WO2007145353A1

WO2007145353A1 - 回転電機の固定子

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Publication number: WO2007145353A1
Application number: PCT/JP2007/062198
Authority: WO
Inventors: Shingo Fubuki; Kenji Harada; Yasuji Taketsuna
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2007-06-12
Publication date: 2007-12-21
Also published as: JP2007336652A; US20090230807A1

Abstract

　固定子は、回転電機の回転軸に平行な方向に複数のスロットを有するステータコアと、少なくとも片面側に絶縁フィルムが付着された複数枚のコイルプレートが径方向に積層されて形成された、複数個のコイルプレート積層体と、異なるスロットに挿入されたコイルプレート積層体間を接続する渡り部材とを含む。固定子は、少なくとも２つの渡り部材が、回転軸に平行な方向から見て交差するように設けられる第１の形状、および、１枚のコイルプレート（１２８）が、径方向から見た表裏方向に折れ曲がった、略平板形状のコイルプレート構成部材（２００，２０２）が一体的に組み合わされて形成される第２の形状の少なくともいずれかの形状を有する。

Description

明細書回転電機の固定子技術分野

本発明は、回転電機の固定子に関し、特に渦電流による損失を低減する固定子の構造に関する。背景技術

従来、固定子と回転子とからなる回転電機の固定子において、固定子鉄心に設けられた複数の歯部間の溝に、一体形の積層コィルを揷入して形成される固定子が開示されている。一体形の積層コイルは、たとえば、直線状の薄板状導体が複数枚積層された 2組のコィル積層体を樹脂モールド成形により一体的に形成されるものである。回転軸に直交する方向のスロットの断面積に近づくように薄板状導体を積層することにより、スロットの断面積に対するコイルが占有する断面積の面積比 (以下、占積率という）を向上させることができる。このような回転電機の固定子の構造に関して、以下の公報に開示された技術がある。

特開 2 0 0 1— 1 7 8 0 5 3号報は、コイルエンド部の長さを短くして、小型化できるとともに、作業性の向上した回転電機の固定子を開示する。この回転電機の固定子は、固定子鉄心と、この固定子鉄心の歯部と歯部の間に形成される複数のスロットに装着される固定子コイルを有する回転電機の固定子において、固定子コイルは、積層された 2組の直線状の薄板状導体を絶縁樹脂により一体モ一ルド成形して形成され、導体の両端部に接続端部が形成された積層コイル片と、積層された薄板状導体を絶縁樹脂により一体モールド成形して形成された第 1及び第 2の接続コイル片とから構成され、歯部を挟んで固定子鉄心の複数のスロット内にそれぞれ挿入された積層コィル片の薄板状導体の一方の端部を、歯部を挟むようにして第 1の接続コイル片の薄板状導体により接続し、他方の端部を、歯部を挟むようにして、かつ、固定子鉄心の半径方向に積層された薄板状導体を半径方向に一つずつずらすようにして第 2の接続コイルの薄板状導体により接続して、歯部に卷回された固定子コィルを形成することを特徴とする。

この公報に開示された回転電機の固定子によると、コイルエンド部の長さを短くして、小型化できるとともに、作業性を向上することができる。

しかしながら、上述した公報に開示された回転電機の固定子においては、回転電機の作動時に、スロットを通過する漏れ磁束によりコイルに渦電流が発生するという問題がある。漏れ磁束は、スロットを周方向に横断するように通過する。特にティースの先端側になるほど漏れ磁束は多量に生じる。そのため、スロット内の積層コイルにおいては、漏れ磁束の通過に応じて渦電流が生じる。そのため、生じた渦電流が薄板状導体内を流れることにより、ジュール熱が発生して損失が大きくなるという問題がある。

また、積層コイルをさらに同一ターン内で積層化することも考えられるが、積層コイルの両端部が接続コイル片に接続されると、接続部分で各層のコイルプレ —トが電気的にも接続されるため、渦電流は、各層のコイルプレートを経路として全体に循環するように流れる可能性がある。そのため、渦電流による損失を抑制できないどいう問題がある。

上述した公報に開示された回転電機の固定子においては、このような問題について全く考慮されていない。そのため、渦電流による損失を抑制することはできない。発明の開示

本発明の目的は、渦電流による損失を抑制する回転電機の固定子を提供することである。

この発明のある局面に係る回転電機の固定子は、回転子と固定子とからなる回転電機の固定子である。この固定子は、回転電機の回転軸に平行な方向に複数のスロットを有する固定子鉄心と、少なくとも片面側に絶縁部材が付着された複数枚のコイルプレートが径方向に積層されて形成された、複数個のコィルプレート積層体と、異なるスロットに揷入されたコイルプレート積層体間を接続する接続部材とを含む。少なくとも 2つの接続部材が、回転軸に平行な方向から見て交差するように設けられる第 1の形状、および、 1枚のコイルプレートが、径方向から見た表裏方向に折れ曲がった、略平板形状の第 1の部材および第 2の部材がー体的に組み合わされて形成される第 2の形状の少なくともいずれかの形状を有する。

この発明によると、スロット内を周方向に通過する漏れ磁束により、径方向に積層されたコィルプレートのそれぞれの表層部分において磁束方向周りの渦電流が発生する。スロットに挿入されるコイルプレート積層体において、スロットを通過する漏れ磁束により渦電流が発生しても、接続部材（たとえば、渡り部材）を交差させることにより、異なるスロットに挿入されたコイルプレート積層体からの渦電流を互いに逆方向に流れるように経路を設けることができる。したがつて、漏れ磁束により異なるスロットに挿入されたコイルプレート積層体間において形成される渦電流の経路上に互いに逆方向の渦電流が流れるように、第 1の形状を設けるようにすると、渦電流を相殺することができる。あるいは、渦電流が発生しても、折れ曲がり部分が設けられた、第 1の部材および第 2の部材により、コィルプレート内において形成される渦電流を互レ、に逆方向に流れるように経路を設けることができる。具体的には、コイルプレートは、それぞれ径方向から視た表裏方向に折れ曲がつ.た、第 1の部材および第 2の部材がー体的に組み合わされて形成される。漏れ磁束は、スロットを周方向に通過する。すなわち、コイルプレートには、第 1の部材ぉよび第 2の部材の両端部が接合されると、第 1の部材ぉよび第 2の部材により磁束が通過する方向から見て略 8の字状に交差した部分を有する電気的な循環経路が形成される。したがって、漏れ磁束によりコイルプレートの表層部分に渦電流が発生しても、交差した部分により、渦電流が互いに逆方向に流れるように経路を設けることができる。これにより、渦電流を相殺することができる。渦電流を相殺することにより、ジュール熱の発生が抑制される。したがって、渦電流による損失を抑制する回転電機の固定子を提供することができる。

