WO2021140830A1 - 回転電機の固定子、回転電機用絶縁部材、及び回転電機 - Google Patents

回転電機の固定子、回転電機用絶縁部材、及び回転電機 Download PDF

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electric machine
stator
slot
insulating
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博光 岡本
大関　良雄
中山　健一
恵 山村
智 荊
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日立Astemo株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a stator of a rotary electric machine, and particularly to an insulating member for a rotary electric machine.
  • an insulating sheet called a slot liner is arranged in the slot of the stator of a rotary electric machine so as to cover the coil, and the slot liner is provided with an adhesive material layer, and the coil is fixed by expansion of the adhesive. And the coil is insulated.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-9499 states that "an insulating member for a rotary electric machine including a sheet-shaped insulating base material and an adhesive material layer provided on one surface or inside of the insulating base material, wherein the adhesive material The layer is supported on the insulating base material in a state where it does not appear on one surface of the insulating member. ”(See claim 1).
  • the adhesive layer rubs against the stator core when the insulating sheet is inserted into the slot, or the adhesive layer rubs against the coil conducting wire when the coil conducting wire is inserted into the insulating sheet.
  • the layer may peel off and the adhesive strength may decrease.
  • the peeled adhesive may adhere to the stator core, which may hinder the assembly of the rotor and the housing, or hinder the operation of the rotary electric machine.
  • a typical example of the invention disclosed in the present application is as follows. That is, a stator of a rotary electric machine, which is a stator core in which teeth and slots are provided on the inner side surface of a cylindrical shape, a plurality of windings arranged inside the slot, an inner wall of the slot, and the plurality of slots.
  • the slot liner includes a slot liner arranged between the windings, and the slot liner includes a sheet-shaped first insulating base material, a second insulating material layer arranged on at least one surface of the slot liner, and the first insulating material layer.
  • the slot liner is arranged in the slot so that a through hole is provided and the second insulating material layer is provided closer to the inner wall of the slot than the first insulating base material.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of the rotary electric machine shown in FIG. It is a perspective view which shows the stator core which a coil is attached. It is a top view which looked at the stator core which mounted the coil from the coil end side. It is a development view of the sheet material which constitutes a slot liner. It is sectional drawing of the sheet material which constitutes a slot liner. It is a figure which shows the slot liner and the segment coil attached to the stator core.
  • the vehicle 100 of the hybrid vehicle is equipped with an engine 120, a first rotary electric machine 200, a second rotary electric machine 201, and a high-voltage battery 150.
  • the battery 150 is composed of a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel hydrogen battery, and outputs high voltage DC power of 250 to 600 volts or more.
  • the battery 150 supplies DC power to the rotary electric machines 200 and 201 when the driving force of the rotary electric machines 200 and 201 is required, and supplies DC power from the rotary electric machines 200 and 201 during the regenerative running.
  • the DC power between the battery 150 and the rotary electric machines 200 and 201 is transmitted and received via the power converter 160.
  • the vehicle 100 is equipped with an auxiliary battery that supplies low voltage power (for example, 14 volt power).
  • the rotational torque of the engine 120 and the rotary electric machines 200 and 201 is transmitted to the front wheels 110 via the transmission 130 and the differential gear 140.
  • the rotary electric machines 200 and 201 are configured to be substantially the same, and the rotary electric machine 200 will be described below as a representative.
  • FIG. 2 is a schematic view showing the overall configuration of the rotary electric machine 200.
  • FIG. 2 the inside of the rotary electric machine 200 is shown by showing a part of the rotary electric machine 200 in a cross section.
  • a stator 300 is supported inside the housing 205, and the stator 300 has a stator core 305 and a stator coil 510.
  • a rotor 400 is rotatably supported on the inner peripheral side of the stator core 305 via a gap 500.
  • the rotor 400 has a rotor core 405 fixed to a shaft 430, a permanent magnet 415, and a non-magnetic end plate 420.
  • the housing 205 has a pair of end brackets 210 provided with bearings 425 and 426, and the shaft 430 is rotatably supported by these bearings 425 and 426.
  • This rotary electric machine 200 is a three-phase synchronous motor with a built-in permanent magnet.
  • the rotary electric machine 200 operates as an electric machine for rotating the rotor 400 by supplying a three-phase AC current to the stator coil 510 wound around the stator core 305.
  • the rotary electric machine 200 operates as a generator and outputs three-phase alternating current generated power. That is, the rotary electric machine 200 has both a function as an electric motor that generates rotational torque by using electric energy and a function as a generator that generates electric power by using mechanical energy. Functions can be used selectively.
  • FIG. 3 is a schematic view showing an AA cross section of the stator 300 and the rotor 400 shown in FIG. 2, and shows an AA cross section of FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the stator core 305 to which the coil is mounted
  • FIG. 5 is a plan view of the stator core 305 to which the coil is mounted as viewed from the coil end side.
  • the description of the housing 205 and the shaft 430 is omitted.
  • the stator core 305 is formed by laminating a plurality of magnetic materials (for example, a plurality of electromagnetic steel plates) in the axial direction, and is composed of a yoke portion and a tooth portion (also referred to as a protruding portion and a salient pole portion). ..
