特開 2024-127777 固定子および回転電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024127777

(43)【公開日】2024-09-20

(54)【発明の名称】固定子および回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/34 20060101AFI20240912BHJP

   H02K 3/48 20060101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

H02K3/34 C

H02K3/48

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024020551

(22)【出願日】2024-02-14

(31)【優先権主張番号】P 2023035839

(32)【優先日】2023-03-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000006105

【氏名又は名称】株式会社明電舎

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100208580

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 玲奈

(74)【代理人】

【識別番号】100116001

【弁理士】

【氏名又は名称】森 俊秀

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 瑛祐

【テーマコード（参考）】

5H604

【Ｆターム（参考）】

5H604AA08

5H604BB14

5H604CC01

5H604CC05

5H604CC15

5H604DA13

5H604DB01

5H604DB15

5H604DB26

5H604PB03

(57)【要約】

【課題】コイルに滴下するワニスの流れを改善した固定子を提供する。
【解決手段】回転電機の固定子は、複数のスロットが内周側に形成された固定子鉄心と、スロット内にそれぞれ配置されるコイルと、内周側が開放されるように屈曲し、スロット内でコイルの外側を包み込んで配置される絶縁紙と、を備える。絶縁紙は、スロット内でコイル外周面と対向する第１領域よりも内周側に位置する第２領域に、コイルに滴下されるワニスを絶縁紙の外側に導く逃げ穴を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のスロットが内周側に形成された固定子鉄心と、
前記スロット内にそれぞれ配置されるコイルと、
内周側が開放されるように屈曲し、前記スロット内でコイルの外側を包み込んで配置される絶縁紙と、を備え、
前記絶縁紙は、スロット内でコイル外周面と対向する第１領域よりも内周側に位置する第２領域に、前記コイルに滴下されるワニスを前記絶縁紙の外側に導く逃げ穴を有する
回転電機の固定子。

【請求項2】

前記逃げ穴は、固定子の軸方向に沿って配列される
請求項１に記載の回転電機の固定子。

【請求項3】

前記逃げ穴は、固定子の軸方向において異なるパターンで形成される
請求項２に記載の回転電機の固定子。

【請求項4】

複数のスロットが内周側に形成された固定子鉄心と、
前記スロット内にそれぞれ配置されるコイルと、
内周側が開放されるように屈曲し、前記スロット内でコイルの外側を包み込んで配置される絶縁紙と、を備え、
前記絶縁紙は、軸方向端部のうち少なくともバスバー側に、前記コイルに滴下されるワニスを前記絶縁紙の外側に導く逃げ穴を有する
回転電機の固定子。

【請求項5】

前記逃げ穴は、固定子の軸方向と直交する方向に沿って配列される
請求項４に記載の回転電機の固定子。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の固定子と、
前記固定子の内周側に配置された回転子と、
を備える回転電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、固定子および回転電機に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、回転電機の固定子には、固定子コアのティースにコイルが巻回される。ティースとコイル間を絶縁するために、固定子コアのスロットには絶縁紙が配置されることがある。さらに、固定子の各コイルは、形状保持のためにワニスを含浸させて全体的に固化される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第７０６９７３８号公報

【特許文献2】特開２００６－２３８５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

コイルにワニスを含浸させる工程で、固定子の内周側からコイルにワニスを滴下する場合、スロット内で絶縁紙の内側にワニスが滞留し、コイル内周側にワニスだまりが発生することがある。コイルの発熱によりワニスだまりが熱収縮すると、ワニスだまりの近傍のコイルのエナメル層が損傷し、コイルの絶縁性が損なわれる可能性がある。

【0005】

また、絶縁紙の内側のワニスは、絶縁紙を伝ってコイルの軸方向端部に設けられたバスバーのサーミスタ取付部に付着してしまうことが考えられる。こうなると、バスバーとサーミスタとの間に樹脂が存在し、サーミスタで温度が正確に検出できなくなってしまう。

【0006】

このため、従来は、コイルに滴下するワニスの流れに改善の余地があった。

【0007】

本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであって、コイルに滴下するワニスの流れを改善した固定子を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一態様に係る回転電機の固定子は、複数のスロットが内周側に形成された固定子鉄心と、スロット内にそれぞれ配置されるコイルと、内周側が開放されるように屈曲し、スロット内でコイルの外側を包み込んで配置される絶縁紙と、を備える。絶縁紙は、スロット内でコイル外周面と対向する第１領域よりも内周側に位置する第２領域に、コイルに滴下されるワニスを絶縁紙の外側に導く逃げ穴を有する。

