(57)【要約】【課題】鉄心と、鉄心に巻回される電機子コイルと、電機子コイルと鉄心とを絶縁するインシュレータとを備えた電機子において、電機子コイルの巻線の整列性を向上しつつ、巻線同士の巻き締まりを緩和させる。【解決手段】電機子１００は、複数の磁極ティース部３とヨーク部２とを有する鉄心１と、鉄心１に巻回される電機子コイル４と、各磁極ティース部３を覆って装着され、電機子コイル４と鉄心１とを絶縁するインシュレータ２０とを備える。インシュレータ２０は、電機子コイル４が巻回される巻線巻回部２３と、巻線巻回部２３の両端部に設けられたフランジ部２１と、巻線巻回部２３の両端部にフランジ部２１の内面に沿って設けられた階段状の段差部２５とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁極ティース部とヨーク部とを有する鉄心と、前記鉄心に巻回される電機子コイルと、前記各磁極ティース部を覆って装着され、前記電機子コイルと前記鉄心とを絶縁するインシュレータとを備えた電機子において、
前記インシュレータは、前記電機子コイルが巻回される巻線巻回部と、
前記巻線巻回部の両端部に設けられたフランジ部と、
前記巻線巻回部の両端部に前記フランジ部の内面に沿って設けられた階段状の段差部とを備えたことを特徴とする電機子。
【請求項２】
巻回された前記電機子コイルの素線間にワニスが含浸されたことを特徴とする請求項１に記載の電機子。
【請求項３】
前記段差部は、前記巻線巻回部における前記電機子軸方向の両端面に設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電機子。
【請求項４】
前記段差部は、前記巻線巻回部の両側面に設けられたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電機子。
【請求項５】
前記段差部の各段差の幅は、前記電機子コイルの素線の断面半径と同等であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電機子。
【請求項６】
前記段差部の各段差の高さは、前記電機子コイルの素線の断面直径と同等であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電機子。
【請求項７】
前記段差部は、前記インシュレータと一体成形されたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電機子。
【請求項８】
前記段差部の各段差の長手方向端部の角が面取りされたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電機子。
【請求項９】
隣り合う前記磁極ティース部間の前記電機子コイルが収納されるスロットの形状に合わせて、前記巻線巻回部の両端部に設けられた前記段差部の段数を、それぞれ個別に決定することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電機子。
【請求項１０】
前記鉄心は、電磁鋼板を積層して構成されることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電機子。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか1項に記載の電機子を、固定子または回転子として用いたことを特徴とする回転電機。
【請求項１２】
複数の磁極ティース部とヨーク部とを有する鉄心と、前記鉄心に巻回される電機子コイルと、前記各磁極ティース部を覆って装着され、前記電機子コイルと前記鉄心とを絶縁するインシュレータとを備えた電機子の製造方法において、
両端部にフランジ部が設けられて前記電機子コイルが巻回される巻線巻回部を有する前記インシュレータを成形するインシュレータ成形工程を備え、
前記インシュレータ成形工程は、
前記巻線巻回部の両端部に前記フランジ部の内面に沿って階段状の段差部を前記インシュレータと一体にて形成し、前記段差部の各段差の幅と高さとを、前記電機子コイルの素線の断面寸法に応じて決定することを特徴とする電機子の製造方法。
【請求項１３】
