JP2018098948A - 回転電機の固定子 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子コアのスロットに挿入される絶縁シートについて樹脂層のクラック等の不具合を抑制する。【解決手段】絶縁シート２６は、回転電機の固定子において固定子巻線と共に固定子コアのスロットに挿入される。絶縁シート２６は、シート状の基材６１と、基材６１の両面に設けられ、外部刺激により硬化及び発泡する硬化性発泡樹脂よりなる樹脂層６２と、を有している。基材６１は、スロットの内壁面における角部に応じて形成された折り曲げ部Ｂ１，Ｂ２を有している。絶縁シート２６には、折り曲げ部Ｂ１，Ｂ２を含む所定範囲において、樹脂層６２の厚さをゼロ又は所定範囲に隣り合う部位よりも薄くした厚さ調整部６３が設けられている。【選択図】 図８

Description

本発明は、車両等に搭載されて電動機や発電機として使用される回転電機の固定子に関するものである。

回転電機の固定子においては、固定子コアのスロットに固定子巻線が巻装される。この場合、固定子コアと固定子巻線との絶縁性を確保し、かつスロット内で固定子巻線を固定状態で保持すること等を目的として、固定子巻線を囲むようにして絶縁シートを設ける構成が知られている。また、絶縁シートの構成として、シート状の基材の両面に、例えば熱硬化性を有する硬化性発泡樹脂よりなる樹脂層を積層した構成が知られている。

例えば特許文献１には、少なくとも表面が発泡性樹脂により構成されてなる矩形のシート状の発泡樹脂シート（絶縁シート）を、スロットにおけるステータコア内壁面とコイルとの間に挟んだ状態で加熱し膨張させることにより、コイルをステータコアに固着させるようにした技術が開示されている。発泡樹脂シートとして具体的には、シート状のフィルム（例えばポリエチレンナフレタートを用いたＰＥＮフィルム）と、球状の発泡剤を複数内包するとともに熱硬化性を有する樹脂（例えばエポキシ樹脂）とを積層した構成が開示されている。

また、特許文献１に記載の技術では、ステータコアに対する発泡樹脂シートの組み付け方法について、予め成形されたコイルの導線に発泡樹脂シートを取り付けてから分割コアに対して組み付けるか、又は、分割コアのスロットに発泡樹脂シートを取り付けてからスロットに導線を巻回してコイルを形成する。そしてその後、発泡樹脂シートの発泡により発泡樹脂層を形成するようにしている。

特開２０１１−２４４５９６号公報

しかしながら、上記先行文献を含め既存の技術では、固定子コアに対して固定子巻線と絶縁シートとを組み付ける過程において、基材表面の樹脂層においてクラックが生じたり、剥がれが生じたりすることが考えられる。すなわち、絶縁シートは、スロットの内壁面に対して隙間無く設けられることが望ましいことから、スロット形状に合わせて折り曲げられ、その状態でスロットに対して組み付けられている。この場合、折り曲げの際、又は絶縁シートを固定子コアや固定子巻線に組み付ける際に、絶縁シートの折り曲げ部において樹脂層のクラックや剥がれの発生が懸念される。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、固定子コアのスロットに挿入される絶縁シートについて樹脂層のクラック等の不具合を抑制することができる回転電機の固定子を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。なお以下においては、理解の容易のため、発明の実施の形態において対応する構成の符号を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。

第１の手段では、
円環状をなし、周方向に複数のスロット（２１）を有する固定子コア（２０）と、
前記スロットに巻装された固定子巻線（３０）と、
前記スロットにおいて前記固定子コアの内壁面と前記固定子巻線との間に挟まれた状態で設けられる絶縁シート（２６）と、
を備える回転電機の固定子（１３）であって、
前記絶縁シートは、
シート状の基材（６１）と、
前記基材の両面のうち少なくとも一方に設けられ、外部刺激により硬化及び発泡する硬化性発泡樹脂よりなる樹脂層（６２）と、
を有し、
前記基材は、前記スロットの内壁面における角部（Ａ１，Ａ２）に応じて形成された折り曲げ部（Ｂ１，Ｂ２）を有し、
前記絶縁シートには、前記折り曲げ部を含む所定範囲において、前記樹脂層の厚さをゼロ又は前記所定範囲に隣り合う部位よりも薄くした厚さ調整部（６３）が設けられている。

回転電機の固定子では、固定子コアのスロットに固定子巻線と絶縁シートとが挿入されるようになっており、固定子の製造時には、固定子巻線やスロット形状に合わせて絶縁シートが折り曲げられ、その折り曲げられた状態で、絶縁シートが固定子コアや固定子巻線に組み付けられる。かかる前提では、絶縁シートにおける基材の表面に設けられた樹脂層において、基材の折り曲げ部でのクラックや剥がれ等の不具合の発生が懸念される。この点、上記構成によれば、絶縁シートにおいて折り曲げ部を含む所定範囲に厚さ調整部が設けられ、折り曲げ部における樹脂層の厚さがゼロ又は所定範囲（折り曲げ部を含む所定範囲）に隣り合う部位よりも薄くなっている。そのため、基材の折り曲げ部においてクラックや剥がれ等が生じにくくなっている。その結果、固定子コアのスロットに挿入される絶縁シートについて樹脂層のクラック等の不具合を抑制することができる。

