(57)【要約】【課題】渦電流による損失を抑制する。【解決手段】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ステータコアと、少なくとも片面側に絶縁フィルムが付着された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た、複数個のコイルプレート積層体と、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とを含む。固定子は、少なくとも２つの渡り部材が、回転軸に平行な方向から見て交差するように設けられる第１の形状、および、１枚のコイルプレート１２８が、径方向から見た表裏方向に折れ曲がった、略平板形状のコイルプレート構成部材２００，２０２が一体的に組み合わされて形成される第２の形状の少なくともいずれかの形状を有する。【選択図】図５
2007336652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と固定子とからなる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絶縁部材が付着された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た、複数個のコイルプレート積層体と、
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とを含み、
少なくとも２つの接続部材が、前記回転軸に平行な方向から見て交差するように設けられる第１の形状、および、１枚のコイルプレートが、前記径方向から見た表裏方向に折れ曲がった、略平板形状の第１の部材および第２の部材が一体的に組み合わされて形成される第２の形状の少なくともいずれかの形状を有する、回転電機の固定子。
【請求項２】
前記固定子は、前記第２の形状を有し、
前記第１の部材および前記第２の部材の折れ曲がった部分は、前記スロットの両端の開口部間の中央近傍の位置になるようにそれぞれ設けられる、請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
前記固定子は、前記第２の形状を有し、
前記コイルプレートは、
前記第１の部材における表側の平面と、前記第２の部材の裏側の平面とが密着された第１の形成部と、
前記第１の部材における裏側の平面と、前記第２の部材の表側の平面とが密着された第２の形成部とを少なくとも有する、請求項１または２に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
前記固定子は、前記第１の形状を有し、
前記コイルプレートは、前記積層方向から見た前記コイルプレートの形状と略同じ形状の積層コイルプレートが複数枚積層されて形成された、２組の積層コイルプレート群により形成され、
前記複数の接続部材は、前記２組の積層コイルプレート群にそれぞれ接続された、２個の接続部材であって、
前記２個の接続部材は、前記積層コイルプレート群と、隣接するターンの２組の積層コイルプレート群とをそれぞれ接続する、請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
前記２個の接続部材は、少なくとも前記スロット内の、前記回転軸の中心側の位置に挿入される、請求項４に記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
前記コイルプレートにより同一ターンのコイルが形成される、請求項１〜５のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【請求項７】
前記コイルプレートは、少なくとも前記スロット内の、前記回転軸の中心側の位置に挿入される、請求項１〜６のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【請求項８】
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、前記コイルプレートと前記接続部材との端部同士が接合される、請求項１〜７のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【請求項９】
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８に記載の回転電機の固定子。
【請求項１０】
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８または９に記載の回転電機の固定子。
【請求項１１】
前記絶縁部材は、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１〜１０のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の固定子に関し、特に渦電流による損失を低減する固定子の構造に関する。
【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】
