JP2017038485A - スロット絶縁体及び回転電機の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコアのスロットへ、コイルを良好に挿入させることができるスロット絶縁体を提供する。【解決手段】スロット絶縁体は、コイルの挿入前にスロットへ装着される第１絶縁シート３を含む。第１絶縁シート３は、スロット２内に装着される装着部３Ａと、ステータコア１の軸方向端面から突出する上突出部３Ｂ及び下突出部３Ｃとを備える。上突出部３Ｂには上カフス３２が、下突出部３Ｃには下カフス３３が形成される。下カフス３３には、一対の拡開部３４、３５が形成されている。拡開部３４、３５の形成により、開口部ＨのＸ方向の間隔は、本体部３１における間隔に比べて拡開部３４、３５の間隔の方が広くなっている。従って、コイル５が開口部Ｈに挿入される際、コイル５が第１絶縁シート３に引っ掛かり難くなり、スムースなコイル５の挿入が実現できる。【選択図】図４

Description

本発明は、コイルを収容するスロットを有するステータコアの前記スロットに装着されるスロット絶縁体、及びこれを用いた回転電機の製造方法に関する。

ラジアルギャップ型の回転電機のステータは、コイルと、該コイルを収容するスロットを有するステータコアとを備える。前記コイルを前記スロットに挿入するに際しては、例えば特許文献１に開示されているようなコイル挿入装置が用いられる。前記コイル挿入装置は、コイルが引っ掛けられ前記スロットに位置合わせされるブレードと、コイルを押し上げる可動押圧片とを備え、この押圧片の上昇によって前記コイルがスロット開口を通してスロット内へ挿入される。

前記スロットには、スロット絶縁体が装着される。スロット絶縁体は、スロット内壁面に沿うように予めスロットに装着される第１絶縁シートと、コイルが前記スロットに挿入された後にスロットに装着される第２絶縁シートとを含む。前記第１絶縁シートは、専らコイルとステータコアとの確実な絶縁を図るために、前記スロット内壁面と前記コイルとの間に介在される。一方、前記第２絶縁シートは、挿入されたコイルの当該スロットからの抜け出しを防止するために、スロット開口を塞ぐように当該スロットに装着される。

特公平４−８０６２７号公報

上述のコイル挿入装置でコイルを挿入する際、前記第１絶縁シートの端縁部にコイルが引っ掛かってしまう不具合が生じることがある。コイルは巻線の束からなるが、この束のまとまり度合いが悪く、ほぐれた状態となっている場合に、特に前記引っ掛かりが生じ易い。また、前記第１絶縁シートを予めスロットへ装着する際の作業にて、当該第１絶縁シートに予期しない変形、つまりコイルが引っ掛かり易くなる変形が生じてしまう場合がある。コイルの引っ掛かりが生じると、第１絶縁シートが損傷又は変形したり、その後の第２絶縁シートの正常な装着が出来なかったりする問題が生じる。

本発明は上記の問題に鑑みて為されたものであり、ステータコアのスロットへコイルを良好に挿入させることができるスロット絶縁体、及びこれを用いた回転電機の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一局面に係るスロット絶縁体は、コイルと、該コイルを収容するスロットを有するステータコアとを備え、前記スロットは、前記ステータコアの周方向に複数配置され各々が前記ステータコアの軸方向に延び、スロット開口と、前記コイルの収容空間を画定するスロット内壁面とを具備しているステータにおける、前記スロットに組み込まれるスロット絶縁体であって、前記スロット絶縁体は、前記コイルが前記スロット開口を通して前記スロット内へ挿入される前に当該スロットに装着され、前記スロット内壁面と前記コイルとの間に介在される第１絶縁シートを含み、前記第１絶縁シートは、前記軸方向に沿った第１方向において前記ステータコアよりも長いシート長を有し、前記軸方向と直交する第２方向において前記スロット内壁面の周長に応じたシート長を有し、前記ステータコアの軸方向端面から突出する突出部を有する状態で前記スロットに装着され、前記突出部は、前記第１絶縁シートが前記スロットに装着された状態において、当該第１絶縁シートが備える前記第１方向の一対の辺間を、前記スロット内におけるこれらの辺間よりも拡開させる拡開部を備える。

このスロット絶縁体によれば、第１絶縁シートの前記突出部において、当該第１絶縁シートが備える前記第１方向の一対の辺間が拡開された拡開部を有する。コイルがスロットに挿入される際、前記突出部は前記コイルと干渉し易い部分となる。従って、その突出部に前記拡開部を具備させることによって、コイルが第１絶縁シートに引っ掛かることを防止できるようになる。

上記のスロット絶縁体において、前記拡開部は、前記第１絶縁シートを前記突出部において前記第１方向の少なくとも一つの辺の近傍を折り曲げ又は湾曲させた部分からなることが望ましい。

本発明において、前記拡開部は、第１絶縁シートの前記第１方向の一対の辺間が、前記スロット内におけるこれらの辺間より拡開していれば良く、その態様に限定はない。しかし、前記第１方向の辺の近傍を折り曲げ又は湾曲させた態様の拡開部であれば、その形成を容易に行うことができる。

