JP2018198515A - 回転電機の固定子の絶縁フィルム、回転電機の固定子、および固定子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】形状が簡単で組み立て性が高く、絶縁の信頼性が高い回転電機の固定子の絶縁フィルム、回転電機の固定子、および固定子の製造方法を提供する。【解決手段】分割鉄心１１と、ティース部１１ｂに巻線するコイル４との間、および隣り合うコイル４間を電気的に絶縁する回転電機１００の固定子１の絶縁フィルム２０であって、絶縁フィルム２０は、ティース部１１ｂの周方向側面を覆うティース部絶縁部２２と、分割ヨーク部１１ａの内周面を覆うヨーク部絶縁部２３と、ヨーク部絶縁部２３に繋がり、周方向に隣り合うスロット部Ｓ内に収納されたコイル４の間を絶縁するスロット間絶縁部２１ｏｕｔとを有し、スロット間絶縁部２１ｏｕｔの軸方向の一端から、軸方向に向かって、スロット間絶縁部２１ｏｕｔの他端に届かない範囲に渡って、径方向外側に折れる折り目を有する。【選択図】図１７

Description

この発明は、空調用圧縮機などに搭載される回転電機であって、特に分割された鉄心に集中巻きの巻線を施した後、複数の分割鉄心を円筒状に組み立ててなる回転電機の固定子の絶縁フィルム、回転電機の固定子、および固定子の製造方法に関するものである。

従来の回転電機において、複数のスロットを有する鉄心と、鉄心の軸方向両端に設けられた巻枠（インシュレータ）と、前記スロットの内部に挿入され、前記スロット内に配置された巻線と鉄心を電気的に絶縁する絶縁紙（絶縁フィルム）とからなり、前記鉄心が、前記スロットの軸方向端部が広がるように段差部を有するとともに、前記インシュレータがスロットの軸方向に伸びる薄肉部を有し、前記薄肉部が前記鉄心の段差部に収納されるとともに、前記薄肉部に重なるように前記絶縁紙を配置したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１によれば、巻線と鉄心の絶縁距離が、前記薄肉部と絶縁紙の重なった部分で構成されるため、絶縁紙をコア両端部から突出させることなく、巻枠のスロット内（巻線側）に出っ張る部分を無くしてスロット断面積を大きくできることから、鉄心の断面積減少を抑制した高特性の回転電機を得ることができるとしている。

特開２００３‐１１１３２９号公報（４頁、段落００２３〜５頁、段落００２９、図１、図２）

特許文献１に係る回転電機の固定子では、絶縁フィルムを超音波溶着でインシュレータに固定する例が示されている。この場合、等別な絶縁フィルムの溶着装置と、この装置を用いる溶着工程とが必要となり、回転電機を製造するための設備投資および製造コストの増加が避けられないという課題があった。

また、絶縁フィルムの溶着程度の管理が不十分な場合、溶着の程度が強過ぎる場合は、絶縁フィルムに穴が開き、逆に、溶着の程度が弱過ぎる場合は、接合に失敗するなどの不具合が生じ、固定子のコイルと鉄心の絶縁状態の信頼性に問題が生じる恐れがあるという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、形状が簡単で組み立て性が高く、絶縁の信頼性が高い回転電機の固定子の絶縁フィルム、回転電機の固定子、および固定子の製造方法を提供することを目的とする。

この発明に係る回転電機の固定子の絶縁フィルムは、
分割ヨーク部と前記分割ヨーク部の内周面の周方向中央部から径方向内側に突出するティース部とからなる分割鉄心と、前記ティース部に巻線するコイルとの間、および隣り合うコイル間を電気的に絶縁する回転電機の固定子の絶縁フィルムであって、
前記絶縁フィルムは、
前記ティース部の周方向側面を覆うティース部絶縁部と、
前記分割ヨーク部の内周面を覆うヨーク部絶縁部と、
前記ヨーク部絶縁部に繋がり、周方向に隣り合うスロット部内に収納された前記コイルの間を絶縁するスロット間絶縁部とを有し、
前記スロット間絶縁部の軸方向の一端から、軸方向に向かって、前記スロット間絶縁部の他端に届かない範囲に渡って、径方向外側に折れる折り目を有するものである。

また、この発明に係る回転電機の固定子の絶縁フィルムは、
分割ヨーク部と前記分割ヨーク部の内周面の周方向中央部から径方向内側に突出するティース部とからなる分割鉄心と、
前記ティース部に巻線するコイルとの間、および隣り合うコイル間を電気的に絶縁する回転電機の固定子の絶縁フィルムであって、
前記絶縁フィルムは、
前記ティース部の周方向側面を覆うティース部絶縁部と、
前記分割ヨーク部の内周面を覆うヨーク部絶縁部と、
前記ヨーク部絶縁部に繋がり、周方向に隣り合うスロット部内に収納された前記コイルの間を絶縁するスロット間絶縁部とを有し、
前記絶縁フィルムは、前記分割ヨーク部の軸方向端面を覆い、軸方向上方に突出する外鍔に係止する係止部を軸方向の一端に有するものである。

また、この発明に係る回転電機の固定子は、
分割ヨーク部と前記分割ヨーク部の内周面の周方向中央部から径方向内側に突出するティース部とからなる分割鉄心と、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の絶縁フィルムと、
前記絶縁フィルムを介して前記ティース部に巻線された前記コイルとからなる複数の分割固定子を、環状に組み合わせてなるものである。

