JP6999796B2 - 回転電機の固定子および回転電機 - Google Patents

Description

本願は、電気機器用の回転電機の固定子および回転電機に関する。

回転電機が駆動すると、回転電機の固定子鉄心とコイルとの間に浮遊静電容量が生じる。この浮遊静電容量に起因する漏洩電流が問題になる。例えば、密閉型圧縮機において、固定子が鋼板製の密閉容器に直に固定されるため、人体に影響を及ぼさないように、充電部と器体の表面との間に流れる漏洩電流を１ｍＡ以下とすることが電気用品取締法によって規定されている。したがって、漏洩電流を上記規定値以下とする対策が必要である。

漏洩電流の発生原理より、漏洩電流ｉと、周波数ｆと、浮遊静電容量Ｃと、電圧Ｖと、の間には次の式（１）の関係が成り立つ。
ｉ＝２πｆＣＶ ・・・（１）

また、コイルと固定子鉄芯との間の浮遊静電容量Ｃと、コイルと固定子鉄芯との間の比誘電率εと、コイルと固定子鉄芯との間の面積Ｓと、コイルと固定子鉄心との間の距離ｄとの間には次の式（２）の関係が成り立つ。
Ｃ＝εＳ／ｄ ・・・（２）

上記式（１）と式（２）の関係より、コイルと固定子鉄心との間の距離ｄを増やすことで容易に浮遊静電容量に起因する漏洩電流を低減することができるが、コイルと固定子鉄心との間の距離ｄが増えると巻線できる面積が減少して、コイルの充填率が下がり、製品の性能が低下する問題がある。

例えば、特許文献１には、以下のような特徴を有する回転電機の固定子が提案されている。すなわち、回転電機は、固定子鉄心と、固定子鉄心の軸受方向の両端に配置されたインシュレータと、固定子鉄心およびインシュレータに集中巻方式で巻かれたコイルと、固定子鉄心とコイルの間に配置された絶縁材とを有する固定子を備える。そして、固定子鉄心は、固定子鉄心環状部と、固定子鉄心環状部の内周面から径方向内側に突出した複数のティース部を有し、インシュレータは、インシュレータ環状部と、インシュレータ環状部の内周面から径方向内側に突出した複数の胴部とを有し、胴部の周方向の幅は、ティース部の周方向の幅より大きく、コイルと絶縁材は接しており、コイルと固定子鉄心との間の距離は絶縁材の厚みより長く、絶縁材の誘電率は、コイルと上記固定子鉄心との間の隙間における誘電率より低い。

また、特許文献２では、複数枚の絶縁薄板を積層して構成された絶縁材を有し、その複数枚の絶縁材のうち、一方の絶縁薄板がその軸方向両端部に折り返し部が形成され、この折り返し部に、複数枚の絶縁薄板のうち他方側の絶縁薄板の軸方向端部が挿入された回転電機の固定子が提案されている。

特開２０１６－１４０２４２号公報 特開２０１５－０７６９５３号公報

しかし、特許文献１に記載の回転電機では、コイルが回転電機の回転軸の軸方向側の絶縁材の端部に接する構造であるため、絶縁材の端部が巻線の張力を受けて変形し、コイルの位置が回転電機の周方向ティース側に移動し、コイルと固定子鉄心との距離が短縮し、漏洩電流が低減できないという課題があった。

また、インシュレータの胴部を固定子鉄心のティース部の周方向の幅よりも大きく突き出して、コイルと固定子鉄心との間に空隙を設けることで、コイルと固定子鉄心との距離の確保が図られているが、コイルが自らの張力によってインシュレータの胴部の角部に圧接し、コイルを構成する巻線導体の周囲を覆う絶縁皮膜が劣化して製品の品質を損なうという課題もあった。

また、特許文献２に記載の回転電機においても、複数枚の絶縁薄板を積層して絶縁材を構成されているが、コイルが回転電機の回転軸の軸方向側の絶縁材の端部に接する構造であるため、複数枚の絶縁薄板が積層されて構成された絶縁材が巻線の張力を受けて変形して、特許文献１と同様に、上記コイルの位置が回転電機の周方向ティース側に移動し、コイルと固定子鉄心との絶縁距離が短縮し、浮遊静電容量が増加して、漏洩電流が低減できない。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、薄い絶縁材を用いてコイルと固定子鉄心との距離を確保する場合であっても、絶縁皮膜を損傷することなくコイルと固定子鉄心との間の絶縁距離を確保し、コイルと固定子鉄心との間に生じる漏洩電流を低減させることができる回転電機の固定子および回転電機を提供することを目的とする。