上記のスロット絶縁体において、前記第１絶縁シートは、前記突出部において、前記第２方向に沿った折り目に基づく折り返し部を有し、前記拡開部は、前記折り返し部をさらに三角形状に折り曲げ又は湾曲させた部分からなることが望ましい。

このスロット絶縁体によれば、前記折り返し部をステータコアの軸方向端面に対する係止部としての機能を持たせることができる。従って、第１絶縁シートのスロットへの装着を容易に行わせることができる。そして、当該折り返し部に折り曲げ又は湾曲によって三角形状の拡開部を形成することで、コイルのスロットへの挿入性も良好にすることができる。

上記のスロット絶縁体において、前記コイルが前記スロットに挿入された後に、前記スロット開口を塞ぐように当該スロットに装着される第２絶縁シートをさらに備え、前記第２絶縁シートは、前記ステータコアの軸方向端面から前記スロットへ装着されるものであって、当該装着時において前記第１絶縁シートの前記拡開部と最初に干渉する先端干渉部を備え、前記先端干渉部は、前記拡開部によって前記スロット内へガイドされる形状を備えることが望ましい。

このスロット絶縁体によれば、第２絶縁シートの装着によって、スロット内へ挿入されたコイルの抜け出しを防止することができる。そして、前記第２絶縁シートは、前記拡開部によって前記スロット内へガイドされる形状を備える先端干渉部を有する。従って、前記拡開部を利用して、前記第２絶縁シートをスムース且つ確実に、前記スロットへ装着させることが可能となる。

上記のスロット絶縁体において、前記第２絶縁シートは、前記第１絶縁シートの前記第１方向の辺に近い領域と各々重なり合う一対の側面部と、前記スロット開口を塞ぐ本体部とを備え、前記先端干渉部は、前記側面部の前記軸方向の端部に突設された、先細り形状の突片からなることが望ましい。

このスロット絶縁体によれば、前記先端干渉部が、前記側面部の端部に突設された、先細り形状の突片からなるので、前記拡開部との干渉によって容易に変形する。この変形力が、一対の側面部を互いに接近させる方向に作用し、前記第２絶縁シートが前記スロット内へ装着されて行く際に、スロットに収容済みのコイルを前記一対の側面部が抱き込むような挙動を実現させることができる。従って、前記側面部を、コイルと第１絶縁シートとの間に確実に挿入させることが可能となる。

この場合、前記先細り形状の突片は、２つの傾斜辺と、これら傾斜辺が交差又は近接する頂点部とを備え、前記２つの傾斜辺のうち、一方の傾斜辺が前記装着時において前記拡開部にガイドされる部分であり、当該一方の傾斜辺が他方の傾斜辺よりも長い辺長を有していることが望ましい。

このスロット絶縁体によれば、前記先細り形状の突片の、前記拡開部にガイドされる一方の傾斜辺が、他方の傾斜辺よりも長い辺長を有しているので、前記突片を伴う第２絶縁シートが、前記拡開部にガイドされつつスロット内へ滑り込み易くすることができる。

本発明の他の局面にかかる回転電機の製造方法は、コイルを収容するスロットを有するステータコアであって、前記スロットは、前記ステータコアの周方向に複数配置され各々が前記ステータコアの軸方向に延び、スロット開口と、前記コイルの収容空間を画定するスロット内壁面とを具備しているステータコアを準備する工程と、前記軸方向に沿った第１方向において前記ステータコアよりも長いシート長を有すると共に、前記軸方向と直交する第２方向において前記スロット内壁面の周長に応じたシート長を有する第１絶縁シートを準備する工程と、前記第１絶縁シートの、前記スロットへの装着時において前記ステータコアの軸方向端面から突出することになる突出部に、当該第１絶縁シートが備える前記第１方向の一対の辺間が、前記スロット内におけるこれらの辺間より拡開する拡開部を形成する工程と、前記第１絶縁シートを、前記突出部が前記ステータコアの軸方向端面から突出する状態で、前記スロットに装着する工程と、前記コイルを、前記スロット開口を通して前記スロット内へ挿入する工程と、を備える。

この製造方法によれば、第１絶縁シートの前記突出部において、当該第１絶縁シートが備える前記第１方向の一対の辺間を拡開する拡開部を形成する工程を有する。コイルをスロットに挿入する工程において、前記突出部は前記コイルと干渉し易い部分となる。従って、その突出部に前記拡開部を形成する工程を行うことによって、コイルが第１絶縁シートに引っ掛かることを防止できるようになる。

上記の回転電機の製造方法において、前記スロット開口を塞ぐように当該スロットに装着される絶縁シートであって、当該装着時において前記第１絶縁シートの前記拡開部と干渉する先端干渉部を備える第２絶縁シートを準備する工程と、前記コイルを前記スロット内に挿入する工程の後に、前記先端干渉部が前記第１絶縁シートの前記拡開部と最初に干渉するように、前記第２絶縁シートを前記ステータコアの軸方向端面から前記スロットへ装着する工程と、をさらに備えることが望ましい。

この製造方法によれば、第２絶縁シートの装着する工程を具備させることによって、スロット内へ挿入されたコイルの抜け出しを防止することができる。そして、先端干渉部を有する第２絶縁シートが準備され、前記先端干渉部が前記第１絶縁シートの前記拡開部と最初に干渉するように、第２絶縁シートがスロットへ装着される。従って、前記拡開部を利用して、前記第２絶縁シートをスムース且つ確実に、前記スロットへ装着させることが可能となる。

