JP6156250B2

JP6156250B2 - 回転電機の固定子及びその固定子を備えた回転電機

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Publication number: JP6156250B2
Application number: JP2014096807A
Authority: JP
Inventors: 高橋　裕樹; 裕樹高橋; 瀬口　正弘; 瀬口　　正弘
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2014-05-08
Publication date: 2017-07-05
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Description

本発明は、車両に搭載されて電動機や発電機として用いられる回転電機の固定子及びその固定子を備えた回転電機に関する。

従来、回転電機の固定子として、周方向に配列された複数のスロットを有する固定子コアと、固定子コアのスロットに巻装された複数の導体線からなる固定子巻線と、を備えたものが知られている。この固定子においては、防振対策として、例えばワニス等の樹脂接着剤を、固定子巻線の導体線が収容されたスロット内に充填したり、固定子巻線のコイルエンド部に塗布したりして、固定子巻線を固定するようにしている。

そして、特許文献１には、固定子コアの各スロット内に収容された外周にエナメル層（絶縁皮膜）を有する複数の導体線の周囲に、ワニス等の樹脂接着剤を充填してスロット内の導体線を固定することが開示されている。なお、導体線の外周面に被覆される絶縁皮膜は、例えばアミドイミド（ＡＩ）やポリイミド（ＰＩ）等のエナメル皮膜により形成される。

また、特許文献２には、例えばワニス等の樹脂接着剤を、固定子コアの軸方向両端面からスロットの外部にそれぞれ突出する固定子巻線のコイルエンド部に塗布して、固定子巻線を固定することが開示されている。

特開２００７−３３６７２５号公報特開２００９−９５１６７号公報

ところで、回転電機の作動時には、固定子巻線に電流が流れるため、固定子巻線を構成する導体線は、その電気抵抗に基づいて発熱し温度が上昇する。特に、多くの回転電機を搭載する車両などにおいては、環境温度と負荷状況が厳しく高温になり易い。そのため、導体素線の外周面を被覆するＡＩやＰＩ等のエナメル皮膜からなる絶縁皮膜は、ワニスとの密着強度が大きいことから、ワニスが受ける衝撃や熱応力によってワニスが割れたときに絶縁皮膜も共割れするという事象が起きてしまい、絶縁破壊に至る恐れがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、固定子巻線に塗布された樹脂接着剤に割れが発生した場合でも、固定子巻線を形成する導体線の表面に設けられた絶縁被膜の共割れを防止して、絶縁破壊の発生を防止し得るようにした回転電機の固定子及びその固定子を備えた回転電機を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するためになされた第一の発明は、
周方向に配列された複数のスロット（３１，１３１）を有する固定子コア（３０）と、前記固定子コアの前記スロットに巻装された複数の導体線（５０，１５０）からなる固定子巻線（４０，１４０）と、前記スロットに充填されて前記スロット内に収容された前記導体線を固定する樹脂接着剤（４５）と、を備えた固定子において、
前記導体線は、導体素線（５８）と、前記導体素線の外周を被覆する絶縁皮膜（５９）と、を有し、
前記絶縁皮膜は、前記導体素線の外周を被覆する内層皮膜（５９ａ）と、前記内層皮膜と前記樹脂接着剤との間に配設され、前記内層皮膜に比べて前記樹脂接着剤に対する密着強度が小さい外層皮膜（５９ｂ）と、よりなることを特徴とする。

本発明において、外層皮膜と樹脂接着剤の密着強度とは、外層皮膜と樹脂接着剤を密着させた時の引張強度のことをいう。また、内層皮膜と樹脂接着剤の密着強度とは、内層皮膜と樹脂接着剤を密着させた時の引張強度のことをいう。

この構成によれば、固定子巻線を構成する導体線は、導体素線と、内層皮膜及び外層皮膜よりなる絶縁皮膜とを有し、外層皮膜と樹脂接着剤の密着強度が、内層皮膜と樹脂接着剤の密着強度よりも小さくされている。そのため、回転電機の運転に伴う衝撃や環境温度の変化によって、スロットに充填された樹脂接着剤に割れが発生した場合でも、その割れの応力は、樹脂接着剤と外層皮膜の密着部を剥離するように作用し、樹脂接着剤から外層皮膜に割れが進行しない。これにより、樹脂接着剤と外層皮膜の共割れを防止して、割れが導体素線に到達しないようにすることができるので、絶縁破壊の発生をより確実に防止することができる。

