JP4688729B2 - 回転電機の固定子 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機の固定子に関するものである。

回転電機においては、固定子鉄心と固定子巻線との間の絶縁性を確保することが重要であり、これらの間の絶縁には絶縁紙が一般に用いられている（例えば、特許文献１参照）。しかし、絶縁紙を用いたものにおいては、回転電機の振動等により固定子巻線がスロットのコーナ部等に接触した場合に、この部分の絶縁紙が損傷するおそれがある。そして、絶縁紙の損傷により固定子鉄心が露出した部分に固定子巻線が接触して、固定子巻線の絶縁被膜が損傷し、絶縁性を確保できなくなるおそれがある。
特開２０００−９２８０１号公報

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、固定子巻線と固定子鉄心との間の絶縁性を確保することができる回転電機の固定子を提供することを主たる目的とするものである。

以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて作用、効果等を示しつつ説明する。

請求項１に記載の発明では、周方向に複数のスロットが形成された円筒状の固定子鉄心と、外周に絶縁被膜層を有する電気導体によって形成され、前記スロットに絶縁紙を介在させることなく収容される固定子巻線とを備えた回転電機の固定子において、前記スロットの内壁面に、樹脂コーティングによる樹脂層を設け、前記樹脂層は、前記電気導体の絶縁被膜層の被膜材より硬度が小さいことを特徴としている。

スロットの内壁面と電気導体との間における絶縁に樹脂を用いることで、絶縁紙による絶縁の場合に比べて絶縁材自体の損傷を抑止することができる。これにより電気導体に対して固定子鉄心が露出する可能性を小さくすることができる。また、この樹脂は電気導体の絶縁被膜の被膜材より硬度が小さいので、電気導体と樹脂層とが接触した場合でも電気導体の絶縁被膜層が損傷を受けるおそれが低く、電気導体の絶縁性を確保することができる。

請求項２に記載の発明では、前記樹脂層は、前記スロットの軸方向の中央付近よりも軸方向端部が厚く形成されていることを特徴としている。

回転電機が振動下に置かれた場合等には、固定子巻線を形成する電気導体はスロット内壁面の軸方向端部（スロット周縁部）と接触しやすい。この点、本請求項に記載の発明では、軸方向端部における樹脂層をそれよりも中央部分の樹脂層よりも厚く形成している。このため、接触しやすい部位における絶縁性を向上することができる。また、中央部分における樹脂層の厚さを薄くすることで、電気導体をスロット内に配置する際における電気導体とスロット内壁面との接触を抑止することができる。この結果、電気導体をスロット内に配置することが容易となる。

請求項３に記載の発明では、前記スロットの内壁面における樹脂層を、電着塗装により形成したことを特徴としている。電着塗装により樹脂層を形成することで、スロットの内壁面のような奥まった部位にも樹脂層を形成することが容易となる。また、電着塗装の特性上、スロットの内部ほど薄く、端部ほど厚く樹脂層が形成される。このような電着塗装の特性を利用することにより、請求項２に記載の発明のように、スロットの中央部分は薄く、端部は厚く樹脂層を形成することが容易となる。

スロットの端部と対向して位置する電気導体の絶縁被膜層を保護するとともに、スロット内の導体占積率を維持するためには、請求項４に記載の発明のように、前記スロットの軸方向端部における樹脂層を、４０μｍから７０μｍの範囲の厚さとすることが望ましい。さらに、前記スロットの軸方向端部における樹脂層を、５０μｍから６０μｍの範囲の厚さとすることがより望ましい。なお、固定子鉄心の製造方法によっては、軸方向端部におけるスロット周縁部が曲面状となっている場合がある。この場合、スロットの軸方向端部における樹脂層の厚さは、固定子鉄心の上面とスロットの内壁面との仮想交点から計測するものとする。

請求項５に記載の発明では、前記電気導体の外周にエナメル層を設けるとともに、当該エナメル層の外周に押出被覆樹脂層を設けることにより、前記絶縁被膜層を形成したことを特徴としている。この構成とすることで、電気導体の絶縁被膜を厚く形成することが容易となる。この結果、電気導体の絶縁性を高めることが可能になる。また、電気導体とスロットの内壁面との間に所定の距離を確保することができるので、コロナ放電の発生を抑止することも可能となる。

