セグメント式固定子
【課題】コイルエンド部分における絶縁性を改善したセグメント式固定子の提供。
【解決手段】複数のスロット１２を備える固定子コア２０と、スロット１２に挿入される略Ｕ字状のセグメントＳｇと、セグメントＳｇのリード側が捻られて接合されることで環状に形成されるセグメントコイルＳＣとを備えるセグメント式固定子において、セグメントＳｇのコイルエンド部分に挿入される相間絶縁紙２５を備え、相間絶縁紙２５は長方形であり、固定子コア２０の内周側に配置されている内周側端部と固定子コア２０の外周側に配置されている外周側端部とを有し、内周側端部と外周側端部とが重ねられて、固定子コア２０端面に対して同心円状に配置され、内周側端部の端面は固定子コア２０内周側に隣接するセグメントＳｇの端部の捻り方向に向けられ、外周側端部の端面は固定子コア２０外周側に隣接するセグメントＳｇの端部の捻り方向に向けられる。
【解決手段】複数のスロット１２を備える固定子コア２０と、スロット１２に挿入される略Ｕ字状のセグメントＳｇと、セグメントＳｇのリード側が捻られて接合されることで環状に形成されるセグメントコイルＳＣとを備えるセグメント式固定子において、セグメントＳｇのコイルエンド部分に挿入される相間絶縁紙２５を備え、相間絶縁紙２５は長方形であり、固定子コア２０の内周側に配置されている内周側端部と固定子コア２０の外周側に配置されている外周側端部とを有し、内周側端部と外周側端部とが重ねられて、固定子コア２０端面に対して同心円状に配置され、内周側端部の端面は固定子コア２０内周側に隣接するセグメントＳｇの端部の捻り方向に向けられ、外周側端部の端面は固定子コア２０外周側に隣接するセグメントＳｇの端部の捻り方向に向けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セグメントコイルを用いた固定子に関するものであり、詳しくはセグメントコイルのコイルエンドに挿入する相間絶縁紙の挿入方法を工夫することで固定子のコイルエンドでの絶縁を確保する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題に鑑みて自動車に駆動用のモータを搭載するケースが多くなってきている。車載される駆動用のモータは、車両を動かす為に大出力でかつ車載されるために省スペースであることが望ましい。出力を向上させるためにはモータに用いるコイルの断面積を増やし、固定子の占積率を高める方法が模索されている。
【０００３】
固定子の占積率を向上させる１つの手法として、平角導体を用いたセグメントコイルを固定子に使用する方法が提案されている。セグメントコイルは、略Ｕ字形状に平角導体を曲げ加工したものであり、このセグメントコイルを固定子コアの備えるスロットに挿入した後、リード側で捻りを加えて、セグメントコイル同士を結線することで、固定子の電気回路を形成することができる。平角導体を用いることでスロット内の占積率を高めると共に、導体の断面積を増やすことが出来るため、導体に流す電流量を増やすことができる。この結果、小型化と高出力化を実現可能なモータを提供することが可能となる。しかしながら、このような平角導体を用いたセグメントコイルを用いる場合には、コイルエンドでの絶縁方法が問題となる。
【０００４】
特許文献１には、固定子コアの絶縁紙に関する技術が開示されている。また、特許文献２には、電動機用絶縁紙及び電動機に関する技術が開示されている。特許文献１は丸線を用いて巻回してコイルを形成しており、特許文献２は平角線と思われる導体を用いてコイルを形成していると思われるが、どちらも相間絶縁紙とスロット紙が一体となったタイプの絶縁紙を用いている。
【０００５】
しかしながら、このようなタイプの絶縁紙はセグメントコイルを用いる場合には不向きであると考えられる。これは、セグメントコイルをコイルエンドにて捻る必要があるためで、捻った際に絶縁紙を破損するなどの虞があり、絶縁確保の観点から一体型の絶縁紙は適当ではないと考えられる。また、特許文献２に記載されるように、Ｕ相コイルを挿入した後に絶縁紙を挿入し、その上からＶ相コイルを挿入するといった相毎にコイルを組み付けていく手法は、コイルのターン数を増やしてモータの高出力化を図りたい場合には適さないと考えられる。そこで、別の絶縁方法が必要であると考えられる。
【０００６】
特許文献３に、セグメント式固定子構造に関する技術が開示されている。固定子コアにセグメントを挿入した後に、捻ってコイルを形成し、その後に相間絶縁紙を環状にコイルエンドに配置することで、相間絶縁を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３２２１７７号公報
【特許文献２】特開２００４−２８９９３０号公報
【特許文献３】特開２００６−１６６５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献３に記載の技術を適用してセグメント式固定子の相間絶縁をするにあたっては、以下に説明する課題があると考えられる。
【０００９】
特許文献３に記載の技術では、長方形の相間絶縁紙を固定子のコイルエンドに円環状に配置しているが、絶縁を確保するためには一部で必ず重なる部分が必要となる。出願人が調査した結果、リード側のセグメントを捻る際に、平角導体が相間絶縁紙を押すことで相間絶縁紙が変形してしまい、絶縁が確保出来なくなる虞があることが分かった。
【００１０】
そこで、本発明はこのような課題を解決するために、コイルエンド部分における絶縁性を改善したセグメント式固定子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】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明の一態様によるセグメント式固定子は以下のような特徴を有する。
【００１２】
（１）複数のスロットを放射線状に備える固定子コアと、前記スロットにリード側が前記固定子コアの端面から突出するよう挿入される略Ｕ字状のセグメントと、前記セグメントのリード側が捻られて接合されることで環状に形成されるセグメントコイルとを備えるセグメント式固定子において、前記固定子コア端面より突出する前記セグメントのコイルエンド部分に挿入される相間絶縁紙を備え、前記相間絶縁紙は、前記固定子コア端面の円周方向に長い形状であり、前記固定子コアの内周側に配置されている内周側端部と前記固定子コアの外周側に配置されている外周側端部とを有し、前記内周側端部と前記外周側端部とが重ねられて、前記固定子コア端面に対して同心円状に配置され、前記内周側端部の端面は前記固定子コア内周側に隣接する前記セグメントの端部の捻り方向に向けられ、前記外周側端部の端面は前記固定子コア外周側に隣接する前記セグメントの端部の捻り方向に向けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
このような特徴を有する本発明の一態様によるセグメント式固定子により、以下のような作用、効果が得られる。
【００１４】
上記（１）に記載のセグメント式固定子の態様は、複数のスロットを放射線状に備える固定子コアと、スロットにリード側が固定子コアの端面から突出するよう挿入される略Ｕ字状のセグメントと、セグメントのリード側が捻られて接合されることで環状に形成されるセグメントコイルとを備えるセグメント式固定子において、固定子コア端面より突出するセグメントのコイルエンド部分に挿入される相間絶縁紙を備え、相間絶縁紙は、固定子コア端面の円周方向に長い形状であり、固定子コアの内周側に配置されている内周側端部と固定子コアの外周側に配置されている外周側端部とを有し、内周側端部と外周側端部とが重ねられて、固定子コア端面に対して同心円状に配置され、内周側端部の端面は固定子コア内周側に隣接するセグメントの端部の捻り方向に向けられ、外周側端部の端面は固定子コア外周側に隣接するセグメントの端部の捻り方向に向けられているものである。
