JP5591492B2 - 回転電機の同相間絶縁紙、絶縁方法、およびステータ - Google Patents

Description

本発明は、複数の単位コイルからなるステータコイルが鉄心に巻装されて構成される回転電機の単位コイル間を絶縁する同相間絶縁紙、絶縁方法、およびステータに関する。

従来、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に用いられる回転電機たる電動機として、複数相、例えばＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相をなすステータコイルをステータコアに巻装して構成されるインバータ駆動方式の永久磁石型の電動機（以下、永久磁石電動機という）が知られている。このような永久磁石電動機では、各ステータコイル間（Ｕ相−Ｖ相間、Ｖ相−Ｗ相間。以下、異相間という）に異相間絶縁紙が挿入され、ステータコイルが互いに接触しないように構成されている。

ところで、このような各相ステータコイルは、一般に直列に接続された複数の単位コイルから構成されており、異相間だけでなく、同相のステータコイル内においても隣接する単位コイル間（以下、同相間という）が接触する場合がある。特に、車両用の永久磁石電動機のように、高出力化のために駆動電圧が高電圧化され、また、インバータ駆動による立ち上がりが急峻なインバータサージ電圧が印加されると、同相のステータコイル内の分担電圧、即ち各単位コイルの分担電圧の差が大きくなり、単位コイル間に部分放電が発生するおそれがある。そのため、各単位コイル間に絶縁紙を挿入することにより、単位コイル間を確実に絶縁することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２２３０６３号公報

しなしながら、特許文献１のように構造が複雑、且つ、ステータコイルの相毎に形状が異なる複数種類の絶縁紙を個別に各単位コイル間に挿入する場合には、絶縁紙を挿入する作業時間が大幅に増加するという問題がある。また、全ての単位コイル間に絶縁紙を挿入すると、材料費が上昇し、コストの大幅な増加を招くという問題もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、簡単な構成で単位コイル間を絶縁することができるとともに、作業工数や材料費の増加に伴うコストの大幅な増加を抑制することができる回転電機の同相間絶縁紙および絶縁方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、各単位コイル間が絶縁され、部分放電が発生するおそれが低減された信頼性の高い回転電機のステータを提供することにある。

本発明の回転電機の同相間絶縁紙は、複数の単位コイルが連結されてなる複数相のステータコイルが巻装されたステータコアの軸方向の両端部において、同相の前記ステータコイルの前記単位コイル間を絶縁する同相間絶縁紙であって、前記単位コイル間に挿入され、少なくとも一辺が前記ステータコアの端面に当接する形状をなす一対の絶縁紙本体を備え、前記絶縁紙本体は、コイルエンドにおいて異相の前記ステータコイル間を絶縁する異相間絶縁紙から内周側に突出して設けられており、前記コイルエンドにおいて最外周側に配置される最外周コイルと当該最外周コイルの内周側に隣り合う内周側コイルとの間に配置された前記異相間絶縁紙に設けられている前記絶縁紙本体は、前記内周側コイルを構成する複数の前記単位コイルのうち、最も電源端子側に設けられている第１単位コイルとこの第１単位コイルに隣り合う第２単位コイルとの間を絶縁し、前記コイルエンドにおいて最内周側に配置される最内周コイルと当該最内周コイルの外周側に隣り合う外周側コイルとの間に配置された前記異相間絶縁紙に設けられている前記絶縁紙本体は、前記最内周コイルを構成する複数の前記単位コイルのうち、最も電源端子側に設けられている第１単位コイルとこの第１単位コイルに隣り合う第２単位コイルとの間を絶縁すること特徴とする。

また、本発明の回転電機のステータは、ステータコアと、前記ステータコアに巻装され、複数の単位コイルが連結されてなる複数相のステータコイルと、上記した同相間絶縁紙と、を備えることを特徴とする。

本発明の回転電機の同相間絶縁紙によれば、ステータコアの両端部に、ステータコアの端面に当接する形状をなす絶縁紙本体を一対で設け、これら一対の絶縁紙本体を連結条部により繋いでいるので、連結条部をスロットに挿入することにより、絶縁紙本体をコイルエンドに当接した状態でステータコアに容易に設けることができ、作業効率を改善することができる。また、絶縁紙本体をこの第１単位コイルと第２単位コイル間に挿入することにより、部分放電の発生を効率的に抑制することができるとともに、全ての単位コイル間に絶縁紙を挿入する場合に比べて必要な絶縁紙が削減され、作業工数及び材料費などに起因するコストの増加を抑制することができる。

また、本発明の回転電機の絶縁方法によれば、最内周ステータコイルを構成する各単位コイル間にスペーサを挿入し、コイルエンドを成形した後にこのスペーサを取り除いているので、成形されたコイルエンドの各単位コイル間に隙間が形成され、単位コイル間が絶縁される。この場合、絶縁紙を用いないのでコストの増加を防止することができる。

