JP2010141960A - Insulating member - Google Patents

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insulating member
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Yasuhiro Endo
康浩 遠藤
Hiroaki Urano
広暁 浦野
Kazutaka Tatematsu
和高 立松
Yasuaki Tawara
安晃 田原
Akihiro Tanaka
章博 田中
Kenji Honda
健二 本多
Kenji Ishida
賢司 石田
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an insulating member capable of improving heat dissipation from a coil to a core. <P>SOLUTION: The insulator 160 is an insulating member which is interposed between the coil and a stator core and insulates the coil from the stator core. The insulator 160 includes: a base material 10 having insulating performance; and a filling material 20 mixed in the base material 10 and having thermal conductivity higher than that of the base material 10. The filling material 20 has a longitudinal direction. The filling material 20 is oriented so that the longitudinal direction follows directions D1, D2 from the coil toward the stator core. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、絶縁部材に関し、特に、コイルとステータコアとの間に存在して、コイルをステータコアから絶縁する絶縁部材に関する。   The present invention relates to an insulating member, and more particularly, to an insulating member that exists between a coil and a stator core and insulates the coil from the stator core.

従来、絶縁部材の強度向上および耐熱性向上のために、絶縁性を有する母材に充填材を混合させた絶縁部材が提案されている。たとえば特許文献1では、絶縁シート中に液晶性を発現するメソゲン基(液晶性を発現する官能基)を有しているため、液晶状態では分子が高次構造を形成し、結果として高分子材料の熱伝導媒体とされている構成が提案されている。   Conventionally, in order to improve the strength and heat resistance of an insulating member, an insulating member in which a filler is mixed with an insulating base material has been proposed. For example, in Patent Document 1, since the insulating sheet has a mesogenic group (functional group that exhibits liquid crystallinity) that exhibits liquid crystallinity, molecules form a higher order structure in the liquid crystal state, resulting in a polymer material. There has been proposed a configuration that is used as a heat conduction medium.

また、モータなどの回転電機においては、コイルで発生した熱を如何に効率よく冷却するかが重要であり、従来種々の回転電機の冷却構造が提案されている。たとえば特許文献2では、電機子コイルから発生した熱を放熱部に導くように、熱伝導異方性材料を配向させたリニアモータが提案されている。また特許文献3では、インシュレータ内に冷却通路を設けた回転電機が提案されている。
特開2007−215280号公報 特開2003−32993号公報 特開2004−208461号公報
Further, in a rotating electrical machine such as a motor, it is important how efficiently the heat generated in the coil is cooled, and various conventional cooling structures for the rotating electrical machine have been proposed. For example, Patent Document 2 proposes a linear motor in which a thermally conductive anisotropic material is oriented so that heat generated from an armature coil is guided to a heat radiating portion. Patent Document 3 proposes a rotating electrical machine in which a cooling passage is provided in an insulator.
JP 2007-215280 A JP 2003-32993 A JP 2004-208461 A

回転電機においてコイルで発生した熱を効率よく放熱するためには、絶縁部材に含まれる充填材を、高熱伝導性の充填材とし、コイルから絶縁部材に伝達された熱を効率的に外部へ放熱することが考えられる。しかしながら、充填材の熱伝導性に異方性がある、すなわち、充填材のある特定の方向に熱が伝わりやすい性質を有する場合には、充填材が配列される方向によって、絶縁部材の熱伝導性にも異方性が生じる。絶縁部材が、本来の所望する放熱方向(たとえばコイルからコアへ向かう方向)と異なる方向に熱伝導性がよい性質を有していれば、充填材の高い熱伝導性が十分に生かされず、コイルからの放熱が効率的に行なわれないため、結果としてコイルが十分に冷却されない、という問題があった。   In order to efficiently dissipate the heat generated by the coil in the rotating electrical machine, the filler contained in the insulating member is made of a highly heat conductive filler, and the heat transferred from the coil to the insulating member is efficiently dissipated to the outside. It is possible to do. However, if the thermal conductivity of the filler is anisotropic, that is, it has a property that heat is easily transmitted in a specific direction of the filler, the thermal conductivity of the insulating member depends on the direction in which the filler is arranged. Anisotropy also occurs in the properties. If the insulating member has a property of good thermal conductivity in a direction different from the originally desired heat dissipation direction (for example, the direction from the coil to the core), the high thermal conductivity of the filler is not sufficiently utilized, and the coil As a result, there is a problem that the coil is not sufficiently cooled because heat is not efficiently radiated from the coil.

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、コイルからコアへの放熱性を向上させることができる、絶縁部材を提供することである。   This invention is made | formed in view of said problem, The main objective is to provide the insulating member which can improve the heat dissipation from a coil to a core.

本発明に係る絶縁部材は、コイルとステータコアとの間に存在して、コイルをステータコアから絶縁する絶縁部材である。絶縁部材は、絶縁性を有する母材と、母材に混合された、母材よりも熱伝導性の高い充填材とを含む。充填材は長手方向を有する。充填材は、長手方向がコイルからステータコアに向かう方向に沿うように、配向されている。   The insulating member according to the present invention is an insulating member that exists between the coil and the stator core and insulates the coil from the stator core. The insulating member includes an insulating base material and a filler mixed in the base material and having higher thermal conductivity than the base material. The filler has a longitudinal direction. The filler is oriented so that the longitudinal direction is along the direction from the coil toward the stator core.

上記絶縁部材において好ましくは、充填材の長手方向が母材の厚み方向に沿うように、充填材が配向されている。   In the insulating member, preferably, the filler is oriented so that the longitudinal direction of the filler is along the thickness direction of the base material.

また好ましくは、絶縁部材は、母材と充填材とを含む複数の絶縁片を備える。絶縁片は、成型ブロックを加工して板状に形成されている。成型ブロック中に含まれる充填材は、絶縁片の厚み方向となる一定方向に長手方向が沿うように、配向されている。   Preferably, the insulating member includes a plurality of insulating pieces including a base material and a filler. The insulating piece is formed in a plate shape by processing a molding block. The filler contained in the molding block is oriented so that the longitudinal direction is along a certain direction that is the thickness direction of the insulating piece.