  • the yoke portion is composed of a cylindrical yoke core 306 (also referred to as a core back) fitted to the inner peripheral side of the housing 205.
  • the teeth portion is composed of a plurality of tee scores 307 that protrude in the radial direction from the inner peripheral side of the yoke core 306 and are arranged in the circumferential direction at predetermined intervals.
  • a plurality of magnetic materials for example, a plurality of electromagnetic steel plates
  • each of the adjacent tee scores 307 is continuous in the circumferential direction, and a plurality of slots 310 are formed on the rotor 400 side.
  • slot insulation is provided in the slot 310 by a slot liner 520, and a plurality of phase windings such as U phase, V phase, and W phase constituting the stator 300 are mounted.
  • the stator coil 510 is wound in a distributed winding.
  • the stator coil 510 is composed of a plurality of segment coils 512.
  • the rotor core 405 is formed by laminating a plurality of magnetic materials, for example, a plurality of electromagnetic steel plates in the axial direction, and the electromagnetic steel plate is provided with a rectangular magnet insertion hole 410 into which a magnet is inserted.
  • a permanent magnet 415 is embedded in the magnet insertion hole 410 and fixed with an epoxy adhesive or the like.
  • the circumferential width of the magnet insertion hole 410 is set to be larger than the circumferential width of the permanent magnet 415, and magnetic voids 416 are formed on both sides of the permanent magnet 415.
  • the magnetic void 416 may be embedded with an adhesive, or may be integrally solidified with the permanent magnet 415 with a molding resin.
  • the permanent magnet 415 acts as a field pole of the rotor 400.
  • the magnetization direction of the permanent magnet 415 is in the radial direction, and the direction of the magnetization direction is reversed for each field magnetic pole. That is, if the stator side surface of the permanent magnet 415a is the north pole and the surface on the shaft side is the south pole, the stator side surface of the adjacent permanent magnet 415b is the south pole and the surface on the shaft side is the north pole. Then, these permanent magnets 415a and 415b are arranged alternately in the circumferential direction.
  • the permanent magnet 415 may be embedded in the rotor core 405 after being magnetized, or may be magnetized by applying a strong magnetic field after being inserted into the rotor core 405 before being magnetized.
  • the magnetized permanent magnet 415 is a strong magnet, and if the magnet is magnetized before fixing the permanent magnet 415 to the rotor 400, a strong attractive force is generated between the permanent magnet 415 and the rotor core 405 when the permanent magnet 415 is fixed. This is generated, and this suction force hinders the work. Further, due to the strong attractive force, dust such as iron powder may adhere to the permanent magnet 415. Therefore, if the permanent magnet 415 is inserted into the rotor core 405 and then magnetized, the productivity of the rotary electric machine 200 is improved.
  • a neodymium-based or samarium-based sintered magnet, a ferrite magnet, a neodymium-based bonded magnet, or the like can be used.
  • the residual magnetic flux density of the permanent magnet 415 is about 0.4 to 1.3 T.
  • the stator 300 of the rotary electric machine 200 is composed of a cylindrical stator core 305, a stator coil 510 inserted into the stator core 305, and a slot liner 520.
  • the stator coil 510 is housed in the slot 310 of the stator core 305.
  • the slot 310 is an open slot, and an opening for mounting the stator coil 510 is formed on the inner peripheral side of the stator core 305.
  • a slot liner 520 is arranged in each slot 310.
  • the slot liner 520 is, for example, an insulating sheet made of heat-resistant resin, and has a thickness of about 0.1 to 0.5 mm.
  • FIG. 6 is a development view of the sheet material constituting the slot liner 520
  • FIG. 7 is a development view of the sheet material constituting the slot liner 520.
  • a slot liner 520 is used in which the adhesive layer 522 is formed on both sides of the first insulating base material 521 and the second insulating material layer 523 is provided on one side.
  • the slot liner 520 is composed of a sheet material in which an adhesive layer 522 made of a foam adhesive is formed on both sides of a first insulating base material 521 made of a synthetic resin film (for example, a resin having high heat resistance such as polyethylene naphthalate). Further, the first insulating base material 521 may be flame-retardant processed.
  • a flame-retardant resin layer (for example, an aramid resin such as Nomex (Nomex is a registered trademark)) is provided on both sides of the first insulating base material 521 of the heat-resistant resin film, and an adhesive layer is provided on the flame-retardant resin layer. 522 may be provided. Paper may be used for the first insulating base material 521 instead of the synthetic resin film.
  • the foamed adhesive When the foamed adhesive is heated at a predetermined temperature and time, the foamed resin expands to fill the gap (clearance) between the stator coil 510 and the inner wall of the slot 310, and the stator coil 510 is attached to the stator core 305. Fix it.
  • it even if it is not a foam adhesive, it may be any one whose volume is increased by a predetermined process (for example, heating).
  • the second insulating material layer 523 is formed of a synthetic resin film (for example, a resin having high heat resistance such as polyethylene naphthalate), is formed of a cloth-like sheet material made of synthetic resin fibers, or is formed on the adhesive layer 522. May be formed by applying a synthetic resin to the material.
  • the second insulating material layer 523 may be made of a material different from or the same as that of the first insulating base material 521.