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、作業性の向上し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を有する回転電機の固定子において、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、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、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を、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し、他方の端部を、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して、歯部に巻回された固定子コイルを形成す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は、回転電機の作動時に、スロットを通過する漏れ磁束によりコイルに渦電流が発生するという問題がある。漏れ磁束は、スロットを周方向に横断するように通過する。特にティースの先端側になるほど漏れ磁束は多量に生じる。そのため、スロット内の積層コイルにおいては、漏れ磁束の通過に応じて渦電流が生じる。そのため、生じた渦電流が薄板状導体内を流れることにより、ジュール熱が発生して損失が大きくなるという問題がある。
【０００６】
また、積層コイルをさらに同一ターン内で積層化することも考えられるが、積層コイルの両端部が接続コイル片に接続されると、接続部分で各層のコイルプレートが電気的にも接続されるため、渦電流は、各層のコイルプレートを経路として全体に循環するように流れる可能性がある。そのため、渦電流による損失を抑制できないという問題がある。
【０００７】
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、このような問題について全く考慮されていない。そのため、渦電流による損失を抑制することはできない。
【０００８】
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、渦電流による損失を抑制する回転電機の固定子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明に係る回転電機の固定子は、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絶縁部材が付着された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た、複数個のコイルプレート積層体と、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とを含む。少なくとも２つの接続部材が、回転軸に平行な方向から見て交差するように設けられる第１の形状、および、１枚のコイルプレートが、径方向から見た表裏方向に折れ曲がった、略平板形状の第１の部材および第２の部材が一体的に組み合わされて形成される第２の形状の少なくともいずれかの形状を有する。
【００１０】
第１の発明によると、スロット内を周方向に通過する漏れ磁束により、径方向に積層されたコイルプレートのそれぞれの表層部分において磁束方向周りの渦電流が発生する。スロットに挿入されるコイルプレート積層体において、スロットを通過する漏れ磁束により渦電流が発生しても、接続部材（たとえば、渡り部材）を交差させることにより、異なるスロットに挿入されたコイルプレート積層体からの渦電流を互いに逆方向に流れるように経路を設けることができる。したがって、漏れ磁束により異なるスロットに挿入されたコイルプレート積層体間において形成される渦電流の経路上に互いに逆方向の渦電流が流れるように、第１の形状を設けるようにすると、渦電流を相殺することができる。あるいは、渦電流が発生しても、折れ曲がり部分が設けられた、第１の部材および第２の部材により、コイルプレート内において形成される渦電流を互いに逆方向に流れるように経路を設けることができる。具体的には、コイルプレートは、それぞれ径方向から視た表裏方向に折れ曲がった、第１の部材および第２の部材が一体的に組み合わされて形成される。漏れ磁束は、スロットを周方向に通過する。すなわち、コイルプレートには、第１の部材および第２の部材の両端部が接合されると、第１の部材および第２の部材により磁束が通過する方向から見て略８の字状に交差した部分を有する電気的な循環経路が形成される。したがって、漏れ磁束によりコイルプレートの表層部分に渦電流が発生しても、交差した部分により、渦電流が互いに逆方向に流れるように経路を設けることができる。これにより、渦電流を相殺することができる。渦電流を相殺することにより、ジュール熱の発生が抑制される。したがって、渦電流による損失を抑制する回転電機の固定子を提供することができる。
【００１１】
第２の発明に係る回転電機の固定子は、第１の発明の構成に加えて、第２の形状を有する。第１の部材および第２の部材の折れ曲がった部分は、スロットの両端の開口部間の中央近傍の位置になるようにそれぞれ設けられる。
【００１２】
第２の発明によると、スロットの両端の開口部間の中央近傍の位置に第１の部材および第２の部材の折れ曲がった部分がそれぞれ設けられることにより、折れ曲がった部分の前後において発生する渦電流の大きさを同程度にすることができる。コイルプレートは、それぞれ径方向から見た表裏方向に折れ曲がった、第１の部材および第２の部材が一体的に組み合わされて形成される。すなわち、コイルプレートには、第１の部材および第２の部材の両端部が接合されると、第１の部材および第２の部材により磁束が通過する方向から見て略８の字に交差した電気的な経路が形成される。したがって、漏れ磁束によりコイルプレートの表層部分に渦電流が発生しても、交差した部分により、渦電流が互いに逆方向に流れるように経路を設けることができる。そのため、折れ曲がった部分の前後に流れる渦電流の大きさを同程度にすることにより、渦電流をより確実に相殺して打ち消すことができる。したがって、渦電流による損失をさらに抑制することができる。