また好ましくは、充填材は、強磁性体であって、磁場中で絶縁部材を成型することにより、充填材の長手方向は磁場の方向に配向されている。   Preferably, the filler is a ferromagnetic material, and the longitudinal direction of the filler is oriented in the direction of the magnetic field by molding the insulating member in a magnetic field.

本発明の絶縁部材によると、熱伝導性の高い充填材には長手方向があり、充填材は、その長手方向がコイルからステータコアに向かう方向に沿うように、絶縁部材中で配向されている。充填材の長手方向が配向されている方向に熱伝導がよい傾向があるので、コイルからステータコアに向かう方向への、絶縁部材の熱伝導性が向上する。したがって、コイルからステータコアへ、絶縁部材を介して効率よく放熱することができる。その結果、コイルで発生した熱が外部へ効率よく放出されるので、コイルを効率よく冷却することができる。   According to the insulating member of the present invention, the highly heat-conductive filler has a longitudinal direction, and the filler is oriented in the insulating member so that the longitudinal direction is along the direction from the coil toward the stator core. Since heat conduction tends to be good in the direction in which the longitudinal direction of the filler is oriented, the heat conductivity of the insulating member in the direction from the coil toward the stator core is improved. Therefore, heat can be efficiently radiated from the coil to the stator core via the insulating member. As a result, since the heat generated in the coil is efficiently released to the outside, the coil can be efficiently cooled.

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る回転電機の概略構成を示す側断面図である。図1に示すように、この回転電機100は、回転中心線Oを中心に回転可能に支持された回転シャフト110と、この回転シャフト110に固設され、回転シャフト110と共に回転可能に設けられたロータ120と、このロータ120の周囲に設けられた環状のステータ140とを備えている。この回転電機100は、典型的には、ハイブリッド車両に搭載され、車輪を駆動する駆動源や、エンジンなどの動力によって電気を発電する発電機として機能する。また、電気自動車などに搭載され、車輪を駆動する駆動源として利用される場合もある。
(Embodiment 1)
1 is a side sectional view showing a schematic configuration of a rotating electrical machine according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the rotating electrical machine 100 is provided with a rotating shaft 110 that is rotatably supported around a rotation center line O, and is fixed to the rotating shaft 110 and rotatably provided with the rotating shaft 110. A rotor 120 and an annular stator 140 provided around the rotor 120 are provided. The rotating electrical machine 100 is typically mounted on a hybrid vehicle, and functions as a drive source that drives wheels, or a generator that generates electricity using power from an engine or the like. Moreover, it may be mounted on an electric vehicle or the like and used as a drive source for driving wheels.

ロータ120は、複数の電磁鋼板などを積層して構成されたロータコア125と、ロータコア125に形成された磁石挿入孔126内に挿入された永久磁石123と、ロータコア125の軸方向の端面に設けられたエンドプレート122とを備えている。永久磁石123は、磁石挿入孔126内に充填された樹脂124によって接着固定されている。   The rotor 120 is provided on a rotor core 125 configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates and the like, a permanent magnet 123 inserted into a magnet insertion hole 126 formed in the rotor core 125, and an axial end surface of the rotor core 125. And an end plate 122. The permanent magnet 123 is bonded and fixed by a resin 124 filled in the magnet insertion hole 126.

ステータ140は、環状に形成されており、ロータ120の周囲を取り囲むように環状に形成されたステータコア141と、このステータコア141の外周に装着されたリング181と、ステータコア141に装着されたU相コイル180U,V相コイル180V,W相コイル180Wとを備えている。ステータコア141は、複数の単位鋼板300が積層されて構成されている。ステータ140(ステータコア141)の軸方向端面177,178には、絶縁性のモールド樹脂172が形成されている。このモールド樹脂172は、たとえばBMC(Bulk Molding Compound)、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂や、PPS(Polyphenylene Sulfide)、PBT(Polybutylene Terephthalate)などの熱可塑性樹脂などを含んでいる。   The stator 140 is formed in an annular shape, and the stator core 141 formed in an annular shape so as to surround the rotor 120, a ring 181 attached to the outer periphery of the stator core 141, and a U-phase coil attached to the stator core 141 180U, V-phase coil 180V, and W-phase coil 180W. The stator core 141 is configured by laminating a plurality of unit steel plates 300. An insulating mold resin 172 is formed on axial end surfaces 177 and 178 of the stator 140 (stator core 141). The mold resin 172 includes, for example, a thermosetting resin such as BMC (Bulk Molding Compound) or an epoxy resin, or a thermoplastic resin such as PPS (Polyphenylene Sulfide) or PBT (Polybutylene Terephthalate).

そして、ステータ140は、環状に延びるヨーク部本体170と、このヨーク部本体170の内周面から径方向内方に向けて突出する複数のステータティース171とを備えている。   The stator 140 includes a yoke portion main body 170 that extends in an annular shape, and a plurality of stator teeth 171 that protrude radially inward from the inner peripheral surface of the yoke portion main body 170.

図2は、図1に示すII−II線に沿った、ステータの断面図である。図2に示すように、ステータ140は、複数の分割ステータコア175と、分割ステータコア175に装着されたインシュレータ160と、インシュレータ160を介在させて分割ステータコア175に装着されたコイル180と、環状に配列された分割ステータコア175の外周側に装着され、分割ステータコア175を固定するリング181とを備える。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the stator taken along the line II-II shown in FIG. As shown in FIG. 2, the stator 140 is annularly arranged with a plurality of divided stator cores 175, an insulator 160 attached to the divided stator core 175, a coil 180 attached to the divided stator core 175 with the insulator 160 interposed therebetween. And a ring 181 that is attached to the outer peripheral side of the split stator core 175 and fixes the split stator core 175.

ここで、各分割ステータコア175は、ステータ140の周方向に延びる円環状のヨーク部176と、このヨーク部176からステータ140の径方向内方に向けて突出するステータティース171とを備えている。ステータティース171は、ステータ140の円周方向に沿って等間隔に形成されている。   Here, each divided stator core 175 includes an annular yoke portion 176 extending in the circumferential direction of the stator 140 and a stator tooth 171 protruding from the yoke portion 176 inward in the radial direction of the stator 140. Stator teeth 171 are formed at equal intervals along the circumferential direction of stator 140.

