特許 7417820 回転電機の巻線および回転電機の固定子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-11

(45)【発行日】2024-01-19

(54)【発明の名称】回転電機の巻線および回転電機の固定子

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/34 20060101AFI20240112BHJP

   H02K 3/48 20060101ALI20240112BHJP

【ＦＩ】

H02K3/34 C

H02K3/34 D

H02K3/48

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020095766

(22)【出願日】2020-04-28

(65)【公開番号】P2021129490

(43)【公開日】2021-09-02

【審査請求日】2023-03-03

(31)【優先権主張番号】P 2020038237

(32)【優先日】2020-02-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】305011787

【氏名又は名称】睦月電機株式会社

(72)【発明者】

【氏名】睦月 伸季

【審査官】中島 亮

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５５－１０６４３９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５７－１０４７４５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０１２／１３７２７３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ３／３０－ ３／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項5】

絶縁されていない複数本の導線が層間空隙を介して積層された巻線が回転電機の固定子のスロット内に装着された回転電機の固定子において、請求項１から４の何れかひとつに記載の回転電機の巻線における巻線形態に相当する巻線が前記スロットに装着されていることを特徴とする回転電機の固定子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発電機や電動機等の回転電機の固定子のスロットに装着する巻線およびその巻線が装着された回転電機の固定子に関する。

【背景技術】

【0002】

発電機や電動機等の回転電機の固定子のスロットに装着する巻線において、絶縁されていない複数本の導線が絶縁材を介して積層される巻線として前記絶縁材を絶縁シート材で前記複数本の導線を巻回して束ねて絶縁被覆させる回転電機の巻線はコンパクトに形成されるので、回転電機の小型軽量化に適用できる。

【0003】

この種の回転電機の巻線は、例えば、特許文献１に示すように、平角導線を熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂でできた融着性樹脂塗布絶縁テープを巻いて複数本の平角絶縁電線を形成し、この複数本の平角絶縁電線を他の外周絶縁テープで束ねてできた転移電線が提案されている。

【0004】

しかし、特許文献１による複数本の平角絶縁電線は複数本の導線が絶縁材を介して積層される回転電機の巻線に相当するが、導線の層間に絶縁材を形成する作業と複数本の導線を束ねる作業とを同時に行うことはできない。

【0005】

また、特許文献２においては、多層配列した導体に対して１枚のシート状絶縁物を各導体の相互対向面間（層間空隙）および各導体の両端面を包囲するようにジグザグに折り込んだ絶縁導体が回転電機の回転子の巻線スロットに巻装されることが提案されている。

【0006】

しかし、特許文献２による絶縁導体は複数本の導線が１枚の絶縁材を介して積層される回転電機の巻線に相当するが、１枚の絶縁材を固着することが記載されておらず、層間空隙を処理して導線を折り曲げて結線する作業における絶縁性を向上させることが記載されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開平７－２３５２２１号公報

【文献】公開実用昭和５２－３７２５３号公報（第４図）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、上記の問題点を解消するために絶縁されていない複数本の導線を簡単な作業で絶縁して積層した巻線とするとともにその巻線の導線を折り曲げて結線する作業における絶縁性を向上させるようにした回転電機の巻線およびその巻線が装着された回転電機の固定子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】

【0009】

本発明の回転電機の巻線に係る請求項１に記載の発明は、絶縁されていない複数本の導線が絶縁シート材で絶縁された層間空隙を介して積層される回転電機の巻線において、前記絶縁シート材を前記層間空隙に密着させる厚さとし、同じ絶縁シート材で導線の外周を袋状に被覆するように巻回して導線を積層状態に束ねて、前記導線の外周で前記絶縁シート材同士を固着させて、巻回された絶縁シート材の側面における前記層間空隙に層間絶縁補強材を入れ込みかつ前記側面から突出するように形成されていることを特徴とする。同請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転電機の巻線で、前記絶縁シート材は表層部と前記表層部よりも表面積の小さな内層部からなる２層でできており、前記絶縁シート材の側面における前記層間空隙に形成された前記層間絶縁補強材の表面が前記層間空隙内で前記絶縁シート材の前記表層部の内面に接合されていることを特徴とする。同請求３に記載の発明は、請求項１または２に記載の回転電機の巻線で、前記絶縁シート材は発泡絶縁材を有し、前記発泡絶縁材が発泡膨張した際に前記絶縁シート材が前記層間空隙に密着することを特徴とする。同請求４に記載の発明は、請求項１から３の何れかひとつに記載の回転電機の巻線で、前記絶縁シート材で前記導線の外周を袋状に複数巻回して被覆したことを特徴とする。また、本発明の回転電機の固定子に係る請求項５に記載の発明は、絶縁されていない複数本の導線が層間空隙を介して積層された巻線が回転電機の固定子のスロット内に装着された回転電機の固定子において、請求項１から４の何れかひとつに記載の回転電機の巻線における巻線形態に相当する巻線が前記スロットに装着されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