【００１３】
第３の発明に係る回転電機の固定子は、第１または２の発明の構成に加えて、第２の形状を有する。コイルプレートは、第１の部材における表側の平面と、第２の部材の裏側の平面とが密着された第１の形成部と、第１の部材における裏側の平面と、第２の部材の表側の平面とが密着された第２の形成部とを少なくとも有する。
【００１４】
第３の発明によると、コイルプレートには、第１の部材および第２の部材の両端部が接合されると、第１の部材および第２の部材により磁束が通過する方向から見て略８の字に交差した電気的な経路が形成される。これにより、渦電流が互いに逆方向に流れるように経路を設けることができる。さらに、第１の形成部および第２の形成部が形成されることにより、第１の部材と第２の部材とは密着するため、コイルプレートの径方向の体格が大きくなることがない。そのため、固定子の体格の増大を抑制することができる。
【００１５】
第４の発明に係る回転電機の固定子は、第１の発明の構成に加えて、第１の形状を有する。コイルプレートは、積層方向から見たコイルプレートの形状と略同じ形状の積層コイルプレートが複数枚積層されて形成された、２組の積層コイルプレート群により形成される。複数の接続部材は、２組の積層コイルプレート群にそれぞれ接続された、２個の接続部材である。２個の接続部材は、積層コイルプレート群と、隣接するターンの２組の積層コイルプレート群とをそれぞれ接続する。
【００１６】
第４の発明によると、隣接するターンの積層コイルプレート群と接続する２個の接続部材を交差するように設けると、一方のターンの積層コイルプレート群から接続部材に向けた方向に渦電流が流れるようにし、他方のターンの積層コイルプレート群からも接続部材に向けた方向に渦電流が流れるようにすることができる。すなわち、異なるスロットに挿入された隣接する積層コイルプレート群からの渦電流を互いに逆方向に流れるように経路を設けることができる。これにより、渦電流を相殺することができるため、ジュール熱の発生を抑制して、渦電流による損失を抑制することができる。
【００１７】
第５の発明に係る回転電機の固定子においては、第４の発明の構成に加えて、２個の接続部材は、少なくともスロット内の、回転軸の中心側の位置に挿入される。
【００１８】
第５の発明によると、スロットを通過する漏れ磁束は、軸中心側になるほど多量に発生する傾向にある。したがって、回転軸の中心側に第１の形状を設けるようにすると、多量に発生する渦電流を相殺することができる。これにより、ジュール熱の発生を抑制して、渦電流による損失を抑制することができる。
【００１９】
第６の発明に係る回転電機の固定子においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、コイルプレートにより同一ターンのコイルが形成される。
【００２０】
第６の発明によると、同一ターンのコイルを形成するコイルプレートに第２の形状を設けるようにすると、各ターンにおけるコイルプレートにそれぞれ第２の形状を設けるようにすることができる。そのため、各ターンのコイルプレートにおいてそれぞれ生じる渦電流を相殺して、ジュール熱の発生をより一層抑制することができる。したがって、渦電流による損失をさらに抑制することができる。
【００２１】
第７の発明に係る回転電機の固定子においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、コイルプレートは、少なくともスロット内の、回転軸の中心側の位置に挿入される。
【００２２】
第７の発明によると、スロットを通過する漏れ磁束は、軸中心側になるほど多量に発生する傾向にある。したがって、回転軸の中心側に第１の形状または第２の形状を設けるようにすると、多量に発生する渦電流を相殺することができる。これにより、ジュール熱の発生を抑制して、渦電流による損失を抑制することができる。
【００２３】
第８の発明に係る回転電機の固定子においては、第１〜７のいずれかの発明の構成に加えて、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、コイルプレートと接続部材との端部同士が接合される。
【００２４】
第８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）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、銀と銅との共晶温度であれば約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。
【００２５】
第９の発明に係る回転電機の固定子においては、第８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。
【００２６】
第９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。
【００２７】
第１０の発明に係る回転電機の固定子においては、第８または９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。