また、上記課題を解決するためになされた第二の発明は、
周方向に配列された複数のスロット（３１，１３１）を有する固定子コア（３０）と、前記固定子コアの前記スロットに巻装された複数の導体線（５０，１５０）からなる固定子巻線（４０，１４０）と、前記固定子コアの軸方向両端面（３０ａ，１３０ａ）からそれぞれ前記スロットの外部に突出する前記固定子巻線のコイルエンド部（４１，４２，１４１，１４２）に塗布されて前記コイルエンド部の前記導体線を固定する樹脂接着剤（４５）と、を備えた固定子において、
前記導体線は、導体素線（５８）と、前記導体素線の外周を被覆する絶縁皮膜（５９）と、を有し、
前記絶縁皮膜は、前記導体素線の外周を被覆する内層皮膜（５９ａ）と、前記内層皮膜と前記樹脂接着剤との間に配設され、前記内層皮膜に比べて前記樹脂接着剤に対する密着強度が小さい外層皮膜（５９ｂ）と、よりなることを特徴とする。

本発明においても、第一の発明と同様に、外層皮膜と樹脂接着剤の密着強度とは、外層皮膜と樹脂接着剤を密着させた時の引張強度のことをいう。また、内層皮膜と樹脂接着剤の密着強度とは、内層皮膜と樹脂接着剤を密着させた時の引張強度のことをいう。

この構成によれば、導体線は、導体素線と、内層皮膜及び外層皮膜よりなり導体素線の外周を被覆する絶縁皮膜と、を有し、外層皮膜と樹脂接着剤の密着強度が、内層皮膜と樹脂接着剤の密着強度よりも小さくされている。そのため、回転電機の運転に伴う衝撃や環境温度の変化によって、固定子巻線のコイルエンド部に塗布された樹脂接着剤に割れが発生した場合でも、その割れの応力は、樹脂接着剤と外層皮膜の密着部を剥離するように作用し、樹脂接着剤から外層皮膜に割れが進行しない。これにより、樹脂接着剤と外層皮膜の共割れを防止して、割れが導体素線に到達しないようにすることができるので、絶縁破壊の発生をより確実に防止することができる。

なお、回転電機の固定子においては、固定子コアのスロット内部に比べてスロット外部の方がより多くの外乱要素があることから、環境温度変化の影響を受け易い。そのため、本発明によれば、第一の発明に比べ、樹脂接着剤と外層皮膜の共割れの防止をより効果的に実現することができる。

なお、この欄及び特許請求の範囲で記載された各部材や部位の後の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的な部材や部位との対応関係を示すものであり、特許請求の範囲に記載された各請求項の構成に何ら影響を及ぼすものではない。

実施形態１に係る回転電機を模式的に示す軸方向断面図である。実施形態１に係る固定子コア及び回転子の平面図である。実施形態１に係る固定子の斜視図である。実施形態１に係る固定子巻線を構成する導体セグメントの斜視図である。実施形態１に係る固定子巻線を構成する導体セグメントの断面図であって図４のＶ−Ｖ線矢視断面図である。実施形態１に係る固定子の一部を断面で示す部分平面図である。実施形態１に係る固定子巻線の第１コイルエンド部の一部を示す部分斜視図である。実施形態１に係る固定子の第１コイルエンド部側の一部を示す部分平面図である。実施形態１に係る固定子においてワニスに割れが発生した場合の割れ進行状況を示す説明図である。比較例１に係る固定子においてワニスに割れが発生した場合の割れ進行状況を示す説明図である。実施形態２に係る固定子の斜視図である。実施形態２に係る固定子コアの平面図である。実施形態２に係る分割コアの平面図である。実施形態２に係る連続導体線の全体形状を示す正面図である。実施形態２に係る連続導体線のターン部の形状を示す斜視図である。実施形態２に係る固定子の一部を断面で示す部分平面図である。

