JP2018064421A

JP2018064421A - 回転電機のステータ

Info

Publication number: JP2018064421A
Application number: JP2016202736A
Authority: JP
Inventors: 尚人越野; Naohito Etsuno
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2016-10-14
Publication date: 2018-04-19

Abstract

【課題】ワニスがセグメントコイル全体に浸透し易く、セグメントコイルをステータコアに十分に固定することである。【解決手段】導体セグメント２１は、ステータコア１０の軸方向の端面よりも外側に突出する部分が、ステータコア１０の周方向において隣接する導体セグメント２１に重なるように斜めに折り曲げられた折曲斜行部２２ａを有し、折曲斜行部２２ａにワニスＷを滴下してワニスＷをステータコア１０のスロット内に含浸させて、セグメントコイル２０をステータコア１０に固定する回転電機のステータ１であって、折曲斜行部２２ａに、隣接する導体セグメント２１の折曲斜行部２２ａに向かって突出して、当該折曲斜行部２２ａとの間に隙間Ｓを形成する膨出部２２ｂが設けられている。【選択図】図４

Description

本発明は、回転電機のステータに関し、特に、セグメントコイルをワニスを介してステータコアに固定する回転電機のステータに関する。

モータジェネレータ等の回転電機のステータコイルとして、巻線コイルやセグメントコイル等が用いられる。セグメントコイルは、例えば、略Ｕ字型に曲げ成形した導体セグメントの各直線部分をステータコアのスロットの一方からそれぞれ挿入し、他方から突出した各直線部分を折り曲げ加工し、他の導体セグメントの曲げ加工部分の先端同士を順次溶接してティースの周囲に巻回してコイルを形成するものである。そして、セグメントコイルの上方からワニスを滴下して、このワニスが導体セグメントの隙間を通ってスロットに流れ込み、ワニスが固化することによって、セグメントコイルはステータコアに固定される。

特に、ワニスをスロットに流し入れる構成として、ステータコアの端面に配置されるインシュレータのコイルエンド側面に対向する部分に、このコイルエンドよりも軸方向の高さが高い壁部を立設した構成がある（例えば、特許文献１参照）。この構成では、インシュレータの壁部とコイルエンド側面との間からワニスを、セグメントコイルのコイル間に流し入れている。

特開２０１１−２０００５０号公報

ワニスがスロット内に十分に入り込まないと、セグメントコイルとステータコアとの固定が不十分になる可能性がある。特許文献１に記載の構成では、ワニスをインシュレータの壁部とコイルエンドとの間から流し入れているので、ワニスをセグメントコイル全体に浸透させるには時間を要する。

また、ワニスをセグメントコイルの上方から滴下した場合でも、セグメントコイルを構成する導体セグメントの集積率が高く、導体セグメントが互いに密着している部分が多いと、ワニスは導体セグメントの密着部で阻まれて、セグメントコイル全体に浸透し難い。このため、ワニスはスロット内にも浸透し難くなり、その結果、セグメントコイルとステータコアとの固定が不十分になる可能性がある。

そこで、本発明では、ワニスがセグメントコイル全体に浸透し易く、セグメントコイルをステータコアに十分に固定する回転電機のステータを提供することを目的とする。

本発明の回転電機のステータは、複数のスロットを有するステータコアと、複数の前記スロットにそれぞれ挿入された導体セグメントを互いに連結して形成されたセグメントコイルとを備え、前記導体セグメントは、前記ステータコアの軸方向の端面よりも外側に突出する部分が、前記ステータコアの周方向において隣接する導体セグメントに重なるように斜めに折り曲げられた斜行部を有し、前記斜行部にワニスを塗布して当該ワニスを複数の前記スロット内に含浸させて、前記セグメントコイルを前記ステータコアに固定する回転電機のステータであって、前記斜行部に、隣接する前記導体セグメントの斜行部に向かって突出して、当該隣接する前記導体セグメントの斜行部との間に隙間を形成する膨出部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、ワニスがセグメントコイル全体に浸透し、セグメントコイルをステータコアに十分に固定することができる。

