JP2015122861A

JP2015122861A - ステータ用絶縁紙

Info

Publication number: JP2015122861A
Application number: JP2013264973A
Authority: JP
Inventors: 哲志水谷; Tetsushi Mizutani; 高橋　範行; Noriyuki Takahashi; 範行高橋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2015-07-02

Abstract

【課題】絶縁紙の絶縁性の低下を抑制しつつ、コイル側からステータコアのスロット内壁面へのワニスの浸透を可能にする。【解決手段】絶縁紙１０は複数の絶縁シート１０Ａ〜１０Ｃの積層体から構成される。それぞれの絶縁シート１０Ａ〜１０Ｃには、コイル１４側に供給されたワニスをスロット内壁面１６まで浸透させる貫通孔２２Ａ〜２２Ｃが形成されている。貫通孔２２Ａ〜２２Ｃは、絶縁シート１０Ａ〜１０Ｃを積層させたときに、隣接する絶縁シート１０Ａ〜１０Ｃ間で重ならないように形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、回転電機のステータに用いられる絶縁紙に関する。

回転電機の固定子であるステータは、回転磁束を生じさせるコイルと、磁束通路となるステータコアを備える。コイルはステータコアに設けられたスロットに挿入される。また、コイルとステータコアの導通を防ぐために、両者の間には絶縁紙が設けられる。例えば特許文献１では、絶縁特性や強度の異なる複数の絶縁シート材を積層させた絶縁紙が開示されている。

図３に示すように、絶縁紙１０２の両端部には、カフス１０４と呼ばれる折り返し部が設けられる。カフス１０４がステータコア１０８の中心軸方向両端面（以下、単に端面と呼ぶ）１０７に引っ掛かることで、絶縁紙１０２のスロット１０６からの抜けが防止される。

また、スロットに絶縁紙及びコイルを挿入した後に、これらをスロット内壁面に固着させるために、スロットにワニスが注入される。ワニスは、ステータコアの端面側（コイルエンド側）からスロットに注入される。例えば、ステータコアの中心軸を鉛直方向と略一致させるようにステータコアを寝かせて、鉛直方向上方からスロットに向かってワニスを垂らす。垂らされたワニスが、コイルと絶縁紙との間隙、及び絶縁紙とスロット内壁面との間隙に充填されることで、絶縁紙及びコイルがスロット内壁面に固着される。

特開２００８−１７８１９７号公報

ところで、絶縁紙のカフスによって、ワニスの充填が困難となる場合がある。カフスは、ステータコア端面のスロット周りを覆うようにして設けられており、その結果、当該端面からスロットへのワニスの流れが妨げられる。これにより、絶縁紙とスロット内壁面との間隙へのワニスの直接充填が困難となる。

上記間隙へワニスを供給するために、図４に示すように、絶縁紙１０２に貫通孔１０９を設けて、コイル１１０と絶縁紙１０２との間隙に注入されたワニスをスロット内壁面１１２側に浸透させることが考えられる。しかし、このように貫通孔１０９を設けると、コイル１１０とスロット内壁面１１２との沿面距離（２つの導電性部材間の、絶縁物の表面に沿った最短距離）Ｌ０が短くなってしまい、絶縁紙１０２の絶縁性が低下するという、別の問題が生じる。そこで、本発明は、絶縁性の低下を抑制しつつ、スロット内壁面へのワニスの浸透を可能にする絶縁紙を提供することを目的とする。

本発明に係るステータ用絶縁紙は、ステータコアのスロット内壁面に沿って設けられ、前記ステータコアとそのスロットに挿入されるコイルとを絶縁させる。前記絶縁紙は複数の絶縁シートの積層体から構成され、それぞれの前記絶縁シートには、前記コイル側に供給されたワニスを前記スロット内壁面まで浸透させる貫通孔が形成される。前記貫通孔は、前記絶縁シートを積層させたときに、隣接する前記絶縁シート間で重ならないように形成される。

