(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも片面側に第１の絶縁部材が付着されたＩ字形状のコイルプレートを含み、
固定子鉄心の同一スロット内に挿入される前記コイルプレートが複数枚積層され、さらに、当該積層された複数枚のコイルプレートが第２の絶縁部材により保持されることにより形成され、
前記第２の絶縁部材には、前記コイルプレートの周方向および径方向の移動を制限するように前記第２の絶縁部材の内壁面に固定子の軸方向に沿って形成された複数の突出部により溝が設けられる、固定子に用いられる部品。
【請求項２】
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を有する固定子鉄心と、
少なくとも片面側に第１の絶縁部材が付着されたＩ字形状の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るコイルプレート積層体とを含み、
前記コイルプレート積層体は、前記スロットに挿入された第２の絶縁部材の内側に、前記第１の絶縁部材が各コイルプレート間に介在するように複数枚のコイルプレートが挿入されて、前記第２の絶縁部材により一体的に保持され、
前記第２の絶縁部材は、同一スロットの複数相のコイルプレート積層体を一体的に保持し、
前記第２の絶縁部材には、前記コイルプレートの周方向および前記径方向の移動を制限するように前記第２の絶縁部材の内壁面に前記固定子の軸方向に沿って形成された複数の突出部により溝が設けられる、回転電機の固定子。
【請求項３】
前記固定子は、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をさらに含み、
前記コイルプレートと前記接続部材との間は、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、請求項２に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
前記接合材は、前記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、請求項３に記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
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、請求項３または４に記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
前記第１の絶縁部材は、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、請求項２〜５のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【請求項７】
前記第２の絶縁部材は、前記スロットの内壁面に当接し、前記回転軸に平行な方向に貫通する中空の形状であって、樹脂により予め定められた形状に形成される、請求項２〜６のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【請求項８】
前記コイルプレート積層体は、前記径方向に積層される複数枚のコイルプレートを含む、請求項２〜７のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【請求項９】
前記コイルプレート積層体は、コイルプレートの幅方向が前記スロット内の周方向の壁面に直交するように積層される複数枚のコイルプレートを含む、請求項２〜７のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【請求項１０】
回転電機の固定子の製造方法であって、前記固定子は、前記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を含み、
導体平板を、少なくとも片面側に第１の絶縁部材が付着され、両端部の接合面に、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が付着されたＩ字形状のコイルプレートに加工する加工ステップと、
前記Ｉ字形状のコイルプレートを、中空形状の第２の絶縁部材の内側に挿入して、各コイルプレート間に前記第１の絶縁部材が介在するようにして、径方向に複数枚積層するステップと、
前記複数枚のコイルプレートが積層されたコイルプレート積層体を一体的に保持する前記第２の絶縁部材を、前記スロットに挿入するステップと、
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を組付けるステップと、
前記コイルプレートと前記接続部材との当接部分を、予め定められた時間が経過するまで加圧および加温して接合する接合ステップとを含み、
前記第２の絶縁部材には、前記コイルプレートの周方向および前記径方向の移動を制限するように前記第２の絶縁部材の内壁面に前記固定子の軸方向に沿って形成された複数の突出部により溝が設けられる、固定子の製造方法。
【請求項１１】
前記加工ステップは、前記接合材の付着後に前記接合材をタックフリー状態になるまで硬化するステップを含む、請求項１０に記載の固定子の製造方法。
【請求項１２】
前記接合ステップは、前記固定子に用いられる絶縁材料の溶融温度よりも低い予め定められた温度まで加温するステップを含む、請求項１０または１１に記載の固定子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれかに記載の固定子の製造方法により製造された回転電機の固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の固定子、固定子に用いられる部品および回転電機の固定子の製造方法に関し、特に、絶縁性および生産性を改善する構造を有する固定子、固定子に用いられる部品および固定子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（以下、ティースという）間の溝（以下、スロットという）に、一体形の積層コイルを挿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組のコイ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。
【０００３】
たとえば、特開２００１−１７８０５３号公報（特許文献１）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、作業性を向上させ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とを有する。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ールド成形して形成される。固定子コイルは、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る。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イル片の薄板状導体の一方の端部は、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される。他方の端部は、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される。固定子は、このように固定子コイルが歯部に巻回されて形成されることを特徴とする。
【０００４】