絶縁されていない複数本の導線が絶縁シート材で絶縁された層間空隙を介して積層される回転電機の巻線において、本発明の回転電機の巻線は、前記絶縁シート材を前記層間空隙に密着させる厚さとし、同じ絶縁シート材で導線の外周を袋状に被覆するように巻回して導線を積層状態に束ねて、前記導線の外周で前記絶縁シート材同士を固着させて、巻回された絶縁シート材の側面における前記層間空隙に層間絶縁補強材を入れ込みかつ前記側面から突出するように形成されているので、簡単な作業で絶縁されていない複数本の導線を絶縁して積層した回転電機の巻線とすることができ、その巻線が回転電機の固定子のスロット内に装着された状態で導線を折り曲げて結線する作業において導線間の絶縁性を損なわず容易に結線作業を行うことができ、前記回転電機の巻線における巻線形態に相当する巻線が前記スロットに装着された回転電機の固定子が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の回転電機の巻線を示す平面図である。

【図2】図１のＸ－Ｘ断面図である。

【図3】本発明の回転電機の巻線を製造するプロセスを示す工程図である。

【図4】本発明の絶縁シート材を巻回して導線を束ねる製造工程における装置の実施形態１を示す正面図である。

【図5】同上装置の平面図である。

【図6】同上導線を束ねる製造工程における巻回作業の実施形態１の準備状態を示す模式図である。

【図7】同上巻回作業の実施形態１における第１段階の模式図である。

【図8】同上巻回作業の実施形態１における第２段階の模式図である。

【図9】同上巻回作業の実施形態１における仕上げ作業の模式図である。

【図10】本発明の絶縁シート材を巻回して導線を束ねる製造工程における装置の実施形態２を示す正面図である。

【図11】図１０のＹ－Ｙ部分断面図で、図１１（ａ）は導線の移動法の実施形態１を示し、図１１（ｂ）は導線の移動法の実施形態２を示す。

【図12】同上導線を束ねる製造工程における巻回作業の実施形態２の準備状態を示す模式図である。

【図13】同上巻回作業の実施形態２における第１段階の模式図である。

【図14】同上巻回作業の実施形態２における第２段階の模式図である。

【図15】同上巻回作業の実施形態２における第３段階の模式図である。

【図16】同上巻回作業の実施形態２における第４段階の模式図である。

【図17】同上巻回作業の実施形態２における第５段階の模式図である。

【図18】同上巻回作業の実施形態２における第６段階の模式図である。

【図19】同上巻回作業の実施形態３における第１段階の模式図である。

【図20】同上巻回作業の実施形態３における第２段階の模式図である。

【図21】同上巻回作業の実施形態３における第３段階の模式図である。

【図22】（ａ）同上巻回作業の実施形態３における第４段階の模式図である。（ｂ）同上巻回作業の実施形態３における仕上げ作業の模式図である。

【図23】本発明の層間絶縁補強材を形成する製造工程の実施形態１にもちいる回転電機の巻線を示す平面図である。

【図24】同上製造工程でできた回転電機の巻線を示す平面図である。

【図25】本発明の層間絶縁補強材を形成する製造工程の実施形態２にもちいる絶縁シート材の斜視図である。

【図26】同上導線を束ねる製造工程における巻回作業の準備状態を示す模式図である。

【図27】同上巻回作業の模式図である。

【図28】同上巻回作業により絶縁シート材の巻回した側面内に層間絶縁補強材を形成してできた回転電機の巻線を示す平面図である。

【図29】図２８におけるＸ部位の拡大図で、層間絶縁補強材を形成する製造工程における巻線の断面図である。

【図30】同上巻線において層間絶縁補強材を形成した巻線の断面図である。

【図31】図３２のＺ－Ｚ断面図である。

【図32】本発明の巻線が回転電機の固定子のスロットに装着された部分断面図である。

【図33】（ａ）本発明の回転電機の固定子に挿入される絶縁シート材が巻回された擬似導線を示す平面図である。（ｂ）同上（ａ）のＸ１－Ｘ１断面図である。（ｃ）擬似導線に絶縁シート材が巻回される模式図である。

【図34】（ａ）絶縁シート材が巻回された擬似導線が回転電機の固定子に挿入される状態を示す平面図である。（ｂ）絶縁シート材が巻回された擬似導線が回転電機の固定子に挿入された状態を示す平面図である。（ｃ）同上（ｂ）のＹ１－Ｙ１断面図である。（ｄ）絶縁シート材が巻回された擬似導線が本発明の巻線の導線により押し込まれて回転電機の固定子のスロット内で置き換えられる状態を示す平面図である。

【図35】（ａ）本発明の回転電機の固定子に挿入される絶縁シート材が巻回された導線を示す平面図である。（ｂ）同上（ａ）のＺ１－Ｚ１断面図である。（ｃ）本発明の巻線がスロットに装着された状態の回転電機の固定子を示す部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

【0013】

図１および図２は、絶縁されていない長尺状の複数本の導線が絶縁シート材で絶縁された層間空隙を介して積層される回転電機の巻線を示す。

【0014】

図１および図２において、巻線１は、絶縁されていない長尺状の複数本の導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄからなる導線２の層間空隙４に絶縁シート材３を密着させるように、絶縁シート材３を層間空隙４に密着させる厚さとし、同じ絶縁シート材３で導線２の外周を袋状に被覆するように巻回して導線２を積層状態に束ねて、その導線２の外周で絶縁シート材３同士を固着させて、巻回された絶縁シート材３の側面６における層間空隙４に層間絶縁補強材７を入れ込みこの層間絶縁補強材７を側面６から突出するように形成されている。この場合、絶縁シート材３は、導線２の外周を袋状に被覆するように巻回させる絶縁シート材３Ａと、層間空隙４に密着させる絶縁シート材３Ｂとからなる。この巻線１は、回転電機の固定子のスロット内に装着された状態で長尺状の導線２を折り曲げて長尺状の導線２の両端位置において図示しないが結線される。この発明において絶縁とは電気的絶縁をいう。

