JP5940123B2

JP5940123B2 - 回転電機の電機子

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Publication number: JP5940123B2
Application number: JP2014179100A
Authority: JP
Inventors: 中村　成志; 成志中村; 省吾岡本; 辰郎日野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2016-06-29
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Description

この発明は、例えば電動機や発電機などの回転電機の電機子に関し、特に電機子巻線の絶縁構造に関するものである。

回転電機の電機子では、コイルエンドにおいて、位相の異なる電圧が供給されるコイル同士が近接するため、位相の異なるコイル間を電気的に絶縁する必要があった。そこで、コイルエンドにおける位相の異なるコイル間に、相間絶縁紙を挿入して、位相の異なるコイル間の電気絶縁性を確保するのが一般的であった。
しかしながら、コイルエンドに配設されている相間絶縁紙は固定されていないので、回転電機の稼働時の振動により、相間絶縁紙の位置ずれや損傷が発生し、位相の異なるコイル間の電気絶縁性が低下するという課題があった。

このような状況を鑑み、コイルエンドにおける位相の異なるコイル間に、相間絶縁紙を挿入した後、ワニスをコイルエンドに含浸・硬化させて、相間絶縁紙をコイルエンドに固定し、位相の異なるコイル間の電気絶縁性を確保していた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２１７６７９号公報

特許文献１では、位相の異なるコイル間の電気絶縁性を確保するために、位相の異なるコイル間に相間絶縁紙を挿入した後、ワニスをコイルエンドに含浸・硬化させる工程が必要となり、製造コストが高くなるという課題があった。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ワニスをコイルエンドに含浸させることなく、コイルエンドに配設されている相間絶縁紙を簡易に固定できるようにして、位相の異なるコイル間の電気絶縁性を確保できるとともに、製造コストを低減できる回転電機の電機子を得ることを目的とする。

この発明による回転電機の電機子は、スロットが周方向に配列された円環状の電機子鉄心と、上記電機子鉄心に装着された電機子巻線と、上記電機子巻線のコイルエンドに配設された相間絶縁材と、を備えている。上記電機子巻線は、それぞれ、絶縁被覆された導体線により構成されている複数の分布巻きのコイルを備え、上記相間絶縁材は、厚み方向を径方向として、上記導体線の上記コイルエンドを構成する部分の、径方向に隣接する導体部間に挿入されて周方向に延びるように配設された帯状の絶縁性シート材、および上記絶縁性シート材の一面に形成され、内部に気泡群を有して径方向に隣接する上記導体部間に充填された絶縁性の緩衝材を有し、上記緩衝材は、上記絶縁性シート材の一面にのみ形成され、上記絶縁性シート材は、上記緩衝材が外側を向くように、幅方向の中央部で山折りされて、内周側シート材と外周側シート材とが径方向に積層される２層構造に構成されている。

この発明によれば、相間絶縁材は、厚み方向を径方向として、導体線のコイルエンドを構成する部分の、径方向に隣接する導体部間に挿入されて周方向に延びるように配設された帯状の絶縁性シート材と、絶縁性シート材の一面に形成され、内部に気泡群を有して径方向に隣接する導体部間に充填された絶縁性の緩衝材と、を有しているので、コイルエンドに固定される。そこで、位相の異なるコイル間の電気絶縁性が確保されるとともに、ワニスをコイルエンドに含浸・硬化させる工程が不要となり、製造コストを低減できる。

この発明の実施の形態１に係る回転電機を示す片側断面図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機の要部を示す斜視図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機に適用される電機子を示す斜視図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機に適用される電機子鉄心を構成する鉄心ブロックを示す斜視図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線を構成するコイルを示す斜視図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線を構成するコイルを示す端面図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線を構成するコイルを示す正面図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機に適用される電機子巻線を構成するコイルの配置を説明する断面模式図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機に適用される電機子巻線を示す斜視図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線への絶縁紙の装着方法を説明する斜視図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線への絶縁紙の装着方法を説明する模式断面図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線の加熱硬化前の絶縁紙装着状態を示す斜視図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線の絶縁紙装着状態を示す模式断面図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線に装着される第１絶縁紙を示す平面図である。図１４のＸＶ−ＸＶ矢視断面図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線に装着される第１絶縁紙を示す斜視図である。図１５のＡ部拡大図である。図１４のＢ部拡大図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線の加熱硬化後の絶縁紙装着状態を示す模式断面図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子の組立方法を説明する図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子の組立方法を説明する図である。