また、本発明の回転電機のステータによれば、上記したように、単位コイル間が絶縁されているので、部分放電が発生するおそれが低減され、高品質な回転電機を製造することができる。

本発明の第１実施形態による同相間絶縁紙を示す図で、（ａ）は外形を示す正面図、（ｂ）は同相間絶縁紙の挿入方向を示す図、（ｃ）はステータコイルを挿入した状態を示す図 ステータを概略的に示す図 三相のステータコイルの等価回路を示す図 第１単位コイルと第２単位コイル間の接触状態を模式的に示す図 ステータの一部を拡大して示す図 第２実施形態による図１相当図で、（ａ）は外形を示す正面図、（ｂ）は同相間絶縁紙の挿入方向を示す図、（ｃ）はステータコイルを挿入した状態を示す図 ステータコアのスロットを模式的に示す図 絶縁紙本体及び連結条部の形成例を示す図 第３実施形態による図１相当図で、（ａ）は絶縁紙本体を取り付けた状態を示す斜視図、（ｂ）は絶縁紙本体の取付部分を拡大した斜視図、（ｃ）はステータコアに異相間絶縁紙を挿入した状態を示す斜視図、（ｄ）はステータコイルを挿入した状態を示す斜視図 図５相当図 第４実施形態による図１相当図で、（ａ）は絶縁紙本体を形成する前の状態を示す正面図、（ｂ）は絶縁紙本体を形成した後の状態を示す斜視図、（ｃ）はステータコアに挿入した状態を示す斜視図、（ｄ）はステータコイルを挿入した状態を示す斜視図 第５実施形態による絶縁方法を示す図で、（ａ）はスペーサ５１を挿入した状態を示す斜視図、（ｂ）はスペーサを取り除いた状態を示す斜視図 その他の実施形態による同相間絶縁紙を示す図１１相当図

（第１実施形態）
以下、本発明を電気自動車やハイブリット自動車などに用いられるインバータ駆動方式の永久磁石電動機に適用した第１実施形態について、図１から図５に基づいて説明する。

図２に示すように、永久磁石電動機のステータ１は、ステータコア２に三相のステータコイル（即ち後述するＵ相コイル３、Ｖ相コイル４、Ｗ相コイル５）を巻装して構成されている。ステータコア２は、例えば電磁鋼板をプレスなどにより打ち抜いて形成された複数枚の鉄心片が積層された円環形状をなしており、その内周側に、これらのステータコイルが挿入されるスロット６が複数個、例えば４８個形成されている。各ステータコイルは、例えば銅線に絶縁被覆を施したエナメル線などの素線、或いはこの素線を複数本束ねたリッツ線などを巻回することにより構成されている。本実施形態では、ステータコア２には、径方向外周側から内周側に向かってＵ相コイル３、Ｖ相コイル４、Ｗ相コイル５が順に装着されている。以下、Ｕ相コイル３、Ｖ相コイル４、Ｗ相コイル５に共通の事項を説明する場合には、符号を付さず、単に各相のステータコイルという。

図３は、各相のステータコイルの等価回路を示している。Ｕ相コイル３は、４個の単位コイル（３ａ１、３ａ２、３ａ３、３ａ４）が直列に接続されたコイル群３ａと、同じく４個の単位コイル（３ｂ１、３ｂ２、３ｂ３、３ｂ４）が直列に接続されたコイル群３ｂとの並列回路により構成されている。同様に、Ｖ相コイル４は、４個の単位コイル（４ａ１、４ａ２、４ａ３、４ａ４）が直列に接続されたコイル群４ａと、４個の単位コイル（４ｂ１、４ｂ２、４ｂ３、４ｂ４）が直列に接続されたコイル群４ｂとの並列回路から構成され、Ｗ相コイル５は、４個の単位コイル（５ａ１、５ａ２、５ａ３、５ａ４）が直列に接続されたコイル群５ａと、４個の単位コイル（５ｂ１、５ｂ２、５ｂ３、５ｂ４）が直列に接続されたコイル群５ｂとの並列回路から構成されている。尚、以下の説明においては、各相のステータコイルにおいて電源端子（後述するＵ相電源端子７、Ｖ相電源端子８、Ｗ相電源端子９）に最も近い位置に設けられている単位コイルから順に第１単位コイル、第２単位コイル、第３単位コイル、第４単位コイルという。また、コイル群３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂについて共通の事項を説明する場合には、符号を付さず、単に各コイル群という。

各相のコイル群３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂの一方の端部には、各相の電源端子であるＵ相電源端子７、Ｖ相電源端子８、Ｗ相電源端子９が設けられている。また、各コイル群３ａ、４ａ、５ａの各電源端子（７、８、９）と反対側の端部は中性点Ｎａにおいて互いに接続され、同様に、各コイル群３ｂ、４ｂ、５ｂの各電源端子（７、８、９）と反対側の端部は中性点Ｎｂにおいて互いに接続されている。つまり、ステータコア２には、各相の電源端子間にコイル群３ａ、４ａ、５ａ及びコイル群３ｂ、４ｂ、５ｂが並列に接続（ダブルスター接続）されたステータコイルが設けられている。