【００１５】
相間絶縁紙は、内周側端部と外周側端部を重ねて円環状に形成されて、固定子コアのコイルエンドに配置される。そして、この相間絶縁紙はセグメントを捻る前に配置する必要がある。出願人が調査した結果、固定子コアのリード側の端部に突出するセグメントは捻られた後に相間絶縁紙を配置することが難しい。これは、セグメントを捻る際にガイドする方法が無いため、捻った後にはセグメント同士の間隔が狭くなってしまう為である。これは、セグメントを捻る際に、セグメントは最も曲がり易い方向に曲がろうとすることに起因する。
【００１６】
そして、先に相間絶縁紙を挿入してセグメントを捻ることで、相間絶縁紙に干渉しながらセグメントは曲げられることになる。そこで、本発明では、相間絶縁紙の内周側端部と外周側端部を重ねた部分において、内周側端部の端面が固定子コアの内周側に隣接するセグメントの端部の捻り方向に向けられ、外周側端部の端面が固定子コアの外周側に隣接するセグメントの端部の捻り方向に向けられる構成となっている。このことで、セグメントが捻られた際に、相間絶縁紙の内周側端部又は外周側端部に対してセグメントが干渉して捲れてしまうようなことが無く、相間絶縁紙によってセグメント同士の相間の絶縁を確保することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の、固定子の平面図である。
【図２】第１実施形態の、固定子の平面の部分拡大図である。
【図３】第１実施形態の、セグメントの平面図である。
【図４】（ａ）第１実施形態の、固定子コアの概略斜視図である。（ｂ）第１実施形態の、固定子コアにインシュレータを挿入した様子を示す概略斜視図である。（ｃ）第１実施形態の、セグメントの概略斜視図である。（ｄ）第１実施形態の、固定子コアにセグメントを挿入した様子を示す概略断面図である。（ｅ）第１実施形態の、固定子コアにセグメントを挿入し、セグメントの端部を溶接した様子を示す概略断面図である。
【図５】第１実施形態の、セグメントを捻る前の固定子のリード側の平面図である。
【図６】第１実施形態の、相間絶縁紙をリード側に配置した模式斜視図である。
【図７】比較のために用意した比較例の、固定子のリード側コイルエンドの側面拡大図である。
【図８】第１比較例の、固定子のリード側コイルエンドの側面拡大図である。
【図９】比較のために用意した比較例の、リード側突出部と相間絶縁紙の干渉の様子を示す部分斜視図である。
【図１０】比較のために用意した比較例の、リード側突出部が相間絶縁紙に干渉している様子を示す部分斜視図である。
【図１１】第２実施形態の、リード側突出部と相間絶縁紙の干渉の様子を示した部分斜視図である。
【図１２】第２実施形態の、リード側突出部を捻り終わった様子を示した部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
まず、本発明の第１の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１９】
図１に、第１実施形態の固定子１０の平面図を示す。図２に、固定子１０の平面の部分拡大図を示す。図２は図１に示される部分Ｙを拡大したものである。固定子１０は、固定子コア２０にセグメントＳｇと呼ばれるＵ字状に形成された平角導体Ｄを配置して形成されている。固定子１０はＵ相Ｖ相Ｗ相を有する３相のモータを形成する４８極の固定子１０である。平角導体Ｄは矩形断面の導電率の高い銅等の金属で形成されており、その周囲に絶縁被覆が施されている。絶縁被覆は、絶縁性の高いエナメル等の樹脂が用いられている。
【００２０】
固定子コア２０は多数の電磁鋼板を積層して図１に示されるように略円筒状に形成されており、内周側に向けて突出する形状にティース１１が形成され、隣り合うティース１１の間にはスロット１２が形成されている。本実施形態では固定子コア２０の有するティース１１は４８本で、スロット１２は４８スロットとなっている。スロット１２には、インシュレータ２６を配してセグメントＳｇが複数本ずつ挿入されており、インシュレータ２６は樹脂製で固定子コア２０とセグメントＳｇとの絶縁性を確保している。また固定子コア２０には外周側に凸となるリブ２１が３カ所用意されており、このリブ２１にボルト孔２２が用意されている。ボルト孔２２には図示しないボルトが通されて、図示しないカバーの取り付けや固定子コア２０をトランスアクスルケースなどへの取り付ける事に用いられる。
【００２１】
固定子コア２０に挿入されるセグメントＳｇは、平角導体ＤをＵ字状に曲げられ、複数重ねられて形成されている。図３に、セグメントＳｇの平面図を示す。セグメントＳｇは、便宜的に第１リード部Ｓｇａ１及び第２リード部Ｓｇａ２、第１スロット内導体部Ｓｇｂ１及び第２スロット内導体部Ｓｇｂ２、第１斜辺部Ｓｇｄ１及び第２斜辺部Ｓｇｄ２、レーンチェンジ部Ｓｇｅと呼び分けることとする。また、固定子コア２０との関係からリード側突出部Ｓｇａ、スロット内導体部Ｓｇｂ、及び反リード側突出部Ｓｇｃと呼び分ける場合もある。
【００２２】
リード側突出部Ｓｇａは固定子コア２０にセグメントＳｇが挿入された際に、固定子１０のリード側に突出する部分であり、第１リード部Ｓｇａ１及び第２リード部Ｓｇａ２を含む。スロット内導体部Ｓｇｂは固定子コア２０にセグメントＳｇが挿入された際に、固定子コア２０のスロット１２に収まる部分であり、第１スロット内導体部Ｓｇｂ１及び第２スロット内導体部Ｓｇｂ２を含む。反リード側突出部Ｓｇｃは固定子コア２０にセグメントＳｇが挿入された際に、固定子１０の反リード側に突出する部分であり、第１斜辺部Ｓｇｄ１、第２斜辺部Ｓｇｄ２、及びレーンチェンジ部Ｓｇｅを含む。
【００２３】
なお、図３に示したセグメントＳｇは一例であり、実際には１０種類以上のセグメントＳｇを必要とし、形状も部分的に異なる。例えば、固定子コア２０の最外周に配置されるセグメントＳｇは、レーンチェンジ部Ｓｇｅの部分が形成されないものも用いられる。ただし、発明の要旨との関連性が薄いので詳細な説明を省略する。
【００２４】
図４に、セグメントを固定子コアに挿入する様子の模式図を示す。図４（ａ）は、固定子コアの概略斜視図であり、図４（ｂ）は、固定子コアにインシュレータを挿入した様子の概略斜視図であり、図４（ｃ）は、セグメントの概略斜視図であり、図４（ｄ）は、固定子コアにセグメントを挿入した様子の概略断面図であり、図４（ｅ）は、固定子コアにセグメントを挿入し、セグメントの端部を溶接した様子の概略断面図である。なお、図４に示す固定子コアは説明のために簡略化してあり、スロット１２の数等詳細部分が異なる。また、セグメントＳｇの形状も省略している。また、セグメントＳｇを挿入するスロット１２の位置関係も実際とは異なる。そして、実際には異なるセグメントＳｇ同士が接合され、同じセグメントＳｇ同士は接合されない。
【００２５】
セグメントＳｇは、固定子コア２０に対して、図４（ａ）〜（ｄ）に示すような手順で挿入される。すなわち、固定子コア２０の反リード側となる方向から、セグメントＳｇの有する第１リード部Ｓｇａ１及び第２リード部Ｓｇａ２をスロット１２に対して挿入し、図４（ｄ）に示すような状態とする。この際には、図４（ｂ）に示されるようにインシュレータ２６がスロット１２に挿入されているものとする。固定子コア２０にセグメントＳｇが挿入された後、セグメントＳｇのリード側突出部Ｓｇａに捻りを加える。