前記段差部の各段差に沿って前記電機子コイルを巻回するコイル巻回工程と、巻回された前記電機子コイルに、ワニスを滴下して含浸させるワニス含浸工程とを備えたことを特徴とする請求項１２に記載の電機子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に用いられる電機子、電機子の製造方法および回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、巻線を鉄心に巻回してコイルを形成することで製造される電機子において、コイルの巻線の整列性を向上させるために次のような構成が開示されている。電機子コイルと電機子コア片とを電気的に絶縁するインシュレータは、断面コの時状に形成され磁極ティース部を囲む巻線巻回部と、巻線巻回部の両側部に設けられ、電機子コイルの少なくともコイルエンド部の巻崩れを防ぐ壁面を有する一方および他方フランジ部と、電機子コアへの電機子コイルの巻回始めに相当する箇所である一方フランジ部上に、巻線巻回部との間で電機子コイルが挿入可能な把持部を有するように形成された突起部とを備え、電機子コイルの巻回始め箇所は、突起部と巻線巻回部との間に把持されている。そして、この突起部は、巻線巻回部の上面側から見ると、断面直角三角形にて形成されており、巻線巻回部側の側面、および、一方フランジ部と接している底面、および、２層目以降の電機子コイルが接触する傾斜面とを有している。そして電機子コイルの１層目と２層目以降の位置精度が向上することにより、巻回の整列性を向上させる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、鉄心とコイルの巻線との絶縁性を向上させる目的に加え、巻線から鉄心への熱伝導性を高めて巻線の放熱性を向上させるために、コイルの巻線間の空隙をワニスで充填するワニス含浸処理が行われている。このようなワニス含浸処理の方法として、次のような滴下含浸法を用いるワニス含浸処理が開示されている。反応性希釈剤を滴下する含浸工程Ａと、主剤、反応開始剤及び反応性希釈剤を含む無溶剤型ワニスを滴下する含浸工程Ｂとからなり、含浸工程Ａを行った後、含浸工程Ａに連続して含浸工程Ｂを行い、無溶剤型ワニスの主剤及び反応開始剤をコイルの表面層から最内層に拡散させて加熱硬化工程を行う（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２３１６５号公報（第４頁、第５頁、図３、図４）
【特許文献２】特開２０１３−１６２６０６号公報（第２頁〜第４頁、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１記載の電機子によれば、コイルの巻線の整列性を向上させるためにフランジ部上に傾斜面を有する突起部を設けているが、この傾斜面により、フランジ部から巻線巻回部の内側にかかる力がコイルに対して生ずる。そのため、巻線が巻き締まり巻線間の隙間が狭くなる。そのためワニス含浸処理においてワニスをコイルに滴下した際に、ワニスの巻線間への浸透性が低下して、巻線間にワニスが充填されず、巻線間に空隙が残留することがあった。そのため、コイルの絶縁性能や放射性能が低下するという問題点があった。
【０００６】
本発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、電機子コイルの巻線の整列性を向上しつつ、巻線同士の巻き締まりを緩和させた電機子、電機子の製造方法および回転電機の提供を目的とする。また巻線同士の巻き締まりの緩和によりワニスの浸透性を向上させて、電機子コイルの絶縁性能や放熱性能を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電機子は、
複数の磁極ティース部とヨーク部とを有する鉄心と、前記鉄心に巻回される電機子コイルと、前記各磁極ティース部を覆って装着され、前記電機子コイルと前記鉄心とを絶縁するインシュレータとを備えた電機子において、
前記インシュレータは、前記電機子コイルが巻回される巻線巻回部と、
前記巻線巻回部の両端部に設けられたフランジ部と、
前記巻線巻回部の両端部に前記フランジ部の内面に沿って設けられた階段状の段差部とを備えるものである。
【０００８】
本発明に係る回転電機は、前記電機子を、固定子または回転子として用いるものである。
【０００９】
本発明に係る電機子の製造方法は、
