(57)【要約】【課題】ステータコアとコイルの接着性に優れ、ティース周りにコイルを配設する際に絶縁シートやコイルの絶縁被膜が破損するといった課題も解消でき、ワニスを滴下する際の大掛かりな設備も不要とすることのできる絶縁シートと、この絶縁シートを使用してなるステータコアにコイルを固定する方法を提供する。【解決手段】絶縁シート１０は、液状の接着剤３を内包したマイクロカプセル２が絶縁紙１の表面に分散固着されてなるものである。ステータコアにコイルを固定する方法は、絶縁シート１０を用意し、モータを構成するステータコア４のスロット４２内に絶縁シート１０を配し、コイル５をティース４１に配する際にコイル５でマイクロカプセル２を壊して内包されている液状の接着剤３で絶縁シート１０をステータコア４とコイル５の双方に接着するものである。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状の接着剤を内包したマイクロカプセルが絶縁紙の表面に分散固着されてなるモータ用の絶縁シート。
【請求項２】
液状の接着剤を内包したマイクロカプセルが絶縁紙の表面に分散固着されてなるモータ用の絶縁シートを用意し、
モータを構成するステータコアのスロット内に前記絶縁シートを配し、コイルをティースに配する際に該コイルで前記マイクロカプセルを壊して内包されている液状の接着剤で絶縁シートをステータコアとコイルの双方に接着する、ステータコアにコイルを固定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの特にステータに適用される絶縁シートと、この絶縁シートを介してステータコアにコイルを固定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータ（電動機）を構成するステータは、円環状のヨークと、該ヨークから径方向内側に突出する複数のティースと、隣接するティース間に形成されるスロットを備えた鋼板が積層されてなるステータコアから形成されており、たとえば予め導線が巻装されてなるコイルがこのティース周りに嵌め込まれ、固定されることによってステータが製造される。
【０００３】
このステータコアへのコイルの設置に際しては、コア−コイル間の絶縁性を保証するべく、ステータコアのスロット内に絶縁紙が配設された後にコイルをティース周りに嵌め込んで設置するのが一般的である（いわゆるスロット絶縁）。なお、コイルを構成する導線の巻装形式には集中巻き方式と分布巻き方式があるが、分布巻き方式の場合にはさらに、コイルエンドにおける異相コイル間の絶縁のための絶縁紙が介装されることになる（いわゆる相間絶縁）。
【０００４】
スロット絶縁に関してさらに記載するに、スロット内に絶縁紙が配されてコイルがティース周りに配設された後に、たとえばコイルエンドからワニス（接着剤）をコイル内に含浸させ、ワニスの硬化によってステータコアと絶縁紙、絶縁紙とコイル双方の固定を図り、コア−コイル間の絶縁性をより一層保証するようにしている。ここで、ワニスを含浸させることは、コイルとコアの固定やコイルとコアの間の絶縁性の向上、コイルの封止のみならず、コイル間の隙間をワニスで満たすことでコイルからの放熱を促進するといった効果を期待することもできる。
【０００５】
ここで、特許文献１には、ステータコアと絶縁紙の間にワニスを供給して絶縁処理とコイルの固定をおこなう技術が開示されており、より詳細には、ワニス供給の促進を図るべく、絶縁紙にワニス供給用の開口を設けるようにしている。
【０００６】
ところで、昨今のモータはその小型化や高出力化といった相反する性能が要求されており、そのいずれも満足するべく、コイルの占積率を高めることが必要条件となってきている。そのため、ステータコアのスロット内における隙間を極力無くすようにコイルが配設されることになり、コイル用の導線にも平角線が使用されるようになっているが、このようにスロット内におけるコイルの占積率が向上した結果、コイルを構成する導線間やコア−コイル間へのワニスの含浸が困難となり、コア−コイル間の接着が不十分な箇所が生じる可能性が高くなっている。
【０００７】
