JP7453357B2 - 絶縁紙を備えた固定子、固定子を有する電動機、及び電動機の製造方法 - Google Patents

絶縁紙を備えた固定子、固定子を有する電動機、及び電動機の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、絶縁紙を備えた固定子、該固定子を有する電動機、及び該電動機の製造方法に関する。
従来、三相回転電機等の電動機では、位相が異なるコイルを互いに絶縁するために、該コイル間に相間絶縁紙を挿入することが知られている(例えば特許文献1-2参照)。また、相間絶縁紙のずれ等を防止するために、粘着テープ等で相間絶縁紙を固定することも知られている(例えば特許文献3-6参照)。
特開2007-060819号公報 特開2013-207820号公報 特開平09-131012号公報 特開2008-131749号公報 特開2007-104826号公報 特開2005-312222号公報
相間絶縁紙は、固定子鉄心のスロットの幅に対して太過ぎれば該スロット内に挿入し難く、逆に細過ぎれば抜け易い。また従来の電動機では、コイルエンドの周辺では相間絶縁紙を径方向に固定する手段を設けることが困難であり、故に相間絶縁紙が、スロットに巻回されたコイルとともにスロット内で位置ずれを起こし易いという問題もある。
一方、相間絶縁紙がコイルの形状やスロットピッチ等に応じた特殊な形状を具備する場合、その製造コストが上昇することに加え、そのような相間絶縁紙は種々のコイル形状や巻線配置等に柔軟に対応できない。さらに、相間絶縁紙の形状に合わせてコイルのコイルエンドを曲げる等の整形が必要であり、故に相間絶縁紙が固定子鉄心から突出している場合はコイル長が長くなる。
本開示の一態様は、複数のスロットを有する固定子鉄心と、前記スロット内に配置されるとともに、前記固定子鉄心の軸方向端部より外側に位置するコイルエンドを各々が有する複数のコイルと、複数の前記コイルエンドの間に配置され、前記複数のコイルエンドを互いに絶縁する少なくとも1つのコイルエンド絶縁紙と、前記スロット内に配置され、前記固定子鉄心の軸方向両端部の少なくとも一方より突出する突出部を各々が有する複数のコイル間絶縁紙と、前記コイルが配置されている前記スロット内に配置され、前記コイルよりも前記固定子鉄心の径方向について内側に配置されるウェッジ絶縁紙と、を備え、前記コイルエンド絶縁紙の各々は粘着部を有し、1つの前記コイルエンド絶縁紙に複数の前記突出部が貼り合わされ、前記コイルエンド絶縁紙の前記粘着部は、前記コイルエンドにも貼り付けられる、電動機の固定子である。
本開示の他の態様は、上記固定子を有する電動機である。
本開示のさらなる他の態様は、固定子鉄心の複数のスロット内に複数のコイルを、前記コイルの各々が前記固定子鉄心の軸方向端部より外側に位置するコイルエンドを有するように挿入することと、前記スロット内に複数のコイル間絶縁紙を、前記コイル間絶縁紙の各々が前記固定子鉄心の軸方向両端部の少なくとも一方から突出する突出部を有するように挿入することと、前記固定子鉄心の軸方向両端部の少なくとも一方において、粘着部を備えた少なくとも1つのコイルエンド絶縁紙を、前記コイルエンド絶縁紙の各々が複数の前記コイルエンドの間に配置され、かつ前記コイルエンド絶縁紙の各々に複数の前記突出部が貼り合わされるように配置することと、を含む、電動機の固定子の製造方法である。
本開示によれば、複数のコイル間絶縁紙が少なくとも1つのコイルエンド絶縁紙で固定され、より具体的には各コイルエンド絶縁紙の複数個所にコイル間絶縁紙が貼付されるので、コイルエンド絶縁紙の位置決め及び固定が容易になる。さらに、そのようなコイルエンド絶縁紙及びコイル間絶縁紙からなる構造体は、任意の極数、スロット配置の電動機の固定子に適用することができる。
