JP2016116417A - コイル巻回部品、コイル巻回部品の製造方法、ステータ、及び回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工数の増加を抑制した上で、コアに対する絶縁紙の位置決めを高精度に行い、コイル導線とコアとの間の絶縁を確保できるとともに、占積率の向上を図ることができるコイル巻回部品、コイル巻回部品の製造方法、ステータ、及び回転電機を提供する。【解決手段】インシュレータ１０は、樹脂成形部と、樹脂成形部に接続されるとともに、少なくともティース部１２の周方向端面の一部を覆うように配置された絶縁紙２０と、を有し、樹脂成形部は、ティース部１２の積層方向両端面に対向する一対の壁部と、ティース部１２の周方向両側において、複数のプレート８を積層方向に跨いで、一対の壁部を接続する積層跨ぎ部と、を有するように、ティース部１２及び絶縁紙２０に対して一体にモールドされており、一対の壁部の何れかにより樹脂が注入されて、樹脂成形部が形成されていることを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、車両駆動や回生発電等に用いられる回転電機のコイル巻回部品、コイル巻回部品の製造方法、ステータ、及び回転電機に関するものである。

車両駆動や回生発電等に用いられる回転電機のステータでは、複数の分割ステータ片が周方向に連結されることで環状を呈して構成されるものがある。この種の分割ステータ片は、コイル巻回部品と、コイル巻回部品に巻回されるコイル導線と、を有している。

ここで用いられるコイル巻回部品は、電磁鋼板等の磁性を有するプレートを軸方向に複数積層して構成されるコアと、コアに固定される絶縁樹脂等からなるインシュレータと、を備えている。コアは、インシュレータを介してコイル導線が巻回されるティース部を有している。インシュレータは、通常、割筒状の複数の分割ブロックによって形成され、コアのティース部の外周に外側から取り付けられる。

ところで、コイル巻回部品においては、回転電機の起磁力を高めるうえでコイル導線の占積率が重要となる。このため、コアに固定されるインシュレータを薄肉化することが有効となるが、インシュレータの全体の肉厚を薄肉にするのには限界がある。
そこで、インシュレータの一部を絶縁フィルムや絶縁紙等の絶縁シートによって形成したコイル巻回部品が案出されている(例えば、特許文献１参照)。

特許文献１に記載のコイル巻回部品において、インシュレータは、割筒状の一対の分割ブロックによって形成され、コア（ティース部）の外周に外側から取り付けられている。各分割ブロックは、ティース部に対して両側に位置するスロット部に装着される部分が絶縁紙によって形成されるとともに、絶縁紙の両端部(分割ブロック同士が突き合わされる部分)が絶縁樹脂に接合されている。
そして、コイル巻回部品は、インシュレータの一対の分割ブロックがコアに装着された状態において、ティース部にインシュレータを介してコイル導線が巻回される。

国際公開第２０１３／１３３３３７号

しかしながら、上述した従来技術にあっては、割筒状の分割ブロックをコアに取り付ける構成であるため、製造工数が多くなるという課題がある。
また、コアに対するインシュレータの組付精度に限界があり、例えばコアに対して絶縁紙が位置ずれした場合には、コイル導線とコアとの間の絶縁性を確保できないおそれがある。さらに、コアとコイル導線との間で絶縁紙が撓んだり、重なり合ったりすることで、スロット部のスペースが減少し、占積率の向上を実現できないおそれもある。

そこで本発明は、製造工数の増加を抑制した上で、コアに対する絶縁紙の位置決めを高精度に行い、コイル導線とコアとの間の絶縁を確保できるとともに、占積率の向上を図ることができるコイル巻回部品、コイル巻回部品の製造方法、ステータ、及び回転電機を提供するものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、磁性を有する複数のプレート（例えば、実施形態におけるプレート８）を積層して構成されるとともに、径方向に沿って延びてコイル導線（例えば、実施形態におけるコイル導線２）が巻回されるティース部（例えば、実施形態におけるティース部１２）を有するコア（例えば、実施形態におけるコア９）と、前記コアの前記ティース部に固定され、前記コアと前記コイル導線の間に介在するインシュレータ（例えば、実施形態におけるインシュレータ１０）と、を備えたコイル巻回部品（例えば、実施形態におけるコイル巻回部品７）において、前記インシュレータは、樹脂成形部（例えば、実施形態における側壁１６ａ、前壁１６ｂ、後壁１６ｃ、外側フランジ１６ｄ、内側フランジ１６ｅ）と、前記樹脂成形部に接続されるとともに、少なくとも前記ティース部の周方向端面の一部を覆うように配置された絶縁シート（例えば、実施形態における絶縁紙２０）と、を有し、前記樹脂成形部は、前記ティース部の積層方向両端面に対向する一対の壁部（例えば、実施形態における前壁１６ｂ、後壁１６ｃ）と、前記ティース部の周方向両側において、前記複数のプレートを積層方向に跨いで、前記一対の壁部を接続する積層跨ぎ部（例えば、実施形態における外側フランジ１６ｄ、内側フランジ１６ｅ）と、を有するように、前記ティース部及び前記絶縁シートに対して一体にモールドされており、前記一対の壁部の何れかにより樹脂が注入されて、前記樹脂成形部が形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載した発明では、前記壁部において、コイルエンド（例えば、実施形態におけるコイルエンドＣ）が配置される領域の径方向の中央部から、樹脂が注入されていることを特徴とする。

