(57)【要約】【課題】固定子の生産性を改善する。【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る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渡り部材とを含む。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、コイルプレートと渡り部材とが接合される。コイルプレートと渡り部材とのうち接合材が塗布される方の接合面１９０には、銀ナノ粒子ペーストが塗布される予め定められた範囲２１４外への接合材の流動を抑制する溝２１２が形成される。【選択図】図２６
2007336648.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る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、
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が接合され、
前記コイルプレートと前記接続部材とのうち前記接合材が塗布される方の接合面には、前記接合材が塗布される予め定められた範囲外への前記接合材の流動を抑制する抑制形状が形成される、回転電機の固定子。
【請求項２】
前記抑制形状は、前記予め定められた範囲の外縁に沿って形成される溝である、請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
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１または２に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
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１〜３のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
前記コイルプレートは、Ｉ字形状のコイルプレートであって、
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絶縁保持部材の内側に、前記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、前記絶縁保持部材により一体的に保持され、
前記絶縁保持部材は、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、請求項１〜４のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
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１〜５のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【請求項７】
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絶縁部材が付着されたコイルプレートに加工する加工ステップと、
各コイルプレート間に前記絶縁部材が介在するようにして、径方向に複数枚積層されたコイルプレート積層体を前記スロットに挿入する挿入ステップと、
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うち少なくともいずれか一方の両端部の接合面に、接合材が塗布される予め定められた範囲外への前記接合材の流動を抑制する抑制形状を形成する形成ステップと、
前記予め定められた範囲内に、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、ペースト状の前記接合材を塗布する塗布ステップと、
前記コイルプレートと前記接続部材との接合部分を、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、固定子の製造方法。
【請求項８】
前記形成ステップは、前記コイルプレートの両端部の接合面に、前記予め定められた範囲の外縁に沿って溝を形成するステップを含む、請求項７に記載の固定子の製造方法。
【請求項９】
前記塗布ステップは、前記予め定められた範囲内に、予め定められた量の前記接合材を点状に塗布するステップを含む、請求項７または８に記載の固定子の製造方法。
【請求項１０】
前記塗布ステップは、ディスペンサにより点状に吐出された接合材を、前記予め定められた範囲内に、方形に配列するように塗布するステップを含む、請求項７〜９のいずれかに記載の固定子の製造方法。
【請求項１１】
前記製造方法は、前記コイルプレートを、中空形状の絶縁保持部材の内側に挿入して、各コイルプレート間に前記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をさらに含み、
前記挿入ステップは、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絶縁保持部材を、前記スロットに挿入するステップを含む、請求項７〜１０のいずれかに記載の固定子の製造方法。
【請求項１２】
