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公開番号2021158756
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211007
出願番号2020055848
出願日20200326
発明の名称回転電機
出願人株式会社豊田自動織機
代理人個人,個人
主分類H02K 3/46 20060101AFI20210910BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】回転電機の小型化を図ること。
【解決手段】第1空気軸受51が、各インシュレータ30のフランジ内壁35に対してステータコア16の径方向で重なる位置であって、且つステータコア16の軸線寄りに配置されている。そして、フランジ内壁35からステータコア16の径方向内側に突出する案内部61によって、渡り線29U,29V,29Wを、フランジ内壁35よりもステータコア16の径方向内側で生じるデッドスペースを利用して案内するようにした。したがって、渡り線29U,29V,29Wを配置するために、渡り線29U,29V,29Wのスペースを別途確保する必要が無い。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
筒状のステータコア、及び前記ステータコアに巻回されるコイルを有するステータと、
前記ステータの内側に配置されるロータと、
前記ロータを回転可能に支持する軸受と、
前記ステータコアと前記コイルとを絶縁するインシュレータと、を備え、
前記ステータコアにおける軸線方向に位置する端面から前記コイルの一部であるコイルエンドが突出しており、
前記コイルは、前記ステータコア及び前記インシュレータに巻線が巻回されることによりそれぞれ形成されるU相、V相、及びW相のコイル部を含み、同相の前記コイル部は、前記巻線の一部である渡り線によって接続されている回転電機であって、
前記インシュレータは、前記コイルエンドに対して前記ステータコアの径方向で重なる位置であって、且つ前記ステータコアの軸線寄りに位置するインシュレータ内壁を有し、
前記軸受の少なくとも一部は、前記インシュレータ内壁に対して前記ステータコアの径方向で重なる位置であって、且つ前記ステータコアの軸線寄りに配置されており、
前記インシュレータは、前記インシュレータ内壁から前記ステータコアの径方向内側に突出して、前記渡り線を前記インシュレータ内壁よりも前記ステータコアの径方向内側で案内する案内部を有していることを特徴とする回転電機。
続きを表示(約 290 文字)【請求項2】
前記案内部における前記インシュレータ内壁からの突出位置は、前記各相のコイル部それぞれに対応して前記ステータコアの軸線方向で異なっていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
【請求項3】
前記案内部は、
前記インシュレータ内壁から前記ステータコアの径方向に延在する板状の第1案内壁と、
前記第1案内壁における前記インシュレータ内壁とは反対側の縁部から前記ステータコアの軸線方向であって、且つ前記ステータコアから離間する方向へ延在する板状の第2案内壁と、を有していることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の回転電機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、回転電機に関する。
続きを表示(約 7,400 文字)【背景技術】
【0002】
回転電機は、ステータと、ロータと、を備えている。ステータは、筒状のステータコア、及びステータコアに巻回されるコイルを有している。ロータは、ステータの内側に配置されており、軸受によって回転可能に支持されている。ステータコアにおける軸線方向に位置する端面からは、コイルの一部であるコイルエンドが突出している。また、回転電機は、例えば特許文献1に開示されているように、ステータコアとコイルとを絶縁するインシュレータを備えている。そして、コイルは、ステータコア及びインシュレータに巻線が巻回されることによりそれぞれ形成されるU相、V相、及びW相のコイル部を含んでおり、同相のコイル部は、巻線の一部である渡り線によって接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2018−57074号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、軸受が、例えば、ステータコアの軸線方向においてコイルエンドよりもステータコアとは反対側に配置されていると、その分、回転電機の軸長が長くなってしまい、回転電機が大型化してしまう。また、渡り線が、例えば、ステータコアの軸線方向においてコイルエンドよりもステータコアとは反対側に配置されていると、その分、回転電機の軸長が長くなってしまい、回転電機が大型化してしまう。さらに、渡り線が、例えば、コイルエンドに対してステータコアの径方向で重なる位置であって、且つコイルエンドよりもステータコアの径方向外側に配置されていると、その分、回転電機が、ステータコアの径方向において大型化してしまう。