ここで、ステータコア２に設けられている各相のステータコイルの巻装工程について簡単に説明する。
ステータコア２のスロット６には、その内壁に絶縁紙などを貼付することにより、スロット６に巻装される各相のステータコイルとステータコア２（スロット６の内壁）との間を絶縁するためのスロット絶縁が施される。スロット絶縁が施されたスロット６には、まずＵ相コイル３が、スロット６の最も奥側（ステータコア２の外周側）に位置して巻装される。続いて、Ｕ相コイル３と次に挿入されるＶ相コイル４との間を絶縁するための異相間絶縁紙１０が、ステータコア２の周方向全域にＵ相コイル３に沿って配設される。この異相間絶縁紙１０は、電気的な絶縁特性を有する、例えば全芳香族ポリアミドなどの所謂アラミド紙で形成されている。

異相間絶縁紙１０が配設されると、Ｕ相コイル３との電気角が１２０°ずれるようにして、Ｕ相コイル３が巻装されたのとは別のスロット６に、Ｖ相コイル４が巻装される。続いて、Ｖ相コイル４とＷ相コイル５との間を絶縁するための異相間絶縁紙１０が挿入され、その後、Ｖ相コイル４との電気角が１２０°ずれるように位置してＷ相コイル５が巻装される。尚、各相のステータコイルは、巻装後、ステータコアの径方向に外側に拡開されて異相間絶縁紙１０とともにワニスなどにより固定される。

このように、一般的なステータコアには、各ステータコイル間（異相間）の絶縁を図るための異相間絶縁紙１０が設けられている。ところで、実運転時において、駆動電圧、特に、急峻なインバータ駆動電圧が印加されると、各相のステータコイル内の各単位コイルの分担電圧に差が生じ、隣接する単位コイル間に部分放電が発生するおそれがある。そこで、本実施形態では、異相間絶縁紙１０に加えて、各相のステータコイルの単位コイル間（同相間）を絶縁する同相間絶縁紙が設けられている。

図１は、第１実施形態による同相間絶縁紙１１を示す図で、（ａ）は外形を示す正面図、（ｂ）は同相間絶縁紙１１の挿入方向を示す図、（ｃ）はステータコイルを挿入した状態を示す図である。同相間絶縁紙１１は、一対の絶縁紙本体１２と、この絶縁紙本体１２を繋ぐ連結条部１３とから構成されている。絶縁紙本体１２は、電気的絶縁性及び耐熱性に優れた樹脂材料、例えばアラミド繊維などで構成されており、その一辺（１２ａ）がステータコアの鉄心片の積層方向（以下、軸方向という）の両端部の端面２ａに当接する矩形状に形成されている。この絶縁紙本体１２は、少なくとも、各単位コイルの巻回部分の太さよりも大きい幅Ｗを有し、ステータコア２の端面２ａから軸方向外側に突出する部位の長さよりも大きい長さＨを有する形状に形成されている。つまり、絶縁紙本体１２は、ステータコア２の両端部において、単位コイル間を絶縁することが可能な形状に形成されている。

連結条部１３は、本実施形態では絶縁紙本体１２と一体に形成されており、ステータコア２の軸方向の長さ（積層方向の厚み）とほぼ同じ長さを有する帯状に形成されている。このため、図１（ｂ）に示すように連結条部１３をステータコア２の内周側からスロット６に挿入すると、一対の絶縁紙本体１２は、その一辺１２ａがステータコア２の端面２ａに当接した状態で、ステータコア２を軸方向の両側から挟み込むような位置関係になる。このとき、連結条部１３は、連結条部１３と同じスロット６に挿入される単位コイル（例えばＵ相の第２単位コイル３ａ２）と、当該スロット６の隣接する単位コイル（例えばＵ相の第１単位コイル３ａ１）側の内壁との間に位置するように挿入される。このため、絶縁紙本体１２は、同図（ｃ）に示すように、第１単位コイル３ａ１と第２単位コイル３ａ２との間に挿入されるとともに、スロット６内において、第２単位コイル３ａ２とスロット６の内壁との間に挟持される。尚、同図（ｃ）では、説明の簡略化のため、一組の単位コイル及び同相間絶縁紙１１のみを示している。

次に上記した構成の同相間絶縁紙１１の作用について説明する。
上記した各相のステータコイルは、素線をスロット６に直接巻回するのではなく、予め単位コイルを形成し、その単位コイルをスロット６に挿入する所謂インサート方式でステータコア２に巻装される。このとき、各単位コイルは、作業効率を改善するために単位コイルが挿入されるスロット６間の距離（本実施形態では６スロット分）よりも若干大きく形成されているため、ステータコア２の両端部において隣接する単位コイルに接触するおそれがある。そこで、単位コイル間に上記した同相間絶縁紙１１を挿入することにより、ステータコイルの各単位コイル間を絶縁することが可能になる。