  • the first insulating base material 521 may be formed of polyethylene naphthalate
  • the second insulating material layer 523 may be formed of Nomex. When the second insulating material layer 523 is formed by Nomex, the heat resistance and flame retardancy of the slot liner 520 can be improved.
  • the second insulating material layer 523 may be made of the same material as the first insulating base material 521 (for example, polyethylene naphthalate). If the second insulating material layer 523 is formed of polyethylene naphthalate, the price of the slot liner 520 can be reduced.
  • the second insulating material layer 523 is provided with a through hole 524 through which the expanded adhesive layer 522 can flow out to the outside.
  • One or more through holes 524 may be provided, and the sizes thereof may be uniform or different, and the shapes may be various shapes such as a perfect circle, an ellipse, a square, and a rectangle. That is, regardless of the number, size, and shape of the through holes 524, typical examples of variations thereof will be described later with reference to FIGS. 10 to 17.
  • FIG. 8 is a diagram showing a slot liner 520 and a segment coil 512 mounted on the stator core 305
  • FIG. 9 is a diagram showing a slot liner 520 and a segment coil 512 in which an adhesive is expanded.
  • the second insulating material layer 523 is arranged so as to be located on the outside close to the inner wall of the slot 310. Since the second insulating material layer 523 is provided on at least one surface of the slot liner 520, the second insulating material layer 523 may not be provided inside in contact with the segment coil 512.
  • the through hole 524 provided in the second insulating material layer 523 is a gap through which the expanded adhesive layer 522 communicates with the first insulating base material 521 and the inner wall of the slot 310.
  • the foamed adhesive of the adhesive layer 522 expands and goes out of the slot liner 520 through the through hole 524 of the second insulating material layer 523. It flows out and the space between the stator core 305 and the segment coil 512 is filled with an adhesive.
  • the slot liner 520 shown in FIGS. 8 and 9 is provided with a second insulating material layer 523 on the outside (opposite side of the coil) to prevent the adhesive layer 522 and the stator core 305 from rubbing against each other, but on the inside (coil side).
  • the slot liner 520 forms an adhesive layer 522 with a foam adhesive having a thickness of 40 ⁇ m on a first insulating base material 521 having a Nomex layer having a thickness of 50 ⁇ m formed on both sides of a polyethylene naphthalate synthetic resin film having a thickness of 100 ⁇ m. Then, the slot liner 520 is formed of a sheet material having a second insulating material layer 523 formed of a polyethylene naphthalate synthetic resin film having a thickness of 50 ⁇ m. By heating, the thickness of the foamed adhesive swells up to about three times, so in this example, the thickness of the slot liner 520 increases from 330 ⁇ m to 490 ⁇ m.
  • the segment coil 512 and the slot liner 520 are arranged in the slot 310, a gap is provided between the segment coil 512 and the stator core 305. Increasing this gap improves workability when the coil is inserted, but lowers the coil space factor and lowers the output characteristics of the rotary electric machine 200. Further, the expansion of the adhesive layer 522 formed on the slot liner 520 fills the gap between the inner wall of the slot 310 and the stator coil 510 with the foam adhesive to fix the stator coil 510. If there is a gap between the stator core 305 and the stator coil 510, the stator coil 510 vibrates in the stator core 305, which affects the reliability of the rotary electric machine 200. Further, if the amount of the adhesive in the adhesive layer 522 is small with respect to the gap, the expansion coefficient of the adhesive becomes large, and the stator coil 510 is insufficiently fixed.
  • the slot liner 520 when the slot liner 520 is inserted into the slot 310, the surface of the slot liner 520 and the inner wall of the slot 310 come into contact with each other. If the adhesive layer 522 is exposed on the surface of the slot liner 520, the adhesive layer 522 may be scraped when it is inserted into the slot 310. When the adhesive layer 522 becomes thin, the stator coil 510 is not sufficiently fixed, and the stator coil 510 vibrates in the stator core 305, which affects the reliability of the rotary electric machine 200. Therefore, in the slot liner 520 of this embodiment, a second insulating material layer 523 that covers the adhesive layer 522 is provided.
  • the second insulating material layer 523 prevents the adhesive layer 522 and the inner wall of the slot 310 from rubbing against each other, and can prevent the adhesive layer 522 from peeling off due to rubbing on the surface of the slot liner 520. Therefore, the adhesive layer 522 that has expanded the gap between the stator coil 510 and the stator core 305 can be filled with a desired expansion rate, and vibration of the stator coil 510 due to a decrease in the adhesive force can be suppressed. The reliability of 200 can be improved. In addition, the peeled adhesive may become a foreign substance, which may hinder the assembly of the rotor 400 and the housing 205 in the assembly process of the rotary electric machine 200, or hinder the operation of the rotary electric machine 200.
  • the through hole 524 of the slot liner 520 shown in FIG. 10 is a perfect circle.
  • the through hole 524 of the slot liner 520 shown in FIG. 11 is a large perfect circle and a small perfect circle, and the number of large perfect circles and the number of small perfect circles are different.
  • the through holes 524 of the slot liner 520 shown in FIG. 12 are a plurality of small perfect circles, and eight perfect circles are provided in the illustrated form.