本開示に係る電動機の概略構造を示す断面図である。 実施例1に係る固定子鉄心を示す斜視図である。 固定子鉄心のスロット内にスロットライナー絶縁紙を配置した状態を示す図である。 スロット内に1相目のコイルを挿入した状態を示す図である。 スロット内に第1のコイル間絶縁紙を挿入した状態を示す図である。 第1のコイル間絶縁紙の突出部に、第1のコイルエンド絶縁紙を貼り付けた状態を示す図である。 全ての突出部にコイルエンド絶縁紙を貼り付けた状態を示す図である。 スロット内に2相目のコイルを挿入した状態を示す図である。 スロット内に第2のコイル間絶縁紙を挿入した状態を示す図である。 第2のコイル間絶縁紙の突出部に、第2のコイルエンド絶縁紙を貼り付けた状態を示す図である。 スロット内に3相目のコイルを挿入した状態を示す図である。 スロット内にウェッジ絶縁紙を挿入した状態を示す図である。 実施例2に係る固定子において、第1のコイル間絶縁紙の突出部に、第1のコイルエンド絶縁紙を貼り付けた状態を示す斜視図である。 実施例2に係る固定子において、スロット内にウェッジ絶縁紙を挿入した状態を示す斜視図である。 スロット内でのコイルと絶縁紙との位置関係を模式的に示す図である。 コイルとコイルエンド絶縁紙との位置関係を模式的に示す図である。
図1は、本発明の好適な実施形態に係る電動機10の概略構造を示す径方向断面図である。電動機10は、10極36スロットの3相交流電動機であり、複数対の磁極を有する回転子12と、回転子12の回転軸線14の方向に延び、かつ回転軸線14の周方向に配列された複数のスロット16を有し、回転子12と径方向に対向配置された固定子18と、スロット16に挿入されて固定子18に巻装された複数の巻線と、巻線に隣接配置されるシート状絶縁体(後述)とを備える。但し本開示はこれに限られず、例えば電動機の極数、スロットの個数又はコイルの形状若しくは相数に特段の制約はない
回転子12は、複数(ここでは10個)の(永久)磁石20と、回転子コア22と、回転子のシャフト24とを備え、回転軸線14を中心として回転する。本開示は主として、固定子18の固定子鉄心(コア)26に形成されたスロット16内又は近傍に配置されたシート状絶縁体(以降、絶縁紙と称する)の構成に特徴があるので、以下の説明では回転子12の説明を省略する。
(実施例1)
次に図2~図12を参照して、固定子18の構造及び製造方法について説明する。ここでは、36個のスロット16を有する固定子鉄心26に3相(U,V,W)のコイルを配置する例を説明する。
先ず図2に示すように、複数(図示例では36個)のスロット16を有する固定子鉄心26を用意し、次に図3に示すように、各スロット16内にスロットライナー絶縁紙30を配置する。なお図示例では全てのスロット16にスロットライナー絶縁紙30が挿入されているが、後述する巻線(コイル)が一切挿入されないスロットがある場合は、そのスロット内にスロットライナー絶縁紙30及び後述するウェッジ絶縁紙62を配置しなくてもよい。
次に図4に示すように、複数のスロット16のうちのいくつか(ここではスロット16aとする)に1相目(例えばU相)のコイル32を挿入する。つまりスロットライナー絶縁紙30は、固定子鉄心26と、スロット内のコイルとの間を電気的に絶縁するように構成・配置される。
次に図5に示すように、U相コイル32が挿入されているスロット16a内に、縦長の(固定子鉄心26の軸方向に細長い)第1のコイル間絶縁紙(相間絶縁紙)34を挿入する。第1のコイル間絶縁紙34は、固定子鉄心26の軸方向の両端部36の少なくとも一方において、端部36よりも軸方向に突出する突出部38を有するように構成・配置される。好ましくは、第1のコイル間絶縁紙34は、固定子鉄心26の軸方向長さより長い長さを有し、図5のように双方の端部36から軸方向に突出するようにスロット16a内に配置される。
次に図6に示すように、各々が粘着部42を有する複数の第1のコイルエンド絶縁紙40を、1つのコイルエンド絶縁紙40が複数の突出部38に貼り合わされるように配置する。図示例では、短冊状の第1のコイルエンド絶縁紙40は、固定子鉄心26の端面36近傍で周方向に延び、少なくともその両端部に設けられた粘着部42が第1のコイル間絶縁紙34の突出部38に重なるように貼り合わされる。この際、第1のコイルエンド絶縁紙40は、その片面全体に粘着部42を有し、突出部38に貼り合わされるとともにコイル32のコイルエンド44にも貼り合わされるようにしてもよい。
なお本願明細書では、電流が流れる銅線等の線材又は線材の束を「巻線」と称し、巻線を閉じたリング形状(8の字形状等も含む)に形成したものを「コイル」と称する。さらに「コイルエンド」とは、コイルのうち固定子鉄心のスロットに挿入されていない部分、すなわち固定子鉄心の軸方向端部よりも軸方向外側に存在している部分を指し、複数の(同相の)コイル間は「渡り線」(後述する図16を参照)と称される線材又は巻線によって互いに電気的に接続され得る。