このワニスの含浸においては、ティース周りにコイルが位置決めされたステータコアを把持固定し、コイルの上方から特殊なノズルを利用して狭い隙間にワニスを滴下し、ステータコアを回転させながらワニスの滴下を継続するといった方法でおこなわれるのが一般的であるため、そのための設備も大掛かりなものとなり易い。
【０００８】
さらに、ティース周りにコイルを配設するに当たり、狭いスロット内にコイルの一部が挿入される過程で、コイルと絶縁紙の間の摩擦が大きくなってコイルが挿入し難い上に、この摩擦に抗してコイルを挿入する際に絶縁シートが破損したり、コイルを構成する導線周りの絶縁被膜が擦れて破損する可能性もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１６６７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、従来一般の絶縁紙を使用してこれをステータコアのスロットに配し、ティース周りにコイルを挿入した後にワニスを滴下等してステータコアとコイルを固定する方法を廃し、改良された絶縁シートを使用することによってステータコアとコイルの接着性に優れ、ティース周りにコイルを配設する際に絶縁シートやコイルの絶縁被膜が破損するといった課題も解消でき、ワニスを滴下する際の大掛かりな設備も不要とすることのできる絶縁シートと、この絶縁シートを使用してなるステータコアにコイルを固定する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成すべく、本発明による絶縁シートは、液状の接着剤を内包したマイクロカプセルが絶縁紙の表面に分散固着されてなるものである。
【００１２】
本発明の絶縁シートは、幅広の絶縁紙の２つの表面、もしくはいずれか一方の表面に多数の液状の接着剤を内包したマイクロカプセルが分散固着されたものである。
【００１３】
ここで、マイクロカプセルとは、球体直径が１μｍ〜１０００μｍの極めて微小なカプセルのことであり、通常のハンドリングの際には容易に壊れず、ティース周りにコイルを挿入する際の該コイルによる押圧力（圧縮力）やせん断力、突き刺し力で壊れる程度の強度を備えたものが望ましい。
【００１４】
また、「液状の接着剤」とは、常温で液状を呈する接着剤であり、従来のワニスを使用することができ、より詳細には、たとえば熱硬化性樹脂やエラストマーからなる合成接着剤を挙げることができる。
【００１５】
絶縁紙の表面には、同一径の多数のマイクロカプセルが分散する形態であってもよいし、複数の径の異なる多数のマイクロカプセルが分散する形態であってもよい。
【００１６】
また、絶縁紙の表面にマイクロカプセルを分散固着させる分散形態は、絶縁紙の表面上でマイクロカプセルを密に分散させた形態、マイクロカプセル間に隙間が存在するようにしてマイクロカプセルを分散して配設する形態のいずれであってもよい。
【００１７】
さらには、スロット内に絶縁シートを折り曲げて配設する際に、この折り曲げ箇所にマイクロカプセルを配設しないようにして分散させる形態などであってもよい（折り曲げ箇所に固着したマイクロカプセルが絶縁シートを折り曲げた際に作用する力で固着解除して脱落するのを防止するため）。
【００１８】
マイクロカプセルと絶縁紙の固定方法は、絶縁紙の表面に両面接着テープを配しておき、もしくは接着剤を塗工しておき、この表面に多数のマイクロカプセルを散布する等の方法で絶縁シートが製作できる。なお、この絶縁紙とマイクロカプセルの固着力は、マイクロカプセルがコイルから圧縮力やせん断力を受けて破壊される際の力よりも大きな固着力となるように予め調整されているのが望ましい。
【００１９】
本発明の絶縁シートを使用することにより、たとえばティース周りにコイルを挿入する過程でマイクロカプセルが破壊されて内部の液状の接着剤が流出することから、後工程でワニスをコイルの外側から滴下等して含浸させる場合に比して、コイルとコアの間の高い接着性能を保証することができる（接着不良箇所の発生抑止）。
【００２０】