第２の手段では、前記スロットは、前記固定子コアのバックコア部（２３）と該バックコア部から径方向内側に延びる一対のティース（２４）とにより区画されており、前記ティースにおける径方向内側の先端部には、周方向に延びる内側壁部（２５）が形成されており、前記基材は、前記スロットにおいて前記バックコア部と前記ティースとにより形成される第１角部（Ａ１）と、前記ティースと前記内側壁部とにより形成される第２角部（Ａ２）とにそれぞれ対応する位置に前記折り曲げ部を有しており、前記絶縁シートには、前記第１角部及び前記第２角部に対応する前記折り曲げ部を含む所定範囲において前記厚さ調整部が設けられている。

固定子コアのスロットが、バックコア部と一対のティースと内側壁部とに囲まれて形成されている場合、スロットにおいては径方向外側（すなわちバックコア部側）だけでなく、径方向内側にも角部が形成される。上記構成では、スロットにおけるバックコア部の側の第１角部と内側壁部の側の第２角部とに対応する折り曲げ部においてそれぞれ樹脂層の厚さが調整されているため、スロットにおける径方向外側及び内側のいずれにおいても絶縁シートで樹脂層のクラック等を抑制することができる。

第３の手段では、前記絶縁シートは、前記固定子巻線に対して巻き付ける方向の端部どうしが、前記スロット内における径方向内側又は径方向外側の端部にて互いに重なり合う状態で設けられており、前記絶縁シートにおいて前記端部どうしが重なり合う部分に前記樹脂層が設けられており、その重なり合う部分の隣となる前記折り曲げ部を含む所定範囲において前記厚さ調整部が設けられている。

絶縁シートにおいて固定子巻線に対する巻き付け方向の端部付近は、折り曲げ成形された状態からして巻き付け端部と言うことができ、絶縁シートを固定子巻線に巻き付ける際には、固定子巻線への絶縁シートの組み付け後に巻き付け端部の重ね合わせの作業が行われると考えられる。この場合、その重ね合わせ部分の隣となる折り曲げ部において樹脂層のクラック等が懸念される。この点、巻き付け端部が重なり合う部分の隣となる折り曲げ部を含む所定範囲において厚さ調整部を設けたため、固定子巻線への絶縁シートの巻き付け時における樹脂層のクラック等を好適に抑制することができる。

第４の手段では、前記固定子コアにおいて、前記スロット内には、前記固定子巻線を構成する複数の導体セグメント（４０）が前記固定子コアの径方向に一列に並べて挿入されており、前記絶縁シートには、前記折り曲げ部と前記複数の導体セグメントの配列方向端部とを含む領域を前記所定範囲として、前記厚さ調整部が設けられている。

上記構成によれば、スロット内において固定子巻線の挿入スペースが大きくなることから、スロット内においてコイル占有率の拡大や、固定子巻線の組み付け性の向上を実現できるものとなっている。

また上記構成では、言うなれば、複数の導体セグメントの配列方向に沿う部分においては樹脂厚さが厚く、配列方向端部となる部分において樹脂厚さが薄いものとなっている。

第５の手段では、前記基材において前記固定子コア側及び前記固定子巻線側の両面に前記樹脂層が設けられる回転電機の固定子であって、前記折り曲げ部において前記固定子コア側及び前記固定子巻線側のうち一方の側に前記厚さ調整部が設けられている。

基材において固定子コア側及び固定子巻線側の両面に樹脂層が設けられる構成では、絶縁性や固定子巻線の固定力を確保する上で有効になると考えられる。そしてかかる構成において、固定子コア側及び固定子巻線側のうち一方の側に厚さ調整部を設ける構成とした。つまり、固定子コア側及び固定子巻線側のうち両方でなく一方のみに樹脂層の厚さ調整部を設ける構成とした。この場合、基材の同一の折り曲げ部において両面に厚さ調整部を設けると、他部分と比べて冷却性の差が過度に大きくなることが懸念されるが、片側の面にのみ厚さ調整部を設ける構成としたため、他部分と比べて冷却性の差が過度に大きくなることを抑制できる。つまり、上記構成によれば、樹脂層のクラック防止を図りつつ、冷却性ばらつきの抑制を実現できる。

第６の手段では、前記絶縁シートには、前記固定子コアの軸方向の端部を含む範囲で前記厚さ調整部が設けられている。

固定子コアのスロットに対してコア軸方向から絶縁シートを挿入する場合には、折り曲げられた状態の絶縁シートの軸方向端部を内側にしぼめ、そのしぼめた側を先頭として、絶縁シートをスロット内に挿入することが考えられる。この場合、絶縁シートの軸方向端部を含む範囲で厚さ調整部（層厚さをゼロ又は薄くした部位）が設けられていることで、そのシート端部を負荷無く内側にしぼめることができる。これにより、絶縁シートの軸方向端部において樹脂層のクラック等を抑制できる。また、絶縁シートをスロットに挿入する際において仮にシート端部がコア端面に当たっても、シート端部における樹脂層のクラック等を抑制できる。

第７の手段では、前記絶縁シートは、前記固定子コアの軸方向端面よりも外側に突出して設けられている。

絶縁シートの一部が固定子コアの軸方向端面よりも外側に突出していると、他部材との接触等により、その突出部分において樹脂層のクラック等が生じ易くなる。この点、上記のとおり樹脂層においてコア軸方向の端部を含む範囲で厚さ調整部が設けられることで、突出部分でのクラック等を抑制できる。