【0005】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、小型化を図ることができる回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決する回転電機は、筒状のステータコア、及び前記ステータコアに巻回されるコイルを有するステータと、前記ステータの内側に配置されるロータと、前記ロータを回転可能に支持する軸受と、前記ステータコアと前記コイルとを絶縁するインシュレータと、を備え、前記ステータコアにおける軸線方向に位置する端面から前記コイルの一部であるコイルエンドが突出しており、前記コイルは、前記ステータコア及び前記インシュレータに巻線が巻回されることによりそれぞれ形成されるU相、V相、及びW相のコイル部を含み、同相の前記コイル部は、前記巻線の一部である渡り線によって接続されている回転電機であって、前記インシュレータは、前記コイルエンドに対して前記ステータコアの径方向で重なる位置であって、且つ前記ステータコアの軸線寄りに位置するインシュレータ内壁を有し、前記軸受の少なくとも一部は、前記インシュレータ内壁に対して前記ステータコアの径方向で重なる位置であって、且つ前記ステータコアの軸線寄りに配置されており、前記インシュレータは、前記インシュレータ内壁から前記ステータコアの径方向内側に突出して、前記渡り線を前記インシュレータ内壁よりも前記ステータコアの径方向内側で案内する案内部を有している。
【0007】
これによれば、軸受の少なくとも一部が、インシュレータ内壁に対してステータコアの径方向で重なる位置であって、且つステータコアの軸線寄りに配置されているため、軸受の少なくとも一部を、コイルエンドに対してステータコアの径方向で重なる位置であって、且つステータコアの軸線寄りに配置することができる。したがって、例えば、軸受が、コイルエンドに対してステータコアの径方向で重なっておらず、ステータコアの軸線方向においてコイルエンドよりもステータコアとは反対側に配置されている場合に比べると、回転電機の軸長を短くすることができ、回転電機の小型化を図ることができる。
【0008】
ここで、軸受の少なくとも一部を、インシュレータ内壁に対してステータコアの径方向で重なる位置であって、且つステータコアの軸線寄りに配置すると、インシュレータ内壁よりもステータコアの径方向内側には、デッドスペースが生じる。そこで、インシュレータ内壁からステータコアの径方向内側に突出する案内部によって、渡り線を、インシュレータ内壁よりもステータコアの径方向内側で生じるデッドスペースを利用して案内するようにした。これによれば、例えば、ステータコアの軸線方向においてコイルエンドよりもステータコアとは反対側や、コイルエンドに対してステータコアの径方向で重なる位置であって、且つコイルエンドよりもステータコアの径方向外側に、渡り線を配置するスペースを確保する必要が無い。すなわち、渡り線を配置するために、渡り線のスペースを別途確保する必要が無いため、回転電機の小型化を図ることができる。
【0009】
上記回転電機において、前記案内部における前記インシュレータ内壁からの突出位置は、前記各相のコイル部それぞれに対応して前記ステータコアの軸線方向で異なっているとよい。
【0010】
これによれば、案内部によって案内される各相のコイル部の渡り線の案内位置をステータコアの軸線方向でずらすことができるため、各相のコイル部の渡り線が干渉してしまうことを回避しつつ、各相のコイル部の渡り線を案内部によって案内することができる。ここで、案内部は、インシュレータ内壁からステータコアの径方向内側に突出しているため、回転電機がステータコアの径方向において大型化しがちである。そこで、案内部におけるインシュレータ内壁からの突出位置を、各相のコイル部それぞれに対応してステータコアの軸線方向で異ならせることで、各相のコイル部の渡り線の干渉を回避するようにした。よって、例えば、案内部におけるインシュレータ内壁からの突出長さを、各相のコイル部それぞれに対応して異なるようにし、案内部によって案内される各相のコイル部の渡り線の案内位置をステータコアの径方向でずらす場合に比べると、回転電機がステータコアの径方向において大型化してしまうことを抑制することができる。
【0011】
上記回転電機において、前記案内部は、前記インシュレータ内壁から前記ステータコアの径方向に延在する板状の第1案内壁と、前記第1案内壁における前記インシュレータ内壁とは反対側の縁部から前記ステータコアの軸線方向であって、且つ前記ステータコアから離間する方向へ延在する板状の第2案内壁と、を有しているとよい。
【0012】
これによれば、各相の渡り線の間の沿面距離が確保し易くなるため、各相の渡り線の間の絶縁を確保し易くすることができる。さらに、各相の渡り線とステータコアとの間の沿面距離が確保し易くなるため、各相の渡り線とステータコアとの絶縁を確保し易くすることができる。