本発明によれば、ステータコアのスロットへコイルを良好に挿入させることができるスロット絶縁体、及びこれを用いた回転電機の製造方法を提供することができる。

スロットを有するスタータコアの斜視図である。 スロットへのスロット絶縁体の組込を示す斜視図である。 スロットへのコイルの挿入方法を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る第１絶縁シートを示す斜視図である。 （Ａ）は、図４の矢印ＶＡ方向の矢視図、（Ｂ）は、図４の矢印ＶＢ方向の矢視図である。 前記第１絶縁シートと、スロットへ挿入されるコイルとの関係を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る第２絶縁シートを示す斜視図である。 前記第２絶縁シートの要部の側面図である。 前記第２絶縁シートのスロットへの装着方法を示す斜視図である。 前記第２絶縁シートの装着時における前記第１絶縁シートとの関係を示す側面図である。 前記第２絶縁シートの装着時における前記第１絶縁シートとの関係を示す正面図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。本発明のスロット絶縁体は、例えば、ロータとステータとを備えるラジアルギャップ型の回転電機（モータ又は発電機、或いは両者の機能を果たす機器）の、前記ステータに適用される絶縁体である。詳しくは、スロット絶縁体は、前記ステータを構成するステータコアのスロットに組み込まれる絶縁体である。

［ステータ及びスロット絶縁体の一般的な構造］
一般に回転電機のステータは、回転磁束を生じさせるコイルと、このコイルが作る磁束の通路となるステータコアとを備える。図１は、ステータコア１の斜視図である。ここでは、インナーロータ型のステータコア１を示している。ステータコア１は、当該ステータコア１の軸方向（回転電機の回転軸方向；以下、単に軸方向という）に貫通する中空部を備えた円環状の部材であり、その内周面には、コイル５（図３参照）を収容するスロット２を備えている。

ステータコア１は、複数枚の電磁鋼板の積層体からなる積層コアである。ステータコア１は、互いに対向する２つの軸方向端面１１，１２を有している。本来、ステータコア１には上下方向は存在しないが、後述するコイルの挿入作業時のステータコア１の姿勢に基づき、図１において上方を向く軸方向端面を上端面１１、下方を向く端面を下端面１２と呼ぶものとする。

スロット２は、ステータコア１の内周面の周方向に均等間隔を置いて複数配置されている。各スロット２は、上端面１１から下端面１２まで軸方向に直線的に延びる溝であって、コイル５を挿入するためのスロット開口２１と、コイル５の収容空間を画定するスロット内壁面２２とを具備している。スロット開口２１は、ステータコア１の内周面に形成された開口である。スロット内壁面２２は、スロット開口２１からステータコア１の径方向へ向けて延びる、断面Ｕ字型の壁面である。スロット内壁面２２によって形成されている前記収容空間は、スロット開口２１の周方向幅よりも広い周方向幅を有している。隣接する２つのスロット２間に存在するのがティース１３である。

図２は、スロット２へ組み込まれる、一般的なスロット絶縁体を示す斜視図である。スロット絶縁体は、第１絶縁シート３００と第２絶縁シート４００とを含む。第１絶縁シート３００は、矩形のシートを、スロット内壁面２２の形状に合致するように断面Ｕ字型に湾曲させてなる。第１絶縁シート３００は、スロット２に嵌まり込む本体部３０１と、この本体部３０１の上下を各々折り曲げて形成されたカフス３０２とを備えている。第２絶縁シート４００は、矩形のシートを断面コ字型に折り曲げてなり、第１絶縁シート３００と略同じ上下方向長さを有している。

第１絶縁シート３００は、コイル５がスロット開口２１を通してスロット２内へ挿入される前に当該スロット２に装着され、スロット内壁面２２とコイル５との間に介在される。上下のカフス３０２が、それぞれ上端面１１、下端面１２に係止されることにより、第１絶縁シート３００のスロット２からの抜け止めが図られる。コイル５を構成する巻線は、絶縁コート層を有している。しかし、この絶縁コート層にピンホールが存在していたり、コイル５のスロット２への挿入時に当該絶縁コート層が損傷したりすると、導電体であるステータコア１と前記巻線とが短絡することがある。第１絶縁シート３００は、この短絡を防止するためにスロット２に装着される。

第２絶縁シート４００は、コイル５がスロット２に挿入された後に、スロット開口２１を塞ぐように、換言するとＵ字型に成形された第１絶縁シート３００の開放部分を塞ぐように、当該スロット２に装着される。第２絶縁シート４００の役目は、挿入されたコイルの当該スロットからの抜け出しを防止することである。

［コイルの挿入方法］
図３は、スロット２へのコイル５の挿入方法を示す斜視図である。コイル５は、コイル挿入装置によってスロット２へ自動挿入される。スロット２には、予め第１絶縁シート３００が装着されている。前記コイル挿入装置は、巻線の束からなるコイル５が引っ掛けられるブレード（図略）と、該ブレードに引っ掛けられた状態のコイル５を押し上げるストリッパと呼ばれる可動押圧片６とを備える。押圧片６がコイル５を押し上げつつ上昇することで、コイル５がスロット開口２１を通してステータコア１の下端面１２の側からスロット２内へ挿入される。押圧片６が上端面１１よりも高く上昇すると、コイル５は前記ブレードからティース１３へ架け渡される形でスロット２内に収まる。

