(57)【要約】  【課題】相間絶縁体をステータコアに装着した後の後工程において、ステータコアへの装着後に絶縁部とブリッジ部との分離、あるいは絶縁部及びブリッジ部の切断を回避することができる相間絶縁体の提供にある。  【解決手段】モータのステータコア１０の両端部に配設されてコイルエンドの相間絶縁を行うシート状の絶縁部２１と、ステータコア１０におけるティース１１間のスロット１５内に挿入され、絶縁部２１を繋ぐ複数のブリッジ部２２とを有し、絶縁部２１及びブリッジ部２２を形成する材料が互いに異なる材料とし、絶縁部２１とブリッジ部２２が互いに連結される相間絶縁体２０であって、ブリッジ部２２は、絶縁部２１の材料よりも高弾性の材料により形成されている。  【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのステータコアの両端部に配設されてコイルエンドの相間絶縁を行うシート状の絶縁部と、前記ステータコアにおけるティース間のスロット内に挿入され、前記絶縁部を連結する複数のブリッジ部とを有し、前記絶縁部及び前記ブリッジ部を形成する材料が互いに異なる材料とする相間絶縁体であって、
前記ブリッジ部は、前記絶縁部の材料よりも高弾性の材料により形成されていることを特徴とする相間絶縁体。
【請求項２】
前記絶縁部の材料がポリエチレンナフタレートであり、前記ブリッジ部の材料がテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体であることを特徴とする請求項１記載の相間絶縁体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は相間絶縁体に関し、特に、ステータコアの両端部に配設されてコイルエンドの相間絶縁を行うシート状の絶縁部と、ステータコアにおけるティース間のスロット内に挿入され、絶縁部を連結する複数のブリッジ部とを有する相間絶縁体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、モータのステータ（固定子）では、ステータコア（固定子鉄心）のスロットに複数のコイルが挿入され、各コイルが互いに異相となるように配置されている。
ステータコアに装着された各コイルは、ステータコアの軸方向の両端面からコイルエンドがはみ出た状態にあり、また、複数のコイルエンドが径方向に重なった配置となっている。
コイルエンドにおける異相のコイル間には、シート状の相間絶縁体が介在されており、この相間絶縁体により異相のコイル間の絶縁を図っている。
近年では、モータの製作時において相間絶縁体をステータコアに自動的に装着することを図っている。
そこで、自動化に適した相間絶縁体として、ステータの両端面のコイルエンドを絶縁する一対の絶縁部と、両絶縁部を連結するブリッジ部を有する相間絶縁体が広く知られている。
【０００３】
従来の相間絶縁体としては、例えば、特許文献１に開示された相間絶縁素子が知られている。
この相間絶縁素子は、上記の相間絶縁体の絶縁部に相当する一対の平坦部と、平坦部を繋ぐブリッジ部としての連結子（コネクタ）を有しており、平坦部の材料はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）とし、連結子の材料を直線化のために予め引き伸ばしたポリエステル単繊条物質としている。
なお、絶縁部とブリッジ部は超音波による溶着により連結されている。
この種の相間絶縁体を用いることにより、相間絶縁体のブリッジ部がステータコアのスロットに容易に挿入されるとしている。
【特許文献１】特開平３−４０７３１号公報（第１−９頁、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の相間絶縁体を用いたモータの製作過程では、相間絶縁体をステータコアに装着した後の後工程において、絶縁部とブリッジ部との溶着が外れたり、絶縁部とブリッジ部が切断されたりするという問題がある。
例えば、ステータコアに装着されたコイルのコイルエンドを整形するコイルエンド整形工程では、コイルエンド及び相間絶縁体に対してステータの軸方向や半径方向のコイル整形に必要な力が加えられるため、絶縁部が互いに離れる方向への力が作用する場合があり、この場合、絶縁部とブリッジ部が分離したり、絶縁部やブリッジ部そのものが切断されたりする可能性が高くなる。
【０００５】
絶縁部とブリッジ部が分離されたり、絶縁部やブリッジ部そのものが切断されたりする場合、絶縁部がステータコアの端面から離れる方向に浮き上がり、各相のコイルが互いに接触する部分が生じる。
このように相間絶縁体がコイルから離れると、各コイルエンド間（相間）の絶縁が確保できなくなる。
