JP5526661B2 - 回転電機及びステータ - Google Patents

Description

この発明は回転電機及びステータに関する。

従来、回転電機のステータでは、ステータのティース部の周面を絶縁性のインシュレータで覆うと共に、このインシュレータの外周面にコイルを巻回している。そして、上記従来技術では、このインシュレータをコ字状の２つのインシュレータに分割し、この２つのインシュレータをティースの外周面に互いに反対側から中心付近で嵌合することにより、ティースの外周面を覆うようにしたものが知られている（特許文献１参照）。

特開２００４−３４３８７７号公報

しかしながら、従来技術では、２つのインシュレータ同士をティースの中心付近で互いに嵌合していたため、２つのインシュレータ厚みのバラツキによりインシュレータとティースとの間に僅かな隙間（空隙）が形成され、この隙間が形成された部分の導線からティースへの熱抵抗が、隙間がない場合に比べて大きくなるために熱伝導率が低くなり、放熱性能が低下してしまうという問題がある。

そこで本発明は、放熱性に優れたステータ及びこのステータを用いた回転電機を提供することを目的とする。

本発明は、ロータと、複数個のティースを有するステータと、各ティースの外周を被覆するインシュレータと、各インシュレータの外周に巻回される導線とを備える回転電機を前提として、前記導線が巻回される各ティース外周は、前記ロータの回転軸方向と平行な２つの第１面と、前記ロータの回転軸方向と直交する２つの第２面とを有している。前記インシュレータは、前記２つの第１面の全体を覆う形状を有する第１インシュレータと、前記２つの第２面を覆う形状を有する第２インシュレータとを備え、これら２つのインシュレータを重ね合わせる部位を前記第１分割インシュレータの外周上に位置させる。かつ、前記第１インシュレータは、前記２つの第１面の全体を覆う２つの平面部及び前記２つの第２面の一方の全体を覆う連絡部からなる第１巻回部を備えると共に、前記連絡部のステータ径方向外端で前記ロータの回転軸方向に連なる第１外側フランジ部と、前記連絡部のステータ径方向内端で前記ロータの回転軸方向に連なる第１内側フランジ部とを備え、前記平面部に連なるフランジ部を備えない。

本発明によれば、面積の広いティース外周の第１面の全体に同一部品である第１インシュレータを密着させることができるので、巻線とティースの間の熱伝導率が高くなり、巻線からティースへの放熱性能を向上させることができる。

第１比較例の回転電機のステータの部分正面図である。 第１比較例のコイルアセンブリの分解斜視図である。 第１比較例のコイルアセンブリをロータの回転軸に平行な面でみたときの断面図である。 第２比較例のコイルアセンブリの斜視図である。 第２比較例のコイルアセンブリの平面図である。 本発明の第１実施形態のコイルアセンブリの分解斜視図である。 第１実施形態のコイルアセンブリをステータ径方向内側からみた正面図である。 第１実施形態の図７のＣ−Ｃ線断面図である。 第１実施形態の２つのインシュレータの分解斜視図である。 第１実施形態の２つのインシュレータを組み立てた後の斜視図である。 第２実施形態の鉄心と第１インシュレータとを上下に並べてステータ径方向内側からみた正面図である。 第３実施形態の第２インシュレータと鉄心との分解斜視図である。 第４実施形態の第２インシュレータと鉄心との分解斜視図である。 ティースをロータの回転軸に平行な面でみたときのモデル図である。 従来装置の２つのインシュレータの嵌合部の拡大図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図１は第１比較例の回転電機のステータ１０の部分正面図、図２は第１比較例のコイルアセンブリ１１の分解斜視図、図３は第１比較例のコイルアセンブリ１１を、ロータ（図示しない）の回転軸に平行な面でみたときの断面図である。

図１に示すように、ハイブリッド車両や電気自動車の走行用駆動源として用いられる回転電機のステータ１０は環状に形成される。すなわち、同一構造を有する複数個（比較例では２４個）のコイルアセンブリ１１、…を円周方向に結合することで、環状のステータ１０が形成される。図１には２４個のコイルアセンブリ１１、…のうちの５個が示されている。ただし、コイルアセンブリの総数が２４個に限定されるものではない。図１において図示しないロータの回転軸方向は紙面に直交する方向である。

各々のコイルアセンブリ１１は、多数の鋼板を積層した鉄心１２の外周を絶縁部材のインシュレータ１５で覆い、そのインシュレータ１５に導線としての平角線２５（導線）を複数層に巻回することで構成される。

図２に示すように、鉄心１２は、ステータ径方向（図１参照）の外側にある外端部１３と、この外端部１３からステータ径方向の内側に突出する直方体状のティース１４とからなっている。ロータの回転軸に直交する断面でみたとき、全体としてＴ字状となるように鉄心１２が形成されている。

鉄心の外端部１３には、ステータ周方向（図１参照）の両端部に、ロータの回転軸方向に延びる凸部１３ａおよび凹部１３ｂを備え、これら凸部１３ａおよび凹部１３ｂが交互に嵌合することで外端部１３がステータ周方向に結合される。なお、凸部１３ａおよび凹部１３ｂの位置が図１と図２とで丁度逆になっており、図１は図２とは細部において一致していない。このように、凸部１３ａおよび凹部１３ｂの位置を図１のように逆に設けてもかまわない。

鉄心のティース１４の外周には、図２において図面手前に位置する側面１４ａ及び図面奥に位置する側面１４ｂ（図６参照）の２つの側面と、下面１４ｃ（図３参照）及び上面１４ｄと、内端面１４ｅとを有している。このうち、２つのティース側面１４ａ、１４ｂと、ティース下面１４ｃ及びティース上面１４ｄとが、導線が巻回されるティース外周である。また、２つのティース側面１４ａ、１４ｂはロータの回転軸方向と平行な２つの面（第１面）、ティース下面１４ｃ及びティース上面１４ｄはロータの回転軸方向と直交する２つの面（第２面）を構成している。