以下、本発明による回転電機の電機子の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機を示す片側断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の要部を示す斜視図、図３はこの発明の実施の形態１に係る回転電機に適用される電機子を示す斜視図、図４はこの発明の実施の形態１に係る回転電機に適用される電機子鉄心を構成する鉄心ブロックを示す斜視図、図５はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線を構成するコイルを示す斜視図、図６はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線を構成するコイルを示す端面図、図７はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線を構成するコイルを示す正面図、図８はこの発明の実施の形態１に係る回転電機に適用される電機子巻線を構成するコイルの配置を説明する断面模式図、図９はこの発明の実施の形態１に係る回転電機に適用される電機子巻線を示す斜視図である。なお、図８では、便宜上、第１から第３コイルエンド部を直線で示している。

図１および図２において、回転電機１００は、有底円筒状のフレーム２およびフレーム２の開口を塞口する端板３を有するハウジング１と、フレーム２の円筒部に内嵌状態に固着された電機子１０と、フレーム２の底部および端板３にベアリング４を介して回転可能に支持された回転軸６に固着されて、電機子１０の内周側に回転可能に配設された回転子５と、を備えている。

回転子５は、軸心位置に挿通された回転軸６に固着された回転子鉄心７と、回転子鉄心７の外周面側に埋設されて周方向に一定の間隔で配列され、磁極を構成する永久磁石８と、を備えた永久磁石型回転子である。なお、回転子５は、永久磁石式回転子に限定されず、絶縁しない回転子導体を、回転子鉄心のスロットに収納して、両側を短絡環で短絡したかご形回転子や、絶縁した導体線を回転子鉄心のスロットに装着した巻線形回転子を用いてもよい。

つぎに、電機子１０の構成について具体的に図３から図９を参照しつつ説明する。

電機子１０は、図３に示されるように、電機子鉄心１１と、電機子鉄心１１に装着された電機子巻線２０と、電機子鉄心１１と電機子巻線２０とを電気的に隔離するスロットセル１４と、備えている。ここで、説明の便宜上、回転子５の極数を１０、電機子鉄心１１のスロット数を６０、電機子巻線２０を三相巻線とする。すなわち、スロット１３は、毎極毎相当たり２個の割合で電機子鉄心１１に形成されている。

鉄心ブロック１２は、円環状の電機子鉄心１１を周方向に３０等分割したもので、図４に示されるように、多数枚の電磁鋼板を積層一体化して作製され、断面円弧形のコアバック部１２ａと、コアバック部１２ａの内周壁面から径方向内方に突出する２本のティース１２ｂと、を備えている。

電機子鉄心１１は、ティース１２ｂを径方向内方に向けて、コアバック部１２ａの周方向の側面同士を突き合わせて、３０個の鉄心ブロック１２を周方向に配列、一体化して、円環状に構成されている。コアバック部１２ａと周方向に隣り合う２本のティース１２ｂとにより構成されるスロット１３が、内周側に開口するように、周方向に等角ピッチで配列されている。なお、ティース１２ｂは、周方向幅が径方向内方に向って漸次狭くなる先細り形状に形成されており、スロット１３の断面は長方形となっている。

スロットセル１４は、例えばポリイミドフィルムをメタ系アラミド繊維で挟み込んで作製された長方形のシートを曲げ成形してＵ字状に形成され、スロット１３内に挿入され、電機子鉄心１１と電機子巻線２０を電気的に隔離する。

電機子巻線２０は、複数のコイル２１により構成される。コイル２１は、例えば、エナメル樹脂で絶縁被覆された、且つ接続部のない連続した銅線やアルミニウム線などからなる直径ｄの円形断面の導体線１９をδ字状のコイルパターンに巻回して作製される。なお、コイル２１は、長方形断面の導体線１９をδ字状のコイルパターンに巻回して作製してもよい。

コイル２１は、図５から図７に示されるように、６スロット角度間隔離れて３列となった、第１、第２、第３および第４直線部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと、第１および第２直線部２１ａ，２１ｂの長さ方向の一端同士を連結する第１コイルエンド部２１ｅと、第２および第３直線部２１ｂ，２１ｃの長さ方向の他端同士を連結する第２コイルエンド部２１ｆと、第３および第４直線部２１ｃ，２１ｄの長さ方向の一端同士を連結する第３コイルエンド部２１ｇと、第１直線部２１ａの長さ方向の他端から延びる第１コイル端末２１ｈと、第４直線部２１ｄの長さ方向の他端から延びる第２コイル端末２１ｊと、を備える。第１および第２コイル端末２１ｈ，２１ｊは、他のコイル２１や給電部、中性点などに接続される。なお、６スロット角度間隔とは、周方向に連続する６つのティース１２ｂの両側のスロット１３のスロット中心間の間隔であり、１磁極ピッチに相当する。