前記製造方法は、前記接合材の塗布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さらに含む、請求項７〜１１のいずれかに記載の固定子の製造方法。
【請求項１３】
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７〜１２のいずれかに記載の固定子の製造方法。
【請求項１４】
請求項７〜１３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、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。たとえば、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して積層コイルを形成することにより、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２００５−１６０１４３号公報（特許文献１）は、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開示する。この回転電機の固定子は、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、予め定められた形状および積層枚数の平板導体で形成される積層平板導体とを含む。予め定められた形状は、固定子鉄心に巻着可能に開いた開放端部を有する。積層平板導体は、固定子鉄心のスロットに挿入され、積層平板導体の開放端部を閉じてコイルを形成する。
【０００４】
上述した公報に開示された回転電機の固定子によると、積層平板導体は、予め定められた形状の平板導体が予め定められた積層枚数だけ積層されて形成される積層体である。この積層平板導体は、固定子鉄心のスロットに対して、スロット間の歯部を跨ぐようにして組み付けが可能となる。そして、組み付け後に、積層平板導体の開放端部を閉じてコイルが形成される。このような積層平板導体を形成するため、ノズル直巻きにおけるノズルの大きさ分の巻線空間を取られることがなくなる。そのため、スロットに挿入される積層平板導体の断面形状を自由に設定することができる。すなわち、スロット内において、より高い占積率が得られる積層平板導体の断面形状を設定することができる。高い占積率を得ることにより、銅損を低減することができ、結果として、高効率化が図れる。そのため、固定子鉄心およびコイルエンド部の小型化が図れる。
【特許文献１】特開２００５−１６０１４３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、異なるスロット間の積層平板導体間を接続する接続部材は溶接により接合される。接続部材は、銅などの熱伝導性の高い材質であるため、溶接などにより高温に加熱されると、積層平板導体全体に伝熱される場合がある。積層平板導体に高温の熱が伝熱されると、平板導体間の絶縁部材が溶融する可能性がある。そのため、絶縁性能が悪化するという問題がある。特に、平板導体間は、占積率を上昇させようとすると、より間隙が小さくなる傾向にあるため、有機絶縁材料が用いられる場合がある。そのため、溶接により有機絶縁材料が溶融する可能性がある。
【０００６】
接合部分を溶接に代えて比較的低温（３５０度）での接合が可能な銀ろうはんだを用いることも考えられるが、回転電機の使用環境下（２００度前後）においては、接合強度を維持することが困難になる場合がある。また、接合部分にはんだ等の接合材を用いる場合において、不要な部位に接合材が付着するなどして接合材を浪費すると、生産コストが上昇して生産性が悪化する場合がある。上述した公報においては、このような問題点について考慮されていなかった。
【０００７】
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、絶縁部材を溶融させることなく、十分な接合強度を有する回転電機の固定子および回転電機の固定子の製造方法を提供することである。本発明のさらなる目的は、生産性を改善した回転電機の固定子および回転電機の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】
【０００８】
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る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。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が接合される。コイルプレートと接続部材とのうち接合材が塗布される方の接合面には、接合材が塗布される予め定められた範囲外への接合材の流動を抑制する抑制形状が形成される。
【０００９】