電気導体の絶縁性を維持しコロナ放電を抑止するとともに、スロット内の導体占積率を維持するためには、請求項６に記載の発明のように、前記電気導体に形成された絶縁被膜層を、１００μｍから１７０μｍの範囲の厚さにすることが望ましい。さらに、前記電気導体に形成された絶縁被膜層を、１１０μｍから１５０μｍの範囲の厚さにすることがより望ましい。

請求項７に記載の発明では、前記電気導体として複数の導体セグメントを用い、当該複数の導体セグメントの端部を互いに接合して前記固定子巻線を形成したことを特徴としている。これにより、固定子巻線を形成する電気導体をスロット内に配置することが容易となるので、固定子巻線の製造が容易となる。

請求項８に記載の発明では、前記導体セグメントの前記スロット内における断面形状を、前記スロット形状に沿った略矩形状としたことを特徴としている。これにより、スロット内における電気導体の占積率を高めることが容易となる。

請求項９に記載の発明では、請求項１から請求項８のいずれかに記載の固定子を車両に搭載される回転電機に適用することを特徴としている。回転電機が車両に搭載された場合には、車両の振動等により固定子巻線がスロットの内壁面等に接触しやすくなる。この点、本発明の固定子を採用することで、車両のような厳しい環境下においても、絶縁破壊を抑止することが可能となる。

以下、本発明の回転電機を車両駆動用のモータジェネレータ（ＭＧ）１０として具現化した場合の一実施の形態について説明する。

まず、本実施形態のＭＧ１０の構成について説明する。図１は本実施形態のＭＧ１０の全体構造を示す断面図である。また、図２はＭＧ１０の回路図である。図１に示すように、本実施形態のＭＧ１０は、ハウジング１１、回転子２０、固定子３０を含んで構成されている。

回転子２０は、回転軸２１、回転子鉄心２２及び永久磁石２３を含んで構成されている。回転子鉄心２２は回転軸２１に固定されている。また、回転軸２１は一組の軸受１２，１３を介してハウジング１１に回転自在に支持されている。永久磁石２３は、回転子鉄心２２の周方向に所定ピッチで複数個埋設して配置され、各永久磁石２３の極性が周方向に交互に異なるように着磁されている。なお、回転子２０の構造は、例えば、ランデルポールコアに界磁巻線を巻装した巻線界磁式等、公知の種々の形式に置換可能である。

固定子３０は、回転子２０の径方向外側に配置されている。固定子３０は、固定子鉄心３１と固定子巻線３２とにより構成されている。固定子鉄心３１は円筒状であり、ハウジング１１の周壁内周面に固定されている。固定子巻線３２は、固定子鉄心３１の各スロットに巻装されている。また、固定子鉄心３１の一方の軸方向端面からは固定子巻線３２の第１コイルエンド部３２ａが回転軸２１に沿った方向に突出しており、他方の軸方向端面からは固定子巻線３２の第２コイルエンド部３２ｂが回転軸２１に沿った方向に突出している。

図２に示すように、固定子巻線３２は、Ｕ相コイル３２ＵとＶ相コイル３２ＶとＷ相コイル３２ＷとがＹ結線されて形成されている。Ｕ相コイル３２Ｕは、周回コイルＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４が直列接続されて形成されている。同様に、Ｖ相コイル３２Ｖは、周回コイルＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４が直列接続されて形成されている。同様に、Ｗ相コイル３２Ｗは、周回コイルＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４が直列接続されて形成されている。

バッテリ４０と、各相コイルの外部引き出し端子３２０Ｕ，３２０Ｖ，３２０Ｗとの間には、インバータ４１が接続されている。インバータ４１は、六つのパワー素子４２から構成されている。

車両駆動時においては、コントローラ（図示略）からの指示により、パワー素子４２が適宜スイッチング操作され、バッテリ４０からインバータ４１を介して固定子巻線３２に三相交流電圧が印加される。この印加電圧により、回転子２０が回転する。回転子２０の回転軸２１は、エンジンのクランク軸（図示略）に直結或いはクラッチ、ギヤ等を介して結合されている。直結の場合は、回転子２０の回転軸２１の回転により、エンジンが始動する。一方、充電時においては、クランク軸及び回転子２０の回転軸２１の回転により、固定子巻線３２からバッテリ４０に電流が流れる。この電流により、バッテリ４０が充電される。