その後、第２絶縁シート４００がスロット２へ装着される。第２絶縁シート４００もまた、前記コイル挿入装置が備える専用の可動押圧片によって、ステータコア１の下端面１２の側からスロット２内に割り入れられる。しかる後、コイル５及び第１、第２絶縁シート３００、４００をスロット２へ固着させるために、該スロット２へ絶縁ワニスが注入される。以上の工程によって、ステータが製造される。

上述の通り、コイル挿入装置の押圧片６でスロット２へコイル５を挿入する際、第１絶縁シート３００の下端縁乃至は下側のカフス３０２にコイル５が引っ掛かってしまう不具合が生じることがある。いくつかの要因があるが、大きくは巻線の束からなるコイル５の形状が定形ではないこと、及び、第１絶縁シート３００の形状ムラが存在することが挙げられる。

スロット２への挿入時、巻線の束がほぐれた状態となっている場合、一部の巻線が第１絶縁シート３００の下端部に引っ掛かり易くなる。また、第１絶縁シート３００の下端が、内側方向に傾いているような場合、同様に一部の巻線が前記下端部に引っ掛かり易い。前記傾きは、カフス３０２を形成する際の形状のばらつき、第１絶縁シート３００を予めスロット２へ装着する際の作業における変形などにより発生する。コイル５の引っ掛かりが生じると、第１絶縁シート３００が損傷又は変形したり、その後の第２絶縁シート４００の正常な装着が出来なかったりする問題が生じる。本実施形態では、このような問題に鑑み、コイル５の引っ掛かりが生じることのない第１絶縁シート、及び、装着が確実に行える第２絶縁シートを提供する。

［実施形態に係る第１絶縁シートの説明］
図４は、本発明の実施形態に係る第１絶縁シート３を示す斜視図である。図４に付記している方向表示において、Ｘ方向はステータコア１の周方向、Ｙ方向はステータコア１の径方向、Ｚ方向は軸方向に相当する。また、＋Ｚがステータコア１の上端面１１の側、−Ｚが下端面１２の側である。

第１絶縁シート３は、厚さが０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の矩形のシートからなる。該シートとしては、電気絶縁性及び耐熱性を備え、相応の腰を有する素材が選ばれる。例えばノーメックス（ＮＯＭＥＸ：デュポン社商品名）は、第１絶縁シート３の素材として好適である。なお、ノーメックスは次述の第２絶縁シート４の素材としても好適である。第１絶縁シート３は、軸方向に沿ったＺ方向（第１方向）において、ステータコア１よりも長いシート長を有している。また、Ｚ方向と直交するＸ方向（第２方向）において、スロット内壁面２２の周長に応じたシート長を有している。周長に応じたシート長とは、スロット内壁面２２のＸ方向の周長と同一の場合だけでなく、コイル５とステータコア１との絶縁を確実に確保できる限りにおいて前記周長よりも短い場合、或いは周長よりも長い場合を含む。

第１絶縁シート３は、前記矩形の素材シートに湾曲加工を施すことによって、断面Ｕ字型に成形されている。前記湾曲加工は、素材シートのＸ方向中心をＺ方向に延びる曲げ中心線に沿ってＵ字型に、該シートを湾曲させる加工である。この湾曲形状は、スロット内壁面２２に内接する形状である。

第１絶縁シート３は、スロット２への装着態様の観点から、スロット２内に装着される装着部３Ａと、ステータコア１の上端面１１から上方に突出する上突出部３Ｂと、下端面１２から下方に突出する下突出部３Ｃ（突出部）とを備える。また、第１絶縁シート３は、形状的な特徴の観点から、シートの＋Ｚ及び−Ｚ側の端部領域を除く本体部３１と、＋Ｚ側端部に位置する上カフス３２と、−Ｚ側端部に位置する下カフス３３（折り返し部）とを備えている。

本体部３１は、装着部３Ａに相当する部分であり、コイル５とステータコア１との間に介在されて両者を絶縁する部分である。本体部３１は、スロット内壁面２２の形状に合致する断面Ｕ字型の形状を有し、スロット内壁面２２に接触乃至は近接する状態でスロット２に収まる。本体部３１（第１絶縁シート３）のＺ方向の一対の辺３１１、３１２間は、Ｕ字型を呈する第１絶縁シート３の＋Ｙ側の開口部Ｈである。辺３１１、３１２は、本体部３１がスロット２に収まった状態において、スロット開口２１と面一若しくは近接することになる。

上カフス３２は、上突出部３Ｂにおいて、素材シートの＋Ｚ側端部付近を、Ｘ方向に延びる折り目３２１に沿って折り曲げ加工を施すことによって形成された部分である。同様に、下カフス３３は、下突出部３Ｃにおいて、素材シートの−Ｚ側端部付近を、Ｘ方向に延びる折り目３３１に沿って折り曲げ加工を施すことによって形成された部分である。上カフス３２の折り曲げ先端縁がステータコア１の上端面１１に当接すると共に、下カフス３３折り曲げ先端縁が下端面１２に当接する。これにより、本体部３１がスロット２に装着された状態において、第１絶縁シート３のスロット２からの抜け止めが図られる。