回転電機のステータの概略斜視図である。セグメントコイルを構成する導体セグメントのステータコアへの装着前の状態を示す図である。膨出部の形成方法を説明する膨出部の拡大斜視図である。導体セグメントの斜行部の拡大図である。

本実施形態における回転電機は、ハイブリッド車両や電動車両のモータジェネレータに使用される。図１は、本発明の一実施形態に係る回転電機のステータ１の斜視図である。図１に示すように、ステータ１は、ステータコア１０と、平角線で構成されるセグメントコイル２０とを備える。ステータコア１０は、環状の磁性体部品であり、例えば、複数の珪素鋼鈑（電磁鋼鈑）が積層されて構成されている。なお、樹脂バインダと磁性材粉末を加圧成形することにより構成されてもよい。

ステータコア１０は、環状で外周側に配設されるヨーク１１と、複数のティース１２を有する。複数のティース１２は、周方向に互いに間隔をおいて配設され、各ティース１２は、ヨーク１１から径方向の内方側に突出する。セグメントコイル２０は、Ｕ，Ｖ，Ｗの三相のコイルを備え、これらのＵ，Ｖ，Ｗの三相のコイルをＹ結線して構成される。セグメントコイル２０は、隣接するティース１２の間の空間であるスロット１３に挿通され、ティース１２に巻回される。

図２に示すように、セグメントコイル２０は、複数のＵ字形の導体セグメント２１の一対の脚部２２，２２が、ステータコア１０の軸方向の一端よりも外側に突出する部分が折り曲げられて、この曲げられた部分が、隣接する他の導体セグメント２１の脚部２２に連結することにより形成されている。

続いて、セグメントコイル２０の形成について詳しく説明する。図２において、導体セグメント２１は、互いに平行な一対の脚部２２，２２と、脚部２２，２２の各一端を互いに連結し、Ｕ字形を形成する連結斜行部２３とを有する。導体セグメント２１の脚部２２，２２は、断面矩形の平角状である導体素線２４と、導体素線２４の長さの殆どの部分を覆う絶縁皮膜２５とを含む。導体セグメント２１の脚部２２，２２の先端では、導体素線２４が絶縁皮膜２５から露出している。

導体セグメント２１の脚部２２，２２は、ステータコア１０の軸方向の一端側からスロット１３に挿入される。そして、ステータコア１０の軸方向の他端側より突出する脚部２２，２２の部分が、ステータコア１０の周方向に折り曲げられて折曲斜行部２２ａ（図２中一点鎖線で示す）が形成される。この折曲斜行部２２ａのステータコア１０の軸方向における側面には、ステータコア１０の軸方向に向かって突出する膨出部２２ｂ，２２ｂがそれぞれ形成されている。

膨出部２２ｂ，２２ｂは、脚部２２を押し潰すことによって形成されている。すなわち、図３において、折曲斜行部２２ａを、その幅方向の両側から矢印Ｐで示すように押し潰すことによって、押し潰された部分が矢印Ｐの方向と直交する矢印Ｂ方向に膨出して膨出部２２ｂ，２２ｂが形成される。なお、この押し潰し作業を、脚部２２の折り曲げ作業と同時に行うことによって、作業工程の増加を抑制することができる。

図４に、導体セグメント２１の脚部２２を折り曲げた状態の拡大図を示す。なお、図４において、２つの導体セグメント２１，２１のみを示し、他の導体セグメント２１の図示を省略している。

図４に示すように、脚部２２を折り曲げると、折曲斜行部２２ａは、隣接する折曲斜行部２２ａに重なるように配置される。このとき、折曲斜行部２２ａの膨出部２２ｂが、隣接する折曲斜行部２２ａに当接して当該折曲斜行部２２ａとの間に隙間Ｓが形成される。

図２に戻って、折曲斜行部２２ａの先端部、すなわち、導体素線２４は、図２中一点鎖線で示すように、ステータコア１０の軸方向に向かって延びるようにさらに折り曲げ形成される。

そして、複数の導体セグメント２１において、径方向に隣接する同じ相の導体セグメント２１の軸方向に延びる先端部（導体素線２４）が、ＴＩＧ溶接などの溶接によって接合されて接続される。これによって、複数の導体セグメント２１は、ステータコア１０の軸方向の一端よりも外側に配置される部分が折り曲げられて互いに連結される。このように、導体セグメント２１を折り曲げて、隣接する導体セグメント２１と接続することによって、図１に示すセグメントコイル２０が形成される。

