JP7471110B2 - スロットライナ - Google Patents
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Description
そして、モータにおいては、前記コイルによって発生された磁界が回転動力とされ、また、ジェネレータにおいては、磁界の変化が前記コイルによって起電力へと変換されている。
この種の回転電機では、前記コイルと前記スロット溝の内壁面との間の絶縁性を確保するためのスロットライナが、前記コイルとともに前記スロット溝内のそれぞれに収容されている。より詳しくは、前記スロットライナは、前記コイルに周回された状態で前記スロット溝内に収容されている。
そのため、例えば、回転電機に振動が生じた場合でも、前記コイルが前記スロット溝から抜けることを防止できる。
そのため、筒状のスロットライナの内部へのセグメント導体の収容時に、スロットライナの内表面(すなわち、他方の接着剤層)とセグメント導体との間の引っ掛かりを抑制するために、スロットライナの内表面とセグメント導体との間にある程度の隙間を設けておく必要があり、筒状のスロットの内部に収容した後に上記のある程度の隙間を埋めるためには、接着剤層に含ませる発泡剤の量を多くして、接着剤層を大きく発泡させる必要がある。
絶縁シート体の表面に接着剤層が積層された積層シートで構成され、
回転電機のステータコアに設けられたスロット溝の内壁面と、該スロット溝に収容されているコイルとの間に介装されて用いられるスロットライナであって、
前記スロット溝の内壁面に当接される一方面と前記コイルに当接される他方面とのそれぞれに前記接着剤層が配されており、
前記積層シートが折り重ねられて折目が形成され、該折目を介して隣り合う前記積層シートの第1領域と第2領域とが重ね合わされた重畳部を備えており、該重畳部が前記スロット溝の内壁面と前記コイルとの間に介装されるように配されている。
そのため、折り重ねられた状態の前記積層シートは、このスプリングバック機能によって折り重ね方向とは逆方向に膨らむようになるので、前記接着剤層が発泡剤を含まない場合であっても、折り重ね方向とは逆向きに膨らんだ一方面を前記スロット溝の内壁面(すなわち、コア)に当接させることができ、他方面を前記コイルに当接させることができる。
そして、前記接着剤層が発泡剤を含まない場合には、前記接着剤層を発泡させる必要がないため、バルク強度が低下することにより、接着剤層の接着力が低下することを抑制できる。
前記折目が前記スロット溝の外側に向くように配されていることが好ましい。
折り重ねる前の状態において、前記スロット溝の内壁面と前記コイルとの間に介装されたときに、前記スロット溝の両端よりも外側に突出するような長さを有し、
前記スロット溝の一端縁側に第1折目を備え、前記スロット溝の他端縁側に第2折目を備えており、
前記第1折目から前記第2折目までを構成する前記第1領域と、前記第1折目を介して前記第1領域と隣り合う前記第2領域と、前記第2折目を介して前記第1領域と隣り合う第3領域とを備え、
前記第1領域と前記第2領域とが重ね合わされた第1重畳部と、前記第1領域と前記第3領域とが重ね合わされた第2重畳部とを有することが好ましい。
一般に、折目を介して折り重ねられた部分では、前記折目から離れた位置ほど折り重ねられた部分同士の浮き上がりが大きくなるため、上記のように、前記第1重畳部及び前記第2重畳部が、折り重ねた状態の前記積層シートのより中央近くに位置する場合には、前記積層シートのより中央近くの位置において、前記積層シートの一方面と前記スロットライナの内壁面とをより十分に当接させて接着させることができ、前記積層シートの他方面と前記コイルとをより十分に当接させて接着させることができる。すなわち、前記スロット溝内のより中央に近い位置において、前記コイルを前記スロット溝内により十分に固定することができる。
折り重ねる前の状態において、前記スロット溝の内壁面と前記コイルとの間に介装されたときに、前記スロット溝の両端よりも外側に突出するような長さを有し、
前記スロット溝の一端縁側に第1折目を備え、前記スロット溝の他端縁側に第2折目を備えており、
前記第1折目から前記第2折目までを構成する前記第1領域と、前記第1折目を介して前記第1領域と隣り合う前記第2領域と、前記第2折目を介して前記第1領域と隣り合う第3領域とを備え、
前記第1領域から前記第3領域までが重ね合わされた3重構造の重畳部を有することが好ましい。
前記絶縁シート体の一方の表面のみに接着剤層が積層されていることが好ましい。
これにより、スプリングバック機能をより十分に生じさせることができる。
また、巻き取った状態で保管するときに、前記接着剤層が形成されていない面を内側にすることができるので、使用する際に、巻き取った状態から使用に必要な長さ分だけ比較的容易に引き出すことができる。
前記接着剤層は、樹脂と、該樹脂に分散された発泡剤とを含むことが好ましい。
また、折り重ねられた状態の前記積層シートがスプリングバック機能によって折り重ね方向とは逆方向に膨らむようになるので、接着剤中に含ませる発泡剤の量を比較的少なくすることができる。そのため、発泡剤を含んでいる場合であっても、接着剤層のバルク強度が低下することを抑制でき、その結果、接着剤層の接着力が低下することを抑制することができる。