第１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。したがって、絶縁部材を溶融させることなく、十分な接合強度を有する回転電機の固定子を提供することができる。また、コイルプレートと接続部材とのうち接合材が塗布される方の接合面には、接合材が塗布される予め定められた範囲外への接合材の流動を抑制する抑制形状（たとえば、溝）が形成される。接合材が流動性を有する場合において、接合面に塗布された接合材は、その流動性により膜厚が全体的に平らになるように流動しつつ付着範囲が拡大していく。接合面に抑制形状が形成されることにより、塗布された接合材は、抑制形状により予め定められた範囲外への流動が抑制される。そのため、接合材は、予め定められた範囲内で略均一な厚みを有する状態となる。したがって、制限なく接合材の付着領域が拡大する場合と比較して、接合材の膜厚のバラツキが抑制される。これにより、接合強度が部分的に低下することがなく、接合部分の品質を向上させることができる。さらに、接合材の付着範囲を予め定められた範囲内に収めることができるため、接合材の塗布を要しない部分にまで接合材が付着するなどして接合材が浪費されることを防止することができる。したがって、生産コストの上昇を抑制することにより、生産性を改善した回転電機の固定子を提供することができる。
【００１０】
第２の発明に係る回転電機の固定子においては、第１の発明の構成に加えて、抑制形状は、予め定められた範囲の外縁に沿って形成される溝である。
【００１１】
第２の発明によると、接合面には、予め定められた範囲の外縁に沿って溝が形成される。接合材が流動性を有する場合において、接合面に塗布された接合材は、その流動性により膜厚が全体的に平らになるように流動していくとともに付着範囲が拡大していく。予め定められた範囲の外縁に沿って溝が形成されることにより、流動した接合材が溝に入り込み、予め定められた範囲よりも外側に対して、表面張力の影響により流動が抑制される。そのため、接合材は、予め定められた範囲内で略均一な厚みを有する状態となる。したがって、制限なく接合材の付着領域が拡大する場合と比較して、接合材の膜厚のバラツキが抑制される。これにより、接合強度が部分的に低下することがなく、接合部分の品質を向上させることができる。さらに、接合材の付着範囲を予め定められた範囲内に収めることができるため、接合材の塗布を要しない部分にまで接合材が付着するなどして接合材が浪費されることを防止することができる。そのため、生産コストの上昇を抑制することができる。
【００１２】
第３の発明に係る回転電機の固定子においては、第１または２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。
【００１３】
第３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。
【００１４】
第４の発明に係る回転電機の固定子においては、第１〜３のいずれか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。
【００１５】
第４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。
【００１６】
第５の発明に係る回転電機の固定子においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、コイルプレートは、Ｉ字形状のコイルプレートである。コイルプレート積層体は、スロットに挿入された絶縁保持部材の内側に、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、絶縁保持部材により一体的に保持される。絶縁保持部材は、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。
【００１７】
第５の発明によると、絶縁保持部材の内側にＩ字形状のコイルプレートが挿入されるため、コイルプレートと固定子鉄心との間が絶縁保持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。そのため、絶縁保持部材として成形性のよい樹脂等を用いることができる。また、スロットに絶縁保持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、絶縁保持部材は、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、スロットに絶縁保持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、スロットに絶縁保持部材が挿入される前に絶縁保持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。
【００１８】
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、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。
【００１９】
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。
【００２０】
第７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。この製造方法は、導体平板を、少なくとも片面側に絶縁部材が付着されたコイルプレートに加工する加工ステップと、各コイルプレート間に絶縁部材が介在するようにして、径方向に複数枚積層されたコイルプレート積層体をスロットに挿入する挿入ステップと、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うち少なくともいずれか一方の両端部の接合面に、接合材が塗布される予め定められた範囲外への接合材の流動を抑制する抑制形状を形成する形成ステップと、予め定められた範囲内に、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を塗布する塗布ステップと、コイルプレートと接続部材との接合部分を、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。