実施形態に係る固定子を搭載した回転電機の軸方向断面図。 固定子の全体を示す斜視図。 固定子コアに導体セグメントを挿入する状態を示す説明図。 固定子の部分断面図。 絶縁シートの断面図。 固定子コアと絶縁シートと固定子巻線との分解斜視図。 折り曲げ加工前の絶縁シートを示す図であり、（ａ）はシート厚さ方向の断面図、（ｂ）は平面図。 折り曲げ加工後の絶縁シートを示す図。 折り曲げ部において内側の厚さ調整部の構成例を示す図。 折り曲げ部において外側の厚さ調整部の構成例を示す図。 折り曲げ部において内側の厚さ調整部の構成例を示す図。 折り曲げ部において外側の厚さ調整部の構成例を示す図。 絶縁シートの別の構成を示す図。

以下、各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

本実施形態に係る回転電機１０は、車両用交流発電機として用いられるものである。回転電機１０は、図１に示すように、回転軸１１に固定された回転子１２と、回転子１２を包囲する位置に設けられる固定子１３と、これら回転子１２及び固定子１３を収容するハウジング１４とを備えている。ハウジング１４は、有底筒状の一対のハウジング部材１４ａ，１４ｂを有し、ハウジング部材１４ａ，１４ｂが開口部同士で接合された状態でボルト１５の締結により一体化されている。

ハウジング１４には軸受け１６，１７が設けられ、この軸受け１６，１７により回転軸１１及び回転子１２が回転自在に支持されている。回転子１２は、固定子１３の内周側に対して径方向に対向する外周側に、周方向に所定距離を隔てて極性が交互に異なるように配置された複数の磁極を有する。これらの磁極は、回転子１２の所定位置に埋設された複数の永久磁石により形成されている。回転子１２の磁極の数は、回転電機により異なるため限定されるものではない。本実施形態では、８極（Ｎ極：４、Ｓ極：４）の回転子が用いられている。

次に、固定子１３について説明する。固定子１３は、図２〜図４に示すように、周方向に複数のスロット２１を有する円環状の固定子コア２０と、固定子コア２０の各スロット２１に分布巻で巻装された３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の固定子巻線３０と、を備えている。

固定子コア２０は、円環状の複数の電磁鋼板２０ａ（図１参照）を固定子コア２０の軸方向に積層して形成された一体型のものである。この固定子コア２０は、円環状のバックコア部２３と、バックコア部２３から径方向内方へ突出し周方向に所定距離を隔てて配列された複数のティース２４とを有し、隣り合うティース２４の間にスロット２１が形成されている。各ティース２４の先端部にはフランジ２５が形成されており、このフランジ２５が、周方向に延びる内側壁部に相当する。固定子コア２０に形成されたスロット２１の数は、回転子１２のＮＳ磁極数（８磁極）に対し、固定子巻線３０の１相あたり２個の割合で形成されている。本実施形態では、８×３×２＝４８により、スロット数が４８個とされている。４８個のスロット２１は、周方向に繰り返し２個ずつ配置されたＵ相スロット、Ｖ相スロット及びＷ相スロットよりなる。

スロット２１は、固定子コア２０の径方向を長手として延びる開口形状をなし、そのスロット長手方向に複数の導体セグメント４０を並べて配置可能となっている。本実施形態では、固定子コア２０のスロット２１を、コア内周側のスロット２１の端部がフランジ２５により狭められ、かつ一部が開通する、いわゆるセミクローズドスロットとしている。ただしこれに代えて、スロット２１を、コア内周側のスロット２１の端部が内側壁部により閉鎖されたクローズドスロットとしてもよい。

固定子巻線３０は、略Ｕ字状をなす複数の導体セグメント４０を用いて構成されている。導体セグメント４０は、一対の直線部４１と、一対の直線部４１の一端同士を連結するターン部４２とからなる。一対の直線部４１は、固定子コア２０の軸方向の厚さよりも大きい長さを有している。ターン部４２の中央部には、固定子コア２０の端面２０ｂに沿って延びる頭頂段部４３が設けられており、頭頂段部４３の両側には、固定子コア２０の端面２０ｂに対して所定の角度で傾斜した傾斜部４４が設けられている。

導体セグメント４０は、断面が長方形の線状材よりなる銅製の導体５１と、導体５１の外周面を被覆する被覆材としての絶縁被膜５２とからなる被覆導線（平角線）を用いて構成され、略Ｕ字形状に塑性変形させることで形成されている。図３に示すように、導体セグメント４０において直線部４１の端部（ターン部４２とは逆側の端部）は、絶縁被膜５２が切除されることで、導体５１が露出した露出部５３となっている。導体セグメント４０においてスロット挿入状態でコア周方向となる側の幅寸法は、スロット２１のコア周方向の開口寸法よりも小さいものとなっている。

固定子コア２０には、スロット２１内に、複数の導体セグメント４０がコア径方向に一列に並べて挿入されている。より具体的には、固定子コア２０には、周方向に隣接して同一相の２個ずつのスロット２１Ａ，２１Ｂが設けられ、そのスロット２１Ａ，２１Ｂには、２個で１組の導体セグメント４０Ａ，４０Ｂが挿入配置される。この場合、２個の導体セグメント４０Ａ，４０Ｂの各々の直線部４１は、同一のスロット２１ではなく、隣接した２個のスロット２１Ａ，２１Ｂに別々に軸方向一端側（図３の上側）から挿入される。すなわち、図３の右側にある２個の導体セグメント４０Ａ，４０Ｂにおいて、一方の導体セグメント４０Ａは、一方の直線部４１が一のスロット２１Ａの最外層（第８層）に挿入され、他方の直線部４１が固定子コア２０の反時計回り方向に１磁極ピッチ（６スロットピッチ）離れた他のスロット２１Ａ（図示せず）の第７層に挿入される。

