JP2000308314A - 回転電機のステータおよびその製造方法 - Google Patents

回転電機のステータおよびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スロット角部における絶縁性を向上したステ
ータおよびその製造方法を提供すること。 【解決手段】 ステータコア１に形成され、内周側に開
口４ａが形成された複数のスロット４にシート状の絶縁
部材２を筒状にして挿入し、スロット４から出ている絶
縁部材２の一方の端部を拡開し、絶縁部材２を一方の端
部側に所定量移動し、一方の端部側から電気導体３を挿
入することを特徴としている。これによると、絶縁部材
２の拡開された端部はスロット４外に移動されているの
で、加熱成形器５により加圧されて厚さが薄くなってい
る加熱成形加工痕２ｃの部分で絶縁性が損なわれること
がない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スロットの角部に
おける絶縁耐力を向上した回転電機のステータおよびそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】回転電機のステータのスロットの角部に
おける絶縁耐力を向上するための構成として、特開昭５
８−１５７３４９号公報に記載されているものが知られ
ている。この従来技術では、電気絶縁部材のスロット角
部に当接する部分に波形状の折り目を予め形成してお
き、その後スロット外に出ている絶縁部材端部を加熱、
拡開している。これにより、電気導体のスロットへの挿
入性を向上するとともに、電気導体とスロット角部との
距離を保ち、絶縁性を確保している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
では、絶縁部材端部を加熱、拡開する際には、加熱成形
型をステータコアに押しつけているので、スロットの角
部に圧接される電気絶縁部材の厚さが減少している。そ
のため、電気導体がスロット角部に押しつけられると、
絶縁不良を生じるおそれがある。この問題は、電気導体
のスロット占積率が大きくなると、波形状の折り目によ
る電気導体とスロット角部との距離の確保が困難となる
ため顕著となる。
【０００４】本発明は、上記問題に鑑みなされたもので
あり、スロット角部における絶縁性を向上したステータ
およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、回転電機のステータコ
ア（１）に形成され、内周側に開口（４ａ）が形成され
た複数のスロット（４）にシート状の絶縁部材（２）を
筒状にして挿入し、スロット（４）から出ている絶縁部
材（２）の一方の端部を拡開し、絶縁部材（２）を一方
の端部側に所定量移動し、一方の端部側から電気導体
（３）を挿入することを特徴としている。
【０００６】また、請求項２に記載の発明によると、一
方の端部の拡開は、加熱された加熱成形器（５）を押し
つけて行われることを特徴としている。これによると、
絶縁部材（２）の端部が拡開されているため、電気導体
（３）のスロットへの挿入性が向上する。また、絶縁部
材（２）の拡開された端部はスロット（４）外に移動さ
れているので、加熱成形器（５）により加圧されて厚さ
が薄くなっている加熱成形加工痕（２ｃ）の部分で絶縁
性が損なわれることがない。
【０００７】請求項３に記載の発明では、加熱成形器
（５）は、錐状の成形部（５ａ）を有することを特徴と
している。これによると、加熱成形器（５）を絶縁部材
（２）の端部に押しつけることにより、絶縁部材（２）
の端部を容易に拡開することができる。請求項４に記載
の発明によると、加熱成形器（５）は、複数個の成形部
（５ａ）を有していることを特徴としている。
【０００８】これによると、複数箇所の絶縁部材（２）
を同時に加熱成形可能となっている。これにより、複数
箇所の絶縁部材（２）の端部の拡開を同時に行うことが
できるので、製造工数を短縮することが可能となる。請
求項５に記載の発明によると、一方の端部の拡開は、加
熱成形器（５）により一方の端部の一部を成形後、加熱
成形器（５）をステータコア（１）の周方向に移動し
て、一方の端部の他を成形して行われることを特徴とし
ている。
【０００９】これによると、多スロットでスロット間隔
の狭いステータコア（１）について、絶縁部材（２）の
拡開工程を行うときには、数個のスロット置きに成形部