また、絶縁部とブリッジ部が分離したり、絶縁部やブリッジ部そのものが切断されたりすると、絶縁部やブリッジ部の破片が生じる場合があり、これらの破片がモータ内において異物として存在するという問題も存在する。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、相間絶縁体をステータコアに装着した後の後工程において、ステータコアへの装着後に絶縁部とブリッジ部との分離、あるいは絶縁部及びブリッジ部の切断を回避することができる相間絶縁体の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するため、本発明は、モータのステータコアの両端部に配設されてコイルエンドの相間絶縁を行うシート状の絶縁部と、前記ステータコアにおけるティース間のスロット内に挿入され、前記絶縁部を繋ぐ複数のブリッジ部とを有し、前記絶縁部及び前記ブリッジ部を形成する材料が互いに異なる材料とし、前記絶縁部とブリッジ部が互いに連結される相間絶縁体であって、前記ブリッジ部は、前記絶縁部の材料よりも高弾性の材料により形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、ブリッジ部が絶縁部の材料よりも高弾性の材料により形成されていることから、例えば、ステータコアに装着した後の後工程であるコイルエンド整形工程において、コイルエンド及び相間絶縁体に対してステータの軸方向や半径方向のコイル整形に必要な力が加えられ、絶縁部が互いに離れる方向への力が作用してもブリッジ部が伸張するだけで済む。
このため、ステータコアへの装着後に絶縁部とブリッジ部との分離や、絶縁部及びブリッジ部の切断を回避することができる。
【０００９】
また、本発明では、上記の相間絶縁体において、前記絶縁部の材料がポリエチレンナフタレートであり、前記ブリッジ部の材料がテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体であってもよい。
【００１０】
この場合、ブリッジ部の材料が、ポリエチレンナフタレートにより形成された絶縁部と比較して、高弾性の材料であるテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体であることから、より確実に絶縁部とブリッジ部との分離を回避することができる。
また、ブリッジ部の材料が化学的耐性に優れた材料であることから、モータの適用範囲が拡大し、例えば、ステータが冷媒ガスや潤滑油に曝される電動圧縮機に好適な相間絶縁体となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、相間絶縁体をステータコアに装着した後の後工程において、ステータコアへの装着後に絶縁部とブリッジ部との分離、あるいは絶縁部及びブリッジ部の切断を回避することができる相間絶縁体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態の相間絶縁体について図１〜図６に基づき説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るステータコアの斜視図であり、図２は相間絶縁体が装着されたステータコアを示す平面図であり、図３は図２を模式的に示した平面図である。
図４は相間絶縁体を示す図であり、図５は絶縁部とブリッジ部の伸び率と応力の関係を示すグラフ図であり、図６はＵ相コイルを配置させて第１の相間絶縁体を装着したステータコアの側面図である。
【００１３】
この実施形態のステータコアは、電動圧縮機用の三相分布巻モータに係るステータコアである。
図１に示すように、ステータコア１０は略円筒状の形態を呈しており、軸方向の両端部には軸方向と直角な端面を有する。
図１は斜視図であることから、ステータコア１０における一方の端面１３のみが示される。
ステータコア１０の内周面には中心（軸心）へ向けて突出された多数のティース１１が周方向にわたって形成されている。
【００１４】
ティース１１の先端の両側には周方向に延出する延出部１２を有する。
隣り合うティース１１間にはスロット１５が形成されており、各スロット１５はステータコア１０の軸方向に貫通する空間部である。
各スロット１５は等間隔に配置されており、隣り合うスロット１５は互いに相の異なるコイルが装着されるものとなっている。
この実施形態のステータコア１０は、１８本のティース１１と１８個のスロット１５を有する。
従って、隣り合うスロット１５は周方向において２０°の間隔を以って形成されるものとなっている。
【００１５】
この実施形態の三相のコイルは、Ｕ相コイル１６、Ｖ相コイル１７及びＷ相コイル１８から構成され、各コイル１６〜１８はエナメル皮膜が被覆された金属導線の巻回により構成されている。