複数の磁極ティース部とヨーク部とを有する鉄心と、前記鉄心に巻回される電機子コイルと、前記各磁極ティース部を覆って装着され、前記電機子コイルと前記鉄心とを絶縁するインシュレータとを備えた電機子の製造方法において、
両端部にフランジ部が設けられて前記電機子コイルが巻回される巻線巻回部を有する前記インシュレータを成形するインシュレータ成形工程を備え、
前記インシュレータ成形工程は、
前記巻線巻回部の両端部に前記フランジ部の内面に沿って階段状の段差部を前記インシュレータと一体にて形成し、前記段差部の各段差の幅と高さとを、前記電機子コイルの素線の断面寸法に応じて決定するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る電機子および回転電機によれば、電機子コイルの巻線の整列性を向上しつつ、巻線同士の巻き締まりを緩和させることができる。これにより、巻線間に含浸させるワニスの浸透性を高め、電機子コイルの絶縁性能や放射性能を向上させて、高性能の電機子と回転電機とを提供することができる。
また、本発明に係る電機子の製造方法によれば、電機子コイルの巻線の整列性を向上しつつ、巻線同士の巻き締まりを緩和させるのに適したインシュレータを容易で確実に成形できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１による固定子の概略構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１による固定子を構成する電機子コア片を簡略して示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１による電機子コア片の電機子コイル巻回前の状態を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１による電機子コア片の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１による固定子を用いた回転電機を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１による固定子のワニス含浸処理を示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態１によるワニス含浸処理を説明する斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態１の比較例における電機子コア片と電機子コイルにかかる力とを示す断面図である。
【図９】図８の部分拡大図である。
【図１０】本発明の実施の形態１による電機子コア片と電機子コイルにかかる力とを示す断面図である。
【図１１】図１０の部分拡大図である。
【図１２】本発明の実施の形態１による他の構成のインシュレータを示す斜視図である。
【図１３】本発明の実施の形態２による電機子コア片の電機子コイル巻回前の状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１による電機子、電機子の製造方法および回転電機について図を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態１による固定子１００の概略構成を示す平面図である。
図２は、本発明の実施の形態１による固定子１００を構成する電機子コア片１０を簡略して示す斜視図である。
図３は、図２に示した電機子コア片１０の電機子コイル４巻回前の状態を示す斜視図である。
図４は、図２に示した電機子コア片１０を図中の矢印方向からみた断面図である。
以降の説明で、周方向、径方向、軸方向という時は、固定子１００における周方向、径方向、軸方向をいうものとする。
【００１３】
電機子としての固定子１００は、電磁鋼板を積層して構成された鉄心１と、鉄心１に巻回される電機子コイル４と、電機子コイル４と鉄心１とを電気的に絶縁するインシュレータ２０とを備える。
鉄心１は、略矩形形状のヨーク部２と、ヨーク部２の周方向中央位置から径方向内側に突出する複数の磁極ティース部３とを有する。鉄心１を構成する電磁鋼板は、各電磁鋼板のヨーク部２に設けられた図示しない連結部（抜きカシメなど）によって軸方向に連結されることで積層されている。この鉄心１を周方向に分割した各分割鉄心片６にインシュレータ２０を介して電機子コイル４が巻回され、電機子コア片１０が構成される。図１に示すように、この電機子コア片１０を略円環状に配置することで固定子１００が構成されている。
