JP2020150683A - ステータ及び電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁紙が後から挿入されるコイルによってずらされてしまうような事を防ぐ絶縁紙を搭載したステータを提供する。【解決手段】ステータコア１と、複数のスロットに挿入される第１コイル及び第２コイルと、第１コイルと第２コイルとの間に配置される絶縁紙２０とを備えるステータである。第１コイルは第１のスロットに収容される第１部分を有し、第２コイルは第１のスロットに収容される第２部分を有する。絶縁紙２０は、ステータコア１の端面からそれぞれ突き出るシート状絶縁部２０１、２０２と、複数の脚部とを備える。シート状絶縁部の各々は、第１部分から端面の各々の外方へ延長される第１コイルの第１コイルエンドと、第２部分から端面の各々の外方へ延長される第２コイルの第２コイルエンドとの間に配置され、複数の脚部は、第１のスロットに挿入されて第１部分と第２部分との間に配置される第１脚部２１１を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ステータ及び電動機に関する。

一般に、電動機、例えば三相交流電動機では、異なる相のコイル間の絶縁性を確保するために絶縁紙が用いられる。特許文献１は、「ステータコアの各端面から突出して配置される面状絶縁部と、各端面側における面状絶縁部同士を互いに一体に連結してスロットに挿入される第１の脚部及び第２の脚部と、各端面側における面状絶縁部からステータコアの半径方向内側に突出した絶縁凸部と、各端面側における絶縁凸部同士を一体に連結してスロットに挿入される第３の脚部とを有する相間絶縁紙が搭載される電動機」を記載している。

特許文献２は、「一対の環状シート形状の第１相間絶縁部と、一対の第１相間絶縁部を連結する所定のブリッジ幅を持った複数のブリッジとを有する第１相間絶縁シート」を記載している。特許文献３は、「層間絶縁を有した電動機において、層間絶縁は、コイルエンド部を絶縁する第１の絶縁部と、第１の絶縁部とは反対側のコイルエンド部を絶縁する第２の絶縁部とを繋ぐ脚部とを備え、第１の絶縁部及び第２の絶縁部の周方向両端部は、両端部同士が重なるように装着され、各層の内側に挿入される次層の巻線の分かれ目両端部に位置するスロットには層間絶縁の脚部を挿入した電動機」を記載している。

特開２０１８−０９８９９５号公報 特開２０１５−１１６０８６号公報 特開２００８−１７２８７８号公報

例えば、三相交流電動機の製造において三相のコイルを複数回に分けてステータコアのスロットに挿入する場合、ある相のコイルを電動機のステータコアのスロットに挿入した後、そのコイルのコイルエンドに隣接して絶縁紙を挿入し、その後異なる相のコイルを絶縁紙の反対側に隣接してスロットに挿入することが行われる。この場合、後から挿入されるコイルが先に挿入された絶縁紙をずらしてしまう恐れがある。

本開示の一態様は、複数のスロットを有するステータコアと、前記複数のスロットに分布巻きで挿入される第１コイル及び第２コイルと、前記第１コイルと前記第２コイルとの間に配置される絶縁紙とを備え、前記第１コイルは、第１のスロットに収容される第１部分を有し、前記第２コイルは、前記第１のスロットに収容される第２部分を有し、前記絶縁紙は、前記ステータコアの軸線方向の一対の端面からそれぞれ突き出る一対のシート状絶縁部と、前記一対のシート状絶縁部を互いに連結する複数の脚部とを備え、前記一対のシート状絶縁部の各々は、前記第１部分から前記一対の端面の各々の外方へ延長される前記第１コイルの第１コイルエンドと、前記第２部分から前記一対の端面の各々の外方へ延長される前記第２コイルの第２コイルエンドとの間に配置され、前記複数の脚部は、前記第１のスロットに挿入されて前記第１部分と前記第２部分との間に配置される第１脚部を有するステータである。

上記構成によれば、先に挿入された絶縁紙が後から挿入されるコイルによってずらされてしまうような事態が生じるのを防ぐことができる。

添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれらの目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明確になるであろう。

一実施形態に係る電動機のステータを示す斜視図である。 一実施形態に係る電動機のステータを示す斜視図である。 第１コイルと第２コイルとの間に配置される絶縁紙の斜視図である。 ステータコアの端面における第１コイルが配置されている部分の上面図である。 一つのスロットを軸線方向に垂直な平面で切断した場合の断面図である。 実施形態に係る絶縁紙に対して、一対のシート状絶縁部を離間させるに方向に引っ張る力を加えた場合の状態を示す図である。 比較例の絶縁紙に対して、一対のシート状絶縁部を離間させるに方向に引っ張る力を加えた場合の状態を示す図である。 ステータコアのスロットの展開図である。 第２コイルと第３コイルとの間に配置される絶縁紙の斜視図である。 第１コイル及び絶縁紙のステータコアへの実装状態を示す図である。 第１コイル、第２コイル及び絶縁紙のステータコアへの実装状態を示す図である。 絶縁紙の変形例を示す斜視図である。 第１コイルと第２コイルとの間に図１２の絶縁紙が挿入されている状態を示す図である。 第１コイルと第２コイルとの間に図１２の絶縁紙が実装された状態における突起部近辺の拡大図である。

