(57)【要約】【課題】コイルエンド成形圧縮時のコイルエンドの動きに対して、破れやずれを防止することができる回転電機の相間絶縁紙及び回転電機を提供する。【解決手段】本実施形態の回転電機の相間絶縁紙は、固定子鉄心の軸方向両端部において複数相の固定子コイルのコイルエンド間を絶縁可能な形状に形成された一対の相間絶縁紙本体と、この一対の相間絶縁紙本体を繋ぐように設けられて固定子鉄心のスロット内に位置する連結条部とを有している。相間絶縁紙本体は複数の層からなり、この複数の層のうち固定子鉄心の外周側に位置する外層と前記コイルエンドのマグネットワイヤとの摩擦係数は、固定子鉄心の内周側に位置する内層と前記コイルエンドのマグネットワイヤとの摩擦係数よりも大とした。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心の軸方向両端部において複数相の固定子コイルのコイルエンド間を絶縁可能な形状に形成された一対の相間絶縁紙本体と、
この一対の相間絶縁紙本体を繋ぐように設けられて前記固定子鉄心のスロット内に位置する連結条部とを有し、
前記相間絶縁紙本体は複数の層からなり、該複数の層のうち前記固定子鉄心の外周側に位置する外層と前記コイルエンドのマグネットワイヤとの摩擦係数は、前記固定子鉄心の内周側に位置する内層と前記コイルエンドのマグネットワイヤとの摩擦係数よりも大としたことを特徴とする回転電機の相間絶縁紙。
【請求項２】
前記相間絶縁紙本体は、中間層を有し、該中間層の一方の面には前記外層を貼付けるとともに他方の面には前記内層を貼付けて３層構造とすることを特徴とする請求項１記載の回転電機の相間絶縁紙。
【請求項３】
前記相間絶縁紙本体は、前記外層と前記内層とを貼り合せた２層構造とすることを特徴とする請求項１記載の回転電機の相間絶縁紙。
【請求項４】
前記相間絶縁紙本体は、中間層を有し、該中間層の一方の面には増摩擦処理を施して前記外層とし、他方の面には減摩擦処理を施して前記内層とすることを特徴とする請求項１記載の回転電機の相間絶縁紙。
【請求項５】
前記相間絶縁紙本体は、中間層を有し、該中間層の一方の面は前記コイルエンドの拡開方向における該コイルエンドのマグネットワイヤとの摩擦係数を増加させる表面処理を施して前記外層としたことを特徴とする請求項１記載の回転電機の相間絶縁紙。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項記載の相間絶縁紙を用いたことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、回転電機の相間絶縁紙及び回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機においては、その固定子コイルのコイルエンド間に相間絶縁紙を設けて、コイルエンド相間を絶縁するようにしている。この相間絶縁紙としては、耐熱性、耐油性、機械的強度などを考慮して、例えばアラミドポリマーからなるアラミド紙単体や、このアラミド紙の両面を電気的絶縁性に優れたポリエチレンナフタレートフィルムで挟んで構成された３層構造のシート材などがよく用いられる。
【０００３】
ところで、近年、地球環境の問題から電気自動車（ハイブリッド車を含む）が注目されてきており、その駆動源としての車載用の回転電機の小型化が望まれている。
このため、従来では、固定子鉄心の両端部から外方に大きく突出する固定子コイルのコイルエンドを、固定子鉄心の外周方向に拡開成形して、軸方向に圧縮してコイルエンドの突出寸法を小さくすることが行われている。