(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に複数のティースを有し、この各ティースの間に複数のスロットが形成された円筒形状の固定子鉄心、および前記複数の各スロットの内部に配置された固定子巻線を備えた回転電機の固定子であって、
前記各スロットは、スロット周壁と、前記内周面に開口するスロット開口部とを有し、
前記各スロットのスロット周壁は、スロット底壁と、このスロット底壁に連続する相対向する一対のスロット側壁とを有し、
前記各スロットのスロット開口部は、前記一対のスロット側壁から互いに相手側に向かって張り出した張出し部分の間に形成され、
前記各スロットのスロット周壁は電気絶縁材料の絶縁被覆で覆われており、この絶縁被覆は、前記スロット底壁上から、前記各張出し部分の外周側に隣接する位置まで、前記一対のスロット側壁上に連続して形成されており、
前記一対のスロット側壁上の前記絶縁被覆の前記スロット開口部の近くには、一対の相対向する保持溝が形成され、この一対の保持溝の溝壁は前記絶縁被覆で構成され、この一対の保持溝に跨って、前記スロット開口部を塞ぐ電気絶縁部材が挿入され保持され、
前記各スロットのスロット開口部は周方向に所定幅を有し、前記一対のスロット側壁上の絶縁被覆も、それらの間の周方向の幅が、前記所定幅とほぼ一致するように形成され、前記絶縁被覆と電気絶縁部材で囲まれた前記各スロットの内部空間は、前記スロット底壁に隣接する部分から前記保持溝に隣接する部分に亘り、前記所定幅とほぼ同じ周方向の幅を有し、前記各ティースの周方向の幅は、前記スロット底壁に隣接する根元部分から前記保持溝に隣接する部分に向かって次第に小さくなるように形成されたことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
請求項１記載の回転電機の固定子であって、前記一対の各保持溝は、前記一対のスロット側壁上の前記絶縁被覆を切削して形成されたことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項３】
請求項２記載の回転電機の固定子であって、前記一対の各保持溝の深さは、前記絶縁被覆の厚さよりも小さいことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項４】
請求項１記載の回転電機の固定子であって、前記一対の保持溝のそれぞれの溝壁は、溝
底壁と、一対の相対向する溝側壁を有し、この溝底壁と、一対の溝側壁とが、ともに前記絶縁被覆で構成されたことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項５】
請求項４記載の回転電機の固定子であって、前記一対の溝側壁の一方と、前記電気絶縁部材との間に隙間が形成されたことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項６】
請求項４記載の回転電機の固定子であって、前記溝底壁と、前記電気絶縁部材との間に隙間が形成されたことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項７】
請求項４記載の回転電機の固定子であって、前記一対の溝側壁の中のスロット内部側の溝側壁は、スロットの深さ方向に傾斜して形成されたことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項８】
請求項１記載の回転電機の固定子であって、前記固定子巻線は、前記一対のスロット側壁間の間隔よりも小さな周方向幅を有し、この周方向幅は前記スロット開口部の周方向幅よりも小さいことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項９】
請求項１記載の回転電機の固定子であって、前記固定子巻線は、前記各スロットの内部に複数の巻線部材を有し、この複数の各巻線部材は、前記一対のスロット側壁間の間隔よりも小さな周方向幅と、この周方向幅よりも小さな径方向厚さを有し、前記一対のスロット側壁に沿って一列に並んで配置されていることを特徴とする回転電機の固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、例えば自動車に搭載され、車載バッテリの充電とその他の車載電気負荷に給電する交流発電機などに応用される回転電機の固定子に関するもので、とくに固定子鉄心の複数のスロット内に配置された固定子巻線の絶縁構造の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  この種の自動車に搭載される交流発電機では、近年、自動車における電気負荷の増大に伴ない、より大きな発電機出力が要求されるようになり、このために、発電機出力を発生する固定子巻線は、固定子鉄心のスロット内に、空間効率を高くして配置される傾向にある。【０００３】