また、他方の導体セグメント４０Ｂは、一方の直線部４１がスロット２１Ａと隣接したスロット２１Ｂの最外層（第８層）に挿入され、他方の直線部４１が固定子コア２０の反時計回り方向に１磁極ピッチ（６スロットピッチ）離れた他のスロット２１Ｂ（図示せず）の第７層に挿入される。すなわち、２個の導体セグメント４０Ａ，４０Ｂは、周方向に１スロットピッチずれた状態に配置される。このようにして、全スロット２１に対して偶数本の導体セグメント４０の直線部４１が挿入配置される。本実施形態の場合には、図４に示すように、各スロット２１内に、合計８本の直線部４１が径方向１列に整列した状態で収容されている。

スロット２１内には、固定子コア２０と固定子巻線３０（導体セグメント４０）との間を電気絶縁する絶縁シート２６が設けられている。絶縁シート２６は、スロット２１内に挿入される複数（本実施形態では８個）の導体セグメント４０の形状及び大きさに応じて折り曲げられ、これら複数の導体セグメント４０をまとめて囲むように設けられている。これにより、スロット２１内において固定子コア２０の内壁面と導体セグメント４０との間に挟まれた状態となっている。絶縁シート２６は、固定子コア２０の端面２０ｂよりも外側に突出して設けられている。

スロット２１から軸方向他端側（図３の下側）へ延出した一対の直線部４１の先端部は、固定子コア２０の端面２０ｂに対して所定の角度をもって斜めに斜行するように互いに周方向反対側へ捻られ、略半磁極ピッチ分の長さの捻り部４５（図２参照）が形成されている。そして、固定子コア２０の軸方向他端側において、導体セグメント４０の２層ずつの捻り部４５の先端部同士が例えば溶接により接合されることで、各導体セグメント４０が所定のパターンで電気的に接続されている。つまり、固定子１３では、各導体セグメント４０の一対の直線部４１が径方向に１つずれた層にそれぞれ配置される構成において、層ごとに周方向反対側への捻り部４５が形成されることで、各導体セグメント４０同士が連続的に接続されている。

この場合、所定の導体セグメント４０が直列に接続されて、各スロット２１内に収容された第ｍ層（ｍは１以上の自然数）と第ｍ＋１層のスロット収容部（直線部４１）とが電気的に接続されることにより、固定子コア２０のスロット２１に沿って周方向に波巻きにて各相巻線３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗが巻回され、その各相巻線３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗにより固定子巻線３０が形成されている。なお、固定子巻線３０は、各相巻線３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗの巻線端が星型結線で結線されている。

固定子コア２０に固定子巻線３０が巻装された状態では、固定子コア２０の軸方向一端側に、その一端側の端面２０ｂからスロット２１の外部に複数のターン部４２が突出し、これにより全体としてリング状の第１コイルエンド部４７（図２参照）が形成されている。また、固定子コア２０の軸方向他端側には、その他端側の端面からスロット２１の外部に複数の捻り部４５及び端末接合部４６が突出し、これにより全体としてリング状の第２コイルエンド部４８（図２参照）が形成されている。第１コイルエンド部４７では、導体セグメント４０のターン部４２により６スロットピッチでスロット間の電気接続がなされ、第２コイルエンド部４８では、捻り部４５及び端末接合部４６により６スロットピッチでスロット間の電気接続がなされている。

次に、スロット２１内において固定子コア２０と導体セグメント４０との間に設けられる絶縁シート２６について詳しく説明する。

図５は、絶縁シート２６の断面図である。絶縁シート２６は、シート状の基材６１と、基材６１の両面に設けられ、外部刺激により硬化及び発泡する硬化性発泡樹脂よりなる樹脂層６２とを有している。基材６１は、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂からなる所定強度を有するシート材である。また、樹脂層６２は、外部刺激により硬化及び発泡する硬化性発泡樹脂よりなる。例えば、樹脂層６２は、熱硬化樹脂であるエポキシ樹脂に、熱刺激により発泡するビーズが分散されることで構成されている。樹脂層６２は、基材６１の両面に塗布されることで設けられており、その厚さは例えば数１０μｍ〜１ｍ程度である。樹脂層６２は、基材６１の外側でスロット内壁面に対して接着され、基材６１の内側で固定子巻線３０に対して接着される。その意味からすると、樹脂層６２は接着層であるとも言える。

なお、基材６１として、樹脂材に代えて不織布を用いることも可能である。また、樹脂層６２において、発泡材として、ビーズ以外にアクリルやウレタンを用いることも可能である。熱硬化樹脂に代えて、紫外線の照射（紫外線刺激）により硬化する紫外線硬化樹脂や、嫌気により硬化する嫌気性硬化樹脂を用いることも可能である。

ところで、絶縁シート２６は、導体セグメント４０の形状及び大きさに応じて折り曲げられた状態でスロット２１内に挿入されているが、折り曲げ部において樹脂層６２のクラックや剥がれ等が生じることが懸念される。この不都合について固定子１３の製造手順と共に説明する。

固定子１３の製造に際しては、図６に示す状態で、固定子コア２０に対して絶縁シート２６と固定子巻線３０（導体セグメント４０）とが組み付けられる。この組み付け時には、複数の導体セグメント４０が所定の配列で互いに組み合わされて固定子巻線３０が形成されており、導体セグメント４０の直線部４１が８個ずつ一列に接合されている。また、絶縁シート２６は、８個の導体セグメント４０の直線部４１を囲むことができるように、４カ所で折り曲げ成形されている。つまり、スロット２１には、径方向外側においてバックコア部２３とティース２４とにより２カ所に第１角部Ａ１が形成されるとともに、径方向内側においてティース２４とフランジ２５とにより２カ所に第２角部Ａ２が形成されている。そして、絶縁シート２６には、スロット２１の角部Ａ１に対応する２カ所に折り曲げ部Ｂ１が形成されるとともに、角部Ａ２に対応する２カ所に折り曲げ部Ｂ２が形成されている。