以下、本発明に係る回転電機の固定子の実施形態について図面を参照して具体的に説明する。

〔実施形態１〕
図１に示す回転電機１は、車両用のインナロータ型電動発電機であって、ハウジング１０、回転軸１３、回転子１４、固定子コア３０及び固定子巻線４０を有する固定子２０、電力変換装置６０、冷媒供給手段７０などを備えている。回転電機１と電力変換装置６０は、入出力線１７等で接続されている。回転電機１のハウジング１０と電力変換装置６０のケース部材（図示せず）とは、個別に形成されて固定手段で固定されるか、一体に形成される。前者の固定手段は、例えばボルト・ナット、雄ねじ・雌ねじ、貫通穴・割ピン、溶接などの接合、端片のかしめなどが該当する。これらのうちで二以上の手段を適宜に選択して組み合わせて固定してもよい。なお、入出力線１７は、後述する固定子巻線４０を構成する導体セグメント５０を延伸させたものであってもよい。

回転軸１３は、軸受け１１（ベアリングなど）を介してハウジング１０に回転可能に支持されている。回転軸１３は、回転子１４の中心部に上記固定手段によって固定されるか、あるいは一体に形成される。いずれの構成にせよ、回転軸１３と回転子１４は、協働して回転する。図２に示すように、回転子１４の外周面の磁極位置には、周方向に沿って極性が交互となるように永久磁石１５が埋設されている。本実施形態では、磁極数が８極（Ｎ極：４、Ｓ極：４）の回転子１４が採用されている。

固定子２０は、図３に示すように、回転子１４の外周側に径方向に対向して配置された円環状の固定子コア３０と、固定子コア３０に巻装された三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の固定子巻線４０とを備えている。この固定子２０は、固定子コア３０の内周面が回転子１４の外周面と所定のエアギャップを介して対面するようにして、上記固定手段によってハウジング１０に固定されている。

固定子コア３０は、複数の電磁鋼板を軸方向に積層して円環状に形成されている。この固定子コア３０は、外周側に位置する円環状のバックコア部３２と、バックコア部３２から径方向内方へ突出し周方向に所定距離を隔てて配列された複数のティース３３とからなる。隣り合うティース３３の周方向に対向する側面同士の間には、固定子コア３０の内周面に開口し径方向に延びるスロット３１が形成されている。

スロット３１の数（スロット数Ｓｎ）は、スロット倍数Ｓ（Ｓは正の整数）を２とし、回転子１４の磁極数Ｍｎ（Ｍｎは正の整数）を８極とし、相数ｐ（ｐは正の整数）を３相とすると、本実施形態の場合には、Ｓｎ＝Ｓ×Ｍｎ×ｐ＝２×８×３＝４８になる。

固定子コア３０に巻装された固定子巻線４０は、導体線として用いられるＵ字形状に形成された複数の導体セグメント５０を所定のパターンで接続することにより形成されている。Ｕ字形状の導体セグメント５０は、図４に示すように、互いに平行な一対の直状部５１と、両直状部５１の一端同士を接続するターン部５２とを有する。なお、一部の導体セグメント５０の先端部５１ｃには、図４の二点鎖線で示すようなターミナルＴが備えられる。

ターン部５２は、固定子コア３０の軸方向端面３０ａに平行な段部５３，５６を固定子コア３０の軸方向に複数有する階段形状に形成されている。階段状部位の１段の高さＨは、任意に設定してよい。当該高さＨは、導体セグメント５０の厚みＴｈと概ね等しくすると、径方向にターン部５２同士を積み重ね易くなる。階段状部位の段数は任意に設定してよく、例えば一対の直状部５１相互間の幅に応じて段数を設定してよい。また、段部５３，５６は、導体線同士の接触を避けるために全体または一部を５度〜１５度程度、浅く曲げてもよい。

ターン部５２の中央部であって、固定子コア３０の軸方向端面３０ａからの突出高さが最も高くなる部位には、頭頂段部５３が形成されている。この頭頂段部５３には、ターン部５２の両端を互いに径方向反対側へずらすためにクランク状に曲げられたクランク部５４が形成されている。クランク部５４の径方向にずらす量は任意に設定してよい。クランク部５４の径方向にずらす量を導体セグメント５０の幅Ｗｄと概ね等しくすると、径方向に複数の導体セグメント５０をずらし易くなる。なお、導体セグメント５０は、階段状の形状を有さず、クランク状に曲げられたクランク部５４だけを持つものであってもよい。

Ｕ字形状の導体セグメント５０は、一対の直状部５１が固定子コア３０の所定の１磁極ピッチ離れた２個のスロット３１内に軸方向一端側から挿入される。このようにして、全スロット３１に対して所定数の導体セグメント５０の直状部５１が、予め定められた配置順序に従って順次挿入配置され、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相毎に積層される。本実施形態の場合、図６に示すように、各スロット３１内において合計１０本の直状部５１（図４におけるスロット収容部５１ａ）が径方向１列に積層配置される。