回転電機の固定子として、例えば実開平２−１０３７５４号公報（特許文献１）が知られている。この特許文献１に開示された回転電機の固定子では、固定子鉄心の内周に複数のスロットが形成され、これらの各スロット内に固定子巻線が配置されており、この固定子巻線に対して、２つの絶縁構造が採用されている。
【０００４】  この絶縁構造の１つは、各スロット周壁に形成された絶縁被覆である。スロット周壁は、スロット底壁と、相対向する一対のスロット側壁とを有し、これらのスロット底壁と、一対のスロット側壁は、固定子鉄心により構成される。スロット底壁と、一対のスロット側壁には、電気絶縁材料の絶縁被覆が形成され、この絶縁被覆が、スロット内に配置される固定子巻線と、スロット周壁を構成する固定子鉄心との間を電気的に絶縁する。【０００５】  絶縁構造の他の１つは、固定子鉄心の内周面に開口するスロット開口部を塞ぐウエッジと呼ばれる電気絶縁部材である。この電気絶縁部材は、水、塩水、泥水、粉塵などの回転電機への侵入物が、スロット開口部からスロット内に侵入するのを防ぎ、スロット内の固定子巻線の電気的絶縁が侵入物によって損傷するのを防止する。この電気絶縁部材は、スロット側壁に形成された一対の張出し部分により脱落しないようにして、スロット内に挿入され、スロット内の固定子巻線を配置するための内部空間を余り小さくすることなく、スロット開口部を塞ぐ。【０００６】
また、回転電機の固定子として、特開２０００−１４０６８号公報（特許文献２）も知られている。この特許文献２には、スロット内に配置される固定子巻線の外周と、スロット周壁を構成する固定子鉄心との間に、絶縁シートを配置した固定子が開示されている。この絶縁シートはスロット内に配置される固定子巻線の外周を包むように構成される。
【０００７】
【特許文献１】実開平２−１０３７５４号公報
【特許文献２】特開２０００−１４０６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に開示された固定子では、前記電気絶縁部材の脱落を防止する一対の張出し部分が、スロット側壁を構成する固定子鉄心に直接形成され、またこの張出し部分に関連して、前記絶縁被覆が、各張出し部分の近くの位置までしか形成されておらず、絶縁被覆と張出し部分との間に、固定子鉄心が露出した隙間が残されている。このため、回転電機への侵入物が、スロット内に侵入すると、この侵入物が前記隙間に侵入し、この侵入物がスロット周壁を構成する固定子鉄心と、スロット内の固定子巻線とに跨って接触することにより、固定子巻線に電触を生じさせ、固定子巻線を損傷する不都合をもたらす危険がある。前記隙間は微小な空隙であるために、この隙間に侵入した侵入物は排出され難く、固定子巻線の損傷が続く危険が大きい。
【０００９】
また、特許文献２に開示された絶縁シートを使用すれば、回転電機への侵入物が、固定子巻線とスロット周壁とに跨って接触する事態を回避することができる。しかし、固定子巻線は複数の巻線部材を束にした束状構造または複数の巻線部材を重ねた重合構造で構成されるので、複数の巻線部材の束状構造または重合構造の外周を、絶縁シートで包む作業は作業性が悪く、また、この絶縁シートで包んだ複数の巻線部材を、スロット内に挿入する作業も作業性が悪く、実用的ではない。
【００１０】  この発明は、このような不都合を改善することのできる改良された絶縁構造を備えた回転電機の固定子を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明による回転電機の固定子は、内周面に複数のティースを有し、この各ティースの間に複数のスロットが形成された円筒形状の固定子鉄心、および前記複数の各スロットの内部に配置された固定子巻線を備えた回転電機の固定子であって、前記各スロットは、スロット周壁と、前記内周面に開口するスロット開口部とを有し、前記各スロットのスロット周壁は、スロット底壁と、このスロット底壁に連続する相対向する一対のスロット側壁とを有し、前記各スロットのスロット開口部は、前記一対のスロット側壁から互いに相手側に向かって張り出した張出し部分の間に形成され、前記各スロットのスロット周壁は電気絶縁材料の絶縁被覆で覆われており、この絶縁被覆は、前記スロット底壁上から、前記各張出し部分の外周側に隣接する位置まで、前記一対のスロット側壁上に連続して形成されており、前記一対のスロット側壁上の前記絶縁被覆の前記スロット開口部の近くには、一対の相対向する保持溝が形成され、この一対の保持溝の溝壁は前記絶縁被覆で構成され、この一対の保持溝に跨って、前記スロット開口部を塞ぐ電気絶縁部材が挿入され保持され、前記各スロットのスロット開口部は周方向に所定幅を有し、前記一対のスロット側壁上の絶縁被覆も、それらの間の周方向の幅が、前記所定幅とほぼ一致するように形成され、前記絶縁被覆と電気絶縁部材で囲まれた前記各スロットの内部空間は、前記スロット底壁に隣接する部分から前記保持溝に隣接する