なお、スロット２１内に絶縁シート２６が挿入された状態では、絶縁シート２６は折り曲げ部Ｂ１，Ｂ２で略９０度で折り曲げられた状態となっているが、スロット２１への挿入前は、絶縁シート２６は９０度よりも大きい角度（鈍角）で塑性変形された状態となっている。ただし、絶縁シート２６が略９０度の折り曲げ角度で塑性変形されるようになっていてもよい。また、図６では、スロット２１の径方向外側で絶縁シート２６の端部どうしが重ね合わされているが、これを変更し、スロット２１の径方向内側で絶縁シート２６の端部どうしが重ね合わされていてもよい。

固定子コア２０に対して絶縁シート２６と固定子巻線３０とを組み付ける際には、例えば先に絶縁シート２６の組み付けが行われ、後に固定子巻線３０の組み付けが行われる。そして、スロット２１内に配置された絶縁シート２６に対して熱刺激を付与することで、樹脂層６２が発泡及び硬化される。なお、樹脂層６２は、固定子コア２０に対する組み付け前におけるシート折り曲げ成形時に、エポキシ樹脂が完全には硬化していない半硬化状態（いわゆるＢステージ状態）となっており、固定子コア２０への組み付け後の加熱及びその後の冷却により完全硬化する。

固定子１３の製造過程では、絶縁シート２６の折り曲げ成形時において樹脂層６２でのクラック発生が懸念される。また、固定子コア２０に対して絶縁シート２６を組み付ける際に、絶縁シート２６の折り曲げ部Ｂ１，Ｂ２がスロット内壁に当たることで、その折り曲げ部Ｂ１，Ｂ２において外側の樹脂層６２にクラック等が生じることが懸念される。さらに、絶縁シート２６の内側に固定子巻線３０を組み付ける際に、固定子巻線３０の角部が絶縁シート２６の折り曲げ部Ｂ１，Ｂ２に当たることで、その折り曲げ部Ｂ１，Ｂ２において内側の樹脂層６２にクラック等が生じることが懸念される。

そこで本実施形態では、絶縁シート２６において、導体セグメント４０の折り曲げ部Ｂ１，Ｂ２に相当する部位で樹脂層６２を部分的に無くし、それにより樹脂層６２におけるクラック等の発生を抑制することとしている。

図７は、折り曲げ加工前の絶縁シート２６を示す図であり、（ａ）はシート厚さ方向の断面図、（ｂ）は平面図である。図８は、折り曲げ加工後の絶縁シート２６を示す図である。

絶縁シート２６には、基材６１の両面に樹脂層６２が形成されている。樹脂層６２は、所定厚さで設けられているが、基材６１の折り曲げ部Ｂ１，Ｂ２に相当する部位で樹脂層６２の厚さが部分的にゼロにされ、その厚さゼロの部分が厚さ調整部６３となっている。なお、厚さ調整部６３は、樹脂層６２が部分的に無くなっていることからすると、間引き部であるとも言える。厚さ調整部６３は、絶縁シート２６において基材６１の折り曲げ部Ｂ１，Ｂ２を含む所定範囲で複数設けられ、その所定範囲の幅は例えば０．５〜２０ｍｍ程度であるとよい。折り曲げ部の頂点からの距離で言えば、例えば０．３〜１０ｍｍ程度で厚さ調整部６３が設けられているとよい。樹脂層６２において、厚さ調整部６３の両隣となる部位はスロット２１内において直線状に配置される部分であり、その直線部分では樹脂層６２の厚さが均等になっているとよい。

絶縁シート２６において、図７（ｂ）の左右方向が導体セグメント４０に対して巻き付けが行われる巻き付け方向であり、上下方向が固定子コア２０の軸方向である。樹脂層６２における厚さ調整部６３は、コア軸方向の一端から他端に延びるように設けられている。また、絶縁シート２６のコア軸方向の長さＬ１は、固定子コア２０の軸方向長さよりも大きいものとなっている。そのため、スロット２１内に絶縁シート２６を挿入した状態では、固定子コア２０の一端側及び他端側の両方において、固定子コア２０の軸方向端面よりも外側に絶縁シート２６が突出するようになっている。要するに、絶縁シート２６では、固定子コア２０の端面から外側に突出する部分を含めて、コア軸方向における全域で厚さ調整部６３が設けられている。

固定子コア２０のスロット２１に対してコア軸方向から絶縁シート２６を挿入する場合には、折り曲げられた状態の絶縁シート２６の軸方向端部が内側にしぼめられ、そのしぼめられた側を先頭として、絶縁シート２６がスロット２１内に挿入される。この場合、絶縁シート２６の軸方向端部を含む範囲で厚さ調整部６３が設けられていることで、そのシート端部を負荷無く内側にしぼめることができる。これにより、絶縁シート２６の軸方向端部において樹脂層６２のクラック等が抑制される。また、絶縁シート２６をスロット２１に挿入する際において仮にシート端部がコア端面に当たっても、シート端部における樹脂層６２のクラック等が抑制される。

絶縁シート２６において、巻き付け方向（図７の左右方向）の両端部は互いに重ね合わされ、樹脂層６２どうしが互いに接触して重なるようになっている。絶縁シート２６には、その重ね合わせ部分の隣となる折り曲げ部Ｂ１を含む所定範囲に厚さ調整部６３が設けられている。