ティース１４のステータ径方向の内側端には、ステータ周方向外側に突出しかつロータの回転軸方向に延びる突起１４ｇを備えている。この突起１４ｇは、後述するインシュレータ１６、２０をステータ径方向に支持するためものである。

図２に示すように、ティース１４の外周（２つのティース側面１４ａ、１４ｂとティース下面１４ｃ及びティース上面１４ｄ）を被覆するインシュレータ１５は、ティース１４の外周で嵌合可能なように、下方に位置する第１インシュレータ１６および上方に位置する第２インシュレータ２０の２つに分割されている。

さて、導線（平角線２５）に電気を流して回転電機を運転すると、導線（平角線２５）が発熱して温度上昇するが、導線を充分に冷却しないと回転電機の出力の低下や導線の耐久性の低下が発生することが知られている。この場合に、ティース１４が熱を奪う機能を有するので、インシュレータ１６、２０とティース１４との間の隙間を無くせば、導線からティース１４への熱の流れが生じて導線を効率的に冷却することができる。図１４はティース１４をロータの回転軸に平行な面でみたときのモデル図である。ティース１４には左右に位置する２つの側面１４ａ、１４ｂと、上下に位置する下面１４ｃ、上面１４ｄとがあり、側面１４ａ、１４ｂの長さの方が下面１４ｃ、上面１４ｄの長さより長いときには、２つの側面１４ａ、１４ｂが導線（平角線２５）と当接する面積のほうが、下面１４ｃ及び上面１４ｄが導線（平角線２５）と当接する面積よりも大きい。この当接面積の相違により、２つの側面１４ａ、１４ｂを境とする熱の流れのほうが、下面１４ｃ及び上面１４ｄを境とする熱の流れよりも大きくなる。従って、導線の冷却性を高めるには、インシュレータ１６、２０と２つのティース側面１４ａ、１４ｂとの間の隙間を優先的に無くすことが必要である。

しかしながら、従来技術では、２つのインシュレータ同士を２つのティース側面１４ａ、１４ｂの中心付近で互いに嵌合しているため、２つのインシュレータ厚みのバラツキにより嵌合部付近でインシュレータとティース側面１４ａ、１４ｂとの間に隙間（空隙）が形成されてしまう。例えば、図１５において一点鎖線の丸内に示したように、下方に位置する一方のインシュレータが規定値よりも厚めに仕上がり、上方に位置する他方のインシュレータが規定値より薄めに仕上がった場合に、上方に位置するインシュレータとティース側面１４ａとの間に隙間が生じている。このように、従来装置では、熱の流れの良好な２つのティース側面１４ａ、１４ｂとインシュレータとの間に隙間を生じさせているのであり、導線からティース１４への放熱性能が低下していたのである。

そこで、第１比較例では、２つのティース側面１４ａ、１４ｂの全てを同一部品である一方のインシュレータで覆うようにする。具体的には図２において図面手前に位置するティース側面１４ａ、図面奥に位置するティース側面１４ｂ及びティース下面１４ｃの全てを、下方に位置する第１インシュレータ１６で覆う（当接する）ようにする。具体的には、第１インシュレータ１６は、図面手前に位置するティース側面１４ａの全て、図面奥に位置するティース側面１４ｂの全て及びティース下面１４ｃの全てを覆う概略コ字状断面の巻回部１７を備える。すなわち、第１インシュレータの巻回部１７は、図面手前に位置するティース側面１４ａの全体を覆う側面部１７ａ、図面奥に位置するティース側面１４ｂの全体を覆う側面部１７ｂ、これら２つの側面部１７ａ、１７ｂを連絡すると共にティース下面１４ｃの全体を覆う水平部１７ｃ（図１３参照）からなっている。

第１インシュレータ１６の剛性を確保するため、巻回部１７のステータ径方向の外端（例えば最外端）でステータ周方向に連なる概略コ字状の外側フランジ部１８と、巻回部１７のステータ径方向の内端（例えば最内端）でステータ周方向に連なる概略コ字状の内側フランジ部１９とを備えている。外側フランジ部１８はロータの回転軸方向と平行な２つの直立部１８ａ、１８ｂ、これら２つの直立部１８ａ、１８ｂを連絡する水平部１８ｃからなる。内側フランジ部１９もロータの回転軸方向と平行な２つの直立部１９ａ、１９ｂ、これら２つの直立部１９ａ、１９ｂを連絡する水平部１９ｃからなっている。

このように、２つのティース側面１４ａ、１４ｂの全てを、同一部品である第１インシュレータ１６で覆う（当接する）ようにすると、上方に位置する第２インシュレータ２０は、ティース上面１４ｄのみを覆えばよいことになる。具体的には図２において、第２インシュレータ２０は、図面手前に位置するティース側面１４ａのうち上端１４ｈからの一部、図面奥に位置するティース側面１４ｂのうち上端１４ｉからの一部及びティース上面１４ｄの全てを覆う概略コ字状断面の巻回部２１を備える。すなわち、第２インシュレータ２０の巻回部２１は、図面手前に位置するティース側面１４ａのうち上端１４ｈからの一部を覆う側面部２１ａ、図面奥に位置するティース側面１４ｂのうち上端１４ｉからの一部を覆う側面部２１ｂ、これら２つの側面部２１ａ、２１ｂを連絡すると共にティース上面１４ｄの全体を覆う水平部２１ｃからなっている。なお、２つの側面部２１ａ、２１ｂは、後述するように２つのインシュレータ１６、２０の重ね合わせのために必要となる部位であって、２つの側面部２１ａ、２１ｂがティース側面１４ａ、１４ｂに直接に当接することはない。