本願に開示される回転電機の固定子は、
複数の鉄心片を軸方向に積層して構成され、ヨーク部と、前記ヨーク部の内周面から内側に突出するティース部と、前記ティース部の内側先端から周方向両側に突出するシュー部とからなる複数の鉄心を環状に組み合わせて構成された鉄心と、
前記鉄心に絶縁部材を介して巻装したコイルとからなる回転電機の固定子において、前記絶縁部材には、
前記鉄心の軸方向両端面に装着され、前記ヨーク部の軸方向端面のうち、内周側の縁から径方向外側を密着して覆い、かつ、軸方向上方に立ち上がる外鍔と、前記シュー部の軸方向端面及び前記ティース部の内周側の縁から径方向外側を密着して覆い、かつ、軸方向上方に立ち上がる内鍔と、前記ティース部の軸方向端面に密着して当該軸方向端面を覆い、外周側端部が、前記外鍔に接続され、内周側端部が、径方向内側に向かってテーパ状に広がる斜面部を介して前記内鍔に接続されているティース端面被覆部とからなる端面用インシュレータと、
前記ヨーク部の内側側面と、前記ティース部の周方向側面と、前記シュー部の外側側面とを継ぎ目無く覆うスロット用インシュレータとの２種類が存在し、
前記ティース端面被覆部の周方向両側面の前記ティース部側には、周方向に凹んだ第１切り欠き部が、径方向に延在するように設けられており、前記第１切り欠き部よりも軸方向上方部分は、周方向に張り出して第１オーバーハング部を形成し、
前記スロット用インシュレータは、２つの前記端面用インシュレータの前記第１オーバーハング部の間に収まっており、
前記ティース端面被覆部の前記第１切り欠き部に連続するように、前記斜面部の周方向側面に、表面が凹んだ第３切り欠き部が設けられており、
前記第３切り欠き部よりも軸方向上方部分は、径方向外側に張り出して第３オーバーハング部を形成し、
前記スロット用インシュレータは、２つの前記端面用インシュレータの前記第３オーバーハング部の間に収まっており、
前記スロット用インシュレータの、前記シュー部の外側側面に沿う部分の軸方向端部は、前記内鍔の周方向端部の下端に、軸方向に設けたスリットに、差し込んで固定され、
前記スリットは、前記ティース端面被覆部の前記第３切り欠き部に周方向に連続するように、前記内鍔に設けられ、かつ、前記斜面部には設けられていないものである。
また、本願に開示される回転電機は、上記固定子を備えたものである。

本願に開示される回転電機の固定子によれば、２つの端面用インシュレータのオーバーハング部にコイルの１層目となる複数の巻線導体が当接されることにより、積層ティース部の周方向側面とコイルとの間に距離が保たれる。特に、コイルの巻線導体が、スロット用インシュレータの軸方向端部に接触することがなく、ＰＥＴフィルムのような薄い絶縁材をスロット用インシュレータとして利用する場合であっても、コイルと分割積層鉄心の積層ティース部との間の絶縁距離を確保することができる。これにより、固定子の性能と品質が損なわれることがなく、製品のコストを維持しつつ、漏洩電流を低減できる効果がある。

実施の形態１に係る回転電機の固定子の斜視図である。 実施の形態１に係る回転電機の固定子の上面図である。 実施の形態１に係る分割積層鉄心の斜視図である。 実施の形態１に係る分割積層鉄心の斜視図である。 実施の形態１に係る絶縁部材を装着した分割積層鉄心の斜視図である。 実施の形態１に係るコイルを巻装した分割積層鉄心の斜視図である。 実施の形態１に係るコイルを巻装した分割積層鉄心の一部断面上面模式図である。 実施の形態１に係るコイルを巻装した分割積層鉄心の一部断面側面模式図である。 図６のＡ－Ａ断面を示す図である。 図８Ａの要部拡大図である。 図６のＢ－Ｂ断面を示す図である。 実施の形態２に係るコイルを巻装した分割積層鉄心の一部断面上面模式図である。 実施の形態２に係るコイルを巻装した分割積層鉄心の一部断面側面模式図である。 図１０のＡ－Ａ断面を示す図である。 図１２Ａの要部拡大図である。 図１０のＢ－Ｂ断面を示す図である。 実施の形態３に係るコイルを巻装した分割積層鉄心の一部断面上面模式図である。 図１４のＢ－Ｂ断面を示す図である。 実施の形態４に係る絶縁部材を装着した分割積層鉄心の上面図である。 図１８の〇印Ｘ部分の要部拡大図である。 実施の形態４に係るコイルを巻装した分割積層鉄心の一部断面上面模式図である。 実施の形態４に係るコイルを巻装した分割積層鉄心の一部断面側面模式図である。 図１８のＡ－Ａ断面を示す図である。 図２０Ａの要部拡大図である。

以下、実施の形態１に係る回転電機の固定子および回転電機を、図を用いて説明する。
本明細書で、特に断り無く「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内側」、「外側」、「内周面」、「外周面」、というときは、それぞれ、固定子の「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内側」、「外側」、「内周面」、「外周面」をいうものとする。また、この明細書で、特に断り無く「上」、「下」と言うときは、基準となる場所において、軸方向に垂直な面を想定し、その面を境界として固定子の中心点が含まれる側を「下」、その反対を「上」とする。また、高さの高低を比較する場合は、固定子の中心からの距離が長い方を「高い」とする。また、以下の説明では、分割積層鉄心を用いて説明するが、一体型の分割鉄心を用いてもよい。
実施の形態１．