好ましくは、回転電機の固定子は、第 2の形状を有する。第 1の部材および第 2の部材の折れ曲がった部分は、スロットの両端の開口部間の中央近傍の位置になるようにそれぞれ設けられる。

この発明によると、スロットの両端の開口部間の中央近傍の位置に第 1の部材および第 2の部材の折れ曲がった部分がそれぞれ設けられることにより、折れ曲がった部分の前後において発生する渦電流の大きさを同程度にすることができる。コイルプレートは、それぞれ径方向から見た表裏方向に折れ曲がった、第 1の部材および第 2の部材がー体的に組み合わされて形成される。すなわち、コイルプレートには、第 1の部材および第 2の部材の両端部が接合されると、第 1の部材および第 2の部材により磁束が通過する方向から見て略 8の字に交差した電気的な経路が形成される。したがって、漏れ磁束によりコイルプレートの表層部分に渦電流が発生しても、交差した部分により、渦電流が互いに逆方向に流れるように経路を設けることができる。そのため、折れ曲がった部分の前後に流れる渦電流の大きさを同程度にすることにより、渦電流をより確実に相殺して打ち消すことができる。したがって、渦電流による損失をさらに抑制することができる。さらに好ましくは、回転電機の固定子は、第 2の形状を有する。コイルプレートは、第 1の部材における表側の平面と、第 2の部材の裏側の平面とが密着された第 1の形成部と、第 1の部材における裏側の平面と、第 2の部材の表側の平面とが密着された第 2の形成部とを少なくとも有する。

この発明によると、コイルプレートには、第 1の部材および第 2の部材の両端部が接合されると、第 1の部材および第 2の部材により磁束が通過する方向から見て略 8の字に交差した電気的な経路が形成される。これにより、渦電流が互いに逆方向に流れるように経路を設けることができる。さらに、第 1の形成部および第 2の形成部が形成されることにより、第 1の部材と第 2の部材とは密着するため、コイルプレートの径方向の体格が大きくなることがない。そのため、固定子の体格の増大を抑制することができる。

さらに好ましくは、回転電機の固定子は、第 1の形状を有する。コイルプレートは、積層方向から見たコイルプレートの形状と略同じ形状の積層コイルプレートが複数枚積層されて形成された、 2組の積層コイルプレート群により形成される。複数の接続部材は、 2組の積層コイルプレート群にそれぞれ接続された、 2 個の接続部材である。 2個の接続部材は、積層コイルプレート群と、隣接するタ —ンの 2組の積層コイルプレート群とをそれぞれ接続する。

この発明によると、隣接するターンの積層コイルプレート群と接続する 2個の接続部材を交差するように設けると、一方のターンの積層コイルプレート群から接続部材に向けた方向に渦電流が流れるようにし、他方のターンの積層コイルプレート群からも接続部材に向けた方向に渦電流が流れるようにすることができる。すなわち、異なるスロットに挿入された隣接する積層コイルプレート群からの渦電流を互いに逆方向に流れるように経路を設けることができる。これにより、渦電流を相殺することができるため、ジュール熱の発生を抑制して、渦電流による損失を抑制することができる。

さらに好ましくは、 2個の接続部材は、少なくともスロット内の、回転軸の中心側の位置に挿入される。

この発明によると、スロットを通過する漏れ磁束は、軸中心側になるほど多量に発生する傾向にある。したがって、回転軸の中心側に第 1の形状を設けるようにすると、多量に発生する渦電流を相殺することができる。これにより、ジユーノレ熱の発生を抑制して、渦電流による損失を抑制することができる。

さらに好ましくは、コイルプレートにより同一ターンのコイルが形成される。この発明によると、同一ターンのコイルを形成するコイルプレートに第 2の形状を設けるようにすると、各ターンにおけるコイルプレートにそれぞれ第 2の形状を設けるようにすることができる。そのため、各ターンのコイルプレートにおいてそれぞれ生じる渦電流を相殺して、ジュール熱の発生をより一層抑制することができる。したがって、渦電流による損失をさらに抑制することができる。さらに好ましくは、コイルプレートは、少なくともスロット内の、回転軸の中心側の位置に挿入される。

この発明によると、スロットを通過する漏れ磁束は、軸中心側になるほど多量に発生する傾向にある。したがって、回転軸の中心側に第 1の形状または第 2の形状を設けるようにすると、多量に発生する渦電流を相殺することができる。これにより、ジュール熱の発生を抑制して、渦電流による損失を抑制することができる。

さらに好ましくは、有機物により被覆された金属ナノ粒子と有機溶媒とを含む、ペースト状の接合材を用いて、コイルプレートと接続部材との端部同士が接合される。この発明によると、コイルプレートの端^ Pと接続部材（たとえば、渡り部材）との間の接合部分は、有機物により被覆された金属ナノ粒子と有機溶媒とを含む、ペースト状の接合材を用いて接合される。この接合材は、加熱により保護層である有機物が分解すると、金属ナノ粒子が低温で焼結を開始する。そのため、焼結温度を絶縁材料の溶融温度よりも低くすることができる。一方、焼結後においては、金属ナノ粒子は、金属結合状態となり、金属とコイルプレートの材質との共晶温度（たとえば、銀と銅との共晶温度であれば約 1 0 0 0 °C前後）付近になるまで溶融しない。このような接合材を用いて接合部分を接合すると、接合時の温度が絶縁材料の溶融温度よりも低くなるため、絶縁部材の絶縁性能の悪化を抑制することができる。さらに、接合後においては、接合部分の溶融温度が回転電機の作動時に発生する熱よりも十分高くなるため、接合強度の悪化を抑制することができる。