（５ａ）を設け、周方向に移動して順次拡開成形を行う
ことにより、隣接する成形部（５ａ）が干渉し合うこと
なく、容易に拡開工程を行うことができる。請求項６に
記載の発明によると、電気導体（３）は、絶縁部材
（２）を軸方向に支持しながら挿入を開始し、その後、
絶縁部材（２）の支持を解除して、電気導体（３）をさ
らに挿入することを特徴としている。
【００１０】これによると、押し上げ工程によって押し
上げられた加熱成形加工痕（２ｃ）が再びスロット
（４）の角部（４ｂ）まで押し込まれるのを防止し、絶
縁性を確保している。請求項７に記載の発明によると、
絶縁部材（２）は、重なり合ってラップ部（２ａ）を形
成しており、絶縁部材（２）は、ラップ部（２ａ）をス
ロット（４）の内壁面に対向させて挿入されることを特
徴としている。また、請求項８に記載の発明によると、
絶縁部材（２）は、ラップ部（２ａ）をスロット（４）
の外径方向の内壁面に対向させて挿入されることを特徴
としている。
【００１１】これによると、ラップ部（２ａ）は、スロ
ット（４）の内壁面に対向して位置し、スロット（４）
内周側の開口（４ａ）は絶縁部材（２）により塞がれて
いる。これにより、電気導体（３）とスロット（４）の
内壁面との間でラップ部（２ａ）を挟み込んで固定でき
るため、車両用交流発電機の高振動下でも確実に電気絶
縁を図れる。
【００１２】また、請求項９から請求項１４に記載のス
テータも、上記した方法により製造されたステータと同
様の作用効果が得られる。なお、上記各手段の括弧内の
符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応
関係を示すものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。図１は、本発明の実施形態におけるス
テータコアのスロットに電気絶縁部材を挿入し、端部を
拡開した状態を示す斜視図、図２はステータコアに挿入
される電気導体の模式的形状の斜視図、図３から図７は
電気絶縁部材の拡開工程を示す図、図８および図９は電
気導体の押し上げ工程を示す図、そして図１０および図
１１は電気導体の挿入工程を示す図である。
【００１４】ステータは円環状のステータコア１と、複
数のシート状の電気絶縁部材２と、複数のＵ字状の電気
導体３とから構成されている。ステータコア１は、薄い
珪素鋼板を重ね合わせたものである。ステータコア１に
は、内周側に開口４ａを有する多数のスロット４が等間
隔に形成されており、３相のステータコイルを収容でき
るようになっている。また、電気絶縁部材２としては、
例えば、絶縁紙や不織布シートを用いることができる。
【００１５】Ｕ字状の電気導体３は、図２に示すよう
に、スロット４に対応した矩形断面を持つ銅線である。
この電気導体３は、スロット４への収容部３ａ、収容部
３ａをつなぐターン部３ｂ、および他の電気導体と接続
される接続端部３ｃで構成されている。このＵ字状の電
気導体３の２つの収容部３ａは所定ピッチ離れたスロッ
ト４に挿入される。そして、Ｕ字状の電気導体３の２つ
の接続端部３ｃを所定方向に所定ピッチ捻った後、他の
Ｕ字状電気導体３の接続端部３ｃと接続することによ
り、ステータコイルが形成される。なお、収容部３ａと
ターン部３ｂとは、折り曲げ部３ｄによって接続されて
いる。
【００１６】次にスロット４への電気絶縁部材２の挿入
工程および拡開工程を図３から図７を用いて説明する。
図３から図７は、ステータの外径方向から見た部分的な
側面図である。まず、シート状の電気絶縁部材２の端部
を互いに重ね合わせて筒状にする。この際、電気絶縁部
材２の重なりあった端部によりラップ部２ａが形成され
る。そして、このラップ部２ａをスロット４の外径方向
の内壁面と対向するように、筒状に形成された電気絶縁
部材２をスロット４の軸方向一端から挿入する。これに
より、図３に示すように、各スロット４に円筒状に形成
された電気絶縁部材２が並んだ状態が得られる。
【００１７】次に、スロット４から出ている電気絶縁部
材２の一方側に所定温度に加熱された加熱成形器５を圧
接する。加熱成形器５は、四角錐状をした複数の加熱成
形部５ａが一体となって連なっている。加熱成形部５ａ
の先端部５ｂは、スロット４の形状に対応して形成さ
れ、スロット４に挿入可能となっている。また、加熱成
形部５ａは、複数のスロット４に１つ置きに同時に挿入
可能となっている。
【００１８】図４に示すように、加熱成形部５ａが所定
