(57)【要約】鋼板が積層されてなる積層鉄心（５）を備えるとともに、この積層鉄心（５）には少なくともコイル（４）が巻回される箇所の表面部を覆って樹脂絶縁部（６）が形成されている回転電機の絶縁構造体であって、樹脂絶縁部（６）は、積層鉄心（５）の軸方向（Ｘ）に沿って両端面よりも中央側において周方向（Ｒ）に向けて肉厚となるように膨出部（６ｄ）を備える。
2020085158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆って樹脂絶縁部が一体形成されている回転電機の絶縁構造体において、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚に形成された膨出部を備える回転電機の絶縁構造体。
【請求項２】
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所の最大厚さが、前記積層鉄心の軸方向に沿って形成された箇所の最大厚さよりも厚く、かつ、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所に樹脂注入口痕を備える請求項１に記載の回転電機の絶縁構造体。
【請求項３】
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の端面の形成された箇所の厚さが均一に形成されている請求項２に記載の回転電機の絶縁構造体。
【請求項４】
前記積層鉄心の前記コイルが巻装される箇所は、軸方向の両端側の周方向の長さよりも、軸方向の中央側において周方向の長さが短く形成された箇所を有する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機の絶縁構造体。
【請求項５】
複数枚の鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆う樹脂絶縁部が軸方向の２方向以上から組み立てられる回転電機の絶縁構造体において、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所の最大厚さが、前記積層鉄心の軸方向に沿って形成された箇所の最大厚さよりも厚く、かつ、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所に樹脂注入口痕を有し、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の端面の形成された箇所の厚さが均一に形成され、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚に形成された膨出部を備える回転電機の絶縁構造体。
【請求項６】
前記膨出部は、前記積層鉄心と前記コイルとの間の巻膨れ隙間よりも小さい範囲内で施されている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機の絶縁構造体。
【請求項７】
前記膨出部は、前記積層鉄心の周方向に対面するティース側面部に対応する箇所に形成されている請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機の絶縁構造体。
【請求項８】
前記膨出部は、前記軸方向の中央を頂点として前記両端面に向かって厚さが次第に減少する断面が半紡錘状に形成されている請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の回転電機の絶縁構造体。
【請求項９】
前記膨出部は、断面が台形状に形成されている請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の回転電機の絶縁構造体。
【請求項１０】
前記膨出部は、断面が突起状に形成されている請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の回転電機の絶縁構造体。
【請求項１１】
鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆って樹脂絶縁部が一体形成されている回転電機の絶縁構造体の製造方法であって、
前記樹脂絶縁部の射出成形用の成形金型を適用し、この成形金型の金型内壁には前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部を予め形成しておき、前記成形金型の内部に前記積層鉄心を配置した後、前記成形金型の樹脂注入口から絶縁用樹脂を注入して前記樹脂絶縁部を成形する回転電機の絶縁構造体の製造方法。
【請求項１２】
複数枚の鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆う樹脂絶縁部が軸方向の２方向以上から組み立てられる回転電機の絶縁構造体の製造方法であって、
前記樹脂絶縁部を軸方向の２方向以上に分割した射出成形用の成形金型を適用し、この成形金型の金型内壁には前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部を予め形成しておき、前記成形金型の樹脂注入口から絶縁用樹脂を注入して軸方向の２方向以上に分割された前記樹脂絶縁部を成形し、前記成形金型から軸方向の２方向以上に分割された前記樹脂絶縁部を取り出した後、前記積層鉄心に軸方向の２方向以上に分割された前記樹脂絶縁部を軸方向の２方向以上から組み立てる回転電機の絶縁構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は回転電機の絶縁構造体および回転電機の絶縁構造体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁鋼板をプレス金型で打ち抜いた鋼板を複数枚積層してなる積層鉄心にコイルを巻回するとともに、このコイルと積層鉄心との電気的導通を防止するための絶縁用樹脂からなる樹脂絶縁部を一体成形して構成された回転電機の回転子または固定子などの絶縁構造体が知られている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−９８４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載のような回転電機の回転子または固定子の絶縁構造体において、絶縁用樹脂よりなる樹脂絶縁部を一体成形する場合、射出成形方法を用いて成形金型に絶縁用樹脂を充填する際に、絶縁用樹脂の増粘、硬化などの流動抵抗の増加に起因して充填圧力の損失が発生する。この圧力損失は、特に絶縁用樹脂の樹脂流動末端部において大きくなり、絶縁用樹脂を十分に充填できない、または電気的な絶縁性能が低下するといった問題がある。【０００５】
その対策として、流動性の良い絶縁用樹脂の材料を新たに調合して、成形金型に充填する際の圧力損失の低下を抑えることが考えられる。しかし、このような流動性の良い絶縁用樹脂は、特別に材料調合する必要があるため高価になり、ひいては回転電機の製造コストが増加するという不具合を生じる。【０００６】
また、他の対策として、積層鉄心と成形金型との間の隙間を大きく設定して、絶縁用樹脂を充填する際の絶縁用樹脂の樹脂流動末端部における充填圧力の損失を抑えることが考えられる。しかし、このように積層鉄心と成形金型との間の隙間を大きく設定した場合には、結果的に、積層鉄心を覆う絶縁用樹脂の肉厚が大きくなり、積層鉄心に対してコイルを巻回できる領域が小さくなり、回転電機の性能が低下するという不具合が生じる。【０００７】
本願は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、余分なコストアップまたは性能低下を招来することなく、小型で高効率、かつ絶縁性能を有する回転電機の絶縁構造体および回転電機の絶縁構造体の製造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】
【０００８】
本願に開示される回転電機の絶縁構造体は、
複数枚の鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆って樹脂絶縁部が一体形成されている回転電機の絶縁構造体において、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚に形成された膨出部を備えるものである。
また、本願に開示される回転電機の絶縁構造体は、
複数枚の鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆う樹脂絶縁部が軸方向の２方向以上から組み立てられる回転電機の絶縁構造体において、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所の最大厚さが、前記積層鉄心の軸方向に沿って形成された箇所の最大厚さよりも厚く、かつ、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所に樹脂注入口痕を有し、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の端面の形成された箇所の厚さが均一に形成され、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚に形成されたものである。
また、本願に開示される回転電機の絶縁構造体の製造方法は、
鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆って樹脂絶縁部が一体形成されている回転電機の絶縁構造体を製造方法であって、
前記樹脂絶縁部の射出成形用の成形金型を適用し、この成形金型の金型内壁には前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部を予め形成しておき、前記成形金型の内部に前記積層鉄心を配置した後、前記成形金型の樹脂注入口から絶縁用樹脂を注入して前記樹脂絶縁部を成形するものである。
また、本願に開示される回転電機の絶縁構造体の製造方法は、
複数枚の鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆う樹脂絶縁部が軸方向の２方向以上から組み立てられる回転電機の絶縁構造体の製造方法であって、
前記樹脂絶縁部を軸方向の２方向以上に分割した射出成形用の成形金型を適用し、この成形金型の金型内壁には前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部を予め形成しておき、前記成形金型の樹脂注入口から絶縁用樹脂を注入して軸方向の２方向以上に分割された前記樹脂絶縁部を成形し、前記成形金型から軸方向の２方向以上に分割された前記樹脂絶縁部を取り出した後、前記積層鉄心に軸方向の２方向以上に分割された前記樹脂絶縁部を軸方向の２方向以上から組み立てるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本願の回転電機の絶縁構造体および回転電機の絶縁構造体の製造方法によれば、
