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発明の名称 相間絶縁紙
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−60819(P2007−60819A)
公開日 平成19年3月8日(2007.3.8)
出願番号 特願2005−243707(P2005−243707)
出願日 平成17年8月25日(2005.8.25)
代理人 【識別番号】110000291
【氏名又は名称】特許業務法人コスモス特許事務所
発明者 北村 学 / 服部 浩史
要約 課題
ステータコアに対する組み付け性が優れており、またコイルの相間絶縁性を十分に確保することができる安価な相間絶縁紙を提供すること。

解決手段
相間絶縁紙10UVにおいて、ステータコア52のスロット53に挿入される脚部25a,25bと、両端部で脚部25a,25bにより連結されるとともに、ステータコア両端面から突出してU相コイル51UとV相コイル51Vとの相間絶縁を行う平面部21と、この平面部21を脚部25a,25bに対し平行に折り曲げることによりステータコア内側方向に突出させた折り曲げ凸部21とを設ける。
特許請求の範囲
【請求項1】
ステータの相間絶縁を確保するために各コイル相間に挿入する相間絶縁紙において、
ステータコアのスロットに挿入される脚部と、
両端部で前記脚部により連結されるとともに、ステータコア両端面から突出して各コイル相間の絶縁を行う平面部と、
前記平面部を前記脚部に対し平行に折り曲げることにより前記ステータコア内側方向に突出させた折り曲げ凸部と、
を有することを特徴とする相間絶縁紙。
【請求項2】
請求項1に記載する相間絶縁紙において、
前記折り曲げ凸部のステータコア側端部は、前記平面部のステータコア側端部よりも前記ステータコア側に突き出ていることを特徴する相間絶縁紙。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載する相間絶縁紙において、
ステータコア両端面から突出しているコイルエンド部の幅(ステータ径方向の長さ)aとコイルエンド部の高さ(ステータ軸方向の長さ)bが、b/a>1となる関係を満たすステータに使用されることを特徴とする相間絶縁紙。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、モータの相間絶縁を確保するために各コイル相間に挿入する相間絶縁紙に関する。より詳細には、安価で組み付け性に優れた相間絶縁紙に関するものである。特に、車両駆動用のモータに用いるのに好適なものである。
【背景技術】
【0002】
モータ(ステータ)においては、異相コイル間に絶縁距離を持たせる(絶縁性を確保する)ために、各コイル相間に相間絶縁紙が挿入されている。例えば、三相のモータでは、U相とV相との間、V相とW相との間に相間絶縁紙がそれぞれ挿入されている。
【0003】
この相間絶縁紙は、一般的には平面形状であるため、次相のコイルをステータコアに挿入する際に、相間絶縁紙の位置がずれてしまったり、あるいは次相のコイルと相間絶縁紙が干渉して噛み込んでしまうおそれがあった。そして、このように相間絶縁紙の位置がずれたり、噛み込んでしまったりしてしまうと、各コイル相間における絶縁性を十分に確保することができなくなる。特に、車両駆動用のモータでは、モータ自体が大きく、ステータコアのスロット数も多く、複雑に入り込むコイルエンド形状となっているため、相間絶縁紙の位置ずれや噛み込みが発生しやすい。また、近年、ステータコアに対する相間絶縁紙の自動組み付けが望まれており、これに対応できる相間絶縁紙が必要となっている。
【0004】
そこで、各コイル相間に相間絶縁紙を確実に挿入することができ、また各コイル相間における絶縁性を十分に確保するための工夫が色々と提案されている。そのうちの1つとして、例えば、特開2004−166476号公報に開示されたものがある。ここに開示された相間絶縁紙は、図13に示すように、ステータコアのスロットに挿入される脚部140a,140bと、両端部で脚部140a,140bにより連結されてステータコアに挿入したときに両端面から突出する平面部120,130とを有する両面一体型(はしご型)の形状であり、平面部120,130が折り曲げられて上面が傾斜する凸部121,131が形成されたものである。
【0005】
【特許文献1】特開2004−166476号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記した相間絶縁紙では、脚部140a,140bがねじれてしまい組み付け性が悪くなるおそれがあった。このように脚部140a,140bがねじれてしまうのは、凸部121,131を形成するために平面部120,130を斜めに折り曲げているためである。
【0007】