図１は、実施の形態１に係る回転電機の固定子１００の斜視図である。
図２は、固定子１００の上面図である。
図３Ａ、図３Ｂは、分割積層鉄心１０の斜視図である。
図３Ａは、分割積層鉄心１０を積層ティース部１０ｂ側から見た図であり、図３Ｂは、分割積層鉄心１０を分割積層ヨーク部１０ａ側から見た図である。
図４は、絶縁部材を装着した分割積層鉄心１０の斜視図である。
図５は、絶縁部材を介してコイル４を巻装した分割固定子５０の斜視図である。
図６は、絶縁部材を介してコイル４を巻装した分割積層鉄心１０の一部断面上面模式図である。
図７は、絶縁部材を介してコイル４を巻装した分割積層鉄心１０の一部断面側面模式図である。
図８Ａは、図６のＡ－Ａ断面を示す図である。
図８Ｂは、図８Ａの要部拡大図である。
図９は、図６のＢ－Ｂ断面を示す図である。

図１に示す固定子１００は、図５に示す分割固定子５０を９個、環状に組み合わせて構成されている。そして、それぞれの分割固定子５０は、分割積層鉄心１０に複数の絶縁部材を装着し、コイル４を巻装して構成されている。

図３Ａ、図３Ｂに示すように分割積層鉄心１０は、分割積層ヨーク部１０ａ（ヨーク部）と、分割積層ヨーク部１０ａの内周面から内側に突出する積層ティース部１０ｂ（ティース部）と、積層ティース部１０ｂの内側先端から周方向両側に突出する積層シュー部１０ｃ（シュー部）とからなる。また、分割積層鉄心１０は、複数の磁性を有する鉄心片１を軸方向に積層して構成されている。

鉄心片１は、軸方向に積層されて分割積層ヨーク部１０ａとなる部分であるヨーク部１ａと、軸方向に積層されて積層ティース部１０ｂとなる部分であるティース部１ｂと、積層されて積層シュー部１０ｃとなる部分であるシュー部１ｃとからなる。分割積層ヨーク部１０ａが９個周方向に組み合わされることにより、固定子１００の環状の積層ヨーク部１００ａを構成する。

図４に示すように、分割積層鉄心１０には、２種類の絶縁部材がそれぞれ２個ずつ、計４個の絶縁部材が装着されている。１種類目の絶縁部材は、１個の分割積層鉄心１０の軸方向両端面に装着されている端面用インシュレータ２である。端面用インシュレータ２は同じ物が上記両端面に１個ずつ装着されている。

端面用インシュレータ２は、図４に示す外鍔２ａと、内鍔２ｂとティース端面被覆部２ｔと、図６に示す斜面部２ｓとからなる。外鍔２ａは、図３Ａに示す、分割積層ヨーク部１０ａの軸方向端面１０ａ１のうち、内周側の縁１０ａｉｎから径方向外側の所定の範囲を密着して覆い、かつ、図４に示すように、軸方向上方に立ち上がっている。端面用インシュレータ２は、コイル４から分割積層鉄心１０の軸方向端面１０ａ１までの距離を保ってこれらを相互に絶縁する。

内鍔２ｂは、図３Ａに示す積層シュー部１０ｃの軸方向端面１０ｃ１及び積層ティース部１０ｂの内周側の縁１０ｂｉｎから径方向外側の所定の範囲を密着して覆い、かつ、図４に示すように、軸方向上方に立ち上がっている。

そして、ティース端面被覆部２ｔの外周側端部は、外鍔２ａと接続され、内周側端部は、径方向内側に向かってテーパ状に広がる斜面部２ｓを介して内鍔２ｂに接続されている。ティース端面被覆部２ｔは、外鍔２ａと内鍔２ｂとの間の積層ティース部１０ｂの軸方向端面１０ｂ１に密着してこれを覆っている。なお、斜面部２ｓは、積層シュー部１０ｃの根元部分の軸方向上面部分も覆っている。分割積層鉄心１０の軸方向の両端面に装着された端面用インシュレータ２は、２個セットでコイル４用の巻枠となる。

２種類目の絶縁部材は、スロット用インシュレータ３である。スロット用インシュレータ３は、図３Ａに示す分割積層ヨーク部１０ａの内側側面１０ａｓと、積層ティース部１０ｂの周方向側面１０ｂｓと、積層シュー部１０ｃの外側側面１０ｃｓとの３面を覆う絶縁部材である。スロット用インシュレータ３は、コイルが収納されるスロット５の沿面５ｓに継ぎ目無く配置されている。スロット用インシュレータ３により、分割積層鉄心１０のスロット５内において、コイル４は、分割積層鉄心１０のスロット５の沿面５ｓとの間に、スロット用インシュレータ３の厚み分の絶縁距離を確保できる。スロット用インシュレータ３も、１個の分割積層鉄心１０に対して同じ物が、積層ティース部１０ｂを挟んで２個装着されている。なお、スロット用インシュレータ３は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムのような薄い絶縁材からなる。