次に図7に示すように、図6で説明した操作を繰り返して、全ての突出部38が、複数の第1のコイルエンド絶縁紙40のいずれかに貼り付けられるようにする。この際、(好ましくは全ての)U相コイル32のコイルエンド44も、第1のコイルエンド絶縁紙40(の粘着部42)に貼り付けられることが好ましい。また図示するように、複数の短冊状のコイルエンド絶縁紙40は、その長手方向端部において互いに貼り合わされて、全体として1つのリング形状とすることができるが、この処理はしなくてもよい。なお第1のコイルエンド絶縁紙40は、U相コイル32のコイルエンド44と、後述するV相コイル46のコイルエンド56とが互いに接触しないように(すなわち電気的に絶縁されるように)構成・配置される。
次に図8に示すように、図4の工程と同様に、複数のスロット16のうちのいくつか(ここではスロット16bとする)に2相目(例えばV相)のコイル46を挿入する。このとき、U相コイル32が挿入されているスロット16aに、V相コイル46が挿入されることもあり、その場合スロット16b(16a)内では、U相コイル32とV相コイル46との間に第1のコイル間絶縁紙34が配置されている。つまり第1のコイル間絶縁紙34は、相の異なる2つのコイルの間を電気的に絶縁するように構成・配置される。
なお、電流の相の数やコイルエンドの層の数が実施例1とは異なる電動機の場合は、図5~図8に示した操作の実行回数が変化する。例えば電流の相の数やコイルエンドの層の数が実施例1より多い電動機の固定子の製造工程では、その分、図5~図8に示した操作の実行回数が増えることになる。
次に図9に示すように、図5の工程と同様に、V相コイル46が挿入されているスロット16b内に、縦長の第2のコイル間絶縁紙(相間絶縁紙)48を挿入する。第2のコイル間絶縁紙48は、第1のコイル間絶縁紙34と同様に、固定子鉄心26の軸方向の両端部36の少なくとも一方において、端部36よりも軸方向に突出する突出部50を有するように構成・配置される。好ましくは、第2のコイル間絶縁紙48は、固定子鉄心26の軸方向長さより長い長さを有し、図9のように双方の端部36から軸方向に突出するようにスロット16b内に配置される。なお第2のコイル間絶縁紙48は、第1のコイル間絶縁紙34と同じ形状、寸法及び材質を有してもよい。
次に図10に示すように、図6の工程と同様に、各々が粘着部54を有する複数の第2のコイルエンド絶縁紙52を、1つのコイルエンド絶縁紙52が複数の突出部50に貼り合わされるように配置する。図示例では、短冊状の第2のコイルエンド絶縁紙52は、第1のコイルエンド絶縁紙40と同様に、固定子鉄心26の端面36近傍で周方向に延び、少なくともその両端に設けられた粘着部54の各々が第2のコイル間絶縁紙48の突出部50に重なるように貼り合わされる。この際、第2のコイルエンド絶縁紙52は、その片面全体に粘着部54を有し、突出部50に貼り合わされるとともにコイル46のコイルエンド56にも貼り合わされるようにしてもよい。
次に図10に示すように、図9で説明した操作を繰り返して、全ての突出部50が、複数の第2のコイルエンド絶縁紙52のいずれかに貼り付けられるようにする。この際、(好ましくは全ての)V相コイル46のコイルエンド56も、第2のコイルエンド絶縁紙52(の粘着部54)に貼り付けられることが好ましい。また図示するように、複数の短冊状のコイルエンド絶縁紙52は、その長手方向端部において互いに貼り合わされて、全体として1つのリング形状とすることができるが、この処理はしなくてもよい。なお第2のコイルエンド絶縁紙52は、V相コイル46のコイルエンド56と、後述するW相コイル58のコイルエンド60とが互いに接触しないように(すなわち電気的に絶縁されるように)構成・配置される。