各コイル１６〜１８は１８個のスロット１５のうち６個を夫々使用し、例えば、Ｕ相コイル１６が使用したスロット１５の間に挟まれる２個のスロット１５には、Ｖ相コイル１７とＷ相コイル１８が配置される。
つまり、各相のコイル１６〜１８は、周方向において６０°の間隔を以ってスロット１５に配置されている。
全てのコイル１６〜１８がステータコア１０に配置されると、具体的には図２に示すような状態となり、この状態を模式的に示すと図３のように示される。
【００１６】
次に、ステータコア１０に配置された各コイル１６〜１８のコイルエンドについて説明する。
まず、Ｕ相コイル１６のコイルエンドについて説明すると、Ｕ相コイル１６はスロット１５を通過して、ステータコア１０の一方の端面１３から露出され、露出されたスロット１５から３個目のスロット１５に通される。
さらに、Ｕ相コイル１６はこのスロット１５からステータコア１０の他方の端面１４から露出され、この露出されたスロット１５から３個目のスロット１５に通される。
同様にＵ相コイル１６が使用すべき６個のスロット１５にＵ相コイル１６が配置された状態では、ステータコア１０の端面１３、１４から露出されるコイルエンドが両端面においてそれぞれ３個形成される（図６を参照。）。
【００１７】
Ｖ相コイル１７は、Ｕ相コイル１６が配置された後に配置されるが、Ｕ相コイル１６が使用したスロット１５の隣のスロット１５を通過して、Ｕ相コイル１６と同様の取り回しによりステータコア１０に配置される。
Ｖ相コイル１７のコイルエンドが両端面１３、１４においてそれぞれ３個形成されることはＵ相コイル１６と同じである。
Ｗ相コイル１８は、Ｖ相コイル１７を配置した後に、残るスロット１５に配置されるが、その取り回しや両端面１３、１４におけるコイルエンドの数はＵ相コイル１６、Ｖ相コイル１７と同じである。
因みに、図２では、ステータコア１０の一方の端面１３における各コイル１６〜１８のコイルエンドのみが示される。
【００１８】
このように、各コイル１６〜１８が互いに異相となるように配置されたステータコア１０では、異なる相のコイルエンドの間（相間）を絶縁する必要がある。
このため、この実施形態では相間絶縁体として、第１の相間絶縁体２０と第２の相間絶縁体２４が用いられている。
第１の相間絶縁体２０は、図２及び図３に示すように、Ｕ相コイル１６とＶ相コイル１７のコイルエンドの相間を絶縁する絶縁体である。
第１の相間絶縁体２０はＵ相コイル１６がステータコア１０に配置された後でＶ相コイル１７が配置される前にステータコア１０に装着される。
第２の相間絶縁体２４はＶ相コイル１７とＷ相コイル１８のコイルエンドの相間を絶縁する絶縁体であり、Ｖ相コイル１７がステータコア１０に配置された後にステータコア１０に装着される。
【００１９】
図４は第１の相間絶縁体２０の形状を示す図である。
第１の相間絶縁体２０は薄いシート状であり、モータのステータコア１０の両端面１３、１４に配設されてコイルエンドの相間絶縁を行うシート状の一対の絶縁部２１と、一対の絶縁部２１を繋ぐ複数のブリッジ部２２とを有する。
絶縁部２１は、Ｕ相コイル１６とＶ相のコイル１７のコイルエンドにおける相間を絶縁する部位であり、絶縁部２１の材料は絶縁性と化学的耐性に優れたポリエチレンナフタレート（以後「ＰＥＮ」と表記する。）である。
【００２０】
絶縁部２１の長さと幅は、一枚でＵ相コイル１６とＶ相コイル１７のコイルエンドにおける相間を絶縁することが十分な寸法に設定されている。
絶縁部２１の長さ（図４において上下方向の寸法）はステータコア１０の端面１３、１４におけるＵ相コイル１６とＶ相のコイル１７との当接範囲を覆う寸法であり、絶縁部２１の幅（図４において左右方向の寸法）はＵ相コイル１６に沿って周方向へ１周する十分な寸法となっている。
【００２１】
ブリッジ部２２は、一対の絶縁部２１を連結する部位であり、ステータコア１０におけるティース１１間のスロット１５内に挿入される。
ブリッジ部２２は絶縁部２１と別部材であって、この実施形態のブリッジ部２２は、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（以後、「ＦＥＰ」と表記する。）により形成されたシートを裁断したものである。
ブリッジ部２２の両端部は、絶縁部２１の縁部に重畳された状態で、超音波照射により絶縁部２１と溶着された連結部２３を構成する。
【００２２】
ブリッジ部２２を形成するＦＥＰは、図５に示すように、絶縁部２１を形成するＰＥＮと比較して、材料の伸び率に応じて生じる応力が著しく小さい。
つまり、ブリッジ部２２の材料であるＦＥＰは、絶縁部２１の材料であるＰＥＮよりも高弾性の材料と言える。