また、本発明はステータコアにコイルを固定する方法にも及ぶものであり、この方法は、液状の接着剤を内包したマイクロカプセルを絶縁紙の表面に分散固着させてなるモータ用の絶縁シートを用意し、モータを構成するステータコアのスロット内に前記絶縁シートを配し、コイルをティースに配する際に該コイルで前記マイクロカプセルを壊して内包されている液状の接着剤で絶縁シートをステータコアとコイルの双方に接着するものである。
【００２１】
本発明の固定方法によれば、上記する本発明の絶縁シートを使用することにより、ステータコアのスロットにたとえば折り曲げ加工された絶縁シートを配し、次いで平角線等の導線が巻装されてなるコイルをティース周りに挿入した際に、たとえばコイルが絶縁シートをティース側に押し込むことでマイクロカプセルが破壊され、内部にある液状の接着剤が流れ出してコアと絶縁紙の間を満たし、かつ絶縁紙とコイルの間を満たし、さらにコイルを構成する導線間の隙間をも満たしてコアに対するコイルの固定やコイルの封止が図られる。
【００２２】
なお、コイルによってマイクロカプセルが破壊される形態としては、ティース周りにコイルを挿入する際にコイルが絶縁紙表面のマイクロカプセルと接触し、マイクロカプセルを突き刺して破壊したり、あるいはマイクロカプセルと摩擦接触する過程でマイクロカプセルが引き伸ばされて破壊するといった形態などもある。
【００２３】
いずれの破壊形態であれ、ティースにコイルを挿入する過程で液状の接着剤が破壊されたマイクロカプセルから流出することから、後工程でコイルの外側からワニス(接着剤)を滴下する場合のように、大掛かりな設備も不要であり、狭いコア−コイル間やコイルを構成する導線間にワニスが含浸し難いといった課題は生じ得ない。
【００２４】
また、マイクロカプセルが破壊されて流出した接着剤によって絶縁シートとコイルの間に潤滑性が齎され、接着剤が存在しない場合に比してスムーズにコイルを挿入することが可能となる。このことによって、コイル挿入時の摩擦力による導線表面の絶縁被膜の破損や絶縁シートを構成する絶縁紙の破損といった課題も解消され、さらには、コイルを挿入する際の挿入荷重も格段に低減される。
【発明の効果】
【００２５】
以上の説明から理解できるように、本発明の絶縁シートとこの絶縁シートを使用してなるステータコアにコイルを固定する方法によれば、ティース周りにコイルを挿入する過程で絶縁シート表面のマイクロカプセルが破壊されて内部の液状の接着剤が流出し、流出した接着剤がコアと絶縁シートの間、絶縁シートとコイルの間、コイルを構成する導線間に効果的に含浸されてこれらの接着や封止をおこなうことから、スムーズなコイルの挿入によって当該固定の際のコイルや絶縁シートの破損の問題が解消され、コア−コイルの接着不良箇所が無い、もしくは極めて少ない接着固定を実現でき、さらには、後工程でワニスをコイル外部から含浸させる際に要する大掛かりな設備を不要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の絶縁シートを説明した図であって、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図であり、（ｃ）はマイクロカプセルの断面図である。
【図２】本発明のステータコアにコイルを固定する方法を説明した図であって、絶縁シートをスロットに配設している状態を説明した図である。
【図３】図２に続いて、スロットに絶縁シートが配設された後にティースにコイルを挿入している状態を説明した図である。
【図４】ティースにコイルが挿入される過程でコイルが絶縁シートを押し潰し、マイクロカプセルが壊れて内部の接着剤が流出している状態を説明した図である。
【図５】ティースにコイルが完全に挿入され、接着剤が硬化してステータコアにコイルが固定された状態を説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図示例は、スロット内に絶縁シートを配してコイルを挿入し、スロット絶縁構造を介してステータコアとコイルが固定されることを説明したものであるが、たとえば３相交流モータ等において、ティースエンドから突出するＶ相、Ｕ相、Ｗ相などの異相コイル間の絶縁においても本発明の絶縁シートを適用できることは勿論のことである。