電機子コイル４には、エナメル線やポリエステルイミド銅線などからなる素線としての巻線が用いられ、巻回された電機子コイル４は、隣り合う磁極ティース部３間のスロット５内に収納される。
【００１４】
インシュレータ２０は、鉄心１の磁極ティース部３を覆って装着されている。
図３、図４に示すように、インシュレータ２０は、電機子コイル４が巻回される巻線巻回部２３と、巻線巻回部２３の両端部に設けられたヨーク側フランジ部２１ａとティース先端側フランジ部２１ｂとからなるフランジ部２１とを備えている。
【００１５】
インシュレータ２０の巻線巻回部２３は、表面が僅かに曲がる曲面形状に形成された図中軸方向上側の上側端面２３ａと軸方向下側の下側端面２３ｂとを有している。さらに、巻線巻回部２３は、この上側端面２３ａおよび下側端面２３ｂに境界２３ｄにて連結される平面の側面２３ｃを軸方向の両側に有している。さらに、巻線巻回部２３には、この巻線巻回部２３の上側端面２３ａの両端部と、下側端面２３ｂの両端部とに、フランジ部２１（２１ａ、２１ｂ）の内面に沿って設けられた階段状の段差部２５を備える。
この段差部２５は、インシュレータ２０のフランジ部２１および巻線巻回部２３と一体に形成されている。
【００１６】
段差部２５の各段差の幅Ｗは、電機子コイル４の断面半径と同等の寸法に形成されており、段差部２５の各段差の高さＨは、電機子コイル４の断面直径と同等の寸法に形成されている。
また、巻線巻回部２３の両端、即ち磁極ティース部３の根元側および先端側に設けた各段差部２５の段数は、回転電機１０１のスロット５の形状に合わせてそれぞれ個別に決定されている。本実施の形態では、磁極ティース部３の根元側に設けた段差部２５の段数を２とし、磁極ティース部３の先端側に設けた段差部２５の段数を１としており、それぞれの段数が異なるが、同じになる構成でもよい。
なお図中に示す段差部２５は、各段差が明瞭になるように実際より大きな寸法で示している。
【００１７】
図４に示すように、巻線巻回部２３に巻回された電機子コイル４の径方向外側の位置は、ヨーク側フランジ部２１ａにて規制されており、また電機子コイル４の径方向内側の位置は、ティース先端側フランジ部２１ｂにて規制されている。このヨーク側フランジ部２１ａとティース先端側フランジ部２１ｂとにより、電機子コイル４の巻き崩れを防ぐことができる。
【００１８】
上記のように構成された固定子１００を用いた回転電機１０１について以下に示す。
図５は、本発明の実施の形態１による固定子１００を用いた回転電機１０１を示す断面図である。
回転電機１０１は、固定子１００と、この固定子１００の内側に配置された回転子１１０とを備えている。この固定子１００および回転子１１０は、フレーム１１１内に収納されている。回転子１１０は回転軸１１２に固着されて、固定子１００の内周側で回転可能に支持される。
【００１９】
次に、上記のように構成された固定子１００の製造方法について説明する。
まず、ヨーク部２と磁極ティース部３とを有する電磁鋼板をプレス加工にて複数形成する。そして打ち抜かれた各電磁鋼板を、各電磁鋼板に設けられた連結部により軸方向に連結して積層し、鉄心１を形成する。
【００２０】
次に、電機子コイル４と鉄心１とを電気的に絶縁するためのインシュレータ２０を成形する。
インシュレータ２０は樹脂成形品にて形成され、ＬＣＰ（液晶ポリマ）樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂といった熱可塑性樹脂が用いられる。
インシュレータ２０は、電機子コイル４が巻回される巻線巻回部２３とその両端部にフランジ部２１（２１ａ、２１ｂ）とを設けるように成形される。そして、この巻線巻回部２３の両端部に、フランジ部２１（２１ａ、２１ｂ）の内面に沿った階段状の段差部２５を、インシュレータ２０のフランジ部２１および巻線巻回部２３と共に一体に形成する。
上記のようにインシュレータ２０を成形する工程をインシュレータ成形工程と称す。
【００２１】