部分に亘り、前記所定幅とほぼ同じ周方向の幅を有し、前記各ティースの周方向の幅は、前記スロット底壁に隣接する根元部分から前記保持溝に隣接する部分に向かって次第に小さくなるように形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明による回転電機の固定子では、各スロット周壁を覆う絶縁被覆が、スロット底壁上から、各張出し部分の外周側に隣接する位置まで、一対のスロット側壁上に連続して形成され、前記一対のスロット側壁上の前記絶縁被覆の前記スロット開口部の近くに、一対の相対向する保持溝が形成され、この一対の保持溝の溝壁は前記絶縁被覆で構成されるので、この一対の保持溝と一対のスロット側壁との間に、スロット周面を構成する固定子鉄心が露出するような隙間はなくなり、したがってこのような隙間に侵入物が侵入することに起因する固定子巻線の損傷を防ぐことができる。また、この発明による固定子では、絶縁被覆がスロット周壁を被覆しているので、特許文献２のように、固定子巻線の外周を絶縁シートで包むような作業をすることなく、スロット周壁を絶縁被覆で覆うことができ、作業性を向上してコストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】＜この発明による固定子を用いた回転電機の説明＞
この発明による回転電機の固定子について説明する前に、この固定子を応用した回転電機について説明する。【００１４】  図１は、この発明による固定子を応用した回転電機を示す側断面図である。この回転電機は、自動車に搭載される交流発電機であり、この交流発電機は、自動車に搭載されたエンジンにより駆動され、自動車に搭載されたバッテリを充電し、また自動車の各種電気負荷に給電する。【００１５】  この回転電機は、ハウシング１０と、回転軸２０と、回転子３０と、回転子３０に対する給電装置４０と、固定子５０と、整流装置８０を含んでいる。
まず、ハウジング１０は、相対向する一対のブラケット１１、１２により構成される。右側のブラケット１１はフロントブラケット、左側のブラケット１２はリアブラケットと呼ばれる。これらのフロントブラケット１１、リアブラケット１２は、ともに椀状の形状を有し、それらの各開口端部が互いに対向するようにして配置される。【００１６】  フロントブラケット１１は、端壁１１ａと周壁１１ｂを有し、またリアブラケット１２は端壁１２ａと周壁１２ｂを有する。これらのブラケット１１、１２の端壁１１ａ、１２ａは、回転軸２０に対してほぼ直交する平面にあり、またそれらの周壁１１ｂ、１２ｂは回転軸２０の周りを取り囲む。フロントブラケット１１の周壁１１ｂの開口端と、リアブラケット１２の周壁１２ｂの開口端との間には、固定子５０が挟持され、この固定子５０は、ブラケット１１、１２を回転軸２０の軸線方向に連結する連結ボルト１３により、ブラケット１１、１２間に保持される。【００１７】  回転軸２０は、各ブラケット１１、１２の各端壁１１ａ、１２ａの中心部を貫通しており、この回転軸２０は、ボール軸受１４、１５を介して、各ブラケット１１、１２により回転可能に支持されている。回転軸２０はフロントブラケット１１の中心部を貫通してブラケット１１の外部へ延長され、このブラケット１１の外部にプーリ１６が取り付けられている。このプーリ１６は図示しないベルトにより自動車に搭載されたエンジンのクランク軸に連結され、回転軸２０はエンジンにより駆動されて回転する。【００１８】  各ブラケット１１、１２には、複数の通風開口１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂが形成される。複数の通風開口１７ａは、フロントブラケット１１の端壁１１ａに形成され、複数の通風開口１７ｂはその周壁１１ｂに形成される。同様に、複数の通風開口１８ａは、リアブラケット１２の端壁１２ａに形成され、複数の通風開口１８ｂはその周壁１２ｂに形成される。【００１９】  回転軸２０の中央部には、回転子３０が取り付けられている。この回転子は交流発電機の界磁であり、一対の相対向する界磁鉄心３１、３２と、界磁コイル３３を有する。界磁鉄心３１、３２はそれぞれの外周部に、互いに相手側へ突出する突出磁極３１ａ、３２ａを有し、これらの突出磁極３１ａ、３２ａの内周に界磁コイル３３が配置される。界磁鉄心３１の端面３１ｂと、界磁鉄心３２の端面３２ｂは、互いに対向している。界磁鉄心３１の端面３１ｂの外周には、フロント側冷却ファン３４が、また界磁鉄心３２の端面３２ｂの外周には、リア側冷却ファン３５が、それぞれ取り付けられている。これらの冷却ファン３４、３５は回転軸２０とともに回転し、冷却風を発生する。これらの冷却風により、界磁コイル３３、給電装置４０、固定子５０、整流装置８０が冷却される。【００２０】  リアブラケット１２の内部には、給電装置４０と、整流装置８０が配置される。給電装置４０は、界磁コイル３３に対する給電装置であり、一対のスリップリング４１、４２と、これらに対するブラシ装置４３を含んでいる。