次に、固定子３０の詳細について説明する。

図３に示すように、固定子鉄心３１は、リング状の多数のコアシート３６を積層して形成されている。コアシート３６の内周側にはスロット３５に対応する凹部３７が等間隔に形成されている。このコアシート３６は、プレス型を用いて薄い鋼板を打ち抜くことにより形成されている。なお、スロット３５に対応する凹部３７は、回転子２０の磁極数に対応して三相の固定子巻線３２をスロット３５内に収容するために、９６個形成されている。このコアシート３６を多数積層することにより、周方向に多相の固定子巻線３２が収容される９６個のスロット３５が形成されるとともに、隣接するスロット３５間に９６個のティース３４が形成される。

図４は固定子巻線３２を構成する基本セグメント３３の模式的形状を示す斜視図である。固定子巻線３２は、図４に示すような、略矩形断面（平角断面）をもった一定の太さの電気導体を略Ｕ字状に成形したセグメント３３を接続して形成されている。基本セグメント３３は、大セグメント３３１と小セグメント３３２とにより構成されている。

大セグメント３３１は、内径側被収容部３３１ａ、外径側被収容部３３１ｂ、ターン部３３１ｃ、内径側開放端部３３１ｄ及び外径側開放端部３３１ｅを有している。内径側被収容部３３１ａ，３３２ａと外径側被収容部３３１ｂ，３３２ｂとは、それぞれ所定の磁極ピッチ（本実施形態では１２スロット分）だけ離間した二つのスロット３５に収容されている。大セグメント３３１の内径側被収容部３３１ａはスロット３５における最内径側に配置されており、外径側被収容部３３１ｂはスロット３５における最外径側に配置されている。ターン部３３１ｃは内径側被収容部３３１ａの一端と外径側被収容部３３１ｂの一端とをスロット３５の外で連結している。内径側開放端部３３１ｄは内径側被収容部３３１ａの他端からスロット３５の外に延在している。同様に、外径側開放端部３３１ｅは、外径側被収容部３３１ｂの他端からスロット３５の外に延在している。

小セグメント３３２も、大セグメント３３１と同様に、内径側被収容部３３２ａ、外径側被収容部３３２ｂ、ターン部３３２ｃ、内径側開放端部３３２ｄ及び外径側開放端部３３２ｅを有している。小セグメント３３２は、大セグメント３３１に囲まれるように配置されている。内径側被収容部３３２ａと外径側被収容部３３２ｂとは、それぞれ所定の磁極ピッチだけ離間した二つのスロットに収容されている。内径側被収容部３３２ａはスロット３５における内径側被収容部３３１ａの外径側に隣接して配置されており、外径側被収容部３３２ｂはスロット３５における外径側被収容部３３１ｂの内径側に隣接して配置されている。ターン部３３２ｃは、内径側被収容部３３２ａの一端と外径側被収容部３３２ｂの一端とを、スロット外で連結している。内径側開放端部３３２ｄは、内径側被収容部３３２ａの他端からスロット外に延在している。同様に、外径側開放端部３３２ｅは、外径側被収容部３３２ｂの他端からスロット外に延在している。

図５は大セグメント３３１の断面図を示している。図５に示すように、セグメント３３１は電気導体からなる導体部３３ａの外周に絶縁被膜３９を設けて形成されている。本実施形態では、導体部３３ａの外周にエナメル層３９ａが膜厚約４０μｍで設けられ、エナメル層３９ａの外周に押出被覆樹脂層としてのポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂層３９ｂが膜厚約７０μｍで設けられている。小セグメント３３２についても、同様の構成となっている。

図６は固定子３０の軸方向に垂直な断面を展開して部分的に示す図である。上述のように、固定子巻線３２は複数の基本セグメント３３の端部を接続して形成されている。そして、固定子鉄心３１の各スロット３５には、それぞれ偶数本（本実施形態では４本）のセグメント３３１，３３２の被収容部３３１ａ，３３１ｂ，３３２ａ，３３２ｂが収容されている。一のスロット３５内の４本のセグメント３３１，３３２の被収容部３３１ａ，３３１ｂ，３３２ａ，３３２ｂは、固定子鉄心３１の径方向に関して内側から内端層Ｘ１、内中層Ｘ２、外中層Ｘ３、外端層Ｘ４の順で一列に配列されている。