ここで、相間絶縁紙の脚部におけるねじれを防止するために、図14に示すように、脚部と凸部とを平面部に貼り合わせて形成する相間絶縁紙が提案されている。なお、図14においてハッチングを施した箇所が貼り合わせ部分である。ところが、このような相間絶縁紙では、各パーツ(平面部、脚部、および凸部)を別々に形成してそれぞれを貼り合わる必要がある。このため、安価に相間絶縁紙を作製することができなかった。
このように現状においては、コスト面と組み付け性能とを両立させる相間絶縁紙が存在しないのである。
【0008】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、ステータコアに対する組み付け性が優れており、またコイルの相間絶縁性を十分に確保することができる安価な相間絶縁紙を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係る相間絶縁紙は、ステータの相間絶縁を確保するために各コイル相間に挿入する相間絶縁紙において、ステータコアのスロットに挿入される脚部と、両端部で前記脚部により連結されるとともに、ステータコア両端面から突出して各コイル相間の絶縁を行う平面部と、前記平面部を前記脚部に対し平行に折り曲げることにより前記ステータコア内側方向に突出させた折り曲げ凸部と、を有することを特徴とするものである。
【0010】
この相間絶縁紙では、平面部を脚部に対し平行に折り曲げることにより、折り曲げ凸部を形成しているので、脚部のねじれを防止することができる。このため、ステータコアに対する相間絶縁紙の組み付け性が非常に良い。また、折り曲げ凸部により、ステータコアに挿入済みのコイルのコイルエンド部を確実に覆うことができるので各コイル相間の絶縁性を十分に確保することができる。また、この相間絶縁紙は、折り曲げ加工により製作されるので、各パーツを別々に形成してそれぞれを貼り合わる必要がない。このため、安価に作製することができる。
【0011】
本発明に係る相間絶縁紙においては、前記折り曲げ凸部のステータコア側端部は、前記平面部のステータコア側端部よりも前記ステータコア側に突き出ていることが望ましい。
【0012】
最外相コイル(例えば、三相ステータではU相コイル)と、その次相コイル(例えば、三相コイルではV相コイル)との間に配設される相間絶縁紙は、ステータコア外側(径外方向)に倒れる傾向がある。このような場合に、相間絶縁紙によって最外相コイルと次相コイルと完全に隔離することができずに相間絶縁を十分に確保することができないおそれがある。
【0013】
そこで、この相間絶縁紙では、折り曲げ凸部のステータコア側端部を、平面部のステータコア側端部よりもステータコア側に突き出させている。こうすることにより、最外相コイルとその次相コイルとの間に配設される相間絶縁紙が、ステータコア外側(径外方向)に倒れたとしても、折り曲げ凸部のうちステータコア側に突出させた部分によって最外相コイルを覆って、最外相コイルと次相コイルとを完全に隔離することができる。このため、最外相コイルと次相コイルとの間における絶縁性をしっかり確保することができる。
【0014】
また、本発明に係る相間絶縁紙においては、ステータコア両端面から突出しているコイルエンド部の幅(ステータ径方向の長さ)aとコイルエンド部の高さ(ステータ軸方向の長さ)bが、b/a>1となる関係を満たすステータに使用されることが望ましい。
【0015】
本発明の相間絶縁紙を、コイルエンド部の幅aとコイルエンド部の高さbがb/a<1となる関係を満たすステータに使用すると、コイルを成形したときに相間絶縁紙が潰れてしまい(形状を保てなくなり)、各コイル相間の絶縁性を確保することができないおそれがあるからである。このため、コイルエンド部の幅aとコイルエンド部の高さbがb/a>1となる関係を満たすステータに使用することにより、各コイル相間の絶縁性を確保することができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明に係る相間絶縁紙によれば、上記した通り、ステータコアに対する組み付け性が優れており、またコイルの相間絶縁性を十分に確保することができる安価な相間絶縁紙を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、本発明の相間絶縁紙を具体化した最も好適な実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。本実施の形態は、車両駆動用のモータに使用されるステータに本発明を適用したものである。
【0018】
そこでまず、本実施の形態に係る相間絶縁紙が使用されるステータについて、図1〜図3を参照しながら説明する。図1は、ステータの概略構成を示す斜視図である。図2は、ステータの概略構成を示す断面図である。図3は、ステータコアの概略構成を示す斜視図である。ステータ50は、図1に示すように、U相コイル51U、V相コイル51V、およびW相コイル51Wを備える三相ステータである。このステータ50は、ステータコア52と、ステータコア52に配設される上記した三相のコイル51U,51V,51Wと、各コイルの相間(U相−V相間とV相−W相間)に配設される相間絶縁紙10UV,10VWとを備えている(図11、図12参照)。なお、相間絶縁紙10UV,10VWの詳細については後述する。