第２インシュレータ２０の剛性を確保するため、巻回部２１のステータ径方向の外端（例えば最外端）でステータ周方向に連なる概略コ字状の外側フランジ部２２と、巻回部２１のステータ径方向の内端（例えば最内端）でステータ周方向に連なる概略コ字状の内側フランジ部２３とを備える。外側フランジ部２２はロータの回転軸方向と平行な２つの直立部２２ａ、２２ｂ、これら２つの直立部２２ａ、２２ｂを連絡する水平部２２ｃからなる。外側フランジ部２２には、さらに水平部２２ｃに切り欠き２２ｄを設けている。内側フランジ部２３もロータの回転軸方向と平行な２つの直立部２３ａ、２３ｂ、これら２つの直立部２３ａ、２３ｂを連絡する水平部２３ｃからなっている。

２つのインシュレータ１６、２０の重ね合わせ部位は、ティース側面１４ａ、１４ｂの上端部（ロータの回転軸方向の端部）に位置している。すなわち、第１インシュレータ１６を図２において下側からティース１４に嵌合したとき、図３に示すように、巻回部１７の上端１７ｄ、１７ｅが、ティース側面１４ａ、１４ｂの上端１４ｈ、１４ｉとほぼ一致するように、巻回部１７の側面部１７ａ、１７ｂの上下方向長さが設定されている。そして、巻回部１７の側面部１７ａ、１７ｂの外側面のうち上端１７ｄ、１７ｅから所定幅を有する部分が、第２インシュレータ２０との重ね合わせ部１７ｆ、１７ｇとして設けられている。重ね合わせ部１７ｆ、１７ｇの厚さは残りの側面部１７ａ、１７ｂの厚さよりも薄くなるようにされている。

一方、第１インシュレータ１６を図２において下側からティース１４に嵌合した後に、第２インシュレータ２０を図２において上側からティース１４に嵌合したとき、第２インシュレータ巻回部２１の下端２１ｄ、２１ｅは、図３に示すように第１インシュレータ巻回部１７の重ね合わせ部１７ｆ、１７ｇの下端まで延びると共に、第２インシュレータ巻回部２１の側面部２１ａ、２１ｂの内側面が第１インシュレータ巻回部１７の重ね合わせ部１７ｆ、１７ｇの外側面と重なり合うようにしている。

このように、２つのインシュレータ１６、２０を重ね合わせる部位（オーバーラップ部）を、ティース側面１４ａ、１４ｂの上端部に位置させている。２つのインシュレータ１６、２０を重ね合わせるのは、導線（平角線２５）とティース１４との絶縁性を確保するためである。

２つのインシュレータ１６、２０を重ね合わせる部位は、ティース側面１４ａ、１４ｂの上端部に限られない。例えば、図２において図面手前のティース側面１４ａ、図面奥のティース側面１４ｂ及びティース上面１４ｄの全てを第１インシュレータで覆うようにする。すると、このときの第２インシュレータは、ティース下面１４ｃのみを覆えばよいことになる。このときには、ティース側面１４ａ、１４ｂの下端部で２つのインシュレータを重ね合わせればよい。

なお、第１インシュレータ１６が２つのティース側面１４ａ、１４ｂの全体を覆う構成であればよく、２つのインシュレータ１６、２０を重ね合わせる部位を、ティース１４の上端部や下端部に位置させる必要は必ずしもない。例えば、２つのティース側面１４ａ、１４ｂを覆っている第１インシュレータ１６のどこかで他の部材を使って第２インシュレータ２０と係合する場合も考えられる。

第１、第２のインシュレータ１６、２０の材料としては、絶縁部材でかつ伝熱性の良好な材料を採用する。例えば第１インシュレータ１６の材料としてＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）にアルミフィラーを混合したものを採用する。第２インシュレータ２０の材料としてはＰＰＳを採用する。

平角線２５の巻回後のコイルアセンブリ１１の状態では、第１インシュレータ１６のフランジ部１８、１９が下方に、第２インシュレータ２０のフランジ部２２、２３が上方に張り出している（後述する図４において丸印で示した部位を参照）。これは、第１インシュレータ１６のフランジ部１８、１９及び第２インシュレータ２０のフランジ部２２、２３を巻回後の平角線２５よりも外部に張り出させることで、剛性を確保しつつ平角線２５の巻回を容易にすると共に、巻回後の平角線２５の保護を行わせるためである。

このように、第１比較例によれば、２つのティース側面１４ａ、１４ｂ（ロータの回転軸方向と平行な第１面）の全体に当接するインシュレータ部分が、すべて同一部品である第１インシュレータ１６で構成されるため、第１インシュレータ１６の仕上がり寸法のバラツキによらず、ティース側面１４ａ、１４ｂと第１インシュレータ１６との間に隙間が生じない。

通常は、ティース側面１４ａ、１４ｂ（ティース外周に有する第１面）のほうがティース下面１４ｃ及びティース上面１４ｄ（ティース外周に有する第２面）より広い。第１比較例によれば、この面積の広いほうのティース側面１４ａ、１４ｂの全体に同一部品である第１インシュレータを密着させることができるので、巻線（平角線２５）とティース１４の間の熱伝導率が高くなり、巻線からティース１４への放熱性能を向上させることができる。

また、２つのインシュレータ１６、２０の重ね合わせ部位をティース側面１４ａ、１４ｂの上端部に位置させている。このため、重ね合わせ部位での第１インシュレータ１６の巻回部１７（重ね合わせ部１７ｆ、１７ｇ）と第２インシュレータ２０の巻回部２１（側面部２１ａ、２１ｂ）との合計厚みが、第１インシュレータ１６の通常厚み部（重ね合わせ部位以外での厚み部である側面部１７ａ、１７ｂ）より大きくなるような状況でも、第１インシュレータ１６と２つのティース側面１４ａ、１４ｂとの間に隙間ができることはない。

図４は第２比較例のコイルアセンブリ１１の斜視図、図５は第２比較例のコイルアセンブリ１１の平面図である。

第１比較例では、第１、第２のインシュレータ１６、２０の材料として絶縁部材でかつ熱伝導性の高い材料を採用したが、第２比較例は、第２インシュレータ２０の材料を第１比較例と相違させるものである。

