JP7347965B2 - 回転電機に用いられる固定子 - Google Patents

Description

本発明は回転電機に用いられる固定子に関する。

昨今の持続可能な社会の実現に向け、省エネルギーのため、回転電機は小型・高効率化が求められており、特に自動車などの移動体向けの回転電機では、軽量・小型化が重要である。

このような回転電機として、例えば、複数の永久磁石を備えた回転子と、この回転子と対向して設けられた固定子鉄心と、固定子鉄心の内周側に開口するように設けられた多数のスロット内に巻掛けられた固定子巻線とを有する永久磁石を備えた回転電機として、仮成形されたセグメントコイルをスロット内に挿入し、固定子鉄心とスロット内のコイルの間を絶縁すべく絶縁紙Ｂ字形状にしたものが知られている（特許文献１参照）。

また、自動車用モータは高出力化のために、電圧が１２Ｖから４８Ｖ、１００Ｖ、３００Ｖ、６００Ｖと上昇しており、高電圧対応が要求されている。

特開２０１２－１４７６７４号公報

スロット内のコイルは絶縁紙や樹脂等のボビンを介して固定子鉄心や隣のコイルとの絶縁を確保している。

この場合、電位をもつコイルと、金属であるコアとの間に絶縁距離を確保する必要がある。絶縁距離は、絶縁紙が無い部分についてはコイルと外部金属との直線距離となり、絶縁紙がある場合にはコイルから絶縁紙に沿っての外部金属との距離をいい、後者を沿面距離と呼ぶ。

通常の固定子は、特許文献１の図９に示されているように、コイルの沿面距離を確保するため、絶縁紙は一般にコアから軸方向に５ｍｍ程度長くしている。

コイルはこの絶縁紙に囲まれた中に収納されるが、コイルはスロットの外側で曲がった形状とされる。絶縁紙がコイルとともに曲げられると、この絶縁紙が破れ不良製品になる可能性がある。

このため、モータの固定子では、この不良率が大きいという課題があった。

また、高出力化のために高電圧になると絶縁体である絶縁紙を厚くする必要がある。絶縁紙を厚くなると、コイルと共に曲げられたとき、絶縁紙は破れる可能性が高くなる。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、固定子のコイルがスロットの外側で曲げられても、それにより破損の発生が抑制可能な絶縁体構造を有する回転電機に用いられる固定子を実現することである。

上記目的を達成するために、本発明は次のように構成される。

回転電機に用いられる固定子において、複数のスロットが形成された固定子鉄心と、前記複数のスロットのそれぞれの中に、前記固定子鉄心の径方向に沿って複数並べられる複数のコイルと、前記コイルのうちの一つ又は複数ずつ包囲する絶縁体と、を備え、前記絶縁体は、前記スロットの前記固定子鉄心の内周側に配置される少なくとも一つの前記コイルに対して前記固定子鉄心の径方向に少なくとも２層重なり、前記固定子鉄心の周方向には、１層となっており、前記絶縁体は折り曲げて作成された絶縁紙であり、前記スロットの内周側の絶縁紙の始端部は２つのコイルの間から始まって略Ｓ字に前記２つのコイルを包囲して前記２つのコイルの間で終わり、前記２つのコイルの間に３層の絶縁紙になるよう形成され、前記スロットの外周側の絶縁紙の始端部は、２つのコイルの側面から始まり、１つのコイルを巻いたあと、略Ｂ字状にもう１つのコイルを巻いて、前記始端部の位置するコイル側面と同じコイル側面で終端部となり、２枚重なるように形成される。
また、回転電機に用いられる固定子において、複数のスロットが形成された固定子鉄心と、前記複数のスロットのそれぞれの中に、前記固定子鉄心の径方向に沿って複数並べられる複数のコイルと、前記コイルのうちの一つ又は複数ずつ包囲する絶縁体と、を備え、前記絶縁体は、前記スロットの前記固定子鉄心の内周側に配置される少なくとも一つの前記コイルに対して前記固定子鉄心の径方向に少なくとも２層重なり、前記固定子鉄心の周方向には、１層となっており、前記絶縁体は折り曲げて作成された絶縁紙であり、前記スロットの中のコイルは、１つずつ、あるいは２つずつ、絶縁紙で包囲され、前記絶縁紙は、周方向に２枚に重なる第１の絶縁紙と、径方向に重なる第２の絶縁紙を有し、前記スロットの最内周の絶縁紙は、径方向に２枚に重なる。
また、回転電機に用いられる固定子において、複数のスロットが形成された固定子鉄心と、前記複数のスロットのそれぞれの中に、前記固定子鉄心の径方向に沿って複数並べられる複数のコイルと、前記コイルのうちの一つ又は複数ずつ包囲する絶縁体と、を備え、前記絶縁体は、前記スロットの前記固定子鉄心の内周側に配置される少なくとも一つの前記コイルに対して前記固定子鉄心の径方向に少なくとも２層重なり、前記固定子鉄心の周方向には、１層となっており、前記絶縁体は折り曲げて作成された絶縁紙であり、前記スロットの内周側の前記絶縁紙は、二つのコイルを一枚の絶縁紙で包み、二つのコイルの間から始まり、内周側のコイルを一重に巻いた後、外周側のコイルを一周し、さらに、外径側に巻き、径方向に絶縁紙が２枚重なるように形成されている。
また、回転電機に用いられる固定子において、複数のスロットが形成された固定子鉄心と、前記複数のスロットのそれぞれの中に、前記固定子鉄心の径方向に沿って複数並べられる複数のコイルと、前記コイルのうちの一つ又は複数ずつ包囲する絶縁体と、を備え、前記絶縁体は、前記スロットの前記固定子鉄心の内周側に配置される少なくとも一つの前記コイルに対して前記固定子鉄心の径方向に少なくとも２層重なり、前記固定子鉄心の周方向には、１層となっており、前記絶縁体は成形した２つの樹脂ボビンであり、外周側に配置されるコイルは、前記径方向に分割できる２つの前記樹脂ボビンにより包囲され、内周側に配置されるコイルは、前記周方向に分割できる２つの前記樹脂ボビンにより包囲され、前記外周側に配置されるコイルを包囲する２つの前記樹脂ボビンは、前記周方向に互いに重なる面があり、内周側の絶縁紙は、径方向に互いに重なる面がある。

