JP2013162565A - 回転電機固定子及び回転電機固定子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機固定子において、モールドを行わずに、コイルと固定子とコイル保持具とを互いに固定できるようにすることである。
【解決手段】回転電機のステータにおいて、コイル保持具１７と絶縁シート７０が用いられる。コイル保持具１７は、スロット内コイル部１４ｂの内径側側面を覆う内径壁面と、コイルエンド部の径方向側面を覆う端部壁面とを有し、内径壁面に設けられる開口部３０にティース部２２の先端部が挿入されることでコイルをステータコア１２に対して保持する。絶縁シート７０は、コイル保持具１７の壁部分２８ａ，２８ｂとスロット内コイル部１４ｂとの間の部分７０ａと、ティース部２２の壁面とスロット内コイル部１４ｂとの間の部分７０ｂ，７０ｃとを有し、加熱によって膨張した接着絶縁性のシートである。
【選択図】図２

Description

本発明は、コイルを固定子に保持するコイル保持具を用いる回転電機固定子及び回転電機固定子の製造方法に関する。

回転電機において、コイルが巻回される固定子は、コイルの占積率の向上、コイルの放熱性の向上、コイルの固定子に対する位置決めの向上等が望まれる。

例えば、特許文献１には、平角導体を用いたコイルを巻回する固定子構造で、放熱性を確保するため、絶縁性と熱伝導性と可撓性のよいシート状インシュレータを固定子のティース側面に接着剤で止め、その上にコイルを挿入し、ティースの先端側からコイルを押さえつけるように絶縁体の留め具を配置する構成が述べられている。留め具は、コイル内周側と固定子コアの外壁側との間の隙間に挿入できる固定爪を有し、固定爪によってコイルの軸方向の位置決めを行い、また、留め具が固定子に留められる。このようにして、留め具でコイルを保持した状態で全体をワニス樹脂や樹脂でモールドされる。

特開２０１０−５１０８７号公報

特許文献１の留め具のように、コイルを固定子に保持するコイル保持具を用いると、モールドを行うまでの間、コイルと固定子との間の位置決めを維持することができる。ところで、モールドによって固定子を製造すると、コストが高くなる。モールドを廃止すると、コイル保持具の固定が難しい。コイル保持具を用いずに、例えば、インシュレータの外形を用いてコイルと固定子との間の位置決めを行うことも可能であるが、インシュレータの剛性を高めるためにインシュレータが厚くなる。インシュレータが厚くなるとコイルの占積率が低下する。このように、固定子においてモールドを廃止するには、課題が多い。

本発明の目的は、モールドを行わずに、コイルと固定子とコイル保持具とを互いに固定できる回転電機固定子を提供することである。

本発明に係る回転電機固定子は、内径側に突き出すティース及び隣接するティースの間の空間であるスロットを有する固定子コアと、スロットに収容されるスロット内コイル部、及び固定子コアの軸方向の両端側に突き出すコイルエンド部を有し、環状に巻回され、ティースの外形面に沿って内周側が挿入されるコイルと、スロット内コイル部の内径側側面を覆う内径壁面、及びコイルエンド部の径方向側面を覆う端部壁面を有し、内径壁面に設けられる開口部にティースの先端部が挿入されることでコイルを固定子コアに対して保持するコイル保持具と、スロット内コイル部の内周側とティースの外形側との間と、スロット内コイル部の内径側とコイル保持具との間とにそれぞれ配置され、膨張接着性を有して、コイルをティースに接着させると共に、コイル保持具をコイルに接着させる絶縁シートと、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る回転電機固定子において、コイル保持具は、固定子コアの軸方向に対してコイルを位置決めする位置決め部を有することが好ましい。

また、本発明に係る回転電機固定子において、コイル保持具は、コイルを冷却する冷媒通路を有することが好ましい。

また、本発明に係る回転電機固定子の製造方法は、固定子コアの隣接するティースの間の空間であるスロットにおいて、ティースの突き出す壁面に沿って膨張接着性を有する絶縁シートを配置する工程と、スロットに収容されるスロット内コイル部、及び固定子コアの軸方向の両端側に突き出すコイルエンド部を有し、環状に巻回されたコイルをティースに挿入する工程であって、ティースの径方向に延びる壁面とスロット内コイル部の内周面との間に絶縁シートが来るようにコイルをティースに挿入する工程と、絶縁シートの先端部をスロット内コイル部の内径側側面に沿って折り返して絶縁シートによってスロット内コイル部の内径側側面を覆う工程と、コイルを固定子コアに保持するためのコイル保持具を、スロット内コイル部の内径側を覆っている絶縁シートに接触するように配置する工程と、固定子コア、及びコイル、及び絶縁シート、及びコイル保持具の全体を加熱し、絶縁シートを膨張させながらコイルをティースに接着させると共に、コイル保持具をコイルに接着させる工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る回転電機固定子の製造方法は、環状に形成されたコイルについて、固定子コアに配置されるときに、固定子コアの隣接するティースの間の空間であるスロットに収容されるスロット内コイル部を、膨張接着性を有する絶縁シートで覆う工程と、スロット内コイル部が絶縁シートで覆われたコイルの内周側をティースの外形面に沿って挿入する工程と、コイルを固定子コアに保持するためのコイル保持具を、スロット内コイル部の内径側を覆っている絶縁シートに接触するように配置する工程と、固定子コア、及びコイル、及び絶縁シート、及びコイル保持具の全体を加熱し、絶縁シートを膨張させながらコイルをティースに接着させると共に、コイル保持具をコイルに接着させる工程と、を含むことを特徴とする。