請求項３に記載した発明では、前記壁部における、周方向の中央部から樹脂が注入されていることを特徴とする。

請求項４に記載した発明では、前記絶縁シートは、前記ティース部の積層方向両端面の内の少なくとも一方が開口していることを特徴とする。

請求項５に記載した発明では、前記壁部の表面に対して積層方向の内側に窪む凹部内から、樹脂が注入されていることを特徴とする。

請求項６に記載した発明では、樹脂内には、繊維状のフィラー（例えば、実施形態におけるフィラーＦ）が配合され、前記壁部は、前記ティース部のうち、周方向端面と積層方向端面との境界部分において前記絶縁シートに接合され、前記フィラーは、前記壁部における前記絶縁シートとの接合部（例えば、実施形態における接合面３３）において、前記接合部の延設方向に対して交差する方向に延在していることを特徴とする。

請求項７に記載した発明では、上記本発明のコイル巻回部品の製造方法において、前記コア及び前記絶縁シートを成形型内にセットした状態で、前記成形型内に樹脂を注入する成形工程を有することを特徴とする。

請求項８に記載した発明では、前記成形工程では、前記一対の壁部の何れかにより前記成形型内に樹脂を注入することを特徴とする。

請求項９に記載した発明では、前記成形工程では、前記壁部において、コイルエンドが配置される領域の径方向の中央部から前記成形型内に樹脂を注入することを特徴とする。

請求項１０に記載した発明では、上記本発明のコイル巻回部品、及び前記コイル巻回部品に巻回された前記コイル導線を有する複数の分割ステータ片（例えば、実施形態における分割ステータ片６）を環状に連結することで形成されていることを特徴とする。

請求項１１に記載した発明では、上記本発明のステータ（例えば、実施形態におけるステータ１）と、前記ステータの内側で回転可能に配置されたロータと、を有することを特徴とする。

請求項１，７に記載した構成によれば、インシュレータにおいて、少なくともティース部の周方向端面の一部を覆うように配置された絶縁シートを有しているため、インシュレータのうち、絶縁シートに位置する部分の更なる薄肉化を図ることができる。その結果、コイル導線の占積率を効率良く高めることができる。
特に、インシュレータの樹脂成形部がティース部及び絶縁シートに一体でモールドされているので、従来のように割筒状の分割ブロックをコアに取り付ける構成に比べて製造工数の削減を図ることができる。
また、コア及び絶縁シートに樹脂成形部が一体でモールドされているので、コアに対するインシュレータの組付精度を向上させ、コアをインシュレータにより確実に被覆できる。この場合、例えばコアに対して絶縁シートを高精度に位置決めできるので、コイル導線とコアとの間の絶縁性を確保できる。さらに、インシュレータのモールド時において、コアとコイル導線との間で絶縁シートが撓んだり、重なり合ったりするのを抑制できるので、占積率の低下を抑制できる。

ここで、例えば絶縁シート及び樹脂成形部を予め成形してなるインシュレータをティース部に嵌め込む場合には、インシュレータを、コアの積層方向厚みのばらつきを考慮した上でティース部に挿入可能となる大きさに形成する必要があり、コアとインシュレータとの間に隙間が生じてしまって、コイル巻回部品のサイズが大きくなってしまう、またはコイル導線の占積率が低下してしまうおそれがある。
一方、請求項１に記載した構成によれば、樹脂成形部が、複数のプレートを積層方向に跨いで、一対の壁部を接続する積層跨ぎ部を有するように、ティース部及び絶縁シートに対して一体にモールドされるとともに、その際に一対の壁部の何れか一方の壁部により樹脂が注入されていることにより、コアが複数のプレートを積層して構成されていることに起因してコアの積層方向厚みにばらつきが生じている場合であっても、樹脂成形部がコアに密着するように成形されるため、コアの積層方向厚みのばらつきを樹脂成形部によってキャンセルすることができ、サイズの増大または占積率の低下を抑制することができる。
また、一方の壁部より注入された樹脂は、ティース部の周方向両側において積層跨ぎ部を形成しながら、反対側の壁部（他方の壁部）側に到達することとなり、金型の複雑化を抑制しながら、効率的に樹脂を注入して樹脂成形部を形成することができる。

請求項２に記載した構成によれば、一方の壁部において、コイルエンドが配置される領域の径方向の中央部から、樹脂が注入されているため、成形工程において、ティース部の周方向両端面側に樹脂を均等に注入することができる。さらに、ウェルドラインを他方の壁部側に形成することができる。
その結果、ティース部の周方向両端面において、樹脂成形部のヒケ等の発生を抑制し、絶縁シートと樹脂とを確実に接合できる。

請求項３に記載した構成によれば、他方の壁部側において、注入された樹脂が絶縁シートの存在する端部よりも中央側で合流するようになる。このため、絶縁シートと樹脂の接合部にウェルドラインが生じることがなくなり、コイル巻回部品のモールド時に、絶縁シートとティース部の周方向両端面（スロット片の背部側）との間に樹脂が流れ込みにくくなる。この結果、成形時におけるコアからの絶縁シートの浮きや剥がれをより有効に防止することが可能になる。

例えば絶縁シートが筒状に形成されてティース部の周囲を覆っている場合には、コアの積層方向厚みのばらつきによって、絶縁シートに余長が生じてしまいしわや歪みが発生してしまうおそれがある。
これに対して、請求項４に記載した構成によれば、絶縁シートは、ティース部の積層方向両端面の内の少なくとも一方が開口していることにより、コアの積層方向厚みにばらつきが生じている場合であっても、絶縁シートのしわや歪みを抑制しながらティース部の表面に絶縁シートを密着させてインシュレータを形成することができ、占積率の低下を抑制することができる。

請求項５に記載した構成によれば、一方の壁部に形成された凹部内から樹脂を注入することで、ゲート残りのバリ等が壁部の表面から突出するのを抑制できる。これにより、コイル導線を巻回する際、コイル導線がゲート残りのバリ等に干渉するのを抑制し、コイル導線の損傷を抑制できる。