【発明の効果】
【0013】
この発明によれば、回転電機の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
実施形態における回転電機を説明するための断面図。
回転電機の一部分を拡大して示す断面図。
ステータの断面図。
ステータの一部分を示す分解斜視図。
ステータの斜視図。
ステータの正面図。
ステータの一部分を拡大して示す斜視図。
(a)、(b)、及び(c)は各相のインシュレータの一部を拡大して示すステータの平面図。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、回転電機を具体化した一実施形態を図1〜図8にしたがって説明する。
図1及び図2に示すように、回転電機10は、筒状のハウジング11内に収容されている。ハウジング11は、有底筒状の第1ハウジング構成体12と、第1ハウジング構成体12に連結される板状の第2ハウジング構成体13と、を備えている。第1ハウジング構成体12及び第2ハウジング構成体13は金属製であり、例えば、アルミニウム製である。
【0016】
第1ハウジング構成体12は、板状の底壁12aと、底壁12aの外周部から筒状に延びる周壁12bと、を有している。底壁12aの内面の中央部には、筒状のボス部12fが突出している。第2ハウジング構成体13は、周壁12bにおける底壁12aとは反対側の開口を閉塞した状態で第1ハウジング構成体12に連結されている。第2ハウジング構成体13の中央部には、貫通孔13hが形成されている。第2ハウジング構成体13の内面における貫通孔13hの周囲には、筒状のボス部13fが突出している。貫通孔13hとボス部13fの内側は連通している。貫通孔13hの軸心とボス部12fの軸心とは一致している。また、両ボス部12f,13fの軸心は一致している。
【0017】
回転電機10は、ステータ14と、ロータ15と、を備えている。ステータ14は、第1ハウジング構成体12の周壁12bの内周面に固定される円筒状のステータコア16と、ステータコア16に巻回されるコイル17と、を有している。なお、以下の説明において、ステータコア16の軸線L1が延びる方向を、「ステータコア16の軸線方向」と記載する。ロータ15は、ハウジング11内において、ステータ14の径方向内側に回転可能な状態で配置されている。
【0018】
図3に示すように、ステータコア16は、円筒状のヨーク18と、ヨーク18の内周面18aからステータコア16の径方向に延びる複数のティース19と、を有している。本実施形態のステータコア16は、ティース19を6つ有している。各ティース19は、ステータコア16の周方向に間隔をあけて配置されるとともにヨーク18の内周面18aからステータコア16の軸線L1に向けて延びている。6つのティース19は、ステータコア16の周方向に等間隔置きに配置されている。したがって、6つのティース19は、ステータコア16の周方向に60度置きに配置されている。各ティース19におけるヨーク18とは反対側の面19aは、弧状に湾曲する円弧面である。各ティース19の面19aは、同心円上に位置している。なお、本実施形態のステータコア16は、特に図示は省略するが、ティース19を有する分割コアを周方向に複数連結することにより構成されている。
【0019】
図3及び図4に示すように、各ティース19は、ヨーク18の内周面18aから延在するティース延在部20と、ティース延在部20におけるヨーク18とは反対側の端部からステータコア16の周方向両側に突出する一対のティース鍔部21と、をそれぞれ有している。ステータコア16は、ヨーク18の周方向で隣り合うティース19の間に形成されるスロット22を有している。
【0020】
また、各ティース19は、ティース延在部20からステータコア16の周方向両側に突出する一対のインシュレータ案内部23をそれぞれ有している。一対のインシュレータ案内部23は、一対のティース延在部20におけるティース鍔部21よりもヨーク18側の部位からステータコア16の周方向両側にそれぞれ突出している。
【0021】
図4に示すように、ステータコア16の軸線方向に位置するヨーク18の両端面18eは平坦面状である。ステータコア16の軸線方向に位置する各ティース19の両端面19eは平坦面状である。ステータコア16の軸線方向におけるヨーク18の長さとステータコア16の軸線方向における各ティース19の長さとは同じである。よって、ヨーク18の端面18e及び各ティース19の端面19eは同一平面上に位置している。そして、ヨーク18の両端面18e及び各ティース19の両端面19eは、ステータコア16の軸線方向に位置する両端面16eを形成している。
【0022】
図3及び図4に示すように、回転電機10は、ステータコア16とコイル17とを絶縁する樹脂製のインシュレータ30を複数備えている。各インシュレータ30は、各ティース19に対してそれぞれ装着されている。
【0023】