上述のように、各スロット３５内に配置された被収容部３３１ａ，３３１ｂ，３３２ａ，３３２ｂは、所定の磁極ピッチ（本実施形態では１２スロット分）離れた他のスロット３５内に配置した被収容部３３１ａ，３３１ｂ，３３２ａ，３３２ｂと対をなしている。特に、第１及び第２のコイルエンド部３２ａ，３２ｂにおける複数のセグメント３３１，３３２間の隙間を確保し整列して配置するために、一のスロット３５内の所定の層の被収容部３３１ａ，３３１ｂ，３３２ａ，３３２ｂは、所定の磁極ピッチ離れた他のスロット３５内の他の層の被収容部３３１ａ，３３１ｂ，３３２ａ，３３２ｂと対をなしている。

例えば、図６に示すように、周回コイルＵ１における一のスロット３５内の内端層Ｘ１の被収容部３３１ａは、固定子鉄心３１の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット３５内の外端層Ｘ４の被収容部３３１ｂと対をなしている。同様に、周回コイルＵ１における一のスロット３５内の内中層Ｘ２の被収容部３３２ａは固定子鉄心３１の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット３５内の外中層Ｘ３の被収容部３３２ｂと対をなしている。

そして、これらの対をなす被収容部３３１ａ，３３１ｂ，３３２ａ，３３２ｂは、固定子鉄心３１の第１コイルエンド部３２ａ側において連続線（ターン部３３１ｃ、３３２ｃ）により接続されている。したがって、固定子鉄心３１の第１コイルエンド部３２ａ側においては、内中層Ｘ２の被収容部３３２ｂと外中層Ｘ３の被収容部３３２ｂとを接続するターン部３３２ｃを、内端層Ｘ１の被収容部３３１ａと外端層Ｘ４の被収容部３３１ｂとを接続するターン部３３１ｃが囲むこととなる。

一方、周回コイルＵ１における一のスロット３５内の内中層Ｘ２の被収容部３３２ａは、固定子鉄心３１の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット３５内の内端層Ｘ１の被収容部３３１ａ'とも電気的に対をなしている。同様に、周回コイルＵ１における一のスロット３５内の外端層Ｘ４の被収容部３３１ｂ'は、固定子鉄心３１の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット３５内の外中層Ｘ３の被収容部３３２ｂと電気的に対をなしている。

そして、固定子鉄心３１の第２コイルエンド部３２ｂ側において、これらの被収容部３３２ａ，３３１ａ'，３３１ｂ'，３３２ｂからスロット３５の外に延在する開放端部３３２ｄ，３３１ｄ'，３３１ｅ'，３３２ｅの端部同士は溶接等で接合され電気的に結線されている。したがって、固定子鉄心３１の第２コイルエンド部３２ｂ側においては、内端層Ｘ１の電気導体と内中層Ｘ２の電気導体とを接続する接合部と、外中層Ｘ３の電気導体と外端層Ｘ４の電気導体とを接続する接合部とが、径方向に並んでいる。

基本セグメント３３を規則的にスロット３５に配置して、固定子鉄心３１の周りを２周する各周回コイルが形成されている。なお、１周めと２周めとを接続するターン部は基本セグメント３３とは形状の異なる異形セグメントで構成されている。また、各周回コイル間を接続するセグメント及び固定子巻線３２の引出線を構成するセグメントも異形セグメントで構成されている。

図７は図６のＡ−Ａ線断面図であり、スロット３５の内部の状態が示されている。上述のように、薄い鋼板の打ち抜きによりコアシート３６が形成されるため、各コアシート３６の凹部３７における打ち抜き方向入口側の周縁には、曲面部３７ａが形成されている。また、打ち抜き方向の出口側端部には、打ち抜き方向に向けて延びるばり３７ｂが形成されている。ばり３７ｂは先端が鋭利なものを含み、コアシート３６の下面から最大約３０μｍて延びている。なお、図７においてはコアシート３６が２０枚積層された固定子鉄心３１が示されているが、実際にはさらに多数のコアシート３６を積層して固定子鉄心３１が形成される。

また、コアシート３６を積層する際には、周方向に所定の積層ばらつきが生じ得る。そのため、スロット３５の内壁面には、わずかに段差が形成されている。通常、コアシート３６の周方向の積層ばらつきの最大値は、４０〜５０μｍ程度である。