その後、スロット３１から軸方向他端側へ延出した各直状部５１の開放端部が、互いに周方向反対側へ所定の角度をもって斜めに斜行するように捻られて、概ね半磁極ピッチ分の長さの斜行部５１ｂ（図４参照）が形成される。そして、固定子コア３０の軸方向他端側において、導体セグメント５０の所定の斜行部５１ｂの先端部５１ｃ同士や、先端部５１ｃとターミナルＴとが溶接等により接合されて所定のパターンで電気的に接続される。即ち、Ｙ（スター）結線、Δ（デルタ）結線、Ｙ−Δ混成結線の何れかが形成されるように、所定の導体セグメント５０同士が接続されることにより、固定子コア３０のスロット３１に巻装された３本の相巻線（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を有する固定子巻線４０が形成される。

なお、先端部５１ｃの相互間や、先端部５１ｃとターミナルＴの間における接続は、例えばハンダ付けや溶接等による接合が好ましい。溶接には、融接（例えばガス溶接，アーク溶接，エレクトロスラグ溶接，電子ビーム溶接，レーザービーム溶接等）、圧接（抵抗溶接や鍛接等）を含む。

このようにして固定子コア３０に巻装された固定子巻線４０の軸方向一端側には、固定子コア３０の軸方向一端側の端面３０ａからスロット３１の外部に突出した複数のターン部５２により全体としてリング状の第１コイルエンド部４１が形成されている。また、固定子巻線４０の軸方向他端側には、固定子コア３０の軸方向他端側の端面３０ａからスロット３１の外部に突出した複数の斜行部５１ｂ及び先端部５１ｃにより全体としてリング状の第２コイルエンド部４２が形成されている。

固定子コア３０に巻装された固定子巻線４０は、図６に示すように、スロット３１内に充填されて固化したワニス（樹脂接着剤）４５によって、各スロット３１内に径方向１列に収容された１０層のスロット収容部５１ａが固定子コア３０に固定される。また、本実施形態では、固定子巻線４０の第１及び第２コイルエンド部４１，４２にも、防振のために上記と同じワニス４５が塗布されている。

即ち、図７及び図８には、第１コイルエンド部４１の一部が示されており、この場合には、径方向に隣接するターン部５２の間に形成された隙間に入り込んで固化したワニス４５によって、第１コイルエンド部４１の強度が高められている。なお、図示はしないが、第２コイルエンド部４２の斜行部５１ｂ及び先端部５１ｃもワニス４５で同様に強度が高められている。ワニス４５としては、例えば不飽和ポリエステル、アルキド、エポキシ等のうちから選択した樹脂を採用することができる。

固定子巻線４０を構成する導体セグメント５０は、図５に示すように、矩形断面の銅製の導体素線５８と、導体素線５８の外周を被覆する内層皮膜５９ａ及び内層皮膜５９ａの外周を被覆する外層皮膜５９ｂよりなる絶縁皮膜５９と、を有する平角線で形成されている。内層皮膜５９ａは、例えば、ポリイミド（ＰＩ）やポリアミドイミド（ＰＡＩ）等の樹脂で形成されている。また、外層皮膜５９ｂは、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の樹脂で形成されている。

本実施形態の場合には、外層皮膜５９ｂとワニス４５の密着強度が、内層皮膜５９ａとワニス４５の密着強度よりも小さくなるように設定されている。即ち、本実施形態の絶縁皮膜５９は、内層皮膜５９ａとワニス４５の間に、ワニス４５に対する密着強度が内層皮膜５９ａに比べて小さい外層皮膜５９ｂが配設されている。これにより、回転電機１の運転に伴う衝撃や環境温度の変化によって、スロット３１に充填されたワニス４５や第１及び第２コイルエンド部４１，４２に塗布されたワニス４５に割れ（亀裂）が発生した場合でも、その割れがワニス４５から外層皮膜５９ｂに進行しないようにされている。

なお、外層皮膜５９ｂとワニス４５の密着強度を考慮した場合、ＰＰＳよりもＰＥＥＫの方が小さく、内層皮膜５９ａとワニス４５の密着強度に対してより確実に差を出すことができるので、外層皮膜５９ｂとしてＰＥＥＫを採用するのが好ましい。