【００２６】
図５に、セグメントを捻る前の固定子のリード側から見た平面図を示す。なお、図５では相間絶縁紙２５は省略している。固定子コア２０のリード側に突出するセグメントＳｇのリード側突出部Ｓｇａは、セグメントＳｇを捻る前において、図５に示すような状態となっている。この状態で、固定子コア２０の径方向に隣り合う第１リード部Ｓｇａ１又は第２リード部Ｓｇａ２の間に相間絶縁紙２５を挿入する。その後、治具を用いてセグメントＳｇのリード側突出部Ｓｇａに対して捻りを加える。
【００２７】
なお、第１リード部Ｓｇａ１又は第２リード部Ｓｇａ２については、図５においては、Ｕ１Ａ１Ｓ１等という様に６桁又は７桁の符号がつけられている。符号の命名ルールは、最初の２つが相を示し、Ｕ１相、Ｕ２相、Ｖ１相、Ｖ２相、Ｗ１相、及びＷ２相というように分けられている。次の２つが組を示し、Ａの次に示される文字は組みの番号である。第１実施形態の固定子１０は、３相の固定子１０であり、４８スロットを有する固定子コア２０を用いているので、Ｕ１相乃至Ｗ２相までの６つを１組として、８組まで存在する。次の２つ又は３つがスロット１２に挿入される第１リード部Ｓｇａ１又は第２リード部Ｓｇａ２の外周側からの順番である。すなわちスロット１２には１０本の平角導体Ｄが挿入されるので、Ｓ１は最外周に配置される平角導体Ｄであり、Ｓ１０は最内周に配置される平角導体Ｄである。
【００２８】
また、ティース１１及びスロット１２についても、説明のために便宜上呼び分けている。ティース１１は、第１ティースＴ１から第８ティースＴ８まで順番に配置されている。また、スロット１２は第１ティースＴ１と第２ティースＴ２の間に第１スロットＴＳ１が配置され、順に第２スロットＴＳ２乃至第７スロットＴＳ７まで順番に配置されている。
【００２９】
第１リード部Ｓｇａ１又は第２リード部Ｓｇａ２の捻り方向に関しては図５に示す矢印Ａ１及び矢印Ａ２の示す方向となり、固定子コア２０の径方向に隣り合う第１リード部Ｓｇａ１又は第２リード部Ｓｇａ２で逆方向に捻りが加えられることになる。セグメントＳｇの第１リード部Ｓｇａ１又は第２リード部Ｓｇａ２に対する捻りは、大半が３スロット分だけ捻られるものとなる。すなわち、図５で示される第１スロットＴＳ１に挿入されたＵ１Ａ１Ｓ１は、第７スロットＴＳ７に挿入されたＵ１Ａ２Ｓ２と隣り合う位置に来るように、第４スロットＴＳ４の真上まで捻られることとなる。
【００３０】
そして、Ｕ１Ａ１Ｓ１とＵ１Ａ２Ｓ２とは図４（ｅ）に示されるように溶接されて溶接部Ｓｇｆが形成される。溶接の方法はＴＩＧ溶接が考えられており、第１リード部Ｓｇａ１又は第２リード部Ｓｇａ２の先端が被覆されていない状態で、溶接されることで電気的にも接合されることになる。同様にして、Ｕ１Ａ１Ｓ３とＵ１Ａ２Ｓ４とが接合され、Ｕ１Ａ１Ｓ５とＵ１Ａ２Ｓ６とが接合させ、Ｕ１Ａ１Ｓ７とＵ１Ａ２Ｓ８とが接合され、Ｕ１Ａ１Ｓ９とＵ１Ａ２Ｓ１０とが接合される。同様にして、第１スロットＴＳ１に挿入されるＵ１Ａ１Ｓ２、Ｕ１Ａ１Ｓ４、Ｕ１Ａ１Ｓ６、Ｕ１Ａ１Ｓ８、及びＵ１Ａ１Ｓ１０は、第８組のＵ１相と接合される。また、第７スロットＴＳ７に挿入されるＵ１Ａ２Ｓ１、Ｕ１Ａ２Ｓ３、Ｕ１Ａ２Ｓ５、Ｕ１Ａ２Ｓ７、及びＵ１Ａ２Ｓ９は、第２組のＵ１相と接合される。
【００３１】
Ｕ２相乃至Ｗ２相も同様に接合され、Ｕ１相とＵ２相は図１に示される結合バスバ３１を用いて電気的に接続される。Ｖ１相とＶ２相、Ｗ１相とＷ２相に関しても同様に結合バスバ３１を用いて電気的に接続される。図１に示される外部接続端子３０は、それぞれＵ相Ｖ相Ｗ相の一方の端部と接続されており、他方の端部は中性点として結合バスバ３１で結合される。そして、最終的にセグメントＳｇが電気的に接続されたセグメントコイルＳＣを形成する。なお、部分的に接合ルールや捻りルールが異なる部分もある。
【００３２】
図６に相間絶縁紙をリード側に配置した模式斜視図を示す。図６に示すように相間絶縁紙２５は固定子コア２０の径方向に隣り合うリード側突出部Ｓｇａの間に配置された状態となる。なお、図６では相間絶縁紙２５は１枚しか描かれていないが、他は説明の都合で省略している。実際には図１に示すように、隣り合うリード側突出部Ｓｇａの間、すなわち、スロット１２には平角導体Ｄが１０本入るため、相間絶縁紙２５は９枚必要となる。一方、図示しない反リード側には相間絶縁紙２５が１１枚必要となる。相間絶縁紙２５は図示されていないが、絶縁性の高い素材で作られた長方形の紙であり、固定子コア２０のリード側及び反リード側に円環状に配置されている。相間絶縁紙２５はセグメントＳｇのリード側突出部Ｓｇａが捻られる前に所定の位置に配置され、その後、図４（ｅ）に示すようにリード側突出部Ｓｇａが捻られて、端部が接合される。
【００３３】
なお、相間絶縁紙２５の配置には一定のルールに基づいて配置されている。図２ではＵ相Ｖ相Ｗ相の区別無く、リード側突出部Ｓｇａが固定子コア２０の外周側に配置される平角導体ＤからＳ１、Ｓ２、Ｓ３…と符号がふられている。同様に、相間絶縁紙２５は外周側に配置されるものから、２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ……と符号がふられている。第１端子Ｓ１と第２端子Ｓ２の間に配置される相間絶縁紙２５は第１相間絶縁紙２５Ａであり、第１端部２５ａが外周側に配置され第２端部２５ｂが内周側に配置されている。これは、第１端子Ｓ１の捻り方向の矢印Ａ１とあわせ、切断面が矢印Ａ１方向を向いている。一方、第１相間絶縁紙２５Ａの第２端部２５ｂは内周側に接する第２端子Ｓ２の捻り方向が矢印Ａ２であるため、切断面が矢印Ａ２方向を向いている。
【００３４】
第２端子Ｓ２と第３端子Ｓ３の間に配置される第２相間絶縁紙２５Ｂは、第１端部２５ａが内周側に配置され第２端部２５ｂが外周側に配置されている。これは、第２端子Ｓ２の捻り方向が矢印Ａ２であり、第３端子Ｓ３の捻り方向が矢印Ａ１であるので、これらにあわせて切断面が配置されているためである。第３端子Ｓ３と第４端子Ｓ４の間に配置される第３相間絶縁紙２５Ｃは、第１端部２５ａが外周側に配置され、第２端部２５ｂが内周側に配置されている。このように、相間絶縁紙２５の第１端部２５ａ及び第２端部２５ｂは交互になるように配置されることになる。
【００３５】
第１実施形態のセグメント式固定子１０は上記構成であるので、以下に説明する作用及び効果を奏する。
【００３６】
まず、第１実施形態の発明の効果として、固定子１０のコイルエンドにおいて相間絶縁紙２５を用いて相間の絶縁を確保することが可能である点が挙げられる。第１実施形態の固定子１０は、複数のスロット１２を放射線状に備える固定子コア２０と、スロット１２にリード側が固定子コア２０の端面から突出するよう挿入される略Ｕ字状のセグメントＳｇと、セグメントＳｇのリード側が捻られて接合されることで環状に形成されるセグメントコイルＳＣとを備えるセグメント式固定子において、固定子コア２０端面より突出するセグメントＳｇのコイルエンド部分に挿入される相間絶縁紙２５を備え、相間絶縁紙２５は、固定子コア２０端面の円周方向に長い形状であり、固定子コア２０の内周側に配置されている内周側端部と固定子コア２０の外周側に配置されている外周側端部とを有し、内周側端部と外周側端部とが重ねられて、固定子コア２０端面に対して同心円状に配置さ
れ、内周側端部の端面は固定子コア２０内周側に隣接するセグメントＳｇの端部の捻り方向に向けられ、外周側端部の端面は固定子コア２０外周側に隣接するセグメントＳｇの端部の捻り方向に向けられているものである。
【００３７】
