(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-03-11
(45)【発行日】2022-03-22
(54)【発明の名称】回転電機のステータ及びその組み立て方法
(51)【国際特許分類】
H02K 3/46 20060101AFI20220314BHJP
H02K 15/10 20060101ALI20220314BHJP
【FI】
H02K3/46 B
H02K15/10
(21)【出願番号】P 2017223888
(22)【出願日】2017-11-21
【審査請求日】2020-10-05
(73)【特許権者】
【識別番号】000180025
【氏名又は名称】山洋電気株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002572
【氏名又は名称】特許業務法人平木国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】塩入 光明
(72)【発明者】
【氏名】中武 耕二
(72)【発明者】
【氏名】依田 泰志
(72)【発明者】
【氏名】張 弘
(72)【発明者】
【氏名】依田 和弘
(72)【発明者】
【氏名】依田 昌悟
【審査官】小林 紀和
(56)【参考文献】
【文献】特開2009-105996(JP,A)
【文献】特開2009-065723(JP,A)
【文献】特開2010-057273(JP,A)
【文献】特開平11-041849(JP,A)
【文献】特開2001-218407(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02K 3/46
H02K 15/10
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
積層された電磁鋼板からなる、ステータコアであって、前記ステータコアの内周に複数のティースとスロットとが形成されているステータコアと、前記ステータコアを絶縁する第1のインシュレータ及び第2のインシュレータと、前記第1のインシュレータ及び第2のインシュレータにより絶縁された前記ティースに巻回される巻線とを備え
、前記ステータコアは、一端側にバリ形状を有し、他端側にダレ形状を有する、回転電機のステータであって、
前記第1のインシュレータ及び第2のインシュレータは、前記スロット内にそれぞれ配置される第1及び第2の櫛状係合部を有し、
前記第1の櫛状係合部の第1先端部
の前記ティースからみて径方向の両外側のみに第1のテーパ形状を設け、前記第2の櫛状係合部の第2先端部の
前記ティースからみて径方向の両
外及び両内側にそれぞれ第2のテーパ形状と第3のテーパ形状とを設け、前記第1先端部と前記第2先端部とは、径方向に重なり合
い、
前記第1の櫛状係合部が前記一端側とは反対側に前記第1先端部を有し、前記第2の櫛状係合部が前記他端側の反対側に前記第2先端部を有する、回転電機のステ-タ。
【請求項2】
前記
第1のテーパ形状と対向する位置に前記第2のテーパ形状を形成するとともに、前記第3のテーパ形状は、前記第2のテーパ形状の反対側に前記第2のテーパ形状よりも小さい傾斜角を有して設けられていることを特徴とする請求項
1に記載の回転電機のステータ。
【請求項3】
前記
ステータコアに、前記一端側又は前記他端側の少なくともいずれか一方を識別可能なインデックスが形成されていることを特徴とする請求項
1又は2に記載の回転電機のステータ。
【請求項4】
請求項3に記載の回転電機のステータの製造方法であって、
前記
ステータコアの前記インデックスを目印にして、前記一端側に前記第1のインシュレータを、前記他端側に前記第2のインシュレータを挿入するステップを有することを特徴とする回転電機のステータの組み立て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、回転電機のステータ及びその組み立て方法に関する。
【背景技術】
【0002】
回転電機のステータは、積層された電磁鋼板から成るステータコアと、ステータコアの軸方向両側から挿入され嵌合されるインシュレータと、インシュレータによってステータコアと絶縁される巻回された巻線と、インシュレータに組み付けられ、かつ、巻線の末端を絡げるためのピンを有するコネクタと、を有する。巻線を巻回するスペースをできるだけ拡大するために、インシュレータはステータコアに密着する形状を有する。
【0003】
特許文献1は、固定子鉄心の種々の積厚に対応可能なインシュレータを備えたモータの固定子を開示する。特許文献1では、モータの固定子(ステータ)は、固定子鉄心(ステータコア)にその軸方向の両端部から嵌合されて固定子鉄心を絶縁する一対のインシュレータと、このインシュレータにて絶縁された歯部に巻回される固定子巻線とを備えて成るものであって、各インシュレータは、固定子鉄心のスロット部に進入する複数の櫛状係合部をそれぞれ有し、固定子鉄心に嵌合された状態で、一方のインシュレータの櫛状係合部の先端は、他方のインシュレータの櫛状係合部内に進入し、重複する構造を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