スリップリング４１、４２は、それぞれ界磁コイル３３に接続され、回転軸２０の外周面に取り付けられ、回転軸２０とともに回転する。ブラシ装置４３は一対のブ��シ４５、４６を有し、これらのブラシ４５、４６はブラシスプリングにより、スリップリング４１、４２の外周面に押し付けられ、これに接触する。ブラシ４５、４６には、車載バッテリからの直流電圧が与えられ、この直流電圧により界磁コイル３３が励磁される。【００２１】  固定子５０は、固定子鉄心５１と、この固定子鉄心５１に巻装された固定子巻線６０を有する。この固定子５０は、交流発電機の電機子であり、回転子３０の回転に伴なう回転界磁磁界を受け、この回転界磁磁界により固定子巻線６０は交流出力電圧を発生する。【００２２】  固定子巻線６０は三相巻線として構成され、この三相固定子巻線６０は星形接続される。整流装置８０は、この三相星形の固定子巻線６０に接続され、固定子巻線６０に発生する三相交流出力電圧を整流し、直流出力電圧を発生する。この整流装置８０は、三相全波整流装置として構成され、その直流出力電圧は、自動車に搭載されたバッテリを充電し、自動車の各種電気負荷に給電し、併せて界磁コイル３３に給電される。【００２３】＜この発明による回転電機の固定子のいくつかの実施の形態の説明＞
続いて、この発明による回転電機の固定子のいくつかの実施の形態について説明する。
実施の形態１．
図２は、この発明による回転電機の固定子の実施の形態１を示す側断面図であり、図３は、そのＩＩＩ−ＩＩＩ線による部分拡大断面図である。この図２、図３に示す実施の形態１の固定子は符号５０Ａで示され、図１に示される回転電機の固定子５０として使用される。【００２４】  この実施の形態１の固定子５０Ａにおける固定子鉄心５１は、図２に示すように、円筒形状に構成され、内周面５１ａと、外周面５１ｂと、一対の端面５１ｃ、５１ｄを有する。この円筒形状の固定子鉄心５１は、その軸線が、回転軸２０の軸線と一致するように、回転子３０の周りに配置される。固定子鉄心５１の内周面５１ａは回転子３０の外周面に微小な空隙を介して対向するように配置され、端面５１ｃはフロントブラケット１１の端壁１１ａに、また端面５１ｄはリアブラケット１２の端壁１２ａにそれぞれ対向する。固定子鉄心５１は、回転軸２０の軸線に沿って、端面５１ｃから端面５１ｄに向かう方向に、珪素鋼板などの薄い鋼板を多数積層して構成される。【００２５】  固定子鉄心５１の内周面５１ａには、複数のティース５２と、複数のスロット５３が形成される。これらの複数のティース５２と、複数のスロット５３は、固定子鉄心５１の内周面５１ａに、その周方向に沿って互いに等しい間隔で形成されている。隣接する２つのティース５２の相互間には、それぞれ１つのスロット５３が形成され、固定子鉄心５１の内周面５１ａには、合計Ｎ個のスロット５３が形成される。実施の形態１では、スロット数Ｎは、３６〜４８とされる。【００２６】  複数の各スロット５３は、図３に示すように、互いに同じ断面形状を持つように形成され、複数の各ティース５２も互いに同じ断面形状を持つ。複数の各ティース５２および複数の各スロット５３は、ともに固定子鉄心５１の軸線とほぼ平行に延長されており、各スロット５３は、固定子鉄心５１の両端面５１ｃ、５１ｄにそれぞれ開口する。【００２７】  複数の各スロット５３は、図３に示すように、スロット底壁５３ａと、一対のスロット側壁５３ｂ、５３ｃと、スロット開口部５３ｄを有する。スロット底壁５３ａと、一対のスロット側壁５３ｂ、５３ｃは、スロット周壁ＳＷを構成し、このスロット周壁ＳＷは固定子鉄心５１により形成される。スロット開口部５３ｄは固定子鉄心５１の内周面５１ａに開口しており、このスロット開口部５３ｄも固定子鉄心５１の軸線方向に延びており、その両端は固定子鉄心５１の端面５１ｃ、５１ｄに開口する。【００２８】  一対のスロット側壁５３ｂ、５３ｃの、スロット開口部５３ｄと対向する部分には、それぞれ張出し部分５４が形成される。この張出し部分５４は、一対のスロット側壁５３ｂ、５３ｃから互いに相手側に向かって張り出しており、それらの間にスロット開口部５３ｄが形成される。このスロット開口部５３ｄの周方向の幅をＷ０とする。一対のスロット側壁５３ｂ、５３ｃは互いに対向しており、それぞれスロット底壁５３ａの両端部に連続し、張出し部分５４上にまで延びている。この一対のスロット側壁５３ｂ、５３ｃは、固定子鉄心５１をほぼ径方向に横切る平面上に形成され、固定子鉄心５１の軸線方向に延び、その軸線方向の両端は、固定子鉄心５１の端面５１ｃ、５１ｄに連続��る。【００２９】  各スロット周壁ＳＷには、絶縁被覆５５が形成されている。この絶縁被覆５５は、各スロット５３のスロット底壁５３ａ上と、一対のスロット側壁５３ｂ、５３ｃ上に被着され、スロット底壁５３ａの全面を覆い、また一対のスロット側壁５３ｂ、５３ｃを覆っている。