温度に加熱された加熱成形器５を図示しない駆動装置に
より、電気絶縁部材２の端部に当接するように移動す
る。そして、図５に示すように、加熱成形部５ａをスロ
ット４から出ている電気絶縁部材２に圧接して加熱成形
加工することにより、電気絶縁部材２の端部をラッパ状
に拡開する。この電気絶縁部材２の端部を拡開する工程
により、電気絶縁部材２の拡開部２ｂが形成される。
【００１９】この拡開工程において、電気絶縁部材２は
加熱成型部５ａによりステータコア１の軸方向端面とス
ロット４の内壁面で形成されるスロット角部４ｂに押し
つけられる。そのため、電気絶縁部材２のスロット角部
４ｂに押しつけられた部分には、他の部分に比べて厚さ
が薄くなっている加熱成形加工痕２ｃが形成される。電
気絶縁部材２の端部が拡開成形された後、図６に示すよ
うに、駆動装置により加熱成形器５を上昇させる。そし
て、加熱成形器５を１スロット分周方向に移動し、まだ
端部が加熱成形加工されていない電気絶縁部材２の上に
位置させる。その後、再び加熱成形器５を下降して、図
７に示すように、電気絶縁部材２の端部を圧接して加熱
成形加工することにより、電気絶縁部材２の端部を拡開
成形する。これにより、図１に示されるような、スロッ
ト４から出た端部が拡開した電気絶縁部材２が装備され
たステータコア１が得られる。
【００２０】次に、電気絶縁部材２の押し上げ工程およ
びスロット４への電気導体３の挿入工程を図８から図１
２を用いて説明する。図８から図１２も、ステータの外
径方向から見た部分的な側面図である。まず、図８およ
び図９に示すように、電気絶縁部材２の他端側、即ち加
熱成形加工されていない側から電気絶縁部材２が所定量
押し上げられる。この電気絶縁部材２の押し上げは、電
気絶縁部材２の他端側から支持板６を当接させ、図示せ
ぬ駆動モータにより全ての電気絶縁部材２について同時
に行われる。
【００２１】電気絶縁部材２の押し上げ後、図１０に示
すように、電気絶縁部材２の拡開側から、Ｕ字状の電気
導体３がスロット４内に挿入される。この際、Ｕ字状の
電気導体３の２つの収容部３ａはそれぞれ所定磁極ピッ
チ離れたスロット４内にそれぞれ収容される。この電気
導体３のスロット４への挿入時にも、電気絶縁部材２の
他端側は支持板６により支持されている。そして、電気
導体３のスロット４への挿入は、電気導体３の端部が支
持板６に当接するまで行う。
【００２２】電気導体３の端部が支持板６に当接後は、
図１１に示すように、支持板６を退避させながら、電気
導体３の折り曲げ部３ｄがスロット４の角部４ｂに当接
するまで、さらに電気導体３を挿入する。そして、電気
導体３の折り曲げ部３ｄがスロット４の角部４ｂに当接
するまで挿入され、図１２に示される状態となる。図１
２に示される電機導体３の挿入が完了した状態では、加
熱成形加工痕２ｃがスロット４の外に位置している。
【００２３】電気導体３がスロット４に挿入された後、
所定磁極ピッチだけ離れた他の電気導体３と電気導通さ
せるために、その接続端部３ｃを周方向に対して互いに
反対の方向に折り曲げる。そして異なる電気導体３の接
続端部３ｃどうしを接合し、全体でステータコイルを構
成する。図１３は加熱成形器５により、電気絶縁部材２
の端部が拡開された状態におけるスロット４の角部４ｂ
周辺の周方向の断面図である。スロット４の角部４ｂに
対向する電気絶縁部材２は、加熱成形器５により角部４
ｂに押しつけられるため、厚さが薄くなっている。この
薄くなった加熱成形加工痕２ｃは、図１４に示すよう
に、電気絶縁部材２の押し上げ工程によってスロット４
外に移動する。その後の電気導体３の挿入工程では、電
気導体３の折り曲げ部３ｄがスロット４の角部４ｂに当
接するまで挿入されるため、電気導体３の折り曲げ部３
ｄによって電気絶縁部材２がスロット４の角部４ｂに押
しつけられる。
【００２４】しかし、加熱成形加工痕２ｃは所定量スロ
ット４外に押し出されているため、電気導体３によって
角部４ｂに押しつけられる電気絶縁部材２は、厚さが薄
くなっている加熱成形加工痕２ｃの部分ではない。その
ため、加熱成形加工痕２ｃの部分において、電気導体３
とステータコア１との間の絶縁不良が起こることはな
い。
【００２５】また、本実施形態では、電気導体３を挿入
する際に、電気絶縁部材２の拡開されていない側の端部
を支持板６によって支持している。これにより、押し上
げ工程によって押し上げられた加熱成形加工痕２ｃが再
びスロット４の角部４ｂまで押し込まれるのを防止し、