ここで、ヨーク部176の表面のうち、ステータ140の周方向に配列する周方向端面190,191は、当該分割ステータコア175に対してステータ140の周方向に隣接する、他の分割ステータコア175の周方向端面190,191と、当接している。そして、各分割ステータコア175のヨーク部176が周方向に配列されることで、環状のヨーク部本体170が構成されている。   Here, among the surfaces of the yoke portion 176, the circumferential end surfaces 190 and 191 arranged in the circumferential direction of the stator 140 are adjacent to the divided stator core 175 in the circumferential direction of the stator 140 and the circumference of the other divided stator core 175. The direction end surfaces 190 and 191 are in contact with each other. And the yoke part 176 of each division | segmentation stator core 175 is arranged in the circumferential direction, and the cyclic | annular yoke part main body 170 is comprised.

図3は、図2に示すステータの一部を拡大視した拡大断面図である。図3に示すように、隣り合うステータティース171間にはスロットが形成されており、スロット内には、ステータティース171に巻回されるコイル180が収容されている。コイル180は、このコイル180の延在方向に対して、垂直な断面形状が方形形状とされており、具体的には、エッジワイズコイル(Edge Width Coil)などの平角線が採用されている。このため、丸線を巻回して形成されるコイルと比較して、スロット内に収容されるコイル180の占積率(コイルの断面に占める導体の割合)の向上が図られており、またコイル180からの放熱性も優れている。   FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view in which a part of the stator shown in FIG. 2 is enlarged. As shown in FIG. 3, a slot is formed between adjacent stator teeth 171, and a coil 180 wound around stator teeth 171 is accommodated in the slot. The coil 180 has a square cross section perpendicular to the extending direction of the coil 180. Specifically, a flat wire such as an edge width coil is employed. For this reason, compared with a coil formed by winding a round wire, the space factor of the coil 180 accommodated in the slot (the ratio of the conductor in the cross section of the coil) is improved. The heat dissipation from 180 is also excellent.

このコイル180は、ステータティース171の表面のうち、ステータ140の周方向に配列する側面193に沿って順次積層するように、順次巻回されている。   The coils 180 are sequentially wound so as to be sequentially laminated along the side surfaces 193 arranged in the circumferential direction of the stator 140 on the surface of the stator teeth 171.

そして、コイル180と分割ステータコア175との間には、絶縁性のインシュレータ160が設けられており、コイル180と分割ステータコア175との間の絶縁が確保されている。インシュレータ160は、コイル180と、ステータコア141に含まれる分割ステータコア175との間に存在して、コイル180を分割ステータコア175から絶縁する、絶縁部材である。   An insulating insulator 160 is provided between the coil 180 and the split stator core 175 to ensure insulation between the coil 180 and the split stator core 175. The insulator 160 is an insulating member that exists between the coil 180 and the divided stator core 175 included in the stator core 141 and insulates the coil 180 from the divided stator core 175.

このインシュレータ160は、ステータティース171を受入れ可能な筒状のティース受入部161と、このティース受入部161の端部に形成され、ヨーク部176の内周面198に沿って延び、ヨーク部176の内周面198に支持される張出部162とを含む。ティース受入部161の周面のうち、回転中心線O側に位置する端部である軸方向端面には、回転中心線O方向に向けて突出する、フランジ部164が形成されている。   The insulator 160 is formed at a cylindrical teeth receiving portion 161 capable of receiving the stator teeth 171 and an end portion of the teeth receiving portion 161, extends along the inner peripheral surface 198 of the yoke portion 176, and is formed on the yoke portion 176. And an overhanging portion 162 supported by the inner peripheral surface 198. A flange portion 164 that protrudes in the direction of the rotation center line O is formed on an end surface in the axial direction, which is an end portion located on the rotation center line O side, of the peripheral surface of the teeth receiving portion 161.

このように形成されたインシュレータ160には、コイル180が巻回されて装着されている。この図3に示すように、コイル180は、延在方向に対して垂直な断面の形状が、方形形状とされたコイル線280を巻回することで構成されている。インシュレータ160のティース受入部161は、巻回されたコイル180の内周と接する。インシュレータ160の張出部162は、巻回されたコイル180の側面と接する。   A coil 180 is wound around and mounted on the insulator 160 formed in this way. As shown in FIG. 3, the coil 180 is configured by winding a coil wire 280 whose cross-sectional shape perpendicular to the extending direction is a square shape. Teeth receiving portion 161 of insulator 160 is in contact with the inner periphery of wound coil 180. The overhanging portion 162 of the insulator 160 is in contact with the side surface of the wound coil 180.

図4は、インシュレータの斜視図である。図4に示すように、インシュレータ160は、張出部162と、一対のティース受入部161と、一対の支柱部166とを含む。張出部162には開口部163が形成されており、この開口部163に対応するステータティース171(図2および図3参照)を通すことで、インシュレータ160がステータティース171に装着される。この張出部162は、インシュレータ160がステータティース171に装着されたとき、対応するコイル180(図2および図3参照)とスロット奥のヨーク部176の内周面198との間に配設され、コイル180をヨーク部176(図2および図3参照)から絶縁する。   FIG. 4 is a perspective view of the insulator. As shown in FIG. 4, the insulator 160 includes an overhang portion 162, a pair of teeth receiving portions 161, and a pair of support columns 166. An opening 163 is formed in the projecting portion 162, and the insulator 160 is attached to the stator tooth 171 by passing the stator tooth 171 (see FIGS. 2 and 3) corresponding to the opening 163. When the insulator 160 is attached to the stator teeth 171, the overhanging portion 162 is disposed between the corresponding coil 180 (see FIGS. 2 and 3) and the inner peripheral surface 198 of the yoke portion 176 at the back of the slot. The coil 180 is insulated from the yoke portion 176 (see FIGS. 2 and 3).

