JP5781754B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

この発明は、回転電機に関し、より特定的には、ステータコアと、そのステータコアに分布巻きされる導線とを有する回転電機に関するものである。

従来、回転電機は、たとえば特開２００９−２１９３４３号公報（特許文献１）および特開２００４−３２８９２号公報（特許文献２）に開示されている。

特開２００９−２１９３４３号公報 特開２００４−３２８９２号公報

特許文献１では、コイルエンド高さを低く抑え、コイルエンドの小型化を図ることを目的とした回転電機が開示されている。特許文献１の回転電機では、固定子巻線の互いに接続された２つのコイルエンドは、スロットの内周側から固定子巻線のコイルエンド方向に引出された内周側コイル端末を有する第一のコイルと、スロットの外周側から固定子巻線のコイルエンド方向に引出され、内周側コイル端末に接続される外周側コイル端末を有する第二のコイルとからなり、内周側コイル端末と外周側コイル端末とをコイルエンドをまたぐように接続し、その接続部分をコイルエンドに近接するように折り曲げたコイル端末接続構造が開示されている。

特許文献２では、径方向へ順番に並んだ偶数個の導体収納位置を有するステータコアのスロットに収容され、順次接続されてＭ（Ｍは３以上の整数）相電機子コイルの相コイルの１ターンを構成する多数のセグメントを有し、そのセグメントは、互いに略１磁極ピッチ離れた一対のスロットの互いに異なる導体収容位置に個別に収納される一対のスロット導体部と、両スロット導体部からステータコアの一端側へ突出した頭部側コイルエンドを構成する頭部と、両スロット導体部からステータコアの他端側へ突出して端部側コイルエンドを構成する一対の飛び出し端部とを有する構成が開示されている。

しかしながら、従来の技術では、コイルエンド外周側においてコイル端末が接続されるため、コイル端末の接続部間の絶縁を図るということが困難であった。

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、接続された部分の絶縁を確保することが可能な回転電機を提供することを目的とする。

この発明に従った回転電機は、ステータコアと、そのステータコアに分布巻きされる、絶縁皮膜で覆われた導線とを備え、ステータコアには、内周側から外周側へ延在して内周側で開口して外周側に底面が設けられるスロットが形成されており、導線は、スロットに巻かれてステータコアのスラスト面側にコイルエンドを形成しており、そのコイルエンドは、外周側に位置するコイルエンド外周面と、コイルエンド外周面と交差して半径方向に延在するコイルエンドスラスト面とを含み、導線は、スロット底側から軸方向に引き出されてコイルエンド外周面に沿って延在する複数の第一コイル端末と、スロット開口側から引き出されてコイルエンドスラスト面に沿って半径方向に延在して第一コイル端末に接続される複数の第二コイル端末とを含み、第一および第二コイル端末の複数の接続部分では導線の絶縁皮膜が除去されており、複数の接続部分はステータコアの円周方向に互いに距離を隔てて並んで配置され、各々の接続部分はステータコアの外周側に延在し、複数の第一コイル端末の各々とコイルエンド外周面との間に隙間が設けられ、複数の第二コイル端末の各々とコイルエンドスラスト面との間に隙間が設けられる。

このように構成された回転電機では、複数の第一コイル端末の各々とコイルエンド外周面との間に隙間が設けられ、複数の第二コイル端末の各々とコイルエンドスラスト面との間に隙間が設けられるために、複数の第一のコイル端末間での沿面距離が長くなる。その結果、絶縁性を向上されることが可能となる。

好ましくは、導線は絶縁皮膜で覆われている。
好ましくは、第一コイル端末と第二コイル端末とは、絶縁皮膜が除去された後、互いに溶接されて接続される。

好ましくは、導線の長手方向に直交する断面の形状は四角形である。

この発明の実施の形態１に従ったコイル端末の接続構造を有する回転電機の断面図である。 図１中のＩＩで囲んだ部分を拡大してコイル端末の接続構造を示す断面図である。 図２中の矢印ＩＩＩで示す方向から見たコイル端末の接続構造を示す平面図である。 図３で示す隣接する接続部５０間での沿面距離を説明するために示す回転電機の斜視図である。 比較例に従ったコイルエンドの接続部を説明するために示す回転電機の一部断面図である。 図５中の矢印ＶＩで示す方向から見たコイル端末の接続部を示す平面図である。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の図面では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。また、各実施の形態を組合せることも可能である。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従ったコイル端末の接続構造を有する回転電機の断面図である。図１を参照して、この発明の実施の形態１に従った回転電機１は、ステータコア１０を有する。ステータコア１０は外筒リング３０に嵌め合わせられている。ステータコア１０はステータコアスラスト面１１を有し、ステータコアスラスト面１１にコイルエンド２０が設けられている。

