(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長方形状の絶縁紙からなり、ステータコアの互い隣り合う２つのティース部の間に配置されて前記ステータコアとコイルとを電気的に絶縁する電動機用絶縁部材において、
前記ステータコアの軸方向に延在する前記絶縁紙の一辺と直交する方向に間隔をおいて該一辺と平行に延在するように該絶縁紙に定められた２本の第１折り曲げ線と、
前記一辺の延在方向における一端側で前記第１折り曲げ線と直交するように前記絶縁紙に定められた第２折り曲げ線と、
前記絶縁紙の両面の前記第１および第２折り曲げ線の交点を含む所定領域以外の部分に形成された接着層と、
を備えることを特徴とする電動機用絶縁部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の発明は、ステータコアの互い隣り合う２つのティース部の間に配置されて当該ステータコアとコイルとを電気的に絶縁する電動機用絶縁部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の絶縁部材を含む電動機用ステータとして、それぞれ複数のティース部およびコアスロットを有するステータコアと、内周側にリブを有すると共にステータコアの上下両面に組み付けられた２つの部品カフサと、絶縁紙を介してティース部に巻回される導線（コイル）とを含むものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この電動機用ステータの部品カフサは、樹脂により円環状に形成されており、外側リブ、内側リブ、およびコアスロットに対応した複数のカフサスロットと、それぞれ隣り合う２つのカフサスロットの間で径方向に延在する複数のガイド部とを有する。また、部品カフサの各ガイド部には、ステータコアの上面または下面側の端部に面取り加工を施すことにより径方向に延びる切欠部が形成されている。更に、絶縁紙は、上端および下端の少なくとも何れか一方を外側に折り返すことにより形成されたカフス部を有する。絶縁紙のカフス部は、部品カフサのガイド部の切欠部内に配置され、当該カフス部の先端部は、ステータコアの上面または下面（コアスロットの縁）に当接する。これにより、コアスロット内に導線を導入する際に、絶縁紙が当該導線に引き摺られてコアスロットから抜け落ちるのを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１３５８６５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような電動機用ステータにおいて、絶縁紙の表面に接着層を設ければ、ワニス等の樹脂の塗布工程（含浸処理）を省略すると共に、当該絶縁紙をステータコア、カフサおよびコイルに強固に固定することでコイルの固定強度を向上させることができるであろう。ただし、絶縁紙の表面に接着層を設けた場合、接着層の一部が剥離してしまう可能性もあり、剥離片がステータコアとコイルとの間や、電動機用ステータと電動機のロータとの間に入り込むことで、絶縁不良や電動機の信頼性低下を招いてしまうおそれもある。
【０００５】
そこで、本開示の発明は、電動機用絶縁部材の接着層の剥離を良好に抑制してコイルの絶縁性や電動機の信頼性を向上させることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の電動機用絶縁部材は、長方形状の絶縁紙からなり、ステータコアの互い隣り合う２つのティース部の間に配置されて前記ステータコアとコイルとを電気的に絶縁する電動機用絶縁部材において、前記ステータコアの軸方向に延在する前記絶縁紙の一辺と直交する方向に間隔をおいて該一辺と平行に延在するように該絶縁紙に定められた２本の第１折り曲げ線と、前記一辺の延在方向における一端側で前記第１折り曲げ線と直交するように前記絶縁紙に定められた第２折り曲げ線と、前記絶縁紙の両面の前記第１および第２折り曲げ線の交点を含む所定領域以外の部分に形成された接着層とを備えることを特徴とする。
【０００７】
この電動機用絶縁部材では、２本の第１折り曲げ線で長方形状の絶縁紙を折り曲げることにより、互いに隣り合う２つのティース部の間でステータコアの内周面を覆う背部と、互いに隣り合う２つのティース部の対応する一方の側面を覆うように背部の両端部から延出する２つの側部とが形成される。更に、電動機用絶縁部材の一端側には、第２折り曲げ線で絶縁紙を折り曲げることによりカフス部が形成される。そして、絶縁紙の両面には、第１および第２折り曲げ線の交点を含む所定領域以外の部分に接着層が形成されている。これにより、絶縁紙を折り曲げて背部、２つの側部およびカフス部を形成する際や、折り曲げ加工後に、第１および第２折り曲げ線の交点の周辺や第２折り曲げ線の周辺で接着層が剥離してしまうのを良好に抑制することができる。この結果、接着層の剥離片がステータコアとコイルとの間や、ステータコアと電動機のロータとの間に入り込まないようにして、コイルの絶縁性や電動機の信頼性をより向上させることが可能となる。