具体的には、コイル２１は、図８に示されるように、導体線１９が電機子鉄心１１の軸方向一端側から１番のスロット１３内の第１層に挿入され、１番のスロット１３から電機子鉄心１１の軸方向他端側に延び出て、周方向一側に６スロット角度間隔離れた７番のスロット１３内の第２層に挿入され、７番のスロット１３から電機子鉄心１１の軸方向一端側に延び出て、周方向一側に６スロット角度間隔離れた１３番のスロット１３内の第３層に挿入され、１３番のスロット１３から電機子鉄心１１の軸方向他端側に延び出て、周方向他側に６スロット角度間隔離れた７番のスロット１３内の第４層に挿入され、７番のスロット１３から電機子鉄心１１の軸方向一端側に延び出るδ字状のコイルパターンに作製される。このように作製されるコイル２１は、分布巻きのコイルである。

なお、図８中、スロット１３内に収納される導体線１９の収納位置を、便宜的に、外径側から第１層、第２層、第３層、第４層とした。また、図８中、１，２・・１３はスロット１３に周方向の並び順にふったスロット番号である。

ここで、１番のスロット１３内の第１層から電機子鉄心１１の軸方向他端側に延び出た第１コイルエンド部２１ｅは、径方向位置を維持して、一定の傾きで周方向一側かつ軸方向外方に延び、中央部（頂部）のクランク部で径方向内方にｄだけ変位され、その後逆向きの傾きで、径方向位置を維持して、周方向一側かつ軸方向内方に延び、７番のスロット１３内の第２層に入る。

７番のスロット１３内の第２層から電機子鉄心１１の軸方向一端側に延び出た第２コイルエンド部２１ｆは、径方向位置を維持して、一定の傾きで周方向一側かつ軸方向外方に延び、中央部（頂部）のクランク部で径方向内方にｄだけ変位され、その後逆向きの傾きで、径方向位置を維持して、周方向一側かつ軸方向内方に延び、１３番のスロット１３内の第３層に入る。

１３番のスロット１３内の第３層から電機子鉄心１１の軸方向他端側に延び出た第３コイルエンド部２１ｇは、径方向位置を維持して、一定の傾きで周方向他側かつ軸方向外方に延び、中央部（頂部）のクランク部で径方向内方にｄだけ変位され、その後逆向きの傾きで、径方向位置を維持して、周方向他側かつ軸方向内方に延び、７番のスロット１３内の第４層に入る。

１番のスロット１３内の第１層から電機子鉄心１１の軸方向一端側に延び出た第１コイル端末２１ｈは、径方向位置を維持して、一定の傾きで周方向他側かつ軸方向外方に延び、その後曲げられて径方向外方に延び出している。
７番のスロット１３内の第４層から電機子鉄心１１の軸方向一端側に延び出た第２コイル端末２１ｊは、径方向位置を維持して、一定の傾きで周方向一側かつ軸方向外方に延び、その後曲げられて径方向外方に延び出している。

このように、第１から第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｆ，２１ｇは、一対の傾斜部２１ｅ’，２１ｆ’，２１ｇ’と、導体線１９の径方向幅ｄだけ径方向に変位するクランク部と、を有している。また、第１および第２コイル端末２１ｈ，２１ｊは、スロット１３から延び出る傾斜部２１ｈ’，２１ｊ’と、傾斜部２１ｈ’，２１ｊ’の端部から軸方向に延び出る接合部と、を有している。第１から第４直線部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、直径ｄの円形断面に形成されている。第１から第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｆ，２１ｇおよび第１および第２コイル端末２１ｈ，２１ｊは、例えば、円形断面の導体線を平行な平板で径方向の両側から加圧して、径方向厚みをｄ’（但し、ｄ’＜ｄ）、軸方向厚みをｄ”（但し、ｄ”＞ｄ）とする扁平な断面に塑性変形されている。