上記構成の少なくとも１つにより、回転電機の固定子において、コイル保持具が用いられる。コイル保持具は、スロット内コイル部の内径側側面を覆う内径壁面及びコイルエンド部の径方向側面を覆う端部壁面を有し、内径壁面に設けられる開口部にティースの先端部が挿入されることでコイルを固定子コアに対して保持する。そして、コイルの内周側とティースの外形側との間と、コイルの内径側とコイル保持具との間とにそれぞれ配置され、膨張接着性を有して、コイルをティースに接着させると共に、コイル保持具をコイルに接着させる絶縁シートを用いる。このように、膨張接着性を有する絶縁シートで、コイルをティースに接着させ、コイル保持具をコイルに接着させるので、モールドを行わずに、コイルと固定子とコイル保持具とを互いに固定できる。

また、回転電機固定子において、コイル保持具は、固定子コアの軸方向に対してコイルを位置決めする位置決め部を有するので、固定子コアに対するコイルの位置決めを適切に行うことができる。

また、回転電機固定子において、コイル保持具は、コイルを冷却する冷媒通路を有するので、冷媒通路を有するモールドの場合と同様に、コイルを適切に冷却できる。

また、上記構成の少なくとも１つにより、回転電機固定子の製造方法は、スロットにおいて、ティースの突き出す壁面に沿って膨張接着性を有する絶縁シートを配置し、コイルをティースに挿入し、絶縁シートの先端部をスロット内コイル部の内径側側面に沿って折り返して絶縁シートによってスロット内コイル部の内径側側面を覆い、コイル保持具をスロット内コイル部の内径側を覆っている絶縁シートに接触するように配置する。そして、全体を加熱し、絶縁シートを膨張させながらコイルをティースに接着させると共に、コイル保持具をコイルに接着させる。このようにすることで、モールドを行わずに、コイルと固定子とコイル保持具とを互いに固定できる。

また、上記構成の少なくとも１つにより、回転電機固定子の製造方法は、コイルについて、スロットに収容されるスロット内コイル部を、膨張接着性を有する絶縁シートで覆い、このコイルの内周側をティースの外形面に沿って挿入し、コイル保持具をスロット内コイル部の内径側を覆っている絶縁シートに接触するように配置する。そして、全体を加熱し、絶縁シートを膨張させながらコイルをティースに接着させると共に、コイル保持具をコイルに接着させる。このようにすることで、モールドを行わずに、コイルと固定子とコイル保持具とを互いに固定できる。

本発明に係る実施の形態の回転電機固定子を示す図である。 本発明に係る実施の形態の回転電機固定子の一部断面図である。 本発明に係る実施の形態の回転電機固定子において、固定子コアとコイルとコイル保持具の関係を示す図である。 本発明に係る実施の形態の回転電機固定子におけるコイル保持具を示す図である。 図４の一部拡大図である。 図４について側面図として示す図である。 本発明に係る実施の形態の回転電機固定子において、絶縁シートの加熱によって膨張する様子を説明する図である。 本発明に係る実施の形態の回転電機固定子の製造方法において、固定子コアを準備する手順を示す図である。 図８に引き続き、絶縁シートをスロットに配置する手順を示す図である。 図９に引き続きコイルをティースに挿入する手順を示す図である。 図１０に引き続き、絶縁シートの先端部を折り曲げる手順を示す図である。 図１１に引き続き、コイル保持具を準備する手順を示す図である。 図１２に引き続き、コイル保持具を配置する手順を示す図である。 本発明に係る実施の形態の回転電機固定子の別の製造方法において、コイルを準備する手順を示す図である。 図１４に引き続き、コイルを絶縁シートで覆う手順を示す図である。 図１５に引き続き、固定子コアを準備する手順を示す図である。 図１６に引き続き、絶縁シートで覆われたコイルをティースに挿入する手順を示す図である。 図１７に引き続き、コイル保持具を準備する手順を示す図である。 図１８に引き続き、コイル保持具を配置する手順を示す図である。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、回転電機固定子として、複数のティースが周方向に沿って配置される一体型固定子を述べるが、円環状の固定子を周方向に沿って分割した分割型固定子であってもよい。また、以下では、コイルの巻線導体を矩形断面を有する角線型として述べるが、これは例示であって、断面が円形の丸線型の導体を用いてもよい。また、以下においては、冷却液が例えばＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード（登録商標））等の冷却油であるものとして説明するが、油以外の冷却液（例えば冷却水）が用いられてもよい。

以下で述べる形状、材質、コイルの巻数等は、例示であって、回転電機固定子の仕様に応じ、適宜変更が可能である。

以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

図１は、回転電機用固定子であるステータ１０を示す斜視図である。ステータ１０を備える回転電機は、例えば車両の動力源として、軸芯が水平方向にほぼ沿った姿勢で搭載されている。そのため、ステータ１０の軸芯位置を通る水平方向の中央境界線（または中央境界面）Ｈが図１に一点鎖線で示されている。以下においては、この中央境界線Ｈよりも上方にある部分を上部といい、中央境界線Ｈよりも下方に位置する部分を下部という。

なお、図１には、ステータ１０の軸方向としてＺ方向が、ステータ１０の径方向としてＲ方向がそれぞれ示されている。Ｚ方向は、後述する三相コイルの各他端部１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗが引き出される方を＋Ｚ方向としてある。図１では、紙面の手前側に向かう方向が−Ｚ方向である。Ｒ方向は、外径側が＋Ｒ方向、内径側が−Ｒ方向である。以後の各図においても、適宜Ｚ方向とＲ方向を示した。