【0009】

上記の一態様において、逃げ穴は、固定子の軸方向に沿って配列されていてもよい。また、逃げ穴は、固定子の軸方向において異なるパターンで形成されていてもよい。

【0010】

また、他の態様に係る回転電機の固定子は、複数のスロットが内周側に形成された固定子鉄心と、スロット内にそれぞれ配置されるコイルと、内周側が開放されるように屈曲し、スロット内でコイルの外側を包み込んで配置される絶縁紙と、を備え、絶縁紙は、軸方向端部のうち少なくともバスバー側に、コイルに滴下されるワニスを絶縁紙の外側に導く逃げ穴を有する。

【0011】

上記の他の態様において、逃げ穴は、固定子の軸方向と直交する方向に沿って配列されてもよい。

【0012】

また、他の態様の回転電機は、上記の一態様又は他の態様の固定子と、固定子の内周側に配置された回転子と、を備える。

【発明の効果】

【0013】

一態様によれば、コイル内周側でのワニスだまりの形成を抑制できる固定子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態１に係る回転電機の横断面を示す図である。

【図2】実施形態１に係る固定子におけるスロット内の構成例を示す図である。

【図3】実施形態１に係る絶縁紙の構成例を示す図である。

【図4】実施形態１に係る絶縁紙がコイルを包み込んでいる状態を示す図である。

【図5】絶縁紙における逃げ穴の配置パターンの変形例を示す図である。

【図6】本発明の実施形態２に係る絶縁紙の構成例を示す図である。

【図7】実施形態２に係る絶縁紙がコイルを包み込んでいる状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
実施形態では説明を分かり易くするため、本発明の主要部以外の構造や要素については、簡略化または省略して説明する。また、図面において、同じ要素には同じ符号を付す。なお、図面に示す各要素の形状、寸法などは模式的に示したもので、実際の形状、寸法などを示すものではない。

【0016】

以下の説明では、回転軸Ａｘの延長方向と平行な方向を軸方向と称し、回転軸Ａｘを中心とする周方向を単に周方向と称し、回転軸Ａｘを中心とする径方向を単に径方向と称する。また、以下の説明において、「軸方向に延びる」とは、厳密に軸方向に延びる場合に加えて、軸方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また、「径方向に延びる」とは、厳密に径方向、すなわち、軸方向に対して垂直な方向に延びる場合に加えて、径方向に対して４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。

【0017】

［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る回転電機における回転軸Ａｘに直交する方向の横断面を示す図である。図１に示す回転電機１は、インナーロータ型モータであり、回転子２と、回転子２の外周に配置される円筒形状の固定子３とを有する。図１において、回転電機１の回転軸Ａｘの延長方向は紙面垂直方向である。

【0018】

回転子２は、回転軸Ａｘに沿ってシャフト４が嵌入され、回転子２はシャフト４を中心として不図示の軸受で回転可能に軸支される。回転子２は、例えば、磁石埋込型回転子、表面磁石型回転子、かご型回転子、巻線型回転子などのいずれの構成であってもよい。また、回転子２の外周には、僅かなエアギャップを隔てて固定子３が回転子２と同心状に配置されている。

【0019】

固定子３は、回転軸Ａｘを中心とする中央の空間部分に回転子２を収容する。固定子３の鉄心には、それぞれ回転軸Ａｘに向けて径方向内側に突出するティース３ａが内周側に複数形成されている。固定子鉄心において、ティース３ａは周方向に等間隔に並んでおり、隣り合うティース３ａの間にはそれぞれスロット３ｂが形成される。スロット３ｂ内には、回転子２の外周に沿ってコイル６（図１では不図示）が配置される。なお、固定子３におけるスロット３ｂ内の構成については後述する。

【0020】

回転電機１においては、コイル６の電流制御により固定子３の磁界を順番に切り替えることで、回転子２の磁界との吸引力または反発力により、回転軸Ａｘを中心として回転子２が回転する。