本発明によれば、絶縁紙の絶縁性の低下を抑制しつつ、ステータコア内壁面へワニスを浸透させることが可能になる。

本実施形態に係るステータ用絶縁紙を例示する図である。本実施形態に係るステータ用絶縁紙の一部拡大図である。絶縁紙のカフスを説明する図である。従来技術に係る絶縁紙を例示する図である。

図１に、本実施形態に係るステータ用の絶縁紙１０を例示する。なお、図１では、ステータコア１２の中心軸から内周面を見たときの模式図が示されている。また、図１では、当該中心軸を紙面上下方向と一致させている。

絶縁紙１０は、ステータコア１２とコイル１４の間に設けられ、両者を絶縁させる。絶縁紙１０は、ステータコア１２のスロット内壁面１６に沿って設けられ、その内側にコイル１４が配置される。

ステータコア１２の中心軸方向に沿った絶縁紙１０の長さは、ステータコア１２の厚さより長く形成され、その両端部には折り返し部であるカフス２０が形成されている。このような構成を備えることで、絶縁紙１０をスロット１８に挿入した際に、カフス２０がスロット１８から突出するとともにその先端がステータコア１２の端面（中心軸方向端面）２１に引っ掛かる。これによりカフス２０のスロット１８からの抜けが防止される。

絶縁紙１０は、複数の絶縁シートの積層体から構成される。例えば、３層の絶縁シート１０Ａ〜１０Ｃから絶縁紙１０が構成される。それぞれの絶縁シート１０Ａ〜１０Ｃは、絶縁特性や磨耗特性等が異なっていることが好適である。

例えば、コイル１４やスロット内壁面１６と接する絶縁シート１０Ａ、１０Ｃは、絶縁シート１０Ｂよりも耐磨耗性の高い部材から構成される。例えば、絶縁シート１０Ａ、１０Ｃは、ノーメックス（登録商標）等の、メタ系アラミド繊維フィルムから構成される。また、絶縁シート１０Ａ、１０Ｃに挟まれる絶縁シート１０Ｂは、絶縁シート１０Ａ、１０Ｃよりも絶縁性の高い部材から構成される。例えば、絶縁シート１０Ｂは、テオネックス（登録商標）等の、ポリエチレンナフタレートフィルムから構成される。

図２には、図１の破線で囲った部分の拡大図が示されている。絶縁シート１０Ａ〜１０Ｃには、それぞれ貫通孔２２Ａ〜２２Ｃが設けられている。後述するように、貫通孔２２Ａ〜２２Ｃは、コイル１４側に供給されたワニスをスロット内壁面１６に浸透させるための経路となる。ワニスの迅速な浸透を図るために、貫通孔２２Ａ〜２２Ｃは、絶縁シート１０Ａ〜１０Ｃに複数設けられていることが好適である。例えば、それぞれの絶縁シート１０Ａ〜１０Ｃに対して、配置間隔ｄごとに、それぞれ貫通孔２２Ａ〜２２Ｃを設ける。

貫通孔２２Ａ〜２２Ｃは、絶縁シート１０Ａ〜１０Ｃを積層させたときに、隣接する絶縁シート間で重ならないように形成されている。例えば、貫通孔パターンの始点位置、言い換えると絶縁シートの端部から貫通孔２２までの距離を、絶縁シート１０Ａ〜１０Ｃ間で、配置間隔ｄの半ピッチ分（ｄ／２）ずらす。このようにすることで、絶縁シート１０Ａ〜１０Ｃを積層させたときに、それぞれの貫通孔２２Ａ〜２２Ｃが半ピッチｄ／２分ずれる。

なお、図２の例では、ステータコア１２の中心軸方向に沿って各絶縁シート１０Ａ〜１０Ｃの貫通孔２２Ａ〜２２Ｃをずらしていたが、この形態に限らない。例えば円周方向に沿って貫通孔２２Ａ〜２２Ｃをずらすようにしてもよい。