請求項６に記載した構成によれば、壁部における絶縁シートとの接合部上において、接合部の延設方向に対して交差する方向にフィラーが延在しているため、樹脂成形部のうち、絶縁シートとの接合部での強度を向上させることができる。そのため、コイル導線の巻回時にインシュレータに作用する応力や、インシュレータの熱収縮により発生する応力によって、樹脂成形部が損傷したり、樹脂成形部と絶縁シートとが剥離したりするのを抑制できる。

請求項８に記載した構成によれば、成形工程において、一方の壁部から成形型内に絶縁樹脂を注入するため、ティース部の周方向端面側に樹脂を均等に注入することができる。さらに、ウェルドラインを他方の壁部側に形成することができる。
その結果、ティース部の周方向端面側において、樹脂成形部のヒケ等の発生を抑制し、絶縁シートと絶縁樹脂とを確実に接合できる。

請求項９に記載した構成によれば、一方の壁部において、コイルエンドが配置される領域の径方向の中央部から成形型内に樹脂を注入するため、ティース部の周方向端面側において、径方向の全体に亘って同等のタイミングで絶縁樹脂が流入することになる。これにより、樹脂をより均等に注入することができる。さらに、樹脂が絶縁シートとの境界部分を流通する際、樹脂により絶縁シートをティース部に向けて押さえ込むことができるので、絶縁シートとコアとの間に樹脂が入り込んで絶縁シートが浮き上がるのを抑制できる。その結果、コアに対するインシュレータの組付精度をさらに向上させることができる。

請求項１０に記載した構成によれば、信頼性に優れるとともに、高性能なステータを提供できる。

請求項１１に記載した構成によれば、信頼性に優れるとともに、高性能な回転電機を提供できる。

実施形態における回転電機に組み込まれるステータを示す平面図である。 分割ステータ片の斜視図である。 分割ステータ片を周方向の一方側から見た側面図である。 コイル巻回部品を径方向の外側から見た斜視図である。 コイル巻回部品を径方向の内側から見た斜視図である。 図４のＶＩ−ＶＩ線に相当するコイル巻回部品の断面図である。 コイル巻回部品を周方向の他方側から見た側面図である。 絶縁紙の斜視図である。 図６のＩＸ部拡大図である。 図６のＸ部拡大図である。 図２のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。 コイル巻回部品を後側から見た平面図である。 成形型の径方向に沿う断面図である。 成形型の軸方向に沿う断面図である。 成形型を前側から見た斜視図である。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
［回転電機］
図１は、本実施形態の回転電機に組み込まれるステータ１を示す平面図である。
図１に示すように、本実施形態の回転電機は、電気自動車やハイブリッド車両等の車両駆動や回生発電に用いられる三相交流式の回転電機であり、環状のステータ１の内側に図示しないロータが回転可能に配置されて構成されている。ロータは減速機構等を介して車両の車軸に動力伝達可能に連結されている。なお、以下の説明では、回転電機（ステータ１）の回転軸Ｏに沿う方向を単に軸方向（図２以降は矢印Ａｘで示す）といい、回転軸Ｏに直交する方向を径方向（図２以降は矢印Ｒで示す）とし、回転軸Ｏ周りに周回する方向を周方向とする。

ステータ１は、複数のコイル導線２を突極集中巻きで実装した円筒状のステータ本体３と、ステータ本体３が圧入固定される円筒状のホルダ４と、を備えている。Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各コイル導線２における一端部（給電側の端部）は、ホルダ４に対して径方向Ｒの外側に引き出された後、それぞれ対応する相の給電端子５Ｕ，５Ｖ，５Ｗに接続されている。なお、本実施形態において、コイル導線２は断面形状が長方形の平角線が採用されている。

ステータ本体３は、複数の分割ステータ片６が周方向に連結されてなり、全体で環状を呈している。各分割ステータ片６は、ステータ本体３の軸方向Ａｘから見た正面視で扇状のコイル巻回部品７と、コイル巻回部品７に巻回されたコイル導線２と、を備えている。コイル巻回部品７に巻回された各コイル導線２のうち、一端部は上述したように各相毎にまとめられた後、対応する相の給電端子５Ｕ，５Ｖ，５Ｗに接続され、他端部は中点連結部１５において相互に接続されている。したがって、本実施形態のステータ１においては、各相のコイル導線２がＹ字結線で接続されている。

＜コイル巻回部品＞
図２は分割ステータ片６の斜視図であり、図３は分割ステータ片６を周方向の一方側から見た側面図である。また、図４はコイル巻回部品７を径方向の外側から見た斜視図であり、図５はコイル巻回部品７を径方向の内側から見た斜視図である。
図２〜図５に示すように、コイル巻回部品７は、電磁鋼板等の磁性を有する複数のプレート８が軸方向Ａｘに積層されて構成されたコア９と、コア９に装着されてコア９を電気的に絶縁するインシュレータ１０と、を備えている。

図６は図４のＶＩ−ＶＩ線に相当するコイル巻回部品７の断面図であり、図７はコイル巻回部品７を周方向の他方側から見た側面図である。
図６、図７に示すように、コア９は、ステータ本体３の外周側の円環領域を構成するバックヨーク部１１と、バックヨーク部１１から径方向Ｒの内側に向かって突設されたティース部１２と、ティース部１２の先端部（径方向Ｒの内側端部）に連設された磁気入出部１３と、を備えている。

図６に示すように、バックヨーク部１１は、外周面が軸方向Ａｘから見た平面視でホルダ４の内面形状に倣った円弧状を呈し、各分割ステータ片６が連結された状態で、ホルダ４内に圧入される。バックヨーク部１１は、ティース部１２に対して周方向の両側に向けて張り出す一対の鍔部１１ａを有している。なお、バックヨーク部１１の外周面には、径方向の内側に向けて窪む位置決め溝４８が軸方向Ａｘに沿って延設されている。この位置決め溝４８は、後に詳述するように、成形工程においてコア９を成形型２５内に位置決めする際等に用いられる。