また、この発明に係る固定子の製造方法は、
分割ヨーク部と前記分割ヨーク部の内周面の周方向中央部から径方向内側に突出するティース部とからなる分割鉄心と、
前記ティース部に巻線するコイルとの間、および隣り合うコイル間を電気的に絶縁する絶縁フィルムを有する固定子の製造方法であって、
前記ティース部の周方向側面を覆うティース部絶縁部と、
前記分割ヨーク部の内周面を覆うヨーク部絶縁部と、
前記ヨーク部絶縁部に繋がり、周方向に隣り合うスロット部内に収納された前記コイルの間を絶縁するスロット間絶縁部とを有する一対の前記絶縁フィルムを、それぞれ前記分割鉄心の各スロット部内に仮挿入する絶縁フィルム仮挿入工程と、
密着治具により２つの前記絶縁フィルムを、前記分割鉄心の前記ティース部の周方向側面と前記分割ヨーク部の内周面とに密着させる絶縁フィルム密着工程と、
２つ前記絶縁フィルムの、それぞれの前記スロット間絶縁部の巻き始め側端部を押圧治具により、径方向外側に押圧する絶縁フィルム押圧工程と、
前記絶縁フィルム押圧工程の後、前記密着治具を退避させる密着治具退避工程と、
前記ティース部に、前記絶縁フィルムを介して前記コイルを巻線する巻線工程とを有するものである。

この発明に係る、回転電機の固定子の絶縁フィルム、回転電機の固定子、および固定子の製造方法によれば、絶縁フィルムの溶着工程を省略し、絶縁フィルムをスロット部内に保持した状態で分割鉄心を巻線工程へ投入できる。
また、巻線中においては、絶縁フィルムのヨーク部絶縁部を保持する治具が必要ないために、大きな巻線領域を確保できる。
また、分割鉄心の軸方向に非対称な（対称軸を有しない）形状を有する押圧治具により、絶縁フィルムのスロット間絶縁部を外周側に押さえながらコイルを巻線することにより、巻線中の絶縁フィルムの膨らみを抑制し、ワイヤが絶縁フィルムの膨らみによって、設計位置からずれてコイルの巻乱れが生じることを防止でき、コイルの占積率を向上できる。このように、形状が簡単で組み立て性が高く、絶縁の信頼性が高い回転電機の固定子の絶縁フィルム、回転電機の固定子、および固定子の製造方法を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る固定子の上面図である。 この発明の実施の形態１に係る分割固定子の断面図である。 この発明の実施の形態１に係る分割鉄心と、巻枠と、絶縁フィルムの構成を示す分解斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の製造工程を示すフロー図である。 この発明の実施の形態１に係る巻枠を装着した分割鉄心と、分割鉄心のスロット部に仮挿入された絶縁フィルムの軸方向に垂直な断面図である。 この発明の実施の形態１に係る巻枠を装着した分割鉄心と、分割鉄心のスロット部の構成面に密着された絶縁フィルムの軸方向に垂直な断面図である。 この発明の実施の形態１に係る絶縁フィルムのスロット間絶縁部を、押圧治具によって押圧している状態を示す断面図である。 図７の密着治具を退避させた後の状態を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係る巻枠と絶縁フィルムとを密着させた分割鉄心を径方向内側から見た図である。 この発明の実施の形態１に係る巻枠と絶縁フィルムとを装着した分割鉄心にワイヤを巻回している状態を示す図である。 図１０のＡ−Ａ線における断面図である。 この発明の実施の形態１に係るワイヤが、分割鉄心の径方向内側から見てティース部の右側面を、巻き始め側から巻き終わり側に向かって巻回し終わった状態を示す図である。 図１２のＢ−Ｂ線における断面図である。 図１２に対応する比較例の図である。 図１１に対応する比較例の図である。 この発明の実施の形態１に係る押圧治具の他の例を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る絶縁フィルムの斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る絶縁フィルムの軸方向に垂直な断面図である。 この発明の実施の形態２に係る巻枠を装着した分割鉄心と、分割鉄心のスロット部に仮挿入された絶縁フィルムの軸方向に垂直な断面図である。 この発明の実施の形態２に係る巻枠を装着した分割鉄心と、分割鉄心のスロット部の構成面に密着された絶縁フィルムの軸方向に垂直な断面図である。 この発明の実施の形態２に係る絶縁フィルムのスロット間絶縁部を、押圧治具によって押圧している状態を示す断面図である。 この発明の実施の形態２に係る折り目の位置関係を示す断面図である。 この発明の実施の形態２に係る巻線時の分割鉄心と絶縁フィルムとコイルの状態を示す断面図である。 この発明の実施の形態３に係る絶縁フィルムの斜視図である。 この発明の実施の形態３に係る巻枠を装着した分割鉄心と、分割鉄心のスロット部に仮挿入された絶縁フィルムの軸方向に垂直な断面図である。 この発明の実施の形態３に係る巻枠を装着した分割鉄心と、分割鉄心のスロット部の構成面に密着された絶縁フィルムの図である。 この発明の実施の形態３に係る絶縁フィルムのスロット間絶縁部を、押圧治具によって押圧している状態を示す図である。 図２７の密着治具を退避させた後の状態を示す断面図である。 この発明の実施の形態３に係る巻線時の分割鉄心と絶縁フィルムとコイルの状態を示す断面図である。 この発明の実施の形態４に係る絶縁フィルムの斜視図である。 この発明の実施の形態４に係る絶縁フィルムのスロット間絶縁部を、押圧治具によって押圧している状態を示す断面図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子の絶縁フィルム、回転電機の固定子、および固定子の製造方法を、図を用いて説明する。
なお、本明細書において特に断り無く「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内周面」、「外周面」、というときは、それぞれ、固定子、又は分割鉄心が固定子となったときの「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内周面」、「外周面」をいうものとする。また、この明細書で、特に断り無く「上」、「下」と言うときは、基準となる場所において、固定子、又は分割鉄心が固定子となった場合における軸方向に垂直な面を想定し、その面を境界として固定子の中心点が含まれる側を「下」、その反対を「上」とする。また、高さの高低を比較する場合は、固定子、又は分割鉄心が固定子となったときの中心からの距離が長い方を「高い」とする。