  • the through holes 524 of the slot liner 520 shown in FIG. 13 are a plurality of ellipses, and four through holes 524 are provided in the illustrated form.
  • the through holes 524 of the slot liner 520 shown in FIG. 14 are a plurality of squares having different orientations and sizes, and in the illustrated form, the number and arrangement of the different types of squares are the same, but they may be different.
  • the slot liner 520 is molded into a three-dimensional shape into which the segment coil 512 can be inserted. Therefore, the flat insulating base material is bent to form a three-dimensional shape.
  • the through holes 524 of the slot liner 520 shown in FIG. 15 are a plurality of rectangles, and long sides are provided in the direction of the fold 525 of the slot liner 520 (preferably parallel to the fold 525). As described above, by forming the through hole 524 with a long rectangle in the direction of the crease 525 of the slot liner 520 (the insertion direction of the segment coil 512), a strong adhesive force due to the expanded adhesive layer 523 can be obtained.
  • the through hole 524 of the slot liner 520 shown in FIG. 16 is a plurality of rectangles, and a long side is provided so as to intersect the crease 525 of the slot liner 520 (preferably perpendicular to the crease 525).
  • the second insulating material layer 523 of the slot liner 520 shown in FIG. 17 is formed of a fiber material, and the through holes 524 are gaps formed in a grid pattern or a mesh shape by the fibers constituting the fiber material.
  • the shape of the through hole 524 may be any shape such as the illustrated perfect circle, ellipse, square, or rectangle, and a plurality of shapes may be combined. Further, the size of the through hole 524 may be any size, and a plurality of through holes 524 may be combined.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes various modifications and equivalent configurations within the scope of the attached claims.
  • the above-described examples have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to those having all the described configurations.
  • a part of the configuration of one embodiment may be replaced with the configuration of another embodiment.
  • the configuration of another embodiment may be added to the configuration of one embodiment.
  • other configurations may be added / deleted / replaced with respect to a part of the configurations of each embodiment.