図４に示すように、平角線２５の巻回後のコイルアセンブリ１１の状態では、第２インシュレータ２０のフランジ部２２、２３が上方に、第１インシュレータ２６のフランジ部１８、１９が下方に張り出している（７つの丸印で示した部位を参照）。このため、回転電機を組み立てる際などには、他の部品や治具などがこの外部に張り出した第２インシュレータ２０のフランジ部２２、２３に接触する機会が予想される。こうした他の部品や治具などとの接触に備えるため、第２インシュレータ２０の材料としては、絶縁部材でかつ衝撃に強い材料であることが望ましい。また、図５に示すように平角線２５の巻回後の巻き線余長部２６が第２インシュレータ外側フランジ部２２の切り欠き２２ｄと接触し、巻き線余長部２６に負荷がかかるシーンもあるため、第２インシュレータ２０の材料としては絶縁部材でかつ強度の強い材料であることが望ましい。

一方、第１インシュレータ１６の材料としては、導線（平角線２５）からの放熱性の観点より導線（平角線２５）で発生した熱を効率的にティース１４へ伝えることが求められるため、絶縁部材でかつ熱伝導性の良い材料であることが望ましい。

そこで第２比較例では、他の部品や治具などと接触する機会のある第２インシュレータ２０を絶縁部材でかつ衝撃に強い材料で形成し、他の部品や治具などと接触する機会が無く、温度の低いティース１４と当接する面積の広い第１インシュレータ１６を絶縁部材でかつ熱伝導性の良い材料で形成する。

このように、第２比較例では、第２インシュレータ２０の材料として絶縁部材でかつ衝撃に強い材料を採用し、第１インシュレータ１６の材料として絶縁部材でかつ熱伝導性の良い材料を採用するので、回転電機の組み立て時におけるインシュレータ１６、２０の取り扱い性が良くなり、かつ放熱性にも優れている。

図６は本発明の第１実施形態のコイルアセンブリ１１の分解斜視図、図７は第１実施形態のコイルアセンブリ１１をステータ径方向内側からみた正面図、図８は図７のＣ−Ｃ線断面図である。

第１、第２の比較例では、２つのティース側面１４ａ、１４ｂとインシュレータ１６、２０との間に隙間ができないようにするため、２つのティース側面１４ａ、１４ｂの全てを同じ部品の第１インシュレータ１６で覆うようにしている。この場合に、さらに２つのティース側面１４ａ、１４ｂと第１インシュレータ１６との間に隙間ができないようにするには、導線の巻きテンションを利用して第１インシュレータ１６を２つのティース側面１４ａ、１４ｂに密着させることである。そのためには、剛性確保のために設けている第１インシュレータ１６のフランジ部１８、１９を省略することが考えられる。その一方で、第１インシュレータ１６のフランジ部１８、１９を全て省略してしまうと、インシュレータ１５全体としての剛性が低下するほか、平角線２５を巻回する際の作業性が悪くなる。この場合に、第１インシュレータ１６からフランジ部１８、１９を省略するにしても、省略する範囲を最低限にとどめると共に、第２インシュレータ２０の側に新たにフランジ部を追加して第２インシュレータ２０の側の剛性を高めてやれば、インシュレータ１５全体での剛性を維持させることができる。また、平角線２５を巻回する際の作業性をよくすることもできる。

こうした観点から、第１実施形態では、インシュレータ１６、２０に設けるフランジ部の構成を第１、第２の比較例と異ならせている。

まず、図６に示すように、第１インシュレータ１６は、２つのティース側面１４ａ、１４ｂ（２つの第１面）の全て及びティース下面１４ｃ（第２面の一方）の全てを覆う概略コ字状断面の巻回部１７（第１巻回部）を備える。具体的には、巻回部１７は、図面手前に位置するティース側面１４ｂの全体を覆う側面部１７ｂ、図面奥に位置するティース側面１４ａ（図２参照）の全体を覆う側面部１７ａ（図２参照）、これら２つの側面部１７ｂ、１７ａ（平面部）を連絡すると共にティース下面１４ｃの全体を覆う水平部１７ｃ（図３参照）（連絡部）からなっている。ここまでは第１、第２の比較例と同じである。

巻回部１７のステータ径方向最外端でステータ周方向に連なるフランジ部と、巻回部１７のステータ径方向最内端でステータ周方向に連なるフランジ部の構成は第１、第２の比較例と相違する。すなわち、第１実施形態では、巻回部水平部１７ｃのステータ径方向最外端で下方（ロータの回転軸方向）に連なる外側フランジ部３１（第１外側フランジ部）と、巻回部水平部１７ｃのステータ径方向最内端で下方（ロータの回転軸方向）に連なる内側フランジ部３２（第１内側フランジ部）とを備えるのみとする。２つのフランジ部３１、３２は巻回部水平部１７ｃにのみ連なるのであって、巻回部１７の２つの側面部１７ａ、１７ｂ（２つの平面部）に連なるフランジ部を備えていない。詳細には、図８に示すように第１インシュレータ巻回部１７の側面部１７ａ、１７ｂのステータ径方向の内端（例えば最内端）でステータ周方向に連なる棒状のフランジ部３３ａ、３３ｂを残している。

一方、第２インシュレータ２０は、２つのティース側面１４ａ、１４ｂ（２つの第１面）のうち上端１４ｈ、１４ｉ（ロータの回転軸方向端）からの一部及びティース上面１４ｄ（第２面の他方）の全てを覆う概略コ字状断面の巻回部２１（第２巻回部）を備える。具体的には、巻回部２１は、図６に示すように、図面手前に位置するティース側面１４ｂのうち上端１４ｈ、１４ｉからの一部を覆う側面部２１ｂ、図面奥に位置するティース側面１４ａ（図２参照）のうち上端からの一部を覆う側面部２１ａ（図２参照）、これら２つの側面部２１ｂ、２１ａを連絡すると共にティース上面１４ｄの全体を覆う水平部２１ｃからなっている。