ここでは、回転電機がハイブリッド自動車(HEV)や電気自動車(EV)などの駆動用モータである場合を例として説明する。
より詳しくは、ここでは、前記駆動用モータが、永久磁石を備えたロータと、コイルを備えたステータとを備え、かつ、セグメント導体(Segment Conductor)によって形成されたコイルを備えており、本発明に係るスロットライナがステータにおけるコイルとコアとの絶縁のために使用される場合を例に挙げて説明する。
図1は、本実施形態に係る駆動用モータのステータ1の斜視図であり、図にも示されているようにステータ1は、ステータコア10とコイル20とを有している。
ステータ1は、ステータコア10と、ステータコア10に形成された複数条のスロット溝11に収容されている複数のコイル20とを有している。
複数条のスロット溝11は、各スロット溝11がステータコア10の回転軸方向(図1のAD)に沿って延在し、かつ、ステータコア10の周方向(図1のRD)において、互いに一定の間隔を保った状態でステータコア10に配されている。
スロット溝11は、ステータコア10の回転軸方向ADにおける全長にわたって形成されており、ステータコア10の一方の端面10a(図1における上側、以下「上端面10a」ともいう)及び他方の端面10b(以下「下端面10b」ともいう)には、スロット溝11の断面形状と同形状の開口部11bが形成されている。
この板状突起12(以下「ティース12」ともいう)は、ステータコア10の径方向(図1のDD)内側に向けて突出した状態で複数形成されている。
なお、図2及び3に示したように、ティース12は、突出方向先端部にステータコア10の周方向RDに広がる広幅部12aを有しており、断面形状がT字状となっている。
そのため、ステータコア10の内周面側では、このスロット溝11の幅が狭くなっており、線状の開口部11aが僅かに形成されているのみとなっている。
なお、コイル形成前のセグメント導体21は、図1に示したように、U字状に折り曲げ加工された平角エナメル線であり、2本の脚部21bとこの2本の脚部21bどうしを繋ぐ頭部21aとを備えたものである。
本実施形態に係るコイル20は、ステータコア10の上端面10aにおけるスロット溝11の開口部11bからセグメント導体21の脚部21bを挿入し、かつ、その先端部21bxをステータコア10の下端面10bから露出させた後で、一つのセグメント導体21の脚部21bと別のセグメント導体21の脚部21bとを銅線露出部において電気的に接続して接続部21xを形成し、さらにこの接続部21xに絶縁処理を施して作製されたものである。
なお、一つのセグメント導体21の2本の脚部21bは、それぞれ別のスロット溝11内に挿入される。
また、図4に示したように、本実施形態に係るスロットライナ40は、絶縁シート体41の表面に接着剤層42が積層された積層シート体、より詳しくは、絶縁シート体41の一方面に接着剤層42が積層された積層シート体として構成されている。
そのため、上記したように、4本の脚部21bとスロット溝11の内壁面との間に介装するに際しては、スロット溝11の内壁面に当接される一方面とコイルを形成する前の4本の脚部21bに当接される他方面とのそれぞれに接着剤層42が配されるように、本実施形態に係るスロットライナ40を折り重ねる。
なお、図5(c)では、スロットライナ40は、既にスロット溝11内に収容された状態であるが、スロット溝11については省略している。
また、図5(c)においては、スロット溝11内に収容されたスロットライナ40の内部を見易くするために、筒状の側面の一部を解放して示している。
なお、筒状の側面の一部が開放されていない状態は、図3に示した通りである。
なお、本実施形態では、折り重ねたスロットライナ40は、折目L1がスロット溝11の外側を向くように、スロット溝11内に収容されている。第1領域R1と第2領域R2とが繋ぐ先端部分が外側を向くように、スロット溝11内に収容されている。より詳しくは、折り重ねたスロットライナ40は、折目L1が4本の脚部21bが挿入される側に配された状態でスロット溝11内に収容されている。そのため、4本の脚部21bを筒状のスロットライナ40の内部に挿入するときに、スプリングバック機能によってスロットライナ40の膨らんだ部分に、4本の脚部21bがスロットライナ40に引っ掛かることを抑制することができる。
なお、ステータコア10の上端面10a及び下端面10bから回転軸方向ADに突出させた部分は、スロット溝11の上端側及び下端側の少なくとも一方に引っ掛けられるように(係止されるように)、スロット溝11の外方に向かって折り曲げられていてもよい。
すなわち、本実施形態に係るステータ1では、スロットライナ40どうしが重なり合った重複部40aがスロット溝11内に形成されている(図3参照)。
そして、図3に示したように、本実施形態に係るステータ1では、重複部40aは径方向DDの外側に位置している。
(1)平面寸法100mm×25mm(長さ100mm×幅25mm)のスロットライナ40を長さ方向の中心を基点として折り畳む。