次に図11に示すように、図4及び図8の工程と同様に、複数のスロット16のうちのいくつか(ここではスロット16cとする)に3相目(例えばW相)の巻線(コイル)58を挿入する。このとき、U相コイル32が挿入されているスロット16a又はV相コイル46が挿入されているスロット16bに、W相コイル58が挿入されることもあり、その場合スロット16c(16a又は16b)内では、U相コイル32又はV相コイル46とW相コイル58との間に、第1のコイル間絶縁紙34又は第2のコイル間絶縁紙48が配置されている。つまり第1のコイル間絶縁紙34は、相の異なる2つのコイル(ここではU相コイル32及びW相コイル58)の間を電気的に絶縁するように構成・配置可能であり、同様に第2のコイル間絶縁紙48は、相の異なる2つのコイルの間を電気的に絶縁するように構成・配置可能である。
最後に、図12に示すように、少なくともいずれかのコイルが挿入されているスロット16a~16c、或いは全てのスロット16内に、ウェッジ絶縁紙62を挿入する。より具体的には、ウェッジ絶縁紙62は、固定子鉄心26の軸方向長さと概ね等しい長さと、楔状の断面形状とを有し、各スロット内に配置されているコイルよりも固定子鉄心26の径方向について内側に配置され、スロット内のコイルが該スロット内で位置ずれしないように、又は該スロットから脱落しないように該コイルを保持する機能を有する。
図2~図12に示した工程はいずれも、周知の機械設備等を用いて自動化することができるが、その一部又は全てを手作業で行うこともできる。また実施例1では、主に固定子18の軸方向の一端(上端)におけるコイルエンドや絶縁紙の構成・配置を説明したが、固定子18の下端においても、図12にその一部を示すように、上端と同様の構成・配置とすることができる。
(実施例2)
図13は、図7に類似し、実施例2に係る電動機の固定子の製造方法の一工程を示す。実施例1では、複数の短冊状の第1のコイルエンド絶縁紙40を第1のコイル間絶縁紙34の突出部38に貼付し(図6)、その後に第1のコイルエンド絶縁紙40を互いに接続して1つのリング状部材を形成する(図7)が、実施例2では、予めロール状又はリング状に形成された第1のコイルエンド絶縁紙40′を用意し、第1のコイルエンド絶縁紙40′を、固定子鉄心のいずれかの軸方向端部(好ましくは両端部)から突出した全ての突出部38に貼り合わせる。実施例2の他の構成要素については実施例1と同様でよいので、実施例1と同じ参照符号を付して詳細な説明は省略する。
図14は、実施例2に係る電動機の固定子18′において、ウェッジ絶縁紙62をスロット16内に挿入した状態を示す。実施例1では、複数の短冊状の第2のコイルエンド絶縁紙52を第2のコイル間絶縁紙48の突出部50に貼付し、その後に第2のコイルエンド絶縁紙52を互いに接続して1つのリング状部材を形成する(図10)が、実施例2では、予めロール状又はリング状に形成された第2のコイルエンド絶縁紙52′を用意し、第2のコイルエンド絶縁紙52′を、固定子鉄心のいずれかの軸方向端部(好ましくは両端部)から突出した全ての突出部50に貼り合わせる。実施例2の他の構成要素については実施例1と同様でよいので、実施例1と同じ参照符号を付して詳細な説明は省略する。
実施例2に係る固定子の製造工程も、実施例1と同様に、周知の機械設備等を用いて自動化することができるが、その一部又は全てを手作業で行うこともできる。また実施例2でも、コイルエンドや絶縁紙は、固定子18の軸方向の上端及び下端において同様の構成・配置とすることができる。
実施例1又は2における4種類の絶縁紙のうち、スロットライナー絶縁紙及びウェッジ絶縁紙の形状は、従来の電動機の固定子鉄心に使用されているものと同様でよい。またスロットライナー絶縁紙、ウェッジ絶縁紙及びコイル間(相間)絶縁紙の好適な材質としては、PPSフィルム、PETフィルム、PENフィルム、ノーメックス(登録商標)紙等のアラミド繊維からなる紙、PPS、接着層及びPETを含む多層混合フィルム、並びにアラミド繊維からなる紙及びPETフィルムを含む多層フィルム等が挙げられる。
コイルエンド絶縁紙の好適な材質としては、ノーメックス(登録商標)紙にアクリル系粘着材を塗布して絶縁粘着テープ状にしたもの、及びエポキシ樹脂で補強されたポリエステルフィルム基材に熱硬化型ゴム系粘着剤材を塗布して絶縁粘着テープ状にしたもの等が挙げられる。特に後者の中には、機械的性質としての伸び率が約120%という非常に高いものがあり、以下の理由から特に好ましい。