図１は、この発明の実施の形態１に係る回転電機１００の上面図である。図１では、固定子のコイルは、省略している。
図２は、分割鉄心１１にコイル４を巻線した分割固定子１０の断面図である。
図３は、分割鉄心１１と、一対の巻枠３０と、一対の絶縁フィルム２０の構成を示す分解斜視図である。

図１に示すように、回転電機１００は、固定子１と回転子２とからなり、固定子１は、９個の分割固定子１０を環状に組み合わせてなる。そして、固定子１の径方向内側に、固定子１の内周面に外周面を対向させるように回転子２が回転可能に保持されている。

図３に示すように、分割鉄心１１は、環状のヨーク部を９等分した分割ヨーク部１１ａと分割ヨーク部１１ａの内周面の周方向中央部から、径方向内側に突出するティース部１１ｂと、ティース部１１ｂの径方向内側先端から周方向に突出するシュー部１１ｃとからなる。

分割鉄心１１の軸方向両端部には、樹脂製の巻枠３０が装着される。そして、コイル４を収納するスロット部Ｓの部分には、スロット部Ｓを形成する分割鉄心１１の表面、すなわち、分割ヨーク部１１ａの内周面と、ティース部１１ｂの周方向側面と、シュー部１１ｃの外周面とを覆い、かつ、ティース部１１ｂに巻線されるコイル４を包み込むために用いる樹脂製の絶縁フィルム２０が装着される。絶縁フィルム２０は、コイル４と分割鉄心１１との間、および、隣り合うコイル４間を電気的に絶縁する。

上述のスロット部Ｓを形成する分割鉄心１１の表面の軸方向端部には、スロット部Ｓの軸方向の開口側が、軸方向中央側より大きくなるように段部１４が形成されている。また、巻枠３０の下端部には、この段部１４に係合するように軸方向中央側に向かって延伸された薄肉部３１が形成されている。また、巻枠３０は、コイル４の第一ターンを案内するダミーガイド３５ｃを備える。

分割鉄心１１に巻枠３０が装着された状態で、ティース部１１ｂの周方向側面と、巻枠３０のティース部端面を覆う部分である端面絶縁部３０ｔの薄肉部３１の周方向側面とがほぼ面一となる。薄肉部３１の軸方向の長さは、回転電機の駆動電圧に応じて法令によって規定される絶縁沿面距離と同等かそれ以上に設定される。

絶縁フィルム２０のうち、ティース部１１ｂの周方向側面を覆う部分に相当するティース部絶縁部２２の軸方向の長さは、分割鉄心１１の軸方向の長さとほぼ同等であり、分割鉄心１１の軸方向の長さを超えない長さとする。また、絶縁フィルム２０のうち、分割ヨーク部１１ａの内周面を覆う部分に相当するヨーク部絶縁部２３の軸方向の長さは、ティース部１１ｂの付け根部分では、ティース部絶縁部２２と同じである。一方、周方向外側部分では、前述の絶縁沿面距離と同等かそれ以上の範囲で、分割鉄心１１の軸方向端部から上方に飛び出る延伸部２３ａを有するので、付け根部分よりも長い。

また、絶縁フィルム２０のうち、ヨーク部絶縁部２３に繋がり、隣り合うスロット部Ｓに収納されるコイル４間を絶縁するスロット間絶縁部２１ｏｕｔ（第一スロット間絶縁部）の軸方向の長さは、ヨーク部絶縁部２３の周方向外側端部における軸方向の長さと同じであり、絶縁フィルム２０のうち、ティース部絶縁部２２に繋がり、シュー部１１ｃの外周面と、隣り合うスロット部Ｓに収納されるコイル４間とを絶縁するスロット間絶縁部２１ｉｎ（第二スロット間絶縁部）の軸方向の長さは、ティース部絶縁部２２の軸方向の長さと同じである。

巻枠３０のうち、ティース部１１ｂの径方向内側先端の軸方向端面と、シュー部１１ｃの軸方向端面とを覆う部分である内鍔３０ｉｎの外周面には、軸方向下方に突出するように突起３２が設けられている。そして、絶縁フィルム２０は、この突起３２と薄肉部３１との間に形成される溝Ｍに挿入され、コイル４の巻線前であっても絶縁フィルム２０は、分割鉄心１１と一体保持される。

図２に示すように分割鉄心１１には、巻枠３０と絶縁フィルム２０とを介して集中巻に巻線されたコイル４が形成され、鉄心とコイル４間の絶縁が確保された磁極を得る。図１では、巻枠３０の端面絶縁部３０ｔに巻線溝３６を示している。巻線溝３６は、コイル４の巻線時にワイヤを案内するために用いる溝である。図１以外の図においては、巻線溝３６を省略している。

図４は、回転電機１００の製造工程を示すフロー図である。
まず、分割鉄心１１の軸方向の端部に、巻枠３０を装着する（巻枠装着工程：ステップＳ００１）。装着の際は、上述のように、巻枠３０の薄肉部３１を分割鉄心１１の段部１４に係合させる。