相間絶縁紙２５は、内周側端部又は外周型端部となる第１端部２５ａと第２端部２５ｂとが重ねられて円環状に形成され、固定子コア２０のコイルエンドに配置される。この相間絶縁紙２５はセグメントＳｇを捻る前に配置されているので、相間絶縁紙２５とセグメントＳｇのリード側突出部Ｓｇａとが干渉した場合であっても、相間絶縁紙２５によって、セグメントＳｇ同士の相間の絶縁を確保することが可能である。
【００３８】
図７に、比較のために用意した比較例の、固定子のリード側コイルエンドの様子を側面拡大図に示す。図８に、第１比較例の、固定子のリード側コイルエンドの様子を側面拡大図に示す。図７と図８とは、相間絶縁紙２５の第１端部２５ａ及び第２端部２５ｂの配置が異なる。図７の場合は、第１端部２５ａが固定子コア２０の内周側に配置されている。この結果、リード側突出部Ｓｇａを捻った影響でセグメントＳｇが相間絶縁紙２５に対して干渉し、第１端部２５ａが捲れてしまっている。
【００３９】
図９に、比較のために用意した比較例の、リード側突出部と相間絶縁紙の干渉の様子を部分斜視図に示す。図１０に、比較のために用意した比較例の、リード側突出部が相間絶縁紙に干渉している様子を部分斜視図に示す。セグメントＳｇのリード側突出部Ｓｇａは、相間絶縁紙２５が存在することで、固定子コア２０から遠いリード側突出部Ｓｇａの先端側と、固定子コア２０の端面付近に配置されるリード側突出部Ｓｇａの根本側の２カ所しか保持する事が出来ない。したがって、図９の状態から図１０の状態にリード側突出部Ｓｇａが変形される場合に、固定子コア２０の内径側に倒れるように変形する。これは、リード側突出部Ｓｇａが最も倒れ易い方向に変形しようとする為である。
【００４０】
このため、相間絶縁紙２５の第１端部２５ａがリード側突出部Ｓｇａに干渉して、図１０に示すように第１端部２５ａが内周側に配置される相間絶縁紙２５側に倒れてしまっている。これでは径方向に隣り合うリード側突出部Ｓｇａ同士で相間絶縁紙２５による絶縁を発揮することが出来ない。しかしながら、第１実施形態では、図８の場合は、第１端部２５ａが固定子コア２０の外周側に配置されている。すなわち、リード側突出部Ｓｇａが倒れる方向に向かい合うように第１端部２５ａの端辺ｅｄが配置されず、第１端部２５ａの端辺ｅｄはリード側突出部Ｓｇａの倒れる矢印Ａ１の方向に向いている。このため、リード側突出部Ｓｇａが捻られた時にも、第１端部２５ａ及び第２端部２５ｂは図９及び図１０に示すように干渉することがなくリード側突出部Ｓｇａ同士の相間絶縁が相間絶縁紙２５によって可能となる。
【００４１】
このような第１端部２５ａ又は第２端部２５ｂの端部が捲れると言った状態は、第１端部２５ａと第２端部２５ｂとが接合されて環状の相間絶縁紙２５が形成されている場合には発生しにくいが、相間絶縁紙２５を組み付け前に円環状にすることは、固定子コア２０の端部に同心円状に配置が必要な、複数種類の相間絶縁紙２５を用意することを意味するので、部品点数の増加に繋がり好ましくない。また、第１端部２５ａと第２端部２５ｂとが結合されていないことで、セグメントＳｇのリード側突出部Ｓｇａを捻る際に発生する相間絶縁紙２５とリード側突出部Ｓｇａとの接触により、相間絶縁紙２５が動く余地があり、結果的に相間絶縁紙２５に皺や破れを生じにくくするメリットもある。したがって、相間絶縁紙２５の第１端部２５ａと第２端部２５ｂとは接合されないことで、絶縁性を確保すると共に、コストダウンに貢献することが出来る。
【００４２】
そのうえで、相間絶縁紙２５の第１端部２５ａの端辺ｅｄと第２端部２５ｂの端辺ｅｄとが、それぞれが接するリード側突出部Ｓｇａの捻り方向と同じ方向に向けられていることで、セグメントＳｇのリード側突出部Ｓｇａを捻る際に、相間絶縁紙２５がリード側突出部Ｓｇａと干渉することによって、捲れ、折れ曲がりなどが生じにくくなるため、結果的に固定子１０のコイルエンドにおける相間絶縁を相間絶縁紙２５によって確保することが可能となる。又、固定子１０の歩留まりの向上に貢献することができ、コストダウンに貢献することが可能である。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施形態について、図面を用いて説明を行う。なお、第２実施形態の固定子１０の製造方法は、第１実施形態の固定子１０の製造方法と、その構成が類似しているが、相間絶縁紙２５の形状が若干異なる。以下、異なる点について説明を行う。
【００４４】
図１１に、第２実施形態の、リード側突出部と相間絶縁紙の干渉の様子を部分斜視図に示す。図１２に、リード側突出部を捻り終わった様子を部分斜視図に示す。なお、図１１は、図９に対応し、図１２は図１０に対応させた図面となっている。このように、第２実施形態の相間絶縁紙２５は、第１端部２５ａ及び第２端部２５ｂの角部が面取りされている点で第１実施形態とは異なる。また、相間絶縁紙２５の第１端部２５ａ及び第２端部２５ｂの位置関係については第１実施形態のように限定する必要は無い。相間絶縁紙２５の第１端部２５ａ及び第２端部２５ｂには、面取部２５ｃが設けられている。この面取部２５ｃは少なくとも２カ所、すなわち、図１１及び図１２において図面上側に面取部２５ｃが設けられていれば良いが、４カ所すなわち第１端部２５ａに２カ所、第２端部２５ｂに２カ所設ける構成であっても良い。
【００４５】
このように相間絶縁紙２５に面取部２５ｃを設けておくことで、リード側突出部Ｓｇａを捻る際においても、図１２に示すように相間絶縁紙２５とリード側突出部Ｓｇａが干渉しにくくなり、図１１の状態から図１２の状態に捻ることができ、結果的に図１０に示したような相間絶縁紙２５の捲れが発生せず、相間絶縁紙２５を適正な位置のままに保持する事が可能である。この結果、固定子１０のコイルエンドにおける相間の絶縁を確保すると共に、歩留まりの向上に貢献しコストダウンに繋げることが可能である。
【００４６】
以上、本実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。
【００４７】
例えば、固定子コア２０のスロット１２内に挿入する平角導体Ｄの数を変更することを妨げない。構造上、固定子コア２０のスロット１２内に挿入する平角導体Ｄの数は偶数となるが、固定子１０の設計思想によって増減される必要がある。そして、本発明の手法は固定子コア２０のスロット１２内に挿入する平角導体Ｄの数の増減に対応してその効果を得ることが可能である。
【００４８】
また、固定子コア２０のスロット１２の数や固定子コア２０の構成、その他の構成について発明の趣旨を妨げない範囲内での変更を妨げない。例えば、固定子コア２０のスロット１２の数は設計思想により適宜変更されるべきものである。また、固定子コア２０は分割コア形式であろうと一体コア形式であろうと適用可能であり、これを限定するものではない。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 固定子
１１ ティース
１２ スロット
２０ 固定子コア
２１ リブ
２２ ボルト孔
２５ 相間絶縁紙
２５ａ 第１端部
２５ｂ 第２端部
２６ インシュレータ
３０ 外部接続端子
３１ 結合バスバ
ＳＣ セグメントコイル
Ｓｇ セグメント
Ｓｇｆ 溶接部
ｅｄ 端辺
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セグメントコイルを用いた固定子に関するものであり、詳しくはセグメントコイルのコイルエンドに挿入する相間絶縁紙の挿入方法を工夫することで固定子のコイルエンドでの絶縁を確保する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題に鑑みて自動車に駆動用のモータを搭載するケースが多くなってきている。車載される駆動用のモータは、車両を動かす為に大出力でかつ車載されるために省スペースであることが望ましい。出力を向上させるためにはモータに用いるコイルの断面積を増やし、固定子の占積率を高める方法が模索されている。