余分なコストアップまたは性能低下を招来することなく、小型で高効率、かつ絶縁性能を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１の回転電機の絶縁構造体として固定子に適用した場合の半周分である６個のティース分を示す斜視図である。
【図２】図１の固定子を構成する分割固定子の一つを示す斜視図である。
【図３】図２の分割固定子を構成する絶縁分割鉄心を示す斜視図である。
【図４】図３の絶縁分割鉄心を径方向から見た正面図である。
【図５】図４の絶縁分割鉄心をＡ−Ａ線に沿って切断した場合の斜視図である。
【図６】図３の絶縁分割鉄心を構成する積層鉄心を示す斜視図である。
【図７】実施の形態１において絶縁分割鉄心にコイルが巻装された状態を示す断面図である。
【図８】比較技術１における絶縁分割鉄心の上にコイルが巻装された状態を示す断面図である。
【図９】実施の形態１における固定子の製造方法の工程を示すフローチャートである。
【図１０Ａ】実施の形態１において成形金型を用いて積層鉄心に樹脂絶縁部を射出成形する場合の手順を示す説明図である。
【図１０Ｂ】実施の形態１において成形金型を用いて積層鉄心に樹脂絶縁部を射出成形する場合の手順を示す説明図である。
【図１０Ｃ】実施の形態１において成形金型を用いて積層鉄心に樹脂絶縁部を射出成形する場合の手順を示す説明図である。
【図１０Ｄ】実施の形態１において成形金型を用いて積層鉄心に樹脂絶縁部を射出成形する場合の手順を示す説明図である。
【図１０Ｅ】実施の形態１において成形金型を用いて積層鉄心に樹脂絶縁部を射出成形する場合の手順を示す説明図である。
【図１０Ｆ】実施の形態１において成形金型を用いて積層鉄心に樹脂絶縁部を射出成形する場合の手順を示す説明図である。
【図１１】実施の形態１において成形金型を用いて絶縁用樹脂を積層鉄心に注入する場合の部分拡大断面図である。
【図１２】実施の形態１において成形金型を用いて絶縁用樹脂を積層鉄心に注入する場合の絶縁用樹脂の流動状態を示す説明図である。
【図１３】成形金型を用いて絶縁用樹脂を注入する場合の絶縁用樹脂に生じる流動抵抗の説明図である。
【図１４】比較技術２において成形金型を用いて絶縁用樹脂を積層鉄心に注入する場合の部分拡大断面図である。
【図１５】実施の形態１において積層鉄心に形成される樹脂絶縁部の膨出部の変形例にコイルが巻装された状態とともに示す断面図である。
【図１６】実施の形態１において積層鉄心に形成される樹脂絶縁部の膨出部の他の変形例にコイルが巻装された状態とともに示す断面図である。
【図１７】実施の形態２の回転電機の絶縁構造体として回転子に適用した場合の斜視図である。
【図１８】図１７の回転子を構成する絶縁鉄心とシャフトを示す分解斜視図である。
【図１９】図１７の回転子の平面図である。
【図２０】図１９の回転子をＢ−Ｂ線に沿って切断した場合の斜視図である。
【図２１】図１７の固定子の絶縁鉄心を構成する積層鉄心を示す斜視図である。
【図２２】実施の形態２において絶縁鉄心の上にコイルが巻装された状態を示す断面図である。
【図２３】比較技術３において絶縁鉄心の上にコイルが巻装された状態を示す断面図である。
【図２４】実施の形態２における回転子の製造方法の工程を示すフローチャートである。
【図２５Ａ】実施の形態２において成形金型を用いて積層鉄心ごとに樹脂絶縁部を射出成形する場合の手順を示す説明図である。
【図２５Ｂ】実施の形態２において成形金型を用いて積層鉄心ごとに樹脂絶縁部を射出成形する場合の手順を示す説明図である。
【図２５Ｃ】実施の形態２において成形金型を用いて積層鉄心ごとに樹脂絶縁部を射出成形する場合の手順を示す説明図である。
【図２５Ｄ】実施の形態２において成形金型を用いて積層鉄心ごとに樹脂絶縁部を射出成形する場合の手順を示す説明図である。
【図２５Ｅ】実施の形態２において成形金型を用いて積層鉄心ごとに樹脂絶縁部を射出成形する場合の手順を示す説明図である。
【図２５Ｆ】実施の形態２において成形金型を用いて積層鉄心ごとに樹脂絶縁部を射出成形する場合の手順を示す説明図である。
【図２６】実施の形態２において成形金型を用いて絶縁用樹脂を積層鉄心に注入する場合の部分拡大断面図である。
【図２７】実施の形態２において成形金型を用いて絶縁用樹脂を積層鉄心に注入する場合の絶縁用樹脂の流動状態を示す説明図である。
【図２８】比較技術４において成形金型を用いて絶縁用樹脂を積層鉄心に注入する場合の部分拡大断面図である。
【図２９】実施の形態２において積層鉄心に形成される樹脂絶縁部の膨出部の変形例にコイルが巻装された状態とともに示す断面図である。
【図３０】実施の形態２において積層鉄心に形成される樹脂絶縁部の膨出部の他の変形例にコイルが巻装された状態とともに示す断面図である。
【図３１】実施の形態２においての樹脂絶縁部が一体成形される積層鉄心の変形例を示す断面図である。
【図３２】実施の形態２においての樹脂絶縁部が一体成形される積層鉄心の他の変形例を示す断面図である。
【図３３】実施の形態２においての樹脂絶縁部が一体成形される積層鉄心の他の変形例を示す断面図である。
【図３４】実施の形態３の回転電機の絶縁構造体として固定子に適用した場合の半周分である６個のティース分を示す斜視図である。
【図３５】図３４の固定子を構成する分割固定子の一つを示す斜視図である。
【図３６】図３５の分割固定子を構成する絶縁分割鉄心を示す斜視図である。
【図３７】図３６の絶縁分割鉄心を径方向から見た正面図である。
【図３８】図３７の絶縁分割鉄心をＣ−Ｃ線に沿って切断した場合の斜視図である。
【図３９】図３６の絶縁分割鉄心を構成する積層鉄心を示す斜視図である。
【図４０】実施の形態３において絶縁分割鉄心の上にコイルが巻装された状態を示す断面図である。
【図４１】比較技術５において絶縁分割鉄心の上にコイルが巻装された状態を示す断面図である。
【図４２】実施の形態３における回転子の製造方法の工程を示すフローチャートである。
【図４３Ａ】実施の形態３において回転電機の絶縁構造体の組み立ての手順を示す説明図である。
【図４３Ｂ】実施の形態３において回転電機の絶縁構造体の組み立ての手順を示す説明図である。
【図４３Ｃ】実施の形態３において回転電機の絶縁構造体の組み立ての手順を示す説明図である。
【図４４Ａ】実施の形態３において成形金型を用いて樹脂絶縁部を射出成形する場合の手順を示す説明図である。
【図４４Ｂ】実施の形態３において成形金型を用いて樹脂絶縁部を射出成形する場合の手順を示す説明図である。
【図４４Ｃ】実施の形態３において成形金型を用いて樹脂絶縁部を射出成形する場合の手順を示す説明図である。
【図４４Ｄ】実施の形態３において成形金型を用いて樹脂絶縁部を射出成形する場合の手順を示す説明図である。
【図４４Ｅ】実施の形態３において成形金型を用いて樹脂絶縁部を射出成形する場合の手順を示す説明図である。
【図４５】実施の形態３において成形金型を用いて樹脂絶縁部を射出成形する場合の部分拡大断面図である。
【図４６】実施の形態３において成形金型を用いて絶縁用樹脂を注入する場合の絶縁用樹脂の流動状態を示す説明図である。
【図４７】比較技術６において絶縁分割鉄心の構成を示す断面図である。
【図４８】実施の形態３において積層鉄心に組み立てられる樹脂絶縁部の膨出部の変形例にコイルが巻装された状態とともに示す断面図である。
【図４９】実施の形態３において積層鉄心に組み立てられる樹脂絶縁部の膨出部の他の変形例にコイルが巻装された状態とともに示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本願の実施の形態１の回転電機の絶縁構造体として固定子に適用した場合の半周分である６個のティース分を示す斜視図、図２は図１の固定子を構成する分割固定子の一つを示す斜視図、図３は図２の分割固定子を構成する絶縁分割鉄心を示す斜視図である。また、図４は図３の絶縁分割鉄心を周方向から見た正面図、図５は図４の絶縁分割鉄心をＡ−Ａ線に沿って切断した場合の斜視図である。また、図６は図３の絶縁分割鉄心を構成する積層鉄心の斜視図、図７は実施の形態１において絶縁分割鉄心にコイルが巻装された状態を示す断面図である。なお、ここでは固定子または分割固定子の軸方向を符号Ｘ、径方向を符号Ｄ、周方向を符号Ｒでそれぞれ示すものとする。
【００１２】
この実施の形態１の固定子１は、回転電機の周方向Ｒに沿って１２個のティース分の分割固定子２を円環状に連結配置して構成されている。この場合の各々の分割固定子２は、絶縁分割鉄心３とコイル４とからなる。コイル４は、例えば銅電線、アルミ電線などの導体を所望の回数だけ絶縁分割鉄心３に巻回したものである。なお、ここではティースの数を１２個としているが、これに限らず、回転電機の性能、構造に合わせて任意に設計することができる。
【００１３】
絶縁分割鉄心３は、図３〜図５に示すように、積層鉄心５と樹脂絶縁部６とからなる。
ここに、積層鉄心５は、図６に示すように、厚み寸法が０．１ｍｍ〜３．０ｍｍ程度の電磁鋼板、または珪素鋼板からなる所定枚数の鋼板を所望の軸長寸法Ｌ０に合わせて積層して構成されている。そして、積層鉄心５は、周方向Ｒに沿って平面視で扇状に広がるバックヨーク部５ａ、このバックヨーク部５ａから固定子１の中心方向に突出するティース部５ｂ、およびティース部５ｂから周方向Ｒに沿って延びる突出部５ｃを有する。
【００１４】
また、樹脂絶縁部６は、例えばＰＰＳ（Ｐｏｌｙ  Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  Ｓｕｌｆｉｄｅ）、ＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒ）、ＰＢＴ（Ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＯＭ（Ｐｏｌｙｏｘｙｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＡ（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、ＳＰＳ（Ｓｙｎｄｉｏｔａｃｔｉｃ  Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）などの熱可塑性樹脂、あるいはエポキシ樹脂、またはＢＭＣ（Ｂｕｌｋ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）、ＳＭＣ（Ｓｈｅｅｔ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）などの熱硬化性樹脂を用いて射出成形することで積層鉄心５と一体成形されている。
【００１５】