【0015】

この導線２は絶縁されていない銅（含む合金）、アルミニウム（含む合金）などの電気導電性のある素材でできており、形状としては平板状を示すが丸線状であってもよい。また、導線２の本数は４本で４段に１列を図示するが、４段以上および２列以上で積層されてもよい。図１および図２において、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄはそれぞれ１段目（最上部）の導線、２段目の導線、３段目の導線、４段目（最下部）の導線であり、これらを導線２と総称する。

【0016】

また、この絶縁シート材３は、層間空隙４に密着させるシートでできており、その厚さＴは５μｍ～３００μｍであり、その素材は、絶縁性があるとともに耐熱性および可撓性さらに耐衝撃性を満たす素材で、ポリフェニレンサルファイド樹脂やポリエチレンナフタレート樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂やポリエステル樹脂やポリアミド樹脂や液晶ポリマーなどの熱可塑性樹脂や可撓性エポキシ樹脂やポリイミド樹脂やフッ素樹脂などの熱硬化性樹脂さらにはデュポン社製商品名ノーメックスのようなアラミド紙や発泡性樹脂が例示できる。図１および図２において絶縁シート材３は導線２を袋状に被覆して積層状態にする絶縁シート材３Ａと層間空隙４を絶縁する絶縁シート材３Ｂとからなり、絶縁シート材３を単層で例示するが、後述する２層で構成してもよい。

【0017】

絶縁されていない長尺状の複数本の導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄからなる導線２における層間空隙４は、導線２Ａと導線２Ｂ間、導線２Ｂと導線２Ｃ間および導線２Ｃと導線２Ｄ間のように積層状態の導線２における隣接する導線２の間隔であり、その層間空隙４に密着される絶縁シート材３は絶縁シート材３Ｂであり、その厚さＴは隣接する導線２の間隔と同じ大きさであるので、図２のような導線２が積層された断面図においては、図示する符号「４」を省略しているが、層間空隙４の部位は絶縁シート材３Ｂの部位と同じである。また、図１に示す絶縁シート材３が巻回された側面６における層間空隙４には絶縁材でできた層間絶縁補強材７が入れ込まれ層間絶縁補強材７が側面６から突出されている。この層間絶縁補強材７の形成により、層間空隙４における絶縁材の沿面距離を大きくすることができるとともに絶縁シート材３が巻回された側面６で導線２を折り曲げて結線するに際し、導線２間の絶縁性を損なわず容易に結線作業を行うことができる。

【0018】

（回転電機の巻線を製造するプロセス）
図３は、回転電機の巻線を製造するプロセスを示す工程図である。

【0019】

図３において、回転電機の巻線を製造するプロセスは、絶縁シート材を巻回して導線を束ねる製造工程１０１と層間絶縁補強材を形成する製造工程１０２とからなる。

【0020】

（絶縁シート材を巻回して導線を束ねる製造工程）
絶縁シート材を巻回することにより複数の導線を積層状態に束ねてできる巻線において絶縁シート材の巻回作業の３つの実施形態について模式図にもとづき、以下説明する。なお、その説明において、絶縁シート材３は、導線２の外周を袋状に被覆するように巻回させる絶縁シート材３Ａと、層間空隙４に密着させる絶縁シート材３Ｂとからなるが同じシートでできているので、絶縁シート材３Ａおよび絶縁シート材３Ｂと明示する必要のない説明においては、総括して絶縁シート材３と記載する。

【0021】

（導線に絶縁シート材を巻回して導線を束ねる製造工程の実施形態１）
図４～図９は、絶縁シート材を巻回して導線を束ねる製造工程１０１における装置および作業概念の実施形態１を示す。

【0022】

図４および図５は、絶縁シート材を巻回して導線を束ねる装置において導線を移動させて層間空隙を形成する機能をもたせる装置を示す。

【0023】

図４および図５において、載置台Ｂに固定した支持具Ｃと載置台Ｂ上で可動自在に設けた支持具Ｄとを絶縁シート材３を介して対面させている。支持具Ｃは複数本（図４および図５においては２本）の導線２Ａ、２Ｃのそれぞれを把持する導線把持アームＣ１を備えており、この導線把持アームＣ１は導線２Ａ、２Ｃ間に空間部４０を形成するように離間している。一方、支持具Ｄは複数本（図４および図５においては２本）の導線２Ｂ、２Ｄのそれぞれを把持する導線把持アームＤ１を備えており、これらの導線把持アームＤ１も同様に離間して、支持具Ｄを支持具Ｃの方向に移動させて導線２Ｂが空間部４０に配置するようにしている。空間部４０の大きさは、導線２Ｂが空間部４０に配置した際に、導線２Ａと２Ｂ導線２Ｂと２Ｃおよび導線２Ｃと２Ｄにより層間空隙４が形成される大きさに設定されている。また、絶縁シート材３は所定の長さＬ１の大きさで支持具Ｃと支持具Ｄとの間に絶縁シート材３の一端（図４および図５においては上端）で吊り具Ａにて吊り下げられている。この絶縁シート材３における所定の長さＬ１は導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄに絶縁シート材３を巻回して導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを積層状態に束ねる長さ以上に設定している。