次に、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。参照する図面において、同様の構成部分または機能部分には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。また、図面に示される形態は本発明を実施するための一つの例であり、本発明は図示された形態に限定されるものではない。

図１及び図２は一実施形態に係る電動機９０のステータ１０を示す斜視図である。図１及び図２に示されるように、ステータ１０は、複数のスロット３１を有するステータコア１と、複数のスロット３１に分布巻きで挿入される第１コイル５１ａ及び第２コイル５１ｂを含む複数のコイル５１と、絶縁紙２０とを備える。一例として、電動機９０は三相交流電動機であり、スロット３１には三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイル５１が分布巻きで挿入されものとする。Ｕ相のコイルを第１コイル５１ａ、Ｖ相のコイルを第２コイル５１ｂ、Ｗ相のコイルを第３コイル５１ｃ（図８参照）と記載する。絶縁紙２０は、第１コイル５１ａと第２コイル５１ｂとの間に配置される絶縁紙２０ａと、第２コイル５１ｂと第３コイル５１ｃとの間に配置される絶縁紙２０ｂとを含む。ステータコア１は、電磁鋼板を積層して構成される。ステータ１０と、不図示のロータ、ベアリング、ブラケット、ハウジング等を組み合わせて電動機９０が構成される。

説明の便宜のため、図１には４つのＵ相の第１コイル５１ａと、一つの絶縁紙２０ａとを図示し、図２には４つのＵ相の第１コイル５１ａと、一つの絶縁紙２０ａと、一つのＶ相の第２コイル５１ｂとを図示する。実際には、ステータコア１には、４つの第１コイル５１ａがステータコア１の周方向（以下、単に周方向とも記す）に９０度間隔で４つ配置され、４つの第２コイル５１ｂが周方向に９０度間隔で４つ配置され、４つの第３コイル５１ｃが周方向に９０度間隔で４つ配置される。また、４つの第１コイル５１ａと４つの第２コイル５１ｂの間には、４つの絶縁紙２０ａがそれぞれ配置され、４つの第２コイル５１ｂと４つの第３コイル５１ｃの間には、４つの絶縁紙２０ｂがそれぞれ配置される。図１及び図２では、ステータコア１の円筒状の内周面にはその周方向に沿って３６個のスロット３１が形成され、コイル５１は３相の分布巻きでスロット３１に挿入される構成例を示すが、本発明はこのような構成例に限定されるものではない。

第１コイル５１ａは、第１コイル５１ａと第２コイル５１ｂの双方が挿入されるスロットである第１のスロット３１ａに収容される第１部分５１ａ１を有する。第２コイル５１ｂは、第１のスロット３１ａに収容される第２部分５１ｂ１を有する。絶縁紙２０ａは、ステータコア１の軸線方向の一対の端面１ａ、１ｂからそれぞれ突き出る一対のシート状絶縁部２０１−２０２と、一対のシート状絶縁部２０１−２０２を互いに連結する複数の脚部２１１−２１５とを備える（図３参照）。一対のシート状絶縁部２０１−２０２の各々は、第１部分５１ａ１から一対の端面１ａ、１ｂの各々の外方へ延長される第１コイルエンド５１ａ２と、第２部分５１ｂ１から一対の端面１ａ、１ｂの各々の外方へ延長される第２コイルエンド５１ｂ２との間に配置される。複数の脚部２１１−２１５は、第１のスロット３１ａに挿入されて第１部分５１ａ１と第２部分５１ｂ１との間に配置される第１脚部２１１を有する。

ステータ１０を組み立てる場合、最初に第１コイル５１ａをスロット３１に挿入し、それによりステータコア１の軸線方向（中心軸ＡＸ方向）の端面１ａ、１ｂから突き出た第１コイル５１ａのコイルエンドの、ステータコア１の径方向（中心軸ＡＸの位置を中心とした半径方向）内側に絶縁紙２０ａを装着する。次に、第２コイル５１ｂをスロット３１に挿入し、それによりステータコア１の軸線方向の端面１ａ、１ｂから突き出た第２コイル５１ｂのコイルエンドの、ステータコア１の径方向内側に絶縁紙２０ｂを装着する。次に、第３コイル５１ｃをスロット３１に挿入する。一例として、コイル５１のスロット３１への実装は、同時に挿入する分のコイルをインサータ装置のインサータブレードに装着し、各コイルを端面１ａ側から端面１ｂ側に向けて挿入するように行うことができる。