このように作製された６０個のコイル２１を１スロットピッチで周方向に円環状に配列し、図９に示される電機子巻線２０が組み立てられる。この電機子巻線２０の軸方向他端側には、第１コイルエンド部２１ｅを周方向に１スロットピッチで配列して構成された第１コイルエンド部列２０１と、第３コイルエンド部２１ｇを周方向に１スロットピッチで配列して構成された第３コイルエンド部列２０３とが、径方向に２層に並んで第１コイルエンド２０ａを構成する。また、この電機子巻線２０の軸方向一端側には、第２コイルエンド部２１ｆを周方向に１スロットピッチで配列して構成された第２コイルエンド部列２０２が、第２コイルエンド２０ｂを構成する。さらに、軸方向外方に延び出している第１コイル端末２１ｈの接合部が、第２コイルエンド２０ｂの外径側に周方向に１スロットピッチで配列している。さらにまた、軸方向外方に延び出している第２コイル端末２１ｊの接合部が、第２コイルエンド２０ｂの内径側に周方向に１スロットピッチで配列している。

つぎに、電機子１０を組み立てる方法を図１０から図２１を参照しつつ説明する。図１０はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線への絶縁紙の装着方法を説明する斜視図、図１１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線への絶縁紙の装着方法を説明する模式断面図、図１２はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線の加熱硬化前の絶縁紙装着状態を示す斜視図、図１３はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線の絶縁紙装着状態を示す模式断面図、図１４はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線に装着される第１絶縁紙を示す平面図、図１５は図１４のＸＶ−ＸＶ矢視断面図、図１６はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線に装着される第１絶縁紙を示す斜視図、図１７は図１５のＡ部拡大図、図１８は図１４のＢ部拡大図、図１９はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線の加熱硬化後の絶縁紙装着状態を示す模式断面図、図２０および図２１はそれぞれこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子の組立方法を説明する図である。なお、図１８では、便宜上、接着剤を省略して示している。また、図２０および図２１では、便宜上、電機子巻線を第１から第４直線部のみで示している。

まず、電機子巻線２０においては、第１から第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｆ，２１ｇおよび第１および第２コイル端末２１ｈ，２１ｊは、直径ｄの円形断面の導体線１９が、径方向厚みをｄ’（但し、ｄ’＜ｄ）、軸方向厚みをｄ”（但し、ｄ”＞ｄ）とする扁平な断面に塑性変形されている。

そこで、図１１に示されるように、第１コイルエンド部列２０１内には、隙間Ｓが、スロット１３の第１層から突出した傾斜部２１ｅ’とスロット１３の第２層から突出した傾斜部２１ｅ’との間に形成される。また、第３コイルエンド部列２０３内には、隙間Ｓが、スロット１３の第３層から突出した傾斜部２１ｇ’とスロット１３の第４層から突出した傾斜部２１ｇ’との間に形成される。さらに、第１コイルエンド部列２０１と第３コイルエンド部列２０３との間には、隙間Ｓが、スロット１３の第２層から突出した傾斜部２１ｅ’とスロット１３の第３層から突出した傾斜部２１ｇ’との間に形成される。

なお、スロット１３の第１層から突出した傾斜部２１ｅ’とスロット１３の第２層から突出した傾斜部２１ｅ’とが、導体線１９の第１コイルエンド２０ａを構成する部分の、径方向に隣接する導体部に相当する。また、スロット１３の第３層から突出した傾斜部２１ｇ’とスロット１３の第４層から突出した傾斜部２１ｇ’とが、導体線１９の第１コイルエンド２０ａを構成する部分の、径方向に隣接する導体部に相当する。さらに、スロット１３の第２層から突出した傾斜部２１ｅ’とスロット１３の第３層から突出した傾斜部２１ｇ’とが、導体線１９の第１コイルエンド２０ａを構成する部分の、径方向に隣接する導体部に相当する。

第２コイルエンド部列２０２内には、隙間Ｓが、スロット１３の第２層から突出した傾斜部２１ｆ’とスロット１３の第３層から突出した傾斜部２１ｆ’との間に形成される。また、第１コイル端末２１ｈの列と第２コイルエンド部列２０２との間には、隙間Ｓが、スロット１３の第１層から突出した傾斜部２１ｈ’とスロット１３の第２層から突出した傾斜部２１ｆ’との間に形成される。さらに、第２コイル端末２１ｊの列と第２コイルエンド部列２０２との間には、隙間Ｓが、スロット１３の第３層から突出した傾斜部２１ｆ’とスロット１３の第４層から突出した傾斜部２１ｊ’との間に形成される。