しかし、前述のシート材による相間絶縁紙では、コイルエンド成形圧縮時におけるコイルエンドの変形量を吸収しきれず、相間絶縁紙に破れやずれなどが生じる不具合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２８８０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、固定子コイルのコイルエンド成形圧縮時のコイルエンドの動きに対して、破れやずれを防止することができる回転電機の相間絶縁紙及び回転電機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態の回転電機の相間絶縁紙は、固定子鉄心の軸方向両端部において複数相の固定子コイルのコイルエンド間を絶縁可能な形状に形成された一対の相間絶縁紙本体と、この一対の相間絶縁紙本体を繋ぐように設けられて前記固定子鉄心のスロット内に位置する連結条部とを有し、前記相間絶縁紙本体は複数の層からなり、該複数の層のうち前記固定子鉄心の外周側に位置する外層と前記コイルエンドのマグネットワイヤとの摩擦係数は、前記固定子鉄心の内周側に位置する内層と前記コイルエンドのマグネットワイヤとの摩擦係数よりも大としたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態を示す３相の固定子コイル及び相間絶縁紙が配置された状態の固定子の斜視図
【図２】（ａ）はコイルエンドの成形前における固定子の断面図、（ｂ）はコイルエンドの成形後における固定子の断面図
【図３】（ａ）は折り曲げ部が延びていない状態にある相間絶縁紙の斜視図、（ｂ）は折り曲げ部が延びた状態にある相間絶縁紙の斜視図
【図４】コイルエンドを糸にて緊縛した状態で示す固定子の展開図
【図５】図３のＡ―Ａ線に沿う断面図
【図６】第２の実施形態を示す図５相当図
【図７】第３の実施形態を示す図５相当図
【図８】第４の実施形態を示す図５相当図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施形態）
以下、車載用回転電機に適用される第１の実施形態について、図１から図５を参照して説明する。
図１に示すように、固定子１は、複数のスロット２を備えた円筒状の固定子鉄心３を有して構成されている。このスロット２内には、スロット絶縁紙４（図２参照）を介して複数相（本実施形態では、Ｕ、Ｖ、Ｗの３相）の固定子コイル５が挿通され、その両端部はコイルエンド６として固定子鉄心３から突出している。また、図２にも示すように、複数相の固定子コイル５のコイルエンド６（Ｕ）、６（Ｖ）間及び６（Ｖ）、６（Ｗ）間には、各相間にそれぞれ複数枚の、例えば４枚ずつ、合計８枚の相間絶縁紙７が配設されている。
【０００９】
相間絶縁紙７は、図３に示すように、複数相のコイルエンド６間を絶縁可能となるように長尺なほぼ矩形状に形成された一対の相間絶縁紙本体８と、この一対の相間絶縁紙本体８を繋ぐようにこれらと一体的に形成された３本の連結条部９とから構成されている。一対の相間絶縁紙本体８において、該相間絶縁紙本体８同士が対向する側には、台形状の切欠部１０が２箇所ずつ形成されている。更に、一対の相間絶縁紙本体８には、該相間絶縁紙本体８の長手方向に対して２段階の段差を有する折曲部１１が２箇所ずつに形成されている。即ち、一対の相間絶縁紙本体８は左右対称の形状になっている。これにより、相間絶縁紙本体８は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、長手方向に伸縮可能（図３（ｂ）が延びた状態）となっている。
【００１０】
図５で、図３におけるＡ−Ａ線に沿って相間絶縁紙本体８の断面を示すように、相間絶縁紙本体８は、中間層８ａの一方の面（固定子鉄心３の外周側に位置する面）に外層８ｂが貼付けられるとともに、他方の面（固定子鉄心３の内周側に位置する面）に内層８ｃが貼付けられて、複数層たる３層に構成されている。中間層８ａには、例えば、アラミド紙に高温高圧でのカレンダ処理が施されて高密度化された、電気的絶縁性能に優れる耐熱絶縁紙が用いられる。外層８ｂには、例えば、アラミド紙に前記のようなカレンダ処理が施されていない、柔軟性に富んだ耐熱絶縁紙が用いられる。この場合、前記カレンダ処理が施された中間層８ａに用いられる耐熱絶縁紙に比べて、カレンダ処理が施されていない外層８ｂは、コイルエンド６のマグネットワイヤ（例えば、エナメル線）との摩擦力が大きい。
【００１１】
また、内層８ｃには、例えば、低摩擦性能に優れたフッ素樹脂（例えば、四フッ化エチレン樹脂）などからなる耐熱絶縁紙が用いられる。この場合、前記カレンダ処理が施された中間層８ａに用いられる耐熱絶縁紙に比べて、フッ素樹脂からなる内層８ｃは、コイルエンド６のマグネットワイヤとの摩擦力が小さい。これにより、外層８ｂとコイルエンド６のマグネットワイヤとの摩擦係数は、内層８ｃとコイルエンド６のマグネットワイヤとの摩擦係数より大きいこととなる。