【０００３】
固定子の占積率を向上させる１つの手法として、平角導体を用いたセグメントコイルを固定子に使用する方法が提案されている。セグメントコイルは、略Ｕ字形状に平角導体を曲げ加工したものであり、このセグメントコイルを固定子コアの備えるスロットに挿入した後、リード側で捻りを加えて、セグメントコイル同士を結線することで、固定子の電気回路を形成することができる。平角導体を用いることでスロット内の占積率を高めると共に、導体の断面積を増やすことが出来るため、導体に流す電流量を増やすことができる。この結果、小型化と高出力化を実現可能なモータを提供することが可能となる。しかしながら、このような平角導体を用いたセグメントコイルを用いる場合には、コイルエンドでの絶縁方法が問題となる。
【０００４】
特許文献１には、固定子コアの絶縁紙に関する技術が開示されている。また、特許文献２には、電動機用絶縁紙及び電動機に関する技術が開示されている。特許文献１は丸線を用いて巻回してコイルを形成しており、特許文献２は平角線と思われる導体を用いてコイルを形成していると思われるが、どちらも相間絶縁紙とスロット紙が一体となったタイプの絶縁紙を用いている。
【０００５】
しかしながら、このようなタイプの絶縁紙はセグメントコイルを用いる場合には不向きであると考えられる。これは、セグメントコイルをコイルエンドにて捻る必要があるためで、捻った際に絶縁紙を破損するなどの虞があり、絶縁確保の観点から一体型の絶縁紙は適当ではないと考えられる。また、特許文献２に記載されるように、Ｕ相コイルを挿入した後に絶縁紙を挿入し、その上からＶ相コイルを挿入するといった相毎にコイルを組み付けていく手法は、コイルのターン数を増やしてモータの高出力化を図りたい場合には適さないと考えられる。そこで、別の絶縁方法が必要であると考えられる。
【０００６】
特許文献３に、セグメント式固定子構造に関する技術が開示されている。固定子コアにセグメントを挿入した後に、捻ってコイルを形成し、その後に相間絶縁紙を環状にコイルエンドに配置することで、相間絶縁を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３２２１７７号公報
【特許文献２】特開２００４−２８９９３０号公報
【特許文献３】特開２００６−１６６５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献３に記載の技術を適用してセグメント式固定子の相間絶縁をするにあたっては、以下に説明する課題があると考えられる。
【０００９】
特許文献３に記載の技術では、長方形の相間絶縁紙を固定子のコイルエンドに円環状に配置しているが、絶縁を確保するためには一部で必ず重なる部分が必要となる。出願人が調査した結果、リード側のセグメントを捻る際に、平角導体が相間絶縁紙を押すことで相間絶縁紙が変形してしまい、絶縁が確保出来なくなる虞があることが分かった。
【００１０】
そこで、本発明はこのような課題を解決するために、コイルエンド部分における絶縁性を改善したセグメント式固定子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】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明の一態様によるセグメント式固定子は以下のような特徴を有する。
【００１２】
（１）複数のスロットを放射線状に備える固定子コアと、前記スロットにリード側が前記固定子コアの端面から突出するよう挿入される略Ｕ字状のセグメントと、前記セグメントのリード側が捻られて接合されることで環状に形成されるセグメントコイルとを備えるセグメント式固定子において、前記固定子コア端面より突出する前記セグメントのコイルエンド部分に挿入される相間絶縁紙を備え、前記相間絶縁紙は、前記固定子コア端面の円周方向に長い形状であり、前記固定子コアの内周側に配置されている内周側端部と前記固定子コアの外周側に配置されている外周側端部とを有し、前記内周側端部と前記外周側端部とが重ねられて、前記固定子コア端面に対して同心円状に配置され、前記内周側端部の端面は前記固定子コア内周側に隣接する前記セグメントの端部の捻り方向に向けられ、前記外周側端部の端面は前記固定子コア外周側に隣接する前記セグメントの端部の捻り方向に向けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
このような特徴を有する本発明の一態様によるセグメント式固定子により、以下のような作用、効果が得られる。
【００１４】
上記（１）に記載のセグメント式固定子の態様は、複数のスロットを放射線状に備える固定子コアと、スロットにリード側が固定子コアの端面から突出するよう挿入される略Ｕ字状のセグメントと、セグメントのリード側が捻られて接合されることで環状に形成されるセグメントコイルとを備えるセグメント式固定子において、固定子コア端面より突出するセグメントのコイルエンド部分に挿入される相間絶縁紙を備え、相間絶縁紙は、固定子コア端面の円周方向に長い形状であり、固定子コアの内周側に配置されている内周側端部と固定子コアの外周側に配置されている外周側端部とを有し、内周側端部と外周側端部とが重ねられて、固定子コア端面に対して同心円状に配置され、内周側端部の端面は固定子コア内周側に隣接するセグメントの端部の捻り方向に向けられ、外周側端部の端面は固定子コア外周側に隣接するセグメントの端部の捻り方向に向けられているものである。
【００１５】
相間絶縁紙は、内周側端部と外周側端部を重ねて円環状に形成されて、固定子コアのコイルエンドに配置される。そして、この相間絶縁紙はセグメントを捻る前に配置する必要がある。出願人が調査した結果、固定子コアのリード側の端部に突出するセグメントは捻られた後に相間絶縁紙を配置することが難しい。これは、セグメントを捻る際にガイドする方法が無いため、捻った後にはセグメント同士の間隔が狭くなってしまう為である。これは、セグメントを捻る際に、セグメントは最も曲がり易い方向に曲がろうとすることに起因する。
【００１６】
そして、先に相間絶縁紙を挿入してセグメントを捻ることで、相間絶縁紙に干渉しながらセグメントは曲げられることになる。そこで、本発明では、相間絶縁紙の内周側端部と外周側端部を重ねた部分において、内周側端部の端面が固定子コアの内周側に隣接するセグメントの端部の捻り方向に向けられ、外周側端部の端面が固定子コアの外周側に隣接するセグメントの端部の捻り方向に向けられる構成となっている。このことで、セグメントが捻られた際に、相間絶縁紙の内周側端部又は外周側端部に対してセグメントが干渉して捲れてしまうようなことが無く、相間絶縁紙によってセグメント同士の相間の絶縁を確保することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の、固定子の平面図である。
【図２】第１実施形態の、固定子の平面の部分拡大図である。
【図３】第１実施形態の、セグメントの平面図である。
【図４】（ａ）第１実施形態の、固定子コアの概略斜視図である。（ｂ）第１実施形態の、固定子コアにインシュレータを挿入した様子を示す概略斜視図である。（ｃ）第１実施形態の、セグメントの概略斜視図である。（ｄ）第１実施形態の、固定子コアにセグメントを挿入した様子を示す概略断面図である。（ｅ）第１実施形態の、固定子コアにセグメントを挿入し、セグメントの端部を溶接した様子を示す概略断面図である。