【００２８】
第１０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。
【００２９】
第１１の発明に係る回転電機の固定子においては、第１〜１０のいずれかの発明の構成に加えて、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。
【００３０】
第１１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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
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。
【００３２】
＜第１の実施の形態＞
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。
【００３３】
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、コイルプレート積層体１３８，１４４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。渡り部材の積層体１１０，１１２は、保持部材１５８により保持される。
【００３４】
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。
【００３５】
ステータコア１０２に形成されたスロット１０６には、コイルプレート積層体１３８，１４４が挿入されている。コイルプレート積層体１３８，１４４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１３８，１４４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１３８，１４４は、複数の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１０６内のティース１０４の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。また、本実施の形態においてコイルプレートは、Ｉ字形状を有するとして説明するが、スロットに挿入される部分がＩ字形状のコイルプレートであれば、特にＩ字形状に限定されるものではなく、たとえば、Ｕ字形状であってもよい。
【００３６】
Ｉ字形状のコイルプレート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と層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。コイルプレート積層体１３８，１４４は、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て形成される。
【００３７】
図２に示すように、ティース１０４の両脇のスロット１０６に挿入された２つのコイルプレート積層体１３８，１４４のうち、同一のティース１０４に隣接するコイルプレート積層体１３８，１４４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２の紙面上側には、渡り部材の積層体１１２が接続される。ティース１０４の図２の紙面下方向側には、渡り部材の積層体１１０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。
【００３８】
渡り部材の積層体１１０，１１２は、それぞれ渡り部材１６０，１６２が複数枚積層されて構成される。渡り部材１６０，１６２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１３８，１４４を構成するコイルプレートの端部間を接続する。
【００３９】
渡り部材の積層体１１０を構成する渡り部材１６０は、同一のターンのコイルプレート１２８，１３０を接続する。渡り部材の積層体１１２を構成する渡り部材１６２は、隣接するターンのコイルプレート１２８，１３２を接続する。
【００４０】
このようにして、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１３８，１４４に組付けられることにより、ティースに予め定められたターン数（本実施の形態においては１０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１０４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。
【００４１】
このとき、ティース１０４に巻回された１０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１６２がいずれも接続されないコイルプレートの端部１３４、および、最も軸中心から離れている側であって、渡り部材１６２が接続されないコイルプレートの端部１３６である。
【００４２】
図１に戻って、これらのコイルプレートの端部には、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１０ターンのコイルが各ティースに巻回された状態となる。
【００４３】