図１に示すように、第１コイル５１ａは、５スロットピッチの大コイル５５１と、周方向において大コイル５５１の内側に配置される３スロットピッチの小コイル５５２とからなる。大コイル５５１は一スロット分の分量の巻線材を巻回して構成され、小コイル５５２は半スロット分の分量の巻線材を巻回して構成される（後述の図８参照）。すなわち、第１コイル５１ａは、１．５スロットの分量の巻線材を巻回して構成される。第２コイル５１ｂも、同様に、５スロットピッチの大コイル５６１と、周方向における大コイル５６１の内側に配置される小コイル５６２とを備える（後述の図８参照）。大コイル５６１は一スロット分の分量の巻線材を巻回して構成され、小コイル５６２は半スロット分の分量の巻線材を巻回して構成される（後述の図８参照）。すなわち、第２コイル５１ｂは、１．５スロットの分量の巻線材を巻回して構成される。第３コイル５１ｃも、第１コイル５１ａ及び第２コイル５１ｂと同様な構成を有する。

図２は、第１コイル５１ａに対してステータコア１の径方向内側に、絶縁紙２０ａを挟んで、１つの第２コイル５１ｂが装着された状態を図示している。図１及び図２に示す通り、ステータコア１の周方向における第１コイル５１ａの幅の範囲内にある６つのスロットのうち右端から３つ分のスロットの範囲において、第１コイル５１ａと第２コイル５１ｂとは互いに重なり合うように配置されている。

絶縁紙２０は、電気絶縁性に優れた材料（例えば、プラスチック材料）から作られる。絶縁紙２０は、１枚のシート（フィルム）から打ち抜き工程によりブランク材料を切り出し、得られたブランク材をプレス工程により曲げ加工することにより作成することができる。図３は、絶縁紙２０ａの斜視図である。なお、説明の便宜上、図３では、軸線方向に対応する方向を上下方向とし、また、左右方向を図示の通り定義する。図３に示すように、絶縁紙２０ａは、ステータコア１の一方の端面１ａ（図１参照）から突出するように配置されるシート状絶縁部２０１と、ステータコア１の他方の端面１ｂ（図１参照）から突出するように配置されるシート状絶縁部２０２とを備える。絶縁紙２０ａは、更に、シート状絶縁部２０１とシート状絶縁部２０２とを連結するようにステータコア１の軸線方向に延長された複数の脚部２１１−２１５を備える。

シート状絶縁部２０１は、第１脚部２１１と接続され、第１コイルエンド５１ａ２と第２コイルエンド５１ｂ２との間に介在する凸状の主部分２０１ｃと、主部分２０１ｃから延長された副部分２０１ａ、２０１ｂを有する。副部分２０１ｂは、第１コイルエンド５１ａ２から離れて、第２コイルエンド５１ｂ２に対してステータコア１の径方向外側に配置される。主部分２０１ｃは、ステータコア１の端面１ａから突出する第１コイル５１ａのコイルエンドの径方向内側を覆う。同様に、シート状絶縁部２０２は、第１脚部２１１と接続され、第１コイルエンド５１ａ２と第２コイルエンド５１ｂ２との間に介在する凸状の主部分２０２ｃと、主部分２０２ｃから延長された副部分２０２ａ、２０２ｂを有する。副部分２０２ｂは、第１コイルエンド５１ａ２から離れて、第２コイルエンド５１ｂ２に対してステータコア１の径方向外側に配置される。主部分２０２ｃは、ステータコア１の端面１ｂから突出する第１コイル５１ａのコイルエンドの径方向内側を覆う。

主部分２０１ｃと主部分２０２ｃとは、２つの脚部２１１−２１２で連結されている。２つの脚部２１１−２１２は、図２に示されるように、主部分２０１ｃ、２０２ｃ上の、第１コイル５１ａと第２コイル５１ｂとが重なり合う範囲に配置されている。具体的には、第２脚部２１２は、第１コイル５１ａが収容されておらず第２コイル５１ｂが収容されるスロット３１ｂ（以下、第２のスロット３１ｂとも記載する）に収容される。第２脚部２１２は、第２コイル５１ｂと第２のスロット３１ｂの内面との間に配置される。第１脚部２１１は、上述の通り第１のスロット３１ａに収容される。なお、脚部２１５も、第２脚部２１２と同様に、第１コイル５１ａが収容されておらず第２コイル５１ｂが収容されるスロット３１に収容される。絶縁紙２０ａの主部分２０１ｃ（２０２ｃ）の第１コイル５１ａと第２コイル５１ｂとが重なり合う範囲に複数の脚部を設けることにより、図１に示す状態から第２コイル５１ｂをスロット３１内に上方から挿入して装着する際に、絶縁紙２０ａの特に下側のシート状絶縁部２０２が第２コイル５１ｂに引きずられて、絶縁紙２０ａが歪んで位置がずれたり巻き込まれたりすることを防ぐことができる。本実施形態では、第１脚部２１１を、シート状絶縁部２０１、２０２の、第２コイル５１ｂを上方から挿入する際に引きずる力が強く作用し易いと考えられる第１のスロット３１ａの位置に配置しているため、絶縁紙２０ａが歪んで位置がずれたり巻き込まれたりすることを、いっそう確実に防ぐことができる。また、第１脚部２１１を、第１コイル５１ａ及び第２コイル５１ｂの双方が挿入される第１のスロット３１ａに配置することは、第１コイル５１ａと第２コイル５１ｂとの絶縁性を高めることにも寄与する。