図１に示されるステータ１０には、上方から冷却油が破線矢印方向に流下されて供給され、コイルを含むステータが冷却される構造になっている。ステータ１０は、ステータコア１２と、コイル１４と、ガイド部材１６とを備える。図１では、コイルエンド部を見易くするために、ガイド部材１６を構成する分割ガイド要素であるコイル保持具１７のうちの２つが省略されている。

ステータコア１２は、回転電機の固定子コアで、円環状に打ち抜き加工された電磁鋼板を軸方向に多数枚積層して、かしめ等の固定方法によって一体に連結して構成される筒状の部材である。ステータコア１２の外周には、図示しない取付ボルトを挿通するボルト穴が貫通形成された取付部１８が軸方向に延伸して膨出形成されている。なお、ステータコア１２は、電磁鋼板積層体で構成されるものに限定されず、樹脂コーティングされた磁性粉とバインダーとを混合して加圧成形された圧粉材で構成してもよい。また、ステータコア１２は、複数の分割コアを環状に配列して構成されるステータコアであってもよい。

ステータコア１２は、周方向に連なるバックヨーク部２０と、バックヨーク部２０の内周から径方向内側である内径側へ向けて突出した複数のティース部２２とを有する。複数のティース部２２は、周方向に均等な間隔で配置されている。図１では、１５個のティース部２２が形成されている例を示す。

ステータコア１２において周方向に隣り合うティース部２２の間には、それぞれ、スロット２４が形成されている。スロット２４もまた、ティース部２２と同数だけ形成されている。スロット２４は、ステータコア１２の軸方向両側の端面に開口するとともにステータコア１２の内周で軸方向にわたって開口する溝である。

コイル１４は、ステータコア１２のティース部２２の周囲に巻かれて装着されている。図１のステータ１０では、各ティース部２２の周囲にコイル１４がそれぞれ巻装された、いわゆる集中巻の例を示す。ただし、これに限定されるものではなく、コイルが分布巻によってステータコアに巻装されていてもよい。

図２は、ステータ１０のティース部２２近傍を拡大して示す断面図である。図１，２に示すように、ティース部２２に巻装されたコイル１４は、ティース部２２の端面（すなわちステータコア１２の端面）から軸方向外側に突出したコイルエンド部１４ａと、ティース部２２間のスロット２４内に位置するスロット内コイル部１４ｂとを含む。図２に示すように、ティース部２２は略台形状の断面形状を有して形成されている。

コイル１４は、ステータ１０の隣接するティース部２２の間に形成されるスロット２４にコイル導線が配置されて、そのコイル導線がティース部２２の周囲を環状に巻回して形成される。コイル１４をステータコア１２に保持するために後述するコイル保持具１７が用いられる。図２では、コイル保持具１７のＺ方向に延びる軸方向壁部２８について、ステータコア１２のティース部２２を通す開口部３０とその両側の壁部分２８ａ、２８ｂが示されている。

図２における絶縁シート７０は、コイル保持具１７の壁部分２８ａ，２８ｂとスロット内コイル部１４ｂとの間の部分７０ａと、ティース部２２の壁面とスロット内コイル部１４ｂとの間の部分７０ｂ，７０ｃとを有する膨張接着性を有するシートである。絶縁シート７０の部分７０ａを介して、コイル１４とコイル保持具１７が固定され、絶縁シート７０の部分７０ｂ，７０ｃを介してコイル１４とステータコア１２が固定される。したがって、絶縁シート７０を介して、ステータコア１２とコイル１４とコイル保持具１７が互いに固定されることになる。絶縁シート７０の詳細については後述する。

コイル１４は、絶縁被覆された矩形断面を有する角線型のコイル導線により形成されている。具体的には、コイル１４は、コイル導線の巻始め端部から所定巻き数だけ径方向内側方向へ密着または近接して巻かれた後、径方向および周方向に二重巻きされて同じ巻き数だけ径方向外側方向へ向かって並べて密着または近接して巻かれて巻終わり端部となっている。なお、図面では、二重巻きの部分の図示を省略してある。このように巻かれているコイル１４は、巻き型の周囲に巻線機でコイル導線を巻き付けることによって形成されたものを、ステータコア１２の内径側からティース部２２の周囲に挿入して装着することができる。

ステータ１０が三相交流モータに適用される場合、ティース部２２の周囲に装着されたコイル１４の巻始め端部および巻終わり端部は、周方向に２つ置きごとのコイル１４と溶接等によって接続される。これにより、５つのコイル１４が直列に電気接続されてＵ相コイルが形成される。同様にしてＶ相コイルおよびＷ相コイルも形成される。そして、三相コイルの各一端部が中性点で共通接続され、各他端部１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗがコイルエンド部１４ａから軸方向に引き出されて入出力用端子となっている。入出力用端子には、例えばリング状の接続端子が溶接等により連結される。

なお、コイル１４は、上記のものに限定されず、種々の形態を採り得る。例えば、コイル１４の断面形状は、矩形形状でなくてもよい。また、コイル１４は、巻線機から繰り出されるコイル導線をティース部の周囲に直に巻いて形成されてもよい。さらに、コイル１４は、略Ｕ字状をなす導体セグメントの２つの脚部を周方向に隣り合うか又は離れたスロット２４に軸方向一方側から挿入して、軸方向他方側に突出した導体セグメントの脚部を周方向および径方向の少なくとも何れかの方向へ折り曲げて別の導体セグメントの脚部と溶接等で接続していくことにより構成されるものであってもよい。