ティース受入部161は、ステータティース171のスロット側の側面193を被覆可能なように、張出部162の開口部163の端部からステータコア141の内周方向(図4に示すy方向)に向かって延出される。すなわち、ティース受入部161は、インシュレータ160および対応するコイル180がステータティース171に装着されたとき、スロット内のコイル180をステータティース171と絶縁する。   The teeth receiving portion 161 is directed from the end of the opening portion 163 of the overhanging portion 162 toward the inner circumferential direction of the stator core 141 (y direction shown in FIG. 4) so that the side surface 193 on the slot side of the stator teeth 171 can be covered. Extended. That is, the teeth receiving portion 161 insulates the coil 180 in the slot from the stator teeth 171 when the insulator 160 and the corresponding coil 180 are attached to the stator teeth 171.

また、ティース受入部161の回転中心線O側の先端部(y方向において張出部162から離れる側のティース受入部161の端部)には、フランジ部164が形成される。フランジ部164は、インシュレータ160に装着されたコイル180を積層方向(y方向)に支持可能に形成される。すなわち、フランジ部164は、インシュレータ160に装着されたコイル180がステータコア141の内周方向に巻崩れるのを防止する。   Further, a flange portion 164 is formed at the tip end portion of the teeth receiving portion 161 on the rotation center line O side (the end portion of the teeth receiving portion 161 on the side away from the protruding portion 162 in the y direction). The flange portion 164 is formed to be able to support the coil 180 attached to the insulator 160 in the stacking direction (y direction). That is, the flange portion 164 prevents the coil 180 attached to the insulator 160 from being collapsed in the inner peripheral direction of the stator core 141.

さらに、ティース受入部161のz方向各端部には、側壁165が形成される。この側壁165は、ティース受入部161のz方向各端部において、コイル180とステータティース171との絶縁を確保するために形成される。   Further, a side wall 165 is formed at each end of the teeth receiving portion 161 in the z direction. The side wall 165 is formed at each end in the z direction of the tooth receiving portion 161 in order to ensure insulation between the coil 180 and the stator teeth 171.

支柱部166は、一対のティース受入部161間の略中央であってステータティース171のコイルエンド側端面に沿うように、張出部162の開口部163の端部からステータコア141の内周方向(y方向)に向かって延出される。すなわち、支柱部166は、ティース受入部161との間に空隙を有しつつ、ステータティース171のコイルエンド側端面に沿うように、張出部162から柱状に延出される。   The strut portion 166 is substantially in the middle between the pair of teeth receiving portions 161 and extends along the coil end side end surface of the stator teeth 171 from the end portion of the opening portion 163 of the overhang portion 162 in the inner circumferential direction of the stator core 141 ( (y direction). That is, the column portion 166 extends in a column shape from the overhanging portion 162 so as to follow the coil end side end surface of the stator teeth 171 while having a gap between the column portion 166 and the teeth receiving portion 161.

そして、支柱部166は、インシュレータ160および対応するコイル180がステータティース171に装着されたとき、コイル180をz方向に支持するとともに、コイル180とステータティース171との絶縁距離を確保する。すなわち、支柱部166とティース受入部161との間には空隙が設けられるので、ステータティース171のコイルエンド側端面は、インシュレータ160によって全面が覆われないところ、コイル180をステータティース171と絶縁可能な距離に相当する厚み(z方向)を少なくとも有するように、支柱部166が形成される。   When the insulator 160 and the corresponding coil 180 are attached to the stator teeth 171, the support 166 supports the coil 180 in the z direction and secures an insulation distance between the coil 180 and the stator teeth 171. That is, since a gap is provided between the support 166 and the teeth receiving portion 161, the coil end side end surface of the stator teeth 171 can be insulated from the stator teeth 171 where the entire surface is not covered by the insulator 160. The column portion 166 is formed so as to have at least a thickness (z direction) corresponding to a short distance.

図5は、インシュレータにコイルが装着された状態の斜視図である。図5に示すように、ティース受入部161を互いに対向する方向に屈撓させることにより、y方向からコイル180がインシュレータ160に装着される。そして、支柱部166によってコイル180がz方向に支持され、ティース受入部161の先端に設けられたフランジ部164によってコイル180が積層方向(y方向)に支持される。   FIG. 5 is a perspective view of a state where a coil is attached to the insulator. As shown in FIG. 5, the coils 180 are attached to the insulator 160 from the y direction by bending the teeth receiving portions 161 in directions opposite to each other. The coil 180 is supported in the z direction by the support column 166, and the coil 180 is supported in the stacking direction (y direction) by the flange portion 164 provided at the tip of the teeth receiving portion 161.

図6は、インシュレータに装着されたコイルがステータティースに装着された状態の斜視図である。図6に示すように、インシュレータ160にコイル180が装着された後(図5参照)、コイル180およびインシュレータ160が一体的にステータティース171に装着される。   FIG. 6 is a perspective view of a state where a coil attached to an insulator is attached to a stator tooth. As shown in FIG. 6, after the coil 180 is attached to the insulator 160 (see FIG. 5), the coil 180 and the insulator 160 are integrally attached to the stator teeth 171.

図7は、図6に示すVII−VII線に沿った、インシュレータにコイルが装着された状態の断面図である。図7に示すように、コイル180は、導体であるコイル線280がy方向に積層されるように巻回されており、インシュレータ160に設けられたフランジ部164によってコイル180の巻崩れが防止される。なお、コイル180としてエッジワイズコイルなどの平板導体が採用されている場合、コイル180の一部分のみをフランジ部164で支持するだけで、コイル180を支持することができる。コイル180が丸線や角線により形成される場合は、コイルの巻崩れを防止するためにフランジ部164のフランジ幅(x方向の長さ)を十分に確保しなければならないのに対し、コイル180が平角線であれば、フランジ部164のフランジ幅を小さくすることが可能である。   FIG. 7 is a cross-sectional view of a state where a coil is attached to the insulator along the line VII-VII shown in FIG. As shown in FIG. 7, the coil 180 is wound so that the coil wire 280 that is a conductor is laminated in the y direction, and the coil portion 180 is prevented from being collapsed by the flange portion 164 provided in the insulator 160. The When a flat conductor such as an edgewise coil is employed as the coil 180, the coil 180 can be supported by only supporting a part of the coil 180 with the flange portion 164. When the coil 180 is formed by a round wire or a square wire, the flange width 164 (length in the x direction) must be sufficiently secured to prevent the coil from collapsing, whereas the coil 180 If 180 is a flat wire, the flange width of the flange portion 164 can be reduced.