なお、図４に示すように、スロット用インシュレータ３の積層シュー部１０ｃの外側側面１０ｃｓに沿う部分の軸方向端部３１は、内鍔２ｂの周方向端部の下端に、軸方向に設けたスリット２ｂｓに、下方から差し込んで固定されている。

図６に示すように、コイル４の１層目の最初のターンとなる１本の巻線導体４ａ（数字１）は、端面用インシュレータ２のティース端面被覆部２ｔの最も外周側に外鍔２ａに沿って巻回される。第２ターン目以降となる巻線導体４ａ（数字２～１２）は、内鍔２ｂ側に向かってティース端面被覆部２ｔの表面にスロット用インシュレータ３を介して順次巻回されている。

そして、コイル４の１層目の最後のターンとなる巻線導体４ａ（数字１３）は、端面用インシュレータ２のティース端面被覆部２ｔと内鍔２ｂの境界部に形成された斜面部２ｓと、ティース端面被覆部２ｔとの双方に接触して巻回されて、コイル４の１層目が形成される。

コイル４の２層目の最初のターンとなる巻線導体４ａ（数字１４）は、１層目の最後のターンとなる巻線導体４ａ（数字１３）と、斜面部２ｓとの双方に当接するように巻回される。その後、コイル４の２層目を構成する各ターンとなる巻線導体４ａ（数字１５～２６）は、１層目の隣り合う２つのターンとなる巻線導体４ａの双方に当接するように、径方向外側に向かって順次巻回され、コイル４の１層目の上に俵積みされる。

ここで、２層目の最後のターンとなる巻線導体４ａ（数字２６）の径方向外側には、巻線導体４ａの直径分のスペースがないので、３層目の最初のターンとなる巻線導体４ａ（数字２７）は、２層目の最後のターンとなる巻線導体４ａ（数字２６）及び外鍔２ａの双方に当接するように巻回される。その後、コイル４の３層目が２層目と同様に俵積みされる。

このとき、スロット５内においては、コイル４の１層目及び３層目の最初のターンとなる巻線導体４ａ（数字１、２７）は、スロット５の沿面５ｓに沿って装着されたスロット用インシュレータ３に当接しているので、分割積層鉄心１０の分割積層ヨーク部１０ａとコイル４との間には、図６、図７に示すようにスロット用インシュレータ３の厚みｔと同等の距離ｄ１が保たれている。

図８Ｂに示すように、ティース端面被覆部２ｔの軸方向端部の周方向両端は、なだらかに面取りされている。また、ティース端面被覆部２ｔの周方向両側面のうち、積層ティース部１０ｂ側の所定の範囲には、周方向に凹んだ切り欠き部２ｔｋ（第１切り欠き部）を、径方向に延在するように設けている。したがって、ティース端面被覆部２ｔの切り欠き部２ｔｋよりも軸方向上方部分は、周方向に、オーバーハングするように張り出している。この部分をオーバーハング部２ｔｈとする。切り欠き部２ｔｋにおけるティース端面被覆部２ｔの周方向の幅は、分割積層鉄心１０の周方向の幅と同じである。

そして、オーバーハング部２ｔｈが、周方向に張り出している距離ｄ２は、スロット用インシュレータ３の厚みｔ以上である。したがって、コイル４の１層目となる複数の巻線導体４ａ（数字１～１３）は、スロット用インシュレータ３を覆い、２つの端面用インシュレータ２のそれぞれのオーバーハング部２ｔｈ間を軸方向に渡すように巻回されていることになり、積層ティース部１０ｂとコイル４との間には距離ｄ２が保たれている。

コイル４の１層目の最後のターンとなる巻線導体４ａ（数字１３）とコイル４の２層目の最初のターンとなる巻線導体４ａ（数字１４）は、スロット用インシュレータ３に当接しているので積層シュー部１０ｃとコイル４との間には、スロット用インシュレータ３の厚みｔと同等の距離ｄ１が保たれている。

図８Ａに示すように、スロット用インシュレータ３の軸方向の長さＬは、分割積層鉄心１０の軸方向の長さＬｃよりも大きい。また、２つの端面用インシュレータ２の軸方向に対向するオーバーハング部２ｔｈ間の長さをＬｄとすると、スロット用インシュレータ３の軸方向の長さＬは、長さＬｄ以下とし、スロット用インシュレータ３は、２つの端面用インシュレータ２のオーバーハング部２ｔｈの間に収まっている。また、Ｌ＜Ｌｄとした場合は、図８Ｂに示すように、スロット用インシュレータ３の軸方向端部３１と、オーバーハング部２ｔｈの軸方向下面２ｔｈｂとの間には、隙間としての空間Ｒ１が確保されている。この空間Ｒ１は、コイル４の巻回時に、スロット用インシュレータ３に皺が寄ることを防止するために寄与する。