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。
【特許文献１】特開２００１−１７８０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、占積率をより高めようとすると、絶縁性能が十分に確保できないという問題がある。上述した公報に開示された固定子コイルは、間隙を有するように薄板状導体が積層された後に、樹脂の充填により一体モールド成形して形成されるものである。そのため、占積率を高めるために、間隙をさらに小さくしようとすると、一定の粘性を有する樹脂を間隙に充填させることができない可能性がある。
【０００６】
さらに、積層されたコイルを一体モールド成形する場合において、薄板状導体の間隙を小さくしようとすると、樹脂成形時にはみ出した樹脂を切除するなどの修正する作業が必要となる場合がある。これは、たとえば、積層されたコイルを一体モールド成形する場合には、コイルの端部をカバーして端部以外の部分をモールド成形することになるが、間隙が小さくなるほど、カバーから樹脂がはみ出す可能性が高くなるためである。そのため、作業性が悪化するという問題がある。
【０００７】
さらに、薄板状導体間は、溶接により母材を溶かして接合される。薄板状導体は、銅などの熱伝導率の高い材質により形成される。そのため、接合部は高温（約１０００℃前後）になるまで加熱して溶接する必要がある。接合部が高温になると、樹脂等の絶縁部材が薄板状導体から伝達される溶接時の熱により溶融し、劣化する場合がある。モールド成形が可能であって、高温でも溶融しない安価な有機材料がなく、絶縁性能が悪化するという問題は避けられない。
【０００８】
また、絶縁部材の溶融を防止するために、はんだ等の接合時の加熱温度（約３５０℃前後）の低い接合材を用いると、回転電機の作動時において発生する熱（約２００℃前後）により接合材の接合強度が悪化する可能性もある。これは、一般に低融点材は銅との相互拡散が早く、脆い金属間化合物を生成するためである。
【０００９】
さらに、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、一体モールド成形後に、コイルの端部の切削加工して、接続端子を形成しているため、切削加工において発生したバリや加工粉により絶縁が損傷する可能性もある。
【００１０】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、占積率の向上とコイルターン間の絶縁とを両立できる回転電機の固定子、固定子に用いられる部品および固定子の製造方法を提供することである。本発明の目的は、さらに、作業性の悪化を抑制する回転電機の固定子および固定子の製造方法を提供することである。本発明の目的は、さらに、接合時の熱による絶縁性能の悪化を抑制する回転電機の固定子および固定子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明に係る固定子に用いられる部品は、少なくとも片面側に第１の絶縁部材が付着されたＩ字形状のコイルプレートを含む。部品は、固定子鉄心の同一スロット内に挿入されるコイルプレートが複数枚積層され、さらに、積層された複数枚のコイルプレートが第２の絶縁部材により保持されることにより形成される。
【００１２】
第１の発明によると、固定子に用いられる部品（たとえば、コイルサブアッシー）は、固定子鉄心の同一スロット内に挿入されるコイルプレートが複数枚積層され、さらに、積層された複数枚のコイルプレートが第２の絶縁部材により保持されることにより形成される。たとえば、少なくともコイルプレートの片面側に付着された第１の絶縁部材の厚さをコイルプレート間の絶縁が確保できる距離以上にすると、コイルプレート間の絶縁性能は、第１の絶縁部材の介在により確実に確保することができる。そのため、第１の絶縁部材の厚さを絶縁性を確保しつつ可能な限り薄くすると、絶縁性を悪化させることなく、占積率を高めることができる。したがって、占積率の向上とコイルターン間の絶縁とを両立できる回転電機の固定子に用いられる部品を提供することができる。
【００１３】
第２の発明に係る固定子は、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第１の絶縁部材が付着されたＩ字形状の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るコイルプレート積層体とを含む。コイルプレート積層体は、スロットに挿入された第２の絶縁部材の内側に、第１の絶縁部材が各コイルプレート間に介在するように複数枚のコイルプレートが挿入されて、第２の絶縁部材により一体的に保持される。第２の絶縁部材は、同一スロットの複数相のコイルプレート積層体を一体的に保持する。
【００１４】
第２の発明によると、少なくとも片面側に第１の絶縁部材（たとえば、絶縁フィルム）が付着されたＩ字形状の複数枚のコイルプレートが、各コイルプレート間に第１の絶縁部材が介在するように積層される。積層された複数枚のコイルプレートは、第２の絶縁部材により一体的に保持される。第２の絶縁部材は、同一スロット内の複数相のコイルプレート積層体を一体的に保持する。たとえば、第１の絶縁部材の厚さをコイルプレート間の絶縁が確保できる距離以上にすると、コイルプレート間の絶縁性能は、第１の絶縁部材の介在により確実に確保することができる。そのため、第１の絶縁部材の厚さを絶縁性を確保しつつ可能な限り薄くすると、絶縁性を悪化させることなく、占積率を高めることができる。したがって、占積率の向上とコイルターン間の絶縁とを両立できる回転電機の固定子を提供することができる。さらに、コイルプレートを第２の絶縁部材の内側に挿入することにより、積層されたコイルプレートが一体的に保持され、さらに、コイルプレートと固定子鉄心とを絶縁することができる。そのため、積層されたコイルプレートを樹脂により一体的にモールド成形する場合と比較して、はみ出した樹脂の切除等の修正作業が不要となる。したがって、作業性の悪化を抑制する回転電機の固定子を提供することができる。また、コイルプレート積層体は、第２の絶縁部材により一体的に保持される。そのため、スロットに第２の絶縁部材が挿入される前に積層されたコイルプレート間の絶縁状態を検査することができる。これにより、ターン間の絶縁の信頼性が向上する。さらに、第２の絶縁部材は、同一スロット内の複数相のコイルプレート積層体を一体的に保持する。そのため、スロットに第２の絶縁部材が挿入される前にコイルプレート積層体間の絶縁状態を検査することができる。これにより、相間の絶縁の信頼性が向上する。さらに、スロットに第２の絶縁部材が挿入される前に第２の絶縁部材の絶縁性能を検査することができる。これにより、コイルプレート−固定子鉄心間の絶縁の信頼性が向上する。また、固定子鉄心への組付け前に、第２の絶縁部材により保持されたコイルプレート積層体の絶縁状態を検査することができるため作業性を向上する。さらに、コイルプレートは、たとえば、シャーリング加工等によりＩ字形状に形成されるため、歩留まりの向上が図れる。さらに、固定子鉄心への組付け後にコイル端部を切削加工する必要もないため、バリや加工粉に起因する絶縁の損傷を抑制することができる。
【００１５】
第３の発明に係る固定子は、第２の発明の構成に加えて、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をさらに含む。コイルプレートと接続部材との間は、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。
【００１６】