【0019】
そして、ステータ50は、図2に示すように、ステータコア両端面から突出しているコイルエンド部の幅(ステータ径方向の長さ)aとコイルエンド部の高さ(ステータ軸方向の長さ)bが、b/a>1となる関係を満たすものである。このような関係を満たすステータに本発明の相間絶縁紙を使用するのは、上記関係を満たさない(つまり、b/a<1となる)ステータに本発明の相間絶縁紙を使用すると、コイルを成形したときに相間絶縁紙が潰れてしまい(形状を保てなくなり)、各コイル相間の絶縁性を確保することができないおそれがあるからである。
【0020】
ここで、ステータコア52は、図3に示すように、複数枚の鋼板が積層されて一体的に接着されて形成されたドーナツ形状のものである。そして、ステータコア52の内周面には、各相コイル51U,51V,51Wを配設させるための複数のスロット53が所定の間隔をおいて形成されている。一方、各相のコイル51U,51V,51Wは、エナメル線を巻回して形成されたものである。そして、これら各相のコイル51U,51V,51Wが、相間絶縁紙10UV,10VWを介してステータコア52のスロット53に挿入されるようになっている。
【0021】
続いて、本実施の形態に係る相間絶縁紙について、図4〜図7を参照しながら説明する。図4は、U−V相間絶縁紙の概略構成を示す斜視図である。図5は、U−V相間絶縁紙の折り曲げ凸部を示す平面図である。図6は、ステータコアのスロット部分の横断面図である。図7は、V−W相間絶縁紙の概略構成を示す斜視図である。
【0022】
まず、U−V相間絶縁紙10UVについて説明する。U−V相間絶縁紙10UVは、図4に示すように、中央部分が略長方形状に切り抜かれた縦長の略長方形状をなし、硬質な紙材(または樹脂)により形成されたものである。なお、相間絶縁紙の大きさはモータ(ステータ)の大きさにより定まるので、モータ(ステータ)の大きさが異なれば相間絶縁紙の大きさも異なる。
【0023】
そして、U−V相間絶縁紙10UVにおいては、その上下に平面部20,20がそれぞれ形成されている。これら平面部20,20は、U−V相間絶縁紙10UVの両端で脚部25a,25bにより連結されて一体となっている。すなわち、U−V相間絶縁紙10UVがステータコア52に組み付けられた際、平面部20,20はステータコア52の両端面から突出するような両端面一体型(はしご型)の形状をなしている。
【0024】
ここで、各平面部20,20には、折り曲げ凸部21,21が形成されている。これらの折り曲げ凸部21は、平面部20を折り曲げることにより形成されている。具体的には、平面部20が脚部25a,25bに対して平行になるように山折りおよび谷折りされて折り曲げ凸部21が形成されている。このため、折り曲げ凸部21は、ステータコア内側方向に突出した凸形状となっている。このように凸形状の折り曲げ凸部21を形成することにより、U−V相間絶縁紙10UVがステータコア52に組み付けられた際に、既にステータコア52に挿入されているU相コイル51Uを覆うことができるようになっている。
【0025】
また、図5に示すように、折り曲げ凸部21のステータコア側端部(図中の破線丸部分参照)は、平面部20のステータコア側端部よりもステータコア側に突き出た突出部21aを有している。これにより、コイル成形時にU−V相間絶縁紙10UVがステータ外側に倒れたとしても、折り曲げ凸部21のうちステータコア側に突出させた突出部21aによって、U相コイル51UとV相コイル51Vとをしっかり隔離することができるようになっている。
【0026】
また、平面部20の高さは、U相コイル51UおよびV相コイル51V(正確には各相コイルのコイルエンド部)の高さよりも若干高くなっている。これにより、U相コイル51UおよびV相コイル51VがU−V相間絶縁紙10UVを乗り越えることを防止することができるようになっている。
【0027】
一方、脚部25a,25bは、上下に位置する平面部20,20を相間絶縁紙のステータ周方向両端部において連結しているものである。これらの脚部25a,25bの幅は、U−V相間絶縁紙10UVを挿入するステータコア52のスロット53の幅よりもと同等もしくは若干大きめに形成されている。これにより、U−V相間絶縁紙10UVをステータコア52に挿入、より詳しく述べると脚部25a,25bをステータコア52のスロット53に挿入すると、図6に示すように、脚部25a,25bの弾発力により、脚部25a,25bがステータコア52のスロット53内でずれることなくしっかりと保持されるようになっている。
【0028】
次に、V−W相間絶縁紙10VWについて説明する。V−W相間絶縁紙10VWは、図7に示すように、中央部分が略長方形状に切り抜かれた縦長の略長方形状をなし、硬質な紙材(または樹脂)により形成されたものである。なお、相間絶縁紙の大きさはモータ(ステータ)の大きさにより定まるので、モータ(ステータ)の大きさが異なれば相間絶縁紙の大きさも異なる。