本実施形態の第１絶縁シートは、上記の基本構成に加えて、下カフス３３に形成された−Ｘ側拡開部３４及び＋Ｘ側拡開部３５を有している。図５（Ａ）は、図４の矢印ＶＡ方向の矢視図であり、−Ｘ側拡開部３４を示している。図５（Ｂ）は、図４の矢印ＶＢ方向の矢視図である。拡開部３４、３５は、折り返し部分からなる下カフス３３の＋Ｙ側の一対の端縁を、折り曲げ線３１１Ｈ、３１２Ｈに沿って各々、外側に向けて三角形状に折り曲げて形成された部分である。

なお、拡開部３４、３５は、折り曲げに依らずとも、折り曲げ線３１１Ｈ、３１２Ｈの部分を曲げ中心とする曲げ加工に依って形成しても良い。また、拡開部３４、３５は、下突出部３Ｃにおいて、辺３１１、３１２の近傍を折り曲げ又は湾曲させることによって、辺３１１、３１２間を拡開させる部分であればよく、三角形状以外の他の形状を有していても良い。さらに、下突出部３Ｃにおいて辺３１１、３１２の少なくとも一方に形成されていれば良く、必ずしも辺３１１、３１２の双方に設けなくとも良い。

折り曲げ線３１１Ｈは、Ｚ方向の一対の辺のうち、−Ｘ側の辺３１１の下端付近から−Ｙ方向の斜め下に向かう線である。同様に、折り曲げ線３１２Ｈは、Ｚ方向の＋Ｘ側の辺３１２の下端付近から−Ｙ方向の斜め下に向かう線である。拡開部３４、３５は、折り曲げ線３１１Ｈ、３１２Ｈに沿ってＸ方向に互いに離間するように折り曲げることによって形成されている。従って、辺３１１の下端３１１Ｅは、拡開部３４において−Ｘ側に向かい、一方、辺３１２の下端３１２Ｅは、拡開部３５において＋Ｘ側に向かう。結果として、Ｚ方向に延びる一対の辺３１１、３１２のＸ方向の間隔（開口部Ｈの間隔）は、本体部３１における間隔Ｄ１に比べて拡開部の間隔Ｄ２の方が広くなっている。より詳しくは、開口部Ｈの間隔は、折り曲げ線３１１Ｈ、３１２Ｈの上端位置から徐々に拡がり、辺３１１、３１２の下端に相当する位置において最も拡がる（Ｄ２は最も拡がっている位置の間隔を示している）。

［第１絶縁シートの作用］
図６は、スロット２に予め挿入された第１絶縁シート３と、スロット２へ挿入されるコイル５との関係を示す斜視図である。コイル５は、押圧片６（図３）の上昇によって、＋Ｙ方向の斜め下方から−Ｙ方向に向けて、第１絶縁シート３の開口部Ｈ（スロット開口２１）に進入する。つまり、第１絶縁シート３の下端部（−Ｚ端部）において、コイル５と干渉し易い状態にある。

しかし、前記干渉が生じても、第１絶縁シート３は損傷せず、コイル５の引っ掛かりは生じない。すなわち、第１絶縁シート３は、上述の通りの形状を有しているので、第１絶縁シート３がスロット２に装着された状態において、スロット２内に収まる本体部３１における一対の辺３１１、３１２の間隔は、スロット内壁面２２の形状に応じた間隔Ｄ１となる。一方、下突出部３Ｃにおいては、拡開部３４、３５の形成によって一対の辺３１１、３１２の間隔は、間隔Ｄ１より広くなり、最大で間隔Ｄ２となる。このような拡開部３４、３５の形成によって、第１絶縁シート３は、下突出部３Ｃにおいて間口が拡がった状態になっている。また、−Ｙ方向の斜め下に向かう折り曲げ線３１１Ｈ、３１２Ｈに沿った折り曲げによって拡開部３４、３５が形成されているので、図５（Ａ）に示す通り、辺３１１と折り目３３１とが交差する角部が消失した状態となっている。

従って、コイル５が開口部Ｈに挿入される際、コイル５が第１絶縁シート３に引っ掛かり難くなり、スムースなコイル５の挿入が実現できる。但し、巻線間がほぐれ、コイル５が幅広の状態になっていると、コイル５の一部が拡開部３４、３５と接触し易い状態となる。しかし、下方から押し上げられてくるコイル５が拡開部３４、３５に突き当たると、その力は第１絶縁シート３の開口部Ｈを拡げる力に変換される。つまり、コイル５に対向する三角形の対向面を有する拡開部３４、３５が当該コイル５から押圧力を受けると、拡開部３４は−Ｘ側に、拡開部３５は＋Ｘ側に逃げる。よって、開口部Ｈが拡がる。このため、第１絶縁シート３の下端がコイル５に引っ掛けられたり、抱き込まれたりすることは無く、スムースなコイル５の挿入が実現できる。