本発明によれば、固定子のコイルがスロットの外側で曲げられても、それにより破損の発生が抑制可能な絶縁体構造を有する回転電機に用いられる固定子を実現することができる。

本発明の実施例１が適用される回転電機の概略断面図である。 固定子鉄心の概略斜視図である。 固定子鉄心におけるセグメントコイルの形成方法を説明する図である。 固定子鉄心におけるセグメントコイルの形成方法を説明する図である。 セグメントコイルの結線方法を示し、３相モータの１相分のコイルだけを示す図である。 本発明の実施例１におけるスロット内部のコイルと絶縁体の配置を示す図である。 本発明とは異なる構成を示す図である。 本発明の実施例１の構成を示す図である。 実施例１の効果を説明するための図である。 実施例１の変形例を示す図である。 実施例１の他の変形例を示す図である。 実施例１のさらに他の変形例を示す図である。 実施例２の概略構成図である。 実施例３の概略説明図である。 実施例４の概略説明図である。 実施例４の概略説明図である。

以下、本発明を実施するための例（以下においては「実施例」と表記する）を、図面を参照して説明する。なお、実施例を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、重複する説明は、適宜、省略する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。

実施形態を説明する前に、本発明に至った背景について説明する。

固定子の製造では、Ｕ字型に成形したセグメントコイルの二本の足を絶縁紙で包んで固定子鉄心のスロットに挿入し、コイルをコアの反対側まで貫通させたのち、そのＵ字コイルの足の先端の直線部を周方向に曲げて、コイルを溶接接続していく。

コイルを曲げる際に、絶縁紙がコイルとともに曲げられると、この絶縁紙が破れる場合があり、これが製品不良になる。特に、絶縁紙破れは、内周側で発生する場合がほとんどである。製造時の不良原因で、絶縁紙破れの割合は非常に大きかった。

本実施形態は、上記問題点に鑑みてなされたものである。

（実施例１）
本発明の実施例１について、図１から図４を用いて説明する。

図１は、実施例１が適用される回転電機１の概略断面図である。

図１において、回転電機１は、固定子２０と、回転子３０とを備える。固定子２０はハウジング１２に納められ、ハウジング１２の両端にエンドブラケット１１があり、ベアリング７１を介してシャフト７０を支えている。シャフト７０には回転子３０が取り付けられ、回転子３０は回転子鉄心３００と磁石４とを備える。固定子鉄心２００には、絶縁紙５に包囲されたセグメントコイル（成形コイル）６が取付けられている。

図２は、固定子鉄心２００の概略斜視図である。

図２に示すように、円筒状の固定子鉄心２００にはコイルを挿入するためのスロット２１が形成されている。固定子鉄心（コア）の２００の磁路を定義するため、固定子鉄心２００の径方向の磁路であるティース部２２と周方向の磁路をコアバック２３と呼ぶ。