なお、図４に示すように、この段差部２５の各段差の幅Ｗと高さＨとは、電機子コイル４の断面寸法に応じて決定されている。また、ヨーク部２側に設けた段差部２５の段数と、磁極ティース部３の径方向内側に設けた段差部２５の段数は、回転電機１０１のスロット５の形状に合わせてそれぞれ個別に決定されている。
また、電機子コイル４の占積率を高めるために巻線の断面寸法に応じてインシュレータ２０全体の設計変更をする必要はなく、段差部２５の各段差の幅Ｗ、高さＨ、段数のみを設計変更する。
【００２２】
この後、鉄心１の磁極ティース部３を覆うようにこのインシュレータ２０が装着される。なお、インシュレータ成形工程にてこのインシュレータ２０を、軸方向上下に分割された一対の構成になるように成形すると、磁極ティース部３を軸方向両端側から覆うようにインシュレータ２０の装着が可能になるため装着が容易となる。
【００２３】
次に、電機子コイル４の巻線を巻線巻回部２３に巻回する。図４に矢印Ｙにて示すように、電機子コイル４はヨーク側フランジ部２１ａ側から巻き始められる。このとき、電機子コイル４は、一層目の巻き始めターンＡの際に、電機子コイル４を段差部２５の段差に沿って巻回する。電機子コイル４の１層目の最終ターンＢ、２層目の最初のターンＣ、２層目の最終ターンＤ、３層目の最初のターンＥについても、図に示すように、それぞれ段差部２５の段差に沿って巻回される。
上記のように電機子コイル４を巻線巻回部２３に巻回する工程をコイル巻回工程と称す。
【００２４】
図に示すように、２層目の最初のターンＣ、２層目の最終ターンＤ、３層目の最初のターンＥにおける巻線は、それぞれ下方から段差部２５の各段差により支えられている。
こうして鉄心１に電機子コイル４が巻回されて電機子コア片１０が形成され、この電機子コア片１０を略円環状に配置することで固定子１００が形成される。
【００２５】
次に、鉄心１と電機子コイル４の巻線との絶縁性を向上させると共に、巻線から鉄心１への熱伝導性を高めて巻線の放熱性を向上させるために、電機子コイル４の巻線間の空隙をワニスで充填する。
まず電機子コイル４に吸着した水分および上記コイル巻回工程時に発生した電機子コイル４の皮膜層の歪みを除去するため、電機子コイル４を１００℃以上の温度で予熱する。
図６は、本発明の実施の形態１によるワニス含浸工程における固定子１００と、ワニス１６を滴下するためのワニス滴下ノズル１５とを示す概略構成図である。
図７は、本発明の実施の形態１によるワニス含浸工程における電機子コア片１０とワニス滴下ノズル１５とを示す斜視図である。
【００２６】
図に示すように、固定子１００の上方で、電機子コア片１０の電機子コイル４と対向する位置にワニス滴下ノズル１５が配置されている。
このワニス滴下ノズル１５は、ワニス１６が充填されている図示しないタンクに繋がれている。そしてワニス滴下ノズル１５の直下に位置する電機子コア片１０の１００℃以上に昇温された電機子コイル４に対してワニス１６を滴下する。ワニス１６を滴下後、固定子１００を図６の矢印に示すように回転させる。このように、ワニス滴下ノズル１５に対して固定子１００を回転させることで、ワニス１６の滴下対象となる電機子コア片１０を変更することができる。こうして、滴下対象の電機子コア片１０を変更しながら順次ワニス１６の滴下処理が続けられる。このように電機子コイル４に対して滴下されたワニス１６は、巻回された電機子コイル４の表面を伝りつつ、毛細管現象により電機子コイル４の最内層へと浸透していく。
上記のように、電機子コイル４のワニス１６の浸透が必要な個所にワニス１６を滴下させて浸透させる工程をワニス含浸工程と称す。
なお、この場合、反応性希釈剤を先入れした後に主剤ワニス１６を滴下するという２液滴下を行う必要がなく、ワニス１６のみの１液滴下によるワニス含浸工程でよい。
【００２７】
次に、電機子コイル４にワニス１６が含浸された固定子１００を硬化炉へ投入する。そしてワニス１６が硬化する温度にて規定時間加熱をおこない、電機子コイル４の巻線間に含浸されたワニス１６を硬化させる。
上記の工程を得ることで、電機子コイル４の巻線間にワニス１６が含浸された固定子１００を得ることができる。そしてこの固定子１００の内側に回転子１１０を回転可能に配置して回転電機１０１が製造される。
【００２８】
以降、本実施の形態により得られる効果を、本実施の形態と異なる構成の比較例と対比して説明する。
図８は、本実施の形態と異なる構成の比較例における電機子コア片と電機子コイルにかかる力とを示す断面図である。