実際の電動機(固定子)の製造工程では、図12又は図14のように全てのコイルをスロット内に挿入した後、コイルエンドの形状を整えるために、固定子の両端を例えば1~5tの力でプレスして、コイルエンドを圧縮する工程が追加されることがある。このとき、コイルエンドに貼付されているコイルエンド絶縁紙が伸縮するので、コイルエンド絶縁紙の伸び率が比較的低い場合は、コイルエンド絶縁紙が破断し、相が異なるコイルエンド間の絶縁状態が損なわれることがある。このような不具合を防止するためには、一般的なプレスによるコイルエンドの変形量等を考慮すると、コイルエンド絶縁紙の機械的性質としての伸び率は50%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、100%以上であることがさらに好ましい。
図15は、固定子鉄心26のスロット16内における、コイルと絶縁紙との位置関係を示す。スロット16は、固定子鉄心26の複数の歯部64の間に画定される空間であり、図示例ではスロット16内にはスロットライナー絶縁紙30、U相コイル32、第1のコイル間絶縁紙34、V相コイル46及びウェッジ絶縁紙62が配置されている。
スロットライナー絶縁紙30は、スロット16の内部形状に沿って整形され、固定子鉄心26とコイル32、46とを絶縁する機能を有する。またウェッジ絶縁紙62は、V相コイル46を部分的に(主に径方向内側を)保持するようにスロット16の開口部(スリット)を塞ぎ、スロット16内のコイルがスロット16内でずれたり、スロット16から脱落したりしないようにする機能を有する。
第1のコイル間絶縁紙34は、U相コイル32を部分的に(主に径方向内側を)囲繞し、U相コイル32とV相コイル46とを絶縁する機能を有する。つまり第1のコイル間絶縁紙34は、同じスロット内に相が異なる2つのコイルが挿入されている場合は、それらのコイル間に配置されて該コイルを互いに絶縁する相間絶縁紙として機能する。このことは、第2のコイル間絶縁紙48についても妥当する。また1つのスロット内に3つ(3相)のコイルが挿入される場合は、2つのコイル間絶縁紙を用いて3つのコイルを互いに絶縁する。
上述のようにコイル間絶縁紙は、1つのスロット内に相が異なる複数のコイルが挿入されている場合は、それらのコイル間に配置されて該コイルを互いに絶縁する相間絶縁紙として機能するが、コイルが挿入されていないスロット内に挿入されてもよいし、1つのコイルのみが挿入されているスロット内に挿入されてもよい。但し1つのコイルが配置されているスロットにコイル間絶縁紙を挿入する場合は、そのコイルが挿入された後にコイル間絶縁紙を挿入する。このようにコイル間絶縁紙は相間絶縁紙としての機能を具備しない場合があるが、その場合でもコイル間絶縁紙は、コイルエンド絶縁紙の位置決め・固定を容易かつ確実に行うための部材として機能する。
図16は、主にコイルエンド絶縁紙の機能を説明する模式図であり、ここでは第1のコイルエンド絶縁紙40を例として説明する。ここでは、スロット16内に複数のU相コイル32及び複数のV相コイル46が挿入されており、かつU相コイル32は渡り線66で互いに接続され、V相コイル46は渡り線68で互いに接続されているものとする。
ここで図示するように、U相コイル32及びV相コイル46のそれぞれのコイルエンド44及び56が、固定子の径方向にみたときに互いに重なっている場合、相が異なるコイルエンドが互いに接触(導通)しないように、又は渡り線66及び68が互いに接触(導通)しないように、両コイルエンド間に第1のコイルエンド絶縁紙40が配置される。このようにコイルエンド絶縁紙は、固定子鉄心の軸方向端面36より外側の領域において、流れる電流の位相が異なる複数のコイルエンド又は複数の渡り線の間を絶縁するシート状部材である。
なおコイルエンド絶縁紙は、コイルエンドとの位置ずれ等を防止するためにコイルエンドに接着されてもよいが、これは必須ではない。すなわちコイルエンド絶縁紙は、複数のコイル間絶縁紙に貼付されるとともに、相が異なるコイルエンド間を物理的に離隔できるものであればどのような形状・材質でもよい。
実施例1及び2では、コイル間絶縁紙とコイルエンド絶縁紙とは、いずれもシート状部材なので比較的高い接着力で互いに接着され得る。一方、コイルエンドは巻線を束ねたものなので、コイルエンド絶縁紙との接着力は比較的低くなり、例えば固定子の製造後や電動機の使用中にコイルエンド絶縁紙とコイルエンドとは互いに分離する場合もあり得る。しかし上述のように、コイルエンド絶縁紙は相が異なるコイルエンド間を物理的に離隔できればよいので、電動機の性能に問題は生じない。またコイルエンド絶縁紙は、紙又はフィルム等の可撓性を有するシート状部材なのでコイルエンドの形状に追従し易く、故にコイルエンド(コイル長)を長くする必要はない。