コイル５からの押圧力を開口部Ｈの拡大力に効率的に変換するために、拡開部３４、３５を形成する折り曲げ線３１１Ｈ、３１２Ｈにおける、本体部３１の面に対する折り曲げ角（拡開部３４、３５の立ち上げ角）は、図５（Ａ）に示す通り９０°以下とすることが望ましい。折り曲げ角が小さすぎると、拡開の効果が小さくなり、また折り曲げ角が大きすぎると、押圧力を開口部Ｈの拡大力に変換する効率が低下する傾向がある。

［実施形態に係る第２絶縁シートの説明］
図７は、本発明の実施形態に係る第２絶縁シート４を示す斜視図、図８は、第２絶縁シート４の要部の側面図である。図７に示す第２絶縁シート４は、図４に示す第１絶縁シート３に対して組み付けられる姿勢で示しており、図７に付記している方向表示は図４と同じである。第２絶縁シート４は、コイル５がスロット２に挿入された後に、スロット開口２１、つまり第１絶縁シート３の開口部Ｈを塞ぐようにスロット２に装着されるシートである。

第２絶縁シート４は、第１絶縁シート３と同じ素材からなる矩形のシートを断面コ字型に折り曲げた形状を備え、Ｚ方向に帯状に延びる本体部４１と、一対の側面部４２、４３を備えている。本体部４１は、スロット開口２１を塞ぐ部分である。側面部４２は、本体部４１の−Ｘ側端縁及び＋Ｘ側端縁の折り曲げ部４２２、４３２に沿って、各々９０°折り曲げられた部分である。−Ｘ側の側面部４２は折り曲げ部４２２から−Ｙ方向に向かう部分、＋Ｘ側の側面部４３は折り曲げ部４３２から−Ｙ方向に向かう部分である。一対の側面部４２、４３は、第２絶縁シート４をスロット２に装着した状態において、第１絶縁シート３の辺３１１、３１２に近い領域と各々重なり合う。つまり、一対の側面部４２、４３は、コイル５と第１絶縁シート３との間に嵌り込む。

第２絶縁シート４は、＋Ｚ方向の端部に先端干渉部４Ｔを、−Ｚ方向の端部に底部４Ｂをそれぞれ備えている。第２絶縁シート４は、後述の通りステータコア１の下端面１２側からスロット２へ装着されるが、先端干渉部４Ｔは当該装着時において第１絶縁シート３の拡開部３４、３５と最初に干渉する部分である。この先端干渉部４Ｔは、拡開部３４、３５によってスロット２内へガイドされ易い形状を備えている。

先端干渉部４Ｔの詳細を、図８に基づいて説明する。先端干渉部４Ｔは、一対の側面部４２、４３の上端部（＋Ｚ側端部）に各々突設された、先細り形状の突片４４、４５を備えている。図８では、−Ｘ側の突片４４の側面図を示している。突片４４、４５が形成されている領域には、本体部４１に相当する部分は存在しておらず、これら突片４４、４５はＸ方向に容易に湾曲変形することができる。

−Ｘ側の突片４４は、２つの傾斜辺４４１、４４２と、これら傾斜辺４４１、４４２の上端が交差する頂点部４４３とを備えている。図８では、先鋭な頂点部４４３を例示しているが、Ｒ形状に面取りされた頂点部、或いは台形状の頂点部（傾斜辺４４１、４４２の上端が近接する頂点部）であっても良い。−Ｙ側の傾斜辺４４１は、側面部４２の−Ｙ方向の突出端である垂直辺４２１の上端と頂点部４４３とを結ぶ辺である。＋Ｙ側の傾斜辺４４２は、折り曲げ部４２２の上端と頂点部４４３とを結ぶ辺である。

−Ｙ側の傾斜辺４４１は、第２絶縁シート４のスロット２への装着時において拡開部３４にガイドされる部分である。−Ｙ側の傾斜辺４４１は、＋Ｙ側の傾斜辺４４２よりも長い辺長を有している。これは、拡開部３４と接触することになる傾斜辺４４１を比較的長い辺長を有する辺とすることで、第２絶縁シート４が、拡開部３４にガイドされつつスロット２内へ滑り込み易くするための工夫である。＋Ｘ側の突片４５も、当該突片４４と同一の構造を有している。

［第２絶縁シートの作用］
図９は、第２絶縁シート４のスロット２への装着方法を示す斜視図であって、該装着時における第１絶縁シート３との関係を示す図である。図９に示す通り、第２絶縁シート４は、上述の通り前記コイル挿入装置が備える専用の可動押圧片によって、ステータコア１の下端面１２の側からスロット２内へ、つまり第１絶縁シート３の開口部Ｈ内へ割り入れられる。具体的には、先端干渉部４Ｔが下方で拡開部３４、３５に対向する状態から、第２絶縁シート４が上方向（＋Ｚ方向）に押し上げられることによって、開口部Ｈ内へ入り込む。

図１０は、第２絶縁シート４の装着時における第１絶縁シート３との関係を示す側面図、図１１はその正面図である。これらの図では、先端干渉部４Ｔが拡開部３４、３５の位置に到達する直前の状態を示している。第１絶縁シート３と第２絶縁シート４とが、Ｚ方向において位置が合っており、一対の側面部４２、４３が正常な折り曲げ状態を維持していると、開口部Ｈ内に第２絶縁シート４がうまく収まる。しかし、両者の位置がずれていたり、一対の側面部４２、４３が拡開していたりすると、開口部Ｈ内への収容性が悪化する。