【0021】

図２は、固定子３におけるスロット３ｂ内の構成例を示す図である。上記のように、固定子３のスロット３ｂ内には、ティース３ａに巻回されるコイル６が配置される。コイル６は、例えば、複数の巻線（素線）によって構成され、巻線の表面にはエナメル層などの被覆が施される。また、スロット３ｂ内でコイル６の外側には、固定子鉄心とコイル６を絶縁する絶縁紙１１が配置されている。絶縁紙１１は、スロット３ｂの径方向外側で屈曲してコイルを包み込んでおり、スロット３ｂの径方向内側が開放された状態でスロット３ｂ内に配置されている。

【0022】

また、コイル６には、形状保持のためにワニスを含浸して全体的に固化する加工が施される。固定子３のコイル６にワニスを含浸する際には、固定子３の中心部にワニスの滴下ノズル８を下向きに配置し、固定子３を周方向に回転させつつワニスを滴下させる。これにより、絶縁紙１１の開放側からコイル６にワニスが滴下され、コイル６にワニスが含浸される。

【0023】

コイル６にワニスを含浸する際に、スロット３ｂ内で絶縁紙１１の内側にワニスが滞留し、コイル内周側にワニスだまり９が発生しうる。コイル６の発熱によりワニスだまり９が熱収縮すると、ワニスだまり９の近傍でコイル６の巻線のエナメル層が損傷し、コイル６の絶縁性が損なわれる可能性がある。したがって、上記のワニスだまり９の形成を抑制するために、本実施形態の固定子３に適用される絶縁紙１１は、以下の構成を有している。

【0024】

図３は、実施形態１に係る絶縁紙１１の構成例を示す図である。図４は、図３の絶縁紙１１がコイル６を包み込んでいる状態を示す図である。

【0025】

本実施形態の絶縁紙１１は、軸方向に沿って、絶縁紙１１の中央部に位置する第１領域１２と、第１領域１２を隔てて両側に位置する第２領域１３とを有している。第１領域１２は、スロット３ｂ内でコイル６の外周面と対向し、固定子鉄心とコイル６を絶縁する機能を担う。

【0026】

第２領域１３は、絶縁紙１１がコイル６を包み込んだときに、コイル６よりも固定子３の内周側に位置する領域であり、絶縁紙１１の第１領域１２のマージンとして設けられている。絶縁紙１１の第２領域１２には、コイル６に滴下されるワニスを絶縁紙１１の外側に導くための逃げ穴１４が形成されている。逃げ穴１４は、絶縁紙１１を貫通する穴である。

【0027】

逃げ穴１４は、各々の第２領域１２において、例えば、軸方向に沿って等間隔で直線状に配列されるように複数形成されている。各々の逃げ穴は、ワニスが絶縁紙１１を通過できる寸法であり、例えば１ｍｍ程度の円形である。

【0028】

上記の絶縁紙１１に包み込まれたコイル６に対して、内周側からワニスを滴下すると、絶縁紙１１内においてコイル内周側のワニスは逃げ穴１４を介して絶縁紙１１の外側に流れる。その後、ワニスは、固定子鉄心の径方向外周面を軸方向に流れて固定子鉄心の外側に排出される。これにより、絶縁紙１１のコイル内周側でワニスが滞留しにくくなるので、コイル内周側にワニスだまり９が形成されることを抑制できる。

【0029】

また、図５（Ａ）、（Ｂ）は、絶縁紙における逃げ穴の配置パターンの変形例を示す図である。

【0030】

図５（Ａ）に示す絶縁紙１１Ａは、図中破線の矢印で示すワニスの滴下位置と対応する領域において、逃げ穴１４ａを軸方向の他の位置の逃げ穴１４よりも大きく形成した例である。図５（Ａ）の構成によれば、ワニスの滴下位置で他の位置よりもワニスが絶縁紙１１Ａの外側に流れやすくなり、絶縁紙１１Ａのコイル内周側でワニスがより滞留しにくくなる。

【0031】

また、図５（Ｂ）に示す絶縁紙１１Ｂは、図中破線の矢印で示すワニスの滴下位置と対応する領域に逃げ穴１４を部分的に形成した例である。図５（Ｂ）の構成によっても、ワニスの滴下位置で他の位置よりもワニスが絶縁紙１１Ｂの外側に流れやすくなり、絶縁紙１１Ｂのコイル内周側でワニスが滞留しにくくなる。また、図５（Ｂ）の構成では、絶縁紙１１Ｂに逃げ穴１４の形成される箇所が少なくなるので、絶縁紙１１Ｂの強度低下を抑制しやすくなる。