実施の形態１に係る回転電機の固定子１００および回転電機によれば、２つの端面用インシュレータ２のオーバーハング部２ｔｈにコイル４の１層目となる複数の巻線導体４ａが当接されることにより、積層ティース部１０ｂの周方向側面１０ｂｓとコイル４との間に距離が保たれる。特に、コイル４の巻線導体４ａが、スロット用インシュレータ３の軸方向端部３１に接触することがなく、ＰＥＴフィルムのような薄い絶縁材をスロット用インシュレータ３として利用する場合であっても、コイル４と分割積層鉄心１０の積層ティース部１０ｂとの間の絶縁距離を確保することができる。これにより、固定子１００の性能と品質が損なわれることがなく、製品のコストを維持しつつ、漏洩電流を低減できる効果がある。

実施の形態２．
以下、実施の形態２に係る回転電機の固定子および回転電機を、図を用いて、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

図１０は、絶縁部材を介してコイル２０４を巻装した分割積層鉄心１０の一部断面上面模式図である。
図１１は、絶縁部材を介してコイル２０４を巻装した分割積層鉄心１０の一部断面側面模式図である。
図１２Ａは、図１０のＡ－Ａ断面を示す図である。
図１２Ｂは、図１２Ａの要部拡大図である。
図１３は、図１０のＢ－Ｂ断面を示す図である。

実施の形態１と実施の形態２との異なる点は、図１１に示すように、端面用インシュレータ２０２の外鍔２０２ａにも、オーバーハング部２０２ａｈ（第２オーバーハング部）と、切り欠き部２０２ａｋ（第２切り欠き部）を設けている点である。

図１０に示すように、コイル２０４の１層目の最初のターンとなる１本の巻線導体２０４ａ（数字１）は、端面用インシュレータ２０２のティース端面被覆部２ｔの最も外周側に外鍔２２０ａに沿って巻回される。２ターン目以降となる巻線導体２０４ａ（数字２～１２）は、内鍔２ｂ側に向かってティース端面被覆部２ｔの表面にスロット用インシュレータ３を介して順次巻回されている。

そして、コイル２０４の１層目の最後のターンとなる巻線導体２０４ａ（数字１３）は、端面用インシュレータ２０２のティース端面被覆部２ｔと内鍔２ｂの境界部に形成された斜面部２ｓと、ティース端面被覆部２ｔとの双方に接触して巻回されて、コイル２０４の１層目が形成される。

コイル２０４の２層目の最初のターンとなる巻線導体２０４ａ（数字１４）は、１層目の最後のターンとなる巻線導体２０４ａ（数字１３）と、斜面部２ｓとの双方に当接するように巻回される。その後、コイル２０４の２層目を構成する各ターンとなる巻線導体２０４ａ（数字１５～２６）は、１層目の隣り合う２つのターンとなる巻線導体２０４ａの双方に当接するように、径方向外側に向かって順次巻回され、コイル２０４の１層目の上に俵積みされる。

ここで、２層目の最後のターンとなる巻線導体２０４ａの径方向外側には、巻線導体２０４ａの直径分のスペースがないので、３層目の最初のターンとなる巻線導体２０４ａ（数字２７）は、２層目の最後のターンとなる巻線導体２０４ａ（数字２６）及び外鍔２ａの双方に当接するように巻回される。その後、コイル２０４の３層目が２層目と同様に俵積みされ、最後のターンとなる巻線導体２０４ａは、１層目の最後のターンと同様に巻回される。

図１２Ｂに示すように、ティース端面被覆部２ｔの軸方向端部の周方向両端は、なだらかに面取りされており、周方向両端となる部分は、スロット用インシュレータ３が当接する切り欠き部２ｔｋよりも、径方向内側に、オーバーハングするように張り出している。
この部分をオーバーハング部２ｔｈとする。切り欠き部２ｔｋにおけるティース端面被覆部２ｔの周方向の幅は、分割積層鉄心１０の周方向の幅と同じである。

そして、オーバーハング部２ｔｈが、周方向に張り出している距離ｄ２は、スロット用インシュレータ３の厚みｔ以上である。したがって、コイル２０４の１層目となる複数の巻線導体２０４ａ（数字１～１３）は、スロット用インシュレータ３を覆うように、２つの端面用インシュレータ２０２のそれぞれのオーバーハング部２ｔｈ間を軸方向に渡すように巻回されていることになり、積層ティース部１０ｂとコイル２０４との間には距離ｄ２が保たれている。

コイル２０４の１層目の最後のターンとなる巻線導体２０４ａ（数字１３）とコイル２０４の２層目の最初のターンとなる巻線導体２０４ａ（数字１４）は、積層シュー部１０ｃ側の外側側面１０ｃｓを覆うスロット用インシュレータ３に当接しているので積層シュー部１０ｃとコイル２０４との間には、スロット用インシュレータ３の厚みｔと同等の距離ｄ１が保たれている。