一般に、ステータコアの両側からインシュレータを挿入する際、インシュレータはステータコアに密着する形状であるため、挿入位置、角度を正確に定める必要があり、そのため、挿入工程が難しい。
インシュレータのステータコアへの挿入容易性を向上させることを目的とする先行技術1,2があるが、これらの従来技術には以下の課題がある。
【0006】
1)先行技術1(先端部突き当て形状)
挿入しやすいようにインシュレータの先端にテーパ形状を付加する技術である。しかしながら、ステータコア長さとインシュレータ長さとのバラツキの存在により、インシュレータの先端同士が干渉または隙間があく場合がある。
干渉する場合はステータコアに対するインシュレータ位置が定まらず、絡げピンの位置がずれるため自動絡げ結線工程に支障が出る。隙間があく場合は、絶縁性能の低下が問題となる。
【0007】
2)先行技術2(特許文献1のようなオーバーラップ形状の場合)
ステータコア長さとインシュレータ長さのバラツキを吸収するため、インシュレータの先端同士が互いにオーバーラップする構造もある。
しかしながら、オーバーラップのメス側に挿入されるインシュレータは、ステータコアのスロット部に先端から密着する形状にする必要があるため、挿入しやすくするテーパ形状が付けられていない。
【0008】
また、ステータコアはプレス積層品であるため、破断面にバリが立っている「バリ側」と、なだらかに落ち込んでいる「ダレ側」とが存在する。ダレ側に挿入するインシュレータをバリ側へ挿入すると、インシュレータ先端形状とステータコアのバリがぶつかるため、さらに挿入しにくくなるという問題がある。
そのため、作業者が目視確認によりステータコアのダレ側を判別して、ダレ側にメス側のインシュレータを手作業で挿入するという煩雑な作業を行う必要がある。
【0009】
本発明は、自動挿入にも対応可能なようにステータコアに挿入しやすいインシュレータを有する回転電機のステータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一観点によれば、積層された電磁鋼板からなる、ステータコアであって、前記ステータコアの内周に複数のティースとスロットとが形成されているステータコアと、前記ステータコアを絶縁する第1のインシュレータ及び第2のインシュレータと、前記第1及び第2のインシュレータにより絶縁された前記ティースに巻回される巻線とを備えた回転電機のステータであって、前記第1のインシュレータ及び第2のインシュレータは、前記スロット内にそれぞれ配置される第1及び第2の櫛状係合部を有し、前記第1の櫛状係合部の第1先端部に第1のテーパ形状を設け、前記第2の櫛状係合部の第2先端部の径方向の両側にそれぞれ第2のテーパ形状と第3のテーパ形状とを設け、前記第1先端部と前記第2先端部とは、径方向に重なり合うことを特徴とする回転電機のステ-タが提供される。第1,第2先端部間に中心軸の径方向に隙間のない構造とした。
【0011】
前記ステータコアは、一端側にバリ形状を、他端側にダレ形状を有し、前記第1の櫛状係合部が前記一端側とは反対側に前記第1先端部を有し、前記第2の櫛状係合部が前記他端側の反対側に前記第2先端部を有することが好ましい。
プレス積層によりステータコアを形成する際に、金型による打ち抜き加工を行うため、ステータコアの端部に、コーナがだれるダレ側とコーナが尖るバリ側とが形成される。上記の構成によれば、インシュレータの先端に隙間が開かないため、絶縁特性の低下が生じにくい。
【0012】
前記第1のテーパ形状と対向する位置に前記第2のテーパ形状を形成するとともに、前記第3のテーパ形状は、前記第2のテーパ形状の反対側に前記第2のテーパ形状よりも小さい傾斜角を有して設けられていることが好ましい。
他端側のダレ形状に対応して挿入しやすい程度の第3のテーパ形状を形成することで、自動挿入にも対応できるように挿入しやすくなる。
【0013】
前記ステータコアに、前記バリ(一端)側又は前記ダレ(他端)側の少なくともいずれか一方を識別可能なインデックスが形成されていることが好ましい。
インシュレータの挿入時に、前記ステータコアのダレ形状側に第2のインシュレータを間違いなく挿入することができる。
また、本発明は、上記に記載の回転電機のステータの製造方法であって、前記ステータコアの前記インデックスを目印にして、前記一端側に前記第1のインシュレータを、前記他端側に前記第2のインシュレータを挿入するステップを有することを特徴とする回転電機のステータの組み立て方法である。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、ステータコアにインシュレータを挿入しやすくすることができる回転電機のステータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【