【0024】

図６～図９は、導線に絶縁シート材を巻回して導線を積層状態に束ねる導線を積層する巻回作業の模式図を示す。

【0025】

図６において、巻回作業を開始する前に最上部にある導線２Ａで導線２Ｂ側の表面（図６においては右側表面）に絶縁シート材３を支持させて巻回開始端５とし、導線２Ｂと導線２Ｄを矢印方向に押し込む移動を開始することにより導線２Ａと導線２Ｂ、導線２Ｂと導線２Ｃおよび導線２Ｃと導線２Ｄが隣接して層間空隙４が形成される巻回作業の準備をする。

【0026】

図７において、導線２Ｂおよび２Ｄを巻回▲１▼に示す通り矢印方向に押し込むことにより、導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄにおける層間空隙４には絶縁シート材３Ｂが形成され、最下端の導線２Ｄの表面（図７においては左側表面）に絶縁シート材３Ａが形成されて、導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが積層状態の導線２となるように形成される。

【0027】

図８において、引き続き、絶縁シート材３を巻回▲２▼、▲３▼、▲４▼および▲５▼に示す通り、最下部の導線２Ｄにある絶縁シート材３を右方、上方、左方および下方へと順に矢印方向に巻回して導線２Ｄの巻回終了端５１に至るようにして最初の絶縁シート材３とを重合させて巻回終了端５１とし絶縁シート材３同士を固着しており、その固着法としては例えばレーザを照射して溶融固着するようにして絶縁シート材３を袋状にして導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを被覆するように巻回してこれら導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが積層状態に束ねられる。なお、巻回▲２▼、▲３▼、▲４▼および▲５▼に示す絶縁シート材３の巻回数については１回巻を例示しているが、２回以上巻回してもよい。このようにして、巻線１は、絶縁シート材３を層間空隙４に形成するとともに同じ絶縁シート材３でこれら導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの外周を袋状にして被覆するように巻回してこれら導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを積層状態に束ねてできているので、簡単な作業で回転電機の巻線を提供することができるとともに絶縁シート材３を巻回方向とは逆方向に巻き戻しを行えば、積層した導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄから絶縁シート材３を分離する作業が容易にできる。なお、絶縁シート材３を固着して、余剰の絶縁シート材３があれば、絶縁シート材３を切断すればよい。

【0028】

図９は、上記巻回作業により得た巻線について補足する仕上げ作業を示す。

【0029】

図９において、上記巻回作業により得た巻線１において、絶縁シート材３が積層された導線２の外周に密着される状態を向上させ、巻線１の外周面で絶縁シート材３が平坦となって回転電機の固定子のスロットに装着しやすくするために、巻線１の外周面の全面をプレスＰで押圧して平坦にする。この場合、絶縁シート材３が熱可塑性樹脂でできておれば、プレスＰを加熱して加熱圧着させてもよい。

【0030】

（導線に絶縁シート材を巻回して導線を束ねる製造工程の実施形態２）
図１０～図１８は、絶縁シート材を巻回して導線を束ねる製造工程１０１における装置および作業概念の実施形態２を示す。

【0031】

図１０および図１１は、長尺状の導線に絶縁シート材を巻回する装置において層間空隙を形成してその空間空隙に絶縁シート材を形成する機能をもたせる装置を示す。

【0032】

図１０および図１１において、長尺状の導線２Ａと導線２Ｂとは近接させて絶縁シート材３を挟着させる層間空隙４を形成しており、長尺状の導線２Ｃと導線２Ｄとは絶縁シート材３を挟着せずに離間しており、長尺状の導線２Ｂと導線２Ｃとは間隔Ｌ２で離間して絶縁シート材３が巻回される作業の準備状態にある。絶縁シート材３を巻回する装置は、長尺状の導線２Ａ、２Ｂおよび導線２Ｃ、２Ｄにおけるそれぞれの両端（図においては上下端）を把持する把持可動アームＧ１およびＧ２と、それぞれの把持可動アームＧ１およびＧ２を回動させる回転軸Ｈ１およびＨ２と、回転軸Ｈ１およびＨ２を軸支させる軸受部Ｑ１およびＱ２と、この軸受部Ｑ１およびＱ２を移動自在に配置させる上方の基台Ｅおよび下方の基台Ｆとからなる。各把持可動アームＧ１およびＧ２は絶縁シート材３を挟着するように導線２Ａと２Ｂをおよび導線２Ｃと２Ｄをそれぞれ近接したり遠ざける開閉アームである。この把持可動アームＧ１およびＧ２により導線２Ａと２Ｂをおよび導線２Ｃと２Ｄをそれぞれ近接したり遠ざける方法として、図１１（ａ）に示す導線の移動法の実施形態１においては導線２Ａと導線２Ｂを例示して導線２Ｂを導線２Ａに近接するように横方向に移動させ、図１１（ｂ）に示す導線の移動法の実施形態２においては導線２Ａと導線２Ｂを例示して導線２Ｂを導線２Ａに近接するように縦方向に移動させる。この例示方法により、導線２Ａ、２Ｂにおいて絶縁シート材３を挟着して層間空隙４に絶縁シート材３Ｂが形成される。