絶縁シート１０Ａ〜１０Ｃは、互いに未接着の状態で積層されて、スロット１８に挿入される。なお、絶縁シート１０Ａ〜１０Ｃの積層体は、カフス２０を形成するために両端が折り曲げられる。この折り曲げにより、それぞれの絶縁シート１０Ａ〜１０Ｃが仮留めされ、絶縁シート１０Ａ〜１０Ｃの位置ずれや散逸が防止される。また、仮留めの機能を強化するために、絶縁シート１０Ａ〜１０Ｃを部分的に、つまり層間間隙を完全に塞がない範囲で、これら絶縁シート１０Ａ〜１９Ｃを接着するようにしてもよい。

図１に戻り、ワニスの注入工程について説明する。コイル１４への通電時に生じる電磁力によってコイル１４が振動し、絶縁紙１０やステータコア１２と摺動するおそれがある。そこで、スロットにワニスを注入することで、コイル１４及び絶縁紙１０をスロット内壁面１６に固着させて、上記の摺動を防ぐ。また、ワニスは、スロット１８の空隙を埋めて、絶縁性を高める機能も備えている。ワニスは、例えば、熱可塑性の樹脂を有機溶剤に溶かした、絶縁性の粘性流体から構成される。

ワニスは、ステータコア１２の端面２１側（コイルエンド側）から注入される。例えば、ステータコア１２の中心軸を鉛直方向に略一致させるようにしてステータコア１２を寝かせるともに、図１の白抜き矢印にて示すように、鉛直方向上方からスロット１８にワニスを垂らす。

垂らされたワニスは、図１の矢印にて示すように、絶縁紙１０とコイル１４の間隙に入り込む。さらに図２に示すように、各絶縁シート１０Ａ〜１０Ｃの貫通孔２２Ａ〜２２Ｃを経由して、コイル１４側からスロット内壁面１６にワニスが浸透する。

具体的には、図２の矢印に示すように、コイル１４側の絶縁シート１０Ａの貫通孔２２Ａから流入したワニスが、絶縁シート１０Ａ，１０Ｂの層間間隙を通過して、絶縁シート１０Ｂの貫通孔２２Ｂに至る。さらに貫通孔２２Ｂから、絶縁シート１０Ｂ，１０Ｃの層間間隙を通過して、スロット内壁面１６側の絶縁シート１０Ｃの貫通孔２２Ｃに至る。これによりワニスがスロット内壁面１６に到達する。

ここで、コイル１４からスロット内壁面１６までの沿面距離Ｌ１は、上記したような、非直線的に連通されたワニスの流通経路に沿ったものとなる。すなわち、貫通孔２２Ａから貫通孔２２Ｂに至るまでに、絶縁シート１０Ａ，１０Ｂの層間間隙を経由し、また、貫通孔２２Ｂから貫通孔２２Ｃに至るまでに、絶縁シート１０Ｂ，１０Ｃの層間間隙を経由する。これらの層間間隙を通過することで、沿面距離Ｌ１が長くなり、層間間隙を通らない従来の場合（図４のＬ０）と比較して、絶縁性の低下を抑制することが可能となる。

ワニスがコイル１４と絶縁紙１０の間、及び、絶縁紙１０とスロット内壁面１６の間に充填されることで、ワニスの硬化に伴って、コイル１４及び絶縁紙１０がスロット内壁面１６に固着される。また、層間間隙にワニスが充填されることで、絶縁シート１０Ａ〜１０Ｃが固着される。

１０絶縁紙、１０Ａ〜１０Ｃ絶縁シート、１２ステータコア、１４コイル、１６スロット内壁面、２２Ａ〜２２Ｃ貫通孔。

Claims

ステータコアのスロット内壁面に沿って設けられ、前記ステータコアとそのスロットに挿入されるコイルとを絶縁させる、ステータ用絶縁紙であって、
前記絶縁紙は複数の絶縁シートの積層体から構成され、
それぞれの前記絶縁シートには、前記コイル側に供給されたワニスを前記スロット内壁面まで浸透させる貫通孔が形成され、
前記貫通孔は、前記絶縁シートを積層させたときに、隣接する前記絶縁シート間で重ならないように形成されていることを特徴とする、ステータ用絶縁紙。