図７に示す絶縁シート２６の製造に際しては、例えば、基材６１において厚さ調整部６３に相当する部位にマスキングを施しておき、その状態で基材６１の表面に樹脂層６２を塗布するとよい。又は、基材６１の全面に樹脂層６２を塗布した後に、厚さ調整部６３に相当する部位において樹脂層６２の除去を行うようにしてもよい。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

固定子コア２０のスロット２１に挿入される絶縁シート２６において、基材６１の折り曲げ部Ｂ１，Ｂ２を含む所定範囲に、樹脂層６２の厚さをゼロにすることで厚さ調整部６３を設ける構成とした。これにより、基材６１の折り曲げ部Ｂ１，Ｂ２においてクラックや剥がれ等が生じにくくなる。その結果、絶縁シート２６について樹脂層６２のクラック等の不具合を抑制することができる。

つまり、上記構成により、絶縁シート２６を折り曲げる際に樹脂層６２にクラックが生じたり、絶縁シート２６をスロット２１に挿入する際や絶縁シート２６の内側に固定子巻線３０を組み付ける際に樹脂層６２のクラックや剥がれが生じたりすることを抑制できる。これにより、回転電機１０の固定子１３において固定子巻線３０に対する絶縁性や固定力が意図せず低下するといった不都合を抑制できるものとなっている。

固定子コア２０のスロット２１が、バックコア部２３と一対のティース２４とフランジ２５とに囲まれて形成されている場合、スロット２１においては径方向外側（すなわちバックコア部２３側）だけでなく、径方向内側にも角部が形成される。上記構成では、スロット２１における径方向外側の第１角部Ａ１と径方向内側の第２角部Ａ２とに対応する折り曲げ部Ｂ１，Ｂ２においてそれぞれ樹脂層６２の厚さが調整されているため、スロット２１における径方向外側及び内側のいずれにおいても絶縁シート２６で樹脂層６２のクラック等を抑制することができる。

絶縁シート２６を固定子巻線３０に巻き付ける際には、固定子巻線３０への絶縁シート２６の組み付け後に巻き付け端部の重ね合わせの作業が行われ、その重ね合わせ部分の隣となる折り曲げ部Ｂ２において樹脂層６２のクラック等が懸念される。この点、巻き付け端部が重なり合う部分の隣となる折り曲げ部Ｂ２を含む所定範囲において厚さ調整部６３を設けたため、固定子巻線３０への絶縁シート２６の巻き付け時における樹脂層６２のクラック等を好適に抑制することができる。

絶縁シート２６において、固定子コア２０の軸方向端部を含む範囲で厚さ調整部６３を設けたため、絶縁シート２６をスロット２１内に挿入する際にそのシート端部を負荷無く内側にしぼめることができる。これにより、絶縁シート２６の軸方向端部において樹脂層６２のクラック等を抑制できる。また、絶縁シート２６をスロット２１に挿入する際において仮にシート端部がコア端面に当たっても、シート端部における樹脂層６２のクラック等を抑制できる。

絶縁シート２６の一部が固定子コア２０の軸方向端面よりも外側に突出していると、他部材との接触等により、その突出部分において樹脂層６２のクラック等が生じ易くなる。この点、上記のとおり樹脂層６２においてコア軸方向の端部を含む範囲で厚さ調整部６３が設けられていることで、突出部分でのクラック等を抑制できる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・絶縁シート２６において、基材６１の両面、すなわち内側（固定子巻線３０側）及び外側（固定子コア２０側）の両面の樹脂層６２のうちいずれか一方のみに厚さ調整部６３が設けられていてもよい。つまり、折り曲げ状態での内側及び外側のいずれか一方において、厚さ調整部６３が設けられていてもよい。また、厚さ調整部６３は、基材６１の折り曲げ部Ｂ１，Ｂ２を含む所定範囲において、樹脂層６２の厚さがゼロ又は所定範囲に隣り合う部位よりも薄くなっていればよい。以下、厚さ調整部６３の構成例を説明する。ここでは、
（１）折り曲げ部Ｂ２において内側の厚さ調整部６３と、
（２）折り曲げ部Ｂ２において外側の厚さ調整部６３と、
（３）折り曲げ部Ｂ１において内側の厚さ調整部６３と、
（４）折り曲げ部Ｂ１において外側の厚さ調整部６３と、
に分けて、これら各厚さ調整部６３の構成例を図９〜図１２を用いて説明する。

図９は、折り曲げ部Ｂ２において内側の厚さ調整部６３の構成例を示す図である。
・図９（ａ）では、折り曲げ部Ｂ２を含む２カ所の所定範囲において、樹脂層６２の厚さをゼロにすることで厚さ調整部６３が設けられている。
・図９（ｂ）では、折り曲げ部Ｂ２を含む２カ所の所定範囲において、樹脂層６２の厚さを所定範囲に隣り合う部位よりも薄くすることで厚さ調整部６３が設けられている。
・図９（ｃ）では、隣り合う２つの折り曲げ部Ｂ２とその間の部分とを含む所定範囲において、樹脂層６２の厚さをゼロにすることで厚さ調整部６３が設けられている。
・図９（ｄ）では、隣り合う２つの折り曲げ部Ｂ２とその間の部分とを含む所定範囲において、樹脂層６２の厚さを所定範囲に隣り合う部位よりも薄くすることで厚さ調整部６３が設けられている。