また、内層皮膜５９ａと外層皮膜５９ｂとを合わせた絶縁皮膜５９の厚みは、１００μｍ〜２００μｍの範囲に設定されている。このように、内層皮膜５９ａ及び外層皮膜５９ｂよりなる絶縁皮膜５９全体の厚みが厚いので、隣接する導体セグメント（導体線）５０同士を絶縁するために導体セグメント５０同士の間に絶縁紙等を挟み込んで絶縁する必要がない。

次に、固定子２０に液体冷媒を供給する冷媒供給手段７０について説明する。本実施形態の冷媒供給手段７０は、図１に示すように、固定子巻線４０の第１及び第２コイルエンド部４１，４２に例えばＡＴＦ（冷却油）などの液体冷媒（図示せず）を滴下するノズル７１と、各ノズル７１に液体冷媒を搬送するポンプ７２と、回収された液体冷媒の熱を放出させる放熱器７３と、を備えている。これらノズル７１、ポンプ７２及び放熱器７３は、液体冷媒搬送用の配管で接続されて、液体冷媒の循環回路上に設置されている。

本実施形態では、ポンプ７２から吐出された液体冷媒が、放熱器７３を経由して各ノズル７１に搬送され、各ノズル７１から固定子巻線４０の第１及び第２コイルエンド部４１，４２に滴下される。滴下された液体冷媒は、固定子巻線４０を伝って固定子２０を冷却しつつ落下し、ハウジング１０の底部に設けられた導出口７４からポンプ７２に戻された後、再びポンプ７２から吐出されて循環回路を循環するようにされている。

以上のように構成された本実施形態の回転電機１は次のように作動する。図１において、電力変換装置６０から供給される電力変換された駆動電流に基づいて固定子２０を励磁させると、その励磁作用によって回転トルク（動力となる場合を含む）が発生して回転子１４が回転する。この場合、回転電機１は電動機として作動する。発生した回転トルクは、回転子１４と回転軸１３を介して回転体（例えば車輪やプロペラ等）に出力される。回転軸１３と回転体の間に動力伝達機構を介在させてもよい。当該動力伝達機構には、例えばシャフト、カム、ラック＆ピニオン、歯車（ギア）などのうちで一以上を含む。

また、電力変換装置６０が電力変換信号を出力せず、かつ、回転体が回転力（動力を含む）を発生する場合には、回転体の回転力を受けて回転子１４も回転するので、固定子２０の導体セグメント（導体線）５０に逆起電力が発生する。発生した逆起電力（回生電力）は、電力変換装置６０を介してバッテリに充電することができる。この場合、回転電機１は発電機として作動する。

このように回転電機１が、電動機又は発電機のいずれの場合であっても、固定子２０の固定子巻線４０が通電されることによって発熱する。本実施形態の回転電機１は、電動機又は発電機としての作動を開始すると同時に、冷媒供給手段７０も作動を開始する。これにより、ポンプ７２から吐出された液体冷媒が、各ノズル７１から固定子巻線４０の第１及び第２コイルエンド部４１，４２に滴下され、固定子巻線４０及び固定子コア３０の表面を流通することによって、固定子巻線４０及び固定子コア３０を効率良く冷却する。

このとき、回転電機１の運転に伴う衝撃や環境温度の変化によって、スロット３１に充填されたワニス４５や第１及び第２コイルエンド部４１，４２に塗布されたワニス４５に割れが発生する場合がある。しかし、本実施形態では、導体セグメント５０表面の絶縁皮膜５９を構成する外層皮膜５９ｂとワニス４５の密着強度が、内層皮膜５９ａとワニス４５の密着強度よりも小さくされている。これにより、図９に示すように、ワニス４５に割れ（亀裂）Ｃが発生した場合でも、ワニス４５と外層皮膜５９ｂの密着面に激しい応力変化が起き難くなるため、その割れＣの応力は、ワニス４５と外層皮膜５９ｂの密着部を剥離するように作用し、ワニス４５の割れＣが外層皮膜５９ｂに進行しない。これにより、ワニス４５と外層皮膜５９ｂの共割れを防止して、割れＣが導体素線５８に到達しないようにすることができるので、絶縁破壊の発生がより確実に防止される。