【0032】

［実施形態２］
次に、本発明の実施形態２につて説明する。実施形態２において、実施形態１と相違する点は、絶縁紙に形成された逃げ穴の位置である。図６は、実施形態２に係る絶縁紙１１１の構成例を示す図である。図７は、図６の絶縁紙１１１がコイル６を包み込んでいる状態を示す図である。

【0033】

本実施形態の絶縁紙１１１は、軸方向に沿って、絶縁紙１１１の中央部に位置する第１領域１１２と、第１領域１１２を隔てて両側に位置する第２領域１１３とを有している。第１領域１１２は、スロット３ｂ内でコイル６の外周面と対向し、固定子鉄心とコイル６を絶縁する機能を担う。

【0034】

第２領域１１３は、絶縁紙１１１がコイル６を包み込んだときに、コイル６よりも固定子３の内周側に位置する領域であり、絶縁紙１１１の第１領域１１２のマージンとして設けられている。絶縁紙１１１の第２領域１１２には、コイル６に滴下されるワニスを絶縁紙１１１の外側に導くための逃げ穴１１４が形成されている。逃げ穴１１４は、絶縁紙１１１を貫通する穴である。

【0035】

逃げ穴１１４は、絶縁紙１１１の軸方向端部に、軸方向と直交する方向に沿って等間隔で直線状に配列されるように複数形成されている。逃げ穴１１４のそれぞれは、ワニスが絶縁紙１１１を通過できる寸法であり、例えば１ｍｍ程度の円形である。

【0036】

回転電機１は、コイル６の軸方向一方側（図７における右側）に、バスバー（不図示）を有する。バスバーは、コイルエンドの外周に例えば溶接で取り付けられており、そのバスバーの一部にサーミスタ取付部が設けられている。絶縁紙１１１は、逃げ穴１１４が形成された側が軸方向一方側、即ちバスバーが配置された側に来る向きで、スロット３ｂ内に配置される。本実施形態では、絶縁紙１１１は軸方向一方側にのみ逃げ穴１１４を有するが、絶縁紙１１１は軸方向一方側および軸方向他方側の両方に逃げ穴１１４を有してもよい。なお、逃げ穴１１４を有する絶縁紙１１１は、サーミスタ取付部の近傍のスロット３ｂ内にだけ配置し、他のスロット３ｂ内には逃げ穴１１４を有しない絶縁紙を配置してもよいが、すべてのスロット３ｂ内に、逃げ穴１１４を有する絶縁紙１１１を配置してもよい。

【0037】

上記の絶縁紙１１１に包み込まれたコイル６に対して、内周側からワニスを滴下すると、絶縁紙１１１内においてコイル内周側のワニスは逃げ穴１１４を介して絶縁紙１１１の外側に流れる。これにより、ワニスは、バスバーの側に向かわずに、回転電機１の回転軸に対する周方向に流れ、ワニスがバスバーのサーミスタ取付部に付着するのを抑制できる。

【0038】

本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。例えば、上記実施形態では回転電機１がモータである場合について説明したが、回転電機１は発電機であってもよい。

【0039】

また、絶縁紙の逃げ穴の形状や配置は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、逃げ穴の形状は矩形状や楕円形状などの他の形状であってもよく、絶縁紙に切れ目を設けて逃げ穴としてもよい。また、実施形態１においては、絶縁紙の逃げ穴は、第２領域において二列以上に配列されていてもよい。また、実施形態２においても、絶縁紙の逃げ穴は、二列以上に配列されていてもよい。また、絶縁紙は、実施形態１の逃げ穴及び実施形態２の逃げ穴の両方が形成されたものであってもよい。また、ワニスの滴下位置と対応する領域において逃げ穴の配置間隔を他の領域よりも小さくし、ワニスの滴下位置では逃げ穴の配置密度を高くしてもよい。

【0040】

加えて、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0041】

１…回転電機、２…回転子、３…固定子、３ａ…ティース、３ｂ…スロット、４…シャフト、６…コイル、１１…絶縁紙、１２…第１領域、１３…第２領域、１４、１４ａ…逃げ穴

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】