すなわち、樹脂絶縁部６は、積層鉄心５のティース部５ｂ、バックヨーク部５ａの軸方向Ｘの両端面、および突出部５ｃの軸方向Ｘの両端面をそれぞれ覆う状態で形成されている。具体的には、バックヨーク部５ａおよび突出部５ｃの軸方向Ｘの両端面をそれぞれ覆う樹脂絶縁部は、積層鉄心５の軸方向の端面からそれぞれ所定長さＬ１分だけ突出した鍔部６ａ、６ｂとして形成されている。各鍔部６ａ、６ｂは、コイル４の巻装位置よりもさらに軸方向Ｘに突出することによりコイル４の絶縁状態を確実に保つように設定されている。
【００１６】
また、コイル４が巻装されるティース部５ｂの表面を覆う樹脂絶縁部は、ティース部５ｂの軸方向Ｘの両端面を覆ってそれぞれ形成された端面巻装部６ｃと、ティース部５ｂの周方向Ｒに対面して軸方向Ｘに沿って伸びる側面部分を覆って形成された側面巻装部６ｄとからなる。側面巻装部６ｄは、自ティース部に巻装するコイルと周方向Ｒに隣接する他ティース部のコイルとの干渉を避け、かつ、自ティース部に巻装するコイルのコイル占積率を向上させるため、厚さを薄く、軸方向Ｘに長く形成することが望まれる。そして、端面巻装部６ｃは、コイル４を形成する導体の最小屈曲半径を害さないよう構成され、その厚さは、図７に示すように、（端面巻装部６ｃの最大厚さＴ１）＞（側面巻装部６ｄの最大厚さＷ２）となるように形成される。樹脂絶縁部６には、積層鉄心５の軸方向Ｘの端面に形成された箇所に樹脂注入口痕を備える。
【００１７】
このように、積層鉄心５の少なくともコイル４が巻回されるティース部５ｂの表面部を覆って樹脂絶縁部６（すなわち、端面巻装部６ｃと側面巻装部６ｄ）が形成されることにより、絶縁分割鉄心３とコイル４とが電気的に絶縁されて回転電機の所要の特性を発揮することができる。
【００１８】
さらに、この実施の形態１の場合（図７参照）、端面巻装部６ｃの厚さＴ１は全面で均一であるが、側面巻装部６ｄの厚さは、軸方向Ｘに沿う両端面の厚さＷ１よりも中央側において周方向Ｒに向けての厚さＷ２が肉厚となるように膨出部として形成されている。よって、上述した、厚さＴ１が端面巻装部６ｃの最大厚さＴ１となり、厚さＷ２が側面巻装部６ｄの最大厚さＷ２となる。すなわち、この場合の側面巻装部である膨出部６ｄは、軸方向Ｘの中央を頂点として両端面に向かって厚さが次第に減少するように断面が半紡錘状に形成されている。しかも、この場合、膨出部６ｄは、図７に示すように、膨出部６ｄの上にコイル４が巻装された場合にティース部５ｂの周方向Ｒに対面する表面を基準にコイル４との間に生じる巻膨れ隙間Ｇ１よりも小さい範囲内で周方向Ｒに向けて膨出するように形成されている。
【００１９】
積層鉄心５のティース部５ｂの表面部を覆う端面巻装部６ｃと側面巻装部６ｄに対して、弾性体である銅電線、アルミ電線などの導体を巻回してコイル４を形成する場合、導体の弾性により直線に巻くことができず、端面巻装部６ｃと側面巻装部６ｄにおいて円弧状に膨れて配置される。このため、図７に示すように、特にティース部５ｂの周方向Ｒに対面する表面を基準にコイル４との間に巻膨れ隙間Ｇ１が生じるが、この実施の形態１では、上記のように側面巻装部としての膨出部６ｄは、巻膨れ隙間Ｇ１よりも小さい範囲内で周方向Ｒに向けて膨出するように形成されているので、膨出部６ｄの周方向Ｒの厚さを可能な限り大きくして絶縁性を確保できるとともに、巻装されるコイル４の周回数を減らす必要性がない。すなわち、膨出部６ｄが形成されても、コイル４のコイル占積率を低下させることはない。そのため、回転電機の性能を徒に低下させることなく、絶縁機能を向上させることができ、効率の良い回転電機を得ることができる。
【００２０】
これに対して、図８に示す比較技術１の場合には、積層鉄心５のティース部５ｂの表面部を覆う樹脂絶縁部６の内、特に側面巻装部６０６ｄは、周方向Ｒに向けて膨出するように形成されておらず、軸方向Ｘに沿った厚さは、均一な平坦部として形成されている。
【００２１】
このように、図８に示す比較技術１の場合、側面巻装部６０６ｄの周方向Ｒの厚さは、軸方向Ｘに沿って薄く均一なので、コイル４と積層鉄心５とを電気的に絶縁する機能が低下する。この対策として、側面巻装部６０６ｄの厚さを均一に大きく設定すると、絶縁機能の低下は防げるが、巻装されるコイル４の周回数が少なくなってしまい、回転電機の性能が低下する。本願の場合はこのような比較技術１による不都合は生じない。
【００２２】
次に、図１に示した回転電機の固定子１の製造工程について説明する。
図９は本願の実施の形態１における固定子の製造方法の工程を示すフローチャート、図１０Ａ〜図１０Ｆは成形金型を用いて積層鉄心ごとに樹脂絶縁部を射出成形する場合の手順を示す説明図、図１１は成形金型を用いて絶縁用樹脂を積層鉄心に注入する場合の部分拡大断面図、図１２は成形金型を用いて絶縁用樹脂を積層鉄心に注入する場合の絶縁用樹脂の流動状態を示す説明図である。
【００２３】
図９のフローチャートに示すように、まず、鋼板をプレス成形して積層することにより図１０Ａ（図６）に示す積層鉄心５を複数個形成する。そして、図１０Ａに示す積層鉄心５を成形金型７内に位置決め、固定する（図１０Ｂおよび図１０Ｃ）。その後、成形金型７内に絶縁用樹脂を射出成形し、積層鉄心５に樹脂絶縁部６が一体形成された図３に示した絶縁分割鉄心３を形成する（図１０Ｄ）。射出成形が終了した後は、絶縁分割鉄心３を成形金型７から分離し（図１０Ｅ）、不要樹脂部分を除去する（図１０Ｆ）。この際、樹脂注入口痕が残る。次に、この絶縁分割鉄心３に導体を巻回してコイル４を形成し、図２に示した分割固定子２を構成する。そして、所定数の分割固定子２を周方向Ｒに沿って円環状に連結配置することで固定子１が構成される。
【００２４】
ここで、積層鉄心５ごとに樹脂絶縁部６を射出成形する場合の方法について、さらに詳しく説明する。
【００２５】
図１０Ｂおよび図１０Ｃに示すように、まず、図１０Ａ（図６）に示した積層鉄心５を成形金型７内に入れて位置決めして、固定する。成形金型７は、積層鉄心５のバックヨーク部５ａ、ティース部５ｂ、および突出部５ｃを密閉する金型内壁７ａと、軸方向Ｘの上下それぞれの平坦な端面に設けられた樹脂注入口７ｂとを有する。
【００２６】
特に、この実施の形態１に適用される成形金型７は、図１０Ｂ〜図１０Ｅ、図１１に示すように、コイル占積率を向上させることを目的にして軸方向Ｘの側面に側面巻装部６ｄを形成するためのキャビティ、および、コイル４を形成する導体の最小屈曲半径を確保するために軸方向の端面に端面巻装部６ｃを形成するためのキャビティを有する。積層鉄心５の軸方向Ｘに沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となる膨出部６ｄを形成するための凹部７ｄが予め形成されている。また、図１２に示すように、樹脂注入口７ｂは、例えば樹脂絶縁部６の鍔部６ｂまたは端面巻装部６ｃを形成する位置などに任意に設けられ、樹脂注入口７ｂから絶縁用樹脂が注入される。
【００２７】
図１２中の矢印は、一例として上下の各樹脂注入口７ｂから絶縁用樹脂が注入された場合の流れる方向を示す。注入された絶縁用樹脂は、金型内壁７ａと積層鉄心５との間の空間であるキャビティ内を流れ、充填後に硬化することで、積層鉄心５を覆って一体化された樹脂絶縁部６が形成される。よって、図１２の場合、各樹脂注入口７ｂから絶縁用樹脂が注入されるため、積層鉄心５の軸方向Ｘに沿ってキャビティ内を流れ込み、軸方向Ｘにおける中央部分が樹脂流動末端部Ｅ１になる。
【００２８】
絶縁用樹脂が積層鉄心５と金型内壁７ａとの間のキャビティ内を流れる過程で、流動抵抗による圧力損失を受ける。ここで、図１３に示すように、キャビティ内の流路深さをＭ、流路幅をＮ、流路長さをＬ、比例乗数をＫ、流量をＱとし、絶縁用樹脂を注入する始端の圧力をＰｉｎ、終端の圧力をＰｏｕｔとすると、圧力損失ΔＰ（＝Ｐｉｎ−Ｐｏｕｔ）は、次の（式１）で示される。
【００２９】
ΔＰ＝（１２×Ｋ×Ｌ×Ｑ）／（Ｎ×Ｍ３）                （式１）
【００３０】
上記（式１）から分かるように、絶縁用樹脂の流路断面におけるキャビティの流路深さＭが小さいほど流動抵抗が大きくなって圧力損失ΔＰが大きくなる。つまり、絶縁用樹脂がキャビティ内を流れる際、キャビティ内の流路深さＭが小さいと、図１２に示した樹脂注入口７ｂから樹脂流動末端部Ｅ１に至るまでの圧力損失ΔＰが大きくなり、樹脂流動末端部Ｅ１で圧力が不足し易くなる。そして、樹脂流動末端部Ｅ１で圧力が不足すると絶縁用樹脂の流動が停止し、絶縁用樹脂の充填不良と絶縁機能の低下が生じる。このことは、積層鉄心５に樹脂絶縁部６が形成された後の結果から見ると、樹脂絶縁部６の厚さ（流路深さＭに相当）が薄い程、絶縁用樹脂の充填不良と絶縁機能の低下が生じ易いことを意味する。
【００３１】
この実施の形態１の場合、成形金型７には、図１０Ａ〜図１０Ｆ、図１１（図７参照）に示したように、樹脂絶縁部６の絶縁用樹脂の樹脂流動末端部Ｅ１である軸方向Ｘに沿って両端面（樹脂絶縁部６形成後の図７の側面巻装部６ｄの厚さＷ１の箇所に相当）よりも中央側（樹脂絶縁部６形成後の図７の側面巻装部６ｄの厚さＷ２の箇所に相当）において周方向Ｒに向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部７ｄが予め形成されている。従って、樹脂注入口７ｂから樹脂流動末端部Ｅ１に至るに従ってキャビティの流路深さＭが次第に大きくなるため、圧力損失ΔＰの低下が抑制される。その結果、樹脂流動末端部Ｅ１における充填不良が防止され、絶縁機能を向上させることができる。
【００３２】
そして、軸方向Ｘに沿う両端面のように肉厚の厚さＷ１が薄い側面巻装部６ｄの近傍に樹脂注入口７ｂを配置しても、上記に示した圧力損失の（式１）により、端面巻装部６ｃ、バックヨーク部５ａ上の鍔部６ａ、突出部５ｃ上の鍔部６ｂに絶縁用樹脂が流動しやすく、側面巻装部６ｄが絶縁用樹脂の樹脂流動末端部Ｅ１になる。
【００３３】
これに対して、図１４に示す比較技術２の場合には、本願の実施の形態１のような周方向に向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部７ｄは形成されておらず、キャビティ内の流路深さＭが軸方向Ｘに沿って薄く均一になる金型内壁６０７ａが形成されているので、樹脂注入口７ｂから樹脂流動末端部に至るに従って圧力損失ΔＰが増加し、絶縁用樹脂の流動が停止し、樹脂の充填不良と絶縁機能の低下が生じ易い。
【００３４】
以上のように、この実施の形態１では、積層鉄心５と一体化された樹脂絶縁部６には、積層鉄心５の軸方向Ｘに沿って両端面の厚さＷ１よりも中央側において周方向Ｒに向けての厚さＷ２が肉厚となる膨出部６ｄが形成されているので、成形金型７を用いて絶縁用樹脂を射出成形する際の流動抵抗の増加に起因した圧力損失ΔＰを低減することができ、絶縁用樹脂の充填性の向上と絶縁性能を向上することができる。
【００３５】
しかも、巻装されるコイル４の中央が弾性変形により巻膨らむが、樹脂絶縁部６の膨出部６ｄは、その両端面の厚さＷ１よりも中央側において周方向Ｒに向けての厚さＷ２が肉厚となるように形成されているため、コイル４と膨出部６ｄとの間の隙間が小さくなり、巻装されるコイル４の周回数を減らすことがなく、コイル４の占積率の低下が抑えられる。このため、回転電機の性能を低下させることなく、絶縁機能を向上させることができ、小型で高効率、かつ十分な絶縁性能を有する回転電機の絶縁構造体を提供することが可能となる。