なお、図１０には、比較例１として、絶縁皮膜５９の外層皮膜５９ｂとワニス４５の密着強度が、内層皮膜５９ａとワニス４５の密着強度よりも大きい場合が示されている。比較例１の場合には、ワニス４５と外層皮膜５９ｂの密着面に激しい応力変化が起き易いため、ワニス４５の割れＣが外層皮膜５９ｂ及び内層皮膜５９ａに進行して導体素線５８に到達し、絶縁破壊が発生することとなる。

以上のように、本実施形態の回転電機１の固定子２０によれば、導体セグメント５０の外層皮膜５９ｂとワニス４５の密着強度が、内層皮膜５９ａとワニス４５の密着強度よりも小さくなるように設定されている。そのため、回転電機１の運転に伴う衝撃や環境温度の変化によって、スロット３１に充填されたワニス４５に割れＣが発生した場合でも、ワニス４５と外層皮膜５９ｂの共割れを防止することができる。これにより、割れＣが導体素線５８に到達しないようにすることができるので、絶縁破壊の発生をより確実に防止することができる。

また、本実施形態では、固定子巻線４０の第１及び第２コイルエンド部４１，４２も塗布されたワニス４５で固定されているので、第１及び第２コイルエンド部４１，４２に塗布されたワニス４５に割れＣが発生した場合でも、ワニス４５と外層皮膜５９ｂの共割れを防止することができる。これにより、割れＣが導体素線５８に到達しないようにすることができるので、絶縁破壊の発生をより確実に防止することができる。

また、本実施形態の回転電機１は、冷媒供給手段７０により、第１及び第２コイルエンド部４１，４２に冷却油を直接滴下して固定子巻線４０を冷却する油冷システムを搭載している。このような油冷システムにおいては、回転電機１の動作中の環境温度が一般的なレベルでも１８０℃程度になり、固定子巻線４０に対して１００℃程度の冷却油が滴下されることが多々ある。そのため、このような環境温度の変化が大きい急冷条件下では、外層皮膜５９ｂとワニス４５の密着強度が、内層皮膜５９ａとワニス４５の密着強度よりも小さくされている構成に基づく上記の効果を優位に発揮させることができる。

また、本実施形態の固定子巻線４０は、複数の導体セグメント５０を所定の状態に接続して形成されたセグメント型のものであるため、第２コイルエンド部４２を構成する導体セグメント５０の斜行部５１ｂは、周方向に捻られる際に３次元的な力が掛かる。そのため、３次元的な力を受けた特定部位により多くの力が集中して掛かり、熱応力による応力集中によって絶縁破壊が発生する虞がある。しかし、本実施形態の場合には、その熱応力の影響を緩和するように構成されているので、セグメント型の固定子巻線４０において上記の作用及び効果を優位に発揮させることができる。

〔実施形態２〕
実施形態２に係る回転電機１の固定子１２０について図１１〜図１６を参照して説明する。実施形態２の固定子１２０は、実施形態１と同様にインナロータ型電動発電機として用いられる回転電機１（図１参照）に搭載されるものである。この固定子１２０は、図１１に示すように、周方向に分割された複数の分割コア１３２を円環状に組み付けてなる固定子コア１３０と、固定子コア１３０に巻装された複数の連続導体線１５０よりなる固定子巻線１４０と、を備えている。

固定子コア１３０は、図１２に示すように、所定数（実施形態２では２４個）の分割コア１３２を周方向に連結して円環状に形成されており、その外周に焼きばめによって嵌合された外筒１３７（図１１参照）により円環状に固定（保形）されている。固定子コア１３０の内周側には、周方向に配列された複数のスロット１３１が形成されている。複数のスロット１３１は、その深さ方向が径方向と一致するように形成されている。スロット１３１の数（スロット数Ｓｎ）は、実施形態１と同様に、Ｓｎ＝Ｓ×Ｍｎ×ｐ＝２×８×３＝４８である。

分割コア１３２は、一つのスロット１３１を区画するとともに、周方向で隣接する分割コア１３２との間で一つのスロット１３１を区画する形状を呈している。具体的には、分割コア１３２は、図１３に示すように、径方向内方に延びる一対のティース１３４と、ティース１３４を径方向外方で連結するバックコア部１３３とを有している。この分割コア１３２は、複数の電磁鋼板を固定子コア１３０の軸方向に積層して形成されている。

固定子巻線１４０は、所定の波形形状に成形した所定数（実施形態２では１２本）の連続導体線１５０を所定の状態に積み重ねて帯状の導線集積体を形成し、その導線集積体を渦巻き状に巻き付けることにより円筒状に形成されている。