  • Vehicle 110 Wheel 120: Engine 130: Transmission 140: Differential gear 150: Battery 160: Power converter 200: Rotating machine 205: Housing 210: End bracket 300: Stator 305: Stator core 306: York core 307: Tee score 310: Slot 510: Stator coil 512: Segment coil 520: Slot liner 521: First insulating base material 522: Adhesive layer 523: Second insulating material layer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Abstract

回転電機の信頼性を向上する。　回転電機の固定子であって、円筒状の内側面にティース及びスロットが設け られる固定子コアと、前記スロットの内部に配置される複数の巻線と、前記スロットの内壁と前記複数の巻線との間に配置されるスロットライナとを備え、前記スロットライナは、シート状の第１絶縁基材と、前記スロットライナの少なくとも片面に配置される第２絶縁材層と、前記第１絶縁基材と前記第２絶縁材層との間に加工により膨張する接着剤層とを有し、前記第２絶縁材層には、前記第１絶縁基材側と前記スロットの内壁を連通する貫通孔が設けられ、前記第２絶縁材層が前記第１絶縁基材より前記スロットの内壁に近い側に設けられるように、前記スロットライナが前記スロット内に配置されることを特徴とする。

Description

回転電機の固定子、回転電機用絶縁部材、及び回転電機
　本発明は、回転電機の固定子に関し、特に回転電機用絶縁部材に関する。
　従来、回転電機の固定子のスロット内には、スロットライナと称される絶縁シートがコイルを覆うように配置され、スロットライナには接着材料層が設けられ、接着剤の膨張によってコイルを固着し、かつ、コイルを絶縁している。
　本技術分野の背景技術として、特開２０１３－９４９９号公報（特許文献１）がある。
特開２０１３－９４９９号公報には、「シート状の絶縁基材と、前記絶縁基材の一方表面または内部に設けられた接着材料層とを備える回転電機用絶縁部材であって、前記接着材料層は、前記絶縁部材の一方表面上に出現していない状態で前記絶縁基材に担持されている、回転電機用絶縁部材。」が記載されている（請求項１参照）。
特開２０１３－９４９９号公報
　前述した絶縁シートでは、絶縁シートがスロット内に挿入される際に接着層が固定子コアと擦れたり、絶縁シート内にコイル導線が挿入される際に接着層がコイル導線と擦れることによって、接着層が剥がれて、接着剤の固着力が低下することがある。また、剥がれた接着剤が固定子コアに付着し、回転子やハウジングの組み立てに支障となったり、回転電機の動作を支障する可能性がある。
　本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、回転電機の固定子であって、円筒状の内側面にティース及びスロットが設けられる固定子コアと、前記スロットの内部に配置される複数の巻線と、前記スロットの内壁と前記複数の巻線との間に配置されるスロットライナとを備え、前記スロットライナは、シート状の第１絶縁基材と、前記スロットライナの少なくとも片面に配置される第２絶縁材層と、前記第１絶縁基材と前記第２絶縁材層との間に加工により膨張する接着剤層とを有し、前記第２絶縁材層には、前記第１絶縁基材側と前記スロットの内壁を連通する貫通孔が設けられ、前記第２絶縁材層が前記第１絶縁基材より前記スロットの内壁に近い側に設けられるように、前記スロットライナが前記スロット内に配置されることを特徴とする。
　本発明の一態様によれば、回転電機の組立時の接着剤層の損傷を抑制できる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明によって明らかにされる。
本発明の実施例に係る回転電機を搭載したハイブリッド型電気自動車の概略構成図である。 回転電機の全体構成を示す模式図である。 図２に示す回転電機のＡ－Ａ断面図である。 コイルが装着された固定子コアを示す斜視図である。 コイルが装着された固定子コアをコイルエンド側から見た平面図である。 スロットライナを構成するシート材の展開図である。 スロットライナを構成するシート材の断面図である。 固定子コアに装着されたスロットライナ及びセグメントコイルを示す図である。 接着剤を膨張させたスロットライナ及びセグメントコイルを示す図である。 スロットライナの貫通孔の配置の例を示す図である。 スロットライナの貫通孔の配置の例を示す図である。 スロットライナの貫通孔の配置の例を示す図である。 スロットライナの貫通孔の配置の例を示す図である。 スロットライナの貫通孔の配置の例を示す図である。 スロットライナの貫通孔の配置の例を示す図である。 スロットライナの貫通孔の配置の例を示す図である。 スロットライナの貫通孔の配置の例を示す図である。
　図１に示すように、ハイブリッド自動車の車両１００は、エンジン１２０と、第１の回転電機２００と、第２の回転電機２０１と、高電圧のバッテリ１５０とを搭載する。バッテリ１５０は、リチウムイオン電池又はニッケル水素電池などの二次電池で構成され、２５０ボルトから６００ボルト、又はそれ以上の高電圧の直流電力を出力する。バッテリ１５０は、回転電機２００、２０１による駆動力が必要な場合には回転電機２００、２０１に直流電力を供給し、回生走行時には回転電機２００、２０１から直流電力が供給される。バッテリ１５０と回転電機２００、２０１との間の直流電力は、電力変換装置１６０を介して授受される。
　また、図示を省略するが、車両１００は低電圧電力（例えば、１４ボルト系電力）を供給する補機バッテリを搭載する。エンジン１２０及び回転電機２００、２０１による回転トルクは、変速機１３０とデファレンシャルギア１４０を介して前輪１１０に伝達される。回転電機２００、２０１は、ほぼ同一に構成されており、以下、回転電機２００を代表として説明する。