【００３６】
また、流動性が良い高価な絶縁用樹脂を選定する必要がなく、また、絶縁用樹脂の流動性を向上するために成形金型７の局所加熱を行う必要性もないので、材料費および設備費を抑制することで安価な回転電機を提供することができる。
【００３７】
ところで、図１０Ａ〜図１０Ｆ、図１１に示したように、成形金型７の軸方向Ｘの両端にそれぞれ樹脂注入口７ｂを設けると、樹脂流動末端部Ｅ１が側面巻装部６ｄの軸方向Ｘに沿った中央部分にできるが、樹脂絶縁部６の形状によっては絶縁用樹脂の流れ方と樹脂流動末端部Ｅ１の位置が変化する。
【００３８】
そこで、樹脂絶縁部６の膨出部６ｄは、軸方向Ｘに沿ってその両端面の厚さＷ１から中央側において次第に周方向Ｒに厚さＷ２の肉厚となるように半紡錘状に形成したものに限らず、例えば図１５に示すように、軸方向Ｘに沿ってその両端面の厚さＷ１よりも中央側において周方向Ｒに向けて厚さＷ２を有する断面が台形状に形成された膨出部６ｄ、または、図１６に示すように、軸方向Ｘに沿ってその両端面の厚さＷ１よりも中央側において周方向Ｒに向けて厚さＷ２を有する断面が突起状に形成された膨出部６ｄが形成されるように、成形金型７の凹部７ｄの形状を変更することで、成形金型７を用いて絶縁用樹脂を射出成形する際の流動抵抗の増加を局部的に抑えて絶縁機能の改善を図ることが可能である。
【００３９】
また、成形金型７の樹脂注入口７ｂを、例えば軸方向Ｘの片側１ヵ所にのみ設ける場合には、樹脂流動末端部Ｅ１が側面巻装部（膨出部）６ｄの軸方向Ｘの中央位置からずれる可能性がある。その場合にも、図１５に示した断面が台形状の膨出部６ｄ、または、図１６に示した断面が突起状に形成された膨出部６ｄの位置を軸方向Ｘの中央位置から適宜ずらして形成することで、同様の絶縁機能の向上効果が得られる。
【００４０】
なお、この実施の形態１の回転電機の絶縁構造体は、サーボモータ用、燃料噴射バルブ開閉タイミング制御ユニット、空調用ファンモータ、車載用燃料ポンプユニット、巻上機用などの各種の回転電機の固定子に適用することができる。
【００４１】
上記のように構成された実施の形態１の回転電機の絶縁構造体によれば、
複数枚の鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆って樹脂絶縁部が一体形成されている回転電機の絶縁構造体において、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚に形成された膨出部を備えるので、
また、回転電機の絶縁構造体の製造方法によれば、
鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆って樹脂絶縁部が一体形成されている回転電機の絶縁構造体の製造方法であって、
前記樹脂絶縁部の射出成形用の成形金型を適用し、この成形金型の金型内壁には前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部を予め形成しておき、前記成形金型の内部に前記積層鉄心を配置した後、前記成形金型の樹脂注入口から絶縁用樹脂を注入して前記樹脂絶縁部を成形するので、
巻回されるコイルの軸方向の中央部分が弾性変形により巻膨らむが、膨出部は、その軸方向の両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となるように形成されているため、コイルのコイル占積率を低下させることなく絶縁性能を向上することができ、同じ性能で小型の回転電機の絶縁構造体、ひいては回転電機を得られることができる。また、コイルと樹脂絶縁部との間の空気層を減らすことで、コイルによる発熱を積層鉄心に伝達する効率が向上するため、従来構造に対し、余分なコストアップまたは性能低下を招来することなく、同じサイズで高効率、放熱部品を削減した回転電機の絶縁構造体、ひいては回転電機を得ることができる。
さらに、成形金型の金型内壁には積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部を予め形成しておき、成形金型の内部に積層鉄心を配置した後、成形金型の樹脂注入口から絶縁用樹脂を注入するので、
絶縁用樹脂を充填する際の流動抵抗の増加に起因した圧力損失を低減することができる。このため、絶縁用樹脂の充填性が向上するので、流動性が良い高価な絶縁用樹脂を選定する必要がなく、また、絶縁用樹脂の流動性を向上するために成形金型の局所加熱を行う必要性もないので、材料費および設備費を抑制することができ、安価な回転電機の絶縁構造体、ひいては回転電機を提供することができる。
【００４２】
また、前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所の最大厚さが、前記積層鉄心の軸方向に沿って形成された箇所の最大厚さよりも厚く、かつ、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所に樹脂注入口痕を備えるので、
絶縁用樹脂の充填性をさらに向上できる。
【００４３】
また、前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の端面の形成された箇所の厚さが均一に形成されているので、
積層鉄心の軸方向の両端において、樹脂絶縁部とコイルとの絶縁性を確保することができる。
【００４４】
また、前記膨出部は、前記積層鉄心と前記コイルとの間の巻膨れ隙間よりも小さい範囲内で施されているので、
膨出部は、コイルのコイル占積率を確実に低下させることなく絶縁性能を確実に向上することができ、同じ性能で小型の回転電機を確実に得ることができる。また、コイルと樹脂絶縁部との間の空気層を確実に減らすことで、コイルによる発熱を積層鉄心に伝達する効率が確実に向上するため、従来構造に対し、余分なコストアップまたは性能低下を招来することなく、同じサイズで高効率、放熱部品を削減した回転電機の絶縁構造体、ひいては回転電機を確実に得ることができる。
【００４５】
また、前記膨出部は、前記積層鉄心の周方向に対面するティース側面部に対応する箇所に形成されているので、
膨出部を簡便に形成することができる。
【００４６】
また、前記膨出部は、前記軸方向の中央を頂点として前記両端面に向かって厚さが次第に減少する断面が半紡錘状に形成されているので、
絶縁用樹脂の充填性をさらに向上できる。
【００４７】
また、前記膨出部は、断面が台形状に形成されているので、
膨出部を簡便に形成することができる。
【００４８】
また、前記膨出部は、断面が突起状に形成されているので、
膨出部を簡便に形成することができる。
【００４９】
実施の形態２．
図１７は本願の実施の形態２の回転電機の絶縁構造体として回転子に適用した場合の斜視図、図１８は回転子を構成する絶縁鉄心とシャフトを示す分解斜視図、図１９は図１７の回転子の平面図、図２０は図１９の回転子をＢ−Ｂ線に沿って切断した場合の斜視図である。また、図２１は図１７の固定子の絶縁鉄心を構成する積層鉄心の斜視図、図２２は実施の形態２において絶縁鉄心の上にコイルが巻装された状態を示す断面図である。なお、ここでは回転子および絶縁鉄心の軸方向を符号Ｘ、径方向を符号Ｄ、周方向を符号Ｒでそれぞれ示すものとする。
【００５０】
この実施の形態２の回転子１１は、回転電機の回転軸となるシャフト１２、絶縁鉄心１３、および絶縁鉄心１３に巻回された図示していないコイルからなる。なお、ここでは絶縁鉄心１３のティースの数が４個ある場合を示しているが、これに限らず、ティースの数は回転電機の性能、構造に合わせて任意に設計することができる。また、巻装された図示しないコイルは、導体である銅電線、アルミ電線等を所望の回数だけ巻回するなど、回転電機の性能、構造に合わせて任意に設計することができる。
【００５１】
絶縁鉄心１３は、積層鉄心１５と樹脂絶縁部１６とからなる。
ここに、積層鉄心１５は、図２１に示すように、厚み寸法が０．１ｍｍ〜３．０ｍｍ程度の電磁鋼板、または珪素鋼板からなる所定枚数の鋼板を所望の軸長寸法に合わせて積層して構成されており、シャフト１２の挿入穴１５ａが形成された円筒状の鉄心中央部１５ｂ、この鉄心中央部１５ｂから径方向Ｄの外周側に突出するティース部１５ｃ、およびティース部１５ｃから周方向Ｒに沿って延びる平面視で扇型の鉄心外周部１５ｄを有する。
【００５２】
また、樹脂絶縁部１６は、例えばＰＰＳ、ＬＣＰ、ＰＢＴ、ＰＯＭ、ＰＡ、ＰＥＴ、ＳＰＳなどの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、ＢＭＣなどの熱硬化性樹脂を用いて射出成形することで積層鉄心１５と一体成形されている。
【００５３】
ここで、樹脂絶縁部１６は、積層鉄心１５の全面を覆うように形成されている。すなわち、積層鉄心１５の鉄心中央部１５ｂ、ティース部１５ｃ、および鉄心外周部１５ｄの全面を全て覆うように形成されている。
【００５４】
特に、積層鉄心１５のコイルが巻回されるティース部１５ｃの表面を覆う樹脂絶縁部１６は、ティース部１５ｃの軸方向Ｘの両端面を覆ってそれぞれ形成された端面巻装部１６ｃと、ティース部１５ｃの周方向Ｒに対面して軸方向Ｘに沿って伸びる側面部分を覆って形成された側面巻装部１６ｄとからなる。側面巻装部１６ｄは、自ティース部に巻装するコイルと周方向Ｒに隣接する他ティース部のコイルとの干渉を避け、かつ、自ティース部に巻装するコイルのコイル占積率を向上させるため、厚さを薄く、軸方向Ｘに長く形成することが望まれる。そして、端面巻装部１６ｃは、コイル１４を形成する導体の最小屈曲半径を害さないよう構成され、その厚さは、図２２に示すように、（端面巻装部１６ｃの最大厚さＴ１１）＞（側面巻装部１６ｄの最大厚さＷ１２）となるように形成される。樹脂絶縁部１６には、積層鉄心１５の軸方向Ｘの端面に形成された箇所に樹脂注入口痕を備える。
【００５５】
このように、積層鉄心１５の少なくともコイルが巻回されるティース部１５ｃの表面部を覆って樹脂絶縁部１６（すなわち、端面巻装部１６ｃと側面巻装部１６ｄ）が形成されることにより、絶縁鉄心１３とコイルとが電気的に絶縁されて回転電機の所要の特性を発揮することができる。
【００５６】
さらに、この実施の形態２の場合（図２２参照）、端面巻装部１６ｃの厚さＴ１１は全面で均一であるが、側面巻装部１６ｄの厚さは、軸方向Ｘに沿って両端面の厚さＷ１１よりも中央側において周方向Ｒに向けての厚さＷ１２が肉厚となるように膨出部として形成されている。よって、上述した、厚さＴ１１が端面巻装部１６ｃの最大厚さＴ１１となり、厚さＷ１２が側面巻装部１６ｄの最大厚さＷ１２となる。すなわち、この場合の側面巻装部である膨出部１６ｄは、軸方向Ｘの中央を頂点として両端面に向かって厚さが次第に減少するように断面が半紡錘状に形成されている。しかも、この場合、膨出部１６ｄは、図２２に示すように、膨出部１６ｄの上にコイル１４が巻装された場合にティース部１５ｃの周方向Ｒに対面する表面を基準にコイル１４との間に生じる巻膨れ隙間Ｇ２よりも小さい範囲内で周方向Ｒに向けて膨出するように形成されている。