図４は、ステータコア１の端面１ａ側における第１コイル５１ａが配置されている部分を上方から見た図である。図４に示すように、絶縁紙２０ａの主部分２０１ｃ（２０２ｃ）の周方向の幅Ａは、第１コイル５１ａのコイルエンドの幅Ｂよりも大きい。図３に戻り、主部分２０１ｃの左端部と副部分２０１ａの右端部は、連結面２０１ｆを介して連結されている。主部分２０１ｃの右端部と副部分２０１ｂの左端部は、連結面２０１ｇを介して連結されている。主部分２０２ｃの左端部と副部分２０２ａの右端部は、連結面２０２ｆを介して連結されている。主部分２０２ｃの右端部と副部分２０２ｂの左端部は、連結面２０２ｇを介して連結されている。

主部分２０１ｃと連結面２０１ｆとの境界の折り曲げ部の尖った上端部は切り取られて、切り欠き部２０５が形成されている。同様に、主部分２０１ｃと連結面２０１ｇとの境界の折り曲げ部の尖った上端部は切り取られて、切り欠き部２０６が形成されている。このように、シート状絶縁部２０１に切り欠き部２０５、２０６を設けることで、第２コイル５１ｂをスロット３１に図１中上方から下方に向けて挿入する際に、第２コイル５１ｂが折り曲げ部の尖った先端に引っ掛かり絶縁紙２０ａを巻き込んでしまうような事態を回避することができる。

複数の脚部２１１−２１５の各々は、スロット３１の内面に当接して変形した状態で弾性復元力により自己位置を保持する形状を有する。例えば、図３中右側に円で囲った部分に示すように、脚部２１１−２１５の各々を、上下方向に沿って見た場合、断面形状がハの字状になるように形成する。脚部２１１−２１５は同様の構成を有するため、以下では、代表して第１脚部２１１について説明を行う。第１脚部２１１は、主部分２０１ｃと実質的に平行な主脚面２１１ａと、主脚面２１１ａの左右方向両側縁からステータコア１の径方向内側に向けて斜めに突出する左側面２１１ｂと右側面２１１ｃとを有する。左側面２１１ｂと右側面２１１ｃとの間隔は、主脚面２１１ａから中心軸ＡＸ側に向かうにしたがって大きくなる。

図３に示されるように、脚部２１１−２１５の各々において、主脚面２１１ａと左側面２１１ｂ及び右側面２１１ｃとからなる部分は、脚部２１１−２１５とシート状絶縁部２０１との連結部分、及び、脚部２１１−２１５とシート状絶縁部２０２との連結部分を除いて形成される。

図５は、ステータコア１おける一つのスロットを中心軸ＡＸに垂直な平面で切断した場合の断面図であって、第１脚部２１１とスロット３１の幅との関係を説明する図である。第１脚部２１１において主脚面２１１ａの幅、すなわち、ステータコア１の周方向に沿った幅Ｃは、スロット３１における、ステータコア１の径方向内側端部の開口部３２における幅Ｄを通過するサイズである（Ｄ≧Ｃ）。したがって、左側面２１１ｂ及び右側面２１１ｃを主脚面２１１ａに対して少なくとも９０°屈曲させることで、第１脚部２１１を、スロット３１の開口部３２を通過させてスロット３１の奥に押し込むことができる。

第１脚部２１１の左側面２１１ｂ及び右側面２１１ｃは、スロット３１の開口部３２を通過すると弾性復元力が働いて、主脚面２１１ａから離れるにしたがって互いの間隔が広がる形状に戻る。第１脚部２１１の自然状態における左側面２１１ｂ及び右側面２１１ｃ間の全幅（最大幅）Ｅは、ステータコア１の周方向に沿ったスロット３１の内部空間の幅Ｆ、すなわち、スロット３１の内面の周方向の間隔よりも大きいサイズである（Ｅ＞Ｆ）。スロット３１は、開口部３２の幅Ｄを除き、ステータコア１の径方向に沿って一定の幅Ｆを有する。上記構成により、第１脚部２１１は、スロット３１の内面に当接して変形した状態で弾性復元力により自己位置を保持する。