　図２は、回転電機２００の全体構成を示す模式図である。
　図２では、回転電機２００の一部分を断面にて表すことによって、回転電機２００の内部を示している。図２に示すように、ハウジング２０５の内部には固定子３００が支持されており、固定子３００は固定子コア３０５と固定子コイル５１０とを有する。固定子コア３０５の内周側には、回転子４００が空隙５００を介して回転可能に支持されている。
回転子４００は、シャフト４３０に固定された回転子コア４０５と、永久磁石４１５と、非磁性体のエンドプレート４２０とを有する。ハウジング２０５は、軸受４２５、４２６が設けられた一対のエンドブラケット２１０を有しており、シャフト４３０はこれらの軸受４２５、４２６により回転自在に支持されている。
　この回転電機２００は、永久磁石内蔵型の３相同期モータである。回転電機２００は、固定子コア３０５に巻回される固定子コイル５１０に３相交流電流が供給されることによって、回転子４００を回転させる電動機として作動する。また、回転電機２００は、エンジン１２０によって駆動されると、発電機として作動して３相交流の発電電力を出力する。つまり、回転電機２００は、電気エネルギーを用いて回転トルクを発生する電動機としての機能と、機械エネルギーを用いて発電する発電機としての機能の両方を有しており、自動車の走行状態によって前述の機能を選択的に利用できる。
　図３は、図２に示す固定子３００および回転子４００のＡ－Ａ断面を示す模式図であり、図２のＡＡ断面図を示す。図４は、コイルが装着された固定子コア３０５を示す斜視図であり、図５は、コイルが装着された固定子コア３０５をコイルエンド側から見た平面図である。なお、図３では、ハウジング２０５とシャフト４３０の記載を省略した。
　固定子コア３０５は、複数の磁性体（例えば、複数の電磁鋼板）を軸方向に積層して形成されており、ヨーク部及びティース部（突出部、突極部とも称する）から構成されている。ヨーク部は、ハウジング２０５の内周側に嵌合された円筒状のヨークコア３０６（コアバックとも称する）から構成されている。ティース部は、ヨークコア３０６の内周側から径方向に突出し、所定の間隔をもって周方向に複数配置された複数のティースコア３０７から構成されている。図３では、ティース全てに符号を付しておらず、代表として一部のティースコア３０７にのみ符号を付した。隣接するティースコア３０７の間のそれぞれには、周方向に連続すると共に、回転子４００側に複数のスロット３１０が形成されている。図４に示すように、スロット３１０内にはスロットライナ５２０によるスロット絶縁が設けられ、固定子３００を構成するＵ相、Ｖ相、Ｗ相などの複数相の巻線が装着されている。本実施形態では、固定子コイル５１０は、分布巻で巻回されている。固定子コイル５１０は、複数のセグメントコイル５１２で構成されている。
　一方、回転子コア４０５は、複数の磁性体、例えば複数の電磁鋼板を軸方向に積層して形成されており、電磁鋼板には磁石が挿入される矩形の磁石挿入孔４１０が開けられており、磁石挿入孔４１０には永久磁石４１５が埋め込まれエポキシ系接着剤などで固定されている。磁石挿入孔４１０の円周方向の幅は、永久磁石４１５の円周方向の幅よりも大きく設定されており、永久磁石４１５の両側には磁気的空隙４１６が形成される。この磁気的空隙４１６は接着剤を埋め込んでもよいし、成型樹脂で永久磁石４１５と一体に固めてもよい。永久磁石４１５は回転子４００の界磁極として作用する。
　永久磁石４１５の磁化方向は径方向を向いており、界磁極毎に磁化方向の向きが反転している。すなわち、永久磁石４１５ａの固定子側面がＮ極、軸側の面がＳ極であれば、隣の永久磁石４１５ｂの固定子側面はＳ極、軸側の面はＮ極となっている。そして、これらの永久磁石４１５ａ、４１５ｂが円周方向に交互に配置されている。永久磁石４１５は、磁化した後に回転子コア４０５に埋め込んでもよいし、磁化する前に回転子コア４０５に挿入した後に強力な磁界を与えて磁化してもよい。磁化後の永久磁石４１５は強力な磁石であり、回転子４００に永久磁石４１５を固定する前に磁石を着磁すると、永久磁石４１５の固定時に回転子コア４０５との間に強力な吸引力が生じ、この吸引力が作業の妨げとなる。また強力な吸引力により、永久磁石４１５に鉄粉などのごみが付着する恐れがある。そのため、永久磁石４１５を回転子コア４０５に挿入した後に磁化する方が、回転電機２００の生産性が向上する。
　永久磁石４１５には、ネオジウム系、サマリウム系の焼結磁石やフェライト磁石，ネオジウム系のボンド磁石などを用いることができる。永久磁石４１５の残留磁束密度はほぼ０.４～１.３Ｔ程度である。
　図４に示すように、回転電機２００の固定子３００は、円筒状の固定子コア３０５と、固定子コア３０５に挿入される固定子コイル５１０及びスロットライナ５２０によって構成される。
　固定子コア３０５のスロット３１０には、固定子コイル５１０が収容される。図４に示す例では、スロット３１０は開スロットであり、固定子コア３０５の内周側に固定子コイル５１０が装着される開口が形成されている。
　各スロット３１０内には、スロットライナ５２０が配置されている。スロットライナ５２０は、例えば耐熱樹脂製の絶縁シートであり、厚さは０．１～０．５ｍｍ程である。スロット３１０にスロットライナ５２０を配設することによって、スロット３１０に挿通されるコイルの相互間、及びコイルとスロット３１０の内面との間の絶縁耐圧を向上し、コイルの絶縁被膜が劣化したり傷ついても、必要な絶縁耐圧を保持している。
　図６は、スロットライナ５２０を構成するシート材の展開図であり、図７は、スロットライナ５２０を構成するシート材の展開図である。