図8は、図7に示すインシュレータの一部を拡大視した拡大断面図である。図8に示すように、インシュレータ160は、絶縁性を有する母材10と、母材10に混合された充填材(フィラー)20とを含む。充填材20は、母材10よりも熱伝導性の高い材料によって形成されている。母材10の材料は絶縁性を有する材料であればよく、たとえば、PA(Polyamide)、PBT(Polybutylene Terephthalate)、PPS(Polyphenilen Sulfide)、LCP(Liquid Crystal Polymer)などの樹脂材料を用いることができる。また充填材の材料は、母材10の材料に比較して熱伝導率の高い材料であればよく、たとえば、シリカ、アルミナ、フェライトに代表されるセラミックス材料などの、無機材料を用いることができる。   FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view in which a part of the insulator shown in FIG. 7 is enlarged. As shown in FIG. 8, the insulator 160 includes an insulating base material 10 and a filler (filler) 20 mixed with the base material 10. Filler 20 is formed of a material having higher thermal conductivity than base material 10. The material of the base material 10 may be an insulating material, and for example, a resin material such as PA (Polyamide), PBT (Polybutylene Terephthalate), PPS (Polyphenilen Sulfide), LCP (Liquid Crystal Polymer) can be used. . The material of the filler may be a material having a higher thermal conductivity than the material of the base material 10, and for example, an inorganic material such as a ceramic material typified by silica, alumina, or ferrite can be used. .

図8に示すように、充填材20は長手方向を有する。たとえば充填材20は繊維状の形状に形成されていてもよい。充填材20は、長手方向が母材10の厚み方向に沿うように向きが揃えられて、母材10に混合されている。インシュレータ160のティース受入部161および張出部162は、図4に示すように、板状の部材で形成されている。当該板状の部材は母材10と充填材20とを含み、充填材20の長手方向が板状の部材の厚み方向に沿うように、充填材20は配向されている。図7および図8に示す両矢印D1はティース受入部161の厚み方向であって、ティース受入部161に含まれる充填材20は、両矢印D1に示す方向に沿って配向されている。また両矢印D2は張出部162の厚み方向であって、張出部162に含まれる充填材20は、両矢印D2に示す方向に沿って配向されている。   As shown in FIG. 8, the filler 20 has a longitudinal direction. For example, the filler 20 may be formed in a fibrous shape. The filler 20 is mixed with the base material 10 so that the longitudinal direction is aligned with the thickness direction of the base material 10. As shown in FIG. 4, the teeth receiving portion 161 and the overhanging portion 162 of the insulator 160 are formed of plate-like members. The plate-like member includes a base material 10 and a filler 20, and the filler 20 is oriented so that the longitudinal direction of the filler 20 is along the thickness direction of the plate-like member. 7 and 8 is the thickness direction of the teeth receiving portion 161, and the filler 20 included in the teeth receiving portion 161 is oriented along the direction indicated by the double arrow D1. The double arrow D2 is the thickness direction of the overhang 162, and the filler 20 included in the overhang 162 is oriented along the direction indicated by the double arrow D2.

両矢印D1、D2に沿う方向とは、図7に示すように、コイル180から分割ステータコア175に向かう方向である。充填材20の長手方向は、コイル180から、ステータコア141に含まれる分割ステータコア175に向かう方向に沿うように、配向されている。   The direction along the double arrows D1 and D2 is a direction from the coil 180 toward the split stator core 175, as shown in FIG. The longitudinal direction of the filler 20 is oriented along the direction from the coil 180 toward the divided stator core 175 included in the stator core 141.

長手方向を有する充填材20には、熱伝導の異方性が生じる。つまり、充填材20の方向によって熱の伝わり方が異なり、充填材20の長手方向への熱伝達量は、長手方向に直交する方向への熱伝達量に対して、より大きくなる。充填材20の長手方向に、熱はより伝わりやすくなっている。   The filler 20 having the longitudinal direction has anisotropy in heat conduction. That is, the heat transfer method differs depending on the direction of the filler 20, and the heat transfer amount in the longitudinal direction of the filler 20 becomes larger than the heat transfer amount in the direction orthogonal to the longitudinal direction. Heat is more easily transferred in the longitudinal direction of the filler 20.

充填材20の長手方向がコイル180からステータコア141に向かう方向に沿うように、充填材20を配向させて作製されたインシュレータ160では、コイル180からステータコア141へ向かう方向への熱伝導性が向上している。したがって、コイル180からステータコア141へ、インシュレータ160を介して効率よく放熱することができる。その結果、コイル180で発生した熱が外部へ効率よく放出されるので、コイル180を効率よく冷却することができる。   In the insulator 160 manufactured by orienting the filler 20 so that the longitudinal direction of the filler 20 is along the direction from the coil 180 toward the stator core 141, the thermal conductivity in the direction from the coil 180 toward the stator core 141 is improved. ing. Therefore, heat can be efficiently radiated from the coil 180 to the stator core 141 via the insulator 160. As a result, since the heat generated in the coil 180 is efficiently released to the outside, the coil 180 can be efficiently cooled.

次に、インシュレータ160の製造方法について説明する。図9は、実施の形態1のインシュレータの製造方法を示す流れ図である。図9に示すように、まず工程(S11)において、インシュレータ160の材料を準備する。具体的には、母材10の材料として、たとえばPA、PBT、PPS、LCAなどの樹脂材料を準備する。また、充填材20の材料として、たとえばシリカ、アルミナ、フェライトなどのセラミックス材料を準備する。このとき充填材20の材料は、母材10の材料に比較して熱伝導率の高い材料とする。また充填材20の材料は、長手方向を有する形状に成形されている。   Next, a method for manufacturing the insulator 160 will be described. FIG. 9 is a flowchart showing a method of manufacturing the insulator according to the first embodiment. As shown in FIG. 9, first, in the step (S11), a material for the insulator 160 is prepared. Specifically, a resin material such as PA, PBT, PPS, and LCA is prepared as a material for the base material 10. In addition, as a material for the filler 20, for example, a ceramic material such as silica, alumina, or ferrite is prepared. At this time, the material of the filler 20 is a material having a higher thermal conductivity than the material of the base material 10. The material of the filler 20 is formed into a shape having a longitudinal direction.