なお、電動圧縮機ではモータ部におけるステータコアが冷媒ガスや潤滑油のミストに曝されるため、化学的耐性に優れたＦＥＰはブリッジ部２２の材料として好適でもある。
第２の相間絶縁体２４の材質及び形状は、第１の相間絶縁体２０とほぼ同一であることから、第２の相間絶縁体２４の詳細は、第１の相間絶縁体２０の説明を援用して省略する。
【００２３】
次に、この発明の実施形態に係る相間絶縁体の作用について説明する。
この実施形態のモータの組み立て作業では、予め各スロット１５に相間絶縁体２０、２４とは別のスロット絶縁体（図示せず）が装着されている。
スロット絶縁体はステータコアと各コイルを絶縁するための絶縁体である。
まず、ステータコア１０にＵ相コイル１６を巻回して配置する。
ステータコア１０にＵ相コイル１６が配置されると、図６に示すように、ステータコア１０の両端面１３、１４には夫々３個のコイルエンドが形成される。
【００２４】
次に、第１の相間絶縁体２０を装着するが、第１の相間絶縁体２０の各ブリッジ部２２を対応するスロット１５に挿入し、第１の相間絶縁体２０をステータコア１０に保持させると、Ｕ相コイル１６のコイルエンドの内径側に沿って絶縁部２１が環状となって配置される。
第１の相間絶縁体２０がステータコア１０に装着された後、ステータコア１０の両端面１３、１４から突出するコイルエンドの軸方向の端部が径方向の外側へ向くように、コイルエンドに対して力を加える（図６における矢印の方向を参照。）。
【００２５】
この作業は、次に配置するＶ相コイル１７を配置しやすくするための準備作業である。
この準備作業のとき、コイルエンドの軸方向の端部が径方向の外側へ広がるから、第１の相間絶縁体２０には両絶縁部２１が互いに離れる方向へ向かう力が作用する。
この力を受けて両絶縁部２１が離れると、ブリッジ部２２には軸方向へ引っ張る力が作用し、絶縁部２１よりも弾性の大きいブリッジ部２２が伸張してこの力を吸収する。
ブリッジ部２２の伸張により絶縁部２１とブリッジ部２２の連結部２３には、過度の負荷が作用せず、絶縁部２１とブリッジ部２２との分離は生じることもなく、また、絶縁部２１やブリッジ部２２が途中で切断されることもない。
このため、絶縁部２１がコイルエンドから浮き上がることはない。
【００２６】
次に、ステータコアにＶ相コイル１７を配置するが、Ｖ相コイル１７は第１の相間絶縁体２０における内径側の面に沿って配置される。
Ｕ相コイル１６及びＶ相コイル１７におけるコイルエンドの相間は、第１の相間絶縁体２０の絶縁部２１により絶縁された状態にある。
Ｖ相コイル１７が配置された後、第２の相間絶縁体２４をステータコア１０に装着する。
第２の相間絶縁体２４が装着された後、Ｖ相コイル１７におけるコイルエンドの軸方向の端部が径方向の外側へ向くように、コイルエンドを変形させる。
この作業は次に、Ｗ相コイル１８を配置しやすくするための準備作業である。
【００２７】
Ｖ相コイル１７におけるコイルエンドの変形の際に、第２の相間絶縁体２４には絶縁部（図示せず）を互いに引き離す力が作用するが、絶縁部よりも弾性の大きいブリッジ部（図示せず）が伸張してこの力を吸収する。
第１の相間絶縁体２０と同様に、第２の相間絶縁体２４におけるブリッジ部の伸張により絶縁部とブリッジ部の溶着部には、過度の負荷が作用せず、絶縁部とブリッジ部との分離や、絶縁部やブリッジ部における切断は生じない。
【００２８】
次に、Ｗ相コイル１８がステータコア１０に配置されるが、Ｗ相コイル１８は第２の相間絶縁体２４における内径側の面に沿って配置され、Ｖ相コイル１７及びＷ相コイル１８におけるコイルエンドの相間は、第２の相間絶縁体２４の絶縁部により絶縁された状態にある。
この時点のステータコア１０は、具体的には図２に示す状態となり、第１の相間絶縁体２０と第２の相間絶縁体２４により各コイル１６〜１８におけるコイルエンドの相間絶縁が図られている。
【００２９】
次に、コイルエンド整形工程でコイルエンドの整形作業が行われる。
ステータコア１０の各端面１３、１４における全てのコイルエンドがまとめられ、コイルエンドの集合体が径方向及び軸方向の寸法がほぼ一定のリング状となるように整形される。
この整形時にも第１の相間絶縁体２０に対して絶縁部２１を互いに引き離す方向への力が加わるが、ブリッジ部２２の伸張によりその力が吸収され、絶縁部２１とブリッジ部２２が分離したり、絶縁部２１やブリッジ部２２が切断されたりすることはない。
第２の相間絶縁体２４にも同様の力が加わるが、第１の相間絶縁体２０と同様に、絶縁部とブリッジ部において分離や切断の不具合が生じることはない。
【００３０】
この実施形態に係る相間絶縁体によれば以下の効果を奏する。
なお、ここでは第１の相間絶縁体２０についてのみ言及するが、第２の相間絶縁体２４についても同様の効果を奏することは言うまでもない。