【００１２】
ここで、本実施形態では、前記３層構造とした１枚の耐熱絶縁紙を打抜加工することによって、一対の相間絶縁紙本体８及びこれらを繋ぐ連結条部９が一体的に形成される。このため、連結条部９も相間絶縁紙本体８と同様の３層構造となっている。ちなみに、この一対の相間絶縁紙本体８を、該相間絶縁紙本体８とは別体（及び別部材）に作られた連結条部で連結させて構成しても良い。この場合、該連結条部は耐熱絶縁性等を備えていれば良い。
【００１３】
このような構成の一つの相間絶縁紙７は、前述した図２（ａ）のように、相間絶縁紙本体８が複数相たるＵ、Ｖ相のコイルエンド６（Ｕ）、６（Ｖ）間に位置するように配置され、他の相間絶縁紙７は、相間絶縁紙本体８が複数相たるＶ、Ｗ相のコイルエンド６（Ｖ）、６（Ｗ）間に位置するように配置される。この場合、相間絶縁紙７の３本の連結条部９は、固定子鉄心３の適宜のスロット２内に位置されている。図４では、説明の便宜上、連結条部９が位置するスロットを符号２ａで示す。
【００１４】
なお、固定子鉄心３のスロット２内には、まず、三相の固定子コイル５（Ｕ）、５（Ｖ）、５（Ｗ）のうち、外周側に位置するＷ相の固定子コイル５（Ｗ）が最初に挿入される。次に、コイルエンド６（Ｗ）、６（Ｖ）間に配置される相間絶縁紙７の連結条部９が挿入されて配置される。このとき、カレンダ処理が施されていない、即ち、マグネットワイヤとの摩擦係数が大きい外層８ｂは、Ｗ相のコイルエンド６（Ｗ）と接触する向きに配置され、マグネットワイヤとの摩擦係数が小さい内層８ｃは、Ｖ相のコイルエンド６（Ｖ）と接触する向きに配置される。
【００１５】
次に、他のスロット２内に、Ｖ相の固定子コイル５（Ｖ）が挿入される。そして、コイルエンド６（Ｖ）、６（Ｕ）間に配置される相間絶縁紙７の連結条部９が挿入されて配置される。このときも同じく、カレンダ処理が施されていない、マグネットワイヤとの摩擦係数が大きい外層８ｂは、Ｖ相のコイルエンド６（Ｖ）と接触する向きに配置され、マグネットワイヤとの摩擦係数が小さい内層８ｃは、Ｕ相のコイルエンド６（Ｕ）と接触する向きに配置される。そして、更に他のスロット２内に、内層側に位置するＵ相の固定子コイル５（Ｕ）が挿入される。これにより、各相コイルエンド間は相間絶縁紙７によって絶縁される。
【００１６】
その後、コイルエンド６は、固定子１の小型化のために、図２（ｂ）に示すように、固定子鉄心３の外周方向（図２において上方向）に拡開されるように成形されて、且つ、中心方向（図２において左右中央方向）に圧縮される。このとき、図４（この図４では、折曲部１１が延びた状態になっている）に示すように、相間絶縁紙本体８部分がコイルエンド６とともに糸１２（図４では説明の便宜上、Ｕ相のコイルエンド６（Ｕ）のみを糸１２にて緊縛するように図示している。）にて緊縛される。この状態で該コイルエンド６にはワニスが滴下され、このワニスを固定子コイル５に含浸させることにより全体が固められて固定子１が構成される。
【００１７】
ここで、前述のようにコイルエンド６には、固定子１の小型化のための成形時に長手方向あるいは幅方向に対して力（引張力）が加えられる。これにより、相間絶縁紙７にもコイルエンド６と同様な力が作用してしまう。また、固定子コイル５が配置される位置、つまり、各相におけるコイルエンド６（Ｕ）、６（Ｖ）、６（Ｗ）によって成形圧縮される際のコイルエンド６の変形量が異なるため、相間絶縁紙本体８の表裏面が異なる向きや大きさの力で引っ張られてしまい、相間絶縁紙７にしわや破れが生じる虞があった。
【００１８】
しかしながら、本実施形態は上記問題を解決し得る構成としている。ここで、本実施形態の作用効果について図２を参照して、３相のコイルエンド６うちコイルエンド６（Ｕ）、６（Ｖ）を代表して説明する。前述の通り、相間絶縁紙本体８において、外層８ｂとコイルエンド６（Ｖ）のマグネットワイヤとの摩擦係数は、内層８ｃとコイルエンド６（Ｕ）のマグネトワイヤとの摩擦係数より大きくなっている。このため、コイルエンド６が固定子鉄心３の外周方向に拡開されるように成形されて、且つ、中心方向に圧縮されると、外層８ｂとコイルエンド６（Ｖ）とは摩擦力が大きいためずれることなく移動（及び変形）する。つまり、外層８ｂはコイルエンド６（Ｖ）の移動に追従して移動することになる。