【図５】第１実施形態の、セグメントを捻る前の固定子のリード側の平面図である。
【図６】第１実施形態の、相間絶縁紙をリード側に配置した模式斜視図である。
【図７】比較のために用意した比較例の、固定子のリード側コイルエンドの側面拡大図である。
【図８】第１比較例の、固定子のリード側コイルエンドの側面拡大図である。
【図９】比較のために用意した比較例の、リード側突出部と相間絶縁紙の干渉の様子を示す部分斜視図である。
【図１０】比較のために用意した比較例の、リード側突出部が相間絶縁紙に干渉している様子を示す部分斜視図である。
【図１１】第２実施形態の、リード側突出部と相間絶縁紙の干渉の様子を示した部分斜視図である。
【図１２】第２実施形態の、リード側突出部を捻り終わった様子を示した部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
まず、本発明の第１の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１９】
図１に、第１実施形態の固定子１０の平面図を示す。図２に、固定子１０の平面の部分拡大図を示す。図２は図１に示される部分Ｙを拡大したものである。固定子１０は、固定子コア２０にセグメントＳｇと呼ばれるＵ字状に形成された平角導体Ｄを配置して形成されている。固定子１０はＵ相Ｖ相Ｗ相を有する３相のモータを形成する４８極の固定子１０である。平角導体Ｄは矩形断面の導電率の高い銅等の金属で形成されており、その周囲に絶縁被覆が施されている。絶縁被覆は、絶縁性の高いエナメル等の樹脂が用いられている。
【００２０】
固定子コア２０は多数の電磁鋼板を積層して図１に示されるように略円筒状に形成されており、内周側に向けて突出する形状にティース１１が形成され、隣り合うティース１１の間にはスロット１２が形成されている。本実施形態では固定子コア２０の有するティース１１は４８本で、スロット１２は４８スロットとなっている。スロット１２には、インシュレータ２６を配してセグメントＳｇが複数本ずつ挿入されており、インシュレータ２６は樹脂製で固定子コア２０とセグメントＳｇとの絶縁性を確保している。また固定子コア２０には外周側に凸となるリブ２１が３カ所用意されており、このリブ２１にボルト孔２２が用意されている。ボルト孔２２には図示しないボルトが通されて、図示しないカバーの取り付けや固定子コア２０をトランスアクスルケースなどへの取り付ける事に用いられる。
【００２１】
固定子コア２０に挿入されるセグメントＳｇは、平角導体ＤをＵ字状に曲げられ、複数重ねられて形成されている。図３に、セグメントＳｇの平面図を示す。セグメントＳｇは、便宜的に第１リード部Ｓｇａ１及び第２リード部Ｓｇａ２、第１スロット内導体部Ｓｇｂ１及び第２スロット内導体部Ｓｇｂ２、第１斜辺部Ｓｇｄ１及び第２斜辺部Ｓｇｄ２、レーンチェンジ部Ｓｇｅと呼び分けることとする。また、固定子コア２０との関係からリード側突出部Ｓｇａ、スロット内導体部Ｓｇｂ、及び反リード側突出部Ｓｇｃと呼び分ける場合もある。
【００２２】
リード側突出部Ｓｇａは固定子コア２０にセグメントＳｇが挿入された際に、固定子１０のリード側に突出する部分であり、第１リード部Ｓｇａ１及び第２リード部Ｓｇａ２を含む。スロット内導体部Ｓｇｂは固定子コア２０にセグメントＳｇが挿入された際に、固定子コア２０のスロット１２に収まる部分であり、第１スロット内導体部Ｓｇｂ１及び第２スロット内導体部Ｓｇｂ２を含む。反リード側突出部Ｓｇｃは固定子コア２０にセグメントＳｇが挿入された際に、固定子１０の反リード側に突出する部分であり、第１斜辺部Ｓｇｄ１、第２斜辺部Ｓｇｄ２、及びレーンチェンジ部Ｓｇｅを含む。
【００２３】
なお、図３に示したセグメントＳｇは一例であり、実際には１０種類以上のセグメントＳｇを必要とし、形状も部分的に異なる。例えば、固定子コア２０の最外周に配置されるセグメントＳｇは、レーンチェンジ部Ｓｇｅの部分が形成されないものも用いられる。ただし、発明の要旨との関連性が薄いので詳細な説明を省略する。
【００２４】
図４に、セグメントを固定子コアに挿入する様子の模式図を示す。図４（ａ）は、固定子コアの概略斜視図であり、図４（ｂ）は、固定子コアにインシュレータを挿入した様子の概略斜視図であり、図４（ｃ）は、セグメントの概略斜視図であり、図４（ｄ）は、固定子コアにセグメントを挿入した様子の概略断面図であり、図４（ｅ）は、固定子コアにセグメントを挿入し、セグメントの端部を溶接した様子の概略断面図である。なお、図４に示す固定子コアは説明のために簡略化してあり、スロット１２の数等詳細部分が異なる。また、セグメントＳｇの形状も省略している。また、セグメントＳｇを挿入するスロット１２の位置関係も実際とは異なる。そして、実際には異なるセグメントＳｇ同士が接合され、同じセグメントＳｇ同士は接合されない。
【００２５】
セグメントＳｇは、固定子コア２０に対して、図４（ａ）〜（ｄ）に示すような手順で挿入される。すなわち、固定子コア２０の反リード側となる方向から、セグメントＳｇの有する第１リード部Ｓｇａ１及び第２リード部Ｓｇａ２をスロット１２に対して挿入し、図４（ｄ）に示すような状態とする。この際には、図４（ｂ）に示されるようにインシュレータ２６がスロット１２に挿入されているものとする。固定子コア２０にセグメントＳｇが挿入された後、セグメントＳｇのリード側突出部Ｓｇａに捻りを加える。
【００２６】
図５に、セグメントを捻る前の固定子のリード側から見た平面図を示す。なお、図５では相間絶縁紙２５は省略している。固定子コア２０のリード側に突出するセグメントＳｇのリード側突出部Ｓｇａは、セグメントＳｇを捻る前において、図５に示すような状態となっている。この状態で、固定子コア２０の径方向に隣り合う第１リード部Ｓｇａ１又は第２リード部Ｓｇａ２の間に相間絶縁紙２５を挿入する。その後、治具を用いてセグメントＳｇのリード側突出部Ｓｇａに対して捻りを加える。
【００２７】
なお、第１リード部Ｓｇａ１又は第２リード部Ｓｇａ２については、図５においては、Ｕ１Ａ１Ｓ１等という様に６桁又は７桁の符号がつけられている。符号の命名ルールは、最初の２つが相を示し、Ｕ１相、Ｕ２相、Ｖ１相、Ｖ２相、Ｗ１相、及びＷ２相というように分けられている。次の２つが組を示し、Ａの次に示される文字は組みの番号である。第１実施形態の固定子１０は、３相の固定子１０であり、４８スロットを有する固定子コア２０を用いているので、Ｕ１相乃至Ｗ２相までの６つを１組として、８組まで存在する。次の２つ又は３つがスロット１２に挿入される第１リード部Ｓｇａ１又は第２リード部Ｓｇａ２の外周側からの順番である。すなわちスロット１２には１０本の平角導体Ｄが挿入されるので、Ｓ１は最外周に配置される平角導体Ｄであり、Ｓ１０は最内周に配置される平角導体Ｄである。
【００２８】
また、ティース１１及びスロット１２についても、説明のために便宜上呼び分けている。ティース１１は、第１ティースＴ１から第８ティースＴ８まで順番に配置されている。また、スロット１２は第１ティースＴ１と第２ティースＴ２の間に第１スロットＴＳ１が配置され、順に第２スロットＴＳ２乃至第７スロットＴＳ７まで順番に配置されている。
【００２９】
第１リード部Ｓｇａ１又は第２リード部Ｓｇａ２の捻り方向に関しては図５に示す矢印Ａ１及び矢印Ａ２の示す方向となり、固定子コア２０の径方向に隣り合う第１リード部Ｓｇａ１又は第２リード部Ｓｇａ２で逆方向に捻りが加えられることになる。セグメントＳｇの第１リード部Ｓｇａ１又は第２リード部Ｓｇａ２に対する捻りは、大半が３スロット分だけ捻られるものとなる。すなわち、図５で示される第１スロットＴＳ１に挿入されたＵ１Ａ１Ｓ１は、第７スロットＴＳ７に挿入されたＵ１Ａ２Ｓ２と隣り合う位置に来るように、第４スロットＴＳ４の真上まで捻られることとなる。