次に、絶縁フィルム２０を分割鉄心１１に装着する。
図５は、巻枠３０を装着した分割鉄心１１と、分割鉄心１１のスロット部Ｓに仮挿入された絶縁フィルム２０の軸方向に垂直な断面図である。
図６は、巻枠３０を装着した分割鉄心１１と、分割鉄心１１のスロット部Ｓの構成面に密着された絶縁フィルム２０の軸方向に垂直な断面図である。

絶縁フィルム２０の分割鉄心１１への装着は、まず、図５に示すように、巻枠３０を装着した分割鉄心１１のスロット部Ｓ内に、絶縁フィルム２０を仮挿入する（絶縁フィルム仮挿入工程：ステップＳ００２）。このとき、絶縁フィルム２０のティース部絶縁部２２とスロット間絶縁部２１ｉｎの境界部の軸方向両端部が、図３に示す巻枠３０の突起３２と薄肉部３１との間に形成される溝Ｍに挿入されている。そして、分割ヨーク部１１ａ側では、絶縁フィルム２０は、分割鉄心１１の分割ヨーク部１１ａの内周面に一部が接触しているが、その他の部分は離れている。このような絶縁フィルム２０が仮挿入された状態では、コイル４の最初の導入巻線を正しい位置に配置できず、コイル４を整列巻きすることは難しい。

そこで、図６に示すように、密着治具４１により絶縁フィルム２０を、分割鉄心１１のティース部１１ｂの周方向側面と分割ヨーク部１１ａの内周面とに密着させる（ステップＳ００３：絶縁フィルム密着工程）。

図７は、絶縁フィルム２０のスロット間絶縁部２１ｏｕｔを、押圧治具４２によって押圧している状態を示す断面図である。
図８は、密着治具４１を退避させた後の状態を示す断面図である。
次に、図７に示すように、スロット間絶縁部２１ｏｕｔを押圧治具４２により、矢印Ｐ１方向（径方向外側）に押圧する（絶縁フィルム押圧工程：ステップＳ００４）。この工程は、後述する巻線工程において、巻線中のワイヤと絶縁フィルム２０とが干渉することを防止するために行う。

また、このようにスロット間絶縁部２１ｏｕｔを押圧すると、絶縁フィルム２０は弾性を有するので、ヨーク部絶縁部２３と、スロット間絶縁部２１ｏｕｔとは、図７に示すように、外周側に撓む。このとき、ティース部絶縁部２２には矢印Ｐ２方向の力が加わる。そして、ティース部絶縁部２２とスロット間絶縁部２１ｉｎの境界部は、溝Ｍに挿入されているので、その後、密着治具４１をスロット部Ｓ内から退避させても（密着治具退避工程：ステップＳ００５）絶縁フィルム２０が、分割鉄心１１から外れることはない。なお、図７では、スロット間絶縁部２１ｏｕｔを分割鉄心１１の径方向に押圧しているが、やや分割鉄心１１に近づく方向に押圧してもよい。

図９は、巻枠３０と絶縁フィルム２０とを密着させた分割鉄心１１を径方向内側から見た図である。
押圧治具４２は、周方向両側に１個ずつ、計２個備えられている。そして、図９に示すように、押圧治具４２は、軸方向の一方にのみ押圧部４２ａを有するＬ字形状をしている。一方の押圧治具４２と、他方の押圧治具４２では、押圧部４２ａは、互いに軸方向の反対側に備えられ、それぞれの押圧部４２ａは、それぞれスロット部Ｓ内から周方向に飛び出したスロット間絶縁部２１ｏｕｔの軸方向の片側端部のみを押圧する。

後の巻線工程において、コイル４のワイヤは、ティース部１１ｂに対して、図９の紙面右側では、紙面下（Ｓｔａｒｔ側）から上（Ｅｎｄ側）へ、紙面左側では、紙面上（Ｓｔａｒｔ側）から下（Ｅｎｄ側）へ巻線される。よって、押圧部４２ａは、スロット間絶縁部２１ｏｕｔの、Ｓｔａｒｔ側の端部のみを押圧する。以後、Ｓｔａｒｔ側を「巻き始め側」、Ｅｎｄ側を「巻き終わり側」という。

図８と図９との関係を説明すると、図８は、図９のＡ−Ａ線による断面図である。図８に示すように、紙面右側では、スロット間絶縁部２１ｏｕｔは、押圧部４２ａで押圧されている。一方、紙面左側では、押圧部４２ａが存在しないので、スロット間絶縁部２１ｏｕｔは押圧されていない。適度の剛性のある絶縁フィルム２０のスロット間絶縁部２１ｏｕｔを押圧治具４２によって径方向外側に押圧することにより、巻き始め側のスロット間絶縁部２１ｏｕｔおよびヨーク部絶縁部２３は、径方向内側に膨らむ。一方、巻き終わり側のスロット間絶縁部２１ｏｕｔは押圧されていないので径方向内側に膨らむことがなく、真っ直ぐに分割ヨーク部１１ａの内周面から周方向に突出している。

次に、コイル４の巻線工程（ステップＳ００６）について説明する。
図１０は、巻枠３０と絶縁フィルム２０とを装着した分割鉄心１１にワイヤ５０を巻回している状態を示す図である。
図１０は、巻線を開始し、図示しない巻線機のノズルから繰り出されたワイヤ５０が、分割鉄心１１の径方向内側から見てティース部１１ｂの右側面を、巻き始め側から巻き終わり側に向かって巻回している状態を示している。図１０では、ワイヤ５０の経路が見えるように、絶縁フィルム２０のスロット間絶縁部２１ｉｎや、巻枠３０の径方向内側部分、分割鉄心１１のシュー部１１ｃを省略している。