図１を再び参照すると、ガイド部材１６は、ステータコア１２の内周部に環状に取り付けられている。ガイド部材１６は、周方向に複数に分かれた分割ガイド要素であるコイル保持具１７が環状に連続して設置されることにより構成されている。図１では、ステータコア１２のティース部２２に対応する１５個のコイル保持具１７によってガイド部材１６が構成されている。

図３は、コイル保持具１７の全体を示す斜視図である。コイル保持具１７は、樹脂成形品によって好適に構成される。コイル保持具１７は、径方向に沿って延びる径方向壁部２６ａ，２６ｂを軸方向両端に備えるとともに、径方向壁部２６ａ，２６ｂ間を繋いで軸方向に延びる軸方向壁部２８を備える。

図３に示すように、径方向壁部２６ａ，２６ｂと軸方向壁部２８とが略Ｌ字状をなし、後述するように、それぞれコイルエンド部１４ａの径方向内側および軸方向外側を覆うことができる。ただし、径方向壁部２６ａ，２６ｂ、軸方向壁部２８は、種々の形状を採り得る。例えば、径方向壁部２６ａ，２６ｂは、必ずしも径方向に沿っていなくてもよく、軸方向に傾斜していてもよいし、あるいは、径方向壁部２６ａ，２６ｂと軸方向壁部２８とがテーパ部または湾曲部を介してつながっていてもよい。

軸方向壁部２８には、細長い矩形状の開口部３０が貫通して形成されている。この開口部３０は、コイル保持具１７がステータコア１２に取り付けられたときにティース部２２の径方向内側の先端部２３を受入れ可能な大きさおよび形状に形成されている。図３に示すように、コイル保持具１７の軸方向壁部２８は、開口部３０が形成されることによって軸方向にそれぞれ延びる２つの壁部分２８ａ，２８ｂに分かれている。

２つの壁部分２８ａ，２８ｂに挟まれた開口部３０の大きさは、図２に示すように、コイル保持具１７がステータコア１２に取り付けられたときに、２つの壁部分２８ａ，２８ｂとティース部２２との間の隙間が少ないように設定される。この隙間は、ティース部２２を通すためのものであるが、冷却油の粘度を考慮し、コイル保持具１７とステータコア１２の先端部との隙間から冷却油がステータ内周側へ漏出しない程度とされる。

そして、各壁部分２８ａ，２８ｂにおいて、絶縁シート７０を介してコイル１４に向かい合う面となる表面には、溝状の冷却油路３４がステータコア１２の軸方向全長以上にわたって延伸して形成されている。このような冷却油路３４が形成されていることで、図２に示すように軸方向壁部２８の壁部分２８ａ，２８ｂと絶縁シート７０の部分７０ａとがぴったりと接触して配置されても、冷却油路３４を介して冷却油を軸方向に流してスロット内コイル部１４ｂを効果的に冷却することができる。

図３において、コイル保持具１７の軸方向壁部２８の両端部分であってステータコア１２の端面から外側へ突出する端部３８には、係止爪４０およびコイル位置決め部４２がそれぞれ立設されている。係止爪４０およびコイル位置決め部４２は、開口部３０を挟んで軸方向に対向して配置されている。

図４は、コイル保持具１７の軸方向一端側を拡大して示す斜視図である。図４に示すように、係止爪４０の先端部には、傾斜面４０ａを有するフック部４０ｂが形成されている。一方、ステータコア１２のティース部２２の端面には、係止凹部が形成されている。これにより、コイル保持具１７がステータコア１２に内周側から組み付けられるとき、傾斜面４０ａに案内されてフック部４０ｂがティース部２２の端面に乗り上げることによって係止爪４０が軸方向外側へ弾性変形する。このとき、係止爪４０に近接して設けられているコイル位置決め部４２は、係止爪４０が弾性変形によって過度に変位するのを規制するストッパとして機能する。これにより、係止爪４０が過度に変形することによる破損が防止される。

そして、コイル保持具１７がステータコア１２に対し＋Ｒ方向である径方向外側へ押し込まれて移動して、係止爪４０のフック部４０ｂが係止凹部の位置に到達したとき、係止爪４０の弾性復元力によってフック部４０ｂが係止凹部に嵌り込む。このようにティース部２２の軸方向両端において係止爪４０が係止凹部に係止されることによって、コイル保持具１７がステータコア１２に対して固定される。このとき、壁部分２８ａ，２８ｂは、ステータコア１２のスロット２４内に入り込んでコイル１４のスロット内コイル部１４ｂをコイル導線のスプリングバック力に抗してバックヨーク部２０に向けて押し付けて保持する。

上記のように係止爪４０のストッパおよび保護部材として機能するコイル位置決め部４２は、略コ字状の横断面形状を有するとともに、軸方向壁部２８の端部３８で径方向外側へ向いて突設されている。また、コイル位置決め部４２は、係止爪４０によってステータコア１２に固定された状態でティース部２２の端面とコイルエンド部１４ａのコイル導線との間に挿入されてコイル１４の軸方向に位置決めする機能も有する。さらに、コイル位置決め部４２は、係止爪４０とほぼ同じ高さで且つ周囲を囲っていることで、細く延伸する係止爪４０を保護する機能も有する。

具体的には、コイル保持具１７がステータコア１２の内周側から組み付けられるとき、コイル位置決め部４２がコイルエンド部１４ａを構成するコイル導線とティース部２２の端面との間に形成される隙間に軸方向の両側においてそれぞれ挿入（または圧入）される。これにより、コイルエンド部１４ａを含むコイル１４の軸方向位置が決められた状態になる。したがって、このコイル位置決め部４２の軸方向位置決め作用と、コイル保持具１７の軸方向壁部２８によるコイル保持作用とによって、コイル１４がステータコア１２にしっかりと固定される。