【0033】

図１２は、図１０および図１１に示す絶縁シート材３が巻回されるようにした装置をもちいて、絶縁シート材３の両端をそれぞれ支持具Ａ１および支持具Ｂ１にて支持して、導線２Ｃと２Ｄにおいては遠ざけた状態で、導線２Ａと導線２Ｂは近接させて絶縁シート材３を挟着させることにより層間空隙４に絶縁シート材３Ｂを形成する巻回作業を準備する。

【0034】

図１３は、図１２に示す巻回準備の作業に続いて、把持可動アームＧ１を回転させて、導線２Ａと導線２Ｂを矢印方向に回転を開始する巻回作業の第１段階を示す模式図である。導線２Ａと導線２Ｂを回転させることにより、導線２Ａと導線２Ｂとの間の層間空隙４には絶縁シート材３Ｂが形成される。なお、図において破線部は支持具Ｂ１にて支持された絶縁シート材３の部位を示す。

【0035】

図１４は、上記巻回作業の第１段階に続いて、把持可動アームＧ１をさらに回転させて、導線２Ｂと導線２Ａを横方向に絶縁シート材３Ｂを介して並設させる巻回作業の第２段階を示す模式図である。導線２Ａと導線２Ｂを回転させることにより、導線２Ａと導線２Ｂを絶縁シート材３にて袋状に被覆させて、導線２Ｂの表面（図１４においては上面）にある絶縁シート材３の巻回終了端５２を固着させて導線２Ｂと導線２Ａを横方向に絶縁シート材３Ｂを介して並設される。なお、図において破線部は上記巻回作業の第１段階と同様に支持具Ｂ１にて支持された絶縁シート材３の部位を示す。

【0036】

図１５は、巻回作業の第２段階に続いて、絶縁シート材３の他端を支持具Ｂ１にて支持させて把持可動アームＧ２を回転させて、導線２Ｂ、２Ａから離間した導線２Ｃ、２Ｄにおいて、導線２Ｃを導線２Ｄに近接させる巻回作業の第３段階を示す模式図である。導線の移動法の実施形態２を採用して導線２Ｄを縦方向に移動させて導線２Ｃと導線２Ｄとを近接させることにより、絶縁シート材３を導線２Ｃと導線２Ｄで挟着させて、導線２Ｃと導線２Ｄとの間の層間空隙４に絶縁シート材３Ｂを形成する。この場合、導線２Ｄは導線の移動法の実施形態１を採用して横方向に移動させてもよい。

【0037】

図１６は、上記巻回作業の第３段階に続いて、把持可動アームＧ２を回転させて、導線２Ｃと導線２Ｄを絶縁シート材３にて被覆させる巻回作業の第４段階を示す模式図である。導線２Ｃと導線２Ｄとを回転させ、導線２Ｄを絶縁シート材３にて被覆させることにより導線２Ｃと導線２Ｄとの間の層間空隙４には絶縁シート材３Ｂが形成されている。

【0038】

図１７は、上記巻回作業の第４段階に続いて、把持可動アームＧ２をさらに回転させることにより導線２Ｃと導線２Ｄとを回転させて、導線２Ｂ、２Ａと導線２Ｄ、２Ｃを同じ絶縁シート材３を介して横方向に並設させる巻回作業の第５段階を示す模式図である。導線２Ｃと導線２Ｄとを回転させ、導線２Ｃ、２Ｄを絶縁シート材３にて袋状に被覆させることにより、導線２Ａと導線２Ｄとの間には絶縁シート材３Ｂが形成されて、導線２Ｂ、２Ａと導線２Ｄ、２Ｃを同じ絶縁シート材３を介して横方向に並設させている。

【0039】

図１８は、上記巻回作業の第５段階に続いて、導線２Ｂ、２Ａと導線２Ｄ、２Ｃを横方向に並設させた状態で巻回終了端５３を固着させ後、絶縁シート材３を切断して、導線２Ｂ、２Ａと導線２Ｄ、２Ｃが絶縁シート材３を介して導線２Ｂ、２Ａ、２Ｄ、２Ｃを束ねて横方向に積層された回転電機の巻線１が得られる巻回作業の第６段階である。この場合、積層方向は、実施形態１と同様に縦方向に積層する状態と同じである。

【0040】

この導線に絶縁シート材を巻回して導線を束ねる製造工程の実施形態２においても、実施形態１と同様に、導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを絶縁シート材３で連続して袋状に被覆しているので、どの導線２間も絶縁シート材３で被覆ができて電気的絶縁作用の信頼性が向上する。

【0041】

（導線に絶縁シート材を巻回して導線を束ねる製造工程の実施形態３）
図１９～図２２は、絶縁シート材を巻回して導線を束ねる製造工程１０１における装置および作業概念の実施形態３を示し、以下、絶縁シート材３は剛性を有する薄厚のシートでできており、その絶縁シート材３を折り曲げて導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが左右方向に横並びに積層される巻線１を説明する。