磁気入出部１３は、ティース部１２に対して周方向の両側に張り出す一対の鍔部１３ａを有している。
ティース部１２には、インシュレータ１０を介してコイル導線２が巻回される。本実施形態では、ティース部１２における周方向の両側に位置する部分（ティース部１２における周方向の両側に位置する側端面と、各鍔部１１ａ，１３ａと、で画成された部分）は、スロット部Ｓを構成している。さらに、ティース部１２に対して軸方向Ａｘの両側に位置する部分は、コイルエンドＣを構成している。なお、以下では、説明の便宜上、ティース部１２の軸方向Ａｘにおける一端側を「前側」、他端側を「後側」という。

図５に示すように、インシュレータ１０は、コア９のうち、ティース部１２の外周面、及び鍔部１１ａ，１３ａの一部を覆うコイル巻回部１６と、コイル巻回部１６に対して前側に連設され、コイル巻回部１６に巻回されたコイル導線２の一端側と他端側の引き出し部を案内する導線案内部１７と、を備えている。

コイル巻回部１６は、ティース部１２のうち、側端面（スロット部Ｓ）を周方向の両側から覆う一対の側壁１６ａと、前側のコイルエンドＣを覆う前壁（壁部）１６ｂと、後側のコイルエンドＣを覆う後壁１６ｃと、バックヨーク部１１側の鍔部１１ａを径方向の内側から覆う外側フランジ１６ｄと、磁気入出部１３側の鍔部１３ａを径方向の外側から覆う内側フランジ１６ｅと、を有している。

各側壁１６ａは、ティース部１２の側端面上に配置され、その前端部が前壁１６ｂにおける周方向の両端部に各別に連設され、後端部が後壁１６ｃにおける周方向の両端部に各別に連設されている。したがって、各側壁１６ａ、前壁１６ｂ、及び後壁１６ｃによりティース部１２を囲繞している。

外側フランジ１６ｄは、各側壁１６ａ及び後壁１６ｃにおける径方向Ｒの外側端部に連設されるとともに、ティース部１２における径方向の外側端部（バックヨーク部１１との境界部分）を囲繞している。外側フランジ１６ｄにおける周方向の長さは、鍔部１１ａの長さと同等になっている。これにより、ステータ本体３において、隣接する分割ステータ片６間の外側フランジ１６ｄ同士が連なるように配置される（図１参照）。

内側フランジ１６ｅは、各側壁１６ａ、前壁１６ｂ、及び後壁１６ｃにおける径方向の内側端部に連設されるとともに、ティース部１２における径方向の内側端部（磁気入出部１３との境界部分）を全周に亘って囲繞している。内側フランジ１６ｅにおける周方向の長さは、鍔部１３ａの長さよりも長くなっている。これにより、ステータ本体３の隣接する分割ステータ片６間において、鍔部１３ａ同士が周方向に離間し、内側フランジ１６ｅ同士が周方向に近接または当接して配置される（図１参照）。

導線案内部１７は、バックヨーク部１１の前側端面を覆う支持壁１７ａと、支持壁１７ａから前側に向けて突設された案内壁１７ｂと、を有している。
支持壁１７ａは、上述した外側フランジ１６ｄにおける前端部、及び前壁１６ｂにおける径方向の外側端部の接続部分から径方向の外側に向けて延設されている。なお、案内壁１７ｂは、その径方向の内側において、コイル巻回部１６に巻回されたコイル導線２の一端側と他端側の引き出し部を導線案内部１７側に引き出すためのガイドとして機能する（図２参照）。

ここで、上述したインシュレータ１０は、コア９と一対の絶縁紙（絶縁シート）２０を成形型２５（図１３参照）内に配置した状態で、成形型２５内に絶縁樹脂を注入することによってコア９と一体にモールドされている。すなわち、本実施形態のインシュレータ１０は、絶縁紙２０と、コア９及び各絶縁紙２０をインサート成形し、コア９及び絶縁紙２０に一体で組み付けられる絶縁樹脂からなる樹脂成形部と、により構成されている。

図８は、絶縁紙２０の斜視図である。
図８に示すように、各絶縁紙２０は、アラミド絶縁紙等の電気絶縁性と強度に優れた紙素材からなり、軸方向Ａｘから見た平面視で径方向に延びる対称軸に対して線対称形状とされている。具体的に、絶縁紙２０は、ティース部１２の側端面上に配置される主部２０ａと、主部２０ａにおける径方向Ｒの外側端部に連設された第１屈曲延出部２０ｂと、主部２０ａにおける径方向Ｒの内側端部に連設された第２屈曲延出部２０ｃと、を備えている。

図６に示すように、主部２０ａは、ティース部１２の両側端面に各別に密接している。すなわち、主部２０ａは、コイル巻回部１６のうち、両側壁１６ａの全域を構成している。

図９は図６のＩＸ部拡大図である。
図９に示すように、第１屈曲延出部２０ｂは、主部２０ａに対して周方向の外側に向けて折り曲げられている。第１屈曲延出部２０ｂは、鍔部１１ａにおける径方向Ｒの内側端面に倣って延在し、鍔部１１ａに径方向で重なり合っている。なお、図示の例において、第１屈曲延出部２０ｂにおける周方向の長さは、鍔部１１ａの長さよりも短くなっている。

図１０は、図６のＸ部拡大図である。
図１０に示すように、第２屈曲延出部２０ｃは、主部２０ａに対して周方向の外側に向けて折り曲げられている。第２屈曲延出部２０ｃは、鍔部１３ａにおける径方向Ｒの外側端面に倣って延在し、鍔部１３ａに径方向で重なり合っている。なお、図示の例において、第２屈曲延出部２０ｃにおける周方向の長さは、鍔部１３ａの長さよりも短くなっている。