図1】本発明の第1の実施の形態における、ステータコアの両端側から、それぞれ第1のインシュレータと第2のインシュレータとを挿入する様子を示す概略図である。
【
図2】インシュレータ挿入後の回転電機のステータの正面図(左図)と側面図(右図)である。
【
図3】ステータコアのバリ側に挿入する第1のインシュレータを正面からみた図である。
【
図5】ステータコアのダレ側に挿入する第2のインシュレータの正面からみた図である。
【
図7】
図2のIIa-IIb線に沿う断面図である。
【
図8】本発明の第2の実施の形態における、ステータコアの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本明細書において、ステータコアのバリ側、ダレ側とは以下の意味で用いている。
ステータコアの形成工程において、ステータコアをプレス積層(
図2:1a)により形成することがある。この際に、金型によるプレス積層の打ち抜き加工を行うため、ステータコアの端部に、コーナ部がだれるダレ側とコーナ部が尖るバリ側とが形成される。
以下に、本発明の一実施の形態による回転電機のステータ及びその組み立て方法について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0017】
(第1の実施の形態)
まず、本発明の第1の実施の形態について説明する。
図1は、ステータコアの両端側から、それぞれ第1のインシュレータ3と第2のインシュレータ5とを挿入する様子(矢印方向参照)を示す概略図である。尚、
図1において、AR1側は断面図、AR2側は側面図である。
図2は、インシュレータ挿入後の回転電機のステータの正面図(左図)と側面図(右図)である。
図3は、ステータコアのバリ側に挿入する第1のインシュレータ3を正面からみた図であり、
図4は、
図3のT-T線に沿う断面図である。
図4において、上下方向がモータの回転軸方向に相当する。
図5は、ステータコアのダレ側に挿入する第2のインシュレータ5を正面からみた図であり、
図6は、
図5のT-T線に沿う断面図である。
図6において、上下方向がモータの回転軸の延在する方向に相当する。
図7は、
図2のIIa-IIb線に沿う断面図であり、併せてピンを備えた巻線の絡げ部の平面図を示す図である。
【0018】
回転電機のステータは、
図1に示すように組み立てられる。
図8も適宜参照する。
まず、プレス積層を行うことで、それぞれの端部にダレ側1bとバリ側1cとが形成されたステータコア1が形成される。
図1,
図2に示すように、ステータコア1の中心部には開口Oが形成され、図示しない回転子が配置される。ステータ外側面の内周側であって開口Oの外周側には複数のティース6が形成され、これらの複数のティース6の間に内方および上下に開放された複数のスロットSが設けられる(
図8)。
第1のインシュレータ3,第2のインシュレータ5を介して各ティース6に開口OとスロットSの空間を利用して巻線8を巻回することで、集中直巻方式によってステータ1の磁場を形成し、ステータ1を構成している。
図1に示すように、ステータコア1のバリ側1cから第1のインシュレータ3を、ステータコア1のダレ側1bから第2のインシュレータ5を挿入する。
第1のインシュレータ3は、
図1,
図2に示すステータコア1のバリ側1cの端部から挿入しやすいように構成されている。第2のインシュレータ5は、
図1,
図2に示すステータコア1のダレ側1bの端部から挿入しやすいように構成されている。
【0019】
第1のインシュレータ3と第2のインシュレータ5とは、ステータコア1に形成されている複数のティース6を覆う断面櫛状の絶縁体(櫛状係合部34,34a)により構成されている。この断面櫛状の絶縁体の外側にスロットSを利用して巻線8を巻回することで、巻線8とステータコア1とを絶縁することができる。すなわち、櫛状係合部34,34aはスロットS内に配置される。
その際、例えば、巻線8の先端を、第1のインシュレータ3,第2のインシュレータ5のいずれか一方(ここでは、第2のインシュレータ5)に設けられた絡げ部51のピン53に絡げながら(55)巻線8を巻くことで巻線部を簡単かつ確実に形成することができる。図では、複数の櫛状係合部34,34aのうち1つのみに巻線8を巻いているが、実際には、全ての櫛状係合部34,34aに巻線がなされる。
【0020】
次に、第1のインシュレータ3と第2のインシュレータ5の構成について詳細に説明する。
図4に示すように、第1のインシュレータ3の櫛状係合部34は、例えば、断面コの字状の形状をしている。そして、その先端部36,38において、それぞれ内側において先端に向けて細くなるような傾斜を有するテーパ形状部36-1,38-1を有している。
図5,
図6に示すように、第2のインシュレータ5の櫛状係合部34aも、例えば、断面コの字状の形状をしている。そして、先端部36a,38aにおいて、それぞれ内側と外側において先端に向けて細くなるような傾斜を有する内側テーパ形状部36a-2・38a-2,外側テーパ形状部36a-1・38a-1を有している。
【0021】