【0029】
そして、V−W相間絶縁紙10VWにおいては、その上下に平面部30,30がそれぞれ形成されている。これら平面部30,30は、V−W相間絶縁紙10VWの両端で脚部35a,35bにより連結されて一体となっている。すなわち、V−W相間絶縁紙10VWがステータコア52に組み込まれた際、平面部30,30はステータコア52の両端面から突出するような両端面一体型(はしご型)の形状をなしている。
【0030】
ここで、各平面部30,30には、折り曲げ凸部31,31が形成されている。これらの折り曲げ凸部31は、平面部30を折り曲げることにより形成されている。具体的には、平面部30が脚部35a,35bに対して平行になるように山折りおよび谷折りされて折り曲げ凸部31が形成されている。このため、折り曲げ凸部31は、ステータコア内側方向に突出した凸形状となっている。このように凸形状の折り曲げ凸部31を形成することにより、V−W相間絶縁紙10VWがステータコア52に組み付けられた際に、既にステータコア52に挿入されているV相コイル51Vを覆うことができるようになっている。
【0031】
なお、折り曲げ凸部31のステータコア側端部は、U−V相間絶縁紙10UVとは異なり、平面部30のステータコア側端部より突き出していない。なぜなら、コイル成形時にV−W相間絶縁紙10はステータ外側に倒れることがほとんどないからである。もちろん、折り曲げ凸部31のステータコア側端部を、U−V相間絶縁紙10UVのように、平面部30のステータコア側端部より突き出させてもよい。
【0032】
また、平面部30の高さは、V相コイル51VおよびW相コイル51W(正確には各相コイルのコイルエンド部)の高さよりも若干高くなっている。これにより、V相コイル51VおよびW相コイル51WがV−W相間絶縁紙10VWを乗り越えることを防止することができるようになっている。
【0033】
一方、脚部35a,35bは、上下に位置する平面部30,30を相間絶縁紙のステータ周方向両端部で連結しているものである。これらの脚部35a,35bの幅は、V−W相間絶縁紙10VWを挿入するステータコア52のスロット53の幅と同等もしくは若干大きめに形成されている。これにより、V−W相間絶縁紙10VWをステータコア52に挿入、より詳しく述べると脚部35a,35bをステータコア52のスロット53に挿入すると、脚部35a,35bの弾発力により、脚部35a,35bがステータコア52のスロット53内でずれることなくしっかりと保持されるようになっている。
【0034】
次に、上記の構成を有する相間絶縁紙10UV,10VWを使用してステータ50を組み立てる作業について、図8〜図10を参照しながら説明する。図8は、U相コイルをステータコアに挿入した状態を示す説明図である。図9は、1枚のU−V相間絶縁紙をステータコアに組み付けた後の状態を示す説明図である。図10は、ステータコアに対するU−V相間絶縁紙の組み付けが終了した状態を示す説明図である。
【0035】
まず、公知のインサータ方式により、図8に示すようにU相コイル51Uがステータコア52のスロット53に挿入され、U相コイル51Uの拡張が行われる。なお、コイルの拡張とは、次相のコイル(V相コイル51V)をステータコア52に挿入するためにステータコア52のスロット53を空けておくための工程である。
【0036】
そして、U相コイル51Uの拡張が終了すると、U−V相間絶縁10UVがステータコア52に挿入される。このU−V相間絶縁紙10UVの挿入は、図示しない挿入治具を用いて自動的に行われる。すなわち、まず、挿入治具に保持されたU−V相間絶縁紙10UVが、ステータコア52の内周側に配置される。次いで、挿入治具に保持されたU−V相間絶縁紙10UVがステータコア52に挿入される。つまり、U−V相間絶縁紙10UVの脚部25a,25bがステータコア52のスロット53内に押し込まれる。このとき、図9に示すように、U相コイル51Uがステータコア52のスロット53に挿入されている部分にU−V相間絶縁紙10UVの折り曲げ凸部21が配置されるように挿入される。そして、U−V相間絶縁紙10UVをステータコア52に組み付けるときに、脚部25a,25bにねじれが発生していないので、ステータコア52に対するU−V相間絶縁紙10UVの組み付け性が非常に良い。
【0037】
その後、順次、U−V相間絶縁紙10UVが、上記のようにして、平面部20の一部が互いに重なり合うように、ステータコア52に組み付けられる。具体的には、図10に示すように、既に組み付け済みのU−V相間絶縁紙10UVの脚部25aが挿入されているスロット53aに隣接するスロット53bに対し、次に挿入するU−V相間絶縁紙10UVの脚部25bが挿入される。これにより、平面部20の重なり部分で脚部25a,25bのみによりコイル相間の絶縁性を確保している部分をカバーすることができる。したがって、各コイル相間における絶縁性の信頼性が大幅に向上する。なお、本実施の形態では、U相コイル51Uが挿入されたステータコア52に対して、8枚のU−V相間絶縁紙10UVが組み付けられる。かくして、ステータコア52の全周に隙間なくU−V相間絶縁紙10UVが配置されることになる。