【００５７】
積層鉄心１５のティース部１５ｃの表面部を覆う端面巻装部１６ｃと側面巻装部１６ｄに対して、導体を巻回してコイル１４とする場合、導体の弾性により直線に巻くことができず、端面巻装部１６ｃと側面巻装部１６ｄにおいて円弧状に膨れて配置される。このため、図２２に示すように、特にティース部１５ｃの周方向Ｒに対面する表面を基準にコイル１４との間に巻膨れ隙間Ｇ２が生じるが、この実施の形態２では、上記のように側面巻装部としての膨出部１６ｄは、コイル１４の巻膨れ隙間Ｇ２よりも小さい範囲内で周方向Ｒに向けて膨出するように形成されているので、実施の形態１の場合と同様、膨出部１６ｄの周方向Ｒの厚さを可能な限り大きくして絶縁性を確保できるとともに、巻装されるコイル１４の周回数を減らす必要性がない。すなわち、膨出部１６ｄが形成されても、コイル１４のコイル占積率を低下させることはない。そのため、回転電機の性能を徒に低下させることなく、絶縁機能を向上させることができ、効率の良い回転電機を得ることができる。
【００５８】
これに対して、図２３に示す比較技術３の場合には、積層鉄心１５のティース部１５ｃの表面部を覆う樹脂絶縁部１６の内、特に側面巻装部６１６ｄは、周方向Ｒに向けて膨出するように形成されておらず、軸方向に沿った厚さは、均一な平坦部として形成されている。
【００５９】
このように、図２３に示す比較技術３の場合、側面巻装部６１６ｄの周方向Ｒの厚さは軸方向Ｘに沿って薄く均一なので、コイル１４と積層鉄心１５とを電気的に絶縁する機能が低下する。この対策として、側面巻装部６１６ｄの厚さを均一に大きく設定すると、絶縁機能の低下は防げるが、巻装されるコイル１４の周回数が少なくなってしまい、回転電機の性能が低下する。本実施の形態の場合はこのような比較技術３による不都合は生じない。
【００６０】
次に、図１７〜図２０に示した回転電機の回転子の製造工程について説明する。
図２４は本願の実施の形態２における回転子の製造方法の工程を示すフローチャート、図２５Ａ〜図２５Ｆは成形金型を用いて積層鉄心ごとに樹脂絶縁部を射出成形する場合の手順を示す説明図、図２６は成形金型を用いて絶縁用樹脂を積層鉄心に注入する場合の部分拡大断面図、図２７は成形金型を用いて絶縁用樹脂を積層鉄心に注入する場合の絶縁用樹脂の流動状態を示す説明図である。
【００６１】
図２４のフローチャートに示すように、まず、鋼板をプレス成形して積層することにより図２５Ａ（図２１）に示す積層鉄心１５を形成する。そして、図２５Ａに示す積層鉄心１５を成形金型１７内に位置決め、固定する（図２５Ｂおよび図２５Ｃ）。その後、成形金型１７内に絶縁用樹脂を射出成形し、積層鉄心１５に樹脂絶縁部１６が一体形成された図１７〜図２０に示す絶縁鉄心１３を形成する（図２５Ｄ）。射出成形が終了した後は、絶縁鉄心１３を成形金型１７から分離し（図２５Ｅ）、不要樹脂部分を除去する（図２５Ｆ）。この際、樹脂注入口痕が残る。次に、絶縁鉄心１３にシャフト１２を挿入し、この絶縁鉄心１３に導体を巻回してコイル１４を形成することで回転子が構成される。なお、その際、積層鉄心１５にシャフト１２を挿入した後に絶縁用樹脂を射出して樹脂絶縁部１６を一体成形する方法と、積層鉄心１５に絶縁用樹脂を射出して樹脂絶縁部１６を一体成形した後にシャフト１２を挿入する方法とがあるが、いずれの方法でもあってもよい。
【００６２】
ここで、積層鉄心１５に対して樹脂絶縁部１６を射出成形する場合の方法について、さらに詳しく説明する。
【００６３】
図２５Ｂおよび図２５Ｃに示すように、まず、図２５Ａ（図２１）に示した積層鉄心１５を成形金型１７内に入れて位置決めして、固定する。成形金型１７は、積層鉄心１５の鉄心中央部１５ｂ、ティース部１５ｃ、および鉄心外周部１５ｄを密閉する金型内壁１７ａと、軸方向Ｘの上下それぞれの平坦な端面に設けられた樹脂注入口１７ｂとを有する。
【００６４】
特に、この場合の成形金型１７は、図２５Ｂ〜図２５Ｅ、図２６に示すように、コイル占積率を向上させることを目的にして軸方向Ｘの側面に側面巻装部１６ｄを形成するためのキャビティ、および、コイル１４を形成する導体の最小屈曲半径を確保するために軸方向の端面に端面巻装部１６ｃを形成するためのキャビティを有する。積層鉄心１５の軸方向Ｘに沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となる膨出部１６ｄを形成するための凹部１７ｄが予め形成されている。また、図２７に示すように樹脂注入口１７ｂは、例えば積層鉄心１５の鉄心中央部１５ｂまたは鉄心外周部１５ｄの軸方向Ｘの両端面の位置に任意に設けられ、樹脂注入口１７ｂから絶縁用樹脂が注入される。
【００６５】
図２７中の矢印は、一例として上下の各樹脂注入口１７ｂから絶縁用樹脂が注入された場合の流れる方向を示す。注入された絶縁用樹脂は、金型内壁１７ａと積層鉄心１５との間の空間であるキャビティ内を流れ、充填後に硬化することで、積層鉄心１５を覆って一体化された樹脂絶縁部１６が形成される。よって、図２７の場合、各樹脂注入口１７ｂから絶縁用樹脂が注入されるため、積層鉄心１５の軸方向Ｘに沿ってキャビティ内を流れ込む、軸方向Ｘにおける中央部分が樹脂流動末端部Ｅ２になる。
【００６６】
絶縁用樹脂が積層鉄心１５と金型内壁１７ａとの間のキャビティ内を流れる過程で、流動抵抗による圧力損失を受ける。圧力損失ΔＰの大きさは前述の（式１）で示されており、絶縁用樹脂の流路断面における流路深さに相当する肉厚寸法Ｍが小さいほど抵抗が大きくなり、樹脂流動末端部で圧力が不足し易くなる。
【００６７】
しかしながら、この実施の形態２の場合、実施の形態１の場合と同様、成形金型１７には、図２５Ｂ〜図２５Ｅ、図２６（図２２参照）に示したように、樹脂絶縁部１６の絶縁用樹脂の樹脂流動末端部Ｅ２である軸方向Ｘに沿って両端面（樹脂絶縁部１６形成後の図２２の側面巻装部１６ｄの厚さＷ１１の箇所に相当）よりも中央側（樹脂絶縁部１６形成後の図２２の側面巻装部１６ｄの厚さＷ１２の箇所に相当）において周方向に向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部１７ｄが予め形成されているので、樹脂注入口１７ｂから樹脂流動末端部Ｅ２に至るに従ってキャビティの流路深さＭが次第に大きくなるため、圧力損失ΔＰの低下が抑制される。その結果、樹脂流動末端部Ｅ２における充填不良が防止され、絶縁機能を向上させることができる。
【００６８】
そして、軸方向Ｘに沿う両端面のように肉厚の厚さＷ１１が薄い側面巻装部６ｄの近傍に樹脂注入口１７ｂを配置しても、上記に示した前述の圧力損失の（式１）により、端面巻装部１６ｃ（鉄心中央部１５ｂおよび鉄心外周部１５ｄの上を含む）に樹脂が流動しやすく、側面巻装部１６ｄが絶縁用樹脂の樹脂流動末端部Ｅ２になる。
【００６９】
これに対して、図２８に示す比較技術４の場合には、本願の実施の形態２のような周方向に向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部１７ｄは形成されておらず、キャビティ内の流路深さＭが軸方向Ｘに沿って薄く均一になる金型内壁６１７ａが形成されているので、樹脂注入口１７ｂから樹脂流動末端部に至るに従って圧力損失ΔＰが増加し、絶縁用樹脂の流動が停止し、樹脂の充填不良と絶縁機能の低下が生じ易い。
【００７０】
以上のように、この実施の形態２では、積層鉄心１５と一体化された樹脂絶縁部１６には、積層鉄心１５の軸方向に沿って両端面の厚さＷ１１よりも中央側において周方向Ｒに向けての厚さＷ１２が肉厚となる膨出部１６ｄが形成されているので、成形金型１７を用いて絶縁用樹脂を射出成形する際の流動抵抗の増加に起因した圧力損失ΔＰを低減することができ、絶縁用樹脂の充填性の向上と絶縁性能を向上することができる。
【００７１】
しかも、巻装されたコイル１４の中央が弾性変形により巻膨らむが、樹脂絶縁部１６の膨出部１６ｄは、その両端面の厚さＷ１１よりも中央側において周方向Ｒに向けての厚さＷ１２が肉厚となるように形成されているため、コイル１４と膨出部１６ｄとの間の隙間が小さくなり、巻装されるコイル１４の周回数を減らすことがなく、コイル１４の占積率の低下が抑えられる。このため、回転電機の性能を低下させることなく、絶縁機能を向上させることができ、小型で高効率、かつ十分な絶縁性能を有する回転電機の絶縁構造体を提供することが可能となる。
【００７２】
また、流動性が良い高価な絶縁用樹脂を選定する必要がなく、また、絶縁用樹脂の流動性を向上するために成形金型７の局所加熱を行う必要性もないので、材料費および設備費を抑制することで安価な回転電機を提供することができる。
【００７３】
ところで、図２５Ｂ〜図２５Ｅ、図２６に示したように、成形金型１７の軸方向Ｘの両端にそれぞれ樹脂注入口１７ｂを設けると、樹脂流動末端部Ｅ２が側面巻装部１６ｄの軸方向Ｘに沿った中央にできるが、樹脂絶縁部１６の形状により、絶縁用樹脂の流れ方と樹脂流動末端部Ｅ２の位置が変化する。
【００７４】
そこで、樹脂絶縁部１６の膨出部１６ｄは、軸方向Ｘに沿ってその両端面の厚さＷ１１から中央側において次第に周方向Ｒに厚さＷ１２の肉厚となるように半紡錘状に形成したものに限らず、例えば図２９に示すように、軸方向Ｘに沿ってその両端面の厚さＷ１１よりも中央側において周方向Ｒに向けて厚さＷ１２を有する断面が台形状に形成された膨出部１６ｄ、または、図３０に示すように、軸方向Ｘに沿ってその両端面の厚さＷ１１よりも中央側において周方向Ｒに向けて厚さＷ１２を有する断面が突起状に形成された膨出部１６ｄが形成されるように、成形金型１７の凹部１７ｄの形状を変更することで、成形金型１７を用いて絶縁用樹脂を射出成形する際の流動抵抗の増加を局部的に抑えて絶縁機能の改善を図ることが可能である。
【００７５】
また、成形金型１７の樹脂注入口１７ｂを、例えば軸方向Ｘの片側１ヵ所にのみ設ける場合には、樹脂流動末端部Ｅ２が側面巻装部（膨出部）１６ｄの軸方向Ｘの中央位置からずれる可能性がある。その場合にも、図２９に示した断面が台形状の膨出部１６ｄ、または、図３０に示した断面が突起状に形成された膨出部１６ｄの位置を軸方向Ｘの中央位置から適宜ずらして形成することで、同様の絶縁機能の向上効果が得られる。
【００７６】
なお、この実施の形態２の回転電機の絶縁構造体は、サーボモータ用、燃料噴射バルブ開閉タイミング制御ユニット、空調用ファンモータ、車載用燃料ポンプユニット、巻上機用などの各種の回転電機の回転子に適用することができる。
【００７７】
なお、上記実施の形態１および実施の形態２においては、コイルが巻装される積層鉄心５、１５の周方向Ｒの長さを、軸方向Ｘにおいていずれの位置でも同一の長さにて形成する例を示したが、これに限られることはなく、例えば図３１から図３３に示すように、コイルの巻装される箇所の積層鉄心５、１５の周方向Ｒの長さを、軸方向Ｘの両端側の周方向Ｒの長さＨ１より、軸方向Ｘの中央側において周方向Ｒの長さＨ２が短く形成された箇所を形成する場合も考えられる。このように形成すれば、一体成形での樹脂流動末端部Ｅ１、Ｅ２に該当する部位が、積層鉄心５、１５の周方向Ｒにおいてへこんだ位置となるため、絶縁用樹脂の粘度が増加する樹脂流動末端部Ｅ１、Ｅ２の充填性が向上し、樹脂絶縁部の絶縁性能を向上できる。