ところで、複数の単位コイルが連結されたステータコイル（図３参照）の場合、実運転時に各単位コイルにかかる分担電圧の大きさは、同相のステータコイル内においても、それぞれ異なっている。例えば、本実施形態のようなインバータ駆動方式の場合、電源端子（７、８、９）に近い単位コイルほど分担電圧が大きくなっている。

図４は、Ｕ相コイル３の第１単位コイル３ａ１と第２単位コイル３ａ２とを模式的に示す図である。第１単位コイル３ａ１と第２単位コイル３ａ２との間には、第１単位コイル３ａ１の巻き始めである第１ターン部（Ｔｓ１、Ｔｓ２）と、第１単位コイルとは逆向きに巻装されている第２単位コイル３ａ２の巻き終わりである第２ターン部（Ｔｅ１、Ｔｅ２）が存在している。このとき、第１ターン部（Ｔｓ１、Ｔｓ２）にはＵ相電源端子７からの電圧が直接印加されており、第２ターン部（Ｔｅ１、Ｔｅ２）との間に、単位コイル２個分の分担電圧の差が生じることになる。つまり、最もＵ相電源端子７側に設けられている第１単位コイル３ａ１と、この第１単位コイル３ａ１に隣接して設けられている第２単位コイル３ａ２との間は、Ｕ相コイル３内における電位差が最も大きくなり、部分放電が最も生じやすい部位と言える。尚、Ｖ相及びＷ相についても、同様である。

そのため、本実施形態では、図５に示すように、各相のステータコイルの各単位コイルのうち、最も部分放電が生じる可能性の高い第１単位コイルと第２単位コイルとの間に同相間絶縁紙１１を設けている。これにより、全ての単位コイル間（８箇所×３相分×両端部＝４８箇所）に個別に絶縁紙を挿入する場合に比べて、一対の絶縁紙本体１２を有する同相間絶縁紙１１を挿入する場合には、第１単位コイルと第２単位コイル間（２箇所×３相分＝６箇所）に挿入すればよく、必要な工数および材料を大幅に低減することができる。尚、図５ではステータコア２の軸方向における一方の端部を示しているが、他方の端部における第１単位コイルと第２単位コイル間にも同相間絶縁紙１１の絶縁紙本体１２が挿入される。

また、各相のステータコイルは、コイルエンドが成形された後にワニスなどにより固定されるが、個別の絶縁紙を用いた場合には、固定作業を行うときに絶縁紙がずれたりすることがある。これに対して、絶縁紙本体１２が連結条部１３により繋がっている同相間絶縁紙１１の場合には、作業時に重力下方に位置する絶縁紙本体１２が落下することがなく、絶縁紙本体１２と一体に形成されている連結条部１３がスロット６内で単位コイルとスロット６内壁に挟まれることから、絶縁紙本体１２の位置がずれることもない。さらに、スロット６への挿入作業が一度で済むので、作業効率が大幅に改善される。

以上説明した第１実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
各相のステータコイルの第１単位コイルと第２単位コイルとの間に同相間絶縁紙１１を設けているので、実運転時に部分放電が発生する可能性の高い部位を効率的に絶縁することができる。また、絶縁紙の材料費を低減することができ、コストの大幅な上昇を招くことがない。

一対の絶縁紙本体１２を連結条部１３で繋ぎ、この連結条部１３をスロット６に挿入しているので、ステータコア２の両端部において、第１単位コイルと第２単位コイル間を同時に絶縁することができる。また、連結条部１３がスロット６内で単位コイルとスロット６内壁とに挟持されるので、コイルエンド成型時に同相間絶縁紙１１の位置がずれたり、部分的に抜け落ちたりすることを防止でき、作業効率を改善することができる。
また、本実施形態のステータ１によれば、単位コイル間に接触などの絶縁異常がなく、部分放電が生じるおそれが低減された高品質な永久磁石電動機を製造することができる。

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態による同相間絶縁紙を図６から図８に基づいて説明する。第２実施形態は、絶縁紙本体と連結条部とを別体に形成している点において第１実施形態と異なっている。尚、第２実施形態におけるステータコア、ステータコイルなどの構成は第１実施形態の構成とほぼ同一であるので、詳細な説明は省略する。