さらに好ましくは、接合材は、固定子に用いられる絶縁材料の溶融温度よりも低い温度で焼結する。

この発明によると、接合材が、固定子に用いられる絶縁材料の溶融温度よりも低い温度で焼結するため、接合時に絶縁材料が溶融するまで固定子が加熱されることはない。そのため、接合時の熱による絶縁性能の悪化を抑制することができる。

さらに好ましくは、金属ナノ粒子は、金、銀、銅およびプラチナのうちのいずれかの金属のナノ粒子である。

この発明によると、金、銀、銅、およびプラチナのうちのいずれかの金属ナノ粒子を含む、ペースト状の接合材を用いることにより、接合時に絶縁材料が溶融するまで固定子が加熱されることはない。そのため、接合時の絶縁性能の悪化を抑制することができる。

さらに好ましくは、絶縁部材は、絶縁フィルムおよび絶縁塗装の塗装膜のうちのいずれかである。

この発明によると、コイルプレート間に絶縁フィルムおよび絶縁塗装の塗装膜のうちのいずれかが介在するように積層すると、コイルプレート間は、絶縁フィルムまたは塗装膜により確実に絶縁できる。また、絶縁フィルムおよび塗装膜の厚さを可能な限り薄くすることにより、絶縁性能と占積率とを両立させることができる。図面の簡単な説明

図 1は、第 1の実施例に係る固定子の斜視図である。

図 2は、ティ一スに組付けられたコイルプレートと渡り部材とを示す斜視図である。

図 3は、回転子と固定子との間における磁束の流れを示す図である。

図 4 Aおよび図 4 Bは、第 1の実施例におけるコイルプレートと渡り部材とを示す斜視図である。

図 5 Aおよび図 5 Bは、コイルプレートにおける渦電流の経路を示す図である, 図 6は、第 2の実施例における U字形状のコイルプレート積層体の外観示す図である。

図 7は、第 2の実施例における渡り部材の構造を示す図（その 1 ) である。図 8は、第 2の実施例における渡り部材の構造を示す図（その 2 ) である。図 9は、コイルプレート積層体における渦電流の経路を示す図である。

図 1 0は、コイルプレート積層体および渡り部材における渦電流の経路を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明 1 "る。以下の説明では. 同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである ₍ したがってそれらに.ついての詳細な説明は繰り返さない。

く第 1の実施例〉

本実施例に係る固定子は、固定子と永久磁石からなる回転子とから構成される回転電機の固定子である。本実施例においては、固定子は、極数が 2 1である三相交流同期回転電機の固定子であるが、本発明は、コイルが巻回される固定子に適用されるべきものであって、特に極数が 2 1に限定されるものではなく、さらに、三相交流同期回転電機の固定子に限定して本発明が適用されるものでもない: 図 1に示すように、固定子 1 0 0は、固定子鉄心（以下、ステータコアとレヽう） 1 0 2と、コイルプレート積層体 1 3 8 , 1 4 4と、渡り部材の積層体 1 1 0， 1 1 2と、バスバー 1 1 4とから構成される。渡り部材の積層体 1 1 0， 1 1 2は、保持部材 1 5 8により保持される。

ステータコア 1 0 2は、中空円筒形状に形成される。ステータコア 1 0 2には、回転軸と平行な方向に貫通する溝（以下、スロットという） 1 0 6がステ一タコァ 1 0 2の周方向に沿って予め定められた個数だけ形成される。さらに、ステータコア 1 0 2のスロット 1 0 6間には、回転軸の軸中心に対向するように歯部 (以下、ティースという） 1 0 4が予め定められた個数だけ形成される。予め定められた個数は、極数に対応しており、本実施例においては、スロット 1 0 6およびティース 1 0 4は、それぞれ 2 1個形成される。また、本実施例において、ステータコア 1 0 2は、複数の電磁鋼板が積層されて形成される。

ステータコア 1 0 2に形成されたスロット 1 0 6には、コイルプレート積層体 1 3 8 , 1 4 4が挿入されている。コイルプレート積層体 1 3 8 , 1 4 4は、複数枚の I字形状のコイルプレートが径方向に積層されて形成される。なお、コィルプレート積層体 1 3 8， 1 4 4は、ステータコア 1 0 2のバックヨーク側から軸中心側に向けて積層されればよく、特に径方向に限定して積層されるものではない。たとえば、コイルプレート積層体 1 3 8 , 1 4 4は、複数の I字形状のコィノレプレートが、コィノレプレートの幅方向がスロット 1 0 6内のティース 1 0 4 の壁面に直交するように積層されて構成されるようにしてもよい。また、本実施例においてコイルプレートは、 I字形状を有するとして説明するが、スロットに揷入される部分が I字形状のコイルプレートであれば、特に I字形状に限定されるものではなく、たとえば、 U字形状であってもよい。

I字形状のコイルプレートの少なくとも片面側には絶縁フィルムが付着される。なお、絶縁フィルムに代えて絶縁と層の塗装膜を付着させるようにしてもよい。絶縁フィルムは、コイルプレート間の絶縁が確保できる厚さを有していれば、特に材質は限定されるものではないが、たとえば、ポリイミドフィルムである。コィルプレート積層体 1 3 8 , 1 4 4は、コイルプレート間に絶縁フィルムが介在するようにコイルプレートが積層されて形成される。図 2に示すように、ティース 104の両脇のスロット 106に挿入された 2つのコイルプレート積層体 1 38, 144のうち、同一のティース 104に隣接するコイルプレート積層体 138， 144同士が、渡り部材の積層体 1 10, 1 1 2により接続される。ティース 104の図 2の紙面上側には、渡り部材の積層体 1 12が接続される。ティース 104の図 2の紙面下方向側には、渡り部材の積層体 1 10が組付けられる。渡り部材の積層体 1 10, 1 12によりコイルェンドが形成される。