【００３０】
そして、Ｕ１Ａ１Ｓ１とＵ１Ａ２Ｓ２とは図４（ｅ）に示されるように溶接されて溶接部Ｓｇｆが形成される。溶接の方法はＴＩＧ溶接が考えられており、第１リード部Ｓｇａ１又は第２リード部Ｓｇａ２の先端が被覆されていない状態で、溶接されることで電気的にも接合されることになる。同様にして、Ｕ１Ａ１Ｓ３とＵ１Ａ２Ｓ４とが接合され、Ｕ１Ａ１Ｓ５とＵ１Ａ２Ｓ６とが接合させ、Ｕ１Ａ１Ｓ７とＵ１Ａ２Ｓ８とが接合され、Ｕ１Ａ１Ｓ９とＵ１Ａ２Ｓ１０とが接合される。同様にして、第１スロットＴＳ１に挿入されるＵ１Ａ１Ｓ２、Ｕ１Ａ１Ｓ４、Ｕ１Ａ１Ｓ６、Ｕ１Ａ１Ｓ８、及びＵ１Ａ１Ｓ１０は、第８組のＵ１相と接合される。また、第７スロットＴＳ７に挿入されるＵ１Ａ２Ｓ１、Ｕ１Ａ２Ｓ３、Ｕ１Ａ２Ｓ５、Ｕ１Ａ２Ｓ７、及びＵ１Ａ２Ｓ９は、第２組のＵ１相と接合される。
【００３１】
Ｕ２相乃至Ｗ２相も同様に接合され、Ｕ１相とＵ２相は図１に示される結合バスバ３１を用いて電気的に接続される。Ｖ１相とＶ２相、Ｗ１相とＷ２相に関しても同様に結合バスバ３１を用いて電気的に接続される。図１に示される外部接続端子３０は、それぞれＵ相Ｖ相Ｗ相の一方の端部と接続されており、他方の端部は中性点として結合バスバ３１で結合される。そして、最終的にセグメントＳｇが電気的に接続されたセグメントコイルＳＣを形成する。なお、部分的に接合ルールや捻りルールが異なる部分もある。
【００３２】
図６に相間絶縁紙をリード側に配置した模式斜視図を示す。図６に示すように相間絶縁紙２５は固定子コア２０の径方向に隣り合うリード側突出部Ｓｇａの間に配置された状態となる。なお、図６では相間絶縁紙２５は１枚しか描かれていないが、他は説明の都合で省略している。実際には図１に示すように、隣り合うリード側突出部Ｓｇａの間、すなわち、スロット１２には平角導体Ｄが１０本入るため、相間絶縁紙２５は９枚必要となる。一方、図示しない反リード側には相間絶縁紙２５が１１枚必要となる。相間絶縁紙２５は図示されていないが、絶縁性の高い素材で作られた長方形の紙であり、固定子コア２０のリード側及び反リード側に円環状に配置されている。相間絶縁紙２５はセグメントＳｇのリード側突出部Ｓｇａが捻られる前に所定の位置に配置され、その後、図４（ｅ）に示すようにリード側突出部Ｓｇａが捻られて、端部が接合される。
【００３３】
なお、相間絶縁紙２５の配置には一定のルールに基づいて配置されている。図２ではＵ相Ｖ相Ｗ相の区別無く、リード側突出部Ｓｇａが固定子コア２０の外周側に配置される平角導体ＤからＳ１、Ｓ２、Ｓ３…と符号がふられている。同様に、相間絶縁紙２５は外周側に配置されるものから、２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ……と符号がふられている。第１端子Ｓ１と第２端子Ｓ２の間に配置される相間絶縁紙２５は第１相間絶縁紙２５Ａであり、第１端部２５ａが外周側に配置され第２端部２５ｂが内周側に配置されている。これは、第１端子Ｓ１の捻り方向の矢印Ａ１とあわせ、切断面が矢印Ａ１方向を向いている。一方、第１相間絶縁紙２５Ａの第２端部２５ｂは内周側に接する第２端子Ｓ２の捻り方向が矢印Ａ２であるため、切断面が矢印Ａ２方向を向いている。
【００３４】
第２端子Ｓ２と第３端子Ｓ３の間に配置される第２相間絶縁紙２５Ｂは、第１端部２５ａが内周側に配置され第２端部２５ｂが外周側に配置されている。これは、第２端子Ｓ２の捻り方向が矢印Ａ２であり、第３端子Ｓ３の捻り方向が矢印Ａ１であるので、これらにあわせて切断面が配置されているためである。第３端子Ｓ３と第４端子Ｓ４の間に配置される第３相間絶縁紙２５Ｃは、第１端部２５ａが外周側に配置され、第２端部２５ｂが内周側に配置されている。このように、相間絶縁紙２５の第１端部２５ａ及び第２端部２５ｂは交互になるように配置されることになる。
【００３５】
第１実施形態のセグメント式固定子１０は上記構成であるので、以下に説明する作用及び効果を奏する。
【００３６】
まず、第１実施形態の発明の効果として、固定子１０のコイルエンドにおいて相間絶縁紙２５を用いて相間の絶縁を確保することが可能である点が挙げられる。第１実施形態の固定子１０は、複数のスロット１２を放射線状に備える固定子コア２０と、スロット１２にリード側が固定子コア２０の端面から突出するよう挿入される略Ｕ字状のセグメントＳｇと、セグメントＳｇのリード側が捻られて接合されることで環状に形成されるセグメントコイルＳＣとを備えるセグメント式固定子において、固定子コア２０端面より突出するセグメントＳｇのコイルエンド部分に挿入される相間絶縁紙２５を備え、相間絶縁紙２５は、固定子コア２０端面の円周方向に長い形状であり、固定子コア２０の内周側に配置されている内周側端部と固定子コア２０の外周側に配置されている外周側端部とを有し、内周側端部と外周側端部とが重ねられて、固定子コア２０端面に対して同心円状に配置さ
れ、内周側端部の端面は固定子コア２０内周側に隣接するセグメントＳｇの端部の捻り方向に向けられ、外周側端部の端面は固定子コア２０外周側に隣接するセグメントＳｇの端部の捻り方向に向けられているものである。
【００３７】
相間絶縁紙２５は、内周側端部又は外周型端部となる第１端部２５ａと第２端部２５ｂとが重ねられて円環状に形成され、固定子コア２０のコイルエンドに配置される。この相間絶縁紙２５はセグメントＳｇを捻る前に配置されているので、相間絶縁紙２５とセグメントＳｇのリード側突出部Ｓｇａとが干渉した場合であっても、相間絶縁紙２５によって、セグメントＳｇ同士の相間の絶縁を確保することが可能である。
【００３８】
図７に、比較のために用意した比較例の、固定子のリード側コイルエンドの様子を側面拡大図に示す。図８に、第１比較例の、固定子のリード側コイルエンドの様子を側面拡大図に示す。図７と図８とは、相間絶縁紙２５の第１端部２５ａ及び第２端部２５ｂの配置が異なる。図７の場合は、第１端部２５ａが固定子コア２０の内周側に配置されている。この結果、リード側突出部Ｓｇａを捻った影響でセグメントＳｇが相間絶縁紙２５に対して干渉し、第１端部２５ａが捲れてしまっている。
【００３９】
図９に、比較のために用意した比較例の、リード側突出部と相間絶縁紙の干渉の様子を部分斜視図に示す。図１０に、比較のために用意した比較例の、リード側突出部が相間絶縁紙に干渉している様子を部分斜視図に示す。セグメントＳｇのリード側突出部Ｓｇａは、相間絶縁紙２５が存在することで、固定子コア２０から遠いリード側突出部Ｓｇａの先端側と、固定子コア２０の端面付近に配置されるリード側突出部Ｓｇａの根本側の２カ所しか保持する事が出来ない。したがって、図９の状態から図１０の状態にリード側突出部Ｓｇａが変形される場合に、固定子コア２０の内径側に倒れるように変形する。これは、リード側突出部Ｓｇａが最も倒れ易い方向に変形しようとする為である。
【００４０】
このため、相間絶縁紙２５の第１端部２５ａがリード側突出部Ｓｇａに干渉して、図１０に示すように第１端部２５ａが内周側に配置される相間絶縁紙２５側に倒れてしまっている。これでは径方向に隣り合うリード側突出部Ｓｇａ同士で相間絶縁紙２５による絶縁を発揮することが出来ない。しかしながら、第１実施形態では、図８の場合は、第１端部２５ａが固定子コア２０の外周側に配置されている。すなわち、リード側突出部Ｓｇａが倒れる方向に向かい合うように第１端部２５ａの端辺ｅｄが配置されず、第１端部２５ａの端辺ｅｄはリード側突出部Ｓｇａの倒れる矢印Ａ１の方向に向いている。このため、リード側突出部Ｓｇａが捻られた時にも、第１端部２５ａ及び第２端部２５ｂは図９及び図１０に示すように干渉することがなくリード側突出部Ｓｇａ同士の相間絶縁が相間絶縁紙２５によって可能となる。