【００２１】
第７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、絶縁部材を溶融させることなく、十分な接合強度を有する固定子の製造方法を提供することができる。また、コイルプレートと接続部材とのうちいずれか一方の接合面には、接合材が塗布される予め定められた範囲外への接合材の流動を抑制する抑制形状（たとえば、溝）が形成される。接合材が流動性を有する場合において、接合面に塗布された接合材は、その流動性により膜厚が全体的に平らになるように流動しつつ付着範囲が拡大していく。接合面に抑制形状が形成されることにより、塗布された接合材は、抑制形状により予め定められた範囲外への流動が抑制される。そのため、接合材は、予め定められた範囲内で略均一な厚みを有する状態となる。したがって、制限なく接合材の付着領域が拡大する場合と比較して、接合材の膜厚のバラツキが抑制される。これにより、接合強度が部分的に低下することがなく、接合部分の品質を向上させることができる。さらに、接合材の付着範囲を予め定められた範囲内に収めることができるため、接合材の塗布を要しない部分にまで接合材が付着するなどして接合材が浪費されることを防止することができる。したがって、生産コストの上昇を抑制することにより、生産性を改善した固定子の製造方法を提供することができる。
【００２２】
第８の発明に係る固定子の製造方法においては、第７の発明の構成に加えて、形成ステップは、コイルプレートの両端部の接合面に、予め定められた範囲の外縁に沿って溝を形成するステップを含む。
【００２３】
第８の発明によると、接合面には、予め定められた範囲の外縁に沿って溝が形成される。接合材が流動性を有する場合において、接合面に塗布された接合材は、その流動性により膜厚が全体的に平らになるように流動しつつ付着範囲が拡大していく。予め定められた範囲の外縁に沿って溝が形成されることにより、流動した接合材が溝に入り込み、予め定められた範囲よりも外側に対して、表面張力の影響により流動が抑制される。そのため、接合材は、予め定められた範囲内で略均一な厚みを有する状態となる。したがって、制限なく接合材の付着領域が拡大する場合と比較して、接合材の膜厚のバラツキが抑制される。これにより、接合強度が部分的に低下することがなく、接合部分の品質を向上させることができる。さらに、接合材の付着範囲を予め定められた範囲内に収めることができるため、接合材の塗布を要しない部分にまで接合材が付着するなどして接合材が浪費されることを防止することができる。そのため、生産コストの上昇を抑制することができる。
【００２４】
第９の発明に係る固定子の製造方法においては、第７または８の発明の構成に加えて、塗布ステップは、予め定められた範囲内に、予め定められた量の接合材を点状に塗布するステップを含む。
【００２５】
第９の発明によると、点状に塗布された接合材はその流動性により付着範囲が拡大するように流動する。そして、他の点状に塗布された接合材と重なりあって、収束的には、予め定められた範囲内で略均一な厚みを有する状態となる。これにより、接合材の膜厚のバラツキが防止されるため、接合強度が部分的に低下することなく、接合部分の品質を向上させることができる。
【００２６】
第１０の発明に係る固定子の製造方法においては、第７〜９のいずれかの発明の構成に加えて、塗布ステップは、ディスペンサにより点状に吐出された接合材を、予め定められた範囲内に、方形に配列するように塗布するステップを含む。
【００２７】
第１０の発明によると、接合材はディスペンサにより点状に吐出されて、予め定められた範囲内に方形に配列するように塗布される。点状に塗布された接合材はその流動性により付着範囲が拡大するように流動する。そして、他の点状に塗布された接合材と重なりあって、収束的には、予め定められた範囲内で略均一な厚みを有する状態となる。これにより、接合材の膜厚のバラツキが防止されるため、接合強度が部分的に低下することなく、接合部の品質を向上させることができる。
【００２８】
第１１の発明に係る固定子の製造方法は、第７〜１０のいずれかの発明の構成に加えて、コイルプレートを、中空形状の絶縁保持部材の内側に挿入して、各コイルプレート間に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をさらに含む。挿入ステップは、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を一体的に保持する絶縁保持部材を、スロットに挿入するステップを含む。
【００２９】
第１１の発明によると、コイルプレートを絶縁保持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、絶縁保持部材の介在により絶縁することができる。また、絶縁保持部材は、積層されたコイルプレートを一体的に保持する。これにより、絶縁保持部材により保持された複数枚のコイルプレートの絶縁状態を、絶縁保持部材を固定子鉄心のスロットに組付ける前段階で検査することが可能なる。すなわち、スロットに組付けてからの検査が不要となるため、固定子の単位で絶縁の不良品が発生することを抑制することができる。したがって、コストの上昇を抑制することができる。