図3に示すように、コイル17は、各インシュレータ30を介してステータコア16の各ティース19に巻線17aがそれぞれ集中巻きで巻回されることにより構成されている。詳細には、コイル17は、ステータコア16及びインシュレータ30に巻線17aが集中巻きで巻回されることにより形成されるU相、V相、及びW相のコイル部27U,27V,27Wを含んでいる。各相のコイル部27U,27V,27Wの一部は、各ティース19を挟んで隣り合うスロット22の内部にそれぞれ位置している。
【0024】
各相のコイル部27U,27V,27Wは、ステータコア16の周方向で2つ置きにそれぞれ配置されている。本実施形態において、各相のコイル部27U,27V,27Wは、それぞれ2つずつある。ステータコア16の周方向で隣り合うコイル部27U,27V,27W同士は互いに異なる相である。
【0025】
図3及び図4に示すように、各インシュレータ30は、ヨーク18の内周面18aに沿って延びる細長板状の一対の外壁31と、各ティース19の一対のインシュレータ案内部23に沿って延びる細長板状の一対の内壁32と、各ティース延在部20の両側面それぞれに沿って延びる細長板状の一対の側壁33と、を有している。一対の外壁31の長手方向、一対の内壁32の長手方向、及び一対の側壁33の長手方向はそれぞれ一致している。一対の外壁31の短手方向と一対の内壁32の短手方向とは互いに一致している。したがって、一対の外壁31と一対の内壁32とは互いに平行に延びている。一対の側壁33の短手方向は、一対の外壁31の厚み方向及び一対の内壁32の厚み方向に対して直交する方向と一致している。
【0026】
一対の外壁31の長手方向の長さ、一対の内壁32の長手方向の長さ、及び一対の側壁33の長手方向の長さは、ステータコア16の軸線方向の長さよりも長い。一対の外壁31の長手方向の長さは、一対の内壁32の長手方向の長さ及び一対の側壁33の長手方向の長さよりも長い。一対の内壁32の長手方向の長さは、一対の側壁33の長手方向の長さよりも長い。
【0027】
各インシュレータ30の一対の外壁31の一方は、各ティース19に対してステータコア16の周方向の一方側に配置されるとともに、各インシュレータ30の一対の外壁31の他方は、各ティース19に対してステータコア16の周方向の他方側に配置されている。また、各インシュレータ30の一対の内壁32の一方は、各ティース19に対してステータコア16の周方向の一方側に配置されるとともに、各インシュレータ30の一対の内壁32の他方は、各ティース19に対してステータコア16の周方向の他方側に配置されている。そして、各インシュレータ30の一対の側壁33の一方は、各ティース延在部20の両側面の一方に沿って延びた状態で、一対の外壁31の一方と一対の内壁32の一方とを接続している。また、各インシュレータ30の一対の側壁33の他方は、各ティース延在部20の両側面の他方に沿って延びた状態で、一対の外壁31の他方と一対の内壁32の他方とを接続している。
【0028】
また、各インシュレータ30は、一対の外壁31の長手方向の一方の端部同士を接続する板状のフランジ外壁34と、一対の内壁32の長手方向の一方の端部同士を接続する板状のフランジ内壁35と、一対の側壁33の長手方向の一方の端部同士を接続する板状の接続壁36と、を有している。
【0029】
各インシュレータ30は、一対の外壁31の長手方向の一方の端部とフランジ外壁34との間に段差部37を有している。段差部37は、各外壁31における内壁32とは反対側の面と、フランジ外壁34におけるフランジ内壁35とは反対側の面とを接続している。段差部37は、フランジ外壁34の厚み方向に延びている。また、各外壁31における内壁32側の面と、フランジ外壁34におけるフランジ内壁35側の面とは互いに同一面上に位置している。したがって、フランジ外壁34の厚みは、各外壁31の厚みより厚くなっている。各インシュレータ30の段差部37は、ヨーク18の端面18eに当接している。したがって、フランジ外壁34は、ステータコア16の軸線方向でヨーク18と対向する位置に配置されるとともにステータコア16の端面16eからステータコア16の軸線方向に突出している。
【0030】
各内壁32における外壁31側の面と、フランジ内壁35におけるフランジ外壁34側の面とは互いに同一面上に位置している。また、各内壁32における外壁31とは反対側の面と、フランジ内壁35におけるフランジ外壁34とは反対側の面とは互いに同一面上に位置している。各インシュレータ30のフランジ内壁35の一部分は、各ティース19の端面19eに当接している。したがって、フランジ内壁35は、ステータコア16の軸線方向でティース19と対向する位置に配置されるとともにステータコア16の端面からステータコア16の軸線方向に突出している。フランジ内壁35は、フランジ外壁34に対してステータコア16の径方向で重なる位置であって、且つステータコア16の軸線L1寄りに配置されている。
(【0031】以降は省略されています)

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