図１２Ａに示すように、スロット用インシュレータ３の軸方向の長さＬは、分割積層鉄心１０の軸方向の長さＬｃよりも大きい。また、２つの端面用インシュレータ２０２の軸方向に対向するオーバーハング部２ｔｈ間の長さをＬｄとすると、スロット用インシュレータ３の軸方向の長さＬは、長さＬｄ以下とする。よって、Ｌ＜Ｌｄとした場合は、図１２Ｂに示すように、スロット用インシュレータ３の軸方向端部３１と、オーバーハング部２ｔｈの軸方向下面２ｔｈｂとの間には、空間Ｒ１が確保されている。この空間Ｒ１は、コイル２０４の巻回時に、スロット用インシュレータ３に皺が寄ることを防止するために寄与する。

このとき、スロット５内においては、図１１、図１３に示すように、コイル２０４の１層目及び３層目の最初のターンとなる巻線導体２０４ａ（数字１、２７）は、外鍔２０２ａの内壁面に沿って巻回される。

図１１に示すように、ティース端面被覆部２ｔの切り欠き部２ｔｋに連続するように、外鍔２０２ａの径方向内側側面のうち分割積層ヨーク部１０ａ側の所定の範囲に、周方向外側に向かって、径方向外側に凹んだ切り欠き部２０２ａｋ（第２切り欠き部）が設けられている。切り欠き部２０２ａｋの軸方向上方部分は、径方向内側に突出したオーバーハング部２０２ａｈとなる。

そして、オーバーハング部２０２ａｈが、径方向内側に張り出している距離ｄ２は、スロット用インシュレータ３の厚みｔ以上である。したがって、コイル２０４の１層目の最初のターンとなる巻線導体２０４ａ（数字１）と３層目の最初のターンとなる巻線導体２０４ａ（数字２７）とは、スロット用インシュレータ３を覆い、２つの端面用インシュレータ２０２のそれぞれのオーバーハング部２０２ａｈ間を軸方向に渡すように巻回されていることになり、分割積層ヨーク部１０ａの内側側面１０ａｓとコイル２０４との間には距離ｄ２が保たれている。

このとき、スロット用インシュレータ３の軸方向端部３１と、オーバーハング部２０２ａｈの軸方向下面２０２ａｈｂとの間には、実施の形態１で説明した空間Ｒ１と同様の空間Ｒ２が確保されている。この空間Ｒ２は、コイル２０４の巻回時に、スロット用インシュレータ３に皺が寄ることを防止するために寄与する。

実施の形態２に係る回転電機の固定子および回転電機によれば、実施の形態１で述べた効果に加えて、スロット５内においては、コイル２０４の１層目及び３層目の最初のターンとなる巻線導体２０４ａ（数字１、２７）は、２つの外鍔２０２ａのそれぞれのオーバーハング部２０２ａｈ間を軸方向に渡すように巻回されていることになり、分割積層ヨーク部１０ａの内側側面１０ａｓとコイル２０４との間にはスロット用インシュレータ３の厚みｔ以上の距離ｄ２が保たれている。これにより、スロットの沿面５ｓのうち、分割積層ヨーク部１０ａの径方向内側部分においてもコイル２０４の巻線導体２０４ａが、スロット用インシュレータ３の軸方向端部３１に接触することがなく、ＰＥＴフィルムのような薄い絶縁材をスロット用インシュレータ３として利用する場合であっても、コイル２０４と分割積層鉄心１０の分割積層ヨーク部１０ａの内側側面１０ａｓとの間の絶縁距離を確保することができる。これにより、固定子の性能と品質が損なわれることがなく、製品のコストを維持しつつ、漏洩電流を低減できる効果がある。

実施の形態３．
以下、実施の形態３に係る回転電機の固定子および回転電機を、図を用いて、実施の形態２と異なる部分を中心に説明する。
図１４は、絶縁部材を介してコイル３０４を巻装した分割積層鉄心１０の一部断面上面模式図である。
図１５は、図１４のＢ－Ｂ断面を示す図である。

実施の形態２と実施の形態３との異なる点は、図１４、図１５に示すように、端面用インシュレータ３０２の斜面部３０２ｓの周方向側面にも、オーバーハング部３０２ｓｈ（第３オーバーハング部）と、切り欠き部３０２ｓｋ（第３切り欠き部）を設けている点である。

図に示すように、ティース端面被覆部２ｔの切り欠き部２ｔｋに連続するように、斜面部３０２ｓの周方向側面に、表面が凹んだ切り欠き部３０２ｓｋが設けられている。切り欠き部３０２ｓｋの軸方向上方部分は、スロット５内に突出するオーバーハング部３０２ｓｈとなる。

そして、オーバーハング部３０２ｓｈが、スロット５内に向かって張り出している距離ｄ２は、スロット用インシュレータ３の厚みｔ以上である。したがって、コイル３０４の１層目の最後のターンとなる巻線導体３０４ａ（数字１３）と２層目の最初のターンとなる巻線導体３０４ａ（数字１４）は、スロット用インシュレータ３を覆い、２つの端面用インシュレータ２０２のそれぞれのオーバーハング部３０２ｓｈ間を軸方向に渡すように巻回されていることになり、積層シュー部１０ｃの外側側面１０ｃｓとコイル３０４との間には距離ｄ２が保たれている。