一方、樹脂成形部は、インシュレータ１０のうち、側壁１６ａ以外の部分（前壁１６ｂ、後壁１６ｃ、外側フランジ１６ｄ、内側フランジ１６ｅ、及び導線案内部１７）を構成している。この場合、本実施形態のインシュレータ１０において、外側フランジ１６ｄ及び内側フランジ１６ｅを構成する絶縁樹脂のうち、軸方向Ａｘに沿って延びる部分は、コア９を跨ぐとともに、絶縁紙２０における径方向Ｒの両端部（各屈曲延出部２０ｂ，２０ｃ）にそれぞれ一体に接合されている。本実施形態において、絶縁樹脂のうち、外側フランジ１６ｄと内側フランジ１６ｅが積層跨ぎ部を構成している。

このように、図６に示すように、インシュレータ１０のうち、側壁１６ａは絶縁紙２０の主部２０ａ単独で構成され、前壁１６ｂ、後壁１６ｃ、及び導線案内部１７は、絶縁樹脂単独により構成されている。また、図９に示すように、外側フランジ１６ｄは、絶縁紙２０の第１屈曲延出部２０ｂが鍔部１１ａに径方向で重ね合わされた状態において、絶縁樹脂に接合されて構成されている。なお、外側フランジ１６ｄにおいて、絶縁紙２０の第１屈曲延出部２０ｂは、鍔部１１ａと絶縁樹脂との間に挟持されている。
図１０に示すように、内側フランジ１６ｅは、絶縁紙２０の第２屈曲延出部２０ｃが鍔部１３ａに径方向で重ね合わされた状態において、絶縁樹脂に接合されて構成されている。なお、内側フランジ１６ｅにおいて、絶縁紙２０の第２屈曲延出部２０ｃは、鍔部１３ａと絶縁樹脂との間に挟持されている。

図１１は、図２のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。
図１１に示すように、コイル巻回部１６のうち、前壁１６ｂ（樹脂成形部）における周方向の両端面には、側壁１６ａを構成する絶縁紙２０の前端部が周方向で接合されている。同様に、後壁１６ｃ（樹脂成形部）における周方向の両端面には、側壁１６ａを構成する絶縁紙２０の後端部が周方向で接合されている。この場合、前壁１６ｂ及び後壁１６ｃにおける周方向の両端面のうち、絶縁紙２０との接合面（接合部）３３は、径方向Ｒ（延設方向）に沿って延びる帯状とされている。

本実施形態において、樹脂成形部を構成する絶縁樹脂には、一方向に沿って延びる繊維状のフィラーＦが配合されている。フィラーＦは、前壁１６ｂ及び後壁１６ｃ内において、周方向（絶縁紙２０との接合面３３に交差する方向）に沿って延在している。

また、前壁１６ｂにおける周方向及び径方向Ｒの中央部（略中央位置）には、前壁１６ｂの表面に対して軸方向Ａｘの内側に向けて窪む凹部２４が形成されている。そして、この凹部２４の底面には、成形後の図示しないゲート残りが形成されている。
一方、図１２に示すように、後壁１６ｃ、外側フランジ１６ｄ、及び内側フランジ１６ｅにおける周方向の中央部（ゲート残りに対して軸方向Ａｘで対向する部分）には、ウェルドラインＷが形成される。ウェルドラインＷは、後壁１６ｃにおいて径方向に沿って延在している。なお、図１２はコイル巻回部品７を後側から見た平面図である。

また、図２，図３，図５等に示すように、コイル巻回部１６において、前壁１６ｂと一方の側壁１６ａとの境界部分のうち、径方向Ｒの外側に位置する部分には、境界部分を跨ぐ巻回ガイド２２が形成されている。巻回ガイド２２は、絶縁樹脂により構成されるとともに、コイル導線２とほぼ同幅に形成されている。巻回ガイド２２は、前壁１６ｂと側壁１６ａの一般面に対して膨出して形成されている。巻回ガイド２２は、インシュレータ１０のコイル巻回部１６にコイル導線２を斜めにずらしながら巻き始めるときに、コイル導線２のガイドとして機能する。巻回ガイド２２の一部２２ａは、絶縁紙２０（主部２０ａ）の表面の一部を押さえ込むように膨出している。

＜コイル巻回部品の製造方法＞
続いて、上述したコイル巻回部品７の製造方法について説明する。
本実施形態のコイル巻回部品７は、上述したようにコア９及び絶縁紙２０が絶縁樹脂にインサート成形されることで、コア９及び絶縁紙２０と樹脂成形部とが一体に組み付けられて構成される。

まず、本実施形態の成形工程で用いられる成形型２５について説明する。図１３、図１４は成形型２５の断面図である。
図１３、図１４に示すように、成形型２５は、周方向の両側からコア９を押さえ込んでインシュレータ１０の側部を造形する一対の側型２５Ａ，２５Ｂと、コア９を径方向Ｒの両側から押さえ込む下型２５Ｃ及び上型２５Ｄと、インシュレータ１０の前部と後部を造形する前型２５Ｅ及び後型２５Ｆと、を備えている。

図１３に示すように、各側型２５Ａ，２５Ｂは、周方向の内側に向けて突出するとともに、スロット部Ｓに対応する凸部２６と、インシュレータ１０の外側フランジ１６ｄや内側フランジ１６ｅを造形するためのキャビティ溝２７，２８と、を備えている。