【0042】

図１９において、絶縁シート材３は左端Ｌから右端Ｒに向かった平面状の剛性を有する薄厚の耐熱性の熱可塑性プラスチックシート材で、その素材としては、ポリフェニレンサルファイド樹脂が例示でき、この絶縁シート材３には左端Ｌおよび右端Ｒのそれぞれの近傍位置に綴じ部３０となる綴じ用角部ＬＡ、ＲＡと、導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの間を通りジグザグ状に折り曲げられる折り曲げ角部における左側の角部ＬＢおよび右側の角部ＲＢとが形成されている。これら綴じ用角部ＬＡ、ＲＡおよび左側の角部ＬＢ、右側の角部ＲＢには切り込みＮ１、Ｎ２が形成されている。この絶縁シート材３の左右方向の長さは、左右の綴じ部３０の長さと、綴じ用角部ＬＡから左側の角部ＬＢに至る長さと、ジグザグ状に折り曲げられる長さと、綴じ用角部ＲＡから右側の角部ＲＢに至る長さとの総和であって、左右の綴じ部３０の長さおよび綴じ用角部ＬＡから左側の角部ＬＢに至る長さは絶縁シート材３で左右方向に横並びに導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが積層される長さである。

【0043】

このような絶縁シート材３を用意して、絶縁シート材３の綴じ用角部ＬＡを上方に折り曲げ、綴じ用角部ＲＡを下方に折り曲げた状態で、絶縁シート材３を左側の角部ＬＢから右側の角部ＲＢに向けて押し付けて導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの間を斜め方向でジグザグ状に折り曲げることにより、図２０に示すように、導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが層間空隙４を形成して左右方向に横並びに配置される。

【0044】

次に、導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが層間空隙４を形成して左右方向に横並びに配置された状態で絶縁シート材３の左端Ｌと右端Ｒとを互いに近づく方向に押し付けることにより、図２１に示すように、絶縁シート材３は、導線２Ａと２Ｂ、導線２Ｂと２Ｃおよび導線２Ｃと２Ｄとは絶縁シート材３Ｂで密着され、導線２Ａの左側面および下面、導線２Ｂの上面、導線２Ｃの下面および導線２Ｄの上面および右側面に絶縁シート材３Ａが形成される。

【0045】

次に、図２１において絶縁シート材３の左端Ｌおよび右端Ｒを矢印方向に折り曲げることにより、図２２（ａ）に示すように、導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの上面および下面は絶縁シート材３に包囲され、さらに、絶縁シート材３の綴じ用角部ＬＡが下方におよび綴じ用角部ＲＡが上方にそれぞれ折り曲げられることにより、綴じ部３０がそれぞれ導線２Ｄの右側面および導線２Ａの左側面に接触される。そして、図２２（ｂ）に示すように導線２Ｄの右側面および導線２Ａの左側面において絶縁シート材３のそれぞれの端部５４および５５を固着させて、導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが左右方向に横並びに積層される巻線１が得られる。

【0046】

このように、巻線１は絶縁シート材３を折り曲げて導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが左右方向に横並びに積層されているが、絶縁シート材３を上下方向で縦方向に積層される場合も同様であり、また、折り曲げしやすいように折り曲げの角部に切り込みＮ１、Ｎ２を形成しているが、絶縁シート材３の素材を可撓性とするように選定してこの切り込みＮ１、Ｎ２を形成しなくてもよい。
（層間絶縁補強材を形成する製造工程）
上記絶縁シート材を巻回して導線を束ねる製造工程にて複数の導線が積層状態に束ねられた回転電機の巻線ができており、さらに、絶縁シート材が巻回された側面における層間空隙に層間絶縁補強材を形成して絶縁されていない導線の絶縁に有用な回転電機の巻線においてその層間絶縁補強材を形成する作業の２つの実施形態について、以下説明する。

【0047】

（層間絶縁補強材を形成する製造工程の実施形態１）
図２３および図２４は、層間絶縁補強材を形成する製造工程１０２の実施形態１を示す。

【0048】

図２３は、導線に絶縁シート材を巻回して導線を束ねる製造工程の実施形態１、２および３により形成された回転電機の巻線１を示し、絶縁されていない複数本の導線２が絶縁シート材３の巻回作業により導線２の外周における絶縁シート材３Ａと層間空隙４に形成した絶縁シート材３Ｂが用意されており、この絶縁シート材３Ｂは巻回された絶縁シート材３の側面６における層間空隙４に形成されている。

【0049】

図２４は、層間絶縁補強材を形成する製造工程１０２でできた回転電機の巻線１を示し、側面６には層間絶縁補強材７が入れ込まれて側面６内に形成されかつ側面６から突出されている。このような層間絶縁補強材７を形成するには、溶融した熱可塑性樹脂材や液状エポキシ樹脂を充填して層間空隙４に形成した絶縁シート材３Ｂを側面６内で溶融させて後に固化させるか、固形状の熱可塑性樹脂材や熱硬化性樹脂材を押し込んで接着剤などで接合させることが例示でき、このように層間絶縁補強材７は熱可塑性樹脂材や熱硬化性樹脂材などの電気的絶縁性のある絶縁材でできているので、層間空隙４における絶縁材の沿面距離を大きくするとともに絶縁シート材３が巻回された側面６で導線２を折り曲げて結線するに際し、導線２間の絶縁性を損なわず容易に結線作業を行うことができる。