第２インシュレータ２０の剛性を確保するため、巻回部２１のステータ径方向最外端でステータ周方向に連なる概略コ字状の外側フランジ部２２（第２外側フランジ部）と、巻回部２１のステータ径方向最内端でステータ周方向に連なる概略コ字状の内側フランジ部２３（第２内側フランジ部）とを備える。外側フランジ部２２はロータの回転軸方向に平行な２つの直立部２２ａ、２２ｂ、これら２つの直立部２２ａ、２２ｂを連絡する水平部２２ｃ（連絡部）からなり、さらに水平部２２ｃに切り欠き２２ｄを設けている。内側フランジ部２３もロータの回転軸方向に平行な２つの直立部２３ａ、２３ｂ、これら２つの直立部２３ａ、２３ｂを連絡する水平部２３ｃ（連絡部）からなっている。ここまでは第１、第２の比較例と同じである。

第１実施形態では、第１、第２の比較例と相違して、図６に示すように外側フランジ部２２の２つの直立部２２ａ、２２ｂ及び内側フランジ部２３の２つの直立部２３ａ、２３ｂを下方（ロータの回転軸方向）に延長し、図７に示すように外側フランジ部２２の２つの直立部２２ａ、２２ｂの延長した下端２２ｅ、２２ｆ（ロータの回転軸方向の開口端）が第１インシュレータ１６の外側フランジ部３１の下端３１ａ（図６参照）（ロータの回転軸方向端）まで到達するように及び内側フランジ部２３の２つの直立部２３ａ、２３ｂの延長した下端２３ｅ、２３ｆ（ロータの回転軸方向の開口端）が第１インシュレータ１６の内側フランジ部３２の下端３２ａ（ロータの回転軸方向端）まで到達するようにする。

また、図８に示すように、外側フランジ部２２の２つの直立部２２ａ、２２ｂの第１インシュレータ１６と当接する側にスリット２２ｇ、２２ｈを、内側フランジ部２３の２つの直立部２３ａ、２３ｂの第１インシュレータ１６と当接する側にスリット２３ｇ、２３ｈをそれぞれ備える。４つ各スリット２２ｇ、２２ｈ、２３ｇ、２３ｈは２つのインシュレータ１６、２０の嵌合時の作業性をよくするためのもので、４つの各スリット２２ｇ、２２ｈ、２３ｇ、２３ｈを案内するためのガイド（突起）を、第１インシュレータ１６の側に備えている。すなわち、第１インシュレータ巻回部１７の側面部１７ａ、１７ｂのステータ径方向の外端部にガイド（突起）３４ａ、３４ｂを、第１インシュレータ巻回部１７の側面部１７ａ、１７ｂのステータ径方向内端部（例えば最内端）の棒状フランジ部３３ａ、３３ｂにガイド（突起）３５ａ、３５ｂを備えている。このため、図９に示す状態で、第２インシュレータ２０を第１インシュレータ１６に向けて下方に移動し、その際には第２インシュレータ２０の側に設けてある４つの各スリット２２ｇ、２２ｈ、２３ｇ、２３ｈを第１インシュレータ１６の側に設けてある４つの各ガイド３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂに案内させることで、図１０に示す状態にインシュレータ１５が組み上がることとなる。

第１実施形態によれば、第１インシュレータ１６が、２つのティース側面１４ａ、１４ｂ（２つの第１面）の全体を覆う２つの側面部１７ａ、１７ｂ（平面部）及びティース下面１４ｃ（第２面の一方）の全体を覆う水平部１７ｃ（連絡部）からなる概略コ字状断面の巻回部１７（第１巻回部）を備えると共に、水平部１７ｃのステータ径方向外端で下方（ロータの回転軸方向）に連なる外側フランジ部３１（第１外側フランジ部）と、水平部１７ｃのステータ径方向内端で下方（ロータの回転軸方向）に連なる内側フランジ部３２（第１内側フランジ部）とを備え、２つの側面部１７ａ、１７ｂに連なるフランジ部を備えないので、巻回部１７の剛性が小さく、弱い巻き線テンションでも容易に巻回部１７（つまり第１インシュレータ１６）を２つのティース側面１４ａ、１４ｂと密着させることができる。

第１実施形態によれば、第２インシュレータ２０が、ティース側面１４ａ、１４ｂ（２つの第１面）のうち上端１４ｈ、１４ｉ（ロータの回転軸方向端）からの一部及びティース上面１４ｄ（第２面の他方）の全てを覆う概略コ字状断面の巻回部２１（第２巻回部）を備えると共に、巻回部２１のステータ径方向最外端でステータ周方向に連なる概略コ字状の外側フランジ部２２（第２外側フランジ部）と、巻回部２１のステータ径方向最内端でステータ周方向に連なる概略コ字状の内側フランジ部２３（第２内側フランジ部）とを備え、さらに外側フランジ部２２をロータの回転軸方向に平行な２つの直立部２２ａ、２２ｂと、これら２つの直立部２２ａ、２２ｂを連絡する水平部２２ｃ（連絡部）から構成し、内側フランジ部２３をロータの回転軸方向に平行な２つの直立部２３ａ、２３ｂと、これら２つの直立部２３ａ、２３ｂを連絡する水平部２３ｃ（連絡部）から構成し、この外側フランジ部の２つの直立部２２ａ、２２ｂ及び内側フランジ部２３の２つの直立部２３ａ、２３ｂを下方（ロータの回転軸方向）に延長し、外側フランジ部２２の２つの直立部２２ａ、２２ｂの下端（ロータの回転軸方向の開口端）が外側フランジ部３１の下端（ロータの回転軸方向端）まで到達するように、内側フランジ部２３の２つの直立部２３ａ、２３ｂの下端（ロータの回転軸方向の開口端）が内側フランジ部３２の下端（ロータの回転軸方向端）まで到達するようにするので、巻回部１７の２つの側面部１７ａ、１７ｂに連なるフランジ部が設けられている第１、第２の比較例の場合と同様に、導線（平角線２５）の巻回を容易にすると共に、巻回後の導線（平角線２５）の保護を行わせることができる。