【0038】
次いで、V相コイル51Vがステータコア52のスロット53に挿入された後、上記した手順と同様にして、V−W相間に配設されるV−W相間絶縁紙10VWがステータコア52に組み付けられる。さらに、W相コイル51Wがステータコア52に挿入され、コイルの最終成形が行われて三相ステータ50が完成する。
【0039】
ここで、完成後のステータ50におけるU−V相間絶縁紙10UVおよびV−W相間絶縁紙10VWの状態について、図11および図12を参照しながら説明する。図11は、U−V相間絶縁紙のステータにおける状態を示す断面図である。図12は、V−W相間絶縁紙のステータにおける状態を示す断面図である。
【0040】
ステータ50においてU−V相間絶縁紙10UVは、図11に示すように、ステータコア外側(径外方向)に倒れている。こうなると、U−V相間絶縁紙10UVによってU相コイル51UとV相コイル51Vとを完全に隔離することができずに、U相コイル51UとV相コイル51Vとの相間絶縁を十分に確保することができないおそれがある。
【0041】
しかしながら、U−V相間絶縁紙10UVでは、折り曲げ凸部21のステータコア側端部を、平面部20のステータコア側端部よりもステータコア側に突き出した突出部21aが形成されている。これにより、U−V相間絶縁紙10UVが、図11に示すようにステータコア外側(径外方向)に倒れても、折り曲げ凸部21のうちステータコア側に突出した突出部21aにより、U相コイル51UとV相コイルを完全に隔離して絶縁性をしっかり確保している。
【0042】
また、ステータ50においてV−W相間絶縁紙10VWは、図12に示すように、ステータコア内側(径内方向)に倒れている。このため、V−W相間絶縁紙10VWは、U−V相間絶縁紙10UVのように折り曲げ凸部に突出部を設けなくても、V相コイル51VとW相コイル51Wとを完全に隔離して絶縁性をしっかり確保している。
【0043】
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係る相間絶縁紙10UV,10VWは、平面部20,30を脚部25a,25b,35a,35bに対し平行に折り曲げることにより、折り曲げ凸部21,31を形成しているので、脚部25a,25b,35a,35bのねじれを防止することができる。このため、ステータコア52に対する相間絶縁紙10UV,10VWの組み付け性が非常に良い。また、相間絶縁紙10UV,10VWは、折り曲げ加工により製作されるので、各パーツを別々に形成してそれぞれを貼り合わる必要がないため、安価に作製することができる。
【0044】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、車両駆動用のモータに対し本発明に係る相間絶縁紙およびステータを適用したものを例示したが、本発明は車両用のモータに限られることなく、分布巻きを用いたあらゆる用途に使用されるモータに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】ステータの概略構成を示す斜視図である。
【図2】ステータの概略構成を示す断面図である。
【図3】ステータコアの概略構成を示す斜視図である。
【図4】U−V相間絶縁紙の概略構成を示す斜視図である。
【図5】U−V相間絶縁紙の折り曲げ凸部を示す平面図である。
【図6】ステータコアのスロット部分の横断面図である。
【図7】V−W相間絶縁紙の概略構成を示す斜視図である。
【図8】U相コイルをステータコアに挿入した状態を示す説明図である。
【図9】1枚のU−V相間絶縁紙をステータコアに組み付けた後の状態を示す説明図である。
【図10】ステータコアに対するU−V相間絶縁紙の組み付けが終了した状態を示す説明図である。
【図11】ステータにおけるU−V相間絶縁紙の状態を示す断面図である。
【図12】ステータにおけるV−W相間絶縁紙の状態を示す断面図である。
【図13】従来の相間絶縁紙の概略構成を示す平面図である。
【図14】従来の別の相間絶縁紙の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【0046】
10UV U−V相間絶縁紙
10VW V−W相間絶縁紙
20 平面部
21 折り曲げ凸部
21a 突出部
25a,25b 脚部
30 平面部
31 折り曲げ凸部
35a,35b 脚部
50 ステータ
51U U相コイル
51V V相コイル
51W W相コイル
52 ステータコア
53 スロット




 

 


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