続いて工程(S12)において、成型ブロックを作製する。母材10の材料としてPA、PBT、PPS、LCAなどを用いる場合、これらは熱可塑性樹脂であるから、熱を加えると軟らかくなる。温度が上昇して溶融温度になると熱可塑性樹脂は溶けて流動し始め、さらに温度が上昇すると粘度が下がり、流れやすい流動体になる。このような熱可塑性樹脂の性質を利用して、成形が可能な温度まで上昇させ流動性を持った母材10の材料に充填材20の材料を混合させ、金型に押出し充填して、冷却して固める。このようにして、母材10および充填材20の材料を含む、直方体状の成型ブロックを作製することができる。図10は、成型ブロックの斜視図である。   Subsequently, in step (S12), a molding block is produced. When PA, PBT, PPS, LCA or the like is used as the material of the base material 10, these are thermoplastic resins, and therefore soften when heat is applied. When the temperature rises to the melting temperature, the thermoplastic resin begins to melt and flow, and when the temperature rises further, the viscosity decreases and the fluid easily flows. Utilizing such a property of the thermoplastic resin, the material of the filler 20 is mixed with the material of the base material 10 having a fluidity which is raised to a temperature at which molding is possible, and is extruded and filled into a mold, and then cooled. And harden. In this manner, a rectangular parallelepiped shaped block including the materials of the base material 10 and the filler 20 can be produced. FIG. 10 is a perspective view of the molding block.

このとき、充填材20の材料は長手方向を有する。そのため、母材10の材料が流動する流れ方向に、充填材20の材料の長手方向が沿うように、充填材20の材料が配向されて、成型ブロック31は作製される。たとえば図10に示す両矢印の方向が成型ブロック31の成型方向である場合、その成型方向に充填材20の長手方向が沿うように、成型ブロック31中に含まれる充填材20は配向されている。   At this time, the material of the filler 20 has a longitudinal direction. Therefore, the material of the filler 20 is oriented so that the longitudinal direction of the material of the filler 20 is along the flow direction in which the material of the base material 10 flows, and the molding block 31 is manufactured. For example, when the direction of the double arrow shown in FIG. 10 is the molding direction of the molding block 31, the filler 20 included in the molding block 31 is oriented so that the longitudinal direction of the filler 20 is along the molding direction. .

図9に戻って、続いて工程(S13)において、絶縁片を作製する。絶縁片とは、母材10と充填材20とを含む、板状に成形された部材である。母材10は絶縁性の材料であるから、絶縁片も絶縁性を有する。このような絶縁片は、工程(S12)で作製した成型ブロックをスライス切断する加工によって、得ることができる。   Returning to FIG. 9, subsequently, in step (S13), an insulating piece is produced. The insulating piece is a member formed into a plate shape including the base material 10 and the filler 20. Since the base material 10 is an insulating material, the insulating piece also has an insulating property. Such an insulating piece can be obtained by a process of slicing and cutting the molding block produced in the step (S12).

図11は、絶縁片を作製した状態を示す斜視図である。図10に示す成型ブロック31を、成型ブロック31の成型方向に直交する面を切断面として、スライス加工することによって、個々の絶縁片32を作製することができる。このようにして作製された絶縁片32では、板状の厚み方向に沿って、充填材20の長手方向が配向されている。   FIG. 11 is a perspective view showing a state in which an insulating piece is produced. The individual insulating pieces 32 can be produced by slicing the molding block 31 shown in FIG. 10 with a plane orthogonal to the molding direction of the molding block 31 as a cut surface. In the insulating piece 32 manufactured in this way, the longitudinal direction of the filler 20 is oriented along the plate-like thickness direction.

さらに、得られた絶縁片32を適宜加工して、ティース受入部161、張出部162およびフランジ部164の形状に成形する。   Further, the obtained insulating piece 32 is appropriately processed and formed into the shape of the teeth receiving portion 161, the overhang portion 162, and the flange portion 164.

図9に戻って、続いて工程(S14)において、インシュレータを組み立てる。たとえば、ティース受入部161、張出部162およびフランジ部164の形状に加工された絶縁片32を、たとえば絶縁片32の端部を加熱および冷却して、接合することによって、インシュレータ160を組み立て成形することができる。または、インシュレータ160の輪郭の形状を有するベース部材に、ティース受入部161、張出部162およびフランジ部164の形状に加工された絶縁片32を貼り付けることにより、インシュレータ160を組み立て成形することができる。   Returning to FIG. 9, the insulator is then assembled in step (S14). For example, the insulator 160 is assembled by molding the insulating piece 32 processed into the shape of the teeth receiving portion 161, the overhang portion 162, and the flange portion 164 by, for example, heating and cooling the end portion of the insulating piece 32. can do. Alternatively, the insulator 160 can be assembled and formed by attaching the insulating pieces 32 processed into the shapes of the teeth receiving portion 161, the overhanging portion 162, and the flange portion 164 to the base member having the contour shape of the insulator 160. it can.

このようにして、工程(S15)において、絶縁部材としてのインシュレータ160が完成する。インシュレータ160は、母材10と充填材20とを含む複数の絶縁片32を備えている。   Thus, the insulator 160 as an insulating member is completed in the step (S15). The insulator 160 includes a plurality of insulating pieces 32 including the base material 10 and the filler 20.