第３の発明によると、コイルプレートの端部と接続部材（たとえば、渡り部材およびバスバー）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、銀と銅であれば約１０００℃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。したがって、接合時の熱による絶縁性能の悪化を抑制する回転電機の固定子を提供することができる。
【００１７】
第４の発明に係る固定子においては、第３の発明の構成に加えて、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。
【００１８】
第４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。
【００１９】
第５の発明に係る固定子においては、第３または４の発明の構成に加えて、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。
【００２０】
第５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、ペースト状の接合部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。
【００２１】
第６の発明に係る固定子においては、第２〜５のいずれかの発明の構成に加えて、第１の絶縁部材は、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。
【００２２】
第６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。
【００２３】
第７の発明に係る固定子においては、第２〜６のいずれかの発明の構成に加えて、第２の絶縁部材は、スロットの内壁面に当接し、回転軸に平行な方向に貫通する中空の形状であって、樹脂により予め定められた形状に形成される。
【００２４】
第７の発明によると、第２の絶縁部材は、スロットの内壁面に当接し、回転軸に平行な方向に貫通する中空の形状である。第２の絶縁部材の内側にＩ字形状のコイルプレートが挿入されるため、コイルプレート固定子鉄心との間が第２の絶縁部材により確実に絶縁される。また、接合材として金属ナノ粒子ペーストを用いると、接合時に高温になるまで加熱する必要がなくなるため、成形性のよい樹脂等を用いることができる。
【００２５】
第８の発明に係る固定子においては、第２〜７のいずれかの発明の構成に加えて、コイルプレート積層体は、径方向に積層される複数枚のコイルプレートを含む。
【００２６】
第８の発明によると、高負荷時において、スロット内を周方向に横断する漏れ磁束が発生する場合がある。コイルプレートが径方向に積層されることにより、漏れ磁束の方向に対してコイルプレートの幅方向を略平行にすることができる。そのため、渦電流の発生を抑制することができる。したがって、渦電流の発生による損失を抑制することができる。
【００２７】
第９の発明に係る固定子においては、第２〜７のいずれかの発明の構成に加えて、コイルプレート積層体は、コイルプレートの幅方向がスロット内の周方向の壁面に直交するように積層される複数枚のコイルプレートを含む。
【００２８】
第９の発明によると、高負荷時において、スロット内を周方向に横断する漏れ磁束が発生する場合がある。コイルプレートの幅方向がスロット内の周方向の壁面に直交するようにコイルプレートが積層されることにより、漏れ磁束の方向に対してコイルプレートの幅方向を略平行にすることができる。そのため、渦電流の発生を抑制することができる。したがって、渦電流の発生による損失を抑制することができる。
【００２９】
第１０の発明に係る固定子の製造方法は、回転子と固定子とからなる回転電機の固定子の製造方法である。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を含む。この固定子の製造方法は、導体平板を、少なくとも片面側に第１の絶縁部材が付着され、両端部の接合面に、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が付着されたＩ字形状のコイルプレートに加工する加工ステップと、Ｉ字形状のコイルプレートを、中空形状の第２の絶縁部材の内側に挿入して、各コイルプレート間に第１の絶縁部材が介在するようにして、径方向に複数枚積層するステップと、複数枚のコイルプレートが積層されたコイルプレート積層体を一体的に保持する第２の絶縁部材を、スロットに挿入するステップと、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を組付けるステップと、コイルプレートと接続部材との当接部分を、予め定められた時間が経過するまで加圧および加温して接合する接合ステップとを含む。
【００３０】
第１０の発明によると、加工ステップにて、導体平板は、少なくとも片面側に第１の絶縁部材が付着され、両端部の接合面に、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が付着されたＩ字形状のコイルプレートに加工される。Ｉ字形状のコイルプレートは、各コイルプレート間に第１の絶縁部材が介在するように積層される。積層された複数枚のコイルプレートは、第２の絶縁部材により保持される。たとえば、第１の絶縁部材の厚さをコイルプレート間の絶縁が確保できる距離以上にすると、コイルプレート間の絶縁性能は、第１の絶縁部材の介在により確実に確保することができる。そのため、第１の絶縁部材の厚さを絶縁性を確保しつつ可能な限り薄くすると、絶縁性能を悪化させることなく、占積率を高めることができる。したがって、占積率の向上とコイルターン間の絶縁とを両立できる回転電機の固定子の製造方法を提供することができる。さらに、コイルプレートを第２の絶縁部材の内側に挿入することにより、コイルプレートと固定子鉄心との間は、第２の絶縁部材の介在により絶縁することができる。また、積層されたコイルプレートが一体的に保持されるため、積層されたコイルプレートを樹脂により一体的にモールド成形する場合と比較して、はみ出した樹脂の切除等の修正作業が不要となる。したがって、作業性の悪化を抑制する回転電機の固定子の製造方法を提供することができる。さらに、コイルプレートの端部と接続部材（たとえば、渡り部材およびバスバー）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、金属ナノ粒子は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１０００℃前後）付近まで溶融しない。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。したがって、接合時の熱による絶縁性能の悪化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、固定子鉄心への組付け後にコイル端部を切削加工する必要もないため、バリや加工粉に起因する絶縁の損傷を抑制することができる。
【００３１】
第１１の発明に係る固定子の製造方法においては、第１０の発明の構成に加えて、加工ステップは、接合材の付着後に接合材をタックフリー状態になるまで硬化するステップを含む。
【００３２】