上述の実施例では、コイル間絶縁紙は自動でスロットに挿入可能であり、かつウェッジ絶縁紙と同じ装置・方法によって挿入可能である。また粘着部を有するコイルエンド絶縁紙(例えば粘着テープ)は、位置決めが容易であるためその配置は自動化に適しており、特に実施例1のように固定子鉄心の各端部において複数の短冊状部材として配置する場合は、予め台紙を粘着部に貼付した状態で所定の形状に形成しておくことにより、自動化が容易になる。さらにコイルエンド絶縁紙を、コイル間絶縁紙の突出部に貼付するときにコイルエンドにも貼付すれば、径方向の位置決め・固定も容易となる。このように本開示では、単純な短冊形状のコイル間絶縁紙と、短冊状又はリング状のコイルエンド絶縁紙とにより、安価で簡易な構造でコイル間を絶縁することができ、また極数や巻線配置が異なる場合でも、異なる形状のコイル間絶縁紙及びコイルエンド絶縁紙を用意する必要はない。
10 3相交流電動機
12 回転子
14 回転軸線
16、16a、16b、16c スロット
18、18′ 固定子
20 磁石
22 回転子コア
24 シャフト
26 固定子鉄心
30 スロットライナー絶縁紙
32、46、58 コイル
34、48 コイル間絶縁紙
36 端面
38、50 突出部
40、40′、52、52′ コイルエンド絶縁紙
42、54 粘着部
44、56、60 コイルエンド
62 ウェッジ絶縁紙
64 歯部
66、68 渡り線

Claims (10)

  1. 複数のスロットを有する固定子鉄心と、
    前記スロット内に配置されるとともに、前記固定子鉄心の軸方向端部より外側に位置するコイルエンドを各々が有する複数のコイルと、
    複数の前記コイルエンドの間に配置され、前記複数のコイルエンドを互いに絶縁する少なくとも1つのコイルエンド絶縁紙と、
    前記スロット内に配置され、前記固定子鉄心の軸方向両端部の少なくとも一方より突出する突出部を各々が有する複数のコイル間絶縁紙と、
    前記コイルが配置されている前記スロット内に配置され、前記コイルよりも前記固定子鉄心の径方向について内側に配置されるウェッジ絶縁紙と、を備え、
    前記コイルエンド絶縁紙の各々は粘着部を有し、1つの前記コイルエンド絶縁紙に複数の前記突出部が貼り合わされ、前記コイルエンド絶縁紙の前記粘着部は、前記コイルエンドにも貼り付けられる、電動機の固定子。
  2. 前記コイル間絶縁紙は、1つの前記スロット内に配置された、異なる位相の電流が流れるコイル間を絶縁する相間絶縁紙としても機能していることを特徴とする、請求項1に記載の電動機の固定子。
  3. 前記コイル間絶縁紙は、固定子鉄心の両端部より突出する、請求項1又は2に記載の電動機の固定子。
  4. 前記コイルエンド絶縁紙は、機械的性質として50%以上の伸び率を有する、請求項1~のいずれか1項に記載の電動機の固定子。
  5. 請求項1~のいずれか1項に記載の固定子を有する電動機。
  6. 固定子鉄心の複数のスロット内に複数のコイルを、前記コイルの各々が前記固定子鉄心の軸方向端部より外側に位置するコイルエンドを有するように挿入することと、
    前記スロット内に複数のコイル間絶縁紙を、前記コイル間絶縁紙の各々が前記固定子鉄心の軸方向両端部の少なくとも一方から突出する突出部を有するように挿入することと、
    前記固定子鉄心の軸方向両端部の少なくとも一方において、粘着部を備えた少なくとも1つのコイルエンド絶縁紙を、前記コイルエンド絶縁紙の各々が複数の前記コイルエンドの間に配置され、かつ前記コイルエンド絶縁紙の各々に複数の前記突出部が貼り合わされるように配置することと、
    を含む、電動機の固定子の製造方法。
  7. 前記スロット内に複数のコイル間絶縁紙を、前記コイル間絶縁紙の各々が前記固定子鉄心の両端部から突出する突出部を有するように挿入することと、
    前記固定子鉄心の軸方向両端部の各々において、粘着部を備えた少なくとも1つのコイルエンド絶縁紙を、前記コイルエンド絶縁紙の各々が複数の前記コイルエンドの間に配置され、かつ前記コイルエンド絶縁紙の各々に複数の前記突出部が貼り合わされるように配置することと、