なお、スロット１３の第２層から突出した傾斜部２１ｆ’とスロット１３の第３層から突出した傾斜部２１ｆ’とが、導体線１９の第２コイルエンド２０ｂを構成する部分の、径方向に隣接する導体部に相当する。また、スロット１３の第１層から突出した傾斜部２１ｈ’とスロット１３の第２層から突出した傾斜部２１ｆ’とが、導体線１９の第２コイルエンド２０ｂを構成する部分の、径方向に隣接する導体部に相当する。さらに、スロット１３の第３層から突出した傾斜部２１ｆ’とスロット１３の第４層から突出した傾斜部２１ｊ’とが、導体線１９の第２コイルエンド２０ｂを構成する部分の、径方向に隣接する導体部に相当する。

そこで、図１０および図１１に示されるように、円環状に作製された相間絶縁材としての第２絶縁紙１５２が第１コイルエンド２０ａ側から電機子巻線２０に装着され、円環状に作製された相間絶縁材としての第１および第３絶縁紙１５１，１５３が第２コイルエンド２０ｂ側から電機子巻線２０に装着される。そして、図１２および図１３に示されるように、第１絶縁紙１５１は、第３直線部２１ｃと第４直線部２１ｄとの間を通って第１コイルエンド２０ａ側に移動され、第１コイルエンド部２１ｅ内の隙間Ｓに挿入される。また、第２絶縁紙１５２は、第２直線部２１ｂと第３直線部２１ｃとの間を通って第２コイルエンド２０ｂ側に移動され、第２コイルエンド部２１ｆ内の隙間Ｓに挿入される。さらに、第３絶縁紙１５３は、第１直線部２１ａと第２直線部２１ｂとの間を通って第１コイルエンド２０ａ側に移動され、第３コイルエンド部２１ｇ内の隙間Ｓに挿入される。

このように、第１，第２および第３絶縁紙１５１，１５２，１５３は、それぞれ、第１から第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ内に挿入されて周方向に延びるように第１から第３コイルエンド部列２０１，２０２，２０３に配設される。そして、第１，第２および第３絶縁紙１５１，１５２，１５３の平均径は、それぞれ、電機子巻線２０の配設された状態で、Φｘ１、Φｘ２、Φｘ３となる。

なお、図示していないが、第１絶縁紙１５１および第３絶縁紙１５３を、第２コイル端末２１ｊの列と第２コイルエンド部列２０２との間の隙間、および第１コイル端末２１ｈの列と第２コイルエンド部列２０２との間の隙間に挿入してもよい。

ここで、第１絶縁紙１５１は、図１４から図１７に示されるように、長尺帯状に作製され、かつ緩衝材１６５が一面に塗布され、緩衝材１６５が外側を向くように、幅方向の中央部で山折りされた絶縁性シート材１６０を、円環状に丸めて構成されている。そして、幅方向の中央部で山折りされた絶縁性シート材１６０は、内周側シート材１６１と外周側シート材１６２が径方向に積層された２層構造に構成され、その一端側では、内周側シート材１６１が外周側シート材１６２より突出し、他端側では、外周側シート材１６２が内周側シート材１６１より突出している。そこで、図１８に示されるように、絶縁性シート材１６０を円環状に丸めた際に、内周側シート材１６１の突出部分１６１ａと外周側シート材１６２の突出部分１６２ａが径方向に重なり合っている。さらに、図１６および図１８に示されるように、スリット１６３が、それぞれ、外周側シート材１６２の幅方向の一端から他端に至るように形成されて、周方向に一定の間隔で配列されている。

絶縁性シート材１６０は、例えば、ポリイミド、アラミド、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの絶縁材料で作製される。緩衝材１６５は、発泡剤が添加された電気絶縁性を有するエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂から構成され、常温では固化されて接着性を発揮せず、熱硬化性樹脂の硬化温度以上の温度に加熱されて接着性を発揮するとともに、内部に気泡群が発生して、厚みが増加した状態で硬化する性質を有する発泡接着剤が用いられる。
なお、第２および第３絶縁紙１５２，１５３は、第１絶縁紙１５１と同様に構成されているので、その説明を省略する。