図7および図8に示すインシュレータ160では、ティース受入部161および張出部162に含まれる充填材20の配向方向は、それぞれ両矢印D1およびD2に沿う方向であって異なる方向であるものの、板状の部材の厚み方向に沿う方向である点で共通している。そこで、以上説明したインシュレータ160の製造方法によると、成型ブロック31中に含まれる充填材20は、板状の絶縁片32へ加工されたとき絶縁片32の厚み方向となる一定方向(図10に両矢印で示す成型方向)に長手方向が沿うように、配向されている。   In the insulator 160 shown in FIGS. 7 and 8, the orientation directions of the fillers 20 included in the teeth receiving portion 161 and the overhanging portion 162 are directions along the double arrows D1 and D2, respectively, but are different from each other. This is common in that it is a direction along the thickness direction of the member. Therefore, according to the manufacturing method of the insulator 160 described above, the filler 20 contained in the molding block 31 is fixed in the thickness direction of the insulating piece 32 when processed into the plate-like insulating piece 32 (see FIG. 10). It is oriented so that the longitudinal direction is along the molding direction indicated by the double arrows.

よって、板状の絶縁片32の厚み方向に充填材20の長手方向が沿うように、充填材20を容易に配向させることができる。充填材20の配向方向の異なるティース受入部161と張出部162とを分割して製造することによって、充填材の長手方向がコイル180からステータコア141に向かう方向に沿うように配向されている、インシュレータ160を簡易に製造することができる。   Therefore, the filler 20 can be easily oriented so that the longitudinal direction of the filler 20 is along the thickness direction of the plate-like insulating piece 32. The teeth receiving portion 161 and the overhanging portion 162 having different orientation directions of the filler 20 are divided and manufactured so that the longitudinal direction of the filler is oriented along the direction from the coil 180 toward the stator core 141. The insulator 160 can be manufactured easily.

(実施の形態2)
図12は、実施の形態2のインシュレータの製造方法を示す流れ図である。実施の形態2のインシュレータ160は、図12に示すような製造方法によって製造される点で、実施の形態1とは異なっている。実施の形態2のインシュレータ160の製造方法について、図12に従って説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 12 is a flowchart showing a method of manufacturing the insulator according to the second embodiment. The insulator 160 of the second embodiment is different from the first embodiment in that it is manufactured by a manufacturing method as shown in FIG. A method for manufacturing the insulator 160 according to the second embodiment will be described with reference to FIG.

具体的には、工程(S21)において、実施の形態1と同様にインシュレータ160の材料を準備する。このとき、充填材20としては、たとえば酸化鉄を主成分とするセラミックス材料であるフェライトなどの、強磁性体を有する材料を準備する。   Specifically, in the step (S21), a material for the insulator 160 is prepared as in the first embodiment. At this time, as the filler 20, for example, a material having a ferromagnetic material such as ferrite which is a ceramic material mainly composed of iron oxide is prepared.

続いて工程(S22)において、金型を準備する。図13は、金型の断面模式図である。図13に示すように、金型は、上金型41と下金型42とを含む。図13に示す上金型41と下金型42とを組み合わせた状態において、上金型41と下金型42との間には隙間43が形成されている。また、隙間43を外部と連通する開口部44が、上金型41と下金型42との間に形成されている。   Subsequently, in step (S22), a mold is prepared. FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of a mold. As shown in FIG. 13, the mold includes an upper mold 41 and a lower mold 42. In the state where the upper mold 41 and the lower mold 42 are combined as shown in FIG. 13, a gap 43 is formed between the upper mold 41 and the lower mold 42. An opening 44 that communicates the gap 43 with the outside is formed between the upper mold 41 and the lower mold 42.

続いて工程(S23)において、金型を含む空間に磁場を印加する。図13中の矢印は、磁場MFの形成されている方向を示す。続いて工程(S24)において、インシュレータ160を成型する。たとえば熱可塑性樹脂である母材10の材料を加熱して流動可能な状態とし、その流動体を開口部44から隙間43に注入して、冷却することにより、ティース受入部161、張出部162部およびフランジ部164を有する、インシュレータ160を形成する。   Subsequently, in step (S23), a magnetic field is applied to the space including the mold. The arrows in FIG. 13 indicate the direction in which the magnetic field MF is formed. Subsequently, in step (S24), the insulator 160 is molded. For example, the material of the base material 10 which is a thermoplastic resin is heated to be in a flowable state, and the fluid is injected into the gap 43 from the opening 44 and cooled, whereby the teeth receiving portion 161 and the overhanging portion 162 are cooled. An insulator 160 having a portion and a flange portion 164 is formed.

このとき、金型を含む空間には磁場MFが印加されており、磁場MF中でインシュレータ160が成型されているために、強磁性体の充填材20は磁場MFの方向に配向する。長手方向を有する充填材20では、図13中の矢印で示す磁場MFの方向に長手方向が沿うように、充填材20は配向される。つまり、充填材20の長手方向が、ティース受入部161および張出部162のいずれに対しても厚み方向に沿うように、インシュレータ160は成型されている。このようにして、工程(S25)において、絶縁部材としてのインシュレータ160が完成する。   At this time, since the magnetic field MF is applied to the space including the mold and the insulator 160 is molded in the magnetic field MF, the ferromagnetic filler 20 is oriented in the direction of the magnetic field MF. In the filler 20 having the longitudinal direction, the filler 20 is oriented so that the longitudinal direction is along the direction of the magnetic field MF indicated by the arrow in FIG. That is, the insulator 160 is molded so that the longitudinal direction of the filler 20 is along the thickness direction with respect to both the teeth receiving portion 161 and the overhanging portion 162. In this way, the insulator 160 as an insulating member is completed in the step (S25).