このとき、スロット用インシュレータ３の軸方向端部３１と、オーバーハング部３０２ｓｈの軸方向下面との間には、実施の形態１、２で説明した空間Ｒ１、Ｒ２と同様の空間Ｒ３が確保されている。この空間Ｒ３は、コイル３０４の巻回時に、スロット用インシュレータ３に皺が寄ることを防止するために寄与する。

実施の形態３に係る回転電機の固定子および回転電機によれば、実施の形態１、２で述べた効果に加えて、スロット５内においては、コイル３０４の１層目の最後のターンとなる巻線導体３０４ａ（数字１３）と２層目の最初のターンとなる巻線導体３０４ａ（数字１４）は、２つの斜面部３０２ｓのそれぞれのオーバーハング部３０２ｓｈ間を軸方向に渡すように巻回されていることになり、積層シュー部１０ｃの外側側面１０ｃｓとコイル３０４との間にはスロット用インシュレータ３の厚みｔ以上の距離ｄ２が保たれている。これにより、スロット５の沿面５ｓのうち、積層シュー部１０ｃの径方向外側部分においてもコイル３０４の巻線導体３０４ａが、スロット用インシュレータ３の軸方向端部３１に接触することがなく、ＰＥＴフィルムのような薄い絶縁材をスロット用インシュレータ３として利用する場合であっても、コイル３０４と分割積層鉄心１０の積層シュー部１０ｃの外側側面１０ｃｓとの間の絶縁距離を確保することができる。これにより、固定子の性能と品質が損なわれることがなく、製品のコストを維持しつつ、漏洩電流を低減できる効果がある。

実施の形態４．
以下、実施の形態４に係る回転電機の固定子および回転電機を、図を用いて、実施の形態３と異なる部分を中心に説明する。

図１６は、絶縁部材を装着した分割積層鉄心１０の上面図である。
図１７は、図１６の丸印Ｘ部分の要部拡大図である。
図１８は、絶縁部材を介してコイル４０４を巻装した分割積層鉄心１０の一部断面上面模式図である。
図１９は、絶縁部材を介してコイル４０４を巻装した分割積層鉄心１０の一部断面側面模式図である。
図２０Ａは、図１８のＡ－Ａ断面を示す図である。
図２０Ｂは、図２０Ａの要部拡大図である。

実施の形態３と実施の形態４との異なる点は、図１６、図１９に示すように、端面用インシュレータ４０２のティース端面被覆部４０２ｔの表面であって、切り欠き部４０２ｔｋより上方に存在する部分に、１本の巻線導体４０４ａを径方向に係止して位置決めする凸部４０２ｒをコイル４０４の巻回方向と同方向に設けている点である。

凸部４０２ｒは、外鍔２０２ａから内鍔２ｂにかけて一定の間隔で周方向に複数形成されている。図１７に示すように、凸部４０２ｒの内側に斜めに形成された平面が斜平面部４０２ｔｉｎである。また、凸部４０２ｒの外側に、凸部４０２ｒの頂上部４０２ｔｕを挟んで径方向に対称に、斜めに形成された平面が斜平面部４０２ｔｏｕｔである。頂上部４０２ｔｕは、巻線導体４０４ａの巻回時に、巻線導体４０４ａの絶縁皮膜を損傷しないように面取りがされている。

コイル４０４の１層目の最初のターンとなる１本の巻線導体４０４ａ（数字１）は、端面用インシュレータ２のティース端面被覆部２ｔの最も外周側に外鍔２０２ａに沿って巻回される。このとき、巻線導体４０４ａの径方向内側は、凸部４０２ｒに係止される。第２ターン目以降となる巻線導体４０４ａ（数字２～１２）は、内鍔２ｂ側に向かって径方向に隣り合う凸部４０２ｒの間に径方向の両側が係止されて順次巻回されている。

そして、コイル４０４の１層目の最後のターンとなる巻線導体４ａ（数字１３）は、端面用インシュレータ２のティース端面被覆部２ｔと内鍔２ｂの境界部に形成された斜面部２ｓと、ティース端面被覆部２ｔとの双方に接触して、径方向外側が凸部４０２ｒに係止されて巻回されている。