図１１は第２実施形態の鉄心１２と第１インシュレータ１６とを上下に並べてステータ径方向内側からみた正面図である。

第１インシュレータ１６は、２つのティース側面１４ａ、１４ｂの全て及びティース下面１４ｃの全てを覆う概略コ字状断面の巻回部１７（第１巻回部）を備えている。具体的には、巻回部１７は、ティース側面１４ａの全体を覆う側面部１７ａ、ティース側面１４ｂの全体を覆う側面部１７ｂ、これら２つの側面部１７ａ、１７ｂ（平面部）を連絡すると共にティース下面１４ｃの全体を覆う水平部１７ｃ（連絡部）からなっている。ここまでは、第１実施形態と同じである。

第２実施形態では、第１実施形態の第１インシュレータ１６を前提として、次の点を相違させるものである。すなわち、図１１に示すように、巻回部１７の２つの側面部１７ａ、１７ｂを、上端（ロータの回転軸方向の開口端）に向かって末広がりとなるように形成する。具体的には、巻回部１７の２つの側面部１７ａ、１７ｂの上端左右幅寸法Ａを、巻回部１７の２つの側面部１７ａ、１７ｂの下端左右幅寸法Ｂより大きく設定する。

なお、第２インシュレータ２０の構成は第１実施形態と同じであるため、図１１には示していない。

このように、第２実施形態によれば、第１実施形態を前提として第１インシュレータ１６の巻回部１７の２つの側面部１７ａ、１７ｂを、上端（開口部）に向かって末広がりとなるように形成するので、第１インシュレータ１６をティース１４に下から嵌合するときに、第１インシュレータ１６の巻回部１７の側面部１７ａ、１７ｂの内側面がティース側面１４ａ、１４ｂの表面と擦れることなくスムーズに組みつけられる。言い換えると、第１インシュレータ１６をティース１４に嵌合するときに第１インシュレータ１６の内面がティース側面１４ｂの硬い表面でこすれて削れカスが発生し、その削れカスがティース側面１４ｂの表面と第１インシュレータ巻回部１７の内側面との間に挟まり隙間を形成したのでは、導線（平角線２５）からティース１４への熱伝達を不良にする恐れがあるが、第２実施形態によれば、こうした恐れを回避できる。

図１２、図１３は第３、第４の実施形態の第２インシュレータ２０と鉄心１２との分解斜視図である。

第３、第４の実施形態においても、図１２、図１３に示すように、第１実施形態と同じに第２インシュレータ２０が、ティース側面１４ａ、１４ｂ（２つの第１面）のうち上端１４ｈ、１４ｉ（ロータの回転軸方向端）からの一部及びティース上面１４ｄ（第２面の他方）の全てを覆う概略コ字状断面の巻回部２１（第２巻回部）を備えると共に、巻回部２１のステータ径方向最外端でステータ周方向に連なる概略コ字状の外側フランジ部２２（第２外側フランジ部）と、巻回部２１のステータ径方向最内端でステータ周方向に連なる概略コ字状の内側フランジ部２３（第２内側フランジ部）とを備え、さらに外側フランジ部２２をロータの回転軸方向に平行な２つの直立部２２ａ、２２ｂと、これら２つの直立部２２ａ、２２ｂを連絡する水平部２２ｃ（連絡部）から構成し、内側フランジ部２３をロータの回転軸方向に平行な２つの直立部２３ａ、２３ｂと、これら２つの直立部２３ａ、２３ｂを連絡する水平部２３ｃ（連絡部）から構成し、この外側フランジ部の２つの直立部２２ａ、２２ｂ及び内側フランジ部２３の２つの直立部２３ａ、２３ｂを下方（ロータの回転軸方向）に延長している。

第３実施形態では、第１実施形態と次の点を相違させるものである。すなわち、図１２に示すように、第２インシュレータ２０の外側フランジ部２２の２つの直立部２２ａ、２２ｂ及び内側フランジ部２３の２つの直立部２３ａ、２３ｂを、それぞれ下端（ロータの回転軸方向の開口端）に向かって末すぼまりとなるように形成する。具体的には、第２インシュレータ２０の内側フランジ部２３の直立部２３ａ、２３ｂの下端左右幅寸法ａ５を、内側フランジ部２３の直立部２３ａ、２３ｂの上端左右幅寸法ａ４より小さく、かつ第２インシュレータ２０の外側フランジ部２２の直立部２２ａ、２２ｂの下端左右幅寸法ａ７を、外側フランジ部２２の直立部２２ａ、２２ｂの上端左右幅寸法ａ６よりも小さく設定する。

このように、第３実施形態によれば、第２インシュレータ２０が、ティース側面１４ａ、１４ｂ（２つの第１面）のうち上端１４ｈ、１４ｉ（ロータの回転軸方向端）からの一部及びティース上面１４ｄ（第２面の他方）の全てを覆う概略コ字状断面の巻回部２１（第２巻回部）を備えると共に、巻回部２１のステータ径方向最外端でステータ周方向に連なる概略コ字状の外側フランジ部２２（第２外側フランジ部）と、巻回部２１のステータ径方向最内端でステータ周方向に連なる概略コ字状の内側フランジ部２３（第２内側フランジ部）とを備え、さらに外側フランジ部２２をロータの回転軸方向に平行な２つの直立部２２ａ、２２ｂと、これら２つの直立部２２ａ、２２ｂを連絡する水平部２２ｃ（連絡部）から構成し、内側フランジ部２３をロータの回転軸方向に平行な２つの直立部２３ａ、２３ｂと、これら２つの直立部２３ａ、２３ｂを連絡する水平部２３ｃ（連絡部）から構成し、この外側フランジ部の２つの直立部２２ａ、２２ｂ及び内側フランジ部２３の２つの直立部２３ａ、２３ｂを下方（ロータの回転軸方向）に延長し、この延長した第２インシュレータ２０の外側フランジ部２２の直立部２２ａ、２２ｂ及び内側フランジ部２３の直立部２３ａ、２３ｂを、下端（ロータの回転軸方向の開口端）に向かって末すぼまりとなるように形成するので、外側フランジ部２２の直立部２２ａ、２２ｂ及び内側フランジ部２３の直立部２３ａ、２３ｂがティース側面１４ａ、１４ｂを挟み込む力により、第２インシュレータ２０の組み付け後に第２インシュレータ２０を押さえておかなくても組み付け状態を保持できるため、作業性をよくすることができる。