図１５は、成形型２５を前側から見た斜視図である。
図１４、図１５に示すように、前型２５Ｅは、インシュレータ１０のうち、導線案内部１７や、外側フランジ１６ｄ、前壁１６ｂ、内側フランジ１６ｅを一体に造形するためのキャビティ溝２９が形成されている。また、前型２５Ｅにおいて、前側のコイルエンドＣに対して周方向及び径方向Ｒの中央部に対応する部分には、図示しない射出装置から成形型２５内に向けて絶縁樹脂を供給するためのゲート３１が形成されている。ゲート３１は、軸方向Ａｘに沿って延びるとともに、キャビティ溝２９内に開口している。なお、ゲート３１は、前型２５Ｅにおいて、キャビティ溝２９内に向けて突出する突出部３２上で開口している。
図１４に示すように、後型２５Ｆには、インシュレータ１０のうち、外側フランジ１６ｄや、後壁１６ｃ、内側フランジ１６ｅを一体に造形するためのキャビティ溝３０が形成されている。

図１３〜図１５に示すように、上述した成形型２５を用いてコイル巻回部品７を製造する場合、まずコア９のスロット部Ｓ内に絶縁紙２０をセットする。このとき、絶縁紙２０の各屈曲延出部２０ｂ，２０ｃを予め折り曲げておく。そして、絶縁紙２０のうち、主部２０ａをコア９のティース部１２の側端面に当接させ、第１屈曲延出部２０ｂを鍔部１１ａにおける径方向の内側端面に当接させ、かつ第２屈曲延出部２０ｃを鍔部１３ａにおける径方向Ｒの外側端面に当接させる。これにより、コア９に対して絶縁紙２０がセットされる。

次に、絶縁紙２０がセットされたコア９を成形型２５の内側にセットする。このとき、まずコア９におけるバックヨーク部１１の位置決め溝４８を、上型２５Ｄの位置決め突条４７に嵌合して、上型２５Ｄに対するコア９の位置決めを行う。
続いて、成形型２５を型締めする。これにより、側型２５Ａ，２５Ｂのキャビティ溝２７内と、前型２５Ｅ及び後型２５Ｆの各キャビティ溝２９，３０内と、が連通する。その結果、コア９を取り囲むとともに、上述した樹脂成形部を成形するキャビティが成形型２５内に形成される。

その後、型締めされた成形型２５内のキャビティに、溶融した絶縁樹脂を射出注入する。本実施形態では、前型２５Ｅに形成されたゲート３１を通して射出装置からキャビティ（各キャビティ溝２７，２８，２９，３０）内に絶縁樹脂を注入する。具体的に、ゲート３１を通して注入される絶縁樹脂は、図１５に示すように、まずコア９の前側端面（コイルエンドＣやバックヨーク部１１、磁気入出部１３）に沿って前型２５Ｅのキャビティ溝２９内を放射状に行き渡る。

その後、絶縁樹脂は、キャビティ溝２９及び各側型２５Ａ，２５Ｂのキャビティ溝２７，２８の連通部分を通して、キャビティ溝２７，２８内に流入する。側型２５Ａ，２５Ｂのキャビティ溝２７において、絶縁紙２０の第１屈曲延出部２０ｂが存在している領域では、第１屈曲延出部２０ｂの表面に沿って絶縁樹脂が流れ込み、屈曲延出部２０ｂが存在しない領域（鍔部１１ａが露出している領域）では、鍔部１１ａの表面に沿って絶縁樹脂が流れ込む。同様に、側型２５Ａ，２５Ｂのキャビティ溝２８において、絶縁紙２０の第２屈曲延出部２０ｃが存在している領域では、第２屈曲延出部２０ｃの表面に沿って絶縁樹脂が流れ込み、第２屈曲延出部２０ｃが存在しない領域（鍔部１３ａが露出している領域）では、鍔部１３ａの表面に沿って絶縁樹脂が流れ込む。

続いて、絶縁樹脂は、キャビティ溝２７，２８及び後型２５Ｆのキャビティ溝３０の連通部分を通して、キャビティ溝３０内に流入する。後型２５Ｆのキャビティ溝３０内において、ティース部１２の後側端面（コイルエンドＣ）に沿って周方向の内側に向けて絶縁樹脂が流通する。これにより、成形型２５のキャビティ内全体に絶縁樹脂が行き渡る。

その後、成形型２５内の絶縁樹脂の硬化を待って成形型２５を型開きし、造形された成形品（コイル巻回部品７）を成形型２５から取り出す。
以上により、上述したコイル巻回部品７が完成する。

以上のように、本実施形態によれば、インシュレータ１０において、コイル巻回部１６の側壁１６ａを絶縁紙２０により形成することで、インシュレータ１０のうち、スロット部Ｓ（側壁１６ａ）に位置する部分の更なる薄肉化を図ることができる。その結果、コイル導線２の占積率を効率良く高めることができる。

特に、本実施形態では、インシュレータ１０の樹脂成形部がコア９及び絶縁紙２０をインサート成形し、これらコア９及び絶縁紙２０に一体に組み付けられる構成とした。
この構成によれば、従来のように割筒状の分割ブロックをコアに取り付ける構成に比べて製造工数の削減を図ることができる。
また、コア９及び絶縁紙２０に樹脂成形部を一体で組み付けるので、コア９に対するインシュレータ１０の組付精度を向上させ、コア９をインシュレータ１０により確実に被覆できる。この場合、例えばコア９に対して絶縁紙２０を高精度に位置決めできるので、コイル導線２とコア９との間の絶縁性を確保できる。
さらに、上述した成形工程において、コア９とコイル導線２との間で絶縁紙２０が撓んだり、重なり合ったりするのを抑制できるので、占積率の低下を抑制できる。