一般的に、樹脂を成型する際には、金型中で樹脂が流れる方向に充填材の長手方向が沿うように、充填材は配向されやすいという特徴がある。そのため、図13に示す金型を用いて樹脂を成型する場合、通常は板状部材の厚み方向に充填材の長手方向を配向させるのは困難である。しかし、実施の形態2のインシュレータ160の製造方法によると、磁場MFをかけて磁場中でインシュレータ160を成型させることにより、強磁性体を有する充填材20は、板状のティース受入部161および張出部162の厚み方向に長手方向が沿うように、配向される。したがって、実施の形態1と同様に、充填材の長手方向がコイル180からステータコア141に向かう方向に沿うように配向されている、インシュレータ160を簡易に製造することができる。   In general, when molding a resin, there is a feature that the filler is easily oriented so that the longitudinal direction of the filler is along the direction in which the resin flows in the mold. Therefore, when resin is molded using the mold shown in FIG. 13, it is usually difficult to orient the longitudinal direction of the filler in the thickness direction of the plate member. However, according to the method for manufacturing the insulator 160 of the second embodiment, the insulator 160 is molded in the magnetic field by applying the magnetic field MF. Oriented so that the longitudinal direction is along the thickness direction of the protruding portion 162. Therefore, similarly to Embodiment 1, the insulator 160 in which the longitudinal direction of the filler is oriented along the direction from the coil 180 toward the stator core 141 can be easily manufactured.

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。この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。   The embodiment disclosed this time is to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の絶縁部材は、車両に搭載される回転電機においてコイルをステータコアから絶縁する絶縁部材に、特に有利に適用され得る。   The insulating member of the present invention can be particularly advantageously applied to an insulating member that insulates a coil from a stator core in a rotating electrical machine mounted on a vehicle.

本発明の実施の形態1に係る回転電機の概略構成を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows schematic structure of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1に示すII−II線に沿った、ステータの断面図である。It is sectional drawing of a stator along the II-II line | wire shown in FIG. 図2に示すステータの一部を拡大視した拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view in which a part of the stator shown in FIG. 2 is enlarged. インシュレータの斜視図である。It is a perspective view of an insulator. インシュレータにコイルが装着された状態の斜視図である。It is a perspective view in the state where a coil was attached to an insulator. インシュレータに装着されたコイルがステータティースに装着された状態の斜視図である。It is a perspective view of the state where the coil with which the insulator was equipped was equipped with stator teeth. 図6に示すVII−VII線に沿った、インシュレータにコイルが装着された状態の断面図である。It is sectional drawing of the state in which the coil was mounted | worn with the insulator along the VII-VII line shown in FIG. 図7に示すインシュレータの一部を拡大視した拡大断面図である。FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view in which a part of the insulator shown in FIG. 7 is enlarged. 実施の形態1のインシュレータの製造方法を示す流れ図である。3 is a flowchart illustrating a method for manufacturing the insulator according to the first embodiment. 成型ブロックの斜視図である。It is a perspective view of a molding block. 絶縁片を作製した状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which produced the insulation piece. 実施の形態2のインシュレータの製造方法を示す流れ図である。6 is a flowchart showing a method for manufacturing the insulator according to the second embodiment. 金型の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of a metal mold | die.

符号の説明Explanation of symbols

10 母材、20 充填材、31 成型ブロック、32 絶縁片、41 上金型、42 下金型、43 隙間、44 開口部、100 回転電機、110 回転シャフト、120 ロータ、122 エンドプレート、123 永久磁石、124 樹脂、125 ロータコア、126 磁石挿入孔、140 ステータ、141 ステータコア、160 インシュレータ、161 ティース受入部、162 張出部、163 開口部、164 フランジ部、165 側壁、166 支柱部、170 ヨーク部本体、171 ステータティース、172 モールド樹脂、175 分割ステータコア、176 ヨーク部、177,178 軸方向端面、180 コイル、181 リング、190,191 周方向端面、193 側面、198 内周面、280 コイル線。   10 base material, 20 filler, 31 molding block, 32 insulating piece, 41 upper mold, 42 lower mold, 43 gap, 44 opening, 100 rotating electrical machine, 110 rotating shaft, 120 rotor, 122 end plate, 123 permanent Magnet, 124 Resin, 125 Rotor core, 126 Magnet insertion hole, 140 Stator, 141 Stator core, 160 Insulator, 161 Teeth receiving part, 162 Overhang part, 163 Opening part, 164 Flange part, 165 Side wall, 166 Post part, 170 Yoke part Main body, 171 stator teeth, 172 mold resin, 175 divided stator core, 176 yoke portion, 177,178 axial end face, 180 coil, 181 ring, 190,191 circumferential end face, 193 side face, 198 inner peripheral face, 280 coil wire.

Claims (4)

コイルとステータコアとの間に存在して、前記コイルを前記ステータコアから絶縁する絶縁部材であって、
絶縁性を有する母材と、
前記母材に混合された、前記母材よりも熱伝導性の高い充填材とを含み、
前記充填材は長手方向を有し、
前記長手方向が前記コイルから前記ステータコアに向かう方向に沿うように、前記充填材が配向されている、絶縁部材。
An insulating member that exists between the coil and the stator core and insulates the coil from the stator core;
An insulating base material;
Including a filler mixed with the base material and having higher thermal conductivity than the base material,
The filler has a longitudinal direction;
An insulating member in which the filler is oriented so that the longitudinal direction is along the direction from the coil toward the stator core.
前記長手方向が前記母材の厚み方向に沿うように、前記充填材が配向されている、請求項1に記載の絶縁部材。   The insulating member according to claim 1, wherein the filler is oriented so that the longitudinal direction is along the thickness direction of the base material. 前記絶縁部材は、前記母材と前記充填材とを含む複数の絶縁片を備え、
前記絶縁片は、成型ブロックを加工して板状に形成されており、
前記成型ブロック中に含まれる前記充填材は、前記絶縁片の厚み方向となる一定方向に前記長手方向が沿うように配向されている、請求項2に記載の絶縁部材。
The insulating member includes a plurality of insulating pieces including the base material and the filler.
The insulating piece is formed into a plate by processing a molding block,
The insulating member according to claim 2, wherein the filler contained in the molding block is oriented so that the longitudinal direction is along a certain direction that is a thickness direction of the insulating piece.
前記充填材は、強磁性体であって、
磁場中で前記絶縁部材を成型することにより、前記充填材の長手方向は磁場の方向に配向されている、請求項1または請求項2に記載の絶縁部材。
The filler is a ferromagnetic material,
The insulating member according to claim 1 or 2, wherein the longitudinal direction of the filler is oriented in the direction of the magnetic field by molding the insulating member in a magnetic field.
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