【００１９】
これに対し、内層８ｃとコイルエンド６（Ｕ）とは摩擦力が小さいため、お互いが滑りながら移動する。つまり、内層８ｃはコイルエンド６（Ｕ）の移動には追従せずに移動することになる。これにより、相間絶縁紙本体８の表裏面には、主に外層８ｂとコイルエンド６（Ｖ）との間の摩擦力しか伝わらないため、相間絶縁紙本体８は変形量の小さい外周側のコイルエンド６（Ｖ）に追従して移動することになり、変形量の大きい内周側のコイルエンド６（Ｕ）には追従しない。従って、相間絶縁紙７の表裏面が異なった方向に引っ張られることがなく、相間絶縁紙本体８にしわが生じたり、ずれて破れてしまったりすることを極力防ぐことができる。この結果、コイルエンド６の成形圧縮時のコイルエンド６の動きに対して、効果的にしわや破れ、ずれを防止することができる。
【００２０】
また、本実施形態の相間絶縁紙７は、相間絶縁紙本体８において２段階の折曲部１１が形成されている（図３参照）。このため、コイルエンド６の成形時に相間絶縁紙本体８に対して長手方向の力（固定子鉄心３の円周方向の力）が、つまり相間絶縁紙本体８を破るような力が加わったとしても、この力は折曲部１１が、図３（ｂ）のように、延びることによって吸収されるので、相間絶縁紙本体８が破れてしまうことを極力防止することができる。
更に、相間絶縁紙本体８には切欠部１０が形成されている。このため、コイルエンド６に相間絶縁紙本体８が配設された状態でワニスを滴下しても、切欠部１０を通じてワニスが流れやすくなり、コイルエンド６及び固定子コイル５に対するワニスの浸透性を向上させることが可能となる。
そして、一対の相間絶縁紙本体８間には、これらを連結する連結条部９を３本設けるようにしたので、固定子鉄心３のスロット２に連結条部９を相通させることにより、コイルエンド６に対する相間絶縁紙７の位置決めを正確に行うことができる。
【００２１】
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態について図６を参照して説明する。
この第２の実施形態は、相間絶縁紙本体１３を、外層１３ｂ（外層８ｂに相当）と内層１３ｃ（内層８ｃに相当）とを直接貼り合せた複数層たる２層構造としている。この第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の破れやしわなどの防止効果を、２層構造の相間絶縁紙で得ることができる。ここで、この第２の実施形態は中間層を有していない分、第１の実施形態に比べて耐熱絶縁性能は若干劣ることになるが、柔軟性やコスト面では有利となる。従って、第１及び第２の実施形態を、固定子コイル５の仕様（例えば、通電量や発熱量等）に応じて適宜選択することができ、相間絶縁紙の選択肢が広がる。
【００２２】
（第３の実施形態）
図７は第３の実施形態を示し、第１の実施形態とは次の点で異なる。
第３の実施形態の相間絶縁紙本体１４は、前記中間層８ａと同様にカレンダ処理が施されたアラミド紙からなる中間層１４ａを有している。この中間層１４ａの一方の面（固定子鉄心３の外周側に位置する面）は、放電加工などの表面処理（増摩擦処理）が施されて、コイルエンド６のマグネットワイヤとの摩擦係数を増加させた外層１４ｂが形成されている。また、中間層１４ａの他方の面（固定子鉄心３の内周側に位置する面）は、減摩剤塗布や流体パラフィン塗布等の処理（減摩擦処理）が施されて、コイルエンド６のマグネットワイヤとの摩擦係数を減少させた内層１４ｃが形成されている。このように、中間層１４ａの表裏面に摩擦を増減させる処理を施すことにより、外層１４ｂ及び内層１４ｃに接触するコイルエンド６のマグネットワイヤとの摩擦係数を、外層１４ｂ側は大きく、内層１４ｃ側は小さくしている。この第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００２３】