各相のコイルの端部には、端子部材１２２〜１２６が設けられる。ここで、コイルプレートの端部１１６と端子部材１２２とがＵ相のコイルの端部に対応し、コイルプレートの端部１１８と端子部材１２４とがＶ相のコイルの端部に対応し、コイルプレートの端部１２０と端子部材１２６とがＷ相のコイルの端部に対応する。コイルプレートの端部１１６〜１２０は、互いに接続される。なお、コイルプレートの端部１１６〜１２０は、互いに接続せず、各端部に端子部材を設けるようにしてもよい。
【００４４】
各コイルプレートの端部と渡り部材１６０，１６２およびバスバー１１４とは、接合材を用いて接続される。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。
【００４５】
バスバー１１４あるいは端子部材１２２〜１２６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。
【００４６】
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。
【００４７】
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１２２〜１２６の端子以外の部分が樹脂（図示せず）により覆われる。
【００４８】
このように構成される固定子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１２２〜１２６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。
【００４９】
このとき、図３に示すように、スロット１０６内には、漏れ磁束が周方向に沿って通過することとなる。そのため、スロット１０６内で径方向に積層されたコイルプレート積層体１３８，１４４を構成するコイルプレートの各々において、漏れ磁束の通過に応じた渦電流が発生することとなる。図３に示すように、漏れ磁束は、特にティース１０４の先端側になるほど多量に生じる傾向にある。漏れ磁束の通過により生じた渦電流がコイルプレート積層体内を流れることにより、ジュール熱が発生して損失が大きくなるという問題がある。
【００５０】
これに対して、同一ターンを形成するコイルプレートをさらに積層化することも考えられるが、コイルプレートの両端部に渡り部材１６０，１６２が接続されると、接続部分で各層の積層コイルプレートが電気的にも接続されるため、渦電流は、各層の積層コイルプレートを経路として全体に循環するように流れる可能性がある。そのため、渦電流による損失が抑制できない場合がある。
【００５１】
そこで、本発明は、１枚のコイルプレートが、径方向から見た表裏方向に折れ曲がった、略平板形状の第１の部材および第２の部材が一体的に組み合わされて形成される形状を固定子１００が有する点に特徴を有する。この第１の部材および第２の部材が一体的に組み合わされる形状が上述した「第２の形状」に対応する。
【００５２】
より具体的には、図４に示すように、同一ターンのコイルを形成するＩ字形状のコイルプレート１２８，１３０は、２つの略平板状のコイルプレート構成部材２００，２０２が一体的に組み合わされて形成されるものとする。なお、コイルプレート構成部材２００，２０２がそれぞれ第１の部材および第２の部材に対応する。コイルプレート構成部材２００，２０２は、それぞれ径方向（すなわち、積層方向）から見た表裏方向に折れ曲がった部分を有する。
【００５３】
コイルプレート１２８，１３０は、コイルプレート構成部材２００における表側（軸中心側：図４の紙面左側）の平面と、コイルプレート構成部材２０２の裏側（バックヨーク側：図４の紙面右側）の平面とが密着された形成部２１０と、コイルプレート構成部材２００における裏側の平面と、コイルプレート構成部材２０２の表側の平面とが密着された形成部２１２とを少なくとも有する。なお、コイルプレート１２８，１３０は、少なくとも磁束方向が通過する方向（スロットの周方向）から見て、交差する部分を有していればよい。
【００５４】
コイルプレート構成部材２００，２０２の折れ曲がった部分には、それぞれ他方のコイルプレート構成部材に形成された折れ曲がった部分と合致する形状に形成された切り欠き部分が設けられる。コイルプレート構成部材２００，２０２の切欠き部分にそれぞれ折れ曲がった部分を合致させるように組み合わせると、一体的な略平板状のコイルプレート１２８，１３０が形成される。
【００５５】
さらに、コイルプレート構成部材２００，２０２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、コイルプレート構成部材２００，２０２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。
【００５６】
また、コイルプレート構成部材２００，２０２の折れ曲がった部分は、スロット１０６の両端の開口部間の中央近傍の位置に設けられる。
【００５７】
コイルプレート構成部材２００，２０２が組み合わされることにより、コイルプレート１２８，１３０の両端部２０６には、渡り部材１６０，１６２の両端部の形状に対応する嵌合部分が形成される。本実施の形態においては、図４の紙面下方向の２つの嵌合部分に渡り部材１６２が嵌合され、図４の紙面上方向の２つの嵌合部分に渡り部材１６０が嵌合される。
【００５８】
以上のような構造を有する本実施の形態に係る回転電機の固定子の作用について図５を参照しつつ説明する。
【００５９】