【００３０】
第１２の発明に係る固定子の製造方法は、第７〜１１のいずれかの発明の構成に加えて、接合材の塗布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さらに含む。
【００３１】
第１２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塗布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塗布されても、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塗布す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、接合材が塗布可能となるため、接合材の塗布範囲、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。
【００３２】
第１３の発明に係る固定子の製造方法においては、第７〜１２のいずれかの発明の構成に加えて、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。
【００３３】
第１３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。
【００３４】
第１４の発明に係る固定子の製造方法においては、第７〜１３のいずれか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。
【００３５】
第１４の発明によると、固定子の製造方法により、絶縁部材を溶融させることなく、十分な接合強度を有し、さらに、生産性が改善された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】
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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すべ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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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１６４は、渡り部材１６０が接続されない端部である。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
ここで、本発明のさらなる特徴部分を説明するために、図１７を参照して、コイルプレートおよび渡り部材の加工工程についてさらに詳細に説明する。
【０１０１】
Ｓ２００にて、銅圧延素材である導体平板は、順送プレス加工により複数のＩ字形状のコイルプレートあるいは渡り部材が連続的に結合した状態になるように加工される。本実施の形態において、Ｉ字形状の長手方向の端部同士が連続的に結合された状態になるように加工される。
【０１０２】
Ｓ２０２にて、順送プレス加工された導体平板は洗浄される。なお、単品のコイルプレートあるいは渡り部材に対応する部分毎に洗浄されるようにしてもよいし、複数枚毎に洗浄されるようにしてもよい。また、導体平板の、絶縁フィルムが貼付される少なくとも片面が洗浄されればよい。
【０１０３】
Ｓ２０４にて、洗浄された導体平板に絶縁フィルムが貼付される。なお、絶縁フィルムは、単品のコイルプレートあるいは渡り部材に対応する部分毎に貼付されるようにしてもよいし、複数枚毎に貼付されるようにしてもよい。
【０１０４】
Ｓ２０６にて、導体平板における単品のコイルプレートあるいは渡り部材に対応する部分の余剰な部分が切削されるなどして、予め定められた形状にトリム加工される。なお、トリム加工は、複数枚毎に実施されてもよい。
【０１０５】
Ｓ２０８にて、導体平板における単品のコイルプレートあるいは渡り部材に対応する部分が、屈曲部分を有する予め定められた形状に曲げ加工される。なお、Ｉ字形状のコイルプレートおよび渡り部材１６２のように、屈曲部分がなく曲げ加工が不要な場合には、この処理は省略される。
【０１０６】
Ｓ２１０にて、導体平板における単品のコイルプレートあるいは渡り部材に対応する部分がエア洗浄される。なお、複数枚毎にエア洗浄されるようにしてもよい。
【０１０７】
Ｓ２１２にて、導体平板における単品のコイルプレートあるいは渡り部材に対応する部分における予め定められた位置に銀ナノ粒子ペーストが塗布される。なお、本実施の形態において、「予め定められた位置」は、コイルプレートあるいは渡り部材の両端部の接合面における塗布範囲内の位置である。なお、銀ナノ粒子ペーストは、複数枚毎に同時に塗布されるようにしてもよい。
【０１０８】
ここで、銀ナノ粒子ペーストは、単品のコイルプレートあるいは渡り部材の両端部の接合面の予め定められた塗布範囲内に塗布される。なお、両端部の接合面は、切削加工等によりコイルプレートの厚み減少するようにステップ状に形成されるものである。
【０１０９】