図３及び図４は、固定子鉄心２００におけるセグメントコイル６の形成方法を説明する図である。

図３に示すように、セグメントコイル６は絶縁体（絶縁紙）５に包まれてスロット２１に径方向に並んで挿入される。

セグメントコイル６は紙面上方を山側、下方を接続側と呼ぶ。絶縁体５は軸方向（図３の上下方向）に固定子鉄心２００よりも少し長く、スロット２１から突出する構成となっている。

そして、固定子鉄心２００のすべてのスロット２１にセグメントコイル６を挿入後、図４に示すように、一斉にセグメントコイル６を固定子鉄心２００の周方向に曲げる。このときに、図４の下方の絶縁紙５の破損を抑制することが本発明の解決すべき課題である。

図５は、セグメントコイル６の結線方法を示す図であり、３相モータの１相分のコイルだけを示す図である。図５において、スロット番号１～１２が示されている。

図５の、太い実線は紙面手前におけるセグメントコイル６の山側を示し、二重線は紙面向こう側の接続側を示し、セグメントコイル６をスロット２１に挿入後に固定子鉄心２００の周方向に折り曲げて開く。そして、セグメントコイル６の折り曲げ部分を隣のセグメントコイル６と溶接点７で接続する。

たとえば、直列回路（１）は、セグメントコイル６Ａが１番スロット２１の２層目と４番スロット２１の１層目に跨って紙面手前から固定子鉄心２００に差し込まれる。また、セグメントコイル６Ｂも７番スロット２１の２層目と１０番スロットの１層目に差し込まれ、セグメントコイル６Ｂの紙面左側の接続側の曲げ部を、セグメントコイル６Ａの紙面右側の曲げ部と溶接点７で接続する。これを繰り返し、固定子コア２００を１周することで、固定子コイル（セグメントコイル）６はいわゆる波巻きにより巻線が形成される。

直列回路（２）から直列回路（４）も同様に、セグメントコイル６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆ、６Ｇ、６Ｈにより巻線を形成し、４周分のコイルができる。それらを３相分作ることで固定子巻線が完成する。

このように、セグメントコイル６は、１、２層で一周し、次の３、４層で一周するため、スロット２１の中に並べられる導体本数（コイル本数）は偶数になる。

図６は、本発明の実施例１におけるスロット２１内部のコイル６（６１、６２、６３、６４）と絶縁体５（絶縁紙５１Ｂ、５１Ｓ）の配置を示す図である。

図６において、スロット２１には、スロット２１の内壁に沿って、各コイル６１～６４を囲むようにシート状の絶縁体５１Ｓ（略Ｓ字の絶縁紙）と５１Ｂがあり、その絶縁体に囲まれてコイル６１、６２、６３、６４が、固定子鉄心２００の径方向に偶数本並ぶ配置となる。本発明の実施例１の特徴は絶縁体５１Ｓと５１Ｂの二種類の絶縁体５を用いる点にある。絶縁体５１Ｓと５１Ｂはそれぞれ絶縁紙を折り曲げて作成される。

絶縁紙５１Ｂは一枚の絶縁紙であり、コイル６４の左辺の上端側（固定子鉄心２００の外周側）から始まり（始端部）、コイル６４を反時計方向に回って包囲し、コイル６４の左辺の上部から下方向（固定子鉄心２００の内周側方向）に向かい、コイル６３の左辺の下部近辺から反時計方向に回ってコイル６３を包囲し、コイル６３の左辺の下端部にて終了する（終端部）。これによって、絶縁紙５１Ｂは、略Ｂ字の形でコイル６４と６３を一本ずつ囲んでコイル６３の左辺で終わる構成となっている。

この場合、絶縁紙５１Ｂの重なり部９Ｃは、固定子鉄心２００の周方向に対して二重になっている点が絶縁紙５１Ｂの技術的特徴の一つである。

この重なり部９Ｃがない単にＢ字形状の絶縁紙では、コイル６４の左下隅から始まり、コイル６３の左上隅となり、重なりはできない。

この場合、コイル６４と６３はコイル間の空間距離しか絶縁距離が無く、高電圧のモータに対応できないが、絶縁紙５１Ｂの構成だとコイル６４の左上隅から、コイル６３の左下隅までの絶縁沿面距離を確保できる。