ここで、例えば絶縁紙及び樹脂成形部を予め成形してなるインシュレータをティース部１２に嵌め込む場合には、インシュレータを、コア９の積層方向厚みのばらつきを考慮した上でティース部１２に挿入可能となる大きさに形成する必要があり、コア９とインシュレータとの間に隙間が生じてしまって、コイル巻回部品のサイズが大きくなってしまう、またはコイル導線２の占積率が低下してしまうおそれがある。
一方、本実施形態では、樹脂成形部が、複数のプレート８を軸方向Ａｘに跨いで、一対の壁部（前壁１６ｂ及び後壁１６ｃ）を接続する積層跨ぎ部（外側フランジ１６ｄ及び内側フランジ１６ｅ）を有するように、ティース部１２及び絶縁紙２０に対して一体にモールドされるとともに、その際に前壁１６ｂ及び後壁１６ｃの何れかにより絶縁樹脂が注入されていることにより、コア９が複数のプレート８を積層して構成されていることに起因してコア９の軸方向厚みにばらつきが生じている場合であっても、樹脂成形部がコア９に密着するように成形されるため、コア９の軸方向厚みのばらつきを樹脂成形部によってキャンセルすることができ、サイズの増大または占積率の低下を抑制することができる。
また、前壁１６ｂより注入された絶縁樹脂は、ティース部１２の周方向両側において外側フランジ１６ｄ及び内側フランジ１６ｅを形成しながら、後壁１６ｃ側に到達することとなり、金型の複雑化を抑制しながら、効率的に絶縁樹脂を注入して樹脂成形部を形成することができる。

また、前壁１６ｂにおける注入位置を調節することによって、後壁１６ｃにおける所望の位置にウェルドラインＷが形成されるように制御できるため、ウェルドラインＷがインシュレータ１０の内の応力集中部位を避けるように樹脂成形することが容易となる。
また、絶縁紙及び樹脂成形部を予め成形してなるインシュレータを径方向からティース部１２に嵌め込む場合には、ティース部１２における径方向Ｒの端部に鍔部１３ａを形成することができずに、回転電機の運転時においてトルクの脈動が生じやすくなってしまい、騒音増加または効率低下のおそれがある。
また、ティース部１２の軸方向端面だけではなく、周方向端面側の外側フランジ１６ｄ及び内側フランジ１６ｅにおいて、樹脂成形部が絶縁紙２０を保持することができるため、絶縁紙２０を安定的に保持して、コイル巻回時における絶縁紙２０の位置ずれを効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、前側のコイルエンドＣ側（前型２５Ｅ）から成形型２５内に絶縁樹脂を注入するため、両スロット部Ｓ側（外側フランジ１６ｄや内側フランジ１６ｅ）に絶縁樹脂を均等に注入することができる。さらに、ウェルドラインＷを後側のコイルエンドＣに形成することができる。
その結果、スロット部Ｓにおいて、樹脂成形部のヒケ等の発生を抑制し、絶縁紙２０と絶縁樹脂とを確実に接合できる。

しかも、本実施形態では、前側のコイルエンドＣ側のうち、径方向の中央部から成形型２５内に絶縁樹脂を注入するため、両スロット部Ｓ側（外側フランジ１６ｄや内側フランジ１６ｅ）において、径方向の全体に亘って同等のタイミングで絶縁樹脂が流入することになる。これにより、両スロット部Ｓ側に絶縁樹脂をより均等に注入できる。さらに、絶縁樹脂が絶縁紙２０との境界部分を流通する際、絶縁樹脂により絶縁紙２０をティース部１２に向けて押さえ込むことができるので、絶縁紙２０とコア９との間に絶縁樹脂が入り込んで絶縁紙２０が浮き上がるのを抑制できる。その結果、コア９に対するインシュレータ１０の組付精度をさらに向上させることができる。

また、本実施形態では、前側のコイルエンドＣ側のうち、周方向の中央部から成形型２５内に絶縁樹脂を注入するため、後側のコイルエンドＣにおいて、注入された絶縁樹脂が絶縁紙２０の存在する端部よりも中央側で合流するようになる。このため、絶縁紙２０と絶縁樹脂の接合面３３にウェルドラインＷが生じることがなくなり、コイル巻回部品７のモールド時に、絶縁紙２０とティース部１２との間に樹脂が流れ込みにくくなる。この結果、成形時におけるコア９からの絶縁紙２０の浮きや剥がれをより有効に防止することが可能になる。

ところで、例えば絶縁紙が筒状に形成されてティース部１２の周囲を覆っている場合には、コア９の軸方向厚みのばらつきによって、絶縁紙に余長が生じてしまいしわや歪みが発生してしまうおそれがある。
これに対して、本実施形態では、絶縁紙２０がティース部１２を周方向の両側から各別に覆っていることにより、コア９の軸方向厚みにばらつきが生じている場合であっても、絶縁紙２０のしわや歪みを抑制しながらティース部１２の表面に絶縁紙２０を密着させてインシュレータ１０を形成することができ、占積率の低下を抑制することができる。

また、ゲート残りを形成するための凹部２４を前壁１６ｂに形成することで、ゲート残りのバリ等が前壁１６ｂの表面から突出するのを抑制できる。これにより、コイル導線２を巻回する際、コイル導線２がゲート残りのバリ等に干渉するのを抑制し、コイル導線２の損傷を抑制できる。

さらに、本実施形態では、絶縁樹脂に配合されたフィラーＦが、前壁１６ｂ及び後壁１６ｃ内において、絶縁紙２０との接合面３３に対して交差する方向に沿って延在しているため、樹脂成形部のうち、絶縁紙２０との接合面３３での強度を向上させることができる。そのため、コイル導線２の巻回時にインシュレータ１０に作用する応力や、インシュレータ１０の熱収縮により発生する応力によって、樹脂成形部が損傷したり、樹脂成形部と絶縁紙とが剥離したりするのを抑制できる。