次に、セグメントコイル２０にワニスＷを滴下して、セグメントコイル２０をステータコア１０に固定する場合について説明する。特に、ワニスＷを滴下したときのワニスＷの流れについて説明する。

図１において、ステータ１を図示しない冶具によりステータコア１０の軸方向が鉛直方向と平行になるように固定する。次に、ステータコア１０の軸方向の上方から、ワニスＷをセグメントコイル２０に滴下する。セグメントコイル２０に滴下されたワニスＷは、図４において、矢印Ｆで示すように、導体セグメント２１における折曲斜行部２２ａの隙間Ｓに入り込み、折曲斜行部２２ａに沿ってセグメントコイル２０の内部に浸透する。このように、ワニスＷは、導体セグメント２１の折曲斜行部２２ａの隙間Ｓを通って、スロット１３内に導かれて、スロット１３内に浸透する。その後、セグメントコイル２０の全体にワニスＷが含浸されたステータ１を加熱することによってスロット１３内のワニスＷが固化して、セグメントコイル２０がステータコア１０にしっかりと固定される。

以上説明したように、導体セグメント２１の折曲斜行部２２ａに膨出部２２ｂを形成したので、隣接する導体セグメント２１，２１の間に隙間Ｓを形成することができ、この隙間Ｓを通ってワニスＷがセグメントコイル２０の全体に浸透するので、ワニスＷはスロット１３内にも十分に浸透する。この結果、ワニスＷが固化したときには、セグメントコイル２０をステータコア１０に十分に固定することができる。また、セグメントコイル２０のステータコア１０への固定が不十分である場合に発生する振動や通電による絶縁不良を抑制することができる。

また、導体セグメント２１を押し潰すことによって、膨出部２２ｂを形成することができるので、膨出部２２ｂの形成のために他の部品等を必要とせず、また、簡易な方法を採用することができ、膨出部２２ｂに関する部品コストや製造コストの増加を抑制することができる。

上述の実施形態では、脚部２２を折り曲げた折曲斜行部２２ａに膨出部２２ｂを形成した場合について説明したが、図２において、連結斜行部２３にも、膨出部２２ｂと同様の膨出部を形成してもよい。この場合には、図１において、ステータ１の軸方向の一端側からのワニスＷの滴下後、ステータ１を裏返して再度ワニスＷを滴下する。この際にも、上述の場合と同様にワニスＷが連結斜行部２３間に形成される隙間Ｓを通ってセグメントコイル２０の全体に浸透する。

また、導体セグメント２１の折曲斜行部２２ａの軸方向の両側に、一対の膨出部２２ｂ，２２ｂを形成していたが、膨出部２２ｂ，２２ｂの数及び形成位置は、折曲斜行部２２ａの長さに応じて適宜設定すればよい。なお、膨出部２２ｂの形成位置は、全ての導体セグメント２１において同一位置に形成することが好ましい。

１ステータ、１０ステータコア、１１ヨーク、１２ティース、１３スロット、２０セグメントコイル、２１導体セグメント、２２脚部、２２ａ折曲斜行部、２２ｂ膨出部、２３連結斜行部、２４導体素線、２５絶縁皮膜、Ｓ隙間、Ｗワニス。

Claims

複数のスロットを有するステータコアと、複数の前記スロットにそれぞれ挿入された導体セグメントを互いに連結して形成されたセグメントコイルとを備え、
前記導体セグメントは、前記ステータコアの軸方向の端面よりも外側に突出する部分が、前記ステータコアの周方向において隣接する導体セグメントに重なるように斜めに折り曲げられた斜行部を有し、
前記斜行部にワニスを塗布して当該ワニスを複数の前記スロット内に含浸させて、前記セグメントコイルを前記ステータコアに固定する回転電機のステータであって、
前記斜行部に、隣接する前記導体セグメントの斜行部に向かって突出して、当該隣接する前記導体セグメントの斜行部との間に隙間を形成する膨出部が設けられていることを特徴とする回転電機のステータ。