絶縁紙５１Ｂのような構成により絶縁沿面距離を確保することで、高電圧のモータに対応した絶縁構成とすることができる。

一方、絶縁紙５１Ｓも一枚の絶縁紙であり、コイル６２の下辺左隅（下辺左端側）から始まり（始端部）、コイル６２を反時計方向に回って包囲し、コイル６２の下辺左端部から右方向（固定子鉄心２００の周方向）に向かい、コイル６１の右辺の上端部近辺から時計方向に回ってコイル６１を包囲し、コイル６１の上辺の右端部にて終了する（終端部）。これによって、絶縁紙５１Ｓは、略Ｓ字の形でコイル６２と６１を一本ずつ囲んでコイル６１の上辺の右端部で終わる構成となっている。

つまり、スロット２１の内周側の絶縁紙５１Ｓの始端部は２つのコイル６１と６２との間から始まって略Ｓ字に２つのコイル６１及び６２を巻いて（包囲して）２つのコイル６１と６２との間で終わり、その２つのコイル６１と６２との間で３層の絶縁紙になるよう形成される。

外周側の絶縁紙５１Ｂの始端部は、２つのコイル６３又は６４の側面から始まり、１つのコイル６３又は６４を巻いたあと、略Ｂ字状にもう１つのコイル６３又は６４を巻いて、始端部の位置するコイル６３又は６４の側面と同じ側面で終端部となり、２枚重なるように形成される。

絶縁紙５１Ｓの重なり部９Ｒは、固定子鉄心２００の径方向に対して三重になっている。この重なり部９Ｒがない単にＳ字絶縁紙の場合、コイル６２の下辺右隅から始まり、コイル６２を包囲し、コイル６１の上辺左隅で終わる。
この場合、コイル６２と６１の絶縁距離は、コイル６１と６２とティースの間の距離しかなくなり、高電圧のモータに対応できない。

しかし、絶縁紙５１Ｓのように、重なり部９Ｒがある構成であれば、コイル６２の絶縁沿面距離は、コイル６２の左下隅から、ティース２２まで確保できる。このように絶縁距離を確保することで、高電圧のモータに対応した絶縁構成とすることができる。

次に、本発明の実施例１の効果を図７と図８を用いて説明する。

図７は、本発明とは異なる構成を示す図であり、図８は本発明の実施例１の構成を示す図である。

図７に示す絶縁紙の構成と図８に示す絶縁紙５１Ｓとの違いは固定子鉄心２００の内周側の絶縁紙の形状である。

図８に示す略Ｓ字の絶縁紙５１Ｓは図７の略Ｂ字の絶縁紙５１Ｂに比べて破れにくい。

スロット２１に挿入されたコイル６１と６２、および、６３と６４は、図５を参照して説明したように、セグメントコイルの接続側で、コイルは交互に逆方向に曲げられる。このコイルの曲げに引きずられて絶縁紙の部分が開かれる力が働き、絶縁紙が破れる。

特に、コイル６１と６２は固定子鉄心２００の内周側にあるため、外周側のコイル６３と６４よりも固定子鉄心２００の径方向にも曲げられる力が働き、絶縁紙を開こうとする力がより大きく働く。このため、図７に示した、外周側と内周側とで絶縁紙形状が変わらない５１Ｂの形状では、内周側の絶縁紙の特にコイル６１の下辺右隅が破れやすい。

一方、本発明の実施例１によれば、図８に示すように、内周側は、略Ｓ字状となっているため、コイルが曲げられたときに、絶縁紙５１Ｓが開くことができ、絶縁紙５１Ｓが破れる方向への力が緩和される。このため、絶縁紙５１Ｓが破れにくくなり不良率が減る。つまり、スロット２１の中のコイルは、２つずつ１枚の絶縁紙で包囲され、スロット２１の中の２つのコイルのうちの最内周に位置するコイルを囲む絶縁紙５１Ｓの端部が、２つのコイルの間に位置し、最内周に位置するコイルが曲げられる方向が絶縁紙５１Ｓの端部と周方向で互いに反対側である。

ここで、絶縁紙破れを防ぐだけなら、外周側にある絶縁紙も５１Ｓと同様の略Ｓ字形状にすればよいが、略Ｓ字形状の絶縁紙は略Ｂ字に形状の絶縁紙と比べてモータの性能が低下するという問題がある。その点での本発明の実施例１の効果について図９を参照して説明する。図９は実施例１の効果を説明するための図である。

モータの高電圧化に伴いコイルの巻数が増えるのは周知である。スロット内のコイル数の増加に伴い、コイル間の絶縁紙の層数が増え、コイルの高密度実装というモータの小型化要求に反することになる。