しかしながら、本実施形態では、拡開部３４、３５と突片４４、４５との関わり合いによって、第２絶縁シート４をスムース且つ確実に、開口部Ｈ（スロット２）へ装着できるようにしている。図１０及び図１１の状態からある程度だけ第２絶縁シート４が上昇すると、−Ｘ側の突片４４の頂点部４４３及び−Ｙ側の傾斜辺４４１が拡開部３４に接触する。＋Ｘ側の突片４５も、同様に拡開部３５に接触する。さらに第２絶縁シート４が上昇すると、傾斜辺４４１が拡開部３４に摺接することによって、突片４４が拡開部３４にガイドされる。突片４５が拡開部３５にガイドされる。

突片４４、４５は、側面部４２、４３の＋Ｚ端部に突設された、先細り形状の突片からなるので、拡開部３４、３５との干渉によって容易に変形する。突片４４、４５が変形する方向は、図１１に矢印ａ１，ａ２で示す通り、互いに内向きに倒れ込む方向である。この突片４４、４５の変形力が、一対の側面部４２、４３を互いに接近させる方向に作用する。従って、第２絶縁シート４がスロット２内へ下方から装着されて行く際に、スロット２に収容済みのコイル５を一対の側面部４２、４３が抱き込むような挙動を実現させることができる。このため、側面部４２、４３を、コイル５と第１絶縁シート３との間に確実に挿入させることができる。

［ステータの組み立て方法の説明］
上記で説明した第１絶縁シート３及び第２絶縁シート４を用いたステータの組み立て方法（回転電機の製造方法）について説明する。まず、ステータコア１、第１絶縁シート３及び第２絶縁シート４を準備する。ステータコア１は、図１に示すように、スロット開口２１とスロット内壁面２２とを具備するスロット２が、環状のステータコア１の内周面に周方向に複数配置され各々が軸方向に延びる態様である。第１絶縁シート３は、図４に示すように、Ｚ方向においてステータコア１よりも長いシート長を有すると共に、Ｘ方向においてスロット内壁面２２の周長に応じたシート長を有するシートである。第２絶縁シート４は、図７に示すように、Ｚ方向に帯状に延びる本体部４１と、一対の側面部４２、４３を形成可能なシートである。

第１絶縁シート３及び第２絶縁シート４に対しては、所定の加工が予め施される。第１絶縁シート３に対しては、全体をＵ字型に湾曲させる加工、及び、＋Ｚ及び−Ｚ側の端部領域に上カフス３２及び下カフス３３を形成する折り曲げ加工が施される。これにより、図４に示すように、スロット２内に装着される装着部３Ａと、ステータコア１の軸方向端面から突出する上突出部３Ｂ及び下突出部３Ｃが形成される。さらに、下突出部３Ｃに対して、拡開部３４、３５を形成する折り曲げ加工が施される。この加工は、第１絶縁シート３のＺ方向の一対の辺３１１、３１２の辺間を拡開させる折り曲げ加工である。第２絶縁シート４に対しては、第１絶縁シート３の拡開部３４、３５と干渉する先端干渉部４Ｔを形成する加工が施される。これは、図７及び図８に示すように、一対の側面部４２、４３の上端部に先細り形状の突片４４、４５を形成する加工である。

続いて、第１絶縁シート３をスロット２に装着する工程が実行される。この装着工程では、本体部３１がスロット２に収まり、上カフス３２及び下カフス３３がステータコア１から軸方向に突出する状態とされる。また、上カフス３２の折り曲げ先端縁がステータコア１の上端面１１に当接し、下カフス３３折り曲げ先端縁が下端面１２に当接する状態とされることで、第１絶縁シート３がスロット２に係止される。

その後、コイル５を、スロット開口２１を通してスロット２内へ挿入する工程が実行される。このコイル挿入工程では、先に図３に基づき説明した通り、コイル挿入装置を用い、可動押圧片６によってブレードに引っ掛けられたコイル５を上方に押し上げることで、スロット開口２１を通してコイル５をステータコア１の下端面１２の側からスロット２内へ挿入する。この工程の際、図６に基づき説明した通り、第１絶縁シート３が拡開部３４、３５を備えているので、たとえコイル５がほぐれた状態にあっても、コイル５が第１絶縁シート３に引っ掛かることはない。

コイル５がスロット２内に挿入されると、第２絶縁シート４をステータコア１の下端面１２の側からスロット２へ装着する工程が実行される。この際、図９〜図１１に基づき説明した通り、突片４４、４５を有する先端干渉部４Ｔが拡開部３４、３５と最初に干渉するように、第２絶縁シート４はスロット２へ装着される。これにより、突片４４、４５が拡開部３４、３５にガイドされ、一対の側面部４２、４３がコイル５を抱き込むように第２絶縁シート４を装着することができる。

以上の通り、本実施形態に係るステータの組み立て方法によれば、拡開部３４、３５を有する第１絶縁シート３が用いられるので、コイル５のスロット２への挿入の際に、コイル５が第１絶縁シート３に引っ掛かることを防止できる。さらに、第２絶縁シート４の突片４４、４５を拡開部３４、３５でガイドさせるので、一対の側面部４２、４３がコイル５と第１絶縁シート３との間にスムース且つ確実に嵌り込む状態で、第２絶縁シート４をスロット２へ装着させることができる。