図１１は、図１０のＡ−Ａ線における断面図である。
図１２は、ワイヤ５０が、分割鉄心１１の径方向内側から見てティース部１１ｂの右側面を、巻き始め側から巻き終わり側に向かって巻回し終わった状態を示している。
図１３は、図１２のＢ−Ｂ線における断面図である。

図１０、１１に示すように、ワイヤ５０が、巻枠３０の内周面に沿って周方向からティース部１１ｂ側に向かって巻き付けられる際には、絶縁フィルム２０のスロット間絶縁部２１ｏｕｔおよびヨーク部絶縁部２３の巻き始め側の膨らみによって、ワイヤ５０が径方向内側にずれる力が働く。

しかし、巻枠３０の角部３８にはダミーコイル３５ｂが形成されており、また、下層に巻線されたワイヤ５０が、上層のワイヤ５０を案内する溝として機能することにより、ワイヤ５０のずれが防止される。

一方、図１３に示すように、絶縁フィルム２０のスロット間絶縁部２１ｏｕｔおよびヨーク部絶縁部２３の巻き終わり側端部には、上述のように膨らみが無いため、ワイヤ５０は、設計通りに下層に巻線されたワイヤ５０とヨーク部絶縁部２３との間に挟まれて整列配置される。

図１４は、図１２に対応する比較例の図である。
図１５は、図１１に対応する比較例の図である。
比較例の押圧治具４２Ｂは、絶縁フィルム２０のスロット間絶縁部２１ｏｕｔを、巻き始め側と、巻き終り側の両端部において押圧部４２Ｂａにより押圧する構成である。この場合、絶縁フィルム２０のスロット間絶縁部２１ｏｕｔおよびヨーク部絶縁部２３は、図１５に示すように、巻き終り側端部においても径方向内側への膨らみが生じる。この膨らみが、ワイヤ５０を径方向内側に押すことにより、図１５に示すように、ワイヤ５０が本来の収納位置５２から径方向内側にずれて、例えば収納位置５３に配置され、その結果、コイル４に巻乱れが生じる問題があった。

しかし、この発明の本実施の形態１に係る、回転電機の固定子の絶縁フィルム、回転電機の固定子、および固定子の製造方法によれば、巻き終わり側の端部は押圧しないので、巻き終わり側端部において、ワイヤ５０の配置の乱れが発生しない。

全ての分割鉄心１１に巻枠３０と絶縁フィルム２０とを介してコイル４を巻線した後、９個の分割固定子１０を環状に組み合わせて結合する（分割固定子結合工程：ステップＳ００７）。その後、分割固定子間などの必要な結線を行って（結線工程：ステップＳ００８）固定子１を製造し、固定子１内に回転子２を組み付けた回転電機１００を得る（回転電機組み立て工程：ステップＳ００９）。

以上のように、この発明の実施の形態１に係る、回転電機１００の固定子の絶縁フィルム２０、回転電機の固定子１、および固定子の製造方法によれば、絶縁フィルム２０の溶着工程を省略し、絶縁フィルム２０をスロット部Ｓ内に保持した状態で分割鉄心１１を巻線工程へ投入できる。
また、巻線中においては、絶縁フィルム２０のヨーク部絶縁部２３を保持する治具が必要ないために、大きな巻線領域を確保できる。
また、分割鉄心１１の軸方向に非対称な（対称軸を有しない）形状を有する押圧治具４２により、絶縁フィルム２０のスロット間絶縁部２１ｏｕｔを外周側に押さえながらコイル４を巻線することにより、巻線中の絶縁フィルム２０の膨らみを抑制し、ワイヤ５０が絶縁フィルム２０の膨らみによって、設計位置からずれてコイル４の巻乱れが生じることを防止でき、コイル４の占積率を向上できる。このように、形状が簡単で組み立て性が高く、絶縁の信頼性が高い回転電機１００の固定子１の絶縁フィルム２０、回転電機１００の固定子１、および固定子１の製造方法を得ることができる。

なお、コイル４の巻線機としては、ワークが回転するスピンドル巻線機を用いるのが一般的である。この場合、押圧治具４２は、コイル４の巻線の開始から終了までの間、絶縁フィルム２０を押さえ続けておく必要があるため、スピンドル巻線機に押圧治具４２を備え、押圧治具４２が、分割鉄心１１と一緒に回転する構造をとる必要がある。一方、密着治具４１は、押圧治具４２が、絶縁フィルム２０を押さえる直前のみ動作すればよく、例えば、巻線機内に設けたワーク搬送ハンドに設置するなどの構成が可能である。

また、本実施の形態においては、一般的に用いられるスピンドル巻線機に適用する分割鉄心１１を用いて説明したが、分割鉄心が薄肉連結された固定子鉄心やジョイントラップ鉄心などのような、いわゆる分割鉄心に近い構造の連結鉄心であれば、本発明の構成と同じような巻枠と絶縁フィルムとを用いながら、フライヤ巻線機でコイルを巻線することも可能である。

更に、本実施の形態では、絶縁フィルム２０のスロット間絶縁部２１ｉｎとスロット間絶縁部２１ｏｕｔとを折り曲げてコイル４を包み込むように配置することで、隣接磁極のコイル４間の絶縁を確保しているが、絶縁状態の要求程度に応じて、いずれか片側のみを延長してコイル４を覆うような構成であってもよい。なお、本発明の場合は、実施の形態２で後述する巻線工程との兼ね合いで、少なくともスロット間絶縁部２１ｏｕｔがコイル４を覆う構成が望ましい。