スロット内のコイルの総断面積とスロットの面積比である占積率を高くすることは、小型化が求められる自動車用モータでは必須であり、この占積率を高くするためにコイルの形状を四角にしている。このとき、略Ｓ字の絶縁紙５１Ｓはその絶縁紙５１Ｓが包む二つのコイル間に３層の紙の厚さが必要である。

図９の（ａ）の丸で囲んだ数値３は上述した３層を意味する。

一方、略Ｂ字の絶縁紙５１Ｂは、絶縁紙５１Ｂが包む二つのコイル間には２層の紙の厚さがあればよい。２層の厚さを示す部分を丸２で示す。

このため、コイルの本数が増えると、同じコイルを包む場合に、略Ｓ字形状の絶縁紙を増加すると、絶縁紙の径方向の層数合計が異なることになる。

図９の（ａ）は本発明の実施例１を示し、図９の（ｂ）はすべて略Ｓ字の絶縁紙５１Ｓを使用する場合の例を示す。

図９の（ｂ）の例と比較して、図９の（ａ）に示した本発明の実施例１のほうがスロットの高さを抑えることが可能である。図９の（ａ）、（ｂ）はコイルの本数が６本の場合の例であるが、コイルの本数が８本の場合も同様である。

コイルの本数が８本の場合の例を図９の（ｃ）と（ｄ）で比較している。

モータの外径を同じとすれば、固定子鉄心２００の周方向磁路であるコアバック部２３の高さｈ１は、図９の（ｂ）の例のｈ２よりも大きくとることができる。磁路はある程度の太さがないと鉄の磁気飽和により磁気抵抗が上がり、モータの電磁力が弱くなるためである。

このため、本発明の例である図９の（ａ）と（ｃ）は、本発明とは異なる例である図９の（ｂ）や（ｄ）よりもモータの性能、具体的にはトルクが大きくなる。あるいは、図９の（ｂ）のｈ２をｈ１と同じにすれば、モータは径が大きくなるため、小型化の要求にこたえることができない。

以上のように、本発明の実施例１のように、固定子鉄心２００の内周側に位置する破れやすい絶縁紙だけを略Ｓ字状にし、それよりも外側の絶縁紙の形状を略Ｂ字状にすることで、高電圧化に対応し、かつ、絶縁紙の破れが少なく、性能の良いモータとすることができる。

つまり、本発明の実施例１によれば、固定子のコイルがスロットの外側で曲げられても、それにより破損の発生が抑制可能な絶縁体構造を有する回転電機に用いられる固定子を実現することができる。

また、コイルの上記絶縁体構造を有する固定子を備える回転電機械を実現することができる。

以上に示した例は、二種類の絶縁紙をそれぞれ略Ｂ字と略Ｓ字に形成して二つのコイルを、一つ一つを独立して絶縁紙を巻くような例であるが、本発明は他の絶縁紙形状でも実現できる。例えば、二つのコイルが同相である場合には、絶縁はコイルのエナメル線だけで担保できる電圧ならば、図１０に示す実施例１の変形例のように、二つのコイルまとめて一周させて絶縁紙を巻けばよい。その際に、最内周の２個のコイルを包む絶縁紙は、径方向に２層になる重なりがあるようにし、外周側の絶縁紙は周方向に２層重なるようにする。これにより、絶縁紙の破れを防ぐことができるのは、上述の例と同様な理由である。

また、図１１に示す実施例１の他の変形例のように、略Ｂ字形状ではあるが、最内周の１つのコイルの絶縁紙だけが破れやすいので、その一つのコイルの絶縁紙５１ＢＶ（変形Ｂ字の絶縁紙）のみ、周方向に２層に重ならないように構成することもできる。つまり、図１１に示す例は、スロット２１の内周側の絶縁紙５１ＢＶは、二つのコイルを一枚の絶縁紙で包み、二つのコイルの間から始まり、内周側のコイルを一重に巻いた後、外周側のコイルを一周し、さらに、外径側に巻き、径方向に絶縁紙が２枚重なるように形成されている。

さらに、図１２に示す実施例１のさらに他の変形例のように、一枚の絶縁紙で一つずつのコイルを包むように構成する際に、最内周のコイルの絶縁紙は、径方向に２枚に重なる面が、スロット２１の最内周側である。つまり、最内周のコイルのみ、絶縁紙５１Ｑ（径方向に２枚重なる絶縁紙（第２の絶縁紙））の重なりを径方向にし、それ以外のコイルは径方向に重ねる絶縁紙５１Ｄ（周方向２枚重なり絶縁紙（第１の絶縁紙））とすることもできる。