なお、コイル位置決め部４２の挿入側端部に傾斜面（または湾曲面）を形成してもよい。このようにすれば、コイル位置決め部４２をコイルエンド部１４ａとティース部２２の端面との間に挿入する作業をより容易に行えるようになる。また、コイルエンド部１４ａの軸方向内側の表面に接触することとなるコイル位置決め部４２の側面を軸方向内側すなわちステータコア１２側へ例えば数度程度傾けて形成してもよい。これにより、コイルエンド部１４ａとティース端面との間の隙間に多少のばらつきがあってもコイル位置決め部４２がしっかりと圧入されることでコイル１４の軸方向の位置決めを確実に行うことができる。

冷却油路５０の幅は、冷却油の粘性等に応じて適宜に設定可能であるが、冷却油としてＡＴＦを用いた場合には例えば０．３〜０．５ｍｍ程度に設定されるのが好ましい。このように設定することで、ステータ１０の上方から供給される冷却油が少量であっても冷却油路５０を介して周方向に円滑に流れて隣接するコイルエンド部１４ａに供給することができる。加えて、ステータ１０の下部においても冷却油路５０から冷却油が鉛直下方へ滴下するのを抑制することができ、ステータ１０の下部に位置するコイルエンド部１４ａおよびこれを含むコイル１４に対する冷却性能を向上させることができる。

図３に示すように、コイル保持具１７において軸方向壁部２８の端部３８であって径方向壁部２６ａ，２６ｂとコイル位置決め部４２との間には、例えば長方形状等の貫通穴５２がそれぞれ形成されている。図４には、軸方向他方側にある１つの貫通穴５２だけが示されている。貫通穴５２の形状は、長方形、正方形等の矩形状に限定されるものではなく、円形、三角形等の他の形状であってもよい。

このような貫通穴５２が形成されたコイル保持具１７が環状に連なって構成されるガイド部材１６は、図１に示すように複数（本実施形態では１５個）の貫通穴５２が周方向に等間隔で形成されたものになる。

また、図４に示されるように、コイル保持具１７における軸方向壁部２８の端部３８の内周側表面には、貫通穴５２に対応する位置で軸方向と直交する方向に延伸するガイド溝５４が形成されている。このようなコイル保持具１７が環状に連なって構成されるガイド部材１６では、図１に示すように周方向に環状に連続したガイド溝５４が複数の貫通穴５２をつなぐように形成されたものになる。

図５、図６は、コイル位置決め部４２と、コイル１４と、ティース部２２との関係を説明する図である。図５は斜視図で、図６は側面から見た断面図である。これらの図に示されるように、ステータコア１２のティース部２２にコイル１４が挿入され、さらにコイル保持具１７がコイル１４を覆いながらティース部２２に組付けられる。これによって、コイル保持具１７の端部壁面となる径方向壁部２６ａ，２６ｂがコイル１４のコイルエンド部１４ａの径方向の外形側面を覆い、また、コイル保持具１７の内径壁面となる軸方向壁部２８がコイル１４のスロット内コイル部１４ｂの内径側側面を覆う。

そして、コイルエンド部１４ａと径方向壁部２６ａとの間には冷却油路５０が形成される。この冷却油路５０は、すべてのコイル保持具１７が取り付けられてガイド部材１６が環状に組み立てられたときに環状に連なることによって周方向冷却油路となる。ここで、径方向壁部２６ａ，２６ｂは、必ずしもコイルエンド部１４ａの径方向全幅に亘って延伸していなくてもよく、軸方向視でコイルエンド部１４ａの外形側部分が覆われていない状態であってもよい。

コイル保持具１７のＺ方向に沿って＋Ｚ側と−Ｚ側に配置される２つのコイル位置決め部４２は、コイル１４がステータコア１２のティース部２２の周りに配置されるときに、ティース部２２の外形とコイル１４の内周との間に入り込めるように、その配置位置が設定される。

図６に、これらのＺ方向の寸法の関係を示した。ここでは、ティース部２２のＺ方向の寸法をＺ₁、コイル保持具１７の開口部３０のＺ方向の寸法をＺ₂、コイル保持具１７の２つのコイル位置決め部４２のそれぞれの外側の間の間隔をＺ₃、コイル１４のコイルエンド部１４ａの内周のＺ方向の寸法をＺ₄、コイル１４のコイルエンド部１４ａの外周のＺ方向の寸法をＺ₅、コイル保持具１７の２つの径方向壁部２６ａ，２６ｂの間の間隔をＺ₆として示した。

ここで、Ｚ₂はＺ₁よりやや大きめに設定される。コイル保持具１７の２つのコイル位置決め部４２のそれぞれの外側の間の間隔はＺ₂と同じか、あるいはＺ₂よりやや大きめとされる。これによって、ティース部２２の先端部２３が開口部３０の中に挿入できる。

また、Ｚ₄はＺ₃よりやや大きめに設定され、Ｚ₆はＺ₅よりやや大きめに設定される。これによって、２つのコイル位置決め部４２は、それぞれ、コイルエンド部１４ａの内周とティース部２２のＺ方向の外形との間に入り込むことができる。Ｚ₄とＺ₃の間の寸法差と、Ｚ₄とＺ₃の間の寸法差を適切に設定することで、Ｚ方向についてティース部２２とコイル１４の間の位置決めを適切なものとできる。