次に、絶縁紙２０ａの装着方法について説明する。図１に示すように、ステータコア１の所定のスロット３１に第１コイル５１ａを挿入して配置する。それにより、ステータコア１の端面１ａ、１ｂから飛び出すように第１コイル５１ａのコイルエンド５６が形成される。次に、絶縁紙２０ａを、ステータコア１に対し径方向内側から装着する。詳細には、装着は次のように行う。シート状絶縁部２０１が端面１ａ側のコイルエンド５６をステータコア１の径方向内側から覆い、シート状絶縁部２０２が端面１ｂ側のコイルエンド５６をステータコア１の径方向内側から覆うようにステータコア１に装着する。このとき、第１脚部２１１は第１のスロット３１ａに挿入され、第２脚部２１２は第２のスロット３１ｂに挿入される。脚部２１３は、周方向における第１コイル５１ａの一端の外側（図１中左側）にあるスロット３１に挿入される。脚部２１４及び２１５は、周方向における第１コイル５１ａの他端の外側（図１中右側）にある２つのスロット３１にそれぞれ挿入される。このとき、脚部２１１−２１５の各々は、スロット３１に押し込むように奥側に挿入される。

図１０に、ステータコア１に４つの第１コイル５１ａを実装し、その内側に４つの絶縁紙２０ａを実装した状態を上方側からみた図を示す。図１０に示されるように、４つの絶縁紙２０ａは、周方向に９０度間隔で、隣接するシート状絶縁部２０１の周方向の端部同士が折り重なるように配置される。これにより、４つの第１コイル５１ａの、ステータコア１の径方向内側が、４つの絶縁紙２０ａにより完全に覆われている。また、４つの絶縁紙２０ａの径方向内側には、第２コイル５１ｂ等を実装するためのスペースが確保されている。

図６に、絶縁紙２０ａに対して主部分２０１ｃと主部分２０２ｃとを互いに離間させるに方向に引っ張る力を加えた場合の状態を示す。図７は、比較例として、主部分の中央に１つの脚部しか有しない絶縁紙４００に対して、主部分４０１ｃと主部分４０２ｃとを互いに離間させるに方向に引っ張る力を加えた場合の状態を示す。図６及び図７では、シート状絶縁部２０１−２０２及びシート状絶縁部４０１−４０２に対して、第２コイル５１ｂがステータコア１に挿入される際に引きずる力が強く作用すると考えられる位置に、同程度の力を作用させている。図６と図７とを対比すると、図６の両矢印Ｘ０部分の歪みは、図７の両矢印Ｘ１部分の歪みよりも小さいことが分かる。したがって、第２コイル５１ｂの挿入時における、絶縁紙２０ａのシート状絶縁部２０１−２０２の間隔のずれは、比較例の絶縁紙４００のシート状絶縁部４０１−４０２の間隔のずれよりも小さい。その結果、本実施形態による絶縁紙２０ａでは、先に挿入された絶縁紙が後から挿入される巻線によって引きずられて歪み、位置がずれたりするような事態をいっそう確実に防ぐことができる。

図８に、ステータコア１の内周面の円周方向に配列された３６個のスロット３１を直線状に展開した展開図を示す。なお、図８は、３６個のスロットを軸線方向に垂直な面で切断した断面を示している。これら展開図は、各スロット３１へのコイルの充填具合及び絶縁紙の配置の様子を示す。なお、図８では各相のコイルを「＋Ｕ」、「−Ｕ」、「＋Ｖ」、「−Ｖ」、「＋Ｗ」、「−Ｗ」の記号で表している。ここで、「＋」、「−」は、図８の紙面に垂直な方向での電流の向きを示す。図８（ａ）は、３６個のスロット３１に、第１コイル５１ａと、絶縁紙２０ａとを配置した状態を示す。図８（ｂ）は、図８（ａ）の状態からさらに第２コイル５１ｂと、絶縁紙２０ｂとを配置した状態を示す。図８（ｃ）は、図８（ｂ）の状態からさらに、第３コイル５１ｃを配置した状態を示している。また、図８では、図中左端にあるスロットをスロット番号１とし図中左から右に向かって番号が増加するようにスロット番号を割り当てる。

図８（ａ）では、４つの第１コイル５１ａのうち、代表して一つの第１コイル５１ａに符号を付す。また、図８（ａ）では、４つの絶縁紙２０ａを実線で表すと共に、代表して一つの絶縁紙２０ａを太い実線で表し符号を付す。図８（ａ）において丸印６（一部のみに符号を付す）は、絶縁紙２０ａの脚部２１１−２１５の位置を示す。なお、図８（ａ）に示す絶縁紙２０ａが実装された状態で空きスロット又は半スロット分が空いているスロットに、絶縁紙２０ａの脚部を配置可能である。図８（ａ）を参照すると、３６個のスロット３１に対し、５スロットピッチの第１コイル５１ａが９０度間隔で４つ配置されている。第１コイル５１ａは、１．５スロット分の分量の巻線材を巻回して構成されている。図８（ａ）中で符号を付した絶縁紙２０ａは、１３−１４番目のスロットＳ１３−Ｓ１４に脚部２１２、２１１がそれぞれ挿入され、９番目のスロットＳ９に脚部２１３が挿入され、１６−１７番目のスロットＳ１６−Ｓ１７に、脚部２１４、２１５がそれぞれ挿入されている。