渡り部材の積層体 1 10, 1 12は、それぞれ渡り部材 160 , 162が複数枚積層されて構成される。渡り部材 160, 162は、ティース 104の両脇に位置する（すなわち、異なるスロットに挿入された） 2つのコイルプレート積層体 138， 144を構成するコイルプレートの端部間を接続する。

渡り部材の積層体 1 10を構成する渡り部材 160は、同一のターンのコイルプレート 128， 1 30を接続する。渡り部材の積層体 1 12を構成する渡り部材 162は、隣接するターンのコイルプレート 128， 132を接続する。

このようにして、渡り部材の積層体 1 10， 1 1 2がティース 104の両脇に位置する 2つのコイルプレート積層体 138， 144に組付けられることにより、ティースに予め定められたターン数（本実施例においては 10ターン）のコイルが螺旋状に巻回された状態となる。なお、各ティース 104に卷回されたコイルの巻回方向はすべて同じ方向である。

このとき、ティース : L 04に卷回された 10ターンのコイルの端部は、最も軸中心側であって、渡り部材 162がいずれも接続されないコイルプレートの端部 134、および、最も軸中心から離れている側であって、渡り部材 162が接続されないコイルプレートの端部 136である。

図 1に戻って、これらのコイルプレートの端部には、パスバー 1 14の一方端がそれぞれ接続される。バスバー 1 14の他方端は、他のティースに巻回された同一相のコイル（すなわち、異なるスロットに挿入されたコイルプレート積層体）の端部に接続される。このようにして、ステ一タコア 102には、 U相、 V 相および W相の各相に対応する 10ターンのコイルが各ティースに卷回された状態となる。各相のコイルの端部には、端子部材 1 2 2〜1 2 6が設けられる。ここで、コィルプレートの端部 1 1 6と端子部材 1 2 2とが U相のコイルの端部に対応し、コイルプレートの端部 1 1 8と端子部材 1 2 4とが V相のコイルの端部に対応し、コイルプレートの端部 1 2 0と端子部材 1 2 6とが W相のコイルの端部に対応する。コイルプレートの端部 1 1 6〜1 2 0は、互いに接続される。なお、コイルプレートの端部 1 1 6〜1 2 0は、 '互いに接続せず、各端部に端子部材を設けるようにしてもよレヽ。

各コイルプレートの端部と渡り部材 1 6 0 , 1 6 2およびバスバ一 1 1 4とは、接合材を用いて接続される。本実施例において、接合材は、有機物により被覆された金属ナノ粒子と有機溶媒とを含む、ペースト状の接合材.（以下、金属ナノ粒子ペーストという）である。金属ナノ粒子は、たとえば、金、銀、銅およびブラチナのうちのいずれかの金属のナノ粒子であるが、本実施例においては、たとえば、有機物により被覆された銀ナノ粒子と有機溶媒とを含む、ペースト状の接合材（以下、銀ナノ粒子ペーストという）を用いるものとして説明する。銀ナノ粒子ペーストは、加熱により保護層である有機物が分解すると、銀ナノ粒子が低温で焼結を開始する。そのため、焼結温度が約 2 6 0 °C前後と低く、 P P S (ポリフエ二レンスルフイド）等の絶縁材料の溶融温度よりも低い。一方、焼結後においては、銀ナノ粒子は、金属結合状態となり、金属銀とコイルプレートの材質である銅との共晶温度（約 1 0 0 0度前後）付近になるまで溶融しない。なお、金属ナノ粒子を含む接合材については、公知の技術であるため、その詳細な説明は行なわない。

バスバー 1 1 4あるいは端子部材 1 2 2〜1 2 6および渡り部材の積層体 1 1 0， 1 1 2が組付けられたすべてのコイルプレート積層体のコイル端部を径方向かち挟みこむように加圧した上で温度を上昇させることにより、多点同時接合処理が実施される。

温度が上昇することにより、銀ナノ粒子ペーストに含まれる銀ナノ粒子を被覆する保護層が分解して銀ナノ粒子が焼結する。また、加圧することにより、保護層が分解する際に生じるペースト内のガス等が接合部分から排除される。接合部分は、銀ナノ粒子ペーストが焼結して、金属結合により接合される。そのため、接合処理後においては、金属銀の融点約 1 0 0 o °c付近まで加熱しないと接合部分は溶融しない。なお、銀ナノ粒子を被覆する保護層は、約 2 6 0 °C前後で分解するため、金属ナノ粒子は、約 2 6 0 °C前後で保護層が分解された後に低温で焼結する。したがって、加温は、コイルプレートに貼付された絶縁フィルムあるいは樹脂インシユレータ 1 4 0が溶融する温度よりも小さい約 2 6 0 °C前後の予め定められた温度になるまで行なわれる。

接合が完了した固定子 1 0 0のコイルエンド部に対して樹脂等の射出成形によりモールド処理が実施される。このとき、ステータコア 1 0 2の外周面および端子部材 1 2 2〜1 2 6の端子以外の部分が榭脂（図示せず）により覆われる。このように構成される固定子 1 0 0と回転子（図示せず）とからなる回転電機においては、端子部材 1 2 2 ~ 1 2 6のそれぞれに交流電力が供給されると、供給された電力に応じた磁界が発生する。回転子は、発生した磁界に基づいて回転力を得ることにより回転する。