（１）ブリッジ部２２が絶縁部２１の材料よりも高弾性の材料により形成されていることから、例えば、ステータコア１０に装着した後の後工程であるコイルエンド整形工程において、コイルエンド、第１の相間絶縁体２０に対してステータコア１０の軸方向や半径方向のコイル整形に必要な力が加えられ、相間絶縁体２０における絶縁部２１が互いに離れる方向への力が作用しても、ブリッジ部２２が伸張するだけで済む。このため、ステータコア１０への装着後に絶縁部２１とブリッジ部２２との分離や、絶縁部２１及びブリッジ部２２の切断を回避することができる。
【００３１】
（２）相間絶縁体２０における絶縁部２１とブリッジ部２２との分離や、ブリッジ部２２の切断を防止することができるため、絶縁部２１が浮き上がったりすることなく確実に各コイル１６〜１８におけるコイルエンドの相間絶縁を図ることができるほか、切断による破片が異物化することもなく異物によりモータの性能を低下させることはない。このため、絶縁部２１の位置を修正させたり破片を取り除いたりする必要がない。
（３）ブリッジ部２２の材料が、ＰＥＮにより形成された絶縁部２１と比較して、高弾性の材料であるＦＥＰであることから、より確実に絶縁部２１とブリッジ部２２との分離、あるいは、絶縁部２１やブリッジ部２２の切断を回避することができる。
【００３２】
（４）絶縁部２１の材料とともに、ブリッジ部２２の材料が化学的耐性に優れた材料であることから、この相間絶縁体２０を適用することによりモータの適用範囲を拡大することができ、例えば、相間絶縁体２０を適用したモータのステータを電動圧縮機に用いることができる。この場合、ステータが冷媒ガスや潤滑油に曝されても相間絶縁体２０の絶縁機能が損なわれることがない。
（５）相間絶縁体２０を構成する絶縁部２１及びブリッジ部２２は単純な材料のカットにより得られるほか、絶縁部２１とブリッジ部２２の超音波による溶着を施すだけで、絶縁部２１及びブリッジ部２２に特別な加工を施す必要がない。
【００３３】
なお、上記の実施形態に係る相間絶縁体は本発明の一実施形態を示すものであり、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、下記のように発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能である。
○  上記の実施形態では、相間絶縁体の絶縁部とブリッジ部との連結を超音波照射による溶着としたが、例えば、接着剤を用いた絶縁部とブリッジ部との接着や、圧着による絶縁部とブリッジ部の連結を図ってもよく、この場合、絶縁部とブリッジ部の連結部はコイルエンド整形の作業等で生じるブリッジ部の伸張時に生じる応力に耐えられる強度を有する必要がある。
【００３４】
○  上記の実施形態では、ＰＥＮより形成された絶縁部と比較して、高弾性の材料であるＦＥＰをブリッジ部の材料として用いたが、絶縁部とブリッジ部の材料は、少なくとも、弾性性能の差がＰＥＮとＦＥＰの場合と同程度であれば、特に材料は限定されない。なお電動圧縮機のように化学的耐性を必要とする相間絶縁体とする場合、絶縁部とブリッジ部は樹脂系材料の組み合わせが好ましい。
○  上記の実施形態では、相間絶縁体の絶縁部とブリッジ部の形状は、材料取りの点から最も単純な形状としたが、ステータコアやコイルエンドの条件に応じて適宜自由な形状を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係るステータコアの斜視図である。
【図２】実施形態に係る相間絶縁体が装着されたステータコアを示す平面図である。
【図３】図２のステータコアを模式的に示した平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る相間絶縁体を示す図である。
【図５】相間絶縁体の絶縁部とブリッジ部の伸び率と応力の関係を示すグラフ図である。
【図６】Ｕ相コイルと第１の相間絶縁体を装着したステータコアの側面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  ステータコア
１１  ティース
１２  延出部
１３  一方の端面
１４  他方の端面
１５  スロット
１６  Ｕ相コイル
１７  Ｖ相コイル
１８  Ｗ相コイル
２０  第１の相間絶縁体
２１  絶縁部
２２  ブリッジ部
２３  連結部
２４  第２の相間絶縁体
【図１】
2008253037.tif 000003
【図２】
2008253037.tif 000004
【図３】
2008253037.tif 000005
【図４】
2008253037.tif 000006
【図５】
2008253037.tif 000007
【図６】
2008253037.tif 000008