なお、この場合に限らず、第２インシュレータ２０の外側フランジ部２２の直立部２２ａ、２２ｂと内側フランジ部２３の直立部２３ａ、２３ｂとの一方だけを、下端（ロータの回転軸方向の開口端）に向かって末すぼまりとなるように形成してもかまわない。

次に、第４実施形態では、第１実施形態と次の点を相違させるものである。すなわち、図１３に示すように、第２インシュレータ２０の外側フランジ部２２の２つの直立部２２ａ、２２ｂの下端（ロータの回転軸方向の開口端）までの長さａ９、ａ１０（あるいは２つの直立部２２ａ、２２ｂの下端位置）と、第２インシュレータ２０の内側フランジ部２３の２つの直立部２３ａ、２３ｂの下端（ロータの回転軸方向の開口端）までの長さａ７、ａ８（あるいは２つの直立部２３ａ、２３ｂの下端位置）とを相違させる。具体的には、第２インシュレータ２０の外側フランジ部２２の２つの直立部２２ａ、２２ｂの下端までの長さａ９、ａ１０を、第２インシュレータ２０の内側フランジ部２３の２つの直立部２３ａ、２３ｂの下端までの長さａ７、ａ８よりも長くまたは短く設定する。

このように、第４実施形態によれば、第２インシュレータ２０が、ティース側面１４ａ、１４ｂ（２つの第１面）のうち上端１４ｈ、１４ｉ（ロータの回転軸方向端）からの一部及びティース上面１４ｄ（第２面の他方）の全てを覆う概略コ字状断面の巻回部２１（第２巻回部）を備えると共に、巻回部２１のステータ径方向最外端でステータ周方向に連なる概略コ字状の外側フランジ部２２（第２外側フランジ部）と、巻回部２１のステータ径方向最内端でステータ周方向に連なる概略コ字状の内側フランジ部２３（第２内側フランジ部）とを備え、さらに外側フランジ部２２をロータの回転軸方向に平行な２つの直立部２２ａ、２２ｂと、これら２つの直立部２２ａ、２２ｂを連絡する水平部２２ｃ（連絡部）から構成し、内側フランジ部２３をロータの回転軸方向に平行な２つの直立部２３ａ、２３ｂと、これら２つの直立部２３ａ、２３ｂを連絡する水平部２３ｃ（連絡部）から構成し、この外側フランジ部の２つの直立部２２ａ、２２ｂ及び内側フランジ部２３の２つの直立部２３ａ、２３ｂを下方（ロータの回転軸方向）に延長し、この延長した第２インシュレータ２０の外側フランジ部２２の直立部２２ａ、２２ｂの下端（ロータの回転軸方向の開口端）までの長さａ９、ａ１０と、第２インシュレータ２０の内側フランジ部２３の直立部２３ａ、２３ｂの下端（ロータの回転軸方向の開口端）までの長さａ７、ａ８とを相違させるので、第２インシュレータ２０とティース１４との位置決めが容易になり、ステータ１０の組立性をよくすることができる。

なお、第４実施形態では、外側フランジ部２２の２つの直立部２２ａ、２２ｂの下端までの長さａ９、ａ１０は同じであり（つまりａ９＝ａ１０）、かつ内側フランジ部２３の２つの直立部２３ａ、２３ｂの下端までの長さａ７、ａ８は同じ（ａ７＝ａ８）である場合で考えているが、この場合に限らず、４つの下端（ロータの回転軸方向の開口端）までの長さａ７、ａ８、ａ９、ａ１０を全て相違させてもかまわない。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

導線は、実施形態の平角線２５に限定されず、丸線等の他の導線を使用することができる。

１０ ステータ
１１ コイルアセンブリ
１２ 鉄心
１４ ティース
１４ａ、１４ｂ ティース側面（第１面）
１４ｃ ティース下面（第２面の一方）
１４ｄ ティース上面（第２面の他方）
１５ インシュレータ（絶縁部材）
１６ 第１インシュレータ
１７ 巻回部（第１巻回部）
１７ａ、１７ｂ 側面部（平面部）
１７ｃ 水平部（連絡部）
２０ 第２インシュレータ
２１ 巻回部（第２巻回部）
２２ 外側フランジ部（第２外側フランジ部）
２２ａ、２２ｂ 直立部
２２ｃ 水平部（連絡部）
２３ 内側フランジ部（第２内側フランジ部）
２３ａ、２３ｂ 直立部
２３ｃ 水平部（連絡部）
２５ 平角線（導線）
３１ 外側フランジ部（第１外側フランジ部）
３２ 内側フランジ部（第１内側フランジ部）

Claims (8)