なお、図９（ｂ）、（ｄ）では、絶縁シート２６における樹脂層６２の厚さが均一であるとした場合において、折り曲げ部Ｂ２を含む所定範囲に、樹脂層６２の厚さを所定範囲以外の部位よりも薄くすることで厚さ調整部６３が設けられている。この場合、厚さ調整部６３においては、他の樹脂層６２における平均樹脂厚さよりも樹脂厚さが薄くなっているとよい。この点、後述の図１０〜図１２においても同様である。

図１０は、折り曲げ部Ｂ２において外側の厚さ調整部６３の構成例を示す図である。
・図１０（ａ）では、折り曲げ部Ｂ２を含む２カ所の所定範囲において、樹脂層６２の厚さをゼロにすることで厚さ調整部６３が設けられている。
・図１０（ｂ）では、折り曲げ部Ｂ２を含む２カ所の所定範囲において、樹脂層６２の厚さを所定範囲に隣り合う部位よりも薄くすることで厚さ調整部６３が設けられている。
・図１０（ｃ）では、隣り合う２つの折り曲げ部Ｂ２とその間の部分とを含む所定範囲において、樹脂層６２の厚さをゼロにすることで厚さ調整部６３が設けられている。
・図１０（ｄ）では、隣り合う２つの折り曲げ部Ｂ２とその間の部分とを含む所定範囲において、樹脂層６２の厚さを所定範囲に隣り合う部位よりも薄くすることで厚さ調整部６３が設けられている。

図１１は、折り曲げ部Ｂ１において内側の厚さ調整部６３の構成例を示す図である。
・図１１（ａ）では、折り曲げ部Ｂ１を含む所定範囲において、樹脂層６２の厚さをゼロにすることで厚さ調整部６３が設けられている。
・図１１（ｂ）では、折り曲げ部Ｂ１を含む所定範囲において、樹脂層６２の厚さを所定範囲に隣り合う部位よりも薄くすることで厚さ調整部６３が設けられている。

図１２は、折り曲げ部Ｂ２において外側の厚さ調整部６３の構成例を示す図である。
・図１２（ａ）では、折り曲げ部Ｂ１を含む所定範囲において、樹脂層６２の厚さをゼロにすることで厚さ調整部６３が設けられている。
・図１２（ｂ）では、折り曲げ部Ｂ１を含む所定範囲において、樹脂層６２の厚さを所定範囲に隣り合う部位よりも薄くすることで厚さ調整部６３が設けられている。

図９（ａ）、図１０（ａ）、図１１（ａ）、図１２（ａ）の構成によれば、スロット２１内の絶縁シート２６の折り曲げ部付近においてコア軸方向に貫通する空間部を形成することが可能となる。そのため、固定子１３の冷却を必要とする場合において、折り曲げ部付近の空間を冷媒通路として用いることが可能となる。

図９（ｂ）、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）、図１２（ｂ）の構成によれば、基材６１の表面において樹脂材にて被覆されていない部分を無くす（又は減らす）ことができるため、基材６１の保護を図る上で好適である。

図９（ｃ）、図１０（ｃ）の構成によれば、スロット２１内において固定子巻線３０の挿入スペースが大きくなり、コイル占有率を大きくすることが可能となる。また、固定子巻線３０の組み付け性の向上を図ることができる。

図９（ｄ）、図１０（ｄ）の構成によれば、基材６１表面において樹脂材にて被覆されていない部分を無くす（又は減らす）ことができるため、基材６１の保護を図る上で好適である。

ここで、図９（ｃ）、（ｄ）、図１０（ｃ）、（ｄ）に関して言えば、その構成は、絶縁シート２６に、折り曲げ部Ｂ２と複数の導体セグメント４０の配列方向端部（図の上下方向上端部）とを含む領域を所定範囲として、厚さ調整部６３が設けられているものとなっている。この場合、スロット２１内においてコイル占有率の拡大や、固定子巻線３０の組み付け性の向上を実現できるものとなっている。

図９（ａ）〜（ｄ）の構成、図１０（ａ）〜（ｄ）の構成、図１１（ａ）〜（ｂ）の構成、図１２（ａ）〜（ｂ）の構成は、いずれも任意に組み合わせることが可能である。厚さ調整部６３において、厚さ調整部６３でない部分の樹脂層６２との境界部を、樹脂厚さを徐々に薄くすることで繋ぐようにすることも可能である。

絶縁シート２６の外側全面に樹脂層６２を形成する構成、又は外側全面に樹脂層６２を形成しない構成とし、その上で図９（ａ）〜（ｄ）の構成や図１１（ａ）〜（ｂ）の構成を採用することも可能である。また、絶縁シート２６の内側全面に樹脂層６２を形成する構成、又は内側全面に樹脂層６２を形成しない構成とし、その上で図１０（ａ）〜（ｄ）の構成や図１２（ａ）〜（ｂ）の構成を採用することも可能である。

図１３（ａ）には、絶縁シート２６の外側全面に樹脂層６２を形成した構成において、図９（ａ）及び図１１（ａ）の構成を採用したものを示し、図１３（ｂ）には、絶縁シート２６の内側全面に樹脂層６２を形成した構成において、図１０（ａ）及び図１２（ａ）の構成を採用したものを示す。

この場合、図１３（ａ）の構成では、基材６１の両面に樹脂層６２が設けられた上で、折り曲げ部Ｂ１，Ｂ２の内側にのみ厚さ調整部６３が複数設けられている。また、図１３（ｂ）の構成では、基材６１の両面に樹脂層６２が設けられた上で、折り曲げ部Ｂ１，Ｂ２の外側にのみ厚さ調整部６３が複数設けられている。これらの構成では、例えば折り曲げ部Ｂ１を含む内外の所定範囲において、基材６１の両面のうち一方のみに厚さ調整部６３が設けられている。