図６は、第２実施形態による同相間絶縁紙２１を示す図で、（ａ）は外形を示す正面図、（ｂ）は同相間絶縁紙２１の挿入方向を示す図、（ｃ）はステータコイルを挿入した状態を示す図である。同相間絶縁紙２１は、第１実施形態と同様にアラミド紙などで略矩形状、且つ隣接する単位コイル間を絶縁可能な形状に形成された一対の絶縁紙本体２２と、この絶縁紙本体２２を繋ぐ帯状に形成された連結条部２３とから構成されている。この場合、連結条部２３は、絶縁紙本体２２のステータコア２の端面２ａに当接する辺２２ａのほぼ中央部において、接着或いは溶着により絶縁紙本体２２に接続されている。この同相間絶縁紙２１は、第１実施形態と同様にステータコア２の内周側から連結条部２３をスロット６に挿入し、その後ステータコイルを巻装することにより、絶縁紙本体２２がコイルエンドにおいて単位コイル間、例えばＶ相の第１単位コイル４ａ１と第２単位コイル４ａ２の間に挿入される。

さて、各ステータコイルが挿入されるスロット６は、図７に示すように、ステータコア２の内周側に開口部６ａを有しており、この開口部６ａの幅（Ｗ１）よりもスロット６の奥側の幅（Ｗ２）のほうが大きい半閉型のスロット６である。このようなスロット６に上記した同一形状のステータコイルを複数巻装する場合には、ステータコア２の内周側に位置するステータコイルほど、挿入されるスロット６間の距離が短くなり、コイルエンドを形成する部位が多くなる。即ち、内周側のステータコイルほど、隣接する単位コイル間に接触が生じるおそれが高くなる。

そこで、本実施形態では、ステータコア２に巻装されている３相のステータコイルのうち、ステータコア２の径方向において最も外周側に設けられている最外周ステータコイル（Ｕ相コイル３）には同相間絶縁紙２１を設けず、内周側に位置しているＶ相コイル４及びＷ相コイル５それぞれについて、第１単位コイルと第２単位コイルとの間に同相間絶縁紙２１を設けている。これにより、部分放電が発生する可能性の高い部位（第１単位コイルと第２単位コイルとの間）を効率的に絶縁することができるなど、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

特に、第２実施形態では、絶縁紙本体２２及び連結条部２３の形状を単純化したので、絶縁紙本体２２及び連結条部２３を製造する工数が削減できるとともに、材料取りを効率良く行うことができ、コストの上昇を抑制することができる。

また、物理的な位置関係により単位コイル間に接触が生じやすい位置、即ち単位コイルを挿入するスロット６間の距離が短くなるステータコア２の内周側に位置するＶ相コイル４及びＷ相コイル５にのみ同相間絶縁紙２１を設け、ステータコア２の外周側に位置するＵ相コイル３には同相間絶縁紙２１を設けていないので、作業工数及び材料費がさらに削減され、コストが大幅に増加することを抑制することができる。

同相間絶縁紙２１は、絶縁紙本体２２のステータコア２の端面２ａに当接する辺２２ａの中央部分に帯状に形成された連結条部２３を接続しているので、左右対称、且つ上下対称の形状をなしている。そのため、スロット６への挿入作業時に、同相間絶縁紙２１の表裏や上下を間違えることを防止でき、作業効率を改善することができる。尚、絶縁紙本体２２及び連結条部２３を、図８（ａ）、（ｂ）に示すように異相間絶縁紙１０を作製する際に従来は端布となってしまっていた中央部のアラミド紙で作製すると、材料費をさらに削減することができる。

（第３実施形態）
以下、本発明の第３実施形態による同相間絶縁紙を図９及び図１０に基づいて説明する。第３実施形態は、絶縁紙本体を異相間絶縁紙に設けている点において第１実施形態と異なっている。尚、第３実施形態におけるステータコア、ステータコイルなどの構成は第１実施形態の構成とほぼ同一であるので、詳細な説明は省略する。

図９は、第３実施形態による同相間絶縁紙３１を示す図で、（ａ）は絶縁紙本体３２を取り付けた状態を示す斜視図、（ｂ）は絶縁紙本体３２の取付部分を拡大した斜視図、（ｃ）はステータコア２に異相間絶縁紙１０を挿入した状態を示す斜視図、（ｄ）はステータコイルを挿入した状態を示す斜視図である。

ステータコア２には、上記したように、各相のステータコイル間を絶縁するために異相間絶縁紙１０が挿入される。本実施形態では、同相間絶縁紙３１の絶縁紙本体３２を、この異相間絶縁紙１０に取り付けている。

異相間絶縁紙１０は、図９（ａ）に示すように、スロット６に挿入されたときにステータコア２の周方向に延びるように配置される一対の絶縁部１０ａを備えている。絶縁紙本体３２は、この異相間絶縁紙１０の絶縁部１０ａに、単位コイルの位置に対応して、ステータコア２の径方向に突出する形状に形成されており、絶縁部１０ａを介して連結条部３３により繋がっている。絶縁紙本体３２は、同図（ｂ）に示すように、その端部３２ａが異相間絶縁紙１０の絶縁部１０ａと接着或いは溶着されて取り付けられている。