また、この場合、低圧でカレンダ処理が施された比較的摩擦抵抗の大きいアラミド紙を母材層として、その一方の面（固定子鉄心３の外周側に位置する面）を摩擦抵抗の大きい外層とし、他方の面（固定子鉄心３の内周側に位置する面）のみに流体パラフィン塗布等の処理を施して摩擦抵抗を減少させた内層としても良い。この場合においても、摩擦抵抗の大きい外層と摩擦抵抗の小さい内層とからなる複数層たる２層構造を構成し、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００２４】
（第４の実施形態）
図８は第４の実施形態を示し、第１の実施形態とは次の点で異なる。
第４の実施形態の相間絶縁紙本体１５は、前記中間層８ａと同様にカレンダ処理が施されたアラミド紙からなる耐熱絶縁紙を母材層１５ａとし、この母材層１５ａの一方の面（固定子鉄心３の外周側に位置する面）には、例えば、樹脂やゴムからなる短繊維１６が静電植毛されて、表面の摩擦抵抗を増加させた外層１５ｂが形成されている。そして、固定子鉄心３の内周側に位置する母材層１５ａ自体を内層１５ｃとして、複数層たる２層構造を構成している。ここで、外層１５ｂにおいて、静電植毛された短繊維１６を、コイルエンド６の拡開方向におけるコイルエンド６のマグネットワイヤとの摩擦係数を増加させる方向、即ち、固定子鉄心３に向かって一方向に押し倒す（寝かす）ことにより、コイルエンド６のマグネットワイヤとの間に生じる摩擦力に方向性を持たしている。例えば、図８にいては、マグネットワイヤが右方向の移動する場合は摩擦力が大きくなり、左方向に移動する場合は摩擦力が小さくなる。
【００２５】
ここで、第４の実施形態の作用効果について図２を流用して説明する（この場合、相間絶縁紙本体８は、相間絶縁紙本体１５とする）。コイルエンド６の成形圧縮時には、コイルエンド６（Ｖ）と相間絶縁紙本体１５との拡開方向への摩擦係数は大きいため、コイルエンド６（Ｖ）の移動に追従して相間絶縁紙本体１５も移動する。しかし、コイルエンド６（Ｖ）のスプリングバックによってコイルエンド６（Ｖ）が拡開方向（成形圧縮方向）とは逆の方向に移動した場合、コイルエンド６（Ｖ）と相間絶縁紙本体１５との拡開方向とは逆の方向への摩擦係数は小さいため、相間絶縁紙本体１５はコイルエンド６（Ｖ）の移動には追従しない。従って、コイルエンド６（Ｖ）のスプリングバックによっても、相間絶縁紙本体１５（相間絶縁紙７）の位置がずれたり破れたりすることを防止することができる。
【００２６】
以上のように、本実施形態の回転電機の相間絶縁紙によれば、複数層で構成された相間絶縁紙本体において、固定子鉄心の外周側に位置する面（外層）は、固定子鉄心の内周側に位置する面（内層）よりも、コイルエンドのマグネットワイヤとの摩擦係数が大きくなるよう構成している。つまり、相間絶縁紙本体とマグネットワイヤとを接触させたとき、外層の方が内層よりも滑り難くなっている。このため、コイルエンドを成形する際にコイルエンドが拡開圧縮されると、相間絶縁紙において、コイルエンドの変形量の小さい外周側（外層側）は滑り難いためコイルエンドの移動に追従する。これに対し、コイルエンドの変形量の大きい内周側（内層側）は滑り易いためコイルエンドの移動には追従しない。これにより、相間絶縁紙本体の表裏面が異なる向きに引っ張られることがないため、相間絶縁紙にしわや破れが生じるのを防ぐことができる。
【００２７】
以上説明した回転電機の相間絶縁紙及びこれを用いた回転電機は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適宜変更して適用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
図面中、１は固定子、２はスロット、３は固定子鉄心、５は固定子コイル、６はコイルエンド、７は相間絶縁紙、８、１３、１４、１５は相間絶縁紙本体、８ａ、１４ａは中間層、８ｂ、１３ｂ、１４ｂ、１５ｂは外層、８ｃ、１３ｃ、１４ｃ、１５ｃは内層、９は連結条部を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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