図８（ｂ）では、４つの第２コイル５１ｂのうち代表して一つの第２コイル５１ｂに符号を付している。また、図８（ｂ）では、４つの絶縁紙２０ｂを実線で表すと共に、代表して一つの絶縁紙２０ｂを太い実線で表し符号を付している。図８（ｂ）において丸印６（一部のみに符号を付している）は、絶縁紙２０ｂの脚部の位置を示す。絶縁紙２０ａ及び絶縁紙２０ｂが実装された状態で、空きスロット又は半スロット分が空いているスロットに、絶縁紙２０ｂの脚部を配置可能である。図８（ｂ）に示される通り、第２コイル５１ｂは、第１コイル５１ａが収容されていないスロット（第２のスロット）に収容される第３部分５１ｂ３を有する。図８（ｂ）を参照すると、３６個のスロット３１に対し、５スロットピッチの第２コイル５１ｂが９０度間隔で４つ配置されている。第２コイル５１ｂは、１．５スロット分の巻線材を巻回して構成されている。

図８（ｃ）に示すように、第３コイル５１ｃは、第２コイル５１ｂと互いに重なり合うように配置される。図８（ｃ）では、代表して一つの第３コイル５１ｃに符号を付している。第３コイル５１ｃは、１．５スロット分の巻線材を巻回して構成されている。第１から第３コイル５１ａ−５１ｃの各々は、１．５スロット分の巻線材を巻回して構成されているため、第１から第３コイル５１ａ−５１ｃを全てスロット３１に装着することで、３６個のスロットが全て充填された状態となる。

第２コイル５１ｂは、第２コイル５１ｂと第３コイル５１ｃの双方が挿入されるスロットであるスロットＳ１７に収容される第４部分（図８（ｃ）では符号６８ａを付している）を有する。第３コイル５１ｃは、スロットＳ１７に収容される第５部分６９ａを有する。

第２コイル５１ｂと第３コイル５１ｃとの間に絶縁紙２０ｂが装着される。図９に、絶縁紙２０ｂの斜視図を示す。説明の便宜上、図９では、軸線方向に対応する方向を上下方向とし、また、左右方向を図示の通り定義する。絶縁紙２０ｂは、ステータコア１の軸線方向の一対の端面１ａ、１ｂからそれぞれ突き出る一対のシート状絶縁部５０１−５０２と、一対のシート状絶縁部５０１−５０２を互いに連結する複数の脚部５１１−５１４とを備える。一対のシート状絶縁部５０１−５０２の各々は、第４部分６８ａから一対の端面１ａ、１ｂの各々の外方へ延長される第２コイル５１ｂのコイルエンドと、第５部分６９ａから一対の端面１ａ、１ｂの各々の外方へ延長される第３コイル５１ｃのコイルエンドとの間に配置される。複数の脚部５１１−５１４は、スロットＳ１７に挿入されて第４部分６８ａと第５部分６９ａとの間に配置される第１脚部５１１を有する。

図９に示すように、シート状絶縁部５０１は、ステータコア１の一方の端面１ａから突出するように配置される。シート状絶縁部５０２は、ステータコア１の他方の端面１ｂから突出するように配置される。複数の脚部２１１−２１５は、シート状絶縁部２０１とシート状絶縁部２０２とを連結するようにステータコア１の軸線方向に延長される。

シート状絶縁部５０１は、第１脚部５１１と接続され、第２コイル５１ｂのコイルエンドと第３コイル５１ｃのコイルエンドとの間に介在する主部分５０１ｃと、主部分５０１ｃから延長された副部分５０１ａ、５０１ｂを有する。副部分５０１ｂは、第２コイル５１ｂのコイルエンドから離れて、第３コイル５１ｃのコイルエンドに対してステータコア１の径方向外側に配置される。主部分５０１ｃは、ステータコア１の端面１ａから突出する第２コイル５１ｂのコイルエンドの径方向内側を覆う。同様に、シート状絶縁部５０２は、第１脚部５１１と接続され、第２コイル５１ｂのコイルエンドと第３コイル５１ｃのコイルエンドとの間に介在する主部分５０２ｃと、主部分５０１ｃから延長された副部分５０２ａ、５０２ｂを有する。副部分５０２ｂは、第２コイル５１ｂのコイルエンドから離れて、第３コイル５１ｃのコイルエンドに対してステータコア１の径方向外側に配置される。主部分５０２ｃは、ステータコア１の端面１ｂから突出する第２コイル５１ｂのコイルエンドの径方向内側を覆う。