このとき、図 3に示すように、スロット 1 0 6内には、漏れ磁束が周方向に沿つて通過することとなる。そのため、スロット 1 0 6内で径方向に積層されたコィルプレート積層体 1 3 8 , 1 4 4を構成するコイルプレートの各々において、漏れ磁束の通過に応じた渦電流が発生することとなる。図 3に示すように、漏れ磁束は、特にティース 1 0 4の先端側になるほど多量に生じる傾向にある。漏れ磁束の通過により生じた渦電流がコィルプレート積層体内を流れることにより、ジュール熱が発生して損失が大きくなるという問題がある。

これに対して、同一ターンを形成するコイルプレートをさらに積層化することも考えられるが、コイルプレートの両端部に渡り部材 1 6 0 , 1 6 2が接続されると、接続部分で各層の積層コイルプレートが電気的にも接続されるため、渦電流は、各層の積層コイルプレートを経路として全体に循環するように流れる可能性がある。そのため、渦電流による損失が抑制できない場合がある。

そこで、本発明は、 1枚のコィノレプレートが、径方向から見た表裏方向に折れ曲がった、略平板形状の第 1の部材および第 2の部材がー体的に組み合わされて形成される形状を固定子 1 0 0が有する点に特徴を有する。この第 1の部材および第 2の部材がー体的に組み合わされる形状が上述した「第 2の形状」に対応すリ — - る。

より具体的には、図 4 Aおよび図 4 Bに示すように、同一ターンのコイルを形成する I字形状のコイルプレート 1 2 8， 1 3 0は、 2つの略平板状のコイルプレート構成部材 2 0 0 , 2 0 2がー体的に組み合わされて形成されるものとする。なお、コイルプレート構成部材 2 0 0， 2 0 2がそれぞれ第 1の部材および第 2 の部材に対応する。コイルプレート構成部材 2 0 0， 2 0 2は、それぞれ径方向 (すなわち、積層方向）力見た表裏方向に折れ曲がった部分を有する。

コイルプレート 1 2 8 , 1 3 0は、コイルプレート構成部材 2 0 0における表側（軸中心側：図 4 Aおよび図 4 Bの紙面左側）の平面と、コィルプレート構成部材 2 0 2の裏側（バックヨーク側：図 4 Aおよび図 4 Bの紙面右側）の平面とが密着された形成部 2 1 0と、コイルプレート構成部材 2 0 0における裏側の平面と、コイルプレート構成部材 2 0 2の表側の平面とが密着された形成部 2 1 2 とを少なくとも有する。なお、コイルプレート 1 2 8， 1 3 0は、少なくとも磁束方向が通過する方向（スロットの周方向）から見て、交差する部分を有していればよレ、。

コイルプレート構成部材 2 0 0 , 2 0 2の折れ曲がった部分には、それぞれ他方のコィルプレート構成部材に形成された折れ曲がつた部分と合致する形状に形成された切り欠き部分が設けられる。コイルプレート構成部材 2 0 0， 2 0 2の切欠き部分にそれぞれ折れ曲がった部分を合致させるように組み合わせると、一体的な略平板状のコイルプレート 1 2 8， 1 3 0が形成される。

さらに、コイルプレート構成部材 2 0 0 , 2 0 2の少なくとも片面側には、絶縁フィルムが付着される。なお、絶縁フィルムに代えて絶縁塗装の塗装膜を付着させるようにしてもよい。絶縁フィルムは、コイルプレート構成部材 2 0 0 , 2 0 2の厚さ方向の対向する 2面のうちの少なくともいずれか一方の面に貼付される。

また、コイルプレート構成部材 2 0 0 , 2 0 2の折れ曲がった部分は、スロット 1 0 6の両端の開口部間の中央近傍の位置に設けられる。

コイルプレート構成部材 2 0 0， 2 0 2が組み合わされることにより、コイルプレート 1 2 8， 1 3 0の両端部 2 0 6には、渡り部材 1 6 0 , 1 6 2の両端部の形状に対応する嵌合部分が形成される。本実施例においては、図 4 Aおよび図 4 Bの紙面下方向の 2つの嵌合部分に渡り部材 1 6 2が嵌合され、図 4 Aおよび図 4 Bの紙面上方向の 2つの嵌合部分に渡り部材 1 6 0が嵌合される。

以上のような構造を有する本実施例に係る回転電機の固定子の作用について図 5 Aおよび図 5 Bを参照しつつ説明する。

固定子に電力が供給されることにより、磁界が発生して回転子が回転する。この磁束の流れが生じるとともに、漏れ磁束がスロット 1 0 6内を周方向に通過する。このとき、スロット 1 0 6内のコイルプレート 1 2 8に対しては、図 5 Aに示す方向に磁束が通過する。そのため、コイルプレート構成部材 2 0 0 , 2 0 2 においては、図 5 Aの破線矢印に示すように、渡り部材 1 6 0 , 1 6 2との接合部分を介して、磁束が通過する方向周りに渦電流が流れる。このとき、渦電流は、コイルプレート 1 2 8の表層部分を流れる。そのため、コイルプレート構成部材 2 0 0， 2 0 2により、磁束が通過する方向から見て略 8の字状に交差した部分を有する電気的な循環経路が形成される。

コイルプレート 1 2 8の表層部分に渦電流が流れると、コイルプレート構成部材 2 0 2においては、図 5 Bの破線矢印に示すように、コイルプレート構成部材 2 0 2の折れ曲がった部分により、渦電流が互いに逆方向に流れる。これにより、渦電流が相殺される。渦電流が相殺されることにより、ジュール熱の発生が抑制され、渦電流による損失が抑制される。

以上のようにして、本実施例に係る回転電機の固定子によると、スロットに揷入されるコイルプレート積層体において、スロットを通過する漏れ磁束により渦電流が発生しても、コイルプレート構成部材の折れ曲がった部分により、渦電流が互いに逆方向に流れるように経路を設けることができる。これにより、渦電流を相殺することができる。渦電流を相殺することにより、ジュール熱の発生が抑制される。したがって、渦電流による損失を抑制する回転電機の固定子を提供することができる。