図７に示すように、固定子鉄心３１の表面全体には、樹脂コーティングによる樹脂層３８が形成されている。樹脂層３８には、絶縁性及び耐熱性に優れるとともにセグメント３３の絶縁被膜材であるエナメル及びＰＰＳ樹脂よりも硬度の小さいポリイミド系樹脂が用いられている。なお、樹脂コーティングによる樹脂層３８の形成は電着塗装により行われる。

スロット３５内においては、電着塗装の特性上、スロット３５の軸方向中央付近ほど薄く、軸方向端部ほど厚く樹脂層３８が形成されている。スロット３５の中央付近での樹脂層３８の厚さｔ１は約３５μｍであり、軸方向端部での厚さｔ２は約７０μｍとなっている。なお、上述のとおり、コアシート３６は周方向に積層ばらつきを生じ得るため、スロット３５内の周方向両面で樹脂層３８の厚さが異なることが考えられる。このため、上記厚さは、スロット３５の軸方向中央付近及び軸方向端部における各樹脂層３８の厚さの平均値を示している。また、軸方向端部での厚さｔ２は、固定子鉄心３１の端面側に配置されたコアシート３６の上面部３６ａと凹部３７の側面部３７ｃとの仮想交点Ｘからの厚さとする。

次に、固定子３０の製造工程を以下に説明する。

（コア形成工程）まず、コアシート３６を複数枚積層して固定子鉄心３１を形成する。そして、電着塗装により固定子鉄心３１の全体に樹脂層３８を形成する。

（挿入工程）図８に示すように、小セグメント３３２のターン部３３２ｃを大セグメント３３１のターン部３３１ｃが囲むように揃えられた状態で、基本セグメント３３を固定子鉄心３１の軸方向端面の一方側から挿入する。その際、大セグメント３３１の一方の収容部３３１ａは固定子鉄心３１の一のスロット３５の内端層Ｘ１に、小セグメント３３２の一方の収容部３３２ａは一のスロット３５の内中層Ｘ２に、そして、大セグメント３３１の他方の収容部３３１ｂは固定子鉄心３１の一のスロット３５から時計方向に１磁極ピッチ離れた他のスロット３５の外端層Ｘ４に、小セグメント３３２の他方の収容部３３２ｂも他のスロット３５の外中層Ｘ３に挿入する。

その結果、図６に示すように一のスロット３５には内端層Ｘ１側から、上述した収容部３３１ａ，３３２ａ，３３２ｂ'，３３１ｂ'が一列に配置される。ここで、収容部３３２ｂ'，３３１ｂ'は、１磁極ピッチずれた他のスロット３５内の収容部と対をなしている大小のセグメント３３１，３３２の収容部である。

（折り曲げ工程）セグメント３３の挿入後、第２コイルエンド部３２ｂ側におけるスロット３５の出口近傍において、端層側に位置している外径側及び内径側の開放端部３３１ｄ，３３１ｅは、大セグメント３３１が開く方向に半磁極ピッチ分（本実施形態では６スロット分）捻られて折り曲げられる。そして、中層に位置している外径側及び内径側の開放端部３３２ｄ，３３２ｅは、小セグメント３３２が閉じる方向に半磁極ピッチ分捻られて折り曲げられる。その結果、第２コイルエンド部３２ｂにおいては、径方向に隣接するセグメント３３１，３３２の開放端部３３１ｄ，３３１ｅ，３３２ｄ，３３２ｅは周方向の逆向きに傾斜する。以上の動作が、全てのスロット３５のセグメント３３について行われる。

（接合工程）そして、第２コイルエンド部３２ｂにおいて、外端層Ｘ４の開放端部３３１ｅ'と外中層Ｘ３の開放端部３３２ｅ、並びに内中層Ｘ２の開放端部３３２ｄと内端層Ｘ１の開放端部３３１ｄ'とが、溶接、超音波溶着、アーク溶接、ろう付け等の手段によって電気的導通を得るように接合され固定子３０が得られる。

以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

本実施形態では、固定子鉄心３１におけるスロット３５の内壁面にはポリイミド系樹脂による樹脂層３８が形成されている。樹脂層３８による絶縁を採用することで絶縁紙による絶縁の場合に比べて絶縁材自体の損傷を抑止することができる。これにより、固定子巻線３２に対して固定子鉄心３１が露出する可能性を抑止でき、固定子鉄心３１と固定子巻線３２との間の絶縁性を確保することができる。