固定子巻線１４０を構成する連続導体線１５０は、図１４に示すように、互いに平行に直状に延び長手方向に並列した複数のスロット収容部１５１と、隣り合うスロット収容部１５１同士をスロット収容部１５１の一端側と他端側とで交互に接続する複数のターン部１５２とを有し、１本の長さは約３ｍである。

連続導体線１５０のターン部１５２は、図１５に示すように、実施形態１のターン部５２と同様に、固定子コア１３０の軸方向端面１３０ａに平行な段部１５３，１５６を固定子コア１３０の軸方向に複数有する階段形状に形成されている。ターン部１５２の中央部に位置する頭頂段部１５３には、ターン部１５２の両端を互いに径方向反対側へずらすためにクランク状に曲げられたクランク部１５４が形成されている。クランク部１５４は、固定子コア１３０の軸方向端面１３０ａからの突出高さが最も高くなる頭頂段部１５３に形成されている。なお、連続導体線１５０のターン部１５２の形成方法は、実施形態１の導体セグメント５０のターン部５２の形成方法に準じる。

この連続導体線１５０は、実施形態１の導体セグメント５０と同じ平角線で形成されている。即ち、連続導体線１５０は、図５に示すように、矩形断面の銅製の導体素線５８と、内層皮膜５９ａ及び外層皮膜５９ｂよりなり導体素線５８の外周を被覆する絶縁皮膜５９とを有する。

固定子巻線１４０と固定子コア１３０の組み付けは、円筒状に成形された固定子巻線１４０の外周側から各分割コア１３２のティース１３４を挿入して、全ての分割コア１３２を固定子巻線１４０に沿って円環状に配置した後、分割コア１３２の外周に円筒状の外筒１３７を嵌合することにより行われる。これにより、固定子巻線１４０は、各連続導体線１５０の所定のスロット収容部１５１が固定子コア１３０の所定のスロット１３１内に収容された状態に組み付けられる。

この場合、各連続導体線１５０のスロット収容部１５１は、所定のスロット数（実施形態２では３相×２個（倍スロット）＝６個）ごとのスロット１３１に収容されている。また、連続導体線１５０のターン部１５２は、固定子コア１３０の軸方向両端面１３０ａからそれぞれ突出し、その突出している多数のターン部１５２により、固定子巻線１４０の軸方向両端部に第１及び第２コイルエンド部１４１，１４２が形成されている（図１１参照）。

また、実施形態２の場合には、図１６に示すように、各スロット１３１内において合計１２本のスロット収容部１５１が径方向１列に積層配置されている。そして、固定子コア１３０に巻装された固定子巻線１４０は、スロット１３１内に充填されて固化したワニス（樹脂接着剤）４５によって、各スロット１３１内に径方向１列に収容された１０本のスロット収容部１５１が固定子コア１３０に固定されている。また、固定子巻線１４０の第１及び第２コイルエンド部１４１，１４２も、実施形態１の場合と同様に、防振のために上記と同じワニス４５で固定されている。

なお、実施形態２の場合にも、連続導体線１５０の外層皮膜５９ｂとワニス４５の密着強度が、内層皮膜５９ａとワニス４５の密着強度よりも小さくなるように設定されていることは、実施形態１の場合と同様である。

以上のように構成された実施形態２の回転電機１固定子１２０によれば、連続導体線１５０の外層皮膜５９ｂとワニス４５の密着強度が、内層皮膜５９ａとワニス４５の密着強度よりも小さくなるように設定されている。そのため、実施形態１と同様に、回転電機１の運転に伴う衝撃や環境温度の変化によって、スロット１３１に充填されたワニス４５や第１及び第２コイルエンド部１４１，１４２に塗布されたワニス４５に割れＣが発生した場合でも、ワニス４５と外層皮膜５９ｂの共割れを防止して、絶縁破壊の発生をより確実に防止することができる。

〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。

例えば、上記の実施形態１では、ワニス４５による固定子巻線４０の固定を、各スロット３１に収容されたスロット収容部５１ａと第１及び第２コイルエンド部４１，４２の両方で行うようにしているが、どちらか一方のみで行うようにしてもよい。実施形態２の場合も同様である。