ついで、第１から第３絶縁紙１５１，１５２，１５３が配設された電機子巻線２０を、緩衝材１６５の硬化温度以上の温度に保持された炉内に投入する。これにより、緩衝材１６５は、接着性を発揮するとともに、内部に気泡群が発生して、厚みが増加する。そこで、図１９に示されるように、第１から第３絶縁紙１５１，１５２，１５３は径方向に膨らみ、第１、第２および第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ内の隙間Ｓに充填される。そして、第１から第３絶縁紙１５１，１５２，１５３が、緩衝材１６５により第１、第２および第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｆ，２１ｇに接着される。同時に、緩衝材１６５は、分子間に架橋反応が起こり、二次元的網目構造となり、膨張した状態で硬化される。これにより、第１から第３絶縁紙１５１，１５２，１５３が、第１から第３コイルエンド部列２０１，２０２，２０３内に固定状態に配設される。

ついで、径方向に１列に配列した第１から第４直線部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの各列にスロットセル１４が装着される。さらに、図２０に示されるように、３０個の鉄心ブロック１２が、ティース１２ｂを第１から第４直線部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの列間の径方向外方に位置させるように、電機子巻線２０の外周側に略等角ピッチで配列される。
ついで、３０個の鉄心ブロック１２を同時に径方向内方に移動させる。この鉄心ブロック１２の径方向内方への移動により、ティース１２ｂが第１から第４直線部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの列間に挿入される。そして、隣り合う鉄心ブロック１２のコアバック部１２ａの周方向側面同士が当接し、鉄心ブロック１２の径方向内方への移動が阻止される。

これにより、図２１に示されるように、鉄心ブロック１２が、コアバック部１２ａの周方向側面同士を当接させて円環状に配列し、電機子鉄心１１を構成する。また、第１から第４直線部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの各列がスロット１３内に収納され、電機子巻線２０が電機子鉄心１１に装着される。ついで、第１コイル端末２１ｈおよび第２コイル端末２１ｊに所望の結線処理が施され、電機子１０が得られる。

この実施の形態１によれば、第１から第３絶縁紙１５１，１５２，１５３が、発泡剤が添加された熱硬化性樹脂により構成され、常温では固化されて接着性を発揮せず、熱硬化性樹脂の硬化温度以上の温度に加熱されて接着性を発揮するとともに、内部に気泡群が発生し、厚みが増加した状態で硬化する性質を有する緩衝材１６５を、絶縁性シート材１６０の一面に形成して構成されている。そして、第１から第３絶縁紙１５１，１５２，１５３を第１から第３コイルエンド部列２０１，２０２，２０３に配設した後、緩衝材１６４を構成する熱硬化性樹脂の硬化温度以上の温度に加熱して、緩衝材１６５を膨張させて、第１から第３絶縁紙１５１，１５２，１５３を第１から第３コイルエンド部列２０１，２０２，２０３に接着固定している。

したがって、第１から第３絶縁紙１５１，１５２，１５３を第１から第３コイルエンド部列２０１，２０２，２０３に配設した後、ワニスをコイルエンド２０ａ，２０ｂに含浸、硬化させる工程が不要となり、製造コストを低減できる。また、電機子巻線２０のコイルエンド２０ａ，２０ｂにおける位相の異なるコイル２１間に第１から第３絶縁紙１５１，１５２，１５３が挿入されているので、位相の異なるコイル２１間の電気絶縁性が確保される。さらに、第１から第３絶縁紙１５１，１５２，１５３を第１から第３コイルエンド部列２０１，２０２，２０３に接着固定されているので、回転電機１００の稼働時の振動により、第１から第３絶縁紙１５１，１５２，１５３の位置ずれや損傷の発生が抑制され、位相の異なるコイル２１間の電気絶縁性が確保される。

また、緩衝材１６５が常温で固化となり、接着性を発揮できない状態であるので、第１から第３絶縁紙１５１，１５２，１５３の取り扱い性がよく、緩衝材１６５がツール等に付着することがない。
また、第１から第３絶縁紙１５１，１５２，１５３を第１から第３コイルエンド部列２０１，２０２，２０３に配設する際に、絶縁性シート材１６０がコイル２１を構成する導体線１９に擦れて損傷するような事態の発生が緩衝材１６５により抑制される。これにより、電機子巻線２０のコイルエンド２０ａ，２０ｂにおける位相の異なるコイル２１間の電気絶縁性が向上される。