固定子に電力が供給されることにより、磁界が発生して回転子が回転する。この磁束の流れが生じるとともに、漏れ磁束がスロット１０６内を周方向に通過する。このとき、スロット１０６内のコイルプレート１２８に対しては、図５（Ａ）に示す方向に磁束が通過する。そのため、コイルプレート構成部材２００，２０２においては、図５（Ａ）の破線矢印に示すように、渡り部材１６０，１６２との接合部分を介して、磁束が通過する方向周りに渦電流が流れる。このとき、渦電流は、コイルプレート１２８の表層部分を流れる。そのため、コイルプレート構成部材２００，２０２により、磁束が通過する方向から見て略８の字状に交差した部分を有する電気的な循環経路が形成される。
【００６０】
コイルプレート１２８の表層部分に渦電流が流れると、コイルプレート構成部材２０２においては、図５（Ｂ）の破線矢印に示すように、コイルプレート構成部材２０２の折れ曲がった部分により、渦電流が互いに逆方向に流れる。これにより、渦電流が相殺される。渦電流が相殺されることにより、ジュール熱の発生が抑制され、渦電流による損失が抑制される。
【００６１】
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、スロットに挿入されるコイルプレート積層体において、スロットを通過する漏れ磁束により渦電流が発生しても、コイルプレート構成部材の折れ曲がった部分により、渦電流が互いに逆方向に流れるように経路を設けることができる。これにより、渦電流を相殺することができる。渦電流を相殺することにより、ジュール熱の発生が抑制される。したがって、渦電流による損失を抑制する回転電機の固定子を提供することができる。
【００６２】
さらに、スロットの両端の開口部間の中央近傍の位置にコイルプレート構成部材の折れ曲がった部分がそれぞれ設けられることにより、折れ曲がった部分の前後において発生する渦電流の大きさを同程度にすることができる。そのため、渦電流をより確実に相殺して打ち消すことができる。したがって、渦電流による損失をさらに抑制することができる。
【００６３】
また、コイルプレート構成部材とが密着するように形部が形成されるため、コイルプレートの径方向の体格が大きくなることがない。そのため、固定子の体格の増大を抑制することができる。
【００６４】
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は、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、銀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、銀ナノ粒子は、金属結合状態となり、銀とコイルプレートの材質との共晶温度（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。
【００６５】
また、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。
【００６６】
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。
【００６７】
なお、コイルプレート構成部材２００，２０２により形成される形状は、好ましくは、軸中心側に設けられることが望ましい。このようにすると、漏れ磁束が多量に発生する部分において、渦電流の流れを相殺することができるため、ジュール熱の発生をより抑制することができる。したがって、渦電流による損失を抑制することができる。
【００６８】
あるいは、コイルプレート構成部材２００，２０２により形成される形状は、ターン毎の各コイルプレートに設けられるようにしてもよい。このようにすると、各ターン内において渦電流をそれぞれ相殺して、ジュール熱の発生をより一層抑制することができる。したがって、渦電流による損失を抑制することができる。
【００６９】
＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係る回転電機の固定子について説明する。本実施の形態に係る回転電機の固定子は、上述の第１の実施の形態に係る回転電機の固定子の構成と比較して、Ｉ字形状のコイルプレートおよび渡り部材１６０に代えてＵ字形状のコイルプレートを含む点が異なる。それ以外の構成は、上述の第１の実施の形態に係る回転電機の固定子１００の構成と同じ構成である。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。
【００７０】
本実施の形態においては、図６に示すように、Ｕ字形状のコイルプレートが複数枚積層されてコイルプレート積層体２００を構成する。コイルプレート積層体２００の両端部は、ティース１０４の両脇のスロット１０６にそれぞれ挿入され、ティース１０４を跨ぐようにしてステータコア１０２に組付けられる。
【００７１】
そして、コイルプレート積層体２００の両端部には、渡り部材の積層体１１２が組付けられる。コイルプレート積層体２００は、各ターンに対応する複数のコイルプレートが積層されて構成される。渡り部材の積層体１１２が組付けられると、隣接するターンのコイルプレート積層体の端部と接続する。このようにして、予め定められたターン数のコイルがティース１０４に巻回された状態となる。
【００７２】
各ターンに対応する複数のコイルプレートは、複数の積層コイルプレート群から構成される。複数の積層コイルプレート群は、複数枚のＵ字形状の積層コイルプレートが積層されて構成される。積層コイルプレート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。積層コイルプレートおよびコイルプレートは、積層コイルプレート間およびコイルプレート間に絶縁フィルムが介在するように積層されて形成される。