さらに、スロットの両端の開口部間の中央近傍の位置にコイルプレート構成部材の折れ曲がった部分がそれぞれ設けられることにより、折れ曲がった部分の前後において発生する渦電流の大きさを同程度にすることができる。そのため、渦電流をより確実に相殺して打ち消すことができる。したがって、渦電流による損失をさらに抑制することができる。

また、コイルプレート構成部材とが密着するように形部が形成されるため、コィルプレートの径方向の体格が大きくなることがない。そのため、固定子の体格の増大を抑制することができる。

さらに、コイルプレートの端部と渡り部材との間の接合部分は、有機物により被覆された銀ナノ粒子と有機溶媒とを含む、ペースト状の接合材を用いて接合される。この接合材は、加熱により保護層である有機物が分解すると、銀ナノ粒子が低温で焼結を開始する。そのため、焼結温度を絶縁材料の溶融温度よりも低くすることができる。一方、焼結後においては、銀ナノ粒子は、金属結合状態となり、銀とコイルプレートの材質との共晶温度（約 1 0 0 0 °C前後）付近になるまで溶融しない。このような接合材を用いて接合部分を接合すると、接合時の温度が絶縁材料の溶融温度よりも低くなるため、絶縁部材の絶縁性能の悪化を抑制することができる。さらに、接合後においては、接合部分の溶融温度が回転電機の作動時に発生する熱よりも十分高くなるため、接合強度の悪化を抑制することができる。

また、接合材が、固定子に用いられる絶縁材料の溶融温度よりも低い温度で焼結するため、接合時に絶縁材料が溶融するまで固定子が加熱されることはない。そのため、接合時の熱による絶縁性能の悪化を抑制することができる。

コイルプレート間に絶縁フィルムおよび絶縁塗装の塗装膜のうちのいずれかが介在するように積層すると、コイルプレ^-ト間は、絶縁フィルムまたは塗装膜により確実に絶縁できる。また、絶縁フィルムおよび塗装膜の厚さを可能な限り薄くすることにより、絶縁性能と占積率とを両立させることができる。

なお、コイルプレート構成部材 2 0 0 , 2 0 2により形成される形状は、好ましくは、軸中心側に設けられることが望ましい。このようにすると、漏れ磁束が多量に発生する部分において、渦電流の流れを相殺することができるため、ジュール熱の発生をより抑制することができる。したがって、渦電流による損失を抑制することができる。

あるいは、コイルプレート構成部材 2 0 0， 2 0 2により形成される形状は、ターン毎の各コイルプレートに設けられるようにしてもよい。このようにすると、各ターン内において渦電流をそれぞれ相殺して、ジュール熱の発生をより一層抑制することができる。したがって、渦電流による損失を抑制することができる。

<第 2の実施例 >

以下、本発明の第 2の実施例に^^る回転電機の固定子について説明する。本実施例に係る回転電機の固定子は、上述の第 1の実施例に係る回転電機の固定子の構成と比較して、 I字形状のコイルプレートお..よび渡り部材 1 6 0に代えて U字形状のコイルプレートを含む点が異なる。それ以外の構成は、上述の第 1の実施例に係る回転電機の固定子 1 0 0の構成と同じ構成である。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。

本実施例においては、図 6に示すように、 U字形状のコイルプレートが複数枚積層されてコイルプレート積層体 2 0 1を構成する。コイルプレート積層体 2 0 1の両端部は、ティース 1 0 4の両脇のスロット 1 0 6にそれぞれ挿入され、ティ一ス 1 0 4を跨ぐようにしてステータコア 1 0 2に組付けられる。

そして、コイルプレート積層体 2 0 1の両端部には、渡り部材の積層体 1 1 2 が組付けられる。コイルプレート積層体 2 0 1は、各ターンに対応する複数のコィルプレートが積層されて構成される。渡り部材の積層体 1 1 2が組付けられると、隣接するターンのコイルプレート積層体の端部と接続する。このようにして、予め定められたターン数のコイルがティース 1 0 4に巻回された状態となる。各ターンに対応する複数のコイルプレートは、複数の積層コイルプレート群から構成される。複数の積層コイルプレート群は、複数枚の U字形状の積層コイルプレートが積層されて構成される。積層コイルプレートの少なくとも片面側には、絶縁フィルムが付着される。なお、絶縁フィルムに代えて絶縁塗装の塗装膜を付着させるようにしてもよい。積層コイルプレートおよびコイルプレートは、積層コイルプレート間およびコイルプレート間に絶縁フィルムが介在するように積層されて形成される。

本実施例においては、少なくとも 2つの接続部材が、回転軸に平行な方向から見て交差するように設けられる形状を固定子 1 0 0が有する点に特徴を有する。この少なくとも 2つの接続部材が交差するように設けられる形状が上述した「第 1め形状」に対応する。

より具体的には、コイルプレートは、積層方向から見たコイルプレートの形状と略同じ形状の積層コィルプレ一トが複数枚積層されて形成された、 2組の積層コイルプレート群により形成される。複数の渡り部材は、 2組の積層コイルプレート群にそれぞれ接続された、 2個の渡り部材である。 2個の渡り部材は、積層コイルプレート群と、隣接するターンの 2組の積層コイルプレート群とをそれぞれ接続する。このとき、 2つの渡り部材は、回転軸に平行な方向から見て交差するように設けられる。

図 7および図 8に示すように、最もティース 1 0 4の先端側に挿入される U字形状のコイルプレート 2 5 0が第 1ターン（以下、 1 Tともレ、う）のコイルプレートである。コイルプレー卜 2 5 0は、積層コイルプレート群 2 6 0 , 2 6 2力ら構成される。積層コイルプレート群 2 6 0， 2 6 2は、コィノレプレート 2 5 0 の積層方向から見た形状と略同じである U字形状の積層コィルプレートが複数枚積層されてそれぞれ形成される。なお、積層コイルプレート群 2 6 0， 2 6 2の一部の積層コイルプレートの端部に、切り欠き部分が形成されることにより、 U 字形状のコイルプレートの端部の部分に、渡り部材の端部が嵌合可能な凹形状が形成される。なお、コイルプレートの端部と渡り部材との間の接合部分は、上述したペースト状の接合材を用いて接合されるが、特に詳細な説明は繰り返さなレ、。