この絶縁被覆５５は、所定の厚さＴを持ち、スロット底壁５３ａ上から一対のスロット側壁５３ｂ、５３ｃ上に連続しており、とくに一対のスロット側壁５３ｂ、５３ｃ上では、スロット底壁５３ａに隣接する部分から、張出し部分５４の、固定子鉄心５１の外周側に隣接する隣接部分Ａ上までを連続して覆っている。絶縁被覆５５の厚さＴは、例えば５０〜２００μｍとされる。【００３０】  絶縁被覆５５は電気絶縁材料、例えばエポキシ樹脂で構成される。この絶縁被覆５５は、例えば粉体樹脂吹き付け法により、各スロット周壁ＳＷに形成される。この紛体樹脂吹き付け法では、固定子鉄心５１を所定温度に加熱した状態で、電気絶縁材料、例えばエポキシ樹脂の粉末が各スロット５３の周壁に吹き付けられ、このエポキシ樹脂の粉末が各スロット周壁ＳＷ上で硬化して、所定の厚さＴの絶縁被覆５５が形成される。この粉体樹脂吹き付け法は、公知の技術であり、詳細な説明は省略する。【００３１】  図４は絶縁被覆５５を形成した状態を示す部分拡大断面図である。この図４も図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に相当する部分拡大断面図である。実施の形態１では、この絶縁被覆５５を形成した後に、この絶縁被覆５５の、張出し部分５４に隣接する隣接部分Ａに、一対の保持溝５６が形成され、この一対の保持溝５６に跨って、ウエッジと呼ばれる電気絶縁部材５７の両端部が挿入され、この電気絶縁部材５７は、一対の保持溝５６により保持される。この電気絶縁部材５７は、各種の電気絶縁材料で作られるが、実施の形態１では例えばポリエステル樹脂で、細長い板状に作られる。【００３２】  この電気絶縁部材５７は、複数のスロット５３と同数だけ準備され、各スロット５３のそれぞれのスロット開口部５３ｄを塞ぐように、一対の保持溝５６に挿入され保持される。この電気絶縁部材５７は、固定子鉄心５１の端面５１ｃ、５１ｄの一方から他方に達するように一対の保持溝５６に挿入され、スロット開口部５３ｄを塞ぐ。電気絶縁部材５７は、回転電機内に侵入した、水、塩水、泥水、粉塵などの侵入物が、スロット開口部５３ｄからスロット５３の内部に侵入するのを防止する。【００３３】  実施の形態１では、一対の保持溝５６は、絶縁被覆５５を切削加工して形成される。具体的には、図４に示すように各スロット周壁ＳＷ上に絶縁被覆５５を形成した後、固定子鉄心５１の一方の端面５１ｃ側に、スロット５３と同数の複数の切削刃を、各スロット５３のスロット開口部５３ｄに対応して環状に配置し、これらの複数の各切削刃のそれぞれに一対の保持溝５６を切削する切刃を形成し、これを固定子鉄心５１の軸線方向に移動することにより、絶縁被覆５５の、張出し部分５４の外周側に隣接する隣接部分Ａに、一対の保持溝５６を形成する。【００３４】  この一対の保持溝５６は、それぞれ溝壁ＣＷを有し、この各溝壁ＣＷは、図５にさらに拡大して示すように、溝底壁５６ａと、スロット５３の深さの方向に相対向する一対の溝側壁５６ｂ、５６ｃを含んでいる。溝壁ＣＷの深さ、具体的には溝底壁５６ａの深さは、絶縁被覆５５の表面から深さｔとされる。この溝壁ＣＷの深さｔは、絶縁被覆５５の厚さＴに比べて、ｔ＜Ｔの関係を持ち、例えば絶縁被覆５５の厚さＴを５０〜２００μｍとしたときに、溝壁ＣＷの深さｔは、３０〜１７０μｍとされる。保持溝５６が絶縁被覆５５を切削して、ｔ＜Ｔの関係で形成される結果、溝壁ＣＷは絶縁被覆５５により構成され、この溝壁ＣＷの溝底壁５６ａと、一対の溝側壁５６ｂ、５６ｃには絶縁被覆５５がそのまま露出し、固定子鉄心５１が部分的にもこの溝壁ＣＷに露出することはない。【００３５】
各スロット周壁ＳＷが絶縁被覆５５で覆われ、またスロット開口部５３ｄが電気絶縁部材５７で蓋をされる結果、スロット５３の内部には、周囲が絶縁材料で囲まれた内部空間５８が形成される。この内部空間５８は、ほぼ直方体形状を有し、その固定子鉄心５１の径方向の深さはＤである。また、相対向する一対のスロット側壁５３ｂ、５３ｃ上の絶縁被覆５５は、それらの間の周方向の幅が、スロット開口部５３ｄの周方向の幅Ｗ０とほぼ一致するように形成されており、内部空間５８の周方向の幅は、スロット底壁５３ａ側から保持溝５６側に亘りほぼ同じ大きさとされ、その周方向の幅は、スロット５３の開口部５３ｄの周方向の幅Ｗ０にほぼ等しくされる。相対的に、スロット５３の両側に位置する各ティース５２の周方向の幅は、スロット底壁５３ａに隣接する根元部分から保持溝５６に隣接する部分に向かって次第に小さくなっている。