絶縁性を確保している。本実施形態では、四角錐状をし
た加熱成形部５ａにより電気絶縁部材２の端部が拡開さ
れている。そのため、高温の加熱成型器５ａを電気絶縁
部材２の端部に押しつけることにより、容易に端部を拡
開することが可能となる。また、電気絶縁部材２の端部
を拡開することにより、電気導体３のスロット４内への
挿入性を向上することができる。
【００２６】また、本実施形態で用いられる加熱成形器
５は、複数個の加熱成形部５ａが一体となって連なって
おり、複数箇所の電気絶縁部材２を同時に加熱成形可能
となっている。これにより、複数箇所の電気絶縁部材２
の端部の拡開を同時に行うことができるので、製造工数
を短縮することが可能となる。また、本実施形態では、
複数個の加熱成形部５ａが一体となって連なっている加
熱成形器５は、１つ置きに挿入可能となっている。これ
により、多スロットでスロット間隔の狭いステータコア
１について、電気絶縁部材２の拡開工程を行うときに
も、隣接する熱成形部５ａが干渉し合うことなく、容易
に拡開工程を行うことができる。
【００２７】また、本実施形態では、シート状の電気絶
縁部材２を筒状にする際にシートの端部が重ね合わされ
ることによりラップ部２ａが形成される。この重ね合わ
されたラップ部２ａは、スロット４の外径方向の内壁面
に対向して位置し、スロット４内周側の開口４ａは電気
絶縁部材２により塞がれている。これにより、電気導体
３とスロット４の内壁面との間でラップ部２ａを挟み込
んで固定できるため、車両用交流発電機の高振動下でも
確実に電気絶縁を図ることが可能となる。
【００２８】なお、本実施形態では、拡開部２ｂは錐状
（ラッパ状）とした。しかし、上記した作用効果は、錐
状でのみ達成されるものではなく、階段状、フランジ
状、若しくは拡開したひだ状等でも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るステータコアおよび電
気絶縁部材の斜視図である。
【図２】ステータコアに挿入される電気導体の模式的形
状の斜視図である。
【図３】電気絶縁部材の拡開工程を示す図である。
【図４】電気絶縁部材の拡開工程を示す図である。
【図５】電気絶縁部材の拡開工程を示す図である。
【図６】電気絶縁部材の拡開工程を示す図である。
【図７】電気絶縁部材の拡開工程を示す図である。
【図８】電気導体の押し上げ工程を示す図である。
【図９】電気導体の押し上げ工程を示す図である。
【図１０】電気導体の挿入工程を示す図である。
【図１１】電気導体の挿入工程を示す図である。
【図１２】電気導体の挿入が完了した状態を示す図であ
る。
【図１３】電気絶縁部材およびステータコアのステータ
コア周方向の断面図である。
【図１４】電気絶縁部材およびステータコアのステータ
コア周方向の断面図である。
【符号の説明】
１…ステータコア、２…電気絶縁部材、２ａ…ラップ
部、２ｂ…拡開部、２ｃ…加熱成形加工痕、４…スロッ
ト、４ａ…開口、４ｂ…角部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 和上 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 杉山 優 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 5H603 AA04 AA09 BB12 CA01 CB02 CB19 CB26 CC07 CC17 CD13 CD22 CD33 CE02 CE05 FA02 5H604 AA08 BB14 CC01 CC05 CC15 DB26 PB03 QB15 5H615 AA01 BB14 PP01 PP08 PP13 QQ03 QQ08 QQ12 QQ27 RR02 SS04 SS10 SS15 SS24

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転電機のステータコア（１）に形成さ
    れ、内周側に開口（４ａ）が形成された複数のスロット
    （４）にシート状の絶縁部材（２）を筒状にして挿入
    し、 前記スロット（４）から出ている前記絶縁部材（２）の
    一方の端部を拡開し、 前記絶縁部材（２）を前記一方の端部側に所定量移動
    し、 前記一方の端部側から電気導体（３）を挿入することを
    特徴とする回転電機のステータ製造方法。