本実施形態では、スロット３５をコーティングしている樹脂よりも硬度が大きい被膜材でセグメント３３の絶縁被膜層３９が形成されている。一般に硬度の大きい材料の部材と硬度の小さい材料の部材とが接触した場合には、硬度の小さい材料の部材が損傷を受ける。このため、セグメント３３がスロット３５の樹脂層３８と接触しても、セグメント３３の絶縁被膜層３９が損傷を受けるおそれが低く、セグメント３３の絶縁性を確保することができる。

ＭＧ１０が振動下に置かれた場合には、固定子巻線３２を形成するセグメント３３が固定子鉄心３１の端面側におけるスロット３５の周縁（スロット３５の内壁面の軸方向端部）と接触しやすい。また、セグメント３３の折り曲げ工程においても、スロット３５の周縁部３６と接触しやすい。この点、本実施形態では、スロット３５の内壁面をコーティングしている樹脂層３８は、軸方向の中央付近よりも軸方向端部において厚く形成されている。このため、セグメント３３が接触しやすい部位における絶縁性を向上することができる。また、軸方向の中央付近の樹脂層３８を薄くすることで、セグメント３３をスロット３５内に挿入する際におけるセグメント３３とスロット３５の内壁面との接触を抑制できる。この結果、挿入工程が容易になり生産性が向上する。また、樹脂層３８は電着塗装により形成されているので、軸方向の中央付近を薄く、端部を厚くコーティングすることが容易となる。

固定子鉄心３１は、スロット３５の形状が打ち抜かれたコアシート３６を積層して形成されている。したがって、スロット３５の内壁面には、打ち抜きによって生じたばり３７ｂが存在している。この点本実施形態では、スロット３５内には樹脂層３８が形成されており、その厚みは軸方向の中央付近でも約３５μｍとなっている。このため、突出長さが約３０μｍのばり３７ｂを樹脂層３８で覆うことができ、ばり３７ｂによるセグメント３３の絶縁被膜３９の損傷を抑止することができる。また、スロット３５の内壁面に樹脂層３８を形成することで、ばり３７ｂやコアシート３６の積層ばらつきがあっても、スロット３５の内壁面を滑らかにすることができる。この結果、セグメント３３をスロット３５内に挿入する際や、固定子３０が振動下に置かれた場合にも等においても、セグメント３３の絶縁被膜３９が損傷を受けることを抑止することが可能となる。また、上記のようにスロット３５内の樹脂層３８の厚さを規定することで、万一セグメント３３の絶縁被膜３９が損傷を受けた場合でも最低限の絶縁性を確保することができる。

本実施形態では、セグメント３３に施された絶縁被膜３９の厚さは、エナメル層３９ａとＰＰＳ層３９ｂとを合わせて約１１０μｍとなっている。これにより、セグメント３３の絶縁性を高めることが可能になる。また、スロット３５の内壁面との間に所定の距離を確保することができるので、コロナ放電の発生を抑止することも可能となる。

本実施形態では、エナメル層３９ａ及び押出被覆樹脂層としてのＰＰＳ樹脂層３９ｂで絶縁被膜３９を形成している。エナメル層３９ａのみで厚被膜化することは容易ではないが、エナメル層３９ａとＰＰＳ樹脂層３９ｂとを組み合わせて二重の絶縁被膜３９とすることで厚被膜化が容易となる。

本実施形態では、固定子巻線３２は略Ｕ字状のセグメント３３をスロット３５内に挿入した後、それらの端部を接合して形成されている。固定子巻線３２を形成する電気導体をセグメント状とすることで、セグメント３３をスロット３５内に配置することが容易となる。これにより、固定子巻線３２の製造が容易となる。また、セグメント３３は断面が略矩形状であり、スロット３５の形状に沿ったものとなっている。これにより、スロット３５内におけるセグメント３３（電気導体）の占積率を高めることが容易となる。

また、本実施形態の構成を採用することで、振動等が頻繁に生じ得る車両搭載時においても絶縁破壊を効果的に抑止することが可能となる。また、本実施形態のように、スロット内における電気導体の高占積率化を実現することで、車両駆動用としても適した高出力のＭＧ１０を実現することが可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。