第１１の発明によると、接合材（たとえば、銀ナノ粒子ペースト）は、コイルプレートへの付着後に接合材をタックフリー状態になるまで硬化される。そのため、接合材の表面は乾燥状態となるため、コイルプレートの両端部の接合材への異物の付着を抑制することができる。特に、接合材の表面が乾燥状態となることにより、接合材が付着位置から流動しなくなる。これにより、コイルプレートの加工工程の中間段階で、部品が連続的につながっている状態であるときに接合材が付着されても、後の工程において接合材が流動して予め定められた塗布範囲からずれたり、接合材に異物が付着したりすることはない。そのため、固定子鉄心への組付け後に、コイルプレートに接合材を付着させるような場合と比較して作業時間が低減される。すなわち、固定子の生産時間を低減することができる。また、コイルプレートの加工工程の中間段階で、接合材が付着可能となるため、付着される接合材の付着範囲、量、膜厚などの接合に関連する接合材の状態量の管理が容易となる。そのため、これらの状態量のバラツキを抑制することができる。
【００３３】
第１２の発明に係る固定子の製造方法においては、第１０または１１の構成に加えて、接合ステップは、固定子に用いられる絶縁材料の溶融温度よりも低い予め定められた温度まで加温するステップを含む。
【００３４】
第１２の発明によると、固定子は、固定子に用いられる絶縁材料の溶融温度よりも低い予め定められた温度まで加温される。これにより、接合時の熱により絶縁材料が溶融するまで加熱されることがないため、絶縁性能の悪化を抑制することができる。
【００３５】
第１３の発明に係る固定子の製造方法においては、第１０〜１２の発明の固定子の製造方法により回転電機の固定子を製造する。
【００３６】
第１３の発明によると、固定子製造方法により、占積率の向上とコイルターン間の絶縁とを両立でき、作業性の悪化を抑制しつつ、接合時の熱による絶縁性能の悪化を抑制する回転電機の固定子を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。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。
【００３８】
本実施の形態に係る固定子は、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。本実施の形態においては、固定子は、極数が２１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２１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。
【００３９】
図１に示すように、固定子１００は、固定子鉄心（以下、ステータコアという）１０２と、コイルサブアッシー１０８と、渡り部材の積層体１１０，１１２と、バスバー１１４とから構成される。
【００４０】
ステータコア１０２は、中空円筒形状に形成される。ステータコア１０２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）１０６がステータコア１０２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１０２のスロット１０６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）１０４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、本実施の形態においては、スロット１０６およびティース１０４は、それぞれ２１個形成される。また、本実施の形態において、ステータコア１０２は、複数の電磁鋼板が積層されて形成される。
【００４１】
ステータコア１０２に形成されたスロット１０６には、コイルサブアッシー１０８が挿入されている。コイルサブアッシー１０８は、２組のコイルプレート積層体（図示せず）が樹脂インシュレータ（図示せず）により一体的に保持されて構成される。コイルプレート積層体は、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、コイルプレート積層体は、ステータコア１０２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は、複数枚のＩ字形状のコイルプレートがコイルプレートの幅方向がスロット内のティース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。
【００４２】
また、本実施の形態において、コイルサブアッシー１０８は、２組の異なる相のコイルプレート積層体が樹脂インシュレータにより一体的に保持されて構成されるとしたが、特に２組に限定されるものではなく、たとえば、１組のコイルプレート積層体が樹脂インシュレータにより一体的に保持されて構成されるとしてもよい。
【００４３】
ステータコア１０２の円筒形状の外周面には、径方向外側に突出した突出部１２８，１３０，１３２が形成される。突出部１２８，１３０，１３２には、それぞれ回転軸方向に貫通する貫通穴が形成される。ステータコア１０２は、貫通穴に挿入されたボルトの締結により、回転電機の筐体に固定される。
【００４４】
ティース１０４の両脇のスロットに挿入された２つのコイルサブアッシー１０８のうち、同一のティースに隣接するコイルプレート積層体同士が、渡り部材の積層体１１０，１１２により接続される。ティース１０４の図１の紙面上方側には、渡り部材の積層体１１０が組付けられる。ティース１０４の図１の紙面下方向側には、渡り部材の積層体１１２が組付けられる。渡り部材の積層体１１０，１１２によりコイルエンドが形成される。
【００４５】
渡り部材の積層体１１０，１１２は、それぞれ渡り部材が複数枚積層されて構成される。渡り部材は、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を構成するコイルプレートの端部間を接続する。
【００４６】
渡り部材の積層体１１０，１１２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に組付けられることにより、ティース１０４に予め定められたターン数（本実施の形態においては１４ターン）のコイルが螺旋状に巻回された状態となる。なお、各ティースに巻回されたコイルの巻回方向はすべて同じ方向である。
【００４７】
このとき、ティース１０４に巻回された１４ターンのコイルの端部は、最も軸中心側であって、渡り部材が接続されないコイルプレートの端部、および、最も軸中心から離れている側であって、渡り部材が接続されないコイルプレートの端部である。
【００４８】
これらの端部には、バスバー１１４の一方端がそれぞれ接続される。バスバー１１４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、ステータコア１０２には、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の各相に対応する１４ターンのコイルが各ティースに巻回された状態となる。
【００４９】
各相のコイルの端部には、端子部材１１６〜１２６が設けられる。ここで、端子部材１１６と端子部材１２２とがＵ相のコイルの端部に対応し、端子部材１１８と端子部材１２４とがＶ相のコイルの端部に対応し、端子部材１２０と端子部材１２６とがＷ相のコイルの端部に対応する。
【００５０】
以下に、本実施の形態に係る固定子１００の製造方法の手順について、図２のフローチャートを用いて詳細に説明する。
【００５１】
ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、Ｉ字形状のコイルプレートがプレス加工により形成される。
【００５２】
図３に示すように、コイルプレート１３６は、プレス工程において銅圧延素材の金属平板を加工してＩ字形状に形成される。コイルプレート１３６は、たとえば、シャーリング加工によりＩ字形状に加工される。コイルプレート１３６の材質として銅を用いることにより、高い熱伝達率によりコイルプレート１３６の放熱性を向上させることができる。また、銅は内部抵抗が低く、導体としても伝導率も高い。そのため、電流密度を向上させたときの発熱も低減させることができる。