１ ステータコア
１２ 下端面（軸方向端面）
２ スロット
２１ スロット開口
２２ スロット内壁面
３ 第１絶縁シート
３Ａ 装着部
３Ｂ 上突出部
３Ｃ 下突出部（突出部）
３１ 本体部
３２、３３ 上カフス、下カフス
３４、３５ 拡開部
４ 第２絶縁シート
４Ｔ 先端干渉部
４１ 本体部
４２、４３ 側面部
４４、４５ 突片
４４１、４４２ 傾斜辺
４４３ 頂点部
５ コイル

Claims (8)

1. コイルと、該コイルを収容するスロットを有するステータコアとを備え、前記スロットは、前記ステータコアの周方向に複数配置され各々が前記ステータコアの軸方向に延び、スロット開口と、前記コイルの収容空間を画定するスロット内壁面とを具備しているステータにおける、前記スロットに組み込まれるスロット絶縁体であって、
   前記スロット絶縁体は、前記コイルが前記スロット開口を通して前記スロット内へ挿入される前に当該スロットに装着され、前記スロット内壁面と前記コイルとの間に介在される第１絶縁シートを含み、
   前記第１絶縁シートは、前記軸方向に沿った第１方向において前記ステータコアよりも長いシート長を有し、前記軸方向と直交する第２方向において前記スロット内壁面の周長に応じたシート長を有し、前記ステータコアの軸方向端面から突出する突出部を有する状態で前記スロットに装着され、
   前記突出部は、前記第１絶縁シートが前記スロットに装着された状態において、当該第１絶縁シートが備える前記第１方向の一対の辺間を、前記スロット内におけるこれらの辺間よりも拡開させる拡開部を備える、スロット絶縁体。
2. 請求項１に記載のスロット絶縁体において、
   前記拡開部は、前記第１絶縁シートを前記突出部において前記第１方向の少なくとも一つの辺の近傍を折り曲げ又は湾曲させた部分からなる、スロット絶縁体。
3. 請求項２に記載のスロット絶縁体において、
   前記第１絶縁シートは、前記突出部において、前記第２方向に沿った折り目に基づく折り返し部を有し、
   前記拡開部は、前記折り返し部をさらに三角形状に折り曲げ又は湾曲させた部分からなる、スロット絶縁体。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のスロット絶縁体において、
   前記コイルが前記スロットに挿入された後に、前記スロット開口を塞ぐように当該スロットに装着される第２絶縁シートをさらに備え、
   前記第２絶縁シートは、前記ステータコアの軸方向端面から前記スロットへ装着されるものであって、当該装着時において前記第１絶縁シートの前記拡開部と最初に干渉する先端干渉部を備え、
   前記先端干渉部は、前記拡開部によって前記スロット内へガイドされる形状を備える、スロット絶縁体。
5. 請求項４に記載のスロット絶縁体において、
   前記第２絶縁シートは、前記第１絶縁シートの前記第１方向の辺に近い領域と各々重なり合う一対の側面部と、前記スロット開口を塞ぐ本体部とを備え、
   前記先端干渉部は、前記側面部の前記軸方向の端部に突設された、先細り形状の突片からなる、スロット絶縁体。
6. 請求項５に記載のスロット絶縁体において、
   前記先細り形状の突片は、２つの傾斜辺と、これら傾斜辺が交差又は近接する頂点部とを備え、
   前記２つの傾斜辺のうち、一方の傾斜辺が前記装着時において前記拡開部にガイドされる部分であり、当該一方の傾斜辺が他方の傾斜辺よりも長い辺長を有している、スロット絶縁体。
7. コイルを収容するスロットを有するステータコアであって、前記スロットは、前記ステータコアの周方向に複数配置され各々が前記ステータコアの軸方向に延び、スロット開口と、前記コイルの収容空間を画定するスロット内壁面とを具備しているステータコアを準備する工程と、
   前記軸方向に沿った第１方向において前記ステータコアよりも長いシート長を有すると共に、前記軸方向と直交する第２方向において前記スロット内壁面の周長に応じたシート長を有する第１絶縁シートを準備する工程と、
   前記第１絶縁シートの、前記スロットへの装着時において前記ステータコアの軸方向端面から突出することになる突出部に、当該第１絶縁シートが備える前記第１方向の一対の辺間が、前記スロット内におけるこれらの辺間より拡開する拡開部を形成する工程と、
   前記第１絶縁シートを、前記突出部が前記ステータコアの軸方向端面から突出する状態で、前記スロットに装着する工程と、
   前記コイルを、前記スロット開口を通して前記スロット内へ挿入する工程と、
   を備える、回転電機の製造方法。
8. 請求項７に記載の回転電機の製造方法において、
   前記スロット開口を塞ぐように当該スロットに装着される絶縁シートであって、当該装着時において前記第１絶縁シートの前記拡開部と干渉する先端干渉部を備える第２絶縁シートを準備する工程と、
   前記コイルを前記スロット内に挿入する工程の後に、前記先端干渉部が前記第１絶縁シートの前記拡開部と最初に干渉するように、前記第２絶縁シートを前記ステータコアの軸方向端面から前記スロットへ装着する工程と、
   をさらに備える、回転電機の製造方法。

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