【０００８】
また、上記所定領域は、上記一辺から当該一辺と対向する他辺まで延びる帯状の領域であってもよい。この場合、所定領域は、前記一端の縁部を含まないものであってもよく、当該一端の縁部を含むものであってもよい。更に、上記所定領域は、前記絶縁紙の周縁部を含まない長方形状の領域であってもよい。この場合、所定領域は、第１および第２折り曲げ線の２つの交点を含むものであってもよく、それぞれ第１および第２折り曲げ線の交点を含む２つの領域であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の電動機用絶縁部材を含む電動機用ステータを示す正面図である。
【図２】図１の電動機用ステータの要部を示す拡大部分断面図である。
【図３】本開示の電動機用絶縁部材を示す斜視図である。
【図４】本開示の電動機用絶縁部材を構成する絶縁紙を示す平面図である。
【図５】本開示の電動機用絶縁部材を構成する他の絶縁紙を示す平面図である。
【図６】本開示の電動機用絶縁部材を構成する更に他の絶縁紙を示す平面図である。
【図７】本開示の電動機用絶縁部材を構成する他の絶縁紙を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、図面を参照しながら本開示の発明を実施するための形態について説明する。
【００１１】
図１は、本開示の一実施形態に係る電動機用絶縁部材を含む電動機用ステータ１を示す正面図であり、図２は、電動機用ステータ１の要部を示す拡大部分断面図である。これらの図面に示す電動機用ステータ１は、図示しないロータと共に、例えば電気自動車やハイブリッド自動車の走行駆動源あるいは発電機として用いられる３相交流電動機を構成するものである。本実施形態の電動機用ステータ１は、ステータコア２と、第１カフサ３と、第２カフサ４と、それぞれ複数のセグメントコイル５により構成される複数のステータコイル６と、複数の絶縁部材７とを含む。
【００１２】
ステータコア２は、例えばプレス加工により円環状に形成された電磁鋼板を複数積層することにより構成され、全体として円環状を呈する。ステータコア２は、図２に示すように、環状の外周部から周方向に間隔をおいて径方向内側に突出する複数のティース部２ｔと、それぞれ互いに隣り合うティース部２ｔの間に形成された複数のコアスロット２ｓとを有する。ただし、ステータコア２は、例えば強磁性粉体を加圧成形すると共に焼結させることより一体に形成されてもよい。
【００１３】
第１カフサ３は、複数のセグメントコイル５を曲げ加工する際にガイド部材として機能する円環状の板体であり、例えば樹脂により形成される。第１カフサ３は、それぞれ複数のカフサスロット３ｓおよびガイド部３ｇを含む。複数のカフサスロット３ｓは、ステータコア２の複数のコアスロット２ｓに対応するように周方向に間隔をおいて形成されて当該第１カフサ３の径方向に延びる略矩形状の孔部である。複数のガイド部３ｇは、それぞれ互いに隣り合うカフサスロット３ｓの間で径方向に延びる。図２に示すように、各ガイド部３ｇの上記径方向に延びる肩部は、滑らかなＲ形状を有している。また、各ガイド部３ｇの底部の両側には、面取り加工を施すことにより径方向に延びる切欠部３ｃが形成されている。更に、第１カフサ３の裏面には、ステータコア２の一端面（図１における上側の端面）に形成された図示しない凹部に嵌合される位置決め突起（図示省略）が形成されており、第１カフサ３は、各カフサスロット３ｓがステータコア２の対応するコアスロット２ｓと連通するように当該ステータコア２の一端面上に配置される。なお、各ガイド部３ｇの切欠部３ｃは、省略されてもよい。
【００１４】