図７は、絶縁シート７０の膨張接着性について説明する図である。絶縁シート７０は、加熱によって膨張する接着性と絶縁性のあるシートである。既に説明した図２、図５、図６では、いずれも加熱後の絶縁シート７０が示されている。加熱前のものを絶縁シート６０として、符号で区別すると、図７（ａ）は、加熱前の絶縁シート６０がティース部２２とスロット内コイル部１４ｂとの間の隙間２５に配置される様子を示す図である。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）の状態から加熱を行ったときに、加熱前の絶縁シート６０が加熱によって膨張して加熱後の絶縁シート７０となり、隙間２５を埋めて、ティース部２２とスロット内コイル部１４ｂの双方に接触し、接着を行う様子を示す図である。

通常、コイル１４は、ティース部２２の外形形状に対応した形状に成型されるが、コイル１４の側面形状を、ティース部２２の壁面形状に完全に対応させることは不可能である。また、そもそも、コイル１４をティース部２２に挿入するためには、コイル１４とティース部２２との間に適度なクリアランスが必要となる。そのため、通常、ティース部２２に挿入されたコイル１４と、ティース部２２の壁面との間には、図７（ａ）に示すように、ある程度の隙間２５が生じざるを得ない。この隙間２５をそのまま放置すると、コイル１４がスロット２４内でがたつき、固定されないという問題を招く。かかるガタツキは、回転電機の駆動振動に伴い、騒音や巻線の損傷といった、さらなる問題を招く。かかる問題を避けるために、従来は、樹脂モールドによるコイル固定を図っていた。本発明では、膨張接着性を有する絶縁シート６０を用いることで、樹脂モールドを省略する。

すなわち、図７（ａ）に示すように、コイル１４のスロット内コイル部１４ｂと、ティース部２２の壁面との間に絶縁シート６０が配置される。この配置は常温下で行なわれ、絶縁シート６０の厚さは隙間２５に比べ薄いので、スロット内コイル部１４ｂと絶縁シート６０との間、絶縁シート６０とティース部２２の壁面との間には、それぞれ隙間２５ａ，２５ｂが生じている。

その後、ステータ１０の全体を加熱すると、加熱膨張性を有する絶縁シート６０は、膨張する。そして、図７（ｂ）に示すように、スロット内コイル部１４ｂとティース部２２の壁面の間の隙間２５の形状に応じて膨張し、その隙間２５を埋める。その結果、スロット２４内のコイル１４のガタツキが規制される。

また、加熱により溶融・接着した後に硬化することで、絶縁シート７０がコイル１４の周囲において接着されることになる。その結果、絶縁シート７０の剥がれ等が確実に防止され、ひいては、コイル１４のガタツキも防止される。

ここで、かかる特性を有する絶縁シート６０の構成は特に限定されないが、例えば、二層構造のシートを用いることができる。二層構造の絶縁シートは、絶縁性能を有する絶縁層と、接着性能を有する接着層とを備えている。絶縁層は、例えば、イミド変性ポリエステル樹脂などの絶縁性樹脂を基材とし、その内部に、流動性抑止（ベタツキ防止）のための添加剤（例えばタルクなど）や、流動性促進用添加剤（例えば炭酸カルシウムなど）、膨張フィラー（例えばコアシェル型アクリルなど）を含んでいる。ここで、流動性抑止用添加剤を添加するのは、基材となるイミド変性ポリエステル樹脂が、ラジカル重合で架橋するため、触媒が入った段階で液状でＡステージ状態であり、Ｂステージ化が困難なためである。また、同時にコイル１４に適度に密着するためには、適度な流動性も得ることが必要となる。そのため、流動性抑止用添加剤に加え、流動性促進用添加剤も添加することが好ましい。

接着層は、加熱された際に、接着性を発揮する層で、基材であるコア接合用樹脂（例えばアミン硬化型ゴム分散エポキシ樹脂）に、膨張フィラー（例えばコアシェル型アクリルなど）を混入したものである。

絶縁層および接着層の両方に混入された膨張フィラーは、液化炭酸ガスなどの膨張体を含んでおり、加熱により５倍以上に体積膨張する。そして、膨張フィラーは、体積膨張時の誘電率は１．４以下となり、熱硬化後の被覆シートの低誘電率化を促進する。

また、別の形態として、三層構成のシートを絶縁シートに採用することもできる。三層構造の絶縁シートは、上述した絶縁層と接着層の間に、さらに、中間層を有している。この絶縁シートにおける絶縁層および接着層の構成は、二層構造で述べた内容と同じである。一方、中間層は、耐熱性と低誘電率を併せもったフィルム、例えば、耐熱フィルム（例えばポリエーテルニトリル、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマーなど）やアラミド紙、ＬＣＰ紙などで構成される固体絶縁層である。この中間層は、樹脂流動性が高い場合に必要となる最低限の固体絶縁性能を確保するために設けられる。

なお、ここで説明した構成は一例であり、加熱膨張性と加熱接着性、より望ましくは、さらに絶縁性を備えたシートであれば、ここで例示した構成以外のシートを絶縁シートとして用いることができる。

上記構成のステータの製造方法の手順を図８から図１３を用いて説明する。最初にステータコア１２を準備する（ステータコア準備工程）。図８は、準備されたステータコア１２を示す図である。ここに示されるように、ステータコア１２は、内径側に突き出すティース部２２と、隣接するティース部２２の間の空間であるスロット２４とを有する円環状の部材である。

次に、ステータコア１２の各スロット２４において、ティース部２２の突き出す壁面に沿って膨張接着性を有する加熱前の絶縁シート６０を配置する（絶縁シート配置工程）。その様子を図９に示す。