また、図１２の例では、最内周の絶縁紙５１Ｑは、内周側で径方向に重ねれば、さらに絶縁紙は、捻りに対して開きやすく、破れを防止することができる。

（実施例２）
次に、本発明の実施例２について説明する。

図１３は、実施例２の概略構成図である。図１３において、略Ｂ字絶縁紙５１Ｂの重なり部９Ｃは固定子鉄心２００の周方向に２層になっており、その分、略Ｓ字絶縁紙５１Ｓよりもスロットの横幅（周方向）が広く必要である。その結果、スロット２１の幅を一定とすると、略Ｂ字の絶縁紙５１Ｂを一部でも採用するとティース２２の横幅が細くなってしまう。

しかし、モータは円形なので、外周側のティース幅Ｗ１と内周側のティース幅Ｗ２では、Ｗ２の方が小さく、磁路としてはＷ２がネックとなる。

そこで、本実施例２では、最内周の略Ｓ字絶縁紙５１Ｓの部分については、ティース幅を太くする。つまり、径方向に２枚（２層）重なる絶縁紙で包囲されたコイルが配置される内周側のスロット幅（周方向幅）は、周方向に２枚（２層）重なる絶縁紙で包囲されたコイルが配置される外周側のスロット幅（周方向幅）よりも狭くなっている（小となっている）。これにより、最も狭い部分のティース幅Ｗ２を広げることができ、磁路のネックを作らずに済む。

つまり、実施例２によれば、実施例１と同様な効果を得ることができる他、絶縁紙の重なる方向に着目し、その厚さにあわせてティースの内周側を広くする構成となっているので、モータのトルクを向上させることができる。

（実施例３）
次に、本発明の実施例３について説明する。

図１４は実施例３の概略説明図である。

実施例３の考え方は、実施例２と同様であり、絶縁紙の重なる方向に着目し、それにあわせて、コイルの断面形状を変える例である。

図１４において、コイル６１と６２は断面形状が異なり、固定子鉄心２００の内周側コイル６２の方が外周側コイル６１より絶縁紙の幅の分だけ、固定子鉄心２００の周方向寸法を大とし、幅広にしている。コイル６１の断面積と６２の断面積はほぼ同一であることが望ましい。これによる効果としては、コイル６２の交流損失が減ることが上げられる。近接効果による交流損は大型回転機では良く知られているが、その損失は素線コイルの径方向高さの４乗と周波数の２乗に比例することが知られている。

高速回転で周波数があがるとこの損失が支配的になる。

実施例３においても、実施例１と同様な効果を得ることができる他、交流損失を低減し、効率を向上することができるという効果を得ることができる。

（実施例４）
次に、実施例４について説明する。

図１５、図１６は、実施例４の概略説明図である。この実施例４では絶縁体は紙ではなく、成形樹脂であり、二つの同じ形状の成形樹脂を組み合わせて、２個ずつコイルを絶縁している例である。

成形樹脂のボビンをコイル絶縁に用いることは一般的だが、薄い樹脂にすると割れが発生し、絶縁紙と同様に製品不良になる。これを防ぐため、コイルを曲げるときに、樹脂ボビンが広がるように、内周側の樹脂ボビンは周方向に分かれるようにし、外周側の樹脂ボビンは径方向に分かれるようにする。

図１５に示した例では、固定子鉄心２００の内周側に２つのＣ字形絶縁ボビン５２Ｃ、外周側には、２つのＵ字形絶縁ボビン５２Ｕとし、２個のボビンで二つのコイルを絶縁する。内周側の２つのＣ字形絶縁ボビン５２Ｃは、それぞれの開口側を固定子鉄心２００の周方向に互いに対向させながら２つのコイルを包囲し、径方向に２層重なる面を有する。また、外周側の２つのＵ字形絶縁ボビン５２Ｕは、それぞれの開口側を固定子鉄心２００の径方向に互いに対向させながら２つのコイルを包囲し、周方向に２層重なる面を有する。