【００５３】
また、コイルプレート１３６の両端部には、接合面を有する段差が形成される。本実施の形態においては、接合面を有する段差は、たとえば、切削加工等により形成されるものとする。また、コイルプレート１３６の接合面には、予め定められた塗布範囲１３４に接合材が塗布される。本実施の形態において、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、銅およびプラチナのうちのいずれかの金属のナノ粒子であるが、本実施の形態においては、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２６０℃前後と低く、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）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１０００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。
【００５４】
接合面に付着された銀ナノ粒子ペーストは、タックフリー状態になるまで乾燥される。これにより、接合面に付着された銀ナノ粒子ペーストの表面は硬化して、流動が抑制される。
【００５５】
さらに、コイルプレート１３６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、コイルプレート間の絶縁が確保できる厚さを有していれば、特に材質など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。絶縁フィルムは、コイルプレート１３６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。本実施の形態において、絶縁フィルムは、接合面が形成されない側の面を全て覆うようにコイルプレート１３６に貼付されるものとする。
【００５６】
さらに、コイルプレートの厚さおよび幅を含む断面形状は、積層されたときのコイルプレートの位置に応じた寸法になるように形成される。
【００５７】
より具体的には、ステータコア１０２のバックヨーク側に位置するコイルプレートであるほど、幅が大きくなり厚さが小さくなるような寸法の形状に形成される。このように積層されたときのコイルプレートの位置に応じて断面形状を変更することにより、スロットに挿入されるコイルプレート積層体の断面形状を自由に設定することができる。すなわち、コイルプレート積層体の断面形状の面積をスロットの断面形状の面積に近づけることにより、占積率を向上させることができる。
【００５８】
図２に戻って、Ｓ１０２にて、Ｉ字形状のコイルプレートが積層化されて、コイルサブアッシー１０８が組み立てられる。
【００５９】
図４に示すように、複数枚のコイルプレートにより構成されるコイルプレート積層体１３８，１４４が樹脂インシュレータ１４０の内側に、樹脂インシュレータ１４０の長手方向に向けて挿入されることにより、図５に示すコイルサブアッシー１０８が組み立てられる。このとき、コイルプレート積層体１３８，１４４において、各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る。
【００６０】
複数枚のコイルプレートが樹脂インシュレータ１４０の内側に挿入されると、樹脂インシュレータ１４０により位置が制限される。樹脂インシュレータ１４０は、スロットの内壁面に当接するように形成される中空の絶縁部材である。なお、樹脂インシュレータ１４０は、少なくともコイルプレート積層体１３８，１４４の位置を制限して、コイルプレート積層体１３８，１４４を一体的に保持できればよく、特に中空の形状であることに限定されるものではない。
【００６１】
樹脂インシュレータ１４０の材質は、たとえば、エポキシ、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等であって、予め定められた形状に成形される。なお、樹脂インシュレータ１４０の材質は、樹脂成形が可能な絶縁材料であれば、特に上記した材質に限定されるものではない。
【００６２】
さらに、樹脂インシュレータ１４０の中央部には、コイルプレート積層体１３８，１４４を分断するように絶縁板１４２が形成される。絶縁板１４２は、同一スロット内の２つの異なる相のコイルプレート積層体同士の当接を抑制する。絶縁板１４２により、同一スロット内に挿入されるコイルプレート積層体間（相間）を絶縁することができる。
【００６３】
さらに、樹脂インシュレータ１４０の長手方向の端部のいずれか一方には、樹脂インシュレータ１４０の外周方向に沿って突出部１４６が形成される。
【００６４】
図６に、図５の矢視Ａを視点としたコイルサブアッシーの外観を示す。図６に示すように、樹脂インシュレータ１４０の断面形状は、その外周面がスロットの内壁面に当接するように形成された略扇形である。絶縁板１４２は、略扇形の中心角を２等分するように樹脂インシュレータ１４０の内側の空間を２分割する。
【００６５】
図６の紙面上方の樹脂インシュレータ１４０の内壁面には、樹脂インシュレータ１４０の長手方向に沿って形成された複数の突出部１５０により溝が設けられる。突出部１５０は、径方向に沿って予め定められた間隔を空けて形成される。各突出部１５０間の溝の幅は、挿入されるコイルプレートの厚さに対応する。したがって、径方向に沿って略扇形の中心側になるほど、溝の幅が大きくなるように突出部１５０が形成される。この溝によりコイルプレート（斜線部）の厚さ方向の位置が制限される。
【００６６】
また、図６の紙面上方の内壁面に対向する位置の絶縁板１４２の表面には、階段状の突出部１５２が形成される。突出部１５２は、溝の底面と平行な面を有する。突出部１５２は、樹脂インシュレータ１４０の長手方向に沿って形成される。このとき、溝の底面から絶縁板１４２に形成された突出部１５２の面までの距離は、挿入されるコイルプレートの幅に対応する。したがって、径方向に沿って略扇形の中心側になるほど、溝の底面から突出部１５２の面までの長さが短くなる。絶縁板１４２に形成された突出部１５２の面によりコイルプレートの幅方向の位置が制限される。
【００６７】
本実施の形態においては、コイルプレート積層体１３８は、１４枚のコイルプレートにより構成される。したがって、樹脂インシュレータ１４０には、突出部１５０により１４個の溝が形成される。さらに、絶縁板１４２においても１４個の突出部１５２が形成される。
【００６８】
なお、絶縁板１４２の紙面下方の空間においても同様に、突出部１５４，１５６が形成され、コイルプレート１４４を構成する１４枚の積層されたコイルプレートの厚さ方向および幅方向の位置を制限する。その詳細については繰り返さない。
【００６９】
また、コイルプレート積層体１３８，１４４を構成する複数枚のコイルプレートは、それぞれの断面形状に対応した位置の溝に摺動して挿入される。挿入された複数枚のコイルプレートは、樹脂インシュレータ１４０および絶縁板１４２の内壁面により挿入方向の位置を制限される。
【００７０】
すなわち、樹脂インシュレータ１４０は、コイルプレート積層体１３８が挿入されると、突出部１５０、突出部１５０間の溝および絶縁板１４２に形成された突出部１５２によりコイルプレート積層体１３８を狭持する。そのため、摩擦力によりコイルプレート積層体１３８の挿入方向の位置が制限される。なお、コイルプレート積層体を構成するコイルプレートの端部のそれぞれに、Ｌ字形状に屈曲した部分あるいは突起部を形成することにより、挿入方向の位置を制限するようにしてもよい。
【００７１】