図7は、第1のインシュレータ3の櫛状係合部34と第2のインシュレータ5の櫛状係合部34aとをステータコア1のダレ側1bとバリ側1cとのそれぞれの端面から挿入した場合における、インシュレータの先端近傍の
一部を断面構成例
として代表的に示す図である。
図7に示すように、第1のインシュレータ3の櫛状係合部34の第1先端部には、一面側(
ティース側)にのみテーパ形状部36-1が形成され、第2のインシュレータ5の櫛状係合部34aの第2先端部には、テーパ形状部36-1の先端と近接するように外側テーパ形状部36a-1が配置される。すなわち、第1,第2先端部間に中心軸
からみて径方向に隙間のない構造とした。
さらに、第2のインシュレータ5の櫛状係合部34aの第2先端部には、
ティースからみて外側
にテーパ形状部36a-2が形成され、
該外側テーパ形状部36a-2を設けない場合に比べて櫛状係合部34aの先端部がスロットSの輪郭形状の内側に誘導されるため、ダレ側1bからの挿入がしやすいという利点がある。
バリ側1cもテーパ形状部36-1のテーパがあることでスロットSの輪郭形状の内側に誘導されるので挿入しやすくなる。テーパが大きいほど挿入しやすいが、テーパ形状部36-1のテーパをダレ側1bに入る内側テーパ形状部36a-2より大きくすることで、バリ側1cのバリによる挿入しにくさを補完している。
【0022】
すなわち、本実施の形態によれば、インシュレータの第1,第2先端部同士が担がない、すなわち一方が他方を支えることのない形状のため、巻線の絡げ位置が安定する。先端部間に隙間が形成されないため、インシュレータによるステータコアと巻線との間の絶縁性能を維持することができる。さらに、ダレ側1bから挿入する第2のインシュレータ5のステータコア側に、傾斜角度の小さなテーパ形状36a-2を形成することにより、ダレ側1bからの第2のインシュレータ5の挿入が簡単になる。マージンが大きくなるため、挿入工程の自動化(機械化)がしやすくなる。
【0023】
以上に説明したように、本実施の形態によれば、インシュレータによる絶縁性能が十分に確保できる。
そして、インシュレータに組み付けられたコネクタの絡げピンの位置がずれにくいため、絡げ位置が安定する。
従って、インシュレータ挿入工程やコネクタの絡げピンへの巻線工程の自動化が可能となり、工数低減が可能となる。
【0024】
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。
図8は、本実施の形態によるステータコア1の概略図であり、
図1に対応する図である。インシュレータの挿入工程を自動化する場合における、ステータコアの挿入容易性・挿入確実性を向上するための方法を示す図である。
上述のように、ステータコア1のバリ側1cから第1のインシュレータ3を挿入し、ステータコア1のダレ側1bから第2のインシュレータ5を挿入すると、
図7に示したような構造となるため、ステータコア1と巻線8との間の絶縁特性が良くなるなどの効果が得られる。
【0025】
第1のインシュレータ3と第2のインシュレータ5とを逆に挿入してしまうと、第2のインシュレータ5が挿入しにくいばかりか、絶縁特性も向上しないという問題がある。
そこで、インシュレータの挿入工程を自動化する場合等において、第2のインシュレータ5をステータコア1のバリ側1cではなくダレ側1bから挿入することを確実にするために、ステータコア1のダレ側1bとバリ側1cとを識別することができる識別マークなどを付与する。
【0026】
例えば、
図8に示すように、ステータコア1の側面において、側面の中央線L1から外側に外れた位置にインデックス71を付与する。このインデックス71と中央線L1との位置関係に基づいて、例えば、カメラなどで撮影した画像の画像認識処理を行うことで、ステータコア1のダレ側1bを自動的に判別することができる。例えば、ステータコアの側面の中央線L1に対して、マーカとしてのインデックス71の有無によりステータコア1のダレ側1bとバリ側1cとを判定することができる。
【0027】
このように、ステータコア1のダレ側1bとバリ側1cを自動的に判定することができるようにすると、第1のインシュレータ3と第2のインシュレータ5とを正しくステータコア1に挿入することが自動的に可能となる。
尚、インデックス71の形状や位置などは、
図8のものに限定されるものではなく、装置の構成やステータコアの形状などに応じて適宜変更することが可能である。
【0028】
上記の実施の形態において、図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【0029】
本発明は、回転電機ステータに利用可能である。
【符号の説明】
【0030】
L1 中央線
O 開口
S スロット
1 ステータコア
1b ダレ側
1c バリ側
3 第1のインシュレータ
5 第2のインシュレータ
6 ティース
8 巻線
34,34a 櫛状係合部
36,36a,38,38a 先端部
38-1 テーパ形状部
36a-1・38a-1 外側テーパ形状部
36a-2・38a-2 内側テーパ形状部
71 インデックス