【００７３】
本実施の形態においては、少なくとも２つの接続部材が、回転軸に平行な方向から見て交差するように設けられる形状を固定子１００が有する点に特徴を有する。この少なくとも２つの接続部材が交差するように設けられる形状が上述した「第１の形状」に対応する。
【００７４】
より具体的には、コイルプレートは、積層方向から見たコイルプレートの形状と略同じ形状の積層コイルプレートが複数枚積層されて形成された、２組の積層コイルプレート群により形成される。複数の渡り部材は、２組の積層コイルプレート群にそれぞれ接続された、２個の渡り部材である。２個の渡り部材は、積層コイルプレート群と、隣接するターンの２組の積層コイルプレート群とをそれぞれ接続する。このとき、２つの渡り部材は、回転軸に平行な方向から見て交差するように設けられる。
【００７５】
図７および図８に示すように、最もティース１０４の先端側に挿入されるＵ字形状のコイルプレート２５０が第１ターン（以下、１Ｔともいう）のコイルプレートである。コイルプレート２５０は、積層コイルプレート群２６０，２６２から構成される。積層コイルプレート群２６０，２６２は、コイルプレート２５０の積層方向から見た形状と略同じであるＵ字形状の積層コイルプレートが複数枚積層されてそれぞれ形成される。なお、積層コイルプレート群２６０，２６２の一部の積層コイルプレートの端部に、切り欠き部分が形成されることにより、Ｕ字形状のコイルプレートの端部の部分に、渡り部材の端部が嵌合可能な凹形状が形成される。
【００７６】
Ｕ字形状のコイルプレート２５２が第２ターン（以下、２Ｔともいう）のコイルプレートである。コイルプレート２５２は、積層コイルプレート群２６４，２６６から構成される。Ｕ字形状のコイルプレート２５４が第３ターン（以下、３Ｔともいう）のコイルプレートである。
【００７７】
ここで、１Ｔのコイルプレート２５０と２Ｔのコイルプレート２５２とは、２つの渡り部材２５６，２５８により接続される。２つの渡り部材２５６，２５８は、２組の積層コイルプレート群２６０，２６２と隣接するターンの２組の積層コイルプレート群２６４，２６６とを接続する。すなわち、渡り部材２５６は、１Ｔの積層コイルプレート群２６０と２Ｔの積層コイルプレート群２６６とを接続する。渡り部材２５８は、１Ｔの積層コイルプレート群２６２と２Ｔの積層コイルプレート群２６４とを接続する。
【００７８】
本実施の形態において、渡り部材が交差する形状は、１Ｔと２Ｔとの渡り部材２５６，２５８に設けられるものとしたが、特に限定されるものではない。たとえば、２Ｔ以降のターン間を接続する２つの渡り部材に交差する形状を設けるようにしてもよい。
【００７９】
また、本実施の形態において、渡り部材２５８が渡り部材２５６よりも軸方向外側に位置するものとして説明したが、渡り部材２５６を渡り部材２５８よりも軸方向外側に位置するようにしてもよく、特に限定されるものではない。
【００８０】
以上のような構造を有する本実施の形態に係る固定子の作用について図９および図１０を参照にしつつ説明する。なお、図１０においては、渡り部材２５６を渡り部材２５８よりも軸方向外側に位置するものとして説明するが、渡り部材２５８を渡り部材２５６よりも軸方向外側に位置するものとしても同様の効果を発現する。
【００８１】
図９に示すように、漏れ磁束がスロット１０６内を周方向に通過する場合、同一ターンのコイルを形成するコイルプレート２５０を形成する２つの積層コイルプレート群２６０，２６２の表層部には、磁束が通過する方向周り（実線矢印の向き）に渦電流が流れる。
【００８２】
積層コイルプレート群２６０，２６２の両端部に渡り部材２５６、バスバー１１４が接合される場合においては、各コイルプレート間が端部において電気的にも接続されるため、積層コイルプレート群２６０の一方端部２７２から、コイルエンド部２７０に向けて図９の紙面下方向に渦電流の流れが形成される。さらに、コイルエンド部２７０において、一方端部２７２側から他方端部２７４側へと渦電流の流れが形成される。さらに、積層コイルプレート群２６０の他方端部２７４に向けて図９の紙面上方向の渦電流の流れが形成される。
【００８３】
また、積層コイルプレート群２６０の他方端部２７４から積層コイルプレート群２６２の一方端部２７６に渦電流の流れが形成される。積層コイルプレート群２６２の一方端部２７６からコイルエンド部２７８に向けて図９の紙面下方向に渦電流の流れが形成される。さらに、コイルエンド部２７８において、一方端部２７６側から他方端部２８０側へと渦電流の流れが形成される。さらに、コイルエンド部２７８から積層コイルプレート群２６２の他方端部２８０に向けて図９の紙面上方に渦電流の流れが形成される。そして、積層コイルプレート群２６２の他方端部２８０から積層コイルプレート群２６２の一方端部２８０に渦電流の流れが形成される。このような渦電流の流れの経路は、コイルプレート２５２を形成する２つの積層コイルプレート群２６４，２６６においても同様に形成される。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。
【００８４】
これに対して、渡り部材２５６，２５８が交差する形状にすることにより、図１０に示すように、積層コイルプレート群２６０（先端面が斜線部の積層コイルプレート群）において渡り部材２５６が接続されない側の一方端部２７２からコイルエンド部２７０に向けて、図１０の紙面下方向（破線矢印方向）に渦電流が流れ、コイルエンド部２７０を介して、積層コイルプレート群２６０の他方端部２７４に向けて渦電流が流れる。