  2. 【請求項２】 前記一方の端部の拡開は、加熱された加
    熱成形器（５）を押しつけて行われることを特徴とする
    請求項１に記載の回転電機のステータ製造方法。
  3. 【請求項３】 前記加熱成形器（５）は、錐状の成形部
    （５ａ）を有することを特徴とする請求項２に記載の回
    転電機のステータ製造方法。
  4. 【請求項４】 前記加熱成形器（５）は、複数個の成形
    部（５ａ）を有していることを特徴とする請求項３に記
    載の回転電機のステータ製造方法。
  5. 【請求項５】 前記一方の端部の拡開は、前記加熱成形
    器（５）により前記一方の端部の一部を成形後、前記加
    熱成形器（５）を前記ステータコア（１）の周方向に移
    動して、前記一方の端部の他を成形して行われることを
    特徴とする請求項２または請求項３に記載の回転電機の
    ステータ製造方法。
  6. 【請求項６】 前記電気導体（３）は、前記絶縁部材
    （２）を軸方向に支持しながら挿入を開始し、 その後、前記絶縁部材（２）の支持を解除して、前記電
    気導体（３）をさらに挿入することを特徴とする請求項
    １から請求項５のいずれか１つに記載の回転電機のステ
    ータ製造方法。
  7. 【請求項７】 前記絶縁部材（２）は、重なり合ってラ
    ップ部（２ａ）を形成しており、 前記絶縁部材（２）は、前記ラップ部（２ａ）を前記ス
    ロット（４）の内壁面に対向させて挿入されることを特
    徴とする請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の
    回転電機のステータ製造方法。
  8. 【請求項８】 前記絶縁部材（２）は、前記ラップ部
    （２ａ）を前記スロット（４）の外径方向の内壁面に対
    向させて挿入されることを特徴とする請求項７に記載の
    回転電機のステータ製造方法。
  9. 【請求項９】 内周側に開口（４ａ）が形成された複数
    のスロット（４）を有するステータコア（１）と、 筒状に形成され、前記スロット（４）に装着された絶縁
    部材（２）とを備え、 前記絶縁部材（２）は、その一方の端部に加熱成型器
    （５）を押しつけられることにより形成された拡開部
    （２ｂ）を有し、 前記拡開部（２ｂ）は、前記スロット（４）の角部（４
    ｂ）から所定量スロット（４）外方に位置していること
    を特徴とする回転電機のステータ。
  10. 【請求項１０】 前記拡開部（２ｂ）は、一方の端部側
    にのみ形成されていることを特徴とする請求項８に記載
    の回転電機のステータコア。
  11. 【請求項１１】 前記絶縁部材（２）は、重なり合って
    ラップ部（２ａ）を形成しており、 前記絶縁部材（２）は、前記ラップ部（２ａ）を前記ス
    ロット（４）の内壁面に対向して位置していることを特
    徴とする請求項９または請求項１０に記載の回転電機の
    ステータ。
  12. 【請求項１２】 前記絶縁部材（２）は、前記ラップ部
    （２ａ）を前記スロット（４）の外径方向の内壁面に対
    向して位置していることを特徴とする請求項１１に記載
    の回転電機のステータ。
  13. 【請求項１３】 前記スロット（４）にはＵ字状の電気
    導体（３）が装備されており、 前記Ｕ字状の電気導体（３）のターン部（３ｂ）は、前
    記一方の端部側にあることを特徴とする請求項９から請
    求項１２のいずれか１つに記載の回転電機のステータ。
  14. 【請求項１４】 前記Ｕ字状電気導体（３）は、前記ス
    ロット（４）に収容される収容部（３ａ）と２つの収容
    部（３ａ）をつなぐターン部（３ｂ）とで構成され、 前記絶縁部材（２）は、前記加熱成型器（５）を押しつ
    けられることにより、加熱成形加工痕（２ｃ）が形成さ
    れ、 前記絶縁部材（２）は、前記Ｕ字状電気導体（３）の前
    記収容部（３ａ）と前記ターン部（３ｂ）とを接続する
    折り曲げ部（３ｄ）により、前記角部（４ｂ）に押圧さ
    れ、 前記加熱成形加工痕（２ｃ）は、前記角部（４ｂ）から
    所定量スロット（４）外方に位置していることを特徴と
    する請求項１３に記載の回転電機のステータ。
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