【００７８】
上記のように構成された実施の形態２の回転電機の絶縁構造体および回転電機の絶縁構造体の製造方法によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、前記積層鉄心の前記コイルが巻装される箇所は、軸方向の両端側の周方向の長さよりも、軸方向の中央側において周方向の長さが短く形成された箇所を有するので、
絶縁用樹脂の充填性をさらに向上できる。
【００７９】
実施の形態３．
図３４は、本願の実施の形態３の回転電機の絶縁構造体として固定子に適用した場合の半周分である６個のティース分を示す斜視図、図３５は図３４の固定子を構成する分割固定子の一つを示す斜視図、図３６は図３５の分割固定子を構成する絶縁分割鉄心を示す斜視図である。また、図３７は図３６の絶縁分割鉄心を周方向から見た正面図、図３８は図３７の絶縁分割鉄心をＣ−Ｃ線に沿って切断した場合の斜視図である。また、図３９は図３６の絶縁分割鉄心を構成する積層鉄心の斜視図、図４０は実施の形態３において絶縁分割鉄心にコイルが巻装された状態を示す断面図である。なお、ここでは固定子または分割固定子の軸方向を符号Ｘ、径方向を符号Ｄ、周方向を符号Ｒでそれぞれ示すものとする。
【００８０】
この実施の形態３の固定子１０１は、回転電機の周方向Ｒに沿って１２個のティース分の分割固定子１０２を円環状に連結配置して構成されている。この場合の各々の分割固定子１０２は、絶縁分割鉄心１０３とコイル１０４とからなる。コイル１０４は、例えば銅電線、アルミ電線などの導体を所望の回数だけ絶縁分割鉄心１０３に巻回したものである。なお、ここではティースの数を１２個としているが、これに限らず、回転電機の性能、構造に合わせて任意に設計することができる。
【００８１】
絶縁分割鉄心１０３は、図３６〜図３８に示すように、積層鉄心１０５と樹脂絶縁部１０６とからなる。
ここに、積層鉄心１０５は、図３９に示すように、厚み寸法が０．１ｍｍ〜３．０ｍｍ程度の電磁鋼板、または珪素鋼板からなる所定枚数の鋼板を所望の軸長寸法Ｌ１００に合わせて積層して構成されている。そして、積層鉄心５は、周方向Ｒに沿って平面視で扇状に広がるバックヨーク部１０５ａ、このバックヨーク部１０５ａから固定子１０１の中心方向に突出するティース部１０５ｂ、およびティース部１０５ｂから周方向Ｒに沿って延びる突出部１０５ｃを有する。
【００８２】
また、樹脂絶縁部１０６は、例えばＰＰＳ、ＬＣＰ、ＰＢＴ、ＰＯＭ、ＰＥＴ、ＰＡ、ＳＰＳなどの熱可塑性樹脂、あるいはエポキシ樹脂、またはＢＭＣ、ＳＭＣなどの熱硬化性樹脂を用いて射出成形することで形成されている。
【００８３】
そして、樹脂絶縁部１０６は、積層鉄心１０５に対して軸方向Ｘの上下２方向から組み立てられることで、積層鉄心１０５のティース部１０５ｂ、バックヨーク部１０５ａの軸方向Ｘの両端面、および突出部１０５ｃの軸方向Ｘの両端面をそれぞれ覆うように形成されている。具体的には、バックヨーク部１０５ａおよび突出部１０５ｃの軸方向Ｘの両端面をそれぞれ覆う樹脂絶縁部は、積層鉄心５の軸方向の端面からそれぞれ所定長さＬ１０１分だけ突出した鍔部１０６ａ、１０６ｂとして形成されている。各鍔部１０６ａ、１０６ｂは、コイル１０４の巻装位置よりもさらに軸方向Ｘに突出することによりコイル１０４の絶縁状態を確実に保つように設定されている。
【００８４】
また、コイル１０４が巻装されるティース部１０５ｂの表面を覆う樹脂絶縁部は、ティース部１０５ｂの軸方向Ｘの両端面を覆ってそれぞれ形成された端面巻装部１０６ｃと、ティース部１０５ｂの周方向Ｒに対面して軸方向Ｘに沿って伸びる側面部分を覆って形成された側面巻装部１０６ｄとからなる。側面巻装部１０６ｄは、自ティース部に巻装するコイルと周方向Ｒに隣接する他ティース部のコイルとの干渉を避け、かつ、自ティース部に巻装するコイルのコイル占積率を向上させるため、厚さを薄く、軸方向Ｘに長く形成することが望まれる。そして、端面巻装部１０６ｃは、コイル１０４を形成する導体の最小屈曲半径を害さないよう構成され、その厚さは、図４０に示すように、（端面巻装部１０６ｃの最大厚さＴ１１１）＞（側面巻装部１０６ｄの最大厚さＷ１０２）となるように形成される。樹脂絶縁部１０６には、積層鉄心１０５の軸方向Ｘの端面に形成された箇所に樹脂注入口痕１０６ｅを備える。
【００８５】
このように、積層鉄心１０５の少なくともコイル１０４が巻回されるティース部１０５ｂの表面部を覆って樹脂絶縁部１０６（すなわち、端面巻装部１０６ｃと側面巻装部１０６ｄ）が形成されることにより、絶縁分割鉄心１０３とコイル１０４とが電気的に絶縁されて回転電機の所要の特性を発揮することができる。
【００８６】
さらに、この実施の形態３の場合（図４０参照）、端面巻装部１０６ｃの厚さＴ１１１は全面で均一であるが、側面巻装部１０６ｄの厚さは、軸方向Ｘに沿う両端面の厚さＷ１０１よりも中央側において周方向Ｒに向けての厚さＷ１０２が肉厚となるように膨出部として形成されている。よって、上述した、厚さＴ１１１が端面巻装部１０６ｃの最大厚さＴ１１１となり、厚さＷ１０２が側面巻装部１０６ｄの最大厚さＷ１０２となる。すなわち、この場合の側面巻装部である膨出部１０６ｄは、軸方向Ｘの中央を頂点として両端面に向かって厚さが次第に減少するように断面が半紡錘状に形成されている。しかも、この場合、膨出部１０６ｄは、図４０に示すように、膨出部１０６ｄの上にコイル１０４が巻装された場合にティース部１０５ｂの周方向Ｒに対面する表面を基準にコイル１０４との間に生じる巻膨れ隙間Ｇ３よりも小さい範囲内で周方向Ｒに向けて膨出するように形成されている。
【００８７】
積層鉄心１０５のティース部１０５ｂの表面部を覆う端面巻装部１０６ｃと側面巻装部１０６ｄに対して、弾性体である銅電線、アルミ電線などの導体を巻回してコイル１０４を形成する場合、導体の弾性により直線に巻くことができず、端面巻装部１０６ｃと側面巻装部１０６ｄにおいて円弧状に膨れて配置される。このため、図４０に示すように、特にティース部１０５ｂの周方向Ｒに対面する表面を基準にコイル１０４との間に巻膨れ隙間Ｇ３が生じるが、この実施の形態３では、上記のように側面巻装部としての膨出部１０６ｄは、巻膨れ隙間Ｇ３よりも小さい範囲内で周方向Ｒに向けて膨出するように形成されているので、膨出部１０６ｄの周方向Ｒの厚さを可能な限り大きくして絶縁性を確保できるとともに、巻装されるコイル１０４の周回数を減らす必要性がない。すなわち、膨出部１０６ｄが形成されても、コイル１０４のコイル占積率を低下させることはない。そのため、回転電機の性能を徒に低下させることなく、絶縁機能を向上させることができ、効率の良い回転電機を得ることができる。
【００８８】
これに対して、図４１に示す比較技術５の場合には、積層鉄心１０５のティース部１０５ｂの表面部を覆う樹脂絶縁部１０６の内、特に積層鉄心１０５の軸方向Ｘの両端に形成される端面巻装部６０６ｃが、軸方向Ｘに膨出するように形成されているため、コイル１０４と端面巻装部６０６ｃとの間の隙間Ｇ１０１が狭くなる点で異なる。
【００８９】
このように、図４１に示す比較技術５の場合、導体による巻回を行うと、端面巻装部６０６ｃに設置された樹脂注入口痕６０６ｅである突起とコイル１０４とが接触し、電気的に絶縁する機能が低下する。本願では図４０のように端面巻装部１０６ｃは平坦部を有しており、コイル１０４と端面巻装部１０６ｃとの間に隙間Ｇ１０を有しているため、樹脂注入口痕１０６ｅとコイル１０４とが接触しないため、比較技術５で発生しうる絶縁性能の低下は生じない。
【００９０】
次に、図３４に示した回転電機の固定子１０１の製造工程について説明する。
図４２は本願の実施の形態３における固定子の製造方法の工程を示すフローチャート、図４３Ａ〜図４３Ｃは固定子の組み立て手順を示す説明図、図４４Ａ〜図４４Ｅは成形金型を用いて樹脂絶縁部を射出成形する場合の手順を示す説明図、図４５は成形金型を用いて絶縁用樹脂を注入する場合の部分拡大断面図、図４６は成形金型を用いて絶縁用樹脂を注入する場合の絶縁用樹脂の流動状態を示す説明図である。
【００９１】
図４２のフローチャートに示すように、まず、鋼板をプレス成形して積層することにより積層鉄心１０５を複数個形成する。次に、成形金型１０７を軸方向Ｘの上下方向に移動させて（図４４Ａ）、所定に位置に設置する（図４４Ｂ）。次に、成形金型１０７内に絶縁用樹脂を射出成形する（図４４Ｃ）。射出成形が終了した後は、成形金型１０７を軸方向Ｘの上下方向に離反させ、樹脂絶縁部１０６を取り出す（図４４Ｄ）。次に、不要樹脂部分を除去する（図４４Ｅ）。この際、樹脂注入口痕１０６ｅが残る。
【００９２】
次に、積層鉄心１０５に樹脂絶縁部１０６を軸方向Ｘの上下２方向から組み立てられ（図４３Ａ）、絶縁分割鉄心１０３が形成される（図４３Ｂ、図３６）。次に、この絶縁分割鉄心１０３に導体を巻回してコイル１０４を形成し分割固定子１０２を形成する（図４３Ｃ、図３５）。そして、所定数の分割固定子１０２を周方向Ｒに沿って円環状に連結配置することで固定子１０１が構成される。
【００９３】
ここで、積層鉄心１０５ごとに樹脂絶縁部１０６を射出成形する場合の方法について、さらに詳しく説明する。
【００９４】
図４４Ａおよび図４４Ｂに示すように、成形金型１０７を密閉することで樹脂絶縁部１０６を形成するためのキャビティが形成される。成形金型１０７は、樹脂絶縁部１０６を形成するための金型内壁１０７ａと、軸方向Ｘの端面である平坦面に設けられた樹脂注入口１０７ｂとを有する。
【００９５】
特に、この実施の形態３に適用される成形金型１０７は、図４４Ｂ〜図４４Ｅ、図４５に示すように、コイル占積率を向上させることを目的にして軸方向Ｘの側面に側面巻装部１０６ｄを形成するためのキャビティ、および、コイル１０４を形成する導体の最小屈曲半径を確保するために軸方向の端面に端面巻装部１０６ｃを形成するためのキャビティを有する。成形金型１０７には組付けられる積層鉄心５の軸方向Ｘに沿った中央部に相当し、積層鉄心５の軸方向Ｘに沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となる膨出部１０６ｄを形成するための凹部１０７ｄが予め形成されている。また、図４６に示すように、樹脂注入口１０７ｂは、例えば樹脂絶縁部１０６の鍔部１０６ｂまたは端面巻装部１０６ｃを形成する位置などに任意に設けられ、樹脂注入口１０７ｂから絶縁用樹脂が注入される。
【００９６】
図４６中の矢印は、一例として上部の樹脂注入口１０７ｂから絶縁用樹脂が注入された場合の流れる方向を示す。注入された絶縁用樹脂は、成形金型１０７の金型内壁１０７ａの空間であるキャビティ内を流れ、充填後に硬化することで、樹脂絶縁部１０６の上部側が形成される。よって、図４６の場合、樹脂注入口１０７ｂから絶縁用樹脂が注入されるため、軸方向Ｘに沿ってキャビティ内を流れ込む、軸方向Ｘにおける中央部分に相当する箇所が樹脂流動末端部Ｅ３になる。なお、当然のことながら樹脂絶縁部１０６の下部側も、上部側と同様に形成される。