実施の形態４に係る回転電機の固定子および回転電機によれば、実施の形態１で述べた効果に加えて、１層目を構成する各ターンとなる巻線導体４０４ａが、凸部４０２ｒに規則正しく係止されるので、２層目の各ターンとなる巻線導体４０４ａが１層目の巻線導体４０４ａの径方向の間に整然と巻回される。同様に３層目の整然と巻回されるので、巻き崩れが生じる恐れのない、絶縁性能に優れた回転電機の固定子を提供することができる。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１００ 固定子、１００ａ 積層ヨーク部、１ 鉄心片、１ａ ヨーク部、１ｂ ティース部、１ｃ シュー部、２，２０２，３０２，４０２ 端面用インシュレータ、２ａ，２０２ａ 外鍔、２ｂ 内鍔、２ｂｓ スリット、２ｓ，３０２ｓ 斜面部、２ｔ，４０２ｔ ティース端面被覆部、２ｔｈｂ，２０２ａｈｂ 軸方向下面、２ｔｈ，２０２ａｈ，３０２ｓｈ オーバーハング部、４０２ｒ 凸部、４０２ｔｉｎ，４０２ｔｏｕｔ 斜平面部、４０２ｔｕ 頂上部、２ｔｋ，２０２ａｋ，３０２ｓｋ，４０２ｔｋ 切り欠き部、３ スロット用インシュレータ、３１ 軸方向端部、４，２０４，３０４，４０４ コイル、４ａ，２０４ａ，３０４ａ，４０４ａ 巻線導体、５ スロット、５ｓ 沿面、ｄ１，ｄ２ 距離、１０ 分割積層鉄心、１０ａ 分割積層ヨーク部、１０ａ１，１０ｂ１，１０ｃ１ 軸方向端面、１０ａｉｎ，１０ｂｉｎ 縁、１０ａｓ 内側側面、１０ｂ 積層ティース部、１０ｂｓ 周方向側面、１０ｃ 積層シュー部、１０ｃｓ 外側側面、５０ 分割固定子、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ 空間。

Claims (7)

1. 複数の鉄心片を軸方向に積層して構成され、ヨーク部と、前記ヨーク部の内周面から内側に突出するティース部と、前記ティース部の内側先端から周方向両側に突出するシュー部とからなる複数の鉄心を環状に組み合わせて構成された鉄心と、
   前記鉄心に絶縁部材を介して巻装したコイルとからなる回転電機の固定子において、前記絶縁部材には、
   前記鉄心の軸方向両端面に装着され、前記ヨーク部の軸方向端面のうち、内周側の縁から径方向外側を密着して覆い、かつ、軸方向上方に立ち上がる外鍔と、前記シュー部の軸方向端面及び前記ティース部の内周側の縁から径方向外側を密着して覆い、かつ、軸方向上方に立ち上がる内鍔と、前記ティース部の軸方向端面に密着して当該軸方向端面を覆い、外周側端部が、前記外鍔に接続され、内周側端部が、径方向内側に向かってテーパ状に広がる斜面部を介して前記内鍔に接続されているティース端面被覆部とからなる端面用インシュレータと、
   前記ヨーク部の内側側面と、前記ティース部の周方向側面と、前記シュー部の外側側面とを継ぎ目無く覆うスロット用インシュレータとの２種類が存在し、
   前記ティース端面被覆部の周方向両側面の前記ティース部側には、周方向に凹んだ第１切り欠き部が、径方向に延在するように設けられており、前記第１切り欠き部よりも軸方向上方部分は、周方向に張り出して第１オーバーハング部を形成し、
   前記スロット用インシュレータは、２つの前記端面用インシュレータの前記第１オーバーハング部の間に収まっており、
   前記ティース端面被覆部の前記第１切り欠き部に連続するように、前記斜面部の周方向側面に、表面が凹んだ第３切り欠き部が設けられており、
   前記第３切り欠き部よりも軸方向上方部分は、径方向外側に張り出して第３オーバーハング部を形成し、
   前記スロット用インシュレータは、２つの前記端面用インシュレータの前記第３オーバーハング部の間に収まっており、
   前記スロット用インシュレータの、前記シュー部の外側側面に沿う部分の軸方向端部は、前記内鍔の周方向端部の下端に、軸方向に設けたスリットに、差し込んで固定され、
   前記スリットは、前記ティース端面被覆部の前記第３切り欠き部に周方向に連続するように、前記内鍔に設けられ、かつ、前記斜面部には設けられていない回転電機の固定子。
2. 前記コイルは、前記端面用インシュレータの前記斜面部における前記第３オーバーハング間を軸方向に渡すように巻回されている請求項１に記載の回転電機の固定子。
3. 前記ティース端面被覆部の前記第１切り欠き部に連続するように、前記外鍔の径方向内側側面に、周方向外側に向かって、径方向外側に凹んだ第２切り欠き部が設けられており、前記第２切り欠き部よりも軸方向上方部分は、径方向内側に張り出して第２オーバーハング部を形成し、
   前記スロット用インシュレータは、２つの前記端面用インシュレータの前記第２オーバーハング部の間に収まっている請求項１又は請求項２に記載の回転電機の固定子。
4. 前記第１オーバーハング部、前記第２オーバーハング部、前記第３オーバーハング部の少なくとも１つのオーバーハング部が張り出している距離は、前記スロット用インシュレータの厚み以上である請求項３に記載の回転電機の固定子。
5. 前記第１オーバーハング部、前記第２オーバーハング部、前記第３オーバーハング部の少なくとも１つのオーバーハング部の軸方向下面と前記スロット用インシュレータの軸方向端部との間には隙間が形成されている請求項３又は請求項４に記載の回転電機の固定子。
6. 前記端面用インシュレータの前記ティース端面被覆部の表面であって、前記第１切り欠き部より上方に存在する部分に、前記コイルを構成する巻線導体を径方向に係止して位置決めする凸部を前記コイルの巻回方向と同方向に設けている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の固定子を備えた回転電機。

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