1. ロータと、
   複数個のティースを有するステータと、
   各ティースの外周を被覆するインシュレータと、
   各インシュレータの外周に巻回される導線と
   を備える回転電機において、
   前記導線が巻回される各ティース外周は、前記ロータの回転軸方向と平行な２つの第１面と、前記ロータの回転軸方向と直交する２つの第２面とを有し、
   前記インシュレータは、前記２つの第１面の全体を覆う形状を有する第１インシュレータと、前記２つの第２面を覆う形状を有する第２インシュレータと
   を備え、
   これら２つのインシュレータを重ね合わせる部位を前記第１インシュレータの外周上に位置させ、かつ、
   前記第１インシュレータは、前記２つの第１面の全体を覆う２つの平面部及び前記２つの第２面の一方の全体を覆う連絡部からなる第１巻回部を備えると共に、前記連絡部のステータ径方向外端で前記ロータの回転軸方向に連なる第１外側フランジ部と、前記連絡部のステータ径方向内端で前記ロータの回転軸方向に連なる第１内側フランジ部とを備え、前記平面部に連なるフランジ部を備えないことを特徴とする回転電機。
2. 前記２つのインシュレータを重ね合わせる部位を前記２つの第１面の前記ロータの回転軸方向の端部に位置させることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記第１インシュレータを絶縁部材でかつ熱伝導性の良い材料で形成し、前記第２インシュレータを絶縁部材でかつ衝撃に強い材料で形成することを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機。
4. 前記第２インシュレータは、前記２つの第１面のうち前記ロータの回転軸方向端からの一部及び前記第２面の他方の全てを覆う第２巻回部を備えると共に、
   この第２巻回部のステータ径方向外端でステータ周方向に連なる概略コ字状の第２外側フランジ部と、この第２巻回部のステータ径方向内端でステータ周方向に連なる概略コ字状の第２内側フランジ部とを備え、
   さらに前記第２外側フランジ部を、前記ロータの回転軸方向に平行な２つの直立部と、これら２つの直立部を連絡する連絡部から構成し、
   前記第２内側フランジ部を、前記ロータの回転軸方向に平行な２つの直立部と、これら２つの直立部を連絡する連絡部から構成し、
   この第２外側フランジ部の２つの直立部及び第２内側フランジ部の２つの直立部を前記ロータの回転軸方向に延長し、第２外側フランジ部の２つの直立部の前記ロータの回転軸方向の開口端が前記第１外側フランジ部の前記ロータの回転軸方向端まで到達するように、第２内側フランジ部の２つの直立部の前記ロータの回転軸方向の開口端が前記第１内側フランジ部の前記ロータの回転軸方向端まで到達するようにすることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の回転電機。
5. 前記２つの平面部を、前記ロータの回転軸方向の開口端に向かって末広がりとなるように形成することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の回転電機。
6. 前記第２インシュレータは、前記２つの第１面のうち前記ロータの回転軸方向端からの一部及び前記第２面の他方の全てを覆う第２巻回部を備えると共に、
   この第２巻回部のステータ径方向外端でステータ周方向に連なる概略コ字状の第２外側フランジ部と、この第２巻回部のステータ径方向内端でステータ周方向に連なる概略コ字状の第２内側フランジ部とを備え、
   さらに前記第２外側フランジ部を、前記ロータの回転軸方向に平行な２つの直立部と、これら２つの直立部を連絡する連絡部から構成し、
   前記第２内側フランジ部を、前記ロータの回転軸方向に平行な２つの直立部と、これら２つの直立部を連絡する連絡部から構成し、
   この第２外側フランジ部の２つの直立部及び第２内側フランジ部の２つの直立部を前記ロータの回転軸方向に延長し、
   この延長した第２外側フランジ部の直立部と第２内側フランジ部の直立部との少なくとも一方を、前記ロータの回転軸方向の開口端に向かって末すぼまりとなるように形成することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の回転電機。
7. 前記第２インシュレータは、前記２つの第１面のうち前記ロータの回転軸方向端からの一部及び前記第２面の他方の全てを覆う第２巻回部を備えると共に、
   この第２巻回部のステータ径方向外端でステータ周方向に連なる第２外側フランジ部と、この第２巻回部のステータ径方向内端でステータ周方向に連なる第２内側フランジ部とを備え、
   さらに前記第２外側フランジ部を、前記ロータの回転軸方向に平行な２つの直立部と、これら２つの直立部を連絡する連絡部から構成し、
   前記第２内側フランジ部を、前記ロータの回転軸方向に平行な２つの直立部と、これら２つの直立部を連絡する連絡部から構成し、
   この第２外側フランジ部の２つの直立部及び第２内側フランジ部の２つの直立部を前記ロータの回転軸方向に延長し、
   この延長した第２外側フランジ部の２つの直立部の前記ロータの回転軸方向の開口端までの長さと、第２内側フランジ部の２つの直立部の前記ロータの回転軸方向の開口端までの長さとを相違させるかまたはこの延長した第２外側フランジ部の２つの直立部及び第２内側フランジ部の２つの直立部の前記ロータの回転軸方向の開口端までの長さを全て相違させることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の回転電機。
8. 複数個のティースを有するステータと、
   各ティースの外周を被覆するインシュレータと、
   各インシュレータの外周に巻回される導線と
   を備えるステータにおいて、
   前記導線が巻回される各ティース外周は、前記ロータの回転軸方向と平行な２つの第１面と、前記ロータの回転軸方向と直交する２つの第２面とを有し、
   前記インシュレータは、前記２つの第１面の全体を覆う形状を有する第１インシュレータと、前記２つの第２面を覆う形状を有する第２インシュレータと
   を備え、
   これら２つのインシュレータを重ね合わせる部位を前記第１インシュレータの外周上に位置させ、かつ、
   前記第１インシュレータは、前記２つの第１面の全体を覆う２つの平面部及び前記２つの第２面の一方の全体を覆う連絡部からなる第１巻回部を備えると共に、前記連絡部のステータ径方向外端で前記ロータの回転軸方向に連なる第１外側フランジ部と、前記連絡部のステータ径方向内端で前記ロータの回転軸方向に連なる第１内側フランジ部とを備え、前記平面部に連なるフランジ部を備えないことを特徴とするステータ。

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