第２カフサ４も、複数のセグメントコイル５を曲げ加工する際にガイド部材として機能する円環状の板体であり、例えば樹脂により形成される。本実施形態では、第１および第２カフサ３，４として互いに異なる形状を有するものが採用されているが、電動機用ステータ１の構成によっては、第１および第２カフサ３，４として同一の形状を有するものが採用されてもよい。第２カフサ４は、それぞれ複数のカフサスロット４ｓおよびガイド部４ｇを含む。複数のカフサスロット４ｓは、ステータコア２の複数のコアスロット２ｓに対応するように周方向に間隔をおいて形成されて当該第２カフサ４の径方向に延びる略矩形状の孔部である。複数のガイド部４ｇは、それぞれ互いに隣り合うカフサスロット４ｓの間で径方向に延びる。図２に示すように、各ガイド部４ｇの上記径方向に延びる肩部は、滑らかなＲ形状を有している。また、各ガイド部４ｇの底部の両側には、面取り加工を施すことにより径方向に延びる切欠部４ｃが形成されている。更に、第２カフサ４の裏面には、ステータコア２の他端面（図１における下側の端面）に形成された図示しない凹部に嵌合される位置決め突起（図示省略）が形成されており、第２カフサ４は、各カフサスロット４ｓがステータコア２の対応するコアスロット２ｓと連通するように当該ステータコア２の他端面上に配置される。なお、電動機用ステータ１の構成によっては、第２カフサ４が省略されてもよい。
【００１５】
ステータコイル６を構成するセグメントコイル５は、例えば略Ｕ字状に成形された電気導体であり、２つの遊端部を有する。また、各セグメントコイル５の表面には、例えばエナメル樹脂等からなる絶縁被膜が成膜されている。複数のセグメントコイル５により構成される複数のステータコイル６には、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルが含まれる。
【００１６】
図３は、絶縁部材７を示す斜視図である。同図に示すように、絶縁部材７は、互いに隣り合う２つのティース部２ｔの間でステータコア２の内周面を覆う背部７ｂと、互いに隣り合う２つのティース部２ｔの対応する一方の側面を覆うように背部７ｂの両端部から延出する２つの側部７ｓと、絶縁部材の一端側（図７における上端側）に形成されたカフス部７ｃとを有する。かかる絶縁部材７は、図４に示すような例えばポリエチレンナフタレート等の樹脂フィルムである長方形状の絶縁紙７０を複数回折り曲げることにより構成されるものである。なお、絶縁部材７が正方形状の絶縁紙７０からなるものであってもよいことは、いうまでもない。
【００１７】
図４に示すように、絶縁紙７０には、ステータコア２の軸方向に延在することになる絶縁紙７０の一辺（図４における長辺）と直交する方向に間隔をおいて当該一辺と平行に延在する２本の第１折り曲げ線７１と、当該一辺（長辺）の延在方向における一端側（図４における上端側）で第１折り曲げ線７１と直交する第２折り曲げ線７２とが定められている。これにより、絶縁紙７０を２本の第１折り曲げ線７１に沿って略コの字状に折り曲げることにより、背部７ｂと、２つの側部７ｓとが形成される。また、第１折り曲げ線７１に沿った折り曲げ加工に先立って第２折り曲げ線７２に沿って絶縁紙７０を外側に折り曲げておくことで、絶縁部材７の一端側にカフス部７ｃが形成される。
【００１８】
更に、絶縁紙７０の両面には、第１および第２折り曲げ線の２つの交点Ｐｉを含む非接着領域（所定領域）７５以外の部分に接着層７７が形成されている。すなわち、絶縁紙７０の両面には、第２折り曲げ線７２の全体を含む一方、当該絶縁紙７０の上記一端の縁部（図４における上縁すなわち上側の短辺）を含むことなく、絶縁紙７０の一方の長辺（一辺）から他方の長辺（他辺）まで延びる長方形状（帯状）の非接着領域７５が定められている。そして、接着層７７は、第１および第２折り曲げ線７１，７２に沿った折り曲げ加工に先立って、絶縁紙７０の両面の非接着領域７５を除いた部分、すなわち絶縁紙７０の長辺の延在方向における非接着領域７５の両側に形成される。
【００１９】
これにより、第１および第２折り曲げ線７１，７２に沿って絶縁紙７０を折り曲げて背部７ｂ、２つの側部７ｓおよびカフス部７ｃを形成する際や、折り曲げ加工後に、第１および第２折り曲げ線７１，７２の２つの交点Ｐｉの周辺や第２折り曲げ線７２の周辺で接着層７７が剥離してしまうのを良好に抑制することが可能となる。本実施形態において、接着層７７は、例えばエポキシ系発泡樹脂材料といった熱硬化型発泡性樹脂材料によって形成される。ただし、接着層７７は、熱可塑性樹脂材料によって形成されてもよい。
【００２０】
上述のような電動機用ステータ１の製造に際しては、ステータコア２の各コアスロット２ｓ内に絶縁部材７を配置すると共に、第１および第２カフサ３，４をカフサスロット３ｓ，４ｓが対応するコアスロット２ｓに連通するようにステータコア２に対して組み付ける（仮止めする）。各絶縁部材７のカフス部７ｃは、それぞれ対応するコアスロット２ｓから突出して第２カフサ４の対応する切欠部４ｃ内に入り込み、各絶縁部材７のカフス部７ｃ側とは反対側の端部７ｅ（図２における上端部）は、それぞれ対応するコアスロット２ｓから突出すると共に第１カフサ３の対応する切欠部３ｃを超えてカフサスロット３ｓ内に入り込む（図２参照）。