【００３６】  内部空間５８は、その周囲が、すべて電気絶縁材料の部材で囲まれる。内部空間５８の外周側壁面は、スロット底壁５３ａを覆う絶縁被覆５５で構成され、その側部壁面は、一対のスロット側壁５３ｂ、５３ｃを覆う絶縁被覆５５で構成され、その内周側壁面は、電気絶縁部材５７で構成される。保持溝５６の溝壁ＣＷの溝底壁５６ａと、一対の溝側壁５６ｂ、５６ｃとが、ともに絶縁被覆５５で構成され、これが一対のスロット側壁５３ｂ、５３ｃ上の絶縁被覆５５と連続しているので、内部空間５８の内周側の電気絶縁部材５７と絶縁被覆５５との間も、絶縁部材で覆われ、固定子鉄心５１が直接露出する部分は存在しない。また内部空間５８の外周側でも、スロット底壁５３ａ上の絶縁被覆５５と、一対のスロット側壁５３ｂ、５３ｃ上の絶縁被膜５５が連続しているので、固定子鉄心５１が直接露出する部分は存在しない。【００３７】  固定子巻線６０は各スロット５３内に配置されるスロット内巻線部分６１と、コイルエンド部分６２を有する。各スロット５３内のスロット内巻線部分６１がコイルエンド部分６２により接続され、固定子巻線６０が構成される。スロット内巻線部分６１は、各スロット５３の内部空間５８に配置される。このスロット内巻線部分６１は、複数本、例えば８本の巻線部材６３を組み合わせた束状構造、または重合構造に構成される。この巻線部材６３としては、各種の断面形状を持った絶縁被覆線材が使用されるが、実施の形態１では、断面が円形のエナメル被覆導線を扁平に変形した８本の巻線部材６３を、スロット５３の一対のスロット側壁５３ｂ、５３ｃに沿って一列に重合した重合構造のスロット内巻線部分６１が使用される。この断面が円形のエナメル被覆導体を扁平に変形した巻線部材６３は、周方向の幅ａと、径方向の厚さｂを有し、ａ＞ｂとなっている。【００３８】  スロット内巻線部分６１の周方向の幅Ｌ１は、１本の巻線部材６３の周方向の幅ａと等しく、この周方向幅Ｌ１は内部空間５８の周方向の幅Ｗ０よりも少し小さくされる（Ｌ１＜Ｗ０）。またスロット内巻線部分６１の径方向厚さＬ２は、１本の巻線部材６３の径方向の厚さｂの８倍に等しく、この厚さＬ２は、内部空間５８の径方向の深さＤよりも少し小さい（Ｌ２＜Ｄ）。巻線部材６３の径方向の厚さｂが、その周方向の幅ａよりも小さいので、スロット内巻線部分６１の径方向の厚さＬ２は、幅ａの８倍よりも小さく、内部空間５８が径方向に拡大されている。スロット内巻線部分６１は内部空間５８に高い空間効率で配置される。スロット内巻線部分６１は、電気絶縁部材５７を保持溝５６に挿入する前に、スロット開口部５３ｄから内部空間５８に挿入される。【００３９】  なお、図３において、スロット内巻線部分６１は中央のスロット５３の内部空間５８にのみ図示しているが、他のスロット５３にも同様に配置される。また、図４でも、スロット内巻線部分６１は省略されている。固定子巻線６０は、複数本の巻線部材６３の束状構造または重合構造を、例えば特開２００３−８８０２１の図６、図１４に示されるように、波形などの所定の形状に成形した後、各スロット５３に挿入される。【００４０】  実施の形態１では、スロット５３の内部空間５８の周囲が、��べて電気絶縁材料で覆われ、固定子鉄心５１が直接露出する部分がないので、スロット内巻線部分６１をスロット５３の内部空間５８に挿入する前に、予め絶縁シートで包むような作業は不必要であり、作業性を向上しながら、しかも、内部空間５８に、水、塩水、泥水、粉塵などの侵入物が浸入しても、この侵入物がスロット内巻線部分６１と固定子鉄心５１とに跨って接触することがなく、したがって電触によるスロット内巻線部分６１の損傷を確実に防止することができる。【００４１】  なお、実施の形態１の代替構造として、一対のスロット側壁５３ｂ、５３ｃを構成するティース５２に直接下溝を形成し、この下溝を形成した一対のスロット側壁５３ｂ、５３ｃを絶縁被覆で覆い、下溝上の絶縁被覆に、保持溝５６を形成するものが想定される。しかし、この代替構造では、下溝が直接ティース５２に形成されるため、下溝の部分でティース５２の磁気的損失が増加する不都合があり、加えて、下溝を覆うように、絶縁被覆を粉体吹き付け法により形成すると、絶縁被覆が滑らかに形成されるため、保持溝５６も滑らかとなって、所定寸法の保持溝５６を形成できない不都合もある。実施の形態１では、絶縁被覆５５を形成し、この絶縁被覆５５に、保持溝５６を切削して形成するので、この代替構造における不都合も解消できる。【００４２】  また実施の形態１では、スロット５３に絶縁被覆５５を形成した後で、絶縁被覆５５に保持溝５６を形成するので、ティース５２の先端形状、またはスロット開口部５３ｄを構成する張出し部分５４の形状が変化しても、これらの形状に関係なく、絶縁被覆５５に保持溝５６を形成することができる。すなわち、ティース５２の形状は、回転電機の電磁設計により決定されるが、絶縁被覆５５は、このティース５２の形状に無関係に形成でき、設計の自由度が高いので、回転電機の電磁設計に関係なく、信頼性の高いスロット内絶縁構造を得ることができる。【００４３】
また、実施の形態１では、保持溝５６を絶縁被覆５５に形成するので、例え絶縁部材５７の形状が変更されても、これに応じて絶縁被覆５５の切削形状を変え、保持溝５６の形状を変更すればよく、従来の保持溝をティースに直接形成する場合のように、鋼板の打ち抜きパターンを変更する必要もなく、電気絶縁部材５７の形状変更への対応が容易となる。