上記実施形態では、固定子鉄心３１の全体を樹脂でコーティングした。しかし、本発明の目的を達成するためには、必ずしも固定子鉄心３１の全体を樹脂でコーティングする必要はなく、少なくともスロット３５の内壁面に樹脂層３８を形成すればよい。

上記実施形態では、スロット３５の軸方向端部における樹脂層３８の厚さを７０μｍとした。しかし、スロット３５の軸方向端部に位置するセグメント３３の絶縁被膜３９を保護するとともに、スロット３５内の導体占積率を高くするためには、４０〜７０μｍ程度の厚みとすればよい。

上記実施形態では、セグメント３３の絶縁被膜３９は、エナメル層３９ａとＰＰＳ樹脂層３９ｂとを合わせて約１１０μｍとした。しかし、絶縁性を維持し、コロナ放電を抑止するとともに、スロット３５内の導体高占積率を維持するためには、絶縁被膜３９の厚みを１００〜１７０μｍとすればよい。

上記各実施形態では、回転子２０の磁極数に対応してスロット３５の数を９６とした。しかし、スロット３５の数は９６に限るものではなく、回転子２０の磁極数に対応して変更が可能である。

上記各実施形態では、エナメル層３９ａの外周に設けられた押出被覆樹脂層をＰＰＳ樹脂を用いて形成した。しかし、押出被覆樹脂層としては押出加工が可能なものであればよく、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリメチルペンテン（ＰＭＰ）等を用いることも可能である。

第一実施形態のモータジェネレータの全体構造を示す断面図。 第一実施形態のモータジェネレータの回路図。 第一実施形態のコアシートを積層して形成される固定子鉄心の説明図。 第一実施形態の固定子巻線を構成するセグメントの模式的形状を示す斜視図。 第一実施形態の電気導体の断面図。 第一実施形態の固定子の部分的な模式断面図。 図６のＡ−Ａ線断面図。 第一実施形態の固定子鉄心に対するセグメントの挿入工程を示す斜視図。

符号の説明

１０…モータジェネレータ（ＭＧ）、１１…ハウジング、１２，１３…軸受、２０…回転子、２１…回転軸、２２…回転子鉄心、２３…永久磁石、３０…固定子、３１…固定子鉄心、３２…固定子巻線、３３…セグメント、３４…ティース、３５…スロット、３６…コアシート、３６ａ…上面部、３７…凹部、３７ａ…曲面部、３７ｂ…ばり、３７ｃ…側面部、３８…樹脂層、３９…絶縁被膜、３９ａ…エナメル層、３９ｂ…ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂層。

Claims (9)

1. 周方向に複数のスロットが形成された円筒状の固定子鉄心と、
   外周に絶縁被膜層を有する電気導体によって形成され、前記スロットに絶縁紙を介在させることなく収容される固定子巻線とを備えた回転電機の固定子において、
   前記スロットの内壁面に、樹脂コーティングによる樹脂層を設け、
   前記樹脂層は、前記電気導体の絶縁被膜層の被膜材より硬度が小さいことを特徴とする回転電機の固定子。
2. 前記樹脂層は、前記スロットの軸方向の中央付近よりも軸方向端部が厚く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
3. 前記スロットの内壁面における樹脂層を、電着塗装により形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機の固定子。
4. 前記スロットの軸方向端部における樹脂層を、４０μｍから７０μｍの範囲の厚さとしたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の回転電機の固定子。
5. 前記電気導体の外周にエナメル層を設けるとともに、当該エナメル層の外周に押出被覆樹脂層を設けることにより、前記絶縁被膜層を形成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の回転電機の固定子。
6. 前記電気導体に形成された絶縁被膜層を、１００μｍから１７０μｍの範囲の厚さにしたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の回転電機の固定子。
7. 前記電気導体として複数の導体セグメントを用い、当該複数の導体セグメントの端部を互いに接合して前記固定子巻線を形成したことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の回転電機の固定子。
8. 前記導体セグメントの前記スロット内における断面形状を、前記スロット形状に沿った略矩形状としたことを特徴とすることを特徴とする請求項７に記載の回転電機の固定子。
9. 車両に搭載される回転電機に適用することを特徴とすることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の回転電機の固定子。

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