また、硬化した緩衝材１６５は、気泡群が内部に存在しているので、緩衝材１６５は、一般的に用いられるエポキシワニスやアクリルワニスと比較して、柔軟性を有する。したがって、緩衝材１６５が、回転電機１００の稼働時に、電機子巻線２０に加わる振動を吸収し、電機子巻線２０の耐振性が向上される。

また、第１から第３絶縁紙１５１，１５３，１５２が第１から第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ内に充填されるので、コイル２１間の相対的な動きが拘束され、コイルエンド２０ａ，２０ｂの剛性が高められる。また、第１から第３絶縁紙１５１，１５３，１５２が第１から第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ内で移動しないので、第１から第３絶縁紙１５１，１５３，１５２の摩耗に起因する損傷発生が抑制される。

また、第１から第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｆ，２１ｇの隙間Ｓを広くしても、加熱により、第１から第３絶縁紙１５１，１５３，１５２が第１から第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ内に充填される。したがって、第１から第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｆ，２１ｇの隙間Ｓを広くして、第１から第３絶縁紙１５１，１５３，１５２の装着作業性を高めつつ、第１から第３絶縁紙１５１，１５３，１５２の固着を行うことができる。

また、第１から第３絶縁紙１５１，１５３，１５２は、それぞれ、緩衝材１６５が一面に形成された絶縁性シート材１６０を幅方向の中央部で山折りして、内周側シート材１６１と外周側シート材１６２とが径方向に積層された２層構造に作製されている。そこで、第１から第３絶縁紙１５１，１５３，１５２は、緩衝材１６５が一面に形成された２枚の絶縁性シート材を積層して第１から第３絶縁紙を構成する場合と同等の電気絶縁性を得ることができる。したがって、第１から第３絶縁紙１５１，１５３，１５２を用いることにより、部品点数を削減でき、生産性を向上させることができる。

また、第１から第３絶縁紙１５１，１５３，１５２は、緩衝材１６５が一面のみに形成された絶縁性シート材１６０を幅方向の中央部で山折りして構成されている。そこで、緩衝材１６５を絶縁性シート材１６０の両面に形成する必要がなく、製造コストを低減できる。

また、スリット１６３が、それぞれ、絶縁性シート材１６０の外周側シート材１６２の幅方向の一端から他端に至るように形成されて、周方向に複数配列されている。そこで、絶縁性シート材１６０を円環状に丸める際に、内周側シート材１６１と外周側シート材１６２との内外径差に起因する内周側シート材１６１を周方向に圧縮する力が発生しない。そこで、絶縁性シート材１６０を円環状に丸める際に、内周側シート材１６１にしわが発せしにくくなり、コイルエンド２０ａ，２０ｂの小型化が図られる。

なお、上記実施の形態１では、第１から第３絶縁紙がコイルエンドに配設された電機子巻線を炉内に投入して、第１から第３絶縁紙の緩衝材を加熱しているが、第１から第３絶縁紙の緩衝材の加熱方法はこれに限定されず、例えば、電機子の製造工程において、通電加熱や誘導加熱により、電機子巻線に電流を流して、第１から第３絶縁紙の緩衝材を加熱してもよい。また、回転電機の稼働時の電機子巻線での発熱を利用して、第１から第３絶縁紙の緩衝材を加熱してもよい。この場合、電機子の製造工程での第１から第３絶縁紙の緩衝材の加熱工程が不要となり、製造コストを低減することができる。

また、上記実施の形態１では、第１から第３絶縁紙が長尺帯状体を丸めて円環状に作製されているが、第１から第３絶縁紙は長尺帯状体を丸めて円弧状に作製されてもよい。

また、上記実施の形態１では、第１から第３絶縁紙を構成する緩衝材として発泡接着剤を用いているが、緩衝材は、加熱時に、必ずしも接着性を発揮する必要はなく、発泡剤が添加された絶縁性を有する、接着性を発揮しない熱硬化性樹脂から構成され、常温では固化状態となり、硬化温度以上の温度に加熱されて、内部に気泡群が発生し、厚みが増加した状態で硬化する性質を有していればよい。この場合、第１から第３絶縁紙がコイルエンドに配設された後、加熱することで、緩衝材の厚みが増加して、緩衝材がコイルエンド部に押し当てられる。そして、緩衝材がコイルエンド部に押し当てられた状態で硬化し、第１から第３絶縁紙がコイルエンド部に固定状態に保持される。