図９は、図８に示す点線部の拡大図である。
【００２９】
通常、電機子コイルを巻回する際には一定の張力が電機子コイルにかかる。この巻回による張力は図中の矢印Ｆ１のように、電機子コイル４の外層から内層方向にかかる。このとき、巻線巻回部の両端の電機子コイルを支える面が、図８、図９に示すような傾斜面Ｐ１となっている場合には、巻線巻回部の中央方向に対する力（矢印Ｆ２）が巻線にかかる。この力Ｆ２の影響により巻線同士の巻き締まりが強くなる。そのため巻線間の隙間が小さくなって、その後に含浸させるワニスの浸透性を阻害する。さらに、巻線同士の巻き締まりにより巻線が変形することもある。
【００３０】
図１０は、本実施の形態１による電機子コア片１０と電機子コイル４にかかる力とを示す断面図である。
図１１は、図１０に示す点線部の拡大図である。
本実施の形態１によるインシュレータ２０は、図に示すように、比較例のような傾斜面Ｐ１ではなく段差部２５の段差（面Ｔ１）を用いて電機子コイル４を支えている。このように電機子コイル４を下方から支えることにより、電機子コイル４にかかる力の方向を、巻線巻回部２３の外層から内層への方向（Ｆ１）のみとすることができる。これにより、巻線の巻き締まりが緩和され、電機子コイル４の巻線間の隙間が確保される。また巻線巻回部２３の中央方向に対する力（Ｆ２）が生じないので、電機子コイル４の巻線の位置安定性が確保され、巻線の整列性が向上する。さらに巻き締まりによる巻線の変形が抑制される。
【００３１】
図１２は、本発明の実施の形態１による他の構成のインシュレータ２０Ａを示す斜視図である。図中に点線で示すように、段差部２５Ａの各段差の長手方向端部の角が、面取りされた構成となっている。これにより、電機子コイル４の巻回時において、段差部２５Ａの各段差の角における巻線の屈曲を緩やかにすることができ、巻線の表面に傷が生ずることを防止することができる。
【００３２】
ところで、ワニス含浸工程で用いる滴下含浸法は、ワニスを含浸する必要のあるコイルの部位に、必要な量のワニスを含浸させることができ、材料歩留まりの観点から非常に優れたワニス含浸処理方法である。しかし他のワニス含浸処理である浸漬含浸法や真空含浸法がワニスの表面張力による毛細管現象に加えて、ワニスの静水圧によっても巻線間へのワニスの浸透が促進されるのに対し、滴下含浸法では主として毛細管現象のみによりワニスを巻線間へ浸透させる。そのため滴下含浸法は、浸漬含浸法や真空含浸法に比べてワニスの浸透性が低くなる傾向があった。
【００３３】
しかし、本実施の形態の固定子１００によれば、電機子コイル４の巻き締まりを緩和させて電機子コイル４の整列性を向上させることができる。こうして巻線間の隙間が確保されて、ワニス１６の浸透性が向上され、巻線間の空隙をワニス１６で充填し空隙が残留することを抑制できる。こうして、電機子コイル４の絶縁性能の向上に加えて、電機子コイル４から鉄心１への熱伝達性を向上させて、電機子コイル４の放熱性能を向上させることができる。
【００３４】
また、上記引用文献２記載の滴下含浸法によるワニス含浸工程では、ワニスをコイル表面層から最内層に確実に拡散させるために、粘度が低く、浸透速度が速い反応性希釈剤を充填させてコイル内の空気層を除去した後にワニスを滴下する方法であった。しかし、本実施の形態の固定子１００によれば、電機子コイル４の巻き締まりを緩和してワニス１６の浸透性が向上されているため、電機子コイル４の巻線間の空気層を除去するために反応性希釈剤を先入れした後に主剤ワニス１６を滴下するという２液滴下を行う必要がなく、ワニス１６のみの１液滴下によるワニス含浸工程でよい。そのため、製造工程を簡略化し、コストを削減することができる。
【００３５】
さらにワニス１６の浸透性が安定しているため、ワニス含浸工程にて用いるワニス１６の量も安定する。
また、ワニス１６の浸透性が良いため、滴下されたワニス１６が電機子コイル４に浸透できずに電機子コイル４の表面を伝って側面側に流れ、さらに軸方向下側の面に溜まるということを防止できる。こうして電機子コイル４の表面に余分なワニスが溜まることを防止できるため、材料歩留まりを向上することができる。
【００３６】