両端部の接合面には、予め定められた塗布範囲内に予め定められた量の銀ナノ粒子ペーストが塗布される。たとえば、ディスペンサにより予め定められた量の銀ナノ粒子ペーストが予め定められた塗布範囲内に吐出される。
【０１１０】
なお、ディスペンサが１回の吐出により、たとえば、図１８に示すように、予め定められた塗布範囲内に、線状の銀ナノ粒子ペースト２０２が塗布される場合を想定する。時間の経過とともに銀ナノ粒子ペースト２０２は、流動性により厚みが平らになるように拡大していく。このとき、線状に塗布された銀ナノ粒子ペースト２０２の曲がりの部分２０４においては銀ナノ粒子ペーストが密集しているため、他の部分よりも厚みが大きくなる傾向にある。そのため、予め定められた塗布範囲全体としては、厚みにバラツキが生じる可能性がある。
【０１１１】
そこで、本実施の形態においては、予め定められた塗布範囲内に図１９（Ａ）および（Ｂ）に示すように、予め定められた量の銀ナノ粒子ペースト２０６が点状に塗布される点に特徴を有する。より具体的には、ディスペンサにより点状に吐出された銀ナノ粒子ペースト２０６は、予め定められた塗布範囲内に、方形に配列するように塗布される。なお、図１９（Ａ）および（Ｂ）においては渡り部材１６２を一例として図示したが、コイルプレートあるいはバスバー１１４の予め定められた塗布範囲においても同様に銀ナノ粒子ペーストが塗布される。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。
【０１１２】
図２０に、図１９（Ｂ）の破線枠の拡大図を示す。図２０に示すように、本実施の形態においては、渡り部材１６２の接合面１８８には、渡り部材１６２の長手方向（図２０の紙面左右方向）４箇所ずつ、短手方向（図２０の紙面手前−奥方向）に沿って９箇所ずつ、すなわち、方形に配列された３６箇所の予め定められた位置に点状の銀ナノ粒子ペースト２０６が塗布される。なお、特に３６箇所に限定されるものではない。
【０１１３】
点状に塗布された銀ナノ粒子ペーストは、その流動性により全体的に平らになるように広がる。すなわち、点状に塗布された銀ナノ粒子ペースト２０６のそれぞれが放射状に付着範囲を拡大させる。そして、銀ナノ粒子ペースト２０６は、隣接する位置に塗布された点状の銀ナノ粒子ペースト２０６と重なりあって、収束的には、図２１（Ａ）に示すように予め定められた塗布範囲２０８を覆うように拡大する。図２１（Ｂ）および図２２に示すように、長手方向に沿って４箇所の予め定められた位置に半円状に塗布された銀ナノ粒子ペースト２０６は、全体的に厚みが略均一になるように拡大する。
【０１１４】
図１７に戻って、Ｓ２１４にて、コイルプレートあるいは渡り部材に塗布された銀ナノ粒子ペーストが乾燥処理される。乾燥処理は銀ナノ粒子ペーストがタックフリーの状態に硬化するまで実施される。なお、乾燥処理は、単品毎に実施されてもよいし、複数枚毎に実施されてもよい。
【０１１５】
Ｓ２１６にて、タックフリーな状態になるまで硬化した銀ナノ粒子ペーストが付着した導体平板が冷却処理される。なお、冷却処理は、単品毎に実施されてもよいし、複数枚毎に実施されてもよい。
【０１１６】
Ｓ２１８にて、コイルプレートあるいは渡り部材が連続的に結合された状態となった導体平板が単品のコイルプレートあるいは渡り部材に分断される。Ｓ２２０にて、分断された単品のコイルプレートあるいは渡り部材が整列させられる。Ｓ２２２にて、単品のコイルプレートあるいは渡り部材がそれぞれ検査される。
【０１１７】
以上のようにして製造されるコイルプレートあるいは渡り部材において、本発明は、コイルプレートと接続部材とのうちの少なくとも一方の接合面には、接合材が塗布される予め定められた範囲外への接合材の流動を抑制する抑制形状が形成される点に特徴を有する。
【０１１８】
たとえば、コイルプレートあるいは渡り部材の端部における接合面が滑らかな平面に形成される場合には、銀ナノ粒子ペースト２１０は、図２３に示すように、予め定められた塗布範囲外まで流動する可能性がある。これは、接合面１９０に銀ナノ粒子ペースト２１０の流動を抑制する形状が形成されないため、銀ナノ粒子ペースト２１０が流動性により膜厚がなだらかになるように流動する場合には、銀ナノ粒子ペースト２１０の付着領域は予め定められた塗布範囲内に制限されることなく拡大していくためである。
【０１１９】
このような問題に対して、図２４に示すように、接合面１９０における予め定められた塗布範囲に対応する形状を有する凹部２１６を形成することも考えられるが、凹部２１６に銀ナノ粒子ペースト２１８に塗布すると、凹形状の部分に銀ナノ粒子ペーストが充填されるため、大量の銀ナノ粒子ペーストが浪費される場合がある。また、他の部品との接合部分において接合面同士が直接接する面積が減少する。さらに、凹形状に加工するため加工が複雑化する可能性もある。
【０１２０】
そこで、本実施の形態においては、接合面１９０の、図２５に示す予め定められた塗布範囲２１４の外縁に沿って、図２６に示される図２５の２６−２６の断面のように、溝２１２を形成する。溝２１２は、溝であればその形状は特に限定されるものではなく、たとえば、矩形の溝であってもよいし、Ｖ字形状の溝であってもよい。また、好ましくは、溝２１２は、予め定められた塗布範囲２１４の外縁の全周に沿って形成されることが望ましい。予め定められた塗布範囲２１４内に銀ナノ粒子ペースト２２０が塗布される。
【０１２１】