絶縁紙本体３２が取り付けられた異相間絶縁紙１０、即ち同相間絶縁紙３１を、連結条部３３をスロット６に挿入してステータコア２に設け（同図（ｃ））、その後ステータコイルを巻装することにより、径方向内側に突出した絶縁紙本体２２が例えばＶ相コイル４の第１単位コイル４ａ１と第２単位コイル４ａ２との間に位置する（同図（ｄ））。同様に、Ｖ相コイル４とＷ相コイル５との間にも異相間絶縁紙１０（同相間絶縁紙３１）が挿入され、Ｗ相コイル５がステータコア２に巻装される。これにより、図１０に示すように、第１単位コイルと第２単位コイルとの間が絶縁されたステータ３４が形成される。

このように、第３実施形態においても、部分放電が起きやすい第１単位コイルと第２単位コイルとの間を絶縁することができるなど、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。特に、第３実施形態では、一般的に用いられている異相間絶縁紙１０に、同相間絶縁紙３１の絶縁紙本体３２を取り付けているので、個別に同相間絶縁紙３１を個別に作製及び挿入する作業工数を削減することができるとともに、材料費も削減することができる。

（第４実施形態）
以下、本発明の第４実施形態による同相間絶縁紙を図１１に基づいて説明する。第４実施形態では、絶縁紙本体を異相間絶縁紙を加工することにより設けている点において第１実施形態と異なっている。尚、第４実施形態におけるステータコア、ステータコイルなどの構成は第１実施形態の構成とほぼ同一であるので、詳細な説明は省略する。

図１１は、第４実施形態による同相間絶縁紙４１を示す図で、（ａ）は絶縁紙本体４２を形成する前の状態を示す正面図、（ｂ）は絶縁紙本体４２を形成した後の状態を示す斜視図、（ｃ）はステータコア２に挿入した状態を示す斜視図、（ｄ）はステータコイルを挿入した状態を示す斜視図である。

異相間絶縁紙４４は、図１１（ａ）に示すように、スロット６に挿入されたときにステータコア２の周方向に延びるように配置される一対の絶縁部４４ａを備えている。この異相間絶縁紙４４の絶縁部４４ａの一部を山折り（４４ｂ）及び谷折り（４４ｃ）して折り曲げ加工することにより、山折りされた部位がステータコア２の径方向内側に突出する形状をなし、絶縁紙本体４２が形成されている（同図（ｂ））。このとき、異相間絶縁紙４４は、異相間を絶縁する高さを有しており、絶縁紙本体４２は、少なくとも単位コイルの巻回部分よりも大きく突出している。この絶縁部４４ａを介して連結条部４３により繋がって一対に設けられている。この連結条部４３をステータコア２のスロット６に挿入し（同図（ｃ））、その後ステータコイルを巻装することにより（同図（ｄ））、絶縁紙本体４２が単位コイル間、例えばＶ相コイル４の第１単位コイル４ａ１と第２単位コイル４ａ２との間に位置し、単位コイル間を絶縁している。

このように、第４実施形態においても、部分放電が起きやすい第１単位コイルと第２単位コイルとの間を絶縁することができるなど、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。特に、第４実施形態では、異相間絶縁紙４４の絶縁部４４ａの一部を折り曲げ加工することにより絶縁紙本体４２を形成しているので、同相間絶縁紙４１を個別に作製及び挿入する作業工数を削減することができるとともに、材料費も削減することができる。

（第５実施形態）
以下、本発明の第５実施形態による同相単位コイル間の絶縁方法を図１２に基づいて説明する。尚、第５実施形態におけるステータコア、ステータコイルなどの構成は第１実施形態の構成とほぼ同一であるので、詳細な説明は省略する。

図１２は、第５実施形態による絶縁方法を示す図で、（ａ）はスペーサ５１を挿入した状態を示す斜視図、（ｂ）はスペーサ５１を取り除いた状態を示す斜視図である。以下、ステータコアの製造工程における絶縁方法について詳細に説明する。

まず、スロット絶縁が施されたステータコアには、第１実施形態と同様の手順により、Ｕ相コイル３及びＶ相コイル４が挿入される同相間絶縁紙挿入工程が実施される。同相間絶縁紙挿入工程では、本実施形態では、Ｕ相−Ｖ相間及びＶ相−Ｗ相間に異相間絶縁紙１０（図５参照）が、Ｖ相コイル４に対して同相間絶縁紙１１（図５参照）が挿入される。

次に、ステータコア２の径方向において最も内周側に位置するＷ相コイル５（最内周ステータコイルに相当）に対して、各単位コイル間にスペーサ５１を挿入するスペーサ挿入工程が実施される。このスペーサ挿入工程では、例えばゴムやゲルのように応力によりその形状が変化する軟質材料で形成されたスペーサ５１が挿入される（図１２（ａ）。尚、説明の簡略化のため、図１２にはＵ相コイル３、Ｖ相コイル４などは図示していない。