そして、本実施形態の回転電機、及びステータ１では、上述したコイル巻回部品７を備えているため、信頼性に優れるとともに、高性能な回転電機及びステータ１を提供できる。

なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態で挙げた構成等はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、絶縁紙２０は、少なくともティース部１２の一部に装着される構成であれば、その形成範囲は適宜設計変更が可能である。具体的に、上述した実施形態では、一対の絶縁紙２０がティース部１２を周方向の両側から各別に覆う構成について説明したが、これに限らず、ティース部１２の軸方向両端面の内の少なくとも一方が開口していれば構わない。すなわち、ティース部１２の周方向両端面及び軸方向の一方側の端面を覆うコ字状等に形成しても構わない。

また、上述した実施形態では、絶縁紙２０の屈曲延出部２０ｂ、２０ｃが各フランジ１６ｄ、１６ｅにおいて、絶縁樹脂内に埋設された構成について説明したが、屈曲延出部２０ｂ、２０ｃが各フランジ１６ｄ、１６ｅの表面に露出する構成であっても構わない。
また、上述した実施形態では、成形時において、コア９側に絶縁紙２０をセットした状態で型締めする構成について説明したが、これに限らず、成形型２５側に絶縁紙２０をセットした状態で型締めしても構わない。何れにしても、コア９及び絶縁紙２０を成形型２５内にセットした状態で、コア９及び絶縁紙２０を絶縁樹脂によりインサート成形する構成であれば構わない。
さらに、上述した実施形態では、前側のコイルエンドＣ側（絶縁紙２０の面方向）から絶縁樹脂を注入する構成について説明したが、これに限らず、絶縁紙２０に直交する方向（法線方向）以外の方向であれば、絶縁樹脂の注入方向は適宜設計変更が可能である。

さらに、上述した実施形態では、前側のコイルエンドＣ側から絶縁樹脂を注入する構成について説明したが、これに限られない。例えば、後側のコイルエンドＣ側から絶縁樹脂を注入しても構わない。
また、上述した実施形態では、絶縁シートとして絶縁紙２０を採用する方法について説明したが、これに限らず、フィルム状の絶縁シート等を用いても構わない。

１…ステータ
２…コイル導線
６…分割ステータ片
７…コイル巻回部品
８…プレート
１０…インシュレータ
１１ａ…鍔部
１２…ティース部
１３ａ…鍔部
１６ａ…側壁（樹脂成形部）
１６ｂ…前壁（樹脂成形部、一方の壁部）
１６ｃ…後壁（樹脂成形部、壁部）
１６ｄ…外側フランジ（樹脂成形部）
１６ｅ…内側フランジ（樹脂成形部）
２０…絶縁紙（絶縁シート）
２４…凹部
３３…接合面（接合部）
Ｃ…コイルエンド
Ｆ…フィラー

Claims (11)

1. 磁性を有する複数のプレートを積層して構成されるとともに、径方向に沿って延びてコイル導線が巻回されるティース部を有するコアと、
   前記コアの前記ティース部に固定され、前記コアと前記コイル導線の間に介在するインシュレータと、を備えたコイル巻回部品において、
   前記インシュレータは、
   樹脂成形部と、
   前記樹脂成形部に接続されるとともに、少なくとも前記ティース部の周方向端面の一部を覆うように配置された絶縁シートと、を有し、
   前記樹脂成形部は、
   前記ティース部の積層方向両端面に対向する一対の壁部と、
   前記ティース部の周方向両側において、前記複数のプレートを積層方向に跨いで、前記一対の壁部を接続する積層跨ぎ部と、を有するように、前記ティース部及び前記絶縁シートに対して一体にモールドされており、
   前記一対の壁部の何れかにより樹脂が注入されて、前記樹脂成形部が形成されていることを特徴とするコイル巻回部品。
2. 前記壁部において、コイルエンドが配置される領域の径方向の中央部から、樹脂が注入されていることを特徴とする請求項１記載のコイル巻回部品。
3. 前記壁部における、周方向の中央部から樹脂が注入されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のコイル巻回部品。
4. 前記絶縁シートは、前記ティース部の積層方向両端面の内の少なくとも一方が開口していることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のコイル巻回部品。
5. 前記壁部の表面に対して積層方向の内側に窪む凹部内から、樹脂が注入されていることを特徴とする請求項２記載のコイル巻回部品。
6. 樹脂内には、繊維状のフィラーが配合され、
   前記壁部は、前記ティース部のうち、周方向端面と積層方向端面との境界部分において前記絶縁シートに接合され、
   前記フィラーは、前記壁部における前記絶縁シートとの接合部において、前記接合部の延設方向に対して交差する方向に延在していることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のコイル巻回部品。
7. 請求項１から請求項６の何れか１項に記載のコイル巻回部品の製造方法において、
   前記コア及び前記絶縁シートを成形型内にセットした状態で、前記成形型内に樹脂を注入する成形工程を有することを特徴とするコイル巻回部品の製造方法。
8. 前記成形工程では、前記一対の壁部の何れかにより前記成形型内に樹脂を注入することを特徴とする請求項７記載のコイル巻回部品の製造方法。
9. 前記成形工程では、前記壁部において、コイルエンドが配置される領域の径方向の中央部から前記成形型内に樹脂を注入することを特徴とする請求項８記載のコイル巻回部品の製造方法。
10. 請求項１から請求項６の何れか１項に記載のコイル巻回部品、及び前記コイル巻回部品に巻回された前記コイル導線を有する複数の分割ステータ片を環状に連結することで形成されていることを特徴とするステータ。
11. 請求項１０記載のステータと、
    前記ステータの内側で回転可能に配置されたロータと、を有することを特徴とする回転電機。

Images