以下、図２７〜図３２を参照して、渡り部材１６２を一例として両端部の接合面に形成された、接合材が塗布される予め定められた塗布範囲外への接合材の流動を抑制する溝の構造およびその溝による作用について説明する。
【０１２２】
図２７（Ａ）および（Ｂ）にプレス加工により接合面を有する板形状に形成された単品の渡り部材１６２を示す。なお、上述したとおり、渡り部材１６２は、順送プレス加工により、単品の渡り部材１６２が図２７（Ａ）の紙面上下方向に連続的に結合された状態に加工された導体平板を分断して形成されるものであるが、図２７（Ａ）および（Ｂ）には、説明の便宜上、単品の渡り部材１６２を示すものとする。
【０１２３】
図２７（Ａ）および（Ｂ）に示すように、溝形状設置前の渡り部材１６２は、接合面１８８，１９０においては、溝が形成されていない状態である。
【０１２４】
そして、溝加工処理が行なわれると、図２８に示すように、予め定められた塗布範囲２１４（斜線部）の外縁に沿って溝２１２が形成される。図２９に図２８の２９−２９断面を示す。図２９に示すように、予め定められた塗布範囲２１４の外縁に対応する位置にＶ字形状の溝２１２が接合面１８８に形成される。なお、特に図示しないが、接合面１９０にも同様にＶ字形状の溝２１２が形成される。
【０１２５】
なお、溝２１２は、図１７を用いて説明したコイルプレートおよび渡り部材の加工工程において、Ｓ２００の順送プレス加工において形成されるようにしてもよいし、Ｓ２０６のトリム加工において形成されるようにしてもよいし、トリム加工後であって、銀ナノ粒子ペーストが塗布される前に、別途溝加工処理がコイルプレートあるいは渡り部材に実施されるようにしてもよい。
【０１２６】
溝２１２が形成された渡り部材１６２の端部の接合面１８８，１９０の予め定められた塗布範囲２１４内には、図３０（Ａ）および（Ｂ）に示すように、点状に吐出された予め定められた量の銀ナノ粒子ペースト２０６が方形に配列するように塗布される。
【０１２７】
点状に定量吐出された銀ナノ粒子ペースト２０６は、その流動性により全体的に平らになるように、すなわち、膜厚が均一になるように流動して、各点状の銀ナノ粒子ペースト２０６同士が重なり合うように広がっていく。そして、図３１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、銀ナノ粒子ペースト２２０は、予め定められた塗布範囲２１４内で膜厚が均一になるように広がった状態となる。
【０１２８】
図３２に、図３１の３２−３２断面を示す。図３２に示すように、付着範囲が拡大した銀ナノ粒子ペースト２２０は、溝２１２によりも予め定められた塗布範囲２１４よりも外側には流動しない。これは、溝２１２に銀ナノ粒子ペーストが入り込むと、溝２１２よりも予め定められた塗布範囲２１４の外側方向に対して溝２１２に入り込んだ部分における銀ナノ粒子ペーストの表面張力により、流動が制限されるためである。銀ナノ粒子ペーストが渡り部材に接した場合には、渡り部材−空気間の表面張力、銀ナノ粒子ペースト−空気間の表面張力および渡り部材−銀ナノ粒子ペースト間の界面張力の３つの力が釣り合った状態で銀ナノ粒子ペーストの形状は安定する。溝２１２を予め定められた塗布範囲２１４に沿って形成することにより、その３つの力が釣り合う位置を溝２１２上とすることができる。これにより、銀ナノ粒子ペースト２２０は、予め定められた塗布範囲２１４内にその流動が制限されるものと考えられる。そのため、銀ナノ粒子ペースト２２０は、予め定められた塗布範囲２１４内に流動が制限されることにより、均一な膜厚になるように広がる。
【０１２９】
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および固定子の製造方法によると、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金属ナノ粒子と有機溶媒とを含む、ペースト状の銀ナノ粒子ペーストを用いて接合される。この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あるいは渡り部材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。したがって、絶縁部材を溶融させることなく、十分な接合強度を有する回転電機の固定子を提供することができる。また、コイルプレートと渡り部材とのうち接合材が塗布される方の接合面には、接合材が塗布される予め定められた塗布範囲外への接合材の流動を抑制する溝が形成される。接合材が流動性を有する場合において、接合面に塗布された接合材は、その流動性により膜厚が全体的に平らになるように流動しつつ付着範囲が拡大していく。接合面に溝が形成されることにより、塗布された接合材は、溝により予め定められた範囲外への流動が抑制される。そのため、接合材は、予め定められた塗布範囲内で略均一な厚みを有する状態となる。したがって、制限なく接合材の付着領域が広がる場合と比較して、接合材の膜厚のバラツキが抑制される。これにより、接合強度が部分的に低下することがなく、接合部分の品質を向上させることができる。さらに、接合材の付着範囲を予め定められた塗布範囲内に収めることができるため、接合材の塗布を要しない部分にまで接合材が付着するなどして接合材が浪費されることを防止することができる。したがって、生産コストの上昇を抑制することにより、生産性を改善した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ができる。