続いて、スペーサ５１を挿入した状態でコイルエンドを成型するコイルエンド成型工程が実施される。このコイルエンド成型工程では、各ステータコイルの、ステータコア２の両端部から回転軸方向に突出したコイルエンドが成型される。このとき、スペーサ５１は、コイルエンドの成型とともに、その形状が変化し、単位コイル間に挟持された状態になる。その後、コイルエンドは、ワニスなどで固定される。

コイルエンド成型工程が終了すると、スペーサ挿入工程で挿入されたスペーサ５１を取り除くスペーサ除去工程が実施される。このスペーサ除去工程では、Ｗ相コイル５の各単位コイル間に挿入されたスペーサ５１が取り外される。このとき、スペーサ５１が軟質材料で形成されていることから、除去時には取り除きやすい（ステータコイルに引っかからない）形状にして作業効率を向上させることが可能となる一方、取り除いた後には、所定の形状に成型することにより、次回のステータコアの製造時に再利用（リサイクル）することが可能となる。

これらの各工程を実施することにより、Ｗ相コイル５には、各単位コイル間に絶縁ギャップ（空隙）が形成され、単位コイルが互いに接触することが防止される。つまり、スペーサ５１を用いて絶縁ギャップを形成する構成の絶縁方法によっても、単位コイル間を絶縁することができ、品質の良いステータを製造できるなど、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

特に、第５実施形態では、Ｗ相コイル５（最内周コイル）の単位コイル間にスペーサ５１を挿入するので、Ｗ相コイル５には単位コイル間に絶縁紙を設ける必要がない。また、最外周ステータコイル（Ｕ相コイル３）には単位コイル間に絶縁紙を設けず、Ｖ相コイル４にのみ同相間絶縁紙１１を挿入している。従って、絶縁紙の総使用量が低減され、コストを削減することができる。

また、単位コイル間に挿入されるスペーサ５１は軟質材料で形成されているので、挿入時及び取り外し時に各相のステータコイルの素線を傷つけることがない。また、Ｗ相コイル５は、ステータコア２の最も内周側に位置しているので、作業スペースを確保することができ作業効率が改善されるとともに、他相のステータコイルを損傷するおそれがない。さらに、取り除かれたスペーサ５１をリサイクルするので、環境に優しく、コストも削減することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、以上説明した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば以下のように変形または拡張することができる。

インバータ駆動方式の三相の永久磁石型電動機に適用した例を示したが、相数や駆動方式などはこれに限定されない。例えば、インナーロータ型だけでなくアウターロータ型電動機や誘導電動機、或いは発電機など、回転電機全般に適用することができる。もちろん、車両用以外の目的に用いられる回転電機に適用してもよい。

第１実施形態の同相間絶縁紙１１を、Ｕ相コイル３を除く、単位コイルを挿入するスロット６間の距離が狭くなるＶ相コイル４及びＷ相コイル５のみに適用してもよい。
第３実施形態及び第４実施形態において、絶縁紙本体を１つ設けるようにしたが、複数設けてもよい。この場合、図１３に示すように、ステータコアの径方向内側および外側に延びる絶縁紙本体６１、６２を設け、異相間絶縁紙として機能するとともに、例えばＵ相コイル３の第１単位コイルと第２単位コイル間、およびＶ相コイル４の第１単位コイルと第２単位コイル間を絶縁する同相間絶縁紙６３を形成してもよい。もちろん、Ｖ相コイル４の第１単位コイルと第２単位コイル間、およびＷ相コイル５の第１単位コイルと第２単位コイル間を絶縁する構成としてもよい。

第１〜第４実施形態においては、絶縁紙本体の形状を、同相間絶縁紙をステータに挿入したときにその一辺がコイルの端面に当接する形状としたが、例えば、コイルエンド成形（ステータコイルをステータコアの径方向に拡開）後に、成形され変形した単位コイル間を絶縁することが可能な形状としてもよい。要するに、単位コイル間の接触を防止できる形状であればよい。

第５実施形態において、部分放電が最も発生しやすい第１単位コイル（５ａ１、または５ｂ１）と第２単位コイル（５ａ２、または５ｂ２）との間にのみスペーサ５１を挿入し、絶縁ギャップを設ける構成としてもよい。また、同相間絶縁紙１１の代わりに、同相間絶縁紙２１、３１、４１を設ける構成としてもよい。また、第５実施形態の絶縁方法を第１〜第４実施形態のＷ相コイル５に適用してもよい。