【0050】

（層間絶縁補強材を形成する製造工程の実施形態２）
図２５～図３０は、２層の絶縁シート材３をもちいて、層間絶縁補強材を形成する製造工程１０２の実施形態２を示す。

【0051】

図２５は、層間絶縁補強材を形成する製造工程の実施形態２にもちいる平面状の絶縁シート材３を示し、この絶縁シート材３は表層部３１と表層部３１よりも表面積の小さな内層部３２からなる２層できている。表層部３１は厚さが５～３００μｍのポリフェニレンサルファイド樹脂でできたシートであり、内層部３２は厚さが２５～２００μｍのポリエチレンナフタレート樹脂でできたシートであり、全体の厚さは３０～３００μｍのシートであって、回転電機の固定子のスロットの形状・大きさや導線の積層形状・大きさとの関係で厚さを設定すればよい。また、表層部３１の内側表面（図２５においては下面）には微小凹凸面３４が形成されており、この微小凹凸面３４に接着剤もしくは溶融処理により内層部３２の表面（図２５においては上面）の接合面３３で接合されて２層に形成されており、表層部３１および内層部３２の素材は上記樹脂に限らず絶縁性のある素材であればよい。例えば、内層部３２の素材として発泡樹脂をもちい、加熱により発泡膨張する素材であってもよい。

【0052】

図２６および図２７は、上記２層で構成した絶縁シート材３をもちいて導線に絶縁シート材を巻回して導線を束ねる製造工程の実施形態１と同様な作業で、その絶縁シート材３を導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄに巻回する作業を示し、絶縁シート材３を表層部３１が導線２Ａ、２Ｃ側になるようにして導線２Ｂを空間部４０に押し込み、導線２Ａと導線２Ｂ、導線２Ｂと導線２Ｃおよび導線２Ｃと導線２Ｄをそれぞれ隣接させて層間空隙４が形成されるようにした巻線１を提供している。

【0053】

図２８において、上記表層部３１および内層部３２の２層の絶縁シート材３をもちいた巻回作業により、絶縁されていない複数本の導線２が層間空隙４を介して積層され、その層間空隙４の側面において絶縁シート材３の表層部３１が残存しているので、層間空隙４における絶縁材の沿面距離を大きくすることができる。この層間空隙４に熱可塑性樹脂材や熱硬化性樹脂材などの電気的絶縁性のある絶縁材でできている層間絶縁補強材７を入れ込むことにより、絶縁シート材３が巻回された側面６内で層間絶縁補強材７が絶縁シート材３の表層部３１の内側表面に接合されて層間絶縁補強材７が側面６から突出した巻線１が得られる。

【0054】

図２９および図３０は、図２８における絶縁シート材３が巻回された側面６の部位Ｘにおいて、図２５に示す２層の絶縁シート材３の表層部３１の内側表面にある微小凹凸面３４に代えて浮き出し部３５が形成されていることを示す。

【0055】

図２９において、浮き出し部３５は絶縁シート材３の表層部３１の外側表面のエンボス加工により内側表面に形成されて、内層部３１の表面と接合された２層の絶縁シート材３としてもちいることにより図３０に示すように、固形状の熱可塑性樹脂材や熱硬化性樹脂材でできた層間絶縁補強材７を側面６内に入れ込む際に、その挿入作業を容易にすることができる。

【0056】

層間絶縁補強材を形成する製造工程１０２における作業の実施形態２においても、絶縁シート材３が巻回された側面６内に層間絶縁補強材７が形成されているので、層間空隙４における絶縁材の沿面距離を大きくするとともに絶縁シート材３が巻回された側面６で導線２を折り曲げて結線するに際し、導線２間の絶縁性を損なわず容易に結線作業を行うことができる。

【0057】

（本発明の巻線が固定子のスロット８１に装着されている固定子）
上記層間絶縁補強材を形成する製造工程１０２における作業の実施形態２によりできた回転電機の巻線１は、図３１および図３２に示すように、同作業の実施形態１によりできた回転電機の巻線１も同様に、積層された長尺状の導線２の中間位置において絶縁シート材３が巻回されており、その巻線１を回転電機の環状に鉄心でできた固定子８の複数個のスロット８１に挿入して積層状態に装着され、図示しないが、長尺状の導線２の両端位置において結線される。

【0058】

（回転電機の巻線における巻線形態に相当する巻線が固定子のスロットに装着されていることの説明）
図３１および図３２に示す回転電機の固定子においては、導線に絶縁シート材を巻回して導線を束ねる製造工程の実施形態１、実施形態２および実施形態３により巻線１が固定子８のスロット８１に装着されているが、このような巻線自体が固定子８のスロット８１に装着される回転電機の固定子であることに加えて、図３３～図３４に示すように、導線２に代えて複数本の擬似導線２０に絶縁シート材３を巻回して擬似導線２０を束ねて積層してこの擬似導線２０が固定子８のスロット８１に装着されて、この擬似導線２０を導線２と置き換えて固定子８のスロット８１に装着されている回転電機の固定子とすることを回転電機の巻線における巻線形態に相当する巻線が固定子のスロットに装着されていると定義する。この定義における擬似導線２０を導線２と置き換えて巻線１が固定子８のスロット８１に装着されることについて、図３３～図３５にもとづき、導線に絶縁シート材を巻回して導線を束ねる製造工程の実施形態１により導線２を束ねて積層することに代えて、複数本の擬似導線２０に絶縁シート材３を巻回して擬似導線２０を束ねて積層して固定子８のスロット８１に装着されて擬似導線２０を導線２と置き換えた回転電機の固定子を説明する。図３３および図３４において、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄはそれぞれ１段目（最上部）の擬似導線、２段目の擬似導線、３段目の擬似導線、４段目（最下部）の擬似導線を示し、これらを擬似導線２０と総称する。