【００２１】
次いで、例えば第２カフサ４側から第１カフサ３側に向けて、複数のセグメントコイル５をステータコア２、第１および第２カフサ３，４に対して組み付ける。すなわち、セグメントコイル５の２つの遊端部の一方は、対応する一連のカフサスロット４ｓ、コアスロット２ｓおよびカフサスロット３ｓに挿通され、他方は、当該一連のカフサスロット４ｓ、コアスロット２ｓおよびカフサスロット３ｓから周方向に離間した他の一連のカフサスロット４ｓ、コアスロット２ｓおよびカフサスロット３ｓに挿通される。セグメントコイル５の各遊端部は、第１カフサ３の対応するカフサスロット３ｓから外部に突出する。
【００２２】
すべてのセグメントコイル５がステータコア２、第１および第２カフサ３，４に組み付けられた後、各セグメントコイル５のカフサスロット３ｓから突出した部分には、図示しない曲げ加工装置を用いた曲げ加工が施される。曲げ加工装置は、それぞれ対応するセグメントコイル５の遊端部と係合する複数の捻り治具と、各捻り治具を回転駆動すると共に昇降させる駆動ユニット等を含むものである。かかる曲げ加工装置を用いた曲げ加工により、各セグメントコイル５のカフサスロット３ｓから突出した部分は、第１カフサ３のガイド部３ｇを支点として予め定められた方向に曲げられる。また、曲げ加工に伴い、各セグメントコイル５は、第２カフサ４の各ガイド部４ｇによってガイドされる。更に、複数のセグメントコイル５の遊端部は、対応する他のセグメントコイル５の遊端部に電気的に接合される。これにより、複数のステータコイル６、すなわちＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルが形成される。
【００２３】
セグメントコイル５の曲げ工程や接合工程の完了後、ステータコア２、第１、第２カフサ３，４、ステータコイル６および絶縁部材７の組立体に対して加熱処理が施される。加熱処理は、ステータコイル６に対して電流を印加することにより組立体を加熱するものであってもよく、あるいは電気炉内で組立体の全体を加熱するものであってもよい。加熱処理により、上述の接着層７７を構成する発泡性樹脂材料は、背部７ｂ、側部７ｓおよびカフス部７ｃの厚み方向に膨張すると共に硬化する。これにより、各絶縁部材７の背部７ｂが２つのティース部２ｔの間でステータコア２の内周面および対応するセグメントコイル５に接着（固定）され、各絶縁部材７の２つの側部が対応するティース部２ｔおよび対応するセグメントコイル５に接着（固定）される。更に、各絶縁部材７のカフス部７ｃは、第２カフサ４の対応する切欠部４ｃの表面に接着（固定）され、各絶縁部材７の端部７ｅは、第１カフサ３のガイド部３ｇに接着（固定）される。そして、加熱処理後に組立体の温度が常温に戻った段階で電動機用ステータ１が完成する。
【００２４】
この結果、それぞれ複数の絶縁部材７を接着層７７によりステータコア２、第１および第２カフサ３，４並びに複数のセグメントコイル５に対して容易かつ強固に固定してステータコイル６の固定強度を向上させることが可能となる。更に、各絶縁部材７の表面（絶縁紙７０の両面）に接着層７７を形成しておくことで、ステータコア２やステータコイル６の組立体に対してワニス等の樹脂を塗布する工程を省略することができる。更に、ワニス等を塗布する場合のように、固定対象の部材同士の間隔が広すぎたり、狭すぎたりすることに起因して、本来に互いに固定されるべき部材同士が完全に固定されなくなってしまうことを極めて良好に抑制することが可能となる。
【００２５】
また、絶縁部材７では、上述のように、絶縁紙７０の折り曲げ加工時や折り曲げ加工後に、第１および第２折り曲げ線７１，７２の２つの交点Ｐｉの周辺や第２折り曲げ線７２の周辺で接着層７７が剥離してしまうのを良好に抑制することが可能となる。従って、コアスロット２ｓ内への組み付け後に接着層７７が剥離することや、接着層７７の剥離片が付着したまま絶縁部材７がコアスロット２ｓ内への組み付けられてしまうことを良好に抑制することができる。この結果、接着層７７の剥離片がステータコア２とセグメントコイル５（ステータコイル６）との間や、電動機用ステータ１とロータとの間に入り込んでしまわないようにして、ステータコイル６の絶縁性や電動機の信頼性をより向上させることが可能となる。
【００２６】