図２に戻って、Ｓ１０４にて、コイルサブアッシー１０８がスロット１０６に挿入される。図７に示すように、樹脂インシュレータ１４０の突出部１４６が形成されている端部を下側にして、ステータコア１０２の紙面下方向側からスロット１０６に挿入される。
【００７２】
ステータコア１０２には、突出部１４６に嵌合可能な凹形状の部分（図示せず）がスロット１０６の紙面下方向側に開くように形成される。すなわち、コイルサブアッシー１０８がステータコア１０２に挿入されると、突出部１４６と凹形状とが嵌合する。これにより、コイルサブアッシー１０８の紙面上方への移動が制限される。ステータコア１０２に形成されるすべてのスロット（２１箇所）にコイルサブアッシー１０８が挿入される。
【００７３】
図８に示すように、コイルサブアッシー１０８がステータコア１０２に挿入されると、コイルプレート積層体１３８，１４４は、樹脂インシュレータ１４０により径方向、周方向、軸方向の位置が制限される。さらに、コイルプレート積層体１３８，１４４は、樹脂インシュレータ１４０によりステータコア１０２に直接接触することが抑制される。
【００７４】
図２に戻って、Ｓ１０６にて、コイルプレート積層体１３８，１４４を構成する各コイルプレートの端部間を接続するように渡り部材を挿入する。
【００７５】
図９に示すように、ティース１０４の両脇に対向して挿入されるコイルプレート積層体１３８，１４４間を接続するように、ティース１０４の上部に渡り部材の積層体１１２が組付けられ、ティース１０４の下部に渡り部材の積層体１１０が組付けられる。
【００７６】
図９の紙面下方側において、ティース１０４を挟んで対向する位置関係にある２つのコイルプレートの端部間は、渡り部材の積層体１１０を構成する渡り部材により接続される。
【００７７】
一方、図９の紙面上方側において、ティース１０４を挟んで対向する位置関係にある２つのコイルプレートの端部のうちいずれか一方の端部と、他方の端部のバックヨーク側に隣接するコイルプレートの端部との間が、渡り部材の積層体１１２を構成する渡り部材により接続される。
【００７８】
上述した位置関係にある、各コイルプレートの端部間が、渡り部材により接続されると、ティース１０４にコイルが螺旋状に予め定められたターン数（本実施の形態においては、１４ターン）だけ巻回された状態となる。
【００７９】
渡り部材の積層体１１０，１１２は、複数枚の渡り部材（以下、コイルエンドプレートともいう）が複数枚積層されて、絶縁材料で形成された保持部材１５８により一体的に保持される。保持部材１５８は、積層された複数枚の渡り部材の中央部を樹脂モールド等により一体成形するものであってもよいし、積層された複数枚の渡り部材の中央部を狭持して一体的に保持する部材であってもよい。
【００８０】
図１０（Ａ）に示す渡り部材１６０は、渡り部材の積層体１１２を構成するコイルエンドプレートである。渡り部材１６０は、バスバー１１４の一方端に接続されるコイルプレートの端部を有する側（リード側）のコイルエンドプレートである。
【００８１】
渡り部材１６０の両端には、接合面１８４，１８６を有する段差が形成される。渡り部材１６０の両端部の接合面１８４，１８６には、予め定められた塗布範囲に銀ナノ粒子ペーストが付着される。銀ナノ粒子ペーストは、渡り部材１６０のプレス加工工程において付着される。なお、渡り部材１６０の端部およびコイルプレートの端部のうちのいずれか一方の接合面に銀ナノ粒子ペーストが付着されるようにしてもよい。
【００８２】
一方、図１０（Ｂ）に示す渡り部材１６２は、渡り部材の積層体１１０を構成するコイルエンドプレートである。渡り部材１６２は、バスバー１１４に接続されるコイルプレートの端部を有しない側（反リード側）のコイルエンドプレートである。
【００８３】
渡り部材１６２の両端には、接合面１８８，１９０を有する段差が形成される。渡り部材１６２の両端部の接合面１８８，１９０には、予め定められた塗布範囲に銀ナノ粒子ペーストが付着される。銀ナノ粒子ペーストは、渡り部材１６２のプレス加工工程において付着される。なお、渡り部材１６２の端部およびコイルプレートの端部のうちのいずれか一方の接合面に銀ナノ粒子ペーストが付着されるようにしてもよい。
【００８４】
図１１（Ａ）のコイルプレートと渡り部材との接合部分を模式的に示す図のように、渡り部材１６０の両端部の接合面１８４，１８６は、いずれか一方の接合面が他方の接合面の同一平面から予め定められた距離だけ平行移動した位置関係を有する。したがって、渡り部材１６０は、コイルプレート１９４の端部を、ティース１０４を挟んで対向する位置関係のコイルプレート１９６のバックヨーク側に隣接するコイルプレート１９２の端部とを接合する。
【００８５】
なお、積層されたコイルエンドプレートの厚さはスロット内の径方向の位置に応じて異なる。そのため、渡り部材１６０の両端部の接合面１８４，１８６間の距離は、接続されるコイルプレートの厚さに応じて異なる。
【００８６】
渡り部材の積層体１１２は、１３枚の渡り部材１６０が積層されて構成される。１３枚の渡り部材１６０は、保持部材１５８によりその各々が対応するコイルプレートの端部のそれぞれに当接するように位置決めされて、一体的に保持される。
【００８７】
一方、図１１（Ｂ）に示す図のように、渡り部材１６２の両端部の接合面１８８，１９０は、同一平面となる。したがって、渡り部材１６２は、ティース１０４を挟んで対向する位置関係の２つのコイルプレート１９４，１９６の端部間を接続する。
【００８８】
渡り部材の積層体１１０は、１４枚の渡り部材１６２が積層されて構成される。１４枚の渡り部材１６２は、保持部材によりティース１０４を挟んで対向する位置関係の２つのコイルプレートの端部にそれぞれ当接するように位置決めされて、一体的に保持される。
【００８９】
したがって、上下各２１個の渡り部材の積層体１１０，１１２がステータコア１０２に組み付けられると、所定の位置関係にあるコイルプレートと渡り部材とにおいて、コイルプレート積層体１３８，１４４のコイルプレートの所定の接合面と渡り部材の両端部の接合面とが当接する。なお、本実施の形態においては、コイルプレートの端部の接合面は、ステータコア１０２の径方向外側に向いており、渡り部材の接合面は、径方向内側に向いているものとする。
【００９０】
図２に戻って、Ｓ１０８にて、バスバー１１４がコイルプレートの端部に挿入される。図１２に示すように、すべてのコイルサブアッシー１０８間（上下各２１箇所）に渡り部材の積層体１１０，１１２が組付けられた後、バスバー１１４がコイルサブアッシー１０８に組付けられる。
【００９１】
より具体的には、バスバー１１４は、棒状の形状を有する。バスバー１１４の両端には、それぞれ接合面１９８，２００を有する突出部がＬ字形状に形成される。バスバー１１４は、両端の接合面１９８，２００がコイルプレート積層体１３８，１４４のそれぞれのコイルプレートの端部の接合面に当接するように予め定められた形状に屈曲される。
【００９２】
１８本のバスバー１１４が、３ティース間隔毎のティースに巻回されたコイルを接続する。バスバー１１４の一方端は、ティース１０４に巻回されたコイルを構成するコイルプレートのうち最も軸中心側のコイルプレートの端部１６４に当接するように組付けられる。すなわち、バスバー１１４の一方端は、コイルプレート積層体１４４の最も軸中心側のコイルプレートの端部１６４に当接するように組付けられる。コイル端部１６０は、渡り部材１６０が接続されない端部である。
【００９３】
バスバー１１４の他方端は、ティース１０４から３ティース分だけ離れたティース１６８に巻回されたコイルのうち最も軸中心から離れた側のコイルプレートの端部１６６に当接するように組付けられる。すなわち、バスバー１１４の他方端は、コイルプレート積層体１３８の最も軸中心から離れた側のコイルプレートの端部１６６に当接するように組付けられる。端部１６６は、渡り部材１６０が接続されない端部である。