この図１５に示す例では、２個ずつのコイルは同相として、一組のボビンで絶縁される二つのコイル間はコイルに被覆されたエナメルだけで担保する。

図１６は、コイル一本ずつの絶縁が必要な場合のボビンの形状を示す図である。図１６において、ボビン５２ＡはＡ字形絶縁ボビンとし、一方のＡ字形絶縁ボビンボビン５２Ａは、Ａ字形状であり、他方のボビン５２Ａは、Ａが上下逆転した逆Ａ字形絶縁ボビンとなり、２つのボビン５２Ａが互いに組み合わさり、２つのコイルのそれぞれを絶縁し、コイル間の絶縁を確保する。図１６に示した例において、内周側の２つのＥ字形絶縁ボビン５２Ｅは、径方向に互い重なる面を有する。また、外周側の２つのＡ字形絶縁ボビン５２Ａは、周方向に互いに重なる面を有する。

また、ボビン５２ＥはＥ字形絶縁ボビンとし、一方のボビン５２Ｅは、Ｅ字形状であり、他方のボビン５２Ｅは、Ｅが左右逆転した形状となり、２つのボビン５２Ｅが互いに組み合わさり、２つのコイルのそれぞれを絶縁し、コイル間の絶縁を確保する。

特徴的なのは、Ｅ字形絶縁ボビン５２Ｅであり、周方向にはボビン５２Ｅが互いに重なる部分を設けていない。これにより、コイル曲げ時に２つのボビン５２Ｅが互いに分かれる方向に移動し、割れることが抑制される。

図１５に示した例は、低圧用であり、図１６に示した例は高圧用である。

実施例４においても実施例１と同様な効果を得ることができる。

以上のように、本発明によれば、固定子のコイルがスロットの外側で曲げられても、それにより破損の発生が抑制可能な絶縁体構造を有する回転電機に用いられる固定子を実現することができる。

また、コイルの上記絶縁体構造を有する固定子を備える回転電機械を実現することができる。

なお、図１０、１１、１２および、図１５、１６に示した構成において、実施例２と実施例３に示したスロットの幅を変えることや、コイルの断面形状を変えることができるのはいうまでも無い。

また、上述した例は、セグメントコイルが平角線の場合の例であるが、丸型線であっても本発明は適用可能である。

また、上述した例は、４つ以上のコイルが固定子鉄心２００の径方向に並べられた例であるが、２つのコイルが固定子鉄心２００の径方向に並べられた例にも本発明は適用可能である。

１・・・回転電機、４・・・永久磁石、５・・・絶縁体（絶縁紙）、６、６Ａ～６Ｈ・・・セグメントコイル（成形コイル）、７・・・溶接点、９Ｃ、９Ｒ・・・絶縁体重なり部、１１・・・エンドブラケット、１２・・・ハウジング、
２０・・・固定子、２１・・・スロット、２２・・・ティース、２３・・・コアバック、３０・・・回転子、５１Ｂ・・・略Ｂ字の絶縁紙、５１Ｄ・・・周方向２枚重なり絶縁紙、５１ＢＶ・・・変形Ｂ字の絶縁紙、５１Ｑ・・・径方向２枚重なり絶縁紙、５１Ｓ・・・略Ｓ字の絶縁紙、５２Ａ・・・Ａ字形絶縁ボビン、５２Ｃ・・・Ｃ字形絶縁ボビン、５２Ｅ・・・Ｅ字形絶縁ボビン、５２Ｕ・・・Ｕ字形絶縁ボビン、６１～６４・・・コイル、７０・・・シャフト、７１・・・ベアリング、２００・・・固定子鉄心、３００・・・回転子鉄心

Claims (10)