　本実施例では、第１絶縁基材５２１の両面に接着剤層５２２が形成されており、片面に第２絶縁材層５２３が設けられているスロットライナ５２０を用いる。スロットライナ５２０は、合成樹脂フィルム（例えば、ポリエチレンナフタレートなどの耐熱性が高い樹脂）による第１絶縁基材５２１の両面に発泡接着剤による接着剤層５２２を形成したシート材で構成する。さらに、第１絶縁基材５２１に難燃性加工をしてもよい。例えば、耐熱性樹脂フィルムの第１絶縁基材５２１の両面に難燃性樹脂層（例えば、ノーメックスなどのアラミド樹脂（ノーメックスは登録商標））を設け、難燃性樹脂層の上に接着剤層５２２を設けてもよい。第１絶縁基材５２１には、合成樹脂フィルムではなく、紙を用いてもよい。
　発泡接着剤は、所定の温度及び時間で加熱することによって、発泡樹脂が膨張し、固定子コイル５１０とスロット３１０の内壁との隙間（クリアランス）を埋めて固定子コイル５１０を固定子コア３０５に固定する。なお、発泡接着剤でなくても、所定の加工（例えば加熱）によって容積が増大するものであればよい。
　第２絶縁材層５２３は、合成樹脂フィルム（例えば、ポリエチレンナフタレートなどの耐熱性が高い樹脂）によって形成したり、合成樹脂の繊維による布状シート材で形成したり、接着剤層５２２の上に合成樹脂を塗布して形成してもよい。第２絶縁材層５２３は、第１絶縁基材５２１と異なる材質でも同じ材質でもよい。例えば、第１絶縁基材５２１をポリエチレンナフタレートで形成し、第２絶縁材層５２３をノーメックスで形成してもよい。第２絶縁材層５２３をノーメックスで形成すると、スロットライナ５２０の耐熱性や難燃性を向上できる。また、第２絶縁材層５２３は、第１絶縁基材５２１と同じ材質（例えば、ポリエチレンナフタレート）でもよい。第２絶縁材層５２３をポリエチレンナフタレートで形成すると、スロットライナ５２０を価格を低減できる。
　第２絶縁材層５２３には、膨張した接着剤層５２２が外部に流出可能な貫通孔５２４が設けられている。貫通孔５２４は一つ以上設けられていればよく、その大きさは均一でも異なってもよく、形状も真円、楕円、正方形、長方形など様々な形状でよい。すなわち、貫通孔５２４の数や大きさや形状は問わず、そのバリエーションの代表例は図１０から図１７を用いて後述する。
　図８は、固定子コア３０５に装着されたスロットライナ５２０及びセグメントコイル５１２を示す図であり、図９は、接着剤を膨張させたスロットライナ５２０及びセグメントコイル５１２を示す図である。
　スロットライナ５２０は、スロット３１０内に挿入されるとき、第２絶縁材層５２３がスロット３１０の内壁に近い外側に位置するように配置される。第２絶縁材層５２３は、スロットライナ５２０の少なくとも１面に設けられるので、セグメントコイル５１２と接する内側には第２絶縁材層５２３が設けられていなくてもよい。第２絶縁材層５２３に設けられる貫通孔５２４は、第１絶縁基材５２１とスロット３１０内壁を連通し、膨張した接着剤層５２２が流出可能な空隙である。
　スロットライナ５２０にセグメントコイル５１２が挿入された後、固定子コア３０５を加熱すると、接着剤層５２２の発泡接着剤が膨張し、第２絶縁材層５２３の貫通孔５２４を通じてスロットライナ５２０の外側に流出し、固定子コア３０５とセグメントコイル５１２との間の空間が接着剤によって充填される。
　図８、図９に示すスロットライナ５２０は外側（コイルの反対側）に第２絶縁材層５２３を設けて、接着剤層５２２と固定子コア３０５との擦れを防止するが、内側（コイル側）に第２絶縁材層５２３を設けて、接着剤層５２２とセグメントコイル５１２との擦れを防止してもよく、両側（コイルの反対側及びコイル側）に第２絶縁材層５２３を設けて、接着剤層５２２と固定子コア３０５との擦れ及び接着剤層５２２とセグメントコイル５１２との擦れを防止してもよい。
　例えば、スロットライナ５２０は、１００μｍ厚のポリエチレンナフタレート合成樹脂フィルムの両面に、５０μｍ厚のノーメックス層を形成した第１絶縁基材５２１の上に４０μｍ厚の発泡接着剤による接着剤層５２２を形成し、５０μｍ厚のポリエチレンナフタレート合成樹脂フィルムによる第２絶縁材層５２３を形成したシート材でスロットライナ５２０を形成する。加熱により、発泡接着剤の厚さは３倍程度まで膨らむので、この例では、スロットライナ５２０の厚さは３３０μｍから４９０μｍまで増加する。
　セグメントコイル５１２及びスロットライナ５２０がスロット３１０内に配置される際、セグメントコイル５１２と固定子コア３０５との間の隙間が設けられている。この隙間を大きくすると、コイル挿入時の作業性が向上するが、コイル占積率が低下し、回転電機２００の出力特性が低下することになる。また、スロットライナ５２０に形成された接着剤層５２２の膨張によって、スロット３１０の内壁と固定子コイル５１０との間の隙間を発泡接着剤が埋めて、固定子コイル５１０を固定する。固定子コア３０５と固定子コイル５１０との間に隙間があると、固定子コイル５１０が固定子コア３０５内で振動し、回転電機２００の信頼性に影響を与える。また、接着剤層５２２の接着剤が隙間に対して少ないと、接着剤の膨張率が大きくなり、固定子コイル５１０の固定が不十分となる。
　図４に示すように、スロットライナ５２０がスロット３１０に挿入される際に、スロットライナ５２０の表面とスロット３１０の内壁とが接触する。スロットライナ５２０の表面に接着剤層５２２が露出していると、スロット３１０への挿入時に接着剤層５２２が削れることがある。接着剤層５２２が薄くなると、固定子コイル５１０の固定が不十分になり、固定子コイル５１０が固定子コア３０５内で振動し、回転電機２００の信頼性に影響を与える。このため、本実施例のスロットライナ５２０では、接着剤層５２２を覆う第２絶縁材層５２３を設けている。第２絶縁材層５２３によって、接着剤層５２２とスロット３１０の内壁とが擦れないようにして、スロットライナ５２０の表面の擦れによる接着剤層５２２の剥がれを抑制できる。このため、固定子コイル５１０と固定子コア３０５の隙間を膨張した接着剤層５２２を所望の膨張率で充填して、接着剤の固着力低下による固定子コイル５１０の振動を抑制でき、回転電機２００の信頼性を向上できる。また、剥がれた接着剤が異物となり、回転電機２００の組立工程において、回転子４００やハウジング２０５の組み立てに支障となったり、回転電機２００の動作を支障する可能性がある。