図１６は、押圧治具の他の例を示す図である。
これまで、Ｌ字型の押圧治具４２を用いて説明したが、押圧治具は、スロット間絶縁部２１ｏｕｔの軸方向の巻き始め側端部を押さえつつ、軸方向の巻き終り側端部を押さえないようにできる軸方向に非対称な形状であればよく、例えば図１６に示すような、５角形状の押圧治具４２Ｃを用いてもよいし、台形状のものを用いてもよい。

実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子の絶縁フィルム、回転電機の固定子、および固定子の製造方法を、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図１７は、絶縁フィルム２２０の斜視図である。
図１８は、絶縁フィルム２２０の軸方向に垂直な断面図である。
図１９は、巻枠３０を装着した分割鉄心１１と、分割鉄心１１のスロット部Ｓに仮挿入された絶縁フィルム２２０の軸方向に垂直な断面図である。
図２０は、巻枠３０を装着した分割鉄心１１と、分割鉄心１１のスロット部Ｓの構成面に密着された絶縁フィルム２２０の軸方向に垂直な断面図である。
図２１は、絶縁フィルム２２０のスロット間絶縁部２２１ｏｕｔを、押圧治具４２によって押圧している状態を示す断面図である。
図２２は、折り目２４の位置関係を示す断面図である。
図２３は、巻線時の分割鉄心１１と絶縁フィルム２２０とコイル４の状態を示す断面図である。
図１９、２０、２１、２３は、それぞれ実施の形態１の図５、図６、図７、図１１に対応する絶縁フィルム仮挿入工程、絶縁フィルム密着工程、絶縁フィルム押圧工程、コイル巻線工程を示す断面図である。

実施の形態１においては、押圧治具４２が絶縁フィルム２０の一部のみを押圧する構成のため、絶縁フィルムの剛性が高い場合には、押さえられる部分の面圧が高くなり、絶縁フィルムが傷つく恐れがある。そこで、絶縁フィルムを押圧する面圧を下げてもコイル４の巻乱れを防止できる構成として、絶縁フィルム２２０のスロット間絶縁部２２１ｏｕｔに、軸方向に半分程度の長さで折り目２４を付けている。折り目２４は、巻き始め側端部から設け、巻き終わり側端部には到達しない範囲に設ける必要がある。また、折り目２４は、絶縁フィルム２２０をスロット部Ｓ内に装着した状態において、スロット間絶縁部２２１ｏｕｔが径方向外側に折れ曲がるように設ける。

まず、図１９に示すように、実施の形態１と同様に絶縁フィルム２２０をスロット部Ｓ内に仮挿入する。次に、図２０に示すように、密着治具４１により絶縁フィルム２２０を、分割鉄心１１のティース部１１ｂの周方向側面と分割ヨーク部１１ａの内周面に密着させる。次に、図２１に示すように、スロット間絶縁部２２１ｏｕｔを押圧治具４２により、矢印Ｐ１方向に押圧する。スロット間絶縁部２２１ｏｕｔの押圧される部分には折り目２４を設けているので、実施の形態１よりも軽い力で押圧するだけでよい。その後、図２２に示すように密着治具４１を退避させる。

本実施の形態では、図２２において、押圧治具４２で絶縁フィルム２２０のスロット間絶縁部２２１ｏｕｔを外周側に押さえる前から、絶縁フィルム２２０の折り目２４により、絶縁フィルム２２０のスロット間絶縁部２２１ｏｕｔが外周側に傾斜しており、その結果、押圧治具４２を実施の形態１と同じ位置に配置しても、スロット間絶縁部２２１ｏｕｔをたわませる量が少なくて済む。これにより、絶縁フィルム２２０のヨーク部絶縁部２３の膨らみも小さくなる。

図２３に示すように、ヨーク部絶縁部２３の膨らみは小さいので、コイル４のワイヤ５０は、設計通り、下層に巻線されたワイヤ５０と絶縁フィルム２２０のヨーク部絶縁部２３との間に配置され、整列巻線が可能となる。

なお、図２２に示すように、ティース部の付け根から折り目までの長さＬ２を、分割ヨーク部１１ａの、ティース部の付け根から周方向の端部までの長さＬ１に近づけることにより、巻線時の絶縁フィルム２２０の膨らみをより小さく抑え、ワイヤ５０との干渉を防止できる。

この発明の実施の形態２に係る、回転電機の固定子の絶縁フィルム２２０、回転電機の固定子、および固定子の製造方法によれば、実施の形態１よりも、押圧治具４２の押圧力を小さくできる。これにより、コイル４の巻線時において押圧治具４２の押圧力によって絶縁フィルム２２０に掛かる負荷を更に抑制でき、絶縁の信頼性が高い回転電機の固定子の絶縁フィルム、回転電機の固定子、および固定子の製造方法を得ることができる。

実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子の絶縁フィルム、回転電機の固定子、および固定子の製造方法を、実施の形態１、２と異なる部分を中心に説明する。
図２４は、絶縁フィルム３２０の斜視図である。
図２５は、巻枠３３０を装着した分割鉄心１１と、分割鉄心１１のスロット部Ｓに仮挿入された絶縁フィルム３２０の軸方向に垂直な断面図である。
図２６（ａ）は、巻枠３３０を装着した分割鉄心１１と、分割鉄心１１のスロット部Ｓの構成面に密着された絶縁フィルム３２０の軸方向に垂直な断面図である。
図２６（ｂ）は、巻枠３３０を装着した分割鉄心１１と、分割鉄心１１のスロット部Ｓの構成面に密着された絶縁フィルム３２０の側面図である。
図２７は（ａ）、絶縁フィルム３２０のスロット間絶縁部３２１ｏｕｔを、押圧治具４２によって押圧している状態を示す断面図である。
図２７は（ｂ）、絶縁フィルム３２０のスロット間絶縁部３２１ｏｕｔを、押圧治具４２によって押圧している状態を示す側面図である。
図２８は、密着治具４１を退避させた後の状態を示す断面図である。