ステータコア１０のステータコア外周面１２には外筒リング３０が嵌め合わせられている。

コイルエンド２０は導線が巻かれたコイル２１により構成される。コイルエンド２０はステータコアスラスト面１１から軸方向（スラスト方向）にはみ出すように設けられており、コイルエンドスラスト面１０１と、コイルエンド外周面１０２とを有する。コイルエンドスラスト面１０１は、ステータコアスラスト面１１側に設けられ、コイルエンド外周面１０２はステータコア外周面１２側に設けられる。

図２は、図１中のＩＩで囲んだ部分を拡大してコイル端末の接続部分を示す断面図である。図２を参照して、コイル２１は導線２２により構成されている。コイル２１を構成する導線２２はその断面が矩形状（四角形状）であり、密に巻かれて構成されている。

コイル２１からは第一コイル端末２４Ｕおよび第二コイル端末２３Ｕが引出される。第一コイル端末２４Ｕおよび第二コイル端末２３Ｕは、それぞれ導線２２と接続されており、その端部が接続部５０となる。コイル２１は、三相交流モータを構成しており、このコイル２１は、Ｕ相のコイルである。そして隣接する２つのＵ相のコイルの端部が第一コイル端末２４Ｕおよび第二コイル端末２３Ｕである。

接続部５０では、同じ相同士の端末が接続される。図１の矢印１５で示す半径方向に第二コイル端末２３Ｕが引き出されて、図１の矢印１６で示す軸方向に第一コイル端末２４Ｕが引き出される。

第一コイル端末２４Ｕとコイルエンド外周面１０２との間にはクリアランスＣ１が設けられる。第二コイル端末２３Ｕとコイルエンドスラスト面１０１との間にはクリアランスＣ２が設けられる。これにより、第一コイル端末２４Ｕとコイルエンド外周面１０２との間の沿面距離を大きくし、かつ、第二コイル端末２３Ｕとコイルエンドスラスト面１０１との間の沿面距離を大きくする。

図３は、図２中の矢印ＩＩＩで示す方向から見たコイル端末の接続部を示す平面図である。図３を参照して、円周方向１７に配置された接続部５０は互いに隣接して配置されている。そして、隣接する接続部５０間の絶縁性は、その沿面距離により決定される。沿面距離は、たとえばＵ相の第一コイル端末２４Ｕおよび第二コイル端末２３Ｕ間の沿面距離は矢印２０１で示される。これは、図２で示すように、クリアランスＣ１とクリアランスＣ２が設けられているため、矢印２０２で示すように沿面距離が長くなる。その結果、第一コイル端末２４Ｕおよび第二コイル端末２３Ｕで構成される接続部５０間では絶縁性が確保される。隣接する接続部５０間での絶縁耐圧は沿面距離と関係する。すなわち、図３で示すように沿面距離が長くなると、絶縁耐圧が向上する。

第一コイル端末２４Ｖおよび第二コイル端末２３Ｖは、ともにＶ相コイルのコイル端末であり、第一コイル端末２４Ｕおよび第二コイル端末２３Ｖに隣接して設けられる。なお、図示しないが、Ｗ相のコイル端末も存在する。

図４は、図３で示す隣接する接続部５０間での沿面距離を説明するために示す回転電機の斜視図である。図４を参照して、矢印２０１で示される沿面距離は、２つの導電性部分である接続部５０間の、絶縁物である導線２２の表面に沿った最短距離である。図２で示すようなクリアランスＣ１およびＣ２が設けられているため、沿面距離の軌跡は複雑な形状となり、その結果、沿面距離が長くなる。沿面距離が長くなることで、絶縁物の表面に沿った導通を抑制して絶縁耐圧を高めることができる。