以上のように、本実施の形態では、固定子１００のインシュレータ２０、２０Ａが巻線巻回部２３の両端に段差部２５、２５Ａを備えるため、電機子コイル４の巻線の整列性を向上しつつ、巻線同士の巻き締まりを緩和させることができる。これにより巻線間に含浸させるワニス１６の浸透性を高め、電機子コイル４の絶縁性能や放射性能を向上することができる。さらに、巻線同士の巻き締まりを緩和することで巻線の変形を防止することができ、巻線の整列性をさらに向上できるため、スロット５内の電機子コイル４の占積率が向上する。こうして、高性能で信頼性が高い固定子１００を提供することができる。またこの固定子１００を用いることにより、回転電機１０１の性能や信頼性が向上する。
また、本実施の形態の電機子の製造方法では、電機子コイルの断面寸法に応じた段差部２５をインシュレータ２０、２０Ａと一体成形するため、巻線同士の巻き締まりを緩和させるのに適したインシュレータ２０、２０Ａを容易で確実に成形できる。
【００３７】
さらに、電機子コイル４の巻線の断面寸法に合わせて段差部２５の各段差の幅と高さとを調節でき、回転電機１０１のスロット５の形状に合わせて巻線巻回部２３の両端部における段差部２５の段数をそれぞれ個別に決定できる。このため、電機子コイル４の巻線の変更や回転電機１０１のスロット５の形状変更にも対応可能である。
【００３８】
また、電機子コイル４の占積率を高めるために巻線の断面寸法に応じてインシュレータ２０、２０Ａ全体の設計変更をする必要はなく、段差部２５、２５Ａの各段差の幅Ｗ、高さＨ、段数のみを設計変更するため、設計変更が容易でありコスト削減も可能である。
また、段差部２５の各段差の幅Ｗは、電機子コイル４の断面半径と同等に形成されているので、２層目以降に巻回される巻線の断面中心がその下層の巻線の巻線間に収まる配置となる。このため、２層目以降の巻線の位置安定性がさらに向上し、電機子コイル４の占積率がさらに向上するという効果が得られる。
【００３９】
また、段差部２５の各段差の高さは、電機子コイル４の断面直径と同等に形成されているので、段差部２５により巻線が下方から支えられつつ、周辺の巻線との間に余分な隙間が生じない。これにより巻線の位置安定性がさらに向上し、スロット５内における電機子コイル４の占積率がさらに向上するという効果が得られる。
また、段差部２５は、インシュレータ２０と一体成形されるものなので、段差部２５を別途成形してインシュレータ２０に接着させるという新たな製造工程を設ける必要はなく、段差部２５の製造が容易である。これにより製造工程における固定子１００の生産性を向上することができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、ワニス１６を滴下するワニス滴下ノズル１５を１本として説明してきたが、ワニス滴下ノズル１５の数を増やすことで滴下含浸処理の時間を短縮することも可能である。
【００４１】
また、上記では滴下含浸方法によるワニス含浸工程について述べてきたが、この方法に限るものではなく、例えば浸漬含浸方法や真空含浸方法であっても同様の効果を奏する。
また、上記では電機子として固定子１００を用いて説明したが、電機子としての回転子に本実施の形態の発明を適用させることも可能である。また各種回転電機に対しても同様に本実施の形態の発明の適用が可能である。
また、上記では鉄心１を周方向に分割した分割鉄心片６を用いた電機子としての固定子１００を示したが、これに限るものではなく、分割されていない鉄心を用いる構成の電機子でも同様の効果を奏する。
【００４２】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図１３は、本発明の実施の形態２による電機子コア片の電機子コイル巻回前の状態を示す斜視図である。
本実施の形態では、階段状の段差部２２５が、インシュレータ２２０の巻線巻回部２２３の上側端面２２３ａの両端部と下側端面の両端部とに設けられ、さらに軸方向両側の側面２２３ｃの両端部に設けられる。図に示すようにこの段差部２２５は、フランジ部２１（２１ａ、２１ｂ）の内面に沿って設けられている。
なお、図において、磁極ティース部３の径方向内側の段差部２２５の図示は省略している。
【００４３】
実施の形態１のインシュレータ成形工程と同様に、階段状の段差部２２５は、フランジ部２１および巻線巻回部２２３と一体に形成されている。