【００９７】
絶縁用樹脂が成形金型１０７の金型内壁１０７ａのキャビティ内を流れる過程で、流動抵抗による圧力損失を受ける。ここで、図１３に示すように、キャビティ内の流路深さをＭ、流路幅をＮ、流路長さをＬ、比例乗数をＫ、流量をＱとし、絶縁用樹脂を注入する始端の圧力をＰｉｎ、終端の圧力をＰｏｕｔとすると、圧力損失ΔＰ（＝Ｐｉｎ−Ｐｏｕｔ）は、前記（式１）で示される。
【００９８】
上記（式１）から分かるように、絶縁用樹脂の流路断面におけるキャビティの流路深さＭが小さいほど流動抵抗が大きくなって圧力損失ΔＰが大きくなる。つまり、絶縁用樹脂がキャビティ内を流れる際、キャビティ内の流路深さＭが小さいと、図４６に示した樹脂注入口７ｂから樹脂流動末端部Ｅ３に至るまでの圧力損失ΔＰが大きくなり、樹脂流動末端部Ｅ１で圧力が不足し易くなる。そして、樹脂流動末端部Ｅ３で圧力が不足すると絶縁用樹脂の流動が停止し、絶縁用樹脂の充填不良と絶縁機能の低下が生じる。このことは、成形金型１０７の金型内壁１０７ａの密閉されたキャビティに絶縁用樹脂が注入され、樹脂絶縁部１０６が形成された後の結果から見ると、樹脂絶縁部１０６の厚さ（流路深さＭに相当）が薄い程、絶縁用樹脂の樹脂流動末端部の充填不良と絶縁機能の低下が生じ易いことを意味する。
【００９９】
この実施の形態３の場合、成形金型１０７には、図４４Ａ〜図４４Ｅ、図４５（図４０参照）に示したように、樹脂絶縁部１０６の絶縁用樹脂の樹脂流動末端部Ｅ３である軸方向Ｘに沿って端面（樹脂絶縁部１１６形成後の図４０の側面巻装部１１６ｄの厚さＷ１０１の箇所に相当）よりも中央側（樹脂絶縁部１１６形成後の図４０の側面巻装部１１６ｄの厚さＷ１０２の箇所に相当）において周方向Ｒに向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部１０７ｄが予め形成されている。従って、樹脂注入口１０７ｂから樹脂流動末端部Ｅ３に至るに従ってキャビティの流路深さＭが次第に大きくなるため、圧力損失ΔＰの低下が抑制される。その結果、樹脂流動末端部Ｅ３における充填不良が防止され、絶縁機能を向上させることができる。
【０１００】
そして、軸方向Ｘに沿う両端面のように肉厚の厚さＷ１０１が薄い側面巻装部１０６ｄの近傍に樹脂注入口１０７ｂを配置しても、上記に示した圧力損失の（式１）により、端面巻装部１０６ｃ、バックヨーク部１０５ａ上の鍔部１０６ａ、突出部１０５ｃ上の鍔部１０６ｂに絶縁用樹脂が流動しやすく、側面巻装部１０６ｄが絶縁用樹脂の樹脂流動末端部Ｅ３になる。
【０１０１】
これに対して、図４７に示す比較技術５の場合には、本願の実施の形態３のような軸方向の上下２方向から樹脂絶縁部を組み立てて形成されているが、２つの樹脂絶縁部は軸方向Ｘにおいて離反されており、嵌合する構造になっていない。よって、沿面距離を延長して絶縁性能を向上させることができない。
【０１０２】
以上のように、この実施の形態３では、樹脂絶縁部１０６には、組み立てられる積層鉄心１０５の中央部に相当する部位おいて、積層鉄心１０５の軸方向Ｘに沿って両端面の厚さＷ１０１よりも中央側において周方向Ｒに向けての厚さＷ１０２が肉厚となる膨出部１０６ｄが形成されているので、成形金型１０７を用いて絶縁用樹脂を射出成形する際の流動抵抗の増加に起因した圧力損失ΔＰを低減することができ、絶縁用樹脂の充填性の向上と絶縁性能を向上することができる。
【０１０３】
しかも、巻装されるコイル１０４の中央が弾性変形により巻膨らむが、樹脂絶縁部１０６の膨出部１０６ｄは、その両端面の厚さＷ１０１よりも中央側において周方向Ｒに向けての厚さＷ１０２が肉厚となるように形成されているため、コイル１０４と膨出部１０６ｄとの間の隙間が小さくなり、巻装されるコイル１０４の周回数を減らすことがなく、コイル１０４の占積率の低下が抑えられる。このため、回転電機の性能を低下させることなく、絶縁機能を向上させることができ、小型で高効率、かつ十分な絶縁性能を有する回転電機の絶縁構造体を提供することが可能となる。
【０１０４】
また、流動性が良い高価な絶縁用樹脂を選定する必要がなく、また、絶縁用樹脂の流動性を向上するために成形金型１０７の局所加熱を行う必要性もないので、材料費および設備費を抑制することで安価な回転電機を提供することができる。
【０１０５】
ところで、図４４Ａ〜図４４Ｅ、図４５に示したように、成形金型１０７の軸方向Ｘの端面に樹脂注入口１０７ｂを設けると、樹脂流動末端部Ｅ３が側面巻装部１０６ｄの軸方向Ｘに沿った中央部分にできるが、樹脂絶縁部１０６の形状によっては絶縁用樹脂の流れ方と樹脂流動末端部Ｅ３の位置が変化する。
【０１０６】
そこで、樹脂絶縁部１０６の膨出部１０６ｄは、軸方向Ｘに沿ってその両端面の厚さＷ１０１から中央側において次第に周方向Ｒに厚さＷ１０２の肉厚となるように半紡錘状に形成したものに限らず、例えば図４８に示すように、軸方向Ｘに沿ってその両端面の厚さＷ１０１よりも中央側において周方向Ｒに向けて厚さＷ１０２を有する断面が台形状に形成された膨出部１０６ｄ、または、図４９に示すように、軸方向Ｘに沿ってその両端面の厚さＷ１０１よりも中央側において周方向Ｒに向けて厚さＷ１０２を有する断面が突起状に形成された膨出部１０６ｄが形成されるように、成形金型１０７の凹部１０７ｄの形状を変更することで、成形金型１０７を用いて絶縁用樹脂を射出成形する際の流動抵抗の増加を局部的に抑えて絶縁機能の改善を図ることが可能である。
【０１０７】
例えば、比較技術として、コイルを巻装する樹脂絶縁部に軸方向の両端面に突起を有する場合が考えられるが、当該突起を軸方向の端面に配置している点で異なり、本願のように、軸方向の両側面の絶縁性能を向上させる効果が得られない点で異なる。よって、本願のようにコイルの占積率を低下させることなく絶縁性能を向上することができ、同じ性能で小型の回転電機を得られるという効果がある点で異なる。さらに、本願のように、コイルと絶縁部の間の空気層を減らすことで、コイルによる発熱を鉄心に伝達する効率が向上するため、従来構造に対し、同じサイズで高効率、放熱部品を削減した回転電機を得るという効果がある点で異なる。
【０１０８】
なお、この実施の形態３の回転電機の絶縁構造体は、サーボモータ用、燃料噴射バルブ開閉タイミング制御ユニット、空調用ファンモータ、車載用燃料ポンプユニット、巻上機用などの各種の回転電機の固定子に適用することができる。
【０１０９】
なお、本実施の形態３においては、樹脂絶縁部１０６を積層鉄心１０５に対して軸方向Ｘの上下２方向から組み立てる例を示したが、これに限られることはなく、軸方向Ｘの上下の複数の箇所から組み立てる場合も考えられ、その場合であっても上記実施の形態３と同様の効果を奏することができる。
【０１１０】
また、本実施の形態３においては、樹脂絶縁部１０６には、積層鉄心１０５の軸方向Ｘの端面に形成された箇所に樹脂注入口痕１０６ｅを図示しているが、図のおいては、比較技術との違いを明確にすうために大きく示しているが、当該樹脂注入口痕は小さいため、上記実施の形態１および実施の形態２においてはその図示を省略している。
【０１１１】
上記のように構成された実施の形態３の回転電機の絶縁構造体および回転電機の絶縁構造体の製造方法によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、
複数枚の鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆う樹脂絶縁部が軸方向の２方向以上から組み立てられる回転電機の絶縁構造体において、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所の最大厚さが、前記積層鉄心の軸方向に沿って形成された箇所の最大厚さよりも厚く、かつ、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所に樹脂注入口痕を有し、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の端面の形成された箇所の厚さが均一に形成され、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚に形成された膨出部を備えるので、
また、複数枚の鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆う樹脂絶縁部が軸方向の２方向以上から組み立てられる回転電機の絶縁構造体の製造方法であって、
前記樹脂絶縁部を軸方向の２方向以上に分割した射出成形用の成形金型を適用し、この成形金型の金型内壁には前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部を予め形成しておき、前記成形金型の樹脂注入口から絶縁用樹脂を注入して軸方向の２方向以上に分割された前記樹脂絶縁部を成形し、前記成形金型から軸方向の２方向以上に分割された前記樹脂絶縁部を取り出した後、前記積層鉄心に軸方向の２方向以上に分割された前記樹脂絶縁部を軸方向の２方向以上から組み立てるので、
巻回されるコイルの軸方向の中央部分が弾性変形により巻膨らむが、膨出部は、その軸方向の両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となるように形成されているため、コイルのコイル占積率を低下させることなく絶縁性能を向上することができ、同じ性能で小型の回転電機の絶縁構造体、ひいては回転電機を得られることができる。また、コイルと樹脂絶縁部との間の空気層を減らすことで、コイルによる発熱を積層鉄心に伝達する効率が向上するため、従来構造に対し、余分なコストアップまたは性能低下を招来することなく、同じサイズで高効率、放熱部品を削減した回転電機の絶縁構造体、ひいては回転電機を得ることができる。
さらに、成形金型の金型内壁には積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部を予め形成しておき、成形金型の内部に積層鉄心を配置した後、成形金型の樹脂注入口から絶縁用樹脂を注入するので、
絶縁用樹脂を充填する際の流動抵抗の増加に起因した圧力損失を低減することができる。このため、絶縁用樹脂の充填性が向上するので、流動性が良い高価な絶縁用樹脂を選定する必要がなく、また、絶縁用樹脂の流動性を向上するために成形金型の局所加熱を行う必要性もないので、材料費および設備費を抑制することができ、安価な回転電機の絶縁構造体ひいては回転電機を提供することができる。
【０１１２】
なお、本願は、様々な例示的な実施の形態が記載されているが、一つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるものではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
【０１１３】