主部分５０１ｃと主部分５０２ｃとは、２つの脚部５１１−５１２で連結されている。２つの脚部５１１−５１２は、図８に示されるように、主部分５０１ｃ、５０２ｃ上の、第２コイル５１ｂと第３コイル５１ｃとが重なり合う範囲に配置されている。具体的には、第２脚部５１２は、第１コイル５１ａ及び第２コイル５１ｂが収容されていないスロットＳ１６に収容される。第１脚部５１１は、第２コイル５１ｂ及び第３コイル５１ｃが収容されるスロットＳ１７に収容される。絶縁紙２０ｂの主部分５０１ｃ（５０２ｃ）に複数の脚部を設けることにより、第１コイル５１ａ、絶縁紙２０ａ、第２コイル５１ｂ及び絶縁紙２０ｂが装着された状態から、第３コイル５１ｃをスロット３１に上方から挿入して装着する際に、絶縁紙２０ｂの特に下側のシート状絶縁部５０２が第３コイル５１ｃに引きずられて、絶縁紙２０ｂが歪んで位置がずれたり巻き込まれたりすることを防ぐことができる。本実施形態では、第１脚部５１１を、シート状絶縁部５０１、５０２の、第３コイル５１ｃを上方から挿入する際に引きずる力が強く作用し易いと考えられるスロットＳ１７の位置に配置しているため、絶縁紙２０ｂが歪んで位置がずれたり巻き込まれたりすることを、いっそう確実に防ぐことができる。また、第１脚部５１１を、第２コイル５１ｂ及び第３コイル５１ｃの双方が挿入されるスロットＳ１７に配置することは、第２コイル５１ｂと第３コイル５１ｃとの絶縁性を高めることにも寄与する。絶縁紙２０ｂの脚部５１１−５１４の各々は、絶縁紙２０ａの脚部２１１−２１５と同様の、軸線方向に沿った断面視でハの字状の形状を有する。

絶縁紙２０ｂの４つの脚部５１１−５１４のうち中央にある２つの脚部５１１−５１２は、第２コイル５１ｂの周方向の６スロット分の範囲のうち、第２コイル５１ｂと第３コイル５１ｃとが重なる範囲にある２つのスロット３１に挿入される。詳細には、脚部５１１−５１２は、第２コイル５１ｂの６スロット分の範囲のうち、第３コイル５１ｃが挿入される１６番目及び１７番目のスロットＳ１６−Ｓ１７に装着される。脚部５１３は、周方向において第２コイル５１ｂの外側（図８（ｂ）において左側）にある１２番目のスロットＳ１２に挿入される。脚部５１４は、周方向において第２コイル５１ｂの外側（図８（ｂ）において右側）にある２０番目のスロットＳ２０に挿入される。

図１１に、図１０の状態からさらに、ステータコア１に４つの第２コイル５１ｂが実装され、その内側に４つの絶縁紙２０ｂが実装された状態を示す。絶縁紙２０ｂの場合にも、第２コイル５１ｂと第３コイル５１ｃとが重なる範囲に２つの脚部５１１、５１２が形成されているため、第３コイル５１ｃがスロット３１に挿入される際に絶縁紙２０ｂが歪んで位置がずれたり巻き込まれたりすることを防ぐことができる。図１１に示されるように、４つの絶縁紙２０ｂは、周方向に９０度間隔で配置され、隣接するシート状絶縁部５０１の周方向の端部同士が折り重なるように配置されている。これにより、４つの第２コイル５１ｂのステータコア１の径方向内側が、４つの絶縁紙２０ｂにより完全に覆われている。また、４つの絶縁紙２０ｂの径方向内側には、第３コイル５１ｃを実装するためのスペースが確保されている。

以上説明したように、本実施形態によれば、先に挿入された絶縁紙が後から挿入される巻線によってずらされてしまうような事態が生じるのを防ぐことができる。

以上、典型的な実施形態を用いて本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなしに、上述の各実施形態に変更及び種々の他の変更、省略、追加を行うことができるのを理解できるであろう。

図３に示した絶縁紙２０ａの構成は一例であり、絶縁紙２０ａに対して各種変形例を構成することができる。図１２に、絶縁紙２０ａの変形例として、絶縁紙２０ａに対して突起部２０７、２０８を追加して構成された絶縁紙２０ｅの斜視図を示す。絶縁紙２０ｅは、突起部２０７、２０８が追加されている点を除き、図３に示した絶縁紙２０ａと同じ構造を有する。絶縁紙２０ｅは、一対のシート状絶縁部２０１、２０２の各々から脚部２１１−２１２と同じ方向に突設された突起部２０７、２０８であって、一対の端面１ａ、１ｂの各々の外側において第２コイル５１ｂのコイルエンドの根元部を被覆する突起部２０７、２０８を有する。詳細には、突起部２０７は、主部分２０１ｃのステータコア１と隣接する側辺２０１ｅのうち、第１コイル５１ａと第２コイル５１ｂが重なり合う範囲内の脚部が形成されていない位置に形成されている。主部分２０２ｃのステータコア１と隣接する側辺２０２ｅのうち、突起部２０７と向かい合う位置に突起部２０８が形成されている。一例として、突起部２０７、２０８は、第１コイル５１ａが挿入されているスロット（図８（ａ）において１５番目のスロットＳ１５）の位置に形成しても良い。突起部２０７、２０８は、１ストット幅を有する平面状に形成されていても良い。