更に、絶縁紙７０の非接着領域７５は、第２折り曲げ線７２の全体を含む一方、絶縁紙７０の一端の縁部を含むことなく、絶縁紙７０の一方の長辺（一辺）から他方の長辺（他辺）まで延びる長方形状（帯状）の領域とされる。これにより、セグメントコイル５や第２カフサ４の切欠部４ｃの表面と当接しないカフス部７ｃの先端部から接着層７７を省略することができるので（図２参照）、接着層７７を形成する材料の量を減らして絶縁部材７のコストを削減することが可能となる。また、接着層７７は、各セグメントコイル５の絶縁被膜を形成する樹脂の融点よりも低い発泡温度を有する材料により形成されるとよい。これにより、加熱処理に際してセグメントコイル５の絶縁被膜が劣化してしまうのを良好に抑制することができる。
【００２７】
以上説明したように、長方形状の絶縁紙７０からなり、ステータコア２の互い隣り合う２つのティース部２ｔの間に配置されてステータコア２とセグメントコイル５（ステータコイル６）とを電気的に絶縁する絶縁部材７は、ステータコア２の軸方向に延在する絶縁紙７０の一辺（長辺）と直交する方向に間隔をおいて当該一辺と平行に延在するように絶縁紙７０に定められた２本の第１折り曲げ線７１と、当該一辺の延在方向における一端側で第１折り曲げ線７１と直交するように絶縁紙７０に定められた第２折り曲げ線７２と、絶縁紙７０の両面の第１および第２折り曲げ線７１，７２の交点Ｐｉを含む非接着領域７５以外の部分に形成された接着層７７とを含む。このような絶縁部材７によれば、接着層７７の剥離片がステータコア２とセグメントコイル５（ステータコイル６）との間や、ステータコア２と電動機のロータとの間に入り込まないようにして、ステータコイル６の絶縁性や電動機の信頼性をより向上させることが可能となる。
【００２８】
なお、上述の絶縁部材７を構成する絶縁紙７０は、絶縁紙７０の一端の縁部を含まない非接着領域７５を有するものであるが、絶縁部材７は、図５に示すような絶縁紙７０Ｂにより構成されてもよい。図５に示す絶縁紙７０Ｂの非接着領域７５Ｂは、第２折り曲げ線７２の全体および絶縁紙７０の一端（図５における上端）の縁部を含むと共に、絶縁紙７０の一方の長辺（一辺）から他方の長辺（他辺）まで延びる長方形状（帯状）の領域である。すなわち、絶縁紙７０Ｂの両面の接着層７７は、第２折り曲げ線７２よりも絶縁紙７０の他端（図５における下端）に若干近接した位置から当該他端までの範囲に形成される。これにより、接着層７７を形成する材料の量をより少なくして絶縁部材７のコストをより削減することが可能となる。この場合、カフス部７ｃは、第２カフサ４等に対して、固定されなくてもよく、何らかの手法により固定されてもよい。
【００２９】
また、絶縁部材７は、図６に示すような絶縁紙７０Ｃにより構成されてもよい。図６に示す絶縁紙７０Ｃの非接着領域７５Ｃは、第１および第２折り曲げ線７１，７２の２つの交点Ｐｉを含む一方、絶縁紙７０の周縁部（４辺）を含まない長方形状（正方形状を含む）の領域とされている。これにより、接着層７７を形成する材料の量が増加することになるが、カフス部７ｃの周辺で絶縁部材７をセグメントコイル５や第２カフサ４に対してより強固に固定することが可能となる。
【００３０】
更に、絶縁部材７は、図７に示すような絶縁紙７０Ｄにより構成されてもよい。図７に示す絶縁紙７０Ｄの非接着領域７５Ｄは、図６に示す絶縁紙７０Ｃの非接着領域７５Ｃを、それぞれ第１および第２折り曲げ線７１，７２の交点Ｐｉを含むように２つに分割したものに相当する。これにより、カフス部７ｃの周辺で絶縁部材７をセグメントコイル５や第２カフサ４に対してより一層強固に固定することが可能となる。
【００３１】
そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本開示の発明は、電動機用絶縁部材の製造分野等において利用可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１  電動機用ステータ、２  ステータコア、２ｓ  コアスロット、２ｔ  ティース部、３  第１カフサ、３ｃ  切欠部、３ｇ  ガイド部、３ｓ  カフサスロット、４  第２カフサ、４ｃ  切欠部、４ｇ  ガイド部、４ｓ  カフサスロット、５  セグメントコイル、６  ステータコイル、７  絶縁部材、７ｂ  背部、７ｃ  カフス部、７ｅ  端部、７ｓ  側部、７０，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ  絶縁紙、７１  第１折り曲げ線、７２  第２折り曲げ線、７５，７５Ｂ，７５Ｃ，７５Ｄ  非接着領域、７７  接着層。
【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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