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも一つの構成要素を変形する場合、追加する場合、または省略する場合、さらには、少なくとも一つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれものとする。
【符号の説明】
【０１１４】
１  固定子、２  分割固定子、３  絶縁分割鉄心、４  コイル、５  積層鉄心、５ａ  バックヨーク部、５ｂ  ティース部、５ｃ  突出部、６  樹脂絶縁部、６ａ，６ｂ  鍔部、６ｃ  端面巻装部、６ｄ  側面巻装部、７  成形金型、７ａ  金型内壁、７ｂ  樹脂注入口、７ｄ  凹部、Ｇ１  巻膨れ隙間、１１  回転子、１２  シャフト、１３  絶縁鉄心、１４  コイル、１５  積層鉄心、１５ａ  挿入穴、１５ｂ  鉄心中央部、１５ｃ  ティース部、１５ｄ  鉄心外周部、１６  樹脂絶縁部、１６ｃ  端面巻装部、１６ｄ  側面巻装部、１７  成形金型、１７ａ  金型内壁、１７ｂ  樹脂注入口、１７ｄ  凹部、Ｇ２  巻膨れ隙間、１０１  固定子、１０２  分割固定子、１０３  絶縁分割鉄心、１０４  コイル、１０５  積層鉄心、１０５ａ  バックヨーク部、１０５ｂ  ティース部、１０５ｃ  突出部、１０６  樹脂絶縁部、１０６ａ，１０６ｂ  鍔部、１０６ｃ  端面巻装部、１０６ｄ  側面巻装部、１０６ｅ  樹脂注入口痕、１０７  成形金型、１０７ａ  金型内壁、１０７ｂ  樹脂注入口、１０７ｄ  凹部、Ｇ３  巻膨れ隙間、６０６ｃ  端面巻装部、６０６ｅ  樹脂注入口痕、６０６ｄ  側面巻装部、６０７ａ  金型内壁、６１６ｄ  側面巻装部、６１７ａ  金型内壁。
【図１】
2020085158.tif 000003
【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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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年9月3日(2020.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆って樹脂絶縁部が一体形成され、前記樹脂絶縁部上に前記コイルが巻装されている回転電機の絶縁構造体において、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚に形成された膨出部を備え  、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所の最大厚さが、前記積層鉄心の軸方向に沿って形成された箇所の最大厚さよりも厚く、かつ、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所に樹脂注入口痕を備える回転電機の絶縁構造体。
【請求項２】
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所の厚さが均一に形成されている請求項１に記載の回転電機の絶縁構造体。
【請求項３】
前記積層鉄心の前記コイルが巻装される箇所は、軸方向の両端側の周方向の長さよりも、軸方向の中央側において周方向の長さが短く形成された箇所を有する請求項１または請求項２に記載の回転電機の絶縁構造体。
【請求項４】
複数枚の鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆う樹脂絶縁部が軸方向の２方向以上から組み立てられ、前記樹脂絶縁部上に前記コイルが巻装されている回転電機の絶縁構造体において、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所の最大厚さが、前記積層鉄心の軸方向に沿って形成された箇所の最大厚さよりも厚く、かつ、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所に樹脂注入口痕を有し、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の端面の形成された箇所の厚さが均一に形成され、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚に形成された膨出部を備える回転電機の絶縁構造体。
【請求項５】
前記膨出部は、前記積層鉄心と前記コイルとの間の巻膨れ隙間よりも小さい範囲内で施されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の絶縁構造体。
【請求項６】
前記膨出部は、前記積層鉄心の周方向に対面するティース側面部に対応する箇所に形成されている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機の絶縁構造体。
【請求項７】
前記膨出部は、前記軸方向の中央を頂点として前記両端面に向かって厚さが次第に減少する断面が半紡錘状に形成されている請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機の絶縁構造体。
【請求項８】
前記膨出部は、断面が台形状に形成されている請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機の絶縁構造体。
【請求項９】
前記膨出部は、断面が突起状に形成されている請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機の絶縁構造体。
【請求項１０】
鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆って樹脂絶縁部が一体形成され、前記樹脂絶縁部上に前記コイルが巻装されている回転電機の絶縁構造体の製造方法であって、
前記樹脂絶縁部の射出成形用の成形金型を適用し、この成形金型の金型内壁には前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部を予め形成しておき、前記成形金型の内部に前記積層鉄心を配置した後、前記成形金型の樹脂注入口から絶縁用樹脂を注入して前記樹脂絶縁部を成形する回転電機の絶縁構造体の製造方法。
【請求項１１】
複数枚の鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆う樹脂絶縁部が軸方向の２方向以上から組み立てられ、前記樹脂絶縁部上に前記コイルが巻装されている回転電機の絶縁構造体の製造方法であって、
前記樹脂絶縁部を軸方向の２方向以上に分割した射出成形用の成形金型を適用し、この成形金型の金型内壁には前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部を予め形成しておき、前記成形金型の樹脂注入口から絶縁用樹脂を注入して軸方向の２方向以上に分割された前記樹脂絶縁部を成形し、前記成形金型から軸方向の２方向以上に分割された前記樹脂絶縁部を取り出した後、前記積層鉄心に軸方向の２方向以上に分割された前記樹脂絶縁部を軸方向の２方向以上から組み立てる回転電機の絶縁構造体の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本願に開示される回転電機の絶縁構造体は、
複数枚の鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆って樹脂絶縁部が一体形成され、前記樹脂絶縁部上に前記コイルが巻装されている回転電機の絶縁構造体において、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚に形成された膨出部を備え  、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所の最大厚さが、前記積層鉄心の軸方向に沿って形成された箇所の最大厚さよりも厚く、かつ、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所に樹脂注入口痕を備えるものである。
また、本願に開示される回転電機の絶縁構造体は、
複数枚の鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆う樹脂絶縁部が軸方向の２方向以上から組み立てられ、前記樹脂絶縁部上に前記コイルが巻装されている回転電機の絶縁構造体において、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所の最大厚さが、前記積層鉄心の軸方向に沿って形成された箇所の最大厚さよりも厚く、かつ、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所に樹脂注入口痕を有し、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の端面の形成された箇所の厚さが均一に形成され、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚に形成されたものである。
また、本願に開示される回転電機の絶縁構造体の製造方法は、
鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆って樹脂絶縁部が一体形成され、前記樹脂絶縁部上に前記コイルが巻装されている回転電機の絶縁構造体を製造方法であって、
前記樹脂絶縁部の射出成形用の成形金型を適用し、この成形金型の金型内壁には前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部を予め形成しておき、前記成形金型の内部に前記積層鉄心を配置した後、前記成形金型の樹脂注入口から絶縁用樹脂を注入して前記樹脂絶縁部を成形するものである。
また、本願に開示される回転電機の絶縁構造体の製造方法は、
複数枚の鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆う樹脂絶縁部が軸方向の２方向以上から組み立てられ、前記樹脂絶縁部上に前記コイルが巻装されている回転電機の絶縁構造体の製造方法であって、
前記樹脂絶縁部を軸方向の２方向以上に分割した射出成形用の成形金型を適用し、この成形金型の金型内壁には前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部を予め形成しておき、前記成形金型の樹脂注入口から絶縁用樹脂を注入して軸方向の２方向以上に分割された前記樹脂絶縁部を成形し、前記成形金型から軸方向の２方向以上に分割された前記樹脂絶縁部を取り出した後、前記積層鉄心に軸方向の２方向以上に分割された前記樹脂絶縁部を軸方向の２方向以上から組み立てるものである。
【国際調査報告】
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