加熱前の絶縁シート６０は、ティース部２２の内壁に沿うように折り曲げられたものが用いられる。あるいは、シート状のものをティース部２２の内壁に宛がって折り曲げるものとしてもよい。図９では、折り曲げた部分を区別するため、ティース部２２の径方向に沿った壁面に対応する径方向シート部６２，６６と、バックヨーク部２０の壁面に沿った周方向シート部６４が示されている。絶縁シート６０は、Ｚ方向の寸法がティース部２２のＺ方向の寸法よりもやや長めに設定される。また、絶縁シート６０をティース部２２の壁面に沿って配置したときに、径方向シート部６２，６６がティース部２２の先端部２３から−Ｒ方向に突き出るように、絶縁シート６０のＺ方向に直交する寸法が設定される。この突き出し寸法は、次にコイル１４が挿入されたときに、折り返して、コイル１４の内径側側面を覆うことができる大きさとされる。

そして、予め準備されたコイル１４が、ティース部２２に挿入される（コイル挿入工程）。図１０に、コイル１４がティース部２２に挿入された様子が示される。ここで、コイル１４の挿入は、ティース部２２の径方向に延びる壁面と、コイル１４のスロット内コイル部１４ｂの内周面との間に、絶縁シート６０の径方向シート部６２，６６が来るようにする。

このようにコイル１４がティース部２２に挿入されると、ティース部２２の先端部２３から突き出ている絶縁シート６０の径方向シート部６２，６６の先端部を、スロット内コイル部１４ｂの内径側側面に沿って折り返す（絶縁シート折り返し工程）。これによって、絶縁シート６０によってスロット内コイル部１４ｂの内径側側面が覆われる。図１１に、折り返されてコイル１４の内径側側面を覆う絶縁シート６０の先端シート部６３を示した。

次に、予め準備されたコイル保持具１７をステータコア１２に取り付ける（コイル保持具取付工程）。図１２には、コイル保持具１７を１つのティース部２２に対し向かい合わせている様子が示される。また、図１３には、コイル保持具１７がティース部２２に取り付けられた様子が示される。この取り付けは、図５、図６で説明したように、コイル位置決め部４２をコイル１４の内周側とティース部２２の外形との間に入り込ませる。そして、コイル保持具１７の係止爪４０とティース部２２の端面に設けられる係止凹部とを用いて、コイル保持具１７をティース部２２に取り付ける。

これを各ティース部２２について行い、全てのティース部２２にコイル１４が挿入され、コイル保持具１７が取り付けられると、ステータコア１２の全体が所定の条件で加熱される（加熱工程）。この加熱によって、図７で説明したように、加熱前の絶縁シート６０が加熱により膨張する。そして、加熱前の絶縁シート６０の先端シート部６３に対応する加熱後の絶縁シート７０の部分７０ａを介して、コイル１４とコイル保持具１７が固定され、加熱前の絶縁シート６０の径方向シート部６２，６６と周方向シート部６４に対応する加熱後の絶縁シート７０の部分７０ｂ，７０ｃを介してコイル１４とステータコア１２が固定される。このようにして、従来技術のように樹脂モールドを用いることなく、絶縁シート７０を介してステータコア１２とコイル１４とコイル保持具１７を互いに固定することができる。

上記ではスロット２４に絶縁シート６０を配置してからコイル１４をティース部２２に挿入したが、予め絶縁シート６０を巻きつけたコイル１４を準備し、これをティース部２２に挿入するものとしてもよい。図１４から図１９は、そのような方法によるステータ１０の製造方法の手順を説明する図である。

最初に、環状に成形されたコイル１４を準備する（コイル準備工程）。図１４には、準備されたコイル１４の様子が示される。ここに示されるように、環状に巻回されたコイルは、ステータコア１２に配置されたときに、スロット２４に収容される部分となるスロット内コイル部１４ｂと、ステータコア１２の軸方向の両端側に突き出す部分となるコイルエンド部１４ａとを有する。

次に、コイル１４のスロット内コイル部１４ｂの周囲を、絶縁シート６８で覆う（絶縁シート覆い工程）。この絶縁シート６８は、図９等で説明した加熱前の絶縁シート６０と同じ材質のものである。異なるのは、絶縁シート６０がティース部２２の壁面に沿って配置されるのに対し、絶縁シート６８はコイル１４のスロット内コイル部１４ｂの周囲に配置される点である。図１５にその様子が示される。絶縁シート６０で覆う必要がある部分は２種類ある。１つは、コイル１４がティース部２２に挿入されたときに、コイル１４のスロット内コイル部１４ｂがティース部２２の壁面と向かい合う部分である。もう１つは、コイル保持具１７がティース部２２に取り付けられたときに、コイル１４のスロット内コイル部１４ｂがコイル保持具１７と向かい合う部分である。

コイル１４がティース部２２に挿入されたときに、そのコイル１４が、同じスロット２４の中で隣接する他のコイル１４のスロット内コイル部１４ｂと向かい合う面については、必ずしも絶縁シート６０を巻きつける必要はない。しかし、コイル１４のスロット内コイル部１４ｂの周囲に、１枚の絶縁シート６０をぐるっと巻きつけることが工程上有利な場合には、スロット内コイル部１４ｂの全周に絶縁シート６０を巻きつけることがよい。以下では、スロット内コイル部１４ｂの全周に絶縁シート６０を巻きつけるものとして説明を続ける。