【００２８】
（絶縁シート）
図１は本発明の絶縁シートの一実施の形態を説明した図であり、図１ａはその縦断面図であり、図１ｂは図１ａのｂ−ｂ矢視図（平面図）であり、図１ｃはマイクロカプセルの断面図である。
【００２９】
図示する絶縁シート１０は、絶縁紙１の広幅な上下の表面の双方に常温で液状の接着剤３が内包されたマイクロカプセル２が分散固着されてその全体が構成されている。
【００３０】
ここで、絶縁紙１としては、ポリエステルフィルム、アラミドフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルムやクラフト紙などの絶縁性能を有する素材フィルムを挙げることができる。
【００３１】
また、常温で液状を呈する接着剤としては従来のワニスを使用することができ、より詳細には、たとえば熱硬化性樹脂やエラストマーからなる合成接着剤を挙げることができる。この熱硬化性樹脂系接着剤としては、エポキシ樹脂やアクリル樹脂、ポリエステル樹脂（不飽和ポリエステル樹脂を含む）、フェノール樹脂、ウレタン樹脂などからなる接着剤を挙げることができ、エラストマー系接着剤としては、シリコーン（変性シリコーンを含む）、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴムなどからなる接着剤を挙げることができる。
【００３２】
この接着剤は一液性のもの、二液性のもの（主剤と硬化剤が別であって、主剤を内包するマイクロカプセルと硬化剤を内包するマイクロカプセルが混在した形態）のいずれであってもよく、湿気や加熱によって硬化するものなどであってもよい。
【００３３】
また、マイクロカプセル２の素材としては、６ナイロン、６，６ナイロンといったポリアミド（PA）、ポリプロピレン（PP）やポリスチレン（PS）、ポリフェニレンスルファイド（PPS）、ポリオレフィン（PO）、ポリエチレンテレフタレート（PET）などを挙げることができる。
【００３４】
絶縁紙１の表面には、同一径の多数のマイクロカプセル２が分散する形態であってもよいし、複数の径の異なる多数のマイクロカプセル２（径が５０μｍ程度のも、１００μｍ程度のもの、２００μｍ程度のものなどが混在する形態）が分散する形態であってもよい。さらに、絶縁紙１の表面にマイクロカプセル２を分散固着させる分散形態は、絶縁紙１の表面上でマイクロカプセル２を密に分散させた形態、マイクロカプセル２，２間に隙間が存在するようにしてマイクロカプセル２を分散して配設する形態のいずれであってもよい。
【００３５】
次に、マイクロカプセル２の製作方法とマイクロカプセル２を絶縁紙１に分散固着して絶縁シート１０を製作する方法の一例を概説する。
【００３６】
まず、マイクロカプセル２となる６，６ナイロンのモノマーであるアジピン酸で液状の接着剤であるエポキシを包んだエマルジョンを適宜の分散液中に分散させ、６，６ナイロンの他のモノマーであるヘキサメチレンジアミンを投入し、重合反応させてエポキシを包んだ６，６ナイロンのマイクロカプセル２が製作できる。
【００３７】
絶縁紙１上に接着剤を薄く塗工し、製作されたマイクロカプセル２を所望量吹き付けることによって絶縁シート１０が製作される。なお、マイクロカプセル２を静電気等で平らな板上の面に吸着させ、これを接着剤に当ててマイクロカプセル２のある面にだけ接着剤を塗工してこれを絶縁紙１に押し当て、板を外して絶縁シート１０を製作するといった方法もある。
【００３８】
このような方法で絶縁紙１の表面にマイクロカプセル２が分散固着されることになるが、この絶縁紙１とマイクロカプセル２の固着力は、後述する固定方法の際にマイクロカプセル２がコイル５から圧縮力やせん断力を受けて破壊される際の力よりも大きな固着力となるように予め調整されていることにより、絶縁紙１の表面にマイクロカプセル２が分散固着された姿勢が維持された状態で、マイクロカプセル２に圧縮力等が作用して壊され、内部の液状の接着剤３が流れ出すことができる。
【００３９】
（ステータコアにコイルを固定する方法）