【００８５】
また、積層コイルプレート群２６２において渡り部材２５８に接続される側の一方端部２７６からコイルエンド部２７８に向けて、図１０の紙面下方向（破線矢印方向）に渦電流が流れ、コイルエンド部２７８を介して、積層コイルプレート群２６２の他方端部２８０に向けて渦電流が流れる。
【００８６】
同様に、積層コイルプレート群２６４（先端面が斜線部の積層コイルプレート群）において渡り部材２５８に接続される側の一方端部２８２からコイルエンド部に向けて、図１０の紙面下方向（破線矢印方向）に渦電流が流れ、コイルエンド部を介して、積層コイルプレート群２６４の他方端部２８４に向けて渦電流が流れる。
【００８７】
さらに、積層コイルプレート群２６６において渡り部材２５６が接続されない側の一方端部２８６からコイルエンド部に向けて、図１０の紙面下方向に渦電流が流れ、コイルエンド部を介して、積層コイルプレート群２６６の他方端部２８８に向けて渦電流が流れる。
【００８８】
このとき、渡り部材２５６には、積層コイルプレート群２６６の端部２８８からの方向の渦電流と、積層コイルプレート群２６０の端部２７４からの方向の渦電流とが流れる。すなわち、渡り部材２５６と渡り部材２５８とが交差する形状が固定子に設けられることにより、渡り部材２５６において、互いに逆方向の渦電流が流れることとなる。これにより渦電流が相殺されるため、ジュール熱の発生が抑制される。したがって、渦電流による損失が抑制される。
【００８９】
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、隣接するターンの積層コイルプレート群と接続する２個の渡り部材を交差するように設けると、一方のターンの積層コイルプレート群から渡り部材に向けた方向に渦電流が流れるようにし、他方のターンの積層コイルプレート群からも渡り部材に向けた方向に渦電流が流れるようにすることができる。すなわち、異なるスロットに挿入された隣接する積層コイルプレート群からの渦電流を互いに逆方向に流れるように経路を設けることができる。これにより、渦電流を相殺することができるため、ジュール熱の発生を抑制して、渦電流による損失を抑制することができる。
【００９０】
なお、好ましくは、渡り部材が交差する形状を回転軸中心側に設けることが望ましい。このようにすると、漏れ磁束が多量に発生する部分において、渦電流の流れを相殺することができるため、ジュール熱の発生をより抑制することができる。したがって、渦電流による損失を抑制することができる。
【００９１】
また、本実施の形態においては、Ｕ字形状のコイルプレート積層体を含む固定子に適用するようにしたが、特に限定されるものではない。すなわち、Ｉ字形状のコイルプレート積層体を含む固定子に適用するようにしてもよい。また、渡り部材が交差する形状に加えて、上述の第１の実施の形態において説明したような１枚のコイルプレートが、径方向から見て表裏方向に折れ曲がった部分を有する、２つのコイルプレート構成部材を組み合わせて一体的に形成される、Ｉ字形状のコイルプレート積層体を含む固定子に適用するようにしてもよい。
【００９２】
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】
【００９３】
【図１】第１の実施の形態に係る固定子の斜視図である。
【図２】ティースに組付けられたコイルプレートと渡り部材とを示す斜視図である。
【図３】回転子と固定子との間における磁束の流れを示す図である。
【図４】第１の実施の形態におけるコイルプレートと渡り部材とを示す斜視図である。
【図５】コイルプレートにおける渦電流の経路を示す図である。
【図６】第２の実施の形態におけるＵ字形状のコイルプレート積層体の外観を示す図である。
【図７】第２の実施の形態における渡り部材の構造を示す図（その１）である。
【図８】第２の実施の形態における渡り部材の構造を示す図（その２）である。
【図９】コイルプレート積層体における渦電流の経路を示す図である。
【図１０】コイルプレート積層体および渡り部材における渦電流の経路を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１００  固定子、１０２  ステータコア、１０４  ティース、１０６  スロット、１１０，１１２  渡り部材の積層体、１１４  バスバー、１１６，１１８，１２０，２７２，２７４，２７６，２８０，２８２，２８４，２８６，２８８  端部、１２２，１２４，１２６  端子部材、１２８，１３０，１３２，１３４，２５０，２５２，２５４  コイルプレート、１３８，１４４，２００  コイルプレート積層体、１５８  保持部材、１６０，１６２，２５６，２５８  渡り部材、２００，２０２  コイルプレート構成部材、２６０，２６２，２６４，２６６  積層コイルプレート群、２７０，２７８  コイルエンド部。
【図１】
2007336652.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007336652.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007336652.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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