間に位置するブリッジ47の延長部51に沿うように、延長部51の両側に環状部45に向けて開口する溝で構成されている。また、図示していないが、第二相間絶縁シート44においても、貫通部56及び貫通部57と同じ構成の貫通部が形成されている。なお、貫通部56及び貫通部57は、溝の内壁を円弧面で接続し、応力集中を生じないように形成している。
【0045】
参考例における貫通部56、57は、第一及び第二相間絶縁シート43、44の絶縁機能及び強度を損なうこと無く、第一及び第二相間絶縁シート43、44の形状の乱れを防止することができ、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【0046】
本願発明は、前記した各実施形態の構成に限定されるものではなく、本願発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、次のように実施することができる。
【0047】
(1)第1
、第2の実施形態において、第二相間絶縁シート44は、貫通部53を形成しない構成で実施しても構わない。
(2)第1の実施形態において、貫通部48、50の形態は、楕円形に限らず、長形孔、丸孔、角孔等、形状にこだわらない孔で構成することができる。
(3)また、第1
、第2の実施形態において、貫通部48、50、54、5
5の形態は孔又は溝で構成することが好ましいが、線条の切欠きで構成することも可能である。
【0048】
(4)第1
、第2の実施形態において、第一相間絶縁シート43及び第二相間絶縁シート44は、各実施形態の貫通部48、50、53、54、5
5の形態を種々組み合わせて形成することが可能である。
(5)第1
、第2の実施形態において、回転電機3の第一相間絶縁シート43は、10極の三相交流電動機に限らず、10極より少ない極数の三相交流電動機あるいは10極より多い極数の三相交流電動機で実施することができる。
【0049】
(6)第一相間絶縁シート43及び第二相間絶縁シート44は、合成樹脂材に限らず、絶縁紙あるいは他の絶縁材料により構成しても構わない。
(7)第1
、第2の実施形態は、車載用電動圧縮機1の回転電機3に実施した形態を示したが、他の装置、機構に使用される回転電機においても実施することができる。