次に図２〜５を参照してステータコアにコイルを固定する方法の一実施の形態を概説する。なお、図示例はステータコアの周方向に磁極数だけ存在するティースの一部のみを取り上げ、一部のティースに対してコイルを固定することを示したものであり、これが全てのティースで実施されることは勿論のことである。
【００４０】
まず、図１で示す絶縁シート１０を用意し、これを図２で示すように、電磁鋼板Ｓが積層してなるステータコア４のティース４１，４１で挟まれたスロット４２内に収容される形状に折り曲げ加工して該スロット４２に挿入する（Ｘ１方向）。
【００４１】
図３は、スロット４２に絶縁シート１０が配設された状態を示している。図示するように絶縁シート１０が配設されたら、ティース４１にコイル５を挿入していく（Ｘ２方向）。
【００４２】
ここで、コイル５は、銅素材の平角導線周りにエナメル被膜等の絶縁被膜が形成されたものが予め巻装されたものである。導線には従来一般の丸線（断面円形の導線）も適用できるが、占積率向上の観点から平角線コイルを適用するのが好ましい。
【００４３】
図４は、ティース４１にコイル５が挿入される過程を説明したものである。
【００４４】
同図で示すように、スロット４２に絶縁シート１０が配設された状態におけるスロット４２内の幅ｔ１（絶縁シート１０を構成する対向する内側のマイクロカプセル２，２間の離間長さ）は、コイル５の幅ｔ２よりも短くなるように調整されている。
【００４５】
図示するようにティース４１にコイル５を挿入する過程で、すなわち、スロット４２内にコイル５が挿入される過程で（Ｘ２方向）絶縁シート１０はコイル５から圧縮力Ｑを受け、この圧縮力Ｑによって絶縁紙１の両表面のマイクロカプセル２，２が壊され、それらの内部に存在する液状の接着剤３が流れ出すことになる。
【００４６】
なお、コイル５によってマイクロカプセル２が壊される力は、図示する圧縮力以外にも、コイル５がマイクロカプセル２を突き刺して壊す形態、コイル５とマイクロカプセル２の間の動摩擦によって壊す形態や、これらの力の複合形態でマイクロカプセル２を壊す形態などがある。
【００４７】
そして、図示するスロット４２内でのコイル５の挿入がスロット端面まで実行されることにより、絶縁シート１０を構成する全てのマイクロカプセル２が壊されて内部の液状の接着剤３が完全に流れ出し、接着剤３が湿気を吸収したり熱処理されることによって硬化する。このことにより、図５で示すようにステータコア４を構成するスロット４２の壁面と絶縁紙１が接着され、絶縁紙１とコイル５が接着されることでステータコア４とコイル５が絶縁紙１を介して接着固定されることになる。
【００４８】
また、ステータコア４とコイル５の固定のほかにも、流れ出した接着剤が平角導線間に浸透し、コイル５の封止もおこなうことになる。
【００４９】
図示する固定方法によれば、たとえばティース４１周りにコイル５を挿入する過程でマイクロカプセル２が破壊されて内部の液状の接着剤３が流出することから、後工程でワニスをコイルの外側から滴下等して含浸させる従来の方法に比べて、コイル５とコア４の間の高い接着性能を保証することができ、接着不良箇所の発生を効果的に抑止することができる。
【００５０】
また、マイクロカプセル２が破壊されて流出した接着剤３によって絶縁シート１０とコイル５の間に潤滑性が付与され、接着剤３が存在しない場合に比してスムーズにコイル５を挿入することが可能となる。このことによって、コイル挿入時の摩擦力による導線表面の絶縁被膜の破損や絶縁シート１０を構成する絶縁紙１の破損といった課題も解消され、さらには、コイル５を挿入する際の挿入荷重も格段に低減される。
【００５１】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５２】
１…絶縁紙、２…マイクロカプセル、３…接着剤、４…ステータコア、４１…ティース、４２…スロット、５…コイル（平角線コイル）、１０…絶縁シート、Ｓ…電磁鋼板
【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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