図面中、１、３４はステータ、２はステータコア、３はＵ相コイル（ステータコイル）、４はＶ相コイル（ステータコイル）、５はＷ相コイル（ステータコイル、最内周ステータコイル）、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂは単位コイル、３ａ１、４ａ１、５ａ１、３ｂ１、４ｂ１、５ｂ１は第１単位コイル、３ａ２、４ａ２、５ａ２、３ｂ２、４ｂ２、５ｂ２は第２単位コイル、３ａ３、３ａ４、３ｂ３、３ｂ４、４ａ３、４ａ４、４ｂ３、４ｂ４、５ａ３、５ａ４、５ｂ３、５ｂ４は単位コイル、７はＵ相電源端子（電源端子）、８はＶ相電源端子（電源端子）、９はＷ相電源端子（電源端子）、１０、４４は異相間絶縁紙、１１、２１、３１、４１、６３は同相間絶縁紙、１３、２３、３３、４３は連結条部、２２、３２、４２、６１は絶縁紙本体、５１はスペーサを示す。

Claims (6)

1. 複数の単位コイルが連結されてなる複数相のステータコイルが巻装されたステータコアの軸方向の両端部において、同相の前記ステータコイルの前記単位コイル間を絶縁する同相間絶縁紙であって、
   前記単位コイル間に挿入され、少なくとも一辺が前記ステータコアの端面に当接する形状をなす一対の絶縁紙本体を備え、
   前記絶縁紙本体は、径方向に隣り合って配置された複数相の前記ステータコイルが一体的に成形されるコイルエンドにおいて異相の前記ステータコイル間を絶縁する異相間絶縁紙から内周側に突出して設けられており、
   前記コイルエンドにおいて最外周側に配置される最外周コイルと当該最外周コイルの内周側に隣り合う内周側コイルとの間に配置された前記異相間絶縁紙に設けられている前記絶縁紙本体は、前記内周側コイルを構成する複数の前記単位コイルのうち、最も電源端子側に設けられている第１単位コイルとこの第１単位コイルに隣り合う第２単位コイルとの間を絶縁し、
   前記コイルエンドにおいて最内周側に配置される最内周コイルと当該最内周コイルの外周側に隣り合う外周側コイルとの間に配置された前記異相間絶縁紙に設けられている前記絶縁紙本体は、前記最内周コイルを構成する複数の前記単位コイルのうち、最も電源端子側に設けられている第１単位コイルとこの第１単位コイルに隣り合う第２単位コイルとの間を絶縁すること特徴とする回転電機の同相間絶縁紙。
2. 前記ステータコイルは、複数の単位コイルが連結された直列回路が２つ並列に設けられて構成されており、
   前記絶縁紙本体は、前記コイルエンドにおいて異相の前記ステータコイル間を絶縁する異相間絶縁紙から内周側に突出して２つ設けられており、
   前記コイルエンドにおいて最外周側に配置される最外周コイルと当該最外周コイルの内周側に隣り合う内周側コイルとの間に配置された前記異相間絶縁紙に設けられている２つの前記絶縁紙本体は、前記内周側コイルを構成する複数の前記並列回路のそれぞれに対し、前記単位コイルのうち最も電源端子側に設けられている第１単位コイルとこの第１単位コイルに隣り合う第２単位コイルとの間を絶縁し、
   前記コイルエンドにおいて最内周側に配置される最内周コイルと当該最内外周コイルの外周側に隣り合う外周側コイルとの間に配置された前記異相間絶縁紙に設けられている２つの前記絶縁紙本体は、前記最内周コイルを構成する複数の前記並列回路のそれぞれに対し、前記単位コイルのうち最も電源端子側に設けられている第１単位コイルとこの第１単位コイルに隣り合う第２単位コイルとの間を絶縁すること特徴とする請求項１記載の回転電機の同相間絶縁紙。
3. 前記絶縁紙本体は、前記異相間絶縁紙から外周側および内周側の双方に突出して複数設けられており、前記異相間絶縁紙の外周側に位置する前記ステータコイルを構成する複数の前記単位コイルのうち最も電源端子側に設けられている第１単位コイルとこの第１単位コイルに隣り合う第２単位コイルとの間、および、前記異相間絶縁紙の内周側に位置する前記ステータコイルを構成する複数の前記単位コイルのうち最も電源端子側に設けられている第１単位コイルとこの第１単位コイルに隣り合う第２単位コイルとの間を絶縁することを特徴とする請求項１または２記載の回転電機の同相間絶縁紙。
4. 前記絶縁紙本体は、前記ステータコアのスロットに挿入される連結条部により繋がれたものであり、前記最外周コイルを構成する複数の前記単位コイルのうち、最も電源端子側に設けられている第１単位コイルと、この第１単位コイルに隣接する第２単位コイルとの間を絶縁すること特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の回転電機の同相間絶縁紙。
5. 前記絶縁紙本体は、前記異相間絶縁紙に接着にされることにより、または、前記異相間絶縁紙の一部を折り曲げ加工することにより、前記異相間絶縁紙と一体に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の回転電機の同相間絶縁紙。
6. ステータコアと、
   前記ステータコアに巻装され、複数の単位コイルが連結されてなる複数相のステータコイルと、
   請求項１から５のいずれか１項記載の同相間絶縁紙と、
   を備えることを特徴とする回転電機のステータ。

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