【０１３０】
また、銀ナノ粒子ペーストが、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。
【０１３１】
さらに、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、接合材として銀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。そのため、樹脂インシュレータとして成形性のよい樹脂等を用いることができる。また、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のターン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。
【０１３２】
さらに、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。
【０１３３】
また、銀ナノ粒子ペーストはディスペンサにより点状に吐出されて、予め定められた塗布範囲内に方形に配列するように塗布される。点状に塗布された銀ナノ粒子ペーストはその流動性により付着範囲が拡大するように流動する。そして、他の点状に塗布された銀ナノ粒子ペーストと重なりあって、収束的には、予め定められた塗布範囲内で略均一な厚みを有する状態となる。これにより、銀ナノ粒子ペーストの膜厚のバラツキが防止されるため、接合強度が部分的に低下することなく、接合部の品質を向上させることができる。
【０１３４】
さらに、銀ナノ粒子ペーストは、コイルプレートあるいは渡り部材への塗布後に銀ナノ粒子ペーストを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、コイルプレートあるいは渡り部材の両端部の、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、接合材が付着位置から流動しなくなる。これにより、コイルプレートあるいは渡り部材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塗布されても、後の工程において銀ナノ粒子ペーストが流動して予め定められた塗布範囲からずれたり、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。そのため、ステータコアへの組付け後に、コイルプレートあるいは渡り部材に銀ナノ粒子ペーストを塗布す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、コイルプレートあるいは渡り部材の加工工程の中間段階で、銀ナノ粒子ペーストが塗布可能となるため、銀ナノ粒子ペーストの塗布範囲、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。
【０１３５】
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】
【０１３６】
【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】コイルプレートおよび渡り部材の製造方法の手順を示すフローチャートである。
【図１８】接合面に対する銀ナノ粒子ペーストの塗布状態を示す図（その１）である。
【図１９】接合面に対する銀ナノ粒子ペーストの塗布状態を示す図（その２）である。
【図２０】図１９の破線枠の拡大図である。
【図２１】接合面に対する銀ナノ粒子ペーストの塗布状態を示す図（その３）である。
【図２２】図２１の破線枠の拡大図である。
【図２３】抑制形状を有しない場合の銀ナノ粒子ペーストの付着領域を示す図である。
【図２４】接合面に凹形状が形成される場合における銀ナノ粒子ペーストの塗布状態を示す図である。
【図２５】接合面における予め定められた塗布範囲を示す図（その１）である。
【図２６】接合面に対する銀ナノ粒子ペーストの塗布状態を示す図（その４）である。
【図２７】渡り部材の外観を示す図である。
【図２８】接合面における予め定められた塗布範囲を示す図（その２）である。
【図２９】図２８の２９−２９断面を示す図である。
【図３０】接合面に対する銀ナノ粒子ペーストの塗布状態を示す図（その５）である。
【図３１】接合面に対する銀ナノ粒子ペーストの塗布状態を示す図（その６）である。
【図３２】図３１の３２−３２断面を示す図である。
【符号の説明】
【０１３７】
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、１３４，１８４，１８６，１８８，１９０，１９８，２００  接合面、１３６，１９２，１９４，１９６  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、２０２，２０６，２１０，２１８，２２０  銀ナノ粒子ペースト、２０４  曲がり部分、２０８，２１４  塗布範囲、２１２  溝、２１６  凹部。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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