    を含む、請求項に記載の製造方法。
  8. 複数の短冊状の前記コイルエンド絶縁紙を用意することと、
    前記複数のコイルエンド絶縁紙を、前記固定子鉄心の同じ軸方向端部から突出する複数の突出部の全てがいずれかのコイルエンド絶縁紙に貼り付けられるように配置することと、を含む、請求項6又は7に記載の製造方法。
  9. 前記固定子鉄心の内径より大きい直径を有するリング状に形成された前記コイルエンド絶縁紙を用意することと、
    前記コイルエンド絶縁紙を、前記固定子鉄心の同じ軸方向端部から突出する全ての前記突出部に貼り付けることと、を含む、請求項6又は7に記載の製造方法。
  10. 前記コイルエンド絶縁紙を配置することは、前記コイルエンド絶縁紙を前記コイルエンドに貼り付けることを含む、請求項6~9のいずれか1項に記載の製造方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008042959A (ja) 2006-08-01 2008-02-21 Aichi Elec Co 電動機
JP2008263726A (ja) 2007-04-12 2008-10-30 Toshiba Industrial Products Manufacturing Corp 回転電機の相間絶縁紙及び固定子
JP2012080699A (ja) 2010-10-04 2012-04-19 Toyota Motor Corp 回転電機ステータ
JP2013207820A (ja) 2012-03-27 2013-10-07 Ebara Corp 固定子、電動機、固定子のコイルエンドの絶縁構造及び固定子の製造方法
JP2016046890A (ja) 2014-08-21 2016-04-04 日産自動車株式会社 スロット絶縁紙、ステータ、回転電機及びステータの製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5980127A (ja) * 1982-10-27 1984-05-09 Sanyo Electric Co Ltd 電動機の相間絶縁紙
JPH02129155U (ja) * 1989-03-30 1990-10-24
JPH09131012A (ja) 1995-10-30 1997-05-16 Toshiba Mec Kk 回転電機固定子のコイル相間絶縁体
JP2005312222A (ja) 2004-04-23 2005-11-04 Yaskawa Electric Corp 回転電機の固定子
JP4760218B2 (ja) 2005-08-25 2011-08-31 トヨタ自動車株式会社 相間絶縁紙
JP4341603B2 (ja) 2005-10-05 2009-10-07 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 相間絶縁紙の製造方法
JP4908165B2 (ja) 2006-11-21 2012-04-04 東芝産業機器製造株式会社 回転電機の同相間絶縁紙及び固定子

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008042959A (ja) 2006-08-01 2008-02-21 Aichi Elec Co 電動機
JP2008263726A (ja) 2007-04-12 2008-10-30 Toshiba Industrial Products Manufacturing Corp 回転電機の相間絶縁紙及び固定子
JP2012080699A (ja) 2010-10-04 2012-04-19 Toyota Motor Corp 回転電機ステータ
JP2013207820A (ja) 2012-03-27 2013-10-07 Ebara Corp 固定子、電動機、固定子のコイルエンドの絶縁構造及び固定子の製造方法
JP2016046890A (ja) 2014-08-21 2016-04-04 日産自動車株式会社 スロット絶縁紙、ステータ、回転電機及びステータの製造方法

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