1. 複数のスロットが形成された固定子鉄心と、
   前記複数のスロットのそれぞれの中に、前記固定子鉄心の径方向に沿って複数並べられる複数のコイルと、
   前記コイルのうちの一つ又は複数ずつ包囲する絶縁体と、
   を備え、
   前記絶縁体は、
   前記スロットの前記固定子鉄心の内周側に配置される少なくとも一つの前記コイルに対して前記固定子鉄心の径方向に少なくとも２層重なり、前記固定子鉄心の周方向には、１層となっており、
   前記絶縁体は折り曲げて作成された絶縁紙であり、
   前記スロットの内周側の絶縁紙の始端部は２つのコイルの間から始まって略Ｓ字に前記２つのコイルを包囲して前記２つのコイルの間で終わり、前記２つのコイルの間に３層の絶縁紙になるよう形成され、
   前記スロットの外周側の絶縁紙の始端部は、２つのコイルの側面から始まり、１つのコイルを巻いたあと、略Ｂ字状にもう１つのコイルを巻いて、前記始端部の位置するコイル側面と同じコイル側面で終端部となり、２枚重なるように形成されることを特徴とする回転電機に用いられる固定子。
2. 複数のスロットが形成された固定子鉄心と、
   前記複数のスロットのそれぞれの中に、前記固定子鉄心の径方向に沿って複数並べられる複数のコイルと、
   前記コイルのうちの一つ又は複数ずつ包囲する絶縁体と、
   を備え、
   前記絶縁体は、
   前記スロットの前記固定子鉄心の内周側に配置される少なくとも一つの前記コイルに対して前記固定子鉄心の径方向に少なくとも２層重なり、前記固定子鉄心の周方向には、１層となっており、
   前記絶縁体は折り曲げて作成された絶縁紙であり、
   前記スロットの中のコイルは、１つずつ、あるいは２つずつ、絶縁紙で包囲され、前記絶縁紙は、周方向に２枚に重なる第１の絶縁紙と、径方向に重なる第２の絶縁紙を有し、前記スロットの最内周の絶縁紙は、径方向に２枚に重なることを特徴とする回転電機に用いられる固定子。
3. 請求項２に記載の回転電機に用いられる固定子において、
   最内周のコイルの絶縁紙は、径方向に２枚に重なる面が、前記スロットの最内周側であることを特徴とする回転電機に用いられる固定子。
4. 請求項２に記載の回転電機に用いられる固定子において、
   前記スロットの中のコイルは、２つずつ絶縁紙で包囲され、前記スロットの中の２つのコイルのうちの最内周に位置するコイルを囲む絶縁紙の端部が、前記２つのコイルの間に位置し、前記最内周に位置するコイルが曲げられる方向が前記絶縁紙の端部と周方向で互いに反対側であることを特徴とする回転電機に用いられる固定子。
5. 複数のスロットが形成された固定子鉄心と、
   前記複数のスロットのそれぞれの中に、前記固定子鉄心の径方向に沿って複数並べられる複数のコイルと、
   前記コイルのうちの一つ又は複数ずつ包囲する絶縁体と、
   を備え、
   前記絶縁体は、
   前記スロットの前記固定子鉄心の内周側に配置される少なくとも一つの前記コイルに対して前記固定子鉄心の径方向に少なくとも２層重なり、前記固定子鉄心の周方向には、１層となっており、
   前記絶縁体は折り曲げて作成された絶縁紙であり、
   前記スロットの内周側の前記絶縁紙は、二つのコイルを一枚の絶縁紙で包み、二つのコイルの間から始まり、内周側のコイルを一重に巻いた後、外周側のコイルを一周し、さらに、外径側に巻き、径方向に絶縁紙が２枚重なるように形成されていることを特徴とする回転電機に用いられる固定子。
6. 請求項１に記載の回転電機に用いられる固定子において、
   前記スロットの内周側に配置される前記コイルの断面形状は、前記スロットの外周側に配置されるコイルの断面形状に対して、前記固定子鉄心の周方向寸法が大であることを特徴とする回転電機に用いられる固定子。
7. 請求項１に記載の回転電機に用いられる固定子において、
   前記径方向に２層重なる絶縁紙で包囲されたコイルが配置される前記内周側のスロットの周方向幅は、前記固定子鉄心の外周側に配置されるコイルのスロットの周方向幅より小であることを特徴とする回転電機に用いられる固定子。
8. 複数のスロットが形成された固定子鉄心と、
   前記複数のスロットのそれぞれの中に、前記固定子鉄心の径方向に沿って複数並べられる複数のコイルと、
   前記コイルのうちの一つ又は複数ずつ包囲する絶縁体と、
   を備え、
   前記絶縁体は、
   前記スロットの前記固定子鉄心の内周側に配置される少なくとも一つの前記コイルに対して前記固定子鉄心の径方向に少なくとも２層重なり、前記固定子鉄心の周方向には、１層となっており、
   前記絶縁体は成形した２つの樹脂ボビンであり、
   外周側に配置されるコイルは、前記径方向に分割できる２つの前記樹脂ボビンにより包囲され、内周側に配置されるコイルは、前記周方向に分割できる２つの前記樹脂ボビンにより包囲され、前記外周側に配置されるコイルを包囲する２つの前記樹脂ボビンは、前記周方向に互いに重なる面があり、内周側の絶縁紙は、径方向に互いに重なる面があることを特徴とする回転電機に用いられる固定子。
9. 請求項６に記載の回転電機に用いられる固定子において、
   前記内周側に配置される前記コイルの断面積と前記外周側に配置されるコイルの断面積は、ほぼ同一であることを特徴とする回転電機に用いられる固定子。
10. 請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載の固定子と、回転子とを備えることを特徴とする回転電機。

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