U字形状のコイルプレート 2 5 2が第 2ターン（以下、 2 Tともいう）のコィルプレートである。コイルプレート 2 5 2は、積層コィノレプレート群 2 6 4 , 2 6 6から構成される。 U字形状のコイルプレート 2 5 4が第 3ターン（以下、 3 Tともいう）のコイルプレートである。

ここで、 1 Tのコィノレプレート 2 5 0と 2 Tのコイルプレート 2 5 2とは、 2 つの渡り部材 2 5 6 , 2 5 8により接続される。 2つの渡り部材 2 5 6 , 2 5 8 は、 2組の積層コイルプレート群 2 6 0 , 2 6 2と隣接するターンの 2組の積層コイルプレート群 2 6 4， 2 6 6とを接続する。すなわち、渡り部材 2 5 6は、 1 Tの積層コイルプレート群 2 6 0と 2 Tの積層コイルプレート群 2 6 6とを接続する。渡り部材 2 5 8は、 .1 Tの積層コイルプレート群 2 6 2と 2 Tの積層コィルプレート群 2 6 4とを接続する。

本実施例において、渡り部材が交差する形状は、 1 Tと 2 Tとの渡り部材 2 5 6 , 2 5 8に設けられるものとしが、特に限定されるものではない。たとえば、 2 T以降のターン間を接続する 2つの渡り部材に交差する形状を設けるようにしてもよい。

また、本実施例において、渡り部材 2 5 8が渡り部材 2 5 6よりも軸方向外側に位置するものとして説明したが、渡り部材 2 5 6を渡り部材 2 5 8よりも軸方向外側に位置するようにしてもよく、特に限定されるものではない。

以上のような構造を有する本実施例に係る固定子の作用について図 9および図 1 0を参照にしつつ説明する。なお、図 1 0においては、渡り部材 2 5 6を渡り部材 2 5 8よりも軸方向外側に位置するものとして説明するが、渡り部材 2 5 8 を渡り部材 2 5 6よりも軸方向外側に位置するものとしても同様の効果を発現する。

図 9に示すように、漏れ磁束がスロット 1 0 6内を周方向に通過する場合、伺一ターンのコイルを形成するコイルプレート 2 5 0を形成する 2つの積層コイルプレート群 2 6 0 , 2 6 2の表層部には、磁束が通過する方向周り（実線矢印の向き）に渦電流が流れる。

積層コイルプレート群 2 6 0， 2 6 2の両端部に渡り部材 2 5 6、バスバー 1 1 4が接合される場合においては、各コイルプレート間が端部において電気的にも接続されるため、積層コイルプレート群 2 6 0の一方端部 2 7 2から、コイルエンド部 2 7 0に向けて図 9の紙面下方向に渦電流の流れが形成される。さらに、コイルエンド部 2 7 0におレ、て、一方端部 2 7 2側から他方端部 2 7 4側へと渦電流の流れが形成される。さらに、積層コイルプレート群 2 6 0の他方端部 2 7 4に向けて図 9の紙面上方向の渦電流の流れが形成される。

また、積層コイルプレート群 2 6 0の他方端部 2 7 4から積層コイルプレート群 2 6 2の一方端部 2 7 6に渦電流の流れが形成される。積層コイルプレート群 2 6 2の一方端部 2 7 6からコイノレエンド部 2 7 8に向けて図 9の紙面下方向に渦電流の流れが形成される。さらに、コイルエンド部 2 7 8において、一方端部 2 7 6側から他方端部 2 8 0側へと渦電流の流れが形成される。さらに、コイルエンド部 2 7 8から積層コイルプレート群 2 6 2の他方端部 2 8 0に向けて図 9 の紙面上方に渦電流の流れが形成される。そして、積層コイルプレート群 2 6 2 の他方端部 2 8 0から積層コイルプレート群 2 6 2の一方端部 2 8 0に渦電流の流れが形成される。このような渦電流の流れの経路は、コイルプレート 2 5 2を形成する 2つの積層コイルプレート群 2 6 4 , 2 6 6においても同様に形成される。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。

これに対して、渡り部材 2 5 6， 2 5 8が交差する形状にすることにより、図 1 0に示すように、積層コイルプレート群 2 6 0 (先端面が斜線部の積層コイルプレート群）において渡り部材 2 5 6が接続されない側の一方端部 2 7 2からコィルエンド部 2 7 0に向けて、図 1 0の紙面下方向（破線矢印方向）に渦電流が流れる。さらに、コイルエンド部 2 7 0を介して、積層コイルプレート群 2 6 0 の他方端部 2 7 4に向けて渦電流が流れる。

また、積層コイルプレート群 2 6 2において渡り部材 2 5 8に接続される側の一方端部 2 7 6からコイルエンド部 2 7 8に向けて、図 1 0の紙面下方向（破線矢印方向）に渦電流が流れる。さらに、コイルエンド部 2 7 8を介して、積層コィルプレート群 2 6 2の他方端部 2 8 0に向けて渦電流が流れる。

同様に、積層コイルプレート群 2 6 4 (先端面が斜線部の積層コイルプレート群）において渡り部材 2 5 8に接続される側の一方端部 2 8 2からコイルエンド部に向けて、図 1 0の紙面下方向（破線矢印方向）に渦電流が流れる。さらに、コイルエンド部を介して、積層コイルプレート群 2 6 4の他方端部 2 8 4に向けて渦電流が流れる。

さらに、積層コイルプレート群 2 6 6において渡り部材 2 5 6が接続されない側の一方端部 2 8 6からコイルエンド部に向けて、図 1 0の紙面下方向に渦電流が流れる。さらに、コイルエンド部を介して、積層コイルプレート群 2 6 6の他方端部 2 8 8に向けて渦電流が流れる。