【００４４】実施の形態２．
図６は、この発明による回転電機の固定子の実施の形態２における固定子鉄心を示す断面図である。この実施の形態２の固定子は符号５０Ｂで示され、図１の固定子５０として使用される。この固定子５０Ｂの固定子鉄心５１は、実施の形態１に比べて、スロット数Ｎをより多くして、出力の増大に対応するものである。例えば実施の形態１では、スロット数Ｎを３６〜４８としていたが、この実施の形態２では、同じ内径の固定子鉄心５１に対し、スロット数Ｎを７２〜９６とする。【００４５】  この実施の形態２では、実施の形態１に比べて、各スロット５３内の内部空間５８の周方向の幅Ｗ０は約１／２となり、また各ティース５２の周方向の幅も約１／２となる。その他の構成は実施の形態１と同じである。なお、図６では、固定子巻線６０を含めて各スロット５３内の詳細な構造は図示していないが、スロット数Ｎが増加して、固定子巻線６０のスロット内巻線部分６１の周方向の幅が、約１／２とされる他は実施の形態１と同じに構成される。【００４６】
この実施の形態２では、スロット数Ｎの増加に伴ない、ティース５２の周方向幅がより小さくなり、ティース５２の先端に、充分な張出し部分５４を設けることが難しく、この張出し部分５４により絶縁部材５７の脱落を防止することが困難となるが、実施の形態２では、実施の形態１と同じく、張出し部分５４に隣接する隣接部分Ａにまで、一対の側壁５３ｂ、５３ｃ上に、絶縁被覆５５が形成され、この絶縁被覆５５に保持溝５６が形成され、電気絶縁部材５７がこの保持溝５７で保持されるので、張出し部分５４の張出し寸法が短くなっても、また仮に張出し部分５４がなくなっても、電気絶縁部材５７を確実に保持できる。結果として、電気絶縁部材５７を確実に保持し、固定子巻線６０の絶縁構造を確保しならが、スロット数Ｎの増大に基づき、回転電機の交流出力を増大することができる。
【００４７】実施の形態３．
図７は、この発明による回転電機の固定子の実施の形態３を示す部分拡大断面図であり、第２図のＩＩＩ−ＩＩＩ線に相当する部分の拡大断面図である。この実施の形態３の固定子は符号５０Ｃで示され、図１の固定子５０として使用される。【００４８】  この実施の形態３の固定子５０Ｃでは、各保持溝５６の外周側溝側壁５６ｂと、保持溝５６に挿入された電気絶縁部材５７との間に、空隙Ｇ１が形成されている。換言すれば、電気絶縁部材５７の厚さｄよりも、保持溝５６の一対の溝側壁５６ｂ、５６ｃ間の幅Ｗ１が少し大きく構成され、電気絶縁部材５７を保持溝５６に挿入し、電気絶縁部材５７を溝壁ＣＷの溝底壁５６ａと、内周側溝側壁５６ｃに接合したときに、空隙Ｇ１が形成されるようにしたものである。その他は、実施の形態１と同じに構成される。【００４９】
この実施の形態３によれば、実施の形態１と同様な効果が得られるのに加え、空隙Ｇ１により、絶縁部材５７の変位を吸収でき、電気絶縁部材５７の挿入作業の作業性を向上することができる。
なお、図７でも、スロット内巻線部分６１は、右側のスロット５３内にのみ図示したが、他のスロット５３にも同様に配置される。
【００５０】実施の形態４．
図８は、この発明による回転電機の固定子の実施の形態４を示す部分拡大断面図であり、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に相当する部分の拡大断面図である。この実施の形態４の固定子は符号５０Ｄで示され、図１の固定子５０として使用される。【００５１】  この実施の形態４の固定子５０Ｄでは、各保持溝５６の溝底壁５６ａと、保持溝５６に挿入された電気絶縁部材５７の外周面との間に、空隙Ｇ２が形成されている。換言すれば、電気絶縁部材５７の周方向の幅よりも、相対向する一対の保持溝５６の溝底壁５６ａの間の間隔が少し大きくされ、電気絶縁部材５７を一対の保持溝５６に挿入したときに、空隙Ｇ２が形成されるようにしたものである。その他は、実施の形態１と同じに構成される。【００５２】  この実施の形態４によれば、実施の形態１と同様な効果が得られるのに加え、空隙Ｇ２により、電気絶縁部材５７の変位を吸収でき、電気絶縁部材５７の挿入作業の作業性を向上することができる。
なお、図８でも、スロット内巻線部分６１は、右側のスロット５３内にのみ図示したが、他のスロット５３にも同様に配置される。【００５３】実施の形態５．