【００９４】
図２に戻って、Ｓ１１０にて、端子部材１１６〜１２６がコイル端部に組付けられる。図１３に示すように、ステータコア１０２に挿入されたコイルサブアッシー１０８のうち最も軸中心側であって、バスバー１１４も渡り部材１６０も接続されないコイルプレートの端部１７０，１７２，１７４には、端子部材１１６，１１８，１２０がそれぞれ組付けられる。なお、最も軸中心側のコイルプレートの端部１７０，１７２，１７４の接合面は、径方向外側に向いている。そのため、端子部材１１６，１１８，１２０の接合面は、端部１７０，１７２，１７４と、径方向に隣接するコイル端部との間に挿入して組付けられる。
【００９５】
また、最も軸中心から離れた側であって、バスバー１１４も渡り部材１６０も接続されないコイルプレートの端部１７６，１７８，１８０には、端子部材１２２，１２４，１２６がそれぞれ組付けられる。最も軸中心から離れた側のコイルプレートの端部の接合面は、径方向外側に向いている。そのため、端子部材１２２，１２４，１２６が仮止め等により位置決めされて組付けられる。
【００９６】
以上のようにして、ステータコア１０２のスロット１０６にコイルサブアッシー１０８が組付けられ、コイルサブアッシー１０８間に渡り部材の積層体１１０，１１２が組付けられ、バスバー１１４および端子部材１１６〜１２６が組付けられると、図１４に示すような接合前の固定子１００が組み立てられる。
【００９７】
図２に戻って、Ｓ１１２にて、多点同時接合処理が実施される。具体的には、組み立てられた固定子１００において、当接した各接合面同士を接合させる処理が実施される。すなわち、図１５に示すように、バスバー１１４あるいは端子部材１１６〜１２６および渡り部材の積層体１１０，１１２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ら挟みこむように（図１５の矢印の方向）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。
【００９８】
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１０００℃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２６０℃前後で分解するため、金属ナノ粒子は、約２６０℃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ュレータ１４０が溶融する温度よりも小さい約２６０℃前後の予め定められた温度になるまで行なわれる。そのため、絶縁フィルムおよび樹脂インシュレータ１４０が溶融することはない。
【００９９】
図２に戻って、Ｓ１１４にて、樹脂モールド処理が実施される。図１６に示すように、接合面同士の接合が完了した固定子１００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１０２の外周面および端子部材１１６〜１２６の端子以外の部分が樹脂１８２により覆われる。
【０１００】
以上のようにして完成した固定子１００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１１６〜１２６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。
【０１０１】
以上のようにして、本実施の形態に係る回転電機の固定子によると、絶縁フィルムの厚さをコイルプレート間の絶縁が確保できる距離以上にすると、コイルサブアッシーにおいてコイルプレート間の絶縁性能は、絶縁フィルムの介在により確実に確保することができる。そのため、絶縁フィルムの厚さを絶縁性を確保しつつ可能な限り薄くすると、絶縁性を悪化させることなく、占積率を高めることができる。したがって、占積率の向上とコイルターン間の絶縁とを両立できる回転電機の固定子および固定子に用いられる部品を提供することができる。占積率の向上によりステータコアの体格の小型化が可能となる。
【０１０２】
さらに、コイルプレートを樹脂インシュレータの内側に挿入することにより、積層されたコイルプレートを一体的に保持するため、積層されたコイルプレートを樹脂により一体的にモールド成形する場合と比較して、はみ出した樹脂の切除等の修正作業が不要となる。したがって、作業性の悪化を抑制する回転電機の固定子を提供することができる。
【０１０３】
また、コイルプレート積層体は、樹脂インシュレータにより一体的に保持される。そのため、スロットに樹脂インシュレータが挿入される前に積層されたコイルプレート間の絶縁状態を検査することができる。これにより、ターン間の絶縁の信頼性が向上する。さらに、樹脂インシュレータは、同一スロット内の複数相のコイルプレート積層体を一体的に保持する。そのため、スロットに樹脂インシュレータが挿入される前にコイルプレート積層体間の絶縁状態を検査することができる。これにより、相間の絶縁の信頼性が向上する。さらに、スロットに樹脂インシュレータが挿入される前に樹脂インシュレータの絶縁性能を検査することができる。これにより、コイルプレート−ステータコア間の絶縁の信頼性が向上する。また、ステータコアへの組付け前に、樹脂インシュレータにより保持されたコイルプレート積層体の絶縁状態を検査することができるため作業性を向上する。ステータコアに組付け前に絶縁不良のコイルプレートサブアッシーを排除することができるため、組み上がったステータが絶縁不良となることがない。
【０１０４】
さらに、コイルプレートはシャーリング加工等によりＩ字形状に形成されるため、歩留まりの向上が図れる。さらに、ステータコアへの組付け後にコイル端部を切削加工する必要もないため、バリや加工粉に起因する絶縁の損傷を抑制することができる。
【０１０５】
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およびコイルプレートとバスバーとの間の接合部分は、銀ナノ粒子ペーストを用いて接合される。銀ナノ粒子ペーストは、加熱により有機物が分解すると、銀ナノ粒子が低温で焼結する。このときの焼結温度は、約２６０℃前後であって、ＰＰＳ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、コイルプレート、渡り部材およびバスバーと金属結合により接合する。そのため、金属銀とコイルプレートとの共晶温度付近になるまで溶融しない。このように銀ナノ粒子ペーストを用いて接合部分を接合すると、接合時の温度が固定子に用いられる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のヒートサイクルにおいて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。したがって、接合時の熱による絶縁性能の悪化を抑制する回転電機の固定子を提供することができる。
【０１０６】
また、樹脂インシュレータの内側にＩ字形状のコイルプレートが挿入されるため、コイルプレートとステータコアとの間が樹脂インシュレータにより確実に絶縁される。また、銀ナノ粒子ペーストを用いて接合部分が接合されるため、接合時に高温になるまで加熱されない。そのため、樹脂インシュレータとしては、成形性のよい樹脂（たとえば、ＰＰＳ樹脂等）を用いることができる。
【０１０７】