実施の形態２では、絶縁フィルム２２０に折り目２４を設ける例を説明したが、絶縁フィルムが厚い場合は、ヨーク部絶縁部２３とスロット間絶縁部２２１ｏｕｔとの間の折り目と、折り目２４とが逆向きの折り目となり折り目を付ける作業性が悪くなる恐れがある。また、製造する鉄心の種類が多い場合は、巻線機の押圧治具４２を機種毎に交換する必要があり、段取り替えの時間が長くなることが懸念される。

そこで、本実施の形態３では、図２４に示すように絶縁フィルム３２０の一方の軸方向端部を延長し当該部分に周方向に切り欠きと折り込みを入れて、フック形状の係止部２５を形成し、この係止部２５を、図２５〜図２８に示すように、巻枠３３０のヨーク部上面から軸方向上方に突出する部分である外鍔３３０ｏｕｔに、周方向外側から係止することによって、分割鉄心１１に対する絶縁フィルム３２０の密着性を向上させている。

まず、図２５に示すように、実施の形態１と同様に絶縁フィルム３２０をスロット部Ｓ内に仮挿入する。この時、係止部２５を外鍔３３０ｏｕｔに周方向側から係止する（絶縁フィルム係止工程）。次に、図２６（ａ）、（ｂ）に示すように、密着治具４１により絶縁フィルム３２０を、分割鉄心１１のティース部１１ｂの周方向側面と分割ヨーク部１１ａの内周面に密着させる。次に、図２７（ａ）、（ｂ）に示すように、スロット間絶縁部３２１ｏｕｔを押圧治具４２により、矢印Ｐ１方向に押圧する。その後、図２８に示すように密着治具４１を退避させる。

このとき、密着治具４１が退避しても、絶縁フィルム３２０の一端の係止部２５が外鍔３０ｏｕｔに係止されているので、ヨーク部絶縁部２３およびスロット間絶縁部３２１ｏｕｔの巻線領域内への膨らみが抑制される。

図２９は、巻線時の分割鉄心１１と絶縁フィルム３２０とコイル４の状態を示す断面図である。図に示すように、コイル４のワイヤ５０は、設計通り、下層に巻線されたワイヤ５０と絶縁フィルム３２０のヨーク部絶縁部２３との間に配置され、整列巻線が可能となる。

この発明の実施の形態３に係る、回転電機の固定子の絶縁フィルム３２０、回転電機の固定子、および固定子の製造方法によれば、係止部２５により、巻枠３３０の外鍔３３０ｏｕｔに、係止部２５を係止することができるので、分割鉄心１１に対する絶縁フィルム３２０の密着性を向上させることができる。また、実施の形態１より押圧治具４２の押圧力を小さくできるので、コイル４の巻線時に押圧治具４２の押圧力によって絶縁フィルム３２０に掛かる負荷を小さくすることができ、絶縁フィルム３２０の歪みを低減できる。

なお、絶縁フィルム係止工程は、絶縁フィルム押圧工程の前に行えば、他の工程より後に行ってもよい。

実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４に係る回転電機の固定子の絶縁フィルム、回転電機の固定子、および固定子の製造方法を、実施の形態３と異なる部分を中心に説明する。
実施の形態３では、絶縁フィルム３２０に係止部２５を設けて、これを巻枠３３０の外鍔３３０ｏｕｔに設けた切り欠き３３０ｏｕｔに周方向から係止する方法について説明した。
図３０は、絶縁フィルム４２０の斜視図である。
図３１（ａ）は、絶縁フィルム４２０のスロット間絶縁部４２１ｏｕｔを、押圧治具４２によって押圧している状態を示す断面図である。
図３０は（ｂ）、絶縁フィルム４２０のスロット間絶縁部４２１ｏｕｔを、押圧治具４２によって押圧している状態を示す側面図である。

本実施の形態では、巻枠４３０の外鍔４３０ｏｕｔの周方向端部に、周方向に凹んだ切り欠き４３０ｋを設け、絶縁フィルム４２０のヨーク部絶縁部４２３の軸方向の一端から軸方向に延出するフック形状の係止部２６を、外鍔４３０ｏｕｔの内周面から切り欠き４３０ｋの中を通り、更に外鍔４３０ｏｕｔの外周面に沿うように軸方向に係止する。

この発明の実施の形態４に係る、回転電機の固定子の絶縁フィルム４２０、回転電機の固定子、および固定子の製造方法によれば、切り欠き４３０ｋを介して外鍔４３０ｏｕｔを、係止部２６により径方向に挟み込んで係止することにより、絶縁フィルム４２０を外鍔４３０ｏｕｔに固定できるので、実施の形態３で述べた効果と同様の効果を得ることができる。

尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

１００ 回転電機、１ 固定子、２ 回転子、４ コイル、１０ 分割固定子、
１１ 分割鉄心、１１ａ 分割ヨーク部、１１ｂ ティース部、１１ｃ シュー部、
１４ 段部、２０，２２０，３２０，４２０ 絶縁フィルム、
２１ｉｎ，２１ｏｕｔ，２２１ｏｕｔ，３２１ｏｕｔ，４２１ｏｕｔ スロット間絶縁部、
２２ ティース部絶縁部、２３，４２３ ヨーク部絶縁部、２３ａ 延伸部、
２４ 折り目、２５，２６ 係止部、３０，３３０，４３０ 巻枠、３０ｉｎ 内鍔、
３０ｏｕｔ，３３０ｏｕｔ，４３０ｏｕｔ 外鍔、３０ｔ 端面絶縁部、３１ 薄肉部、３２ 突起、３５ｂ ダミーコイル、３６ 巻線溝、４１ 密着治具、
４２，４２Ｂ，４２Ｃ 押圧治具、４２ａ，４２Ｂａ 押圧部、５０ ワイヤ、
５２，５３ 収納位置、Ｍ 溝、Ｓ スロット部。

Claims (10)

1. 分割ヨーク部と前記分割ヨーク部の内周面の周方向中央部から径方向内側に突出するティース部とからなる分割鉄心と、前記ティース部に巻線するコイルとの間、および隣り合うコイル間を電気的に絶縁する回転電機の固定子の絶縁フィルムであって、
   前記絶縁フィルムは、
   前記ティース部の周方向側面を覆うティース部絶縁部と、
   前記分割ヨーク部の内周面を覆うヨーク部絶縁部と、
   前記ヨーク部絶縁部に繋がり、周方向に隣り合うスロット部内に収納された前記コイルの間を絶縁するスロット間絶縁部とを有し、
   前記スロット間絶縁部の軸方向の一端から、軸方向に向かって、前記スロット間絶縁部の他端に届かない範囲に渡って、径方向外側に折れる折り目を有する回転電機の固定子の絶縁フィルム。
2. 分割ヨーク部と前記分割ヨーク部の内周面の周方向中央部から径方向内側に突出するティース部とからなる分割鉄心と、
   前記ティース部に巻線するコイルとの間、および隣り合うコイル間を電気的に絶縁する回転電機の固定子の絶縁フィルムであって、
   前記絶縁フィルムは、
   前記ティース部の周方向側面を覆うティース部絶縁部と、
   前記分割ヨーク部の内周面を覆うヨーク部絶縁部と、
   前記ヨーク部絶縁部に繋がり、周方向に隣り合うスロット部内に収納された前記コイルの間を絶縁するスロット間絶縁部とを有し、
   前記絶縁フィルムは、前記分割ヨーク部の軸方向端面を覆い、軸方向上方に突出する外鍔に係止する係止部を軸方向の一端に有する回転電機の固定子の絶縁フィルム。
3. 前記係止部は、前記外鍔の外周面に周方向外側から係止するフック形状である請求項２に記載の回転電機の固定子の絶縁フィルム。
4. 前記係止部は、前記外鍔の外周面に、前記外鍔に設けた切り欠きを介して軸方向に係止するフック形状である請求項２に記載の回転電機の固定子の絶縁フィルム。
5. 分割ヨーク部と前記分割ヨーク部の内周面の周方向中央部から径方向内側に突出するティース部とからなる分割鉄心と、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の絶縁フィルムと、
   前記絶縁フィルムを介して前記ティース部に巻線された前記コイルとからなる複数の分割固定子を、環状に組み合わせてなる回転電機の固定子。
6. 分割ヨーク部と前記分割ヨーク部の内周面の周方向中央部から径方向内側に突出するティース部とからなる分割鉄心と、
   前記ティース部に巻線するコイルとの間、および隣り合うコイル間を電気的に絶縁する絶縁フィルムを有する固定子の製造方法であって、
   前記ティース部の周方向側面を覆うティース部絶縁部と、
   前記分割ヨーク部の内周面を覆うヨーク部絶縁部と、
   前記ヨーク部絶縁部に繋がり、周方向に隣り合うスロット部内に収納された前記コイルの間を絶縁するスロット間絶縁部とを有する一対の前記絶縁フィルムを、それぞれ前記分割鉄心の各スロット部内に仮挿入する絶縁フィルム仮挿入工程と、
   密着治具により２つの前記絶縁フィルムを、前記分割鉄心の前記ティース部の周方向側面と前記分割ヨーク部の内周面とに密着させる絶縁フィルム密着工程と、
   ２つ前記絶縁フィルムの、それぞれの前記スロット間絶縁部の巻き始め側端部を押圧治具により、径方向外側に押圧する絶縁フィルム押圧工程と、
   前記絶縁フィルム押圧工程の後、前記密着治具を退避させる密着治具退避工程と、
   前記ティース部に、前記絶縁フィルムを介して前記コイルを巻線する巻線工程とを有する固定子の製造方法。
7. 前記絶縁フィルムは請求項１に記載の絶縁フィルムであり、
   前記絶縁フィルム仮挿入工程において、前記折り目を前記巻き始め側端部側にして前記絶縁フィルムを仮挿入する請求項６に記載の固定子の製造方法。
8. 前記絶縁フィルムは請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の絶縁フィルムであり、
   前記絶縁フィルム押圧工程の前に、
   前記巻き始め側端部側に設けられた前記係止部を前記外鍔に係止する絶縁フィルム係止工程を有する請求項６に記載の固定子の製造方法。
9. 前記絶縁フィルム押圧工程において、対称軸を有しない前記押圧治具により前記絶縁フィルムを押圧する請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の固定子の製造方法。
10. 前記絶縁フィルム押圧工程において、長手方向が軸方向となるＬ字型の前記押圧治具により前記絶縁フィルムを押圧する請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の固定子の製造方法。

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