図５は、比較例に従ったコイルエンドの接続部を説明するために示す回転電機の一部断面図である。図５を参照して、比較例では、導線２２と第一コイル端末２４Ｖとの間のクリアランスＣ１は設けられているものの、導線２２のコイルエンドスラスト面１０１と第二コイル端末２３Ｖとの間のクリアランスが設けられていない。その結果、第二コイル端末２３Ｖと導線２２とが隣接して存在する。

図６は、図５中の矢印ＶＩで示す方向から見たコイル端末の接続部を示す平面図である。図６を参照して、比較例に従った構造では、Ｖ相のコイル端末である第一コイル端末２４Ｖおよび第二コイル端末２３Ｖ間での沿面距離は矢印２０２で示される。これは、クリアランスを設けていないことによるものである。この沿面距離の矢印２０２は、図３および図４で示す沿面距離（矢印２０１）に比べて短いため、接続部５０間の絶縁確保が困難となる。

以上のように構成された、この発明の実施の形態に従った回転電機１は、ステータコア１０と、そのステータコア１０に分布巻きされる導線２２とを備える。ステータコア１０には、内周側から外周側へ延在して内周側で開口して外周側に底面１５１が設けられるスロット１５０が形成されており、導線２２は、スロット１５０に巻かれてステータコア１０のステータコアスラスト面１１側にコイルエンド２０を形成しており、そのコイルエンド２０は、外周側に位置するコイルエンド外周面１０２と、コイルエンド外周面１０２と交差して半径方向に延在するコイルエンドスラスト面１０１とを含む。

導線２２は、スロット１５０の底面１５１から軸方向に引出されてコイルエンド外周面１０２に沿って延在する複数の第一コイル端末２４Ｕと、スロット１５０の開口１５２側から引出されてコイルエンドスラスト面１０１に沿って半径方向に延在して第一コイル端末２４Ｕに接続される第二コイル端末２３Ｕとを含み、複数の第一コイル端末２４Ｕとコイルエンド外周面１０２との間にクリアランスＣ１が設けられ、複数の第二コイル端末２３Ｕの各々とコイルエンドスラスト面１０１との間にクリアランスＣ２が設けられる。導線２２は絶縁皮膜で覆われている。第一コイル端末２４Ｕと第二コイル端末２３Ｕとは、絶縁皮膜が除去された後、互いに溶接されて接続される。導線２２の長手方向に直交する断面の形状は四角形である。

今回開示された実施の形態はすべ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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、回転電機の分野で用いることができる。

１ 回転電機、１０ ステータコア、１１ ステータコアスラスト面、１２ ステータコア外周面、２０ コイルエンド、２１ コイル、２２ 導線、２３Ｕ，２３Ｖ 第二コイル端末、２４Ｕ，２４Ｖ 第一コイル端末、３０ 外筒リング、５０ 接続部、１０１ コイルエンドスラスト面、１０２ コイルエンド外周面、１５０ スロット、１５１ 底面、１５２ 開口。

Claims (2)

1. ステータコアと、
   そのステータコアに分布巻きされる、絶縁皮膜で覆われた導線とを備え、
   前記ステータコアには、内周側から外周側へ延在して内周側で開口して外周側に底面が設けられるスロットが形成されており、
   前記導線は、前記スロットに巻かれて前記ステータコアのスラスト面側にコイルエンドを形成しており、そのコイルエンドは、外周側に位置するコイルエンド外周面と、前記コイルエンド外周面と交差して半径方向に延在するコイルエンドスラスト面とを含み、
   前記導線は、前記スロット底側から軸方向に引き出されて前記コイルエンド外周面に沿って延在する複数の第一コイル端末と、前記スロット開口側から引き出されて前記コイルエンドスラスト面に沿って半径方向に延在して前記第一コイル端末に接続される複数の第二コイル端末とを含み、前記第一および第二コイル端末の複数の接続部分では前記導線の前記絶縁皮膜が除去されており、複数の前記接続部分は前記ステータコアの円周方向に互いに距離を隔てて並んで配置され、各々の前記接続部分は前記ステータコアの外周側に延在し、
   前記複数の第一コイル端末の各々と前記コイルエンド外周面との間に隙間が設けられ、
   前記複数の第二コイル端末の各々と前記コイルエンドスラスト面との間に隙間が設けられる、回転電機。
2. 前記導線の長手方向に直交する断面の形状は四角形である、請求項１に記載の回転電機。

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