【0059】

図３３（ａ）および（ｂ）において、擬似導線２０は、長尺状の導線２と同じ平板状または丸線状で、金属材でできており、導線２よりも断面積は若干大きく、擬似導線２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄに絶縁シート材３を巻回して層間空隙４を介して積層状態に束ねられており、擬似導線２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの一方の端面には、図３３（ａ）の擬似導線２０Ｄの端面（左端）を拡大した断面図で例示するように環状の薄壁９が形成されている。図３３（ｃ）は、導線に絶縁シート材を巻回して導線を束ねる製造工程の実施形態２で示す巻回方法により擬似導線２０の外周に絶縁シート材３を巻回する作業の模式図を示し、擬似導線２０の外周に絶縁シート材３を巻回することにより、擬似導線２０の外周を袋状に被覆する絶縁シート材３Ａと層間空隙４に形成する絶縁シート材３Ｂとを同じ絶縁シート材３で擬似導線２０が巻回されている。

【0060】

図３４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）は、複数本の擬似導線２０に絶縁シート材３を巻回して擬似導線２０を束ねて積層された擬似導線２０が回転電機の環状に鉄心でできた固定子８の複数個のスロット８１に装着されて固定子８のスロット８１に絶縁シート材３が形成される作業手順を示す。

【0061】

図３４（ａ）において、擬似導線２０が図３３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示す複数本の擬似導線２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄに絶縁シート材３を巻回して擬似導線２０を束ねて積層されており、この擬似導線２０を回転電機の環状に鉄心でできた固定子８の複数個のスロット８１のそれぞれに矢印方向に押し込む。この擬似導線２０を回転電機の固定子８のスロット８１に押し込むことにより、擬似導線２０は図３４（ｂ）および（ｃ）に示すようにスロット８１に装着される。

【0062】

次に、図３４（ｄ）は、擬似導線２０が回転電機の固定子８のスロット８１に装着された状態で、巻線１の導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄと置き換えられる作業状態を示し、擬似導線２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄのそれぞれの一方の端面（図においては左端）には導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄのそれぞれの一方の端面（図においては右端）が対面するように配置されている。導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄのそれぞれは矢印方向に移動自在に配置されており、擬似導線２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄのそれぞれは導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄのそれぞれと同じ平板状または丸線状で、断面積は若干大きいので、導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを移動して擬似導線２０Ｄの一方の端面（左端）の拡大した断面図で例示するように環状の薄壁９に導線２Ｄの端面（右端）を押し込んで、回転電機の固定子８のスロット８１内で擬似導線２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄが導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄと置き換えられる。この場合、擬似導線２０に形成された環状の薄壁９は導線２と置き換えられる位置合わせとして有用であり、好ましくは、図示しないが、導線２の端面をその先端を細くした形状、例えば、台形状として、位置合わせをさせやすくしてもよい。このように、擬似導線２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄに絶縁シート材３を巻回して束ねて積層状態として、絶縁シート材３とともにスロット８１に装着された状態で、導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄと置き換えられることにより、巻回された絶縁シート材３を損傷させずに絶縁シート材３の層間空隙４に密着して絶縁する絶縁シート材３Ｂに導線２を円滑に挿入できる。

【0063】

図３５（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、固定子８のスロット８１に装着された擬似導線２０が導線２と置き換えられた回転電機の固定子８を示す。

【0064】

上記のように絶縁シート材３が巻回された状態の擬似導線２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄが導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄに押し込まれて回転電機の固定子８のスロット８１内で置き換えられることにより、図３５（ａ）および（ｂ）に示すように絶縁されていない複数本の導線２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２が層間空隙４を介して積層された巻線１が固定子８のスロット８１に装着された回転電機の固定子８が得られる。さらに、絶縁シート材３が例えば、内層フィルム３２が発泡樹脂材でできておれば、図３５（ｃ）に示すように、絶縁シート材３を加熱することにより、絶縁シート材３はスロット８１内で発泡膨張して巻線１が固定子８のスロット８１に一層密着して装着された固定子８が得られる。なお、図３５（ａ）において、巻線１は、図示しないが、図１と同様に、擬似導線２０の外周に巻回された絶縁シート材３の側面６に層間絶縁補強材７を入れ込みこの層間絶縁補強材７を側面６から突出するように形成されている。このような層間絶縁補強材７を形成するには、溶融した熱可塑性樹脂材や液状エポキシ樹脂を充填して層間空隙４に形成した絶縁シート材３Ｂを側面６内で溶融させて後固化させるか、固形状の熱可塑性樹脂材や熱硬化性樹脂材を押し込んで接着剤などで接合させることにより、層間絶縁補強材７が側面６から突出した固定子が得られ、複数本の擬似導線２０に絶縁シート材３を巻回して擬似導線２０を束ねて積層してこの擬似導線２０が固定子８のスロット８１に装着されて、この擬似導線２０を導線２と置き換えて回転電機の巻線１における巻線形態に相当する巻線が固定子８のスロット８１に装着されている回転電機の固定子８が得られる。

【産業上の利用可能性】

【0065】

本発明の回転電機の巻線は、発電機や電動機等の回転電機の固定子のスロットに装着される巻線として、有用である。

【符号の説明】

【0066】

１ 巻線
２ 導線
２０ 擬似導線
３ 絶縁シート材
４ 層間空隙
８ 固定子
８１ スロット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】