また、実施の形態１のコイル巻回工程と同様に、電機子コイル４の巻線は、段差部２２５の各段差に沿って巻回される。本実施の形態では、軸方向両側の側面２２３ｃにも段差部２２５が設けられているので、側面２２３ｃ側に巻回された電機子コイル４も、側面２２３ｃ側に設けられた段差部２２５の各段差により支えられる。
そして、実施の形態１と同様のワニス含浸工程を得て、電機子コイル４の巻線間にワニスが充填された固定子を得ることができる。そしてこの固定子の内側に回転子を回転可能に配置して回転電機が製造される。
【００４４】
なお、図示しないが、実施の形態１と同様に、段差部２２５の各段差の長手方向端部の角を、面取りした構成としてもよい。
また、実施の形態１と同様に、電機子コイル４の巻線の断面寸法に合わせて段差部２２５の各段差の幅と高さとを調節でき、回転電機のスロット５の形状に合わせて巻線巻回部２２３の両端部における段差部２２５の段数をそれぞれ個別に決定することができる。
また、電機子としての回転子に本実施の形態の発明を適用させることも可能である。
【００４５】
以上のように、本実施の形態では、固定子のインシュレータ２２０が巻線巻回部２２３の両端に段差部２２５を備えるため、電機子コイル４の巻線の整列性を向上しつつ、巻線同士の巻き締まりを緩和させることができる。これにより巻線間に含浸させるワニス１６の浸透性を高め、電機子コイル４の絶縁性能や放射性能を向上することができる。さらに、巻線同士の巻き締まりを緩和することで巻線の変形を防止することができ、巻線の整列性が向上することでスロット５内の電機子コイル４の占積率が向上する。こうして、高性能で信頼性が高い固定子を提供することができる。またこの固定子を用いることにより、回転電機の性能や信頼性が向上する。
また、本実施の形態の固定子の製造方法では、電機子コイルの断面寸法に応じた段差部２２５をインシュレータ２２０と一体成形するため、巻線同士の巻き締まりを緩和させるのに適したインシュレータ２２０を容易で確実に成形できる。
さらに、インシュレータ２２０の両側面２２３ｃにも段差部２２５を設けているため、巻線巻回部２２３の全周に渡って電機子コイル４の巻き締まりを緩和させ、巻線の整列性を向上することができる。これによりさらにワニスの浸透性が向上する。
【００４６】
また、段差部２２５は、インシュレータ２２０と一体成形されるものなので、段差部２５を別途成形してインシュレータ２２０に接着させるという新たな製造工程を設ける必要はなく、段差部２２５の製造が容易である。これにより製造工程における固定子１００の生産性を向上することができる。
また、電機子コイル４の巻線の断面寸法に合わせて段差部２２５の各段差の幅と高さとを調節でき、回転電機のスロット５の形状に合わせて巻線巻回部２２３の両端部における段差部２２５の段数をそれぞれ個別に決定できるため、電機子コイル４の巻線の変更や回転電機のスロット５の形状変更にも対応可能できる。これによりさらに電機子コイル４の占積率を向上することができる。
【００４７】
また、電機子コイル４の占積率を高めるために巻線の断面寸法に応じてインシュレータ２２０全体の設計変更をする必要はなく、段差部２２５の各段差の幅Ｗ、高さＨ、段数のみを設計変更することが可能である。
また、図示しないが、上側端面２２３ａと下側端面２２３ｂとには段差部を設けず、両側面２２３ｃにのみ段差部を設ける構成としてもよい。この場合でも、電機子コイル４の巻き締まりを防いで電機子コイル４の整列性を向上させることができる。そして巻線間の隙間を確保して、ワニス１６の浸透性を向上することができる。
【００４８】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１  鉄心、２  磁極ティース部、３  ヨーク部、５  スロット、１６  ワニス、
２０，２０Ａ，２２０  インシュレータ、２１  フランジ部、
２１ａ  ヨーク側フランジ部、２１ｂ  ティース先端側フランジ部、
２３，２２３  巻線巻回部、２３ａ，２２３ａ  上側端面、
２３ｂ，２２３ｂ  下側端面、２３ｃ，２２３ｃ  側面、
２５，２５Ａ，２２５  段差部、１００  固定子（電機子）、１０１  回転電機。
【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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