図９は、この発明による回転電機の固定子の実施の形態５を示す部分拡大断面図であり、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に相当する部分の拡大断面図である。この実施の形態５の固定子は符号５０Ｅで示され、図１の固定子５０として使用される。【００５４】  この実施の形態５の固定子５０Ｅでは、実施の形態３と同様に、保持溝５６の外周側側壁５６ｂと、保持溝５６に挿入された電気絶縁部材５７との間に、空隙Ｇ１が形成されており、加えて、この保持溝５６の外周側側壁５６ｂが、スロット５３の深さの方向に傾斜して形成され、溝底壁５６ａにおける溝側壁５６ｂ、５６ｃの幅Ｗ１よりも、保持溝５６の開口部における溝側壁５６ｂ、５６ｃの幅Ｗ２が大きくされている。その他は、実施の形態１と同じに構成される。【００５５】  電気絶縁部材５７を保持溝５６に挿入するときに、保持溝５６の開口部、特に外周側溝側壁５６ｂのエッジにおける絶縁被覆５５が部分的に欠けて、スロット５３内の内部空間５８に侵入し、これがスロット内巻線部分６１の絶縁被膜を傷付ける危険があるが、実施の形態５では、実施の形態３に加え、外周側溝側壁５６ｂをスロット５３の深さの方向に傾斜させたので、この外周側溝側壁５６ｂと絶縁被覆５５の内周面との間のエッジ部分が鈍角となり、このエッジ部分における絶縁被覆５５の欠けによる脱落が改善されるので、このエッジ部分における絶縁被覆５５の脱落に起因するスロット内巻線部分６１の損傷を防止できる。
なお、図９でも、スロット内巻線部分６１は、右側のスロット５３内にのみ図示したが、他のスロット５３にも同様に配置される。【００５６】実施の形態６．
図１０は、この発明による回転電機の固定子の実施の形態６の部分拡大断面図であり、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に相当する部分の拡大断面図である。この実施の形態６の固定子は符号５０Ｆで示され、図１の固定子５０として使用される。【００５７】  この実施の形態６の固定子５０Ｆでは、絶縁被覆５５が、各スロット５３のスロット底壁５３ａの全面を覆い、また一対のスロット側壁５３ｂ、５３ｃの全面を覆っている。具体的には、絶縁被覆５５は、一対のスロット側壁５３ｂ、５３ｃの内周面５１ａとの交叉部分まで延びており、一対のスロット側壁５３ｂ、５３ｃの全面を覆い、張出し部分５４をも覆っている。保持溝５６は、張出し部分５４を覆う絶縁被覆５５を、実施の形態１と同様に切削して形成される。その他は、実施の形態１と同じに構成される。【００５８】  この実施の形態６では、実施の形態１と同様な効果が得られ、加えて、保持溝５６が、張出し部分５４を覆う絶縁被覆５５に形成されるため、内部空間５８の径方向の深さＤ１を実施の形態１の深さＤよりも大きくすることができ、固定子巻線６０の巻線数を増加し、交流出力の増加を図ることができる。【００５９】  なお、各実施の形態１〜６において、電気絶縁部材５７はいづれも板状としたが、鳩尾形状などの他の形状の電気絶縁部材５７を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】  この発明による回転電機の固定子は、例えば自動車に搭載され、バッテリの充電、その他の負荷への給電を行なう交流発電機として、応用される
【図面の簡単な説明】
【００６１】［図１］図１は、この発明による固定子を応用した回転電機を示す側断面図である。
［図２］図２は、この発明による回転電機の固定子の実施の形態１を示す側断面図である。
［図３］図３は、実施の形態１による固定子のＩＩＩ−ＩＩＩ線による一部分の部分拡大断面図である。
［図４］図４は、実施の形態１の固定子について、スロット周壁に絶縁被覆を形成した状態を示す部分拡大断面図である。
［図５］図５は、実施の形態１の固定子の保持溝の部分をさらに拡大して示す部分拡大断面図である。
［図６］図６は、この発明による回転電機の固定子の実施の形態２を示す断面図である。
［図７］図７は、この発明による回転電機の固定子の実施の形態３の一部分を示す部分拡大断面図である。
［図８］図８は、この発明による回転電機の固定子の実施の形態４の一部分を示す部分拡大断面図である。
［図９］図９は、この発明による回転電機の固定子の実施の形態５の一部分を示す部分拡大断面図である。
［図１０］図１０は、この発明による回転電機の固定子の実施の形態６の一部分を示す部分拡大断面図である。
［図１１］図１１は、実施の形態６について、スロット周壁に絶縁被覆を形成した状態を示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６２】  ５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅ、５０Ｆ：固定子、
５１：固定子鉄心、
５１ａ：内周面、５１ｂ：外周面、５１ｃ、５１ｄ：端面、５２：ティース、
５３：スロット、５３ａ：スロット底壁、５３ｂ、５３ｃ：スロット側壁、
５３ｄ：スロット開口部、ＳＷ：スロット周壁、５４：張出し部分、５５：絶縁被覆、
５６：保持溝、５６ａ：溝底壁、５６ｂ、５６ｃ：溝側壁、ＣＷ：溝壁、
５７：電気絶縁部材、５８：内部空間、６０：固定子巻線、
６１：スロット内巻線部分、６２：コイルエンド部分、６３：巻線部材、
Ｇ１、Ｇ２：隙間。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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