このとき、渡り部材 2 5 6には、積層コイルプレート群 2 6 6の端部 2 8 8からの方向の渦電流と、積層コイルプレート群 2 6 0の端部 2 7 4かちの方向の渦電流とが流れる。すなわち、渡り部材 2 5 6と渡り部材 2 5 8とが交差する形状が固定子に設けられることにより、渡り部材 2 5 6において、互いに逆方向の渦電流が流れることとなる。これにより渦電流が相殺されるため、ジュール熱の発生が抑制される。したがって、渦電流による損失が抑制される。

以上のようにして、本実施例に係る回転電機の固定子によると、隣接するタ一ンの積層コイルプレート群と接続する 2個の渡り部材を交差するように設けると、一方のターンの積層コイルプレート群から渡り部材に向けた方向に渦電流が流れるようにし、他方のターンの積層コイルプレート群からも渡り部材に向けた方向に渦電流が流れるようにすることができる。すなわち、異なるスロットに挿入された隣接する積層コィルプレート群からの渦電流を互いに逆方向に流れるように経路を設けることができる。これにより、渦電流を相殺することができるため、ジュール熱の発生を抑制して、渦電流による損失を抑制することができる。

なお、好ましくは、渡り部材が交差する形状を回転軸中心側に設けることが望ましい。このようにすると、漏れ磁束が多量に発生する部分において、渦電流の流れを相殺することができるため、ジユーゾレ熱の発生をより抑制することができる。したがって、渦電流による損失を抑制することができる。

また、本実施例においては、 U字形状のコイルプレート積層体を含む固定子に適用するようにしたが、特に限定されるものではない。すなわち、 I字形状のコィルプレート積層体を含む固定子に適用するようにしてもよい。また、渡り部材が交差する形状に代えてまたは加えて、上述の第 1の実施例において説明したような 1枚のコイルプレートが、径方向から見て表裏方向に折れ曲がった部分を有する、 2つのコイルプレート構成部材を組み合わせて一体的に形成される、 I字形状のコイルプレート積層体を含む固定子に適用するようにしてもよい。すなわち、第 1の形状、および、第 2の形状のうちの少なくともいずれかの形状を固定子に適用すればよい。

今回開示された実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によつて示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims

請求の範囲

1. 回転子と固定子（100) とからなる回転電機の固定子であって、前記回転電機の回転軸に平行な方向に複数のスロット（106) を有する固定子鉄心（102) と、

少なくとも片面側に絶縁部材が付着された複数枚のコイルプレートが径方向に積層されて形成された、複数個のコイルプレート積層体（250， 252) と、異なるスロットに挿入されたコイルプレート積層体間を接続する接続部材（2 56, 258) とを含み、

少なくとも 2つの接続部材（256， 258) 力前記回転軸に平行な方向から見て交差するように設けられる第 1の形状および、 1枚のコイルプレート (1 28) 1 前記径方向から見た表裏方向に折れ曲がった、略平板形状の第 1 の部材（200) および第 2の部材（202) がー体的に組み合わされて形成される第 2の形状の少なくともいずれかの形状を有する、回転電機の固定子。

2. 前記固定子（100) は、前記第 2の形状を有し、

前記第 1の部材（200) および前記第 2の部材（202) の折れ曲がった部分は、前記スロット（106) の両端の開口部間の中央近傍の位置になるようにそれぞれ設けられる、請求の範囲第 1項に記載の回転電機の固定子。

3. 前記固定子（100) は、前記第 2の形状を有し、

前記コイルプレート（128) は、

前記第 1の部材（200) における表側の平面と、前記第 2の部材（202) の裏側の平面とが密着された第 1の形成部と、

前記第 1の部材（200) における裏側の平面と、前記第 2の部材（202) の表側の平面とが密着された第 2の形成部とを少なくとも有する、請求の範囲第 2項に記載の回転電機の固定子。

4. 前記固定子（100) は、前記第 1の形状を有し、

前記コイルプレート（250) は、前記積層方向から見た前記コイルプレート (250) の形状と略同じ形状の積層コィルプレートが複数枚積層されて形成された、 2組の積層コイルプレート群（260, 262) により形成され、前記複数の接続部材は、前記 2組の積層コイルプレート群（260， 262) にそれぞれ接続された、 2個の接続部材（256， 258) であって、

前記 2個の接続部材（256， 258) は、前記積層コイルプレート群（26 0, 262) と、隣接するターンの 2組の積層コイルプレート群（264， 26 6) とをそれぞれ接続する、請求の範囲第 1項に記載の回転電機の固定子。

5. 前記 2個の接続部材（2 56， 258) は、少なくとも前記スロット (106) 内の、前記回転軸の中心側の位置に挿入される、請求の範囲第 4項に記載の回転電機の固定子。 .

6. 前記コイルプレートにより同一ターンのコイルが形成される、請求の範囲第 1項に記載の回転電機の固定子。

7. 前記コイルプレートは、少なぐとも前記スロット（106) 内の、前記回転軸の中心側の位置に挿入される、請求の範囲第 1項に記載の回転電機の固定子。 -

8. 有機物により被覆された金属ナノ粒子と有機溶媒とを含む、ペースト状の接合材を用いて、前記コイルプレートと前記接続部材との端部同士が接合される、請求の範囲第 1項に記載の回転電機の固定子。

9. 前記接合材は、前記固定子に用いられる絶縁林料の融温度よりも低い温度で焼結する、請求の範囲第 8項に記載の回転電機の固定子。

10. 前記金属ナノ粒子は、金、銀、銅およびプラチナのうちのいずれかの金属のナノ粒子である、請求の範囲第 9項に記載の回転電機の固定子。

1 1. 前記絶縁部材は、絶縁フィルムおよび絶縁塗装の塗装膜のうちのいずれかである、請求の範囲第 1項に記載の回転電機の固定子。