次に、ステータコア１２を準備する。そして、上記のようにスロット内コイル部１４ｂが絶縁シート６０で覆われたコイル１４の内周側をティース部２２の外形面に沿って挿入する（絶縁シート付コイル挿入工程）。図１６には、絶縁シート６０付きのコイル１４が１つのティース部２２に対し向かい合わせている様子が示される。また、図１７には、絶縁シート６０付きのコイル１４がティース部２２に挿入される様子が示される。

次に、予め準備されたコイル保持具１７をステータコア１２に取り付ける（コイル保持具取付工程）。図１８には、コイル保持具１７を１つのティース部２２に対し向かい合わせている様子が示される。また、図１９には、コイル保持具１７がティース部２２に取り付けられた様子が示される。この取り付け方は、図１３で説明した内容と同じである。このときに、コイル保持具１７の軸方向壁部２８の２つの壁部分２８ａ，２８ｂが、コイル１４のスロット内コイル部１４ｂの内径側を覆っている絶縁シート６０に接触することになる。

これを各ティース部２２について行い、全てのティース部２２に絶縁シート６０付きのコイル１４が挿入され、コイル保持具１７が取り付けられると、ステータコア１２の全体が所定の条件で加熱される（加熱工程）。この加熱によって、絶縁シート６０が膨張する。そして、膨張した絶縁シート７０の部分７０ａを介して、コイル１４とコイル保持具１７が固定され、絶縁シート７０の部分７０ｂ，７０ｃを介してコイル１４とステータコア１２が固定される。

本発明に係る回転電機固定子及び回転電機固定子の製造方法は、例えば、車両に搭載される回転電機に利用できる。

１０ ステータ、１２ ステータコア、１４ コイル、１４ａ コイルエンド部、１４ｂ スロット内コイル部、１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗ 他端部、１６ ガイド部材、１７ コイル保持具、１８ 取付部、２０ バックヨーク部、２２ ティース部、２３ 先端部、２４ スロット、２５，２５ａ，２５ｂ 隙間、２６ａ，２６ｂ 径方向壁部、２８ 軸方向壁部、２８ａ，２８ｂ （軸方向壁部の）壁部分、３０ 開口部、３４，５０ 冷却油路、３８ 端部、４０ 係止爪、４０ａ 傾斜面、４０ｂ フック部、４２ コイル位置決め部、５２ 貫通穴、５４ ガイド溝、６０，６８ （加熱前の）絶縁シート、６２，６６ 径方向シート部、６３ 先端シート部、６４ 周方向シート部、７０ （加熱後の）絶縁シート、７０ａ，７０ｂ，７０ｃ （絶縁シートの）部分。

Claims (5)

1. 内径側に突き出すティース及び隣接するティースの間の空間であるスロットを有する固定子コアと、
   スロットに収容されるスロット内コイル部、及び固定子コアの軸方向の両端側に突き出すコイルエンド部を有し、環状に巻回され、ティースの外形面に沿って内周側が挿入されるコイルと、
   スロット内コイル部の内径側側面を覆う内径壁面、及びコイルエンド部の径方向側面を覆う端部壁面を有し、内径壁面に設けられる開口部にティースの先端部が挿入されることでコイルを固定子コアに対して保持するコイル保持具と、
   スロット内コイル部の内周側とティースの外形側との間と、スロット内コイル部の内径側とコイル保持具との間とにそれぞれ配置され、膨張接着性を有して、コイルをティースに接着させると共に、コイル保持具をコイルに接着させる絶縁シートと、
   を備えることを特徴とする回転電機固定子。
2. 請求項１に記載の回転電機固定子において、
   コイル保持具は、
   固定子コアの軸方向に対してコイルを位置決めする位置決め部を有することを特徴とする回転電機固定子。
3. 請求項２に記載の回転電機固定子において、
   コイル保持具は、
   コイルを冷却する冷媒通路を有することを特徴とする回転電機固定子。
4. 固定子コアの隣接するティースの間の空間であるスロットにおいて、ティースの突き出す壁面に沿って膨張接着性を有する絶縁シートを配置する工程と、
   スロットに収容されるスロット内コイル部、及び固定子コアの軸方向の両端側に突き出すコイルエンド部を有し、環状に巻回されたコイルをティースに挿入する工程であって、ティースの径方向に延びる壁面とスロット内コイル部の内周面との間に絶縁シートが来るようにコイルをティースに挿入する工程と、
   絶縁シートの先端部をスロット内コイル部の内径側側面に沿って折り返して絶縁シートによってスロット内コイル部の内径側側面を覆う工程と、
   コイルを固定子コアに保持するためのコイル保持具を、スロット内コイル部の内径側を覆っている絶縁シートに接触するように配置する工程と、
   固定子コア、及びコイル、及び絶縁シート、及びコイル保持具の全体を加熱し、絶縁シートを膨張させながらコイルをティースに接着させると共に、コイル保持具をコイルに接着させる工程と、
   を含むことを特徴とする回転電機固定子の製造方法。
5. 環状に形成されたコイルについて、固定子コアに配置されるときに、固定子コアの隣接するティースの間の空間であるスロットに収容されるスロット内コイル部を、膨張接着性を有する絶縁シートで覆う工程と、
   スロット内コイル部が絶縁シートで覆われたコイルの内周側をティースの外形面に沿って挿入する工程と、
   コイルを固定子コアに保持するためのコイル保持具を、スロット内コイル部の内径側を覆っている絶縁シートに接触するように配置する工程と、
   固定子コア、及びコイル、及び絶縁シート、及びコイル保持具の全体を加熱し、絶縁シートを膨張させながらコイルをティースに接着させると共に、コイル保持具をコイルに接着させる工程と、
   を含むことを特徴とする回転電機固定子の製造方法。

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