また、上記の実施形態１，２では、回転子１４が固定子２０，１２０の内側に配置されるインナロータタイプの回転電機の例を説明したが、回転子１４が固定子２０，１２０の外側に配置されるアウタロータタイプの回転電機にも、本発明を適用することができる。

また、上記の実施形態１，２では、本発明に係る回転電機の固定子２０，１２０を、電動機と発電機を選択的に使用し得る回転電機に適用した例を説明したが、電動機や発電機として単独に機能する回転電機にも、本発明を適用することができる。

１…回転電機、１４…回転子、２０，１２０…固定子、３０，１３０…固定子コア、３０ａ，１３０ａ…固定子コアの軸方向端面、３１，１３１…スロット、４０，１４０…固定子巻線、４１，１４１…第１コイルエンド部、４２，１４２…第２コイルエンド部、４５…ワニス（樹脂接着剤）、５０…導体セグメント（導体線）、１５０…連続導体線、５８…導体素線、５９…絶縁皮膜、５９ａ…内層皮膜、５９ｂ…外層皮膜、７０…冷媒供給手段。

Claims

周方向に配列された複数のスロット（３１，１３１）を有する固定子コア（３０）と、前記固定子コアの前記スロットに巻装された複数の導体線（５０，１５０）からなる固定子巻線（４０，１４０）と、前記スロットに充填されて前記スロット内に収容された前記導体線を固定する樹脂接着剤（４５）と、を備えた固定子において、
前記導体線は、導体素線（５８）と、前記導体素線の外周を被覆する絶縁皮膜（５９）と、を有し、
前記絶縁皮膜は、前記導体素線の外周を被覆する内層皮膜（５９ａ）と、前記内層皮膜と前記樹脂接着剤との間に配設され、前記内層皮膜に比べて前記樹脂接着剤に対する密着強度が小さい外層皮膜（５９ｂ）と、よりなることを特徴とする回転電機の固定子。
周方向に配列された複数のスロット（３１，１３１）を有する固定子コア（３０）と、前記固定子コアの前記スロットに巻装された複数の導体線（５０，１５０）からなる固定子巻線（４０，１４０）と、前記固定子コアの軸方向両端面（３０ａ，１３０ａ）からそれぞれ前記スロットの外部に突出する前記固定子巻線のコイルエンド部（４１，４２，１４１，１４２）に塗布されて前記コイルエンド部の前記導体線を固定する樹脂接着剤（４５）と、を備えた固定子において、
前記導体線は、導体素線（５８）と、前記導体素線の外周を被覆する絶縁皮膜（５９）と、を有し、
前記絶縁皮膜は、前記導体素線の外周を被覆する内層皮膜（５９ａ）と、前記内層皮膜と前記樹脂接着剤との間に配設され、前記内層皮膜に比べて前記樹脂接着剤に対する密着強度が小さい外層皮膜（５９ｂ）と、よりなることを特徴とする回転電機の固定子。
前記固定子巻線（４０）は、一対の直状部（５１）と両前記直状部の一端同士を接続するターン部（５２）とを有するＵ字形状の複数の導体セグメント（５０）の一対の前記直状部を前記固定子コアの軸方向一端側から異なる前記スロットに挿入し、軸方向他端側に延出した各前記直状部の他端をそれぞれ周方向に捻らせて斜行部（５１ｂ）を形成し、前記導体セグメントの所定の前記斜行部の先端部同士を接続することにより前記固定子コアに巻装されている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。
前記固定子巻線（１４０）は、互いに平行に直状に延び長手方向に並列した複数のスロット収容部（１５１）と、隣り合う前記スロット収容部同士を前記スロット収容部の一端側と他端側とで交互に接続する複数のターン部（１５２）とを有する連続導体線（１５０）により形成されている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。
前記ターン部は、前記固定子コアの軸方向端面に平行な段部（５３，５６）を前記固定子コアの軸方向に複数有する階段形状に形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の回転電機の固定子。
請求項１〜５の何れか一項に記載の固定子（２０）と、前記固定子と径方向に対向して回転可能に配置された回転子（１４）と、前記固定子に液体冷媒を供給する冷媒供給手段（７０）と、を備えていることを特徴とする回転電機。
前記冷媒供給手段は、前記固定子コアの軸方向両端面から前記スロットの外部にそれぞれ突出する前記固定子巻線のコイルエンド部（４１，４２，１４１，１４２）に冷却油を供給して前記固定子を冷却することを特徴とする請求項６に記載の回転電機。