さらに、銀ナノ粒子ペーストは、コイルプレートへの付着後にタックフリー状態になるまで硬化される。そのため、銀ナノ粒子ペーストの表面は乾燥状態となるため、コイルプレートの両端部の銀ナノ粒子ペーストへの異物の付着を抑制することができる。特に、銀ナノ粒子ペーストの表面が乾燥状態となることにより、銀ナノ粒子ペーストが付着位置から流動しなくなる。また、銀ナノ粒子ペーストは、その特性上、銀ナノ粒子を被覆する保護層が分解されない限り、焼結（金属結合）開始されない。そのため、コイルプレートの加工工程の中間段階で、部品が連続的につながっている状態であるときに銀ナノ粒子ペーストが付着されても、後の工程において銀ナノ粒子が流動したり、銀ナノ粒子ペーストに異物が付着したりすることはない。これにより、ステータコアへの組付け後に、コイルプレートに接合材を付着させる場合と比較して作業時間が低減される。すなわち、固定子の生産時間を低減することができる。また、コイルプレートの加工工程の中間段階で、銀ナノ粒子ペーストの付着が可能となるため、付着される銀ナノ粒子ペーストの付着範囲、量、膜厚などの接合に関連する状態量の管理が容易となる。そのため、これらの状態量のバラツキを抑制することができる。
【０１０８】
さらに、コイルプレートとバスバー、端子部材および渡り部材との接合部分は、径方向から挟みこむようにして加圧して加温することにより、コイルプレートに大きな変形を伴なわずに両端部を接合することができる。さらに径方向あるいはティースの突出方向に加圧および加温することにより、複数ターン分の接合部分の同時接合が可能となる。
【０１０９】
さらに、コイルプレートと渡り部材とは略直角に接合される。そのため、コイルエンド部の軸方向への突出が抑制される。そのため、コイルエンド部の小型化が図れる。これにより、回転電機の小型化が図れる。
【０１１０】
また、コイルプレート積層体において、複数枚のコイルプレートを積層することにより、渦電流損を低減することができる。渦電流損Ｗｅは、Ｗｅ＝Ｋ（比例定数）×ｔ2（板厚）で表わすことができる。すなわち、電流が流れるコイルプレートの板厚が厚いほど増加する傾向にある。そこで、複数枚のコイルプレートが積層された積層体とすることで、板厚の小さなコイルプレート毎に電流が流れることとなる。その結果、渦電流損が低減される。渦電流損の低減により漏れ磁束に起因する電力損失を低減することができる。また、コイルプレートを積層化として渦電流を低減することにより、各ターン間のコイルプレートにかかる電圧を小さくすることができる。このようにして、占積率が高く、漏れ磁束に起因する電力損失を低減する回転電機の固定子を提供することができる。
【０１１１】
さらに、図１７に示すように、本実施の形態に係る回転電機に交流電力が供給されると磁束が発生する。高負荷時において、回転電機のスロット内には、ティースおよびスロットの外周方向に有するバックヨークから多量の磁気が漏れる。この漏れ磁束に応じて、コイルに渦電流が発生する。この渦電流は、複数枚のコイルプレートが積層されたコイルプレート積層体によりコイルを構成することにより大幅な削減を可能とする。しかしながら、ティースとコイルが接触する面に直交する方向にも漏れ磁束が発生する。そのため、コイルプレートを径方向に沿って積層したり、コイルプレートの幅方向の面がスロット内のティース壁面に直交するようにコイルプレートを積層したりすることにより、漏れ磁束の方向に対してコイルプレートの幅方向を略平行にすることができる。そのため、漏れ磁束は、コイルプレート積層体を構成する各コイルプレートに流れる。これにより、渦電流の低減が図れる。
【０１１２】
そして、ある極数以上の場合においては、コイルがステータコアを形成する電磁鋼板と接触する面積は、ティース側がバックヨーク側と比較してはるかに大きくなる。また、一般の銅線を巻きつけるモータにおいてはスロット中央付近の導体からの放熱は、エナメル層を何回か通してティースおよびバックヨークに伝熱される。このエナメル層が熱伝達率を大幅に低下させる。しかしながら、本実施の形態において、スロット中央付近の熱も高い熱伝達率を有する銅の内部を通過して電磁鋼板近傍まで伝達可能であり、その結果電流密度を向上させることができる。そして、前述したとおりバックヨーク側と比較してティース側の方が面積比で大きいため、コイルから電磁鋼板へ放熱されやすくなる。
【０１１３】
今回開示された実施の形態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特許請求の範囲によって示され、特許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。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本実施の形態に係る固定子の斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る固定子の製造方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】コイルプレートの斜視図である。
【図４】コイルプレート積層体の組付け過程を示す図である。
【図５】コイルサブアッシーの斜視図である。
【図６】図５の矢視Ａを視点としたコイルサブアッシーの外観図である。
【図７】コイルサブアッシーをステータコアに組付ける過程を示す図である。
【図８】ステータコアへの組付け後のコイルサブアッシーの斜視図である。
【図９】渡り部材積層体をコイルサブアッシーに組付ける過程を示す図である。
【図１０】渡り部材の斜視図である。
【図１１】コイルプレートと渡り部材との接合部分を模式的に示す図である。
【図１２】バスバーをコイルサブアッシーに組付ける過程を示す図である。
【図１３】端子部材をコイルサブアッシーに組付ける過程を示す図である。
【図１４】接合前の固定子の斜視図である。
【図１５】コイルサブアッシーへの加圧方向を示す図である。
【図１６】樹脂モールド処理が実施された固定子の斜視図である。
【図１７】回転電機に交流電力を供給したときに発生する磁束線を示す図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１００  固定子、１０２  ステータコア、１０４，１６８  ティース、１０６  スロット、１０８  コイルサブアッシー、１１０，１１２  渡り部材の積層体、１１４  バスバー、１１６，１１８，１２０，１２２，１２４，１２６  端子部材、１２８，１３０，１３２，１４６，１５０，１５２，１５４，１５６  突出部、１３４  接合面、１３６  コイルプレート、１３８，１４４  コイルプレート積層体、１４０  樹脂インシュレータ、１４２  絶縁板、１５８  保持部材、１６０，１６２  渡り部材、１６４，１６６，１７０，１７２，１７４，１７６，１７８，１８０  端部、１８２  樹脂。
【図１】
0004797728.tif 000002
【図２】
0004797728.tif 000003
【図３】
0004797728.tif 000004
【図４】
0004797728.tif 000005
【図５】
0004797728.tif 000006
【図６】
0004797728.tif 000007
【図７】
0004797728.tif 000008
【図８】
0004797728.tif 000009
【図９】
0004797728.tif 000010
【図１０】
0004797728.tif 000011
【図１１】
0004797728.tif 000012
【図１２】
0004797728.tif 000013
【図１３】
0004797728.tif 000014
【図１４】
0004797728.tif 000015
【図１５】
0004797728.tif 000016
【図１６】
0004797728.tif 000017
【図１７】
0004797728.tif 000018