　次に、図１０から図１７を用いて、貫通孔５２４の数、大きさ、形状の様々なバリエーションを説明する。
　図１０に示すスロットライナ５２０の貫通孔５２４は、一つの真円である。また、図１１に示すスロットライナ５２０の貫通孔５２４は、大きな真円と小さな真円であり、大きな真円の数と小さな真円の数は異なっており、図示した形態では１個の大きな真円と４個の小さな真円が設けられている。また、図１２に示すスロットライナ５２０の貫通孔５２４は、複数の小さな真円であり、図示した形態では８個の真円が設けられている。図１３に示すスロットライナ５２０の貫通孔５２４は、複数の楕円であり、図示した形態では４個設けられている。図１４に示すスロットライナ５２０の貫通孔５２４は、向きと大きさとが異なる複数の正方形であり、図示した形態では異種の正方形の数と配置は同じであるが、異なってもよい。
　スロットライナ５２０は、内部にセグメントコイル５１２が挿入可能な立体形状に成形される。このため、平面状の絶縁基材を折り曲げて立体形状を成形する。図１５に示すスロットライナ５２０の貫通孔５２４は、複数の長方形であり、スロットライナ５２０の折り目５２５の方向（望ましくは、折り目５２５と平行）に長辺が設けられる。このように、スロットライナ５２０の折り目５２５の方向（セグメントコイル５１２の挿入方向）に長い長方形で貫通孔５２４を形成することによって、膨張した接着剤層５２３による強い接着力を得ることができる。
　図１６に示すスロットライナ５２０の貫通孔５２４は、複数の長方形であり、スロットライナ５２０の折り目５２５と交差して（望ましくは、折り目５２５と垂直に）長辺が設けられる。
　図１７に示すスロットライナ５２０の第２絶縁材層５２３は繊維材料で形成され、貫通孔５２４は、繊維材料を構成する繊維によって格子状又は網目状に形成される隙間である。
　このように、貫通孔５２４の形状は、図示した真円、楕円、正方形、長方形などいかなる形状でもよく、複数の形状が組み合わされてもよい。また、貫通孔５２４の大きさは、いかなる大きさでもよく、複数の多き際の貫通孔５２４が組み合わされてもよい。
　なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。
１００：車両
１１０：車輪
１２０：エンジン
１３０：変速機
１４０：デファレンシャルギア
１５０：バッテリ
１６０：電力変換装置
２００：回転電機
２０５：ハウジング
２１０：エンドブラケット
３００：固定子
３０５：固定子コア
３０６：ヨークコア
３０７：ティースコア
３１０：スロット
５１０：固定子コイル
５１２：セグメントコイル
５２０：スロットライナ
５２１：第１絶縁基材
５２２：接着剤層
５２３：第２絶縁材層

Claims (9)

  1. 　回転電機の固定子であって、
    　円筒状の内側面にティース及びスロットが設けられる固定子コアと、
    　前記スロットの内部に配置される複数の巻線と、
    　前記スロットの内壁と前記複数の巻線との間に配置されるスロットライナとを備え、
    　前記スロットライナは、シート状の第１絶縁基材と、前記スロットライナの少なくとも片面に配置される第２絶縁材層と、前記第１絶縁基材と前記第２絶縁材層との間に加工により膨張する接着剤層とを有し、
    　前記第２絶縁材層には、前記第１絶縁基材側と前記スロットの内壁を連通する貫通孔が設けられ、
    　前記第２絶縁材層が前記第１絶縁基材より前記スロットの内壁に近い側に設けられるように、前記スロットライナが前記スロット内に配置されることを特徴とする回転電機の固定子。
  2. 　請求項１に記載の回転電機の固定子であって、
    　前記接着剤層は、前記加工によって膨張し、前記貫通孔を通じて流出し、前記スロットの内壁に接するように膨張することを特徴とする回転電機の固定子。
  3. 　請求項１に記載の回転電機の固定子であって、
    　前記第２絶縁材層は、前記第１絶縁基材と異なる材質の絶縁材料で構成されることを特徴とする回転電機の固定子。
  4. 　請求項１に記載の回転電機の固定子であって、
    　前記第２絶縁材層は、前記第１絶縁基材と同じ材質の絶縁材料で構成されることを特徴とする回転電機の固定子。
  5. 　請求項１に記載の回転電機の固定子であって、
    　前記貫通孔は、前記スロットライナの成形時の折り目に平行な方向に長いことを特徴とする回転電機の固定子。
  6. 　請求項１に記載の回転電機の固定子であって、
    　前記貫通孔は、前記スロットライナの成形時の折り目に垂直な方向に長いことを特徴とする回転電機の固定子。
  7. 　請求項１に記載の回転電機の固定子であって、
    　前記第２絶縁材層は、繊維材料で形成され、
    　前記貫通孔は、前記繊維材料を構成する繊維の隙間で形成されることを特徴とする回転電機の固定子。
  8. 　回転電機用絶縁部材であって、
    　シート状の第１絶縁基材と、
    　前記回転電機用絶縁部材の少なくとも片面に配置される第２絶縁材層と、
    　前記第１絶縁基材と前記第２絶縁材層との間に加工により膨張する接着剤層とを備え、
    　前記第２絶縁材層には、回転電機の固定子コアのスロットの内壁と前記第１絶縁基材側を連通する貫通孔が設けられることを特徴とする回転電機用絶縁部材。
  9. 　請求項１から７のいずれか一つに記載の回転電機の固定子を有する回転電機。
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