図１３に、第１コイル５１ａと第２コイル５１ｂとの間に絶縁紙２０ｅが挿入されている状態を示す。突起部２０７、２０８は、先にスロット３１に挿入された第１コイル５１ａのコイルエンドの根元部と、後からスロット３１に挿入される第２コイル５１ｂのコイルエンドの根元部とが重なる位置に配置される。この構成により、突起部２０７、２０８が、第１コイル５１ａのコイルエンドの根元部と、第２コイル５１ｂのコイルエンドの根元部との間に介在して、それらの間の絶縁をいっそう確実にする。

図１４は、第１コイル５１ａと第２コイル５１ｂとの間に絶縁紙２０ｅが実装された状態における突起部２０７近辺の拡大図である。図１４から、突起部２０７が、第１コイル５１ａのコイルエンドの根元部と第２コイル５１ｂのコイルエンドの根元部との間に介在していることが理解できる。

上述した実施形態に係る絶縁紙は、三相交流電動機の異なる相のコイル間に用いられるものとして説明したが、上述した実施形態に係る絶縁紙は、ステータコアのスロットに複数のコイルが分布巻きで重なり合うように配置される各種タイプの電動機のコイル間の絶縁に用いることができる。

１ ステータコア
１０ ステータ
３１ スロット
３１ａ 第１のスロット
３１ｂ 第２のスロット
２０ａ、２０ｂ、２０ｅ 絶縁紙
５１ａ 第１コイル
５１ｂ 第２コイル
５１ｃ 第３コイル
９０ 電動機
２０１、２０２ シート状絶縁部
２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂ 副部分
２０１ｃ、２０２ｃ 主部分
２０７、２０８ 突起部
２１１ 第１脚部
２１２ 第２脚部
２１３−２１５ 脚部
５０１、５０２ シート状絶縁部
５０１ａ、５０１ｂ、５０２ａ、５０２ｂ 副部分
５０１ｃ、５０２ｃ 主部分
５１１−５１４ 脚部

Claims (7)

1. 複数のスロットを有するステータコアと、
   前記複数のスロットに分布巻きで挿入される第１コイル及び第２コイルと、
   前記第１コイルと前記第２コイルとの間に配置される絶縁紙とを備え、
   前記第１コイルは、第１のスロットに収容される第１部分を有し、
   前記第２コイルは、前記第１のスロットに収容される第２部分を有し、
   前記絶縁紙は、前記ステータコアの軸線方向の一対の端面からそれぞれ突き出る一対のシート状絶縁部と、前記一対のシート状絶縁部を互いに連結する複数の脚部とを備え、
   前記一対のシート状絶縁部の各々は、前記第１部分から前記一対の端面の各々の外方へ延長される前記第１コイルの第１コイルエンドと、前記第２部分から前記一対の端面の各々の外方へ延長される前記第２コイルの第２コイルエンドとの間に配置され、
   前記複数の脚部は、前記第１のスロットに挿入されて前記第１部分と前記第２部分との間に配置される第１脚部を有する、ステータ。
2. 前記一対のシート状絶縁部の各々は、
   前記第１脚部と接続され、前記第１コイルエンドと前記第２コイルエンドとの間に介在する主部分と、
   前記主部分から延長された副部分であって、前記第１コイルエンドから離れて、前記第２コイルエンドに対して前記ステータコアの径方向外側に配置される副部分とを有する、請求項１に記載のステータ。
3. 前記第２コイルは、前記第１コイルが収容されていない第２のスロットに収容される第３部分を有し、
   前記複数の脚部は、前記第３部分と前記第２のスロットの内面との間に配置される第２脚部を有する、請求項２に記載のステータ。
4. 前記複数の脚部は、前記主部分に接続される１つの前記第２脚部と、前記副部分に接続される他の１つの前記第２脚部とを有する、請求項３に記載のステータ。
5. 前記絶縁紙は、前記一対のシート状絶縁部の各々から前記第１脚部と同じ方向に突設された突起部であって、前記第１部分につながる前記第１コイルエンドの根元部を前記一対の端面の各々の外側において被覆する突起部を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のステータ。
6. 前記複数の脚部の各々は、前記スロットの内面に当接して変形した状態で弾性復元力により自己位置を保持する形状を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載のステータ。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のステータを備える電動機。

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