また、上記実施の形態１では、常温では固化されて接着性を発揮しない緩衝材を用いているが、常温では半固化状態で弱い接着性をもち、硬化温度以上の温度に加熱されて、強い接着性を発揮するとともに、内部に気泡群が発生し、膨張した状態で硬化する緩衝材でもよい。

また、上記実施の形態１では、コイルが、導体線をδ字状のコイルパターンに１回巻き回して作製されているが、コイルは、導体線をδ字状のコイルパターンを２回以上巻き回して作製されたコイルでもよい。また、コイルが、導体線をδ字状のコイルパターンに１回巻き回して作製されているが、コイルは、導体線を螺旋状に巻き回して作製された、いわゆる亀甲形のコイルでもよく、２つの直線部をコイルエンド部で連結したＵ字状のコイルでもよい。

また、上記実施の形態１では、コイルエンド部が、６スロット角度間隔離れたスロットに挿入されている直線部の端部同士を連結しているが、コイルエンド部により連結される２本の直線部が挿入されるスロット間の間隔は、６スロット角度間隔に限定されず、２スロット角度間隔以上離れていればよい。

また、上記実施の形態１では、第１コイルエンド部列と第３コイルエンド部列が径方向に２層に配列されているが、第１コイルエンド部列と第３コイルエンド部列が軸方向に２層に配列されてもよい。つまり、第１コイルエンド部列が第３コイルエンド部列の外側に位置するように配列されてもよい。例えば、４本の直線部がスロット内に径方向に１列に並んで挿入されている場合、第１コイルエンド部が第１層と第４層に位置する直線部の端部同士を連結し、第３コイルエンド部が第２層と第３層に位置する直線部の端部同士を連結することで、第１コイルエンド部列と第３コイルエンド部列が軸方向に２層に配列される構成を実現できる。そして、相間絶縁紙は、第１コイルエンド部のスロットの第１層から突出する傾斜部と第３コイルエンド部のスロットの第２層から突出する傾斜部との間、第３コイルエンド部列のスロットの第２層と第３層から突出する傾斜部間、および第３コイルエンド部のスロットの第３層から突出する傾斜部と第１コイルエンド部のスロットの第４層から突出する傾斜部との間のそれぞれに挿入される。

１０電機子、１１電機子鉄心、１３スロット、１９導体線、２０電機子巻線、２０ａ第１コイルエンド、２０ｂ第２コイルエンド、２１コイル、２１ｅ第１コイルエンド部、２１ｅ’ 傾斜部（導体部）、２１ｆ第２コイルエンド部、２１ｆ’ 傾斜部（導体部）、２１ｇ第３コイルエンド部、２１ｇ’ 傾斜部（導体部）、２１ｈ’ 傾斜部（導体部）、２１ｊ’ 傾斜部(導体部）、１５１第１絶縁紙（相間絶縁材）、１５２第２絶縁紙（相間絶縁材）、１５３第３絶縁紙（相間絶縁材）、１６０絶縁性シート材、１６１内周側シート材、１６２外周側シート材、１６３スリット、１６５緩衝材、２０１第１コイルエンド部列、２０２第２コイルエンド部列、２０３第３コイルエンド部列。

Claims

スロットが周方向に配列された円環状の電機子鉄心と、上記電機子鉄心に装着された電機子巻線と、上記電機子巻線のコイルエンドに配設された相間絶縁材と、を備えた回転電機の電機子において、
上記電機子巻線は、それぞれ、絶縁被覆された導体線により構成されている複数の分布巻きのコイルを備え、
上記相間絶縁材は、厚み方向を径方向として、上記導体線の上記コイルエンドを構成する部分の、径方向に隣接する導体部間に挿入されて周方向に延びるように配設された帯状の絶縁性シート材、および上記絶縁性シート材の一面に形成され、内部に気泡群を有して径方向に隣接する上記導体部間に充填された絶縁性の緩衝材を有し、
上記緩衝材は、上記絶縁性シート材の一面にのみ形成され、
上記絶縁性シート材は、上記緩衝材が外側を向くように、幅方向の中央部で山折りされて、内周側シート材と外周側シート材とが径方向に積層される２層構造に構成されている回転電機の電機子。
スリットが、それぞれ、上記外周側シート材の幅方向の一端から他端に至るように上記外周側シート材に形成されて、周方向に複数配列されている請求項１記載の回転電機の電機子。
上記緩衝材は、発泡剤が添加された熱硬化性樹脂からなる発泡接着剤を硬化した物である請求項１又は請求項２記載の回転電機の電機子。