【００４１】
このような第１端部２５ａ又は第２端部２５ｂの端部が捲れると言った状態は、第１端部２５ａと第２端部２５ｂとが接合されて環状の相間絶縁紙２５が形成されている場合には発生しにくいが、相間絶縁紙２５を組み付け前に円環状にすることは、固定子コア２０の端部に同心円状に配置が必要な、複数種類の相間絶縁紙２５を用意することを意味するので、部品点数の増加に繋がり好ましくない。また、第１端部２５ａと第２端部２５ｂとが結合されていないことで、セグメントＳｇのリード側突出部Ｓｇａを捻る際に発生する相間絶縁紙２５とリード側突出部Ｓｇａとの接触により、相間絶縁紙２５が動く余地があり、結果的に相間絶縁紙２５に皺や破れを生じにくくするメリットもある。したがって、相間絶縁紙２５の第１端部２５ａと第２端部２５ｂとは接合されないことで、絶縁性を確保すると共に、コストダウンに貢献することが出来る。
【００４２】
そのうえで、相間絶縁紙２５の第１端部２５ａの端辺ｅｄと第２端部２５ｂの端辺ｅｄとが、それぞれが接するリード側突出部Ｓｇａの捻り方向と同じ方向に向けられていることで、セグメントＳｇのリード側突出部Ｓｇａを捻る際に、相間絶縁紙２５がリード側突出部Ｓｇａと干渉することによって、捲れ、折れ曲がりなどが生じにくくなるため、結果的に固定子１０のコイルエンドにおける相間絶縁を相間絶縁紙２５によって確保することが可能となる。又、固定子１０の歩留まりの向上に貢献することができ、コストダウンに貢献することが可能である。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施形態について、図面を用いて説明を行う。なお、第２実施形態の固定子１０の製造方法は、第１実施形態の固定子１０の製造方法と、その構成が類似しているが、相間絶縁紙２５の形状が若干異なる。以下、異なる点について説明を行う。
【００４４】
図１１に、第２実施形態の、リード側突出部と相間絶縁紙の干渉の様子を部分斜視図に示す。図１２に、リード側突出部を捻り終わった様子を部分斜視図に示す。なお、図１１は、図９に対応し、図１２は図１０に対応させた図面となっている。このように、第２実施形態の相間絶縁紙２５は、第１端部２５ａ及び第２端部２５ｂの角部が面取りされている点で第１実施形態とは異なる。また、相間絶縁紙２５の第１端部２５ａ及び第２端部２５ｂの位置関係については第１実施形態のように限定する必要は無い。相間絶縁紙２５の第１端部２５ａ及び第２端部２５ｂには、面取部２５ｃが設けられている。この面取部２５ｃは少なくとも２カ所、すなわち、図１１及び図１２において図面上側に面取部２５ｃが設けられていれば良いが、４カ所すなわち第１端部２５ａに２カ所、第２端部２５ｂに２カ所設ける構成であっても良い。
【００４５】
このように相間絶縁紙２５に面取部２５ｃを設けておくことで、リード側突出部Ｓｇａを捻る際においても、図１２に示すように相間絶縁紙２５とリード側突出部Ｓｇａが干渉しにくくなり、図１１の状態から図１２の状態に捻ることができ、結果的に図１０に示したような相間絶縁紙２５の捲れが発生せず、相間絶縁紙２５を適正な位置のままに保持する事が可能である。この結果、固定子１０のコイルエンドにおける相間の絶縁を確保すると共に、歩留まりの向上に貢献しコストダウンに繋げることが可能である。
【００４６】
以上、本実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。
【００４７】
例えば、固定子コア２０のスロット１２内に挿入する平角導体Ｄの数を変更することを妨げない。構造上、固定子コア２０のスロット１２内に挿入する平角導体Ｄの数は偶数となるが、固定子１０の設計思想によって増減される必要がある。そして、本発明の手法は固定子コア２０のスロット１２内に挿入する平角導体Ｄの数の増減に対応してその効果を得ることが可能である。
【００４８】
また、固定子コア２０のスロット１２の数や固定子コア２０の構成、その他の構成について発明の趣旨を妨げない範囲内での変更を妨げない。例えば、固定子コア２０のスロット１２の数は設計思想により適宜変更されるべきものである。また、固定子コア２０は分割コア形式であろうと一体コア形式であろうと適用可能であり、これを限定するものではない。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 固定子
１１ ティース
１２ スロット
２０ 固定子コア
２１ リブ
２２ ボルト孔
２５ 相間絶縁紙
２５ａ 第１端部
２５ｂ 第２端部
２６ インシュレータ
３０ 外部接続端子
３１ 結合バスバ
ＳＣ セグメントコイル
Ｓｇ セグメント
Ｓｇｆ 溶接部
ｅｄ 端辺
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスロットを放射線状に備える固定子コアと、前記スロットにリード側が前記固定子コアの端面から突出するよう挿入される略Ｕ字状のセグメントと、前記セグメントのリード側が捻られて接合されることで環状に形成されるセグメントコイルとを備えるセグメント式固定子において、
前記固定子コア端面より突出する前記セグメントのコイルエンド部分に挿入される相間絶縁紙を備え、
前記相間絶縁紙は、前記固定子コア端面の円周方向に長い形状であり、前記固定子コアの内周側に配置されている内周側端部と前記固定子コアの外周側に配置されている外周側端部とを有し、前記内周側端部と前記外周側端部とが重ねられて、前記固定子コア端面対して同心円状に配置され、
前記内周側端部の端面は前記固定子コア内周側に隣接する前記セグメントの端部の捻り方向に向けられ、
前記外周側端部の端面は前記固定子コア外周側に隣接する前記セグメントの端部の捻り方向に向けられていることを特徴とするセグメント式固定子。
【請求項１】
複数のスロットを放射線状に備える固定子コアと、前記スロットにリード側が前記固定子コアの端面から突出するよう挿入される略Ｕ字状のセグメントと、前記セグメントのリード側が捻られて接合されることで環状に形成されるセグメントコイルとを備えるセグメント式固定子において、
前記固定子コア端面より突出する前記セグメントのコイルエンド部分に挿入される相間絶縁紙を備え、
前記相間絶縁紙は、前記固定子コア端面の円周方向に長い形状であり、前記固定子コアの内周側に配置されている内周側端部と前記固定子コアの外周側に配置されている外周側端部とを有し、前記内周側端部と前記外周側端部とが重ねられて、前記固定子コア端面対して同心円状に配置され、
前記内周側端部の端面は前記固定子コア内周側に隣接する前記セグメントの端部の捻り方向に向けられ、
前記外周側端部の端面は前記固定子コア外周側に隣接する前記セグメントの端部の捻り方向に向けられていることを特徴とするセグメント式固定子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２４４８８７（Ｐ２０１２−２４４８８７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１６１９９（Ｐ２０１１−１１６１９９）
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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