基材６１の両面に樹脂層６２が設けられる構成では、絶縁性や固定子巻線３０の固定力を確保する上で有効になると考えられる。ただし、基材６１の同一の折り曲げ部において両面に厚さ調整部６３を設けると、他部分と比べて冷却性の差が過度に大きくなることが懸念される。この点上記構成では、片側の面にのみ厚さ調整部６３を設ける構成としたため、他部分と比べて冷却性の差が過度に大きくなることを抑制できる。つまり、上記構成の絶縁シート２６によれば、樹脂層６２のクラック防止を図りつつ、冷却性ばらつきの抑制を実現できる。

図１３（ａ），（ｂ）の変形例として、折り曲げ部Ｂ１では内側にのみ厚さ調整部６３が設けられるとともに、折り曲げ部Ｂ２では外側にのみ厚さ調整部６３が設けられていてもよい。また、その逆の構成であってもよい。

・上記実施形態では、固定子コア２０のスロット２１を、セミクローズドスロット又はクローズドスロットとしたが、これに代えて、スロット内周側に内側壁部を有していないオープンスロットとしてもよい。スロット２１をオープンスロットとする場合には、スロット２１に、径方向外側においてバックコア部２３とティース２４とにより２カ所に角部Ａ１が形成され、絶縁シート２６には、スロット２１の角部Ａ１に対応する２カ所に折り曲げ部Ｂ１が形成されるものとなる。この場合、固定子１３の製造に際しては、固定子巻線３０に応じて折り曲げ成形された絶縁シート２６が固定子巻線３０に組み付けられ、その状態で絶縁シート２６及び固定子巻線３０が固定子コア２０に対して組み付けられる。
絶縁シート２６においては、折り曲げ部Ｂ１を含む所定範囲において厚さ調整部６３が設けられているとよい。

・導体セグメント４０は、断面矩形状をなすものに限られず、断面円形状をなすものであってもよい。

・回転電機は、車両に搭載される発電機、電動機、あるいはそれら両者の機能を発揮し得るものとして実用化できる。また、車両搭載以外の用途にて、上記構成の回転電機を用いることも可能である。

１３…固定子、２０…固定子コア、２１…スロット、２６…絶縁シート、３０…固定子巻線、６１…基材、６２…樹脂層、６３…厚さ調整部、Ｂ１，Ｂ２…折り曲げ部。

Claims (7)

1. 円環状をなし、周方向に複数のスロット（２１）を有する固定子コア（２０）と、
   前記スロットに巻装された固定子巻線（３０）と、
   前記スロットにおいて前記固定子コアの内壁面と前記固定子巻線との間に挟まれた状態で設けられる絶縁シート（２６）と、
   を備える回転電機の固定子（１３）であって、
   前記絶縁シートは、
   シート状の基材（６１）と、
   前記基材の両面のうち少なくとも一方に設けられ、外部刺激により硬化及び発泡する硬化性発泡樹脂よりなる樹脂層（６２）と、
   を有し、
   前記基材は、前記スロットの内壁面における角部（Ａ１，Ａ２）に応じて形成された折り曲げ部（Ｂ１，Ｂ２）を有し、
   前記絶縁シートには、前記折り曲げ部を含む所定範囲において、前記樹脂層の厚さをゼロ又は前記所定範囲に隣り合う部位よりも薄くした厚さ調整部（６３）が設けられている回転電機の固定子。
2. 前記スロットは、前記固定子コアのバックコア部（２３）と該バックコア部から径方向内側に延びる一対のティース（２４）とにより区画されており、前記ティースにおける径方向内側の先端部には、周方向に延びる内側壁部（２５）が形成されており、
   前記基材は、前記スロットにおいて前記バックコア部と前記ティースとにより形成される第１角部（Ａ１）と、前記ティースと前記内側壁部とにより形成される第２角部（Ａ２）とにそれぞれ対応する位置に前記折り曲げ部を有しており、
   前記絶縁シートには、前記第１角部及び前記第２角部に対応する前記折り曲げ部を含む所定範囲において前記厚さ調整部が設けられている請求項１に記載の回転電機の固定子。
3. 前記絶縁シートは、前記固定子巻線に対して巻き付ける方向の端部どうしが、前記スロット内における径方向内側又は径方向外側の端部にて互いに重なり合う状態で設けられており、
   前記絶縁シートにおいて前記端部どうしが重なり合う部分に前記樹脂層が設けられており、その重なり合う部分の隣となる前記折り曲げ部を含む所定範囲において前記厚さ調整部が設けられている請求項２に記載の回転電機の固定子。
4. 前記固定子コアにおいて、前記スロット内には、前記固定子巻線を構成する複数の導体セグメント（４０）が前記固定子コアの径方向に一列に並べて挿入されており、
   前記絶縁シートには、前記折り曲げ部と前記複数の導体セグメントの配列方向端部とを含む領域を前記所定範囲として、前記厚さ調整部が設けられている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
5. 前記基材において前記固定子コア側及び前記固定子巻線側の両面に前記樹脂層が設けられる回転電機の固定子であって、
   前記折り曲げ部において前記固定子コア側及び前記固定子巻線側のうち一方の側に前記厚さ調整部が設けられている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
6. 前記絶縁シートには、前記固定子コアの軸方向の端部を含む範囲で前記厚さ調整部が設けられている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
7. 前記絶縁シートは、前記固定子コアの軸方向端面よりも外側に突出して設けられている請求項６に記載の回転電機の固定子。

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