(2)折り畳んだスロットライナ40を、ヒートプレス機を用いて、室温下にて、4MPaの圧力で1秒間プレスする。
(3)プレスしたスロットライナ40を3時間放置した後、スロットライナ40が折り畳まれた状態から広がった角度を測定する。詳しくは、折り畳まれたスロットライナ40の一方のシートと、他方のシートとの間の角度を測定する。
そして、スロットライナ40が適度な強さを有しているとは、スロットライナ40が折り畳まれた状態から広がった角度が30°以上であることを意味する。
スロットライナ40の強さは、絶縁シート体41を構成する材料の種類と絶縁シート体41の厚さとを適切に選ぶことにより調節することができる。
そのため、このような場合には、基材シート41aは、上記の手順にしたがって評価したときに、折り畳まれた基材シート41aが折り畳まれた状態から広がった角度が30°以上となるような強さを有していることが好ましい。
基材シート41aの強さも、基材シート41aを構成する材料の種類と基材シート41aの厚さとを適切に選ぶことにより調節することができる。
基材シート41aの厚さは、通常、5μm以上300μm以下である。基材シート41aの厚さは、25μm以上125μm以下であることが好ましい。
前記感圧接着剤としては、例えば、ゴム系、アクリル系、シリコーン系、ウレタン系の接着剤が挙げられ、前記反応硬化型の接着剤としては、例えば、アクリル系、ウレタン系、シリコーン系、エポキシ系のものが挙げられる。
接着剤層41b厚さは、通常、1μm以上50μm以下である。接着剤層41bの厚さは、5μm以上10μm以下であることが好ましい。
ポリエステル系樹脂不織布としては、ポリエステル系樹脂繊維が結合剤を用いてシート化されたもの、または、結合剤を用いずにポリエステル系樹脂繊維が熱融着されるなどしてシート化されたものを用いることができる。
紙状シート41cの厚さは、5μm以上300μm以下であることが好ましい。
接着剤層42は、発泡剤を10質量%以上含んでいることが好ましく、20質量%以上含んでいることがより好ましい。発泡剤を10質量%以上含んでいることにより、折り重ねた状態のスロットライナ40において両外面側に配されることとなる接着剤層42を、コイル20及びスロット溝11の内壁面のそれぞれに十分に当接させることができ、発泡剤を20質量%以上含んでいることにより、折り重ねた状態のスロットライナ40において両外面側に配されることとなる接着剤層42を、コイル20及びスロット溝11の内壁面のそれぞれにより一層十分に当接させることができる。
接着剤層42は、発泡剤を50質量%以下含んでいることが好ましく、40質量%以下含んでいることがより好ましい。発泡剤を50質量%以下含んでいることにより、発泡剤が発泡することにより接着剤層42中に形成される空隙を比較的少なくすることができ、接着剤層42を十分な接着性を有するものとすることができ、発泡剤を40質量%以下含んでいることにより、発泡剤が発泡することにより接着剤層42中に形成される空隙をより一層少なくすることができ、接着剤層42をより一層十分な接着性を有するものとすることができる。
接着剤層42が樹脂として熱硬化性樹脂を含む場合には、熱硬化性樹脂が硬化する温度で熱膨張する、熱膨張成分がマイクロカプセル化された発泡剤を用いることが好ましい。これにより、熱硬化性樹脂の硬化中に熱硬化性樹脂中において発泡剤を発泡させることができる。すなわち、熱硬化性樹脂を発泡させて接着剤層42を体積膨張させつつ、接着剤層42を硬化させて、スロット溝11の内壁面などと接着させることができる。
前記ポリマー殻を構成する樹脂は熱可塑性樹脂であるアクリロニトリルコポリマーであってもよく、熱膨張成分は比較的低沸点の炭化水素であってもよい。比較的低沸点の炭化水素としては、ブタン、ペンタン、および、ヘキサンなどが挙げられる。
ここで、マイクロバルーン発泡剤は、加熱によって体積が40倍以上にも膨張し、独立気泡形式の発泡体を得ることができるものである。そのため、マイクロバルーン発泡体は、種々の発泡剤の中でも、発泡倍率を有意に大きくできるという特性を有する。
そのため、接着剤層42がマイクロバルーン発泡体を含む場合には、その含有量をより少なくすることができる(例えば、10質量%~30質量%)ので、発泡剤が原因となる接着剤層42中の空隙をより少なくすることができる。その結果、接着剤層42のバルク強度の低下を抑制することができるので、一方の接着剤層42にてコイル20を十分に接着し、他方の接着剤層42にてスロット溝11の内壁面(すなわち、コア)を十分に接着することができる。
そこで、次に、本実施形態に係るスロットライナ40に重畳部を形成する他の例について、図6及び7を参照しながら説明する。
すなわち、図6(c)に示したように、この2つの重畳部(第1重畳部O2及び第2重畳部O3)が内側となるように、折り重ねたスロットライナ40を筒状に成形した状態で、スロット溝11内に収容する。そして、この筒状のスロットライナ40の内部に、4本の脚部21bを挿入する。これにより、第1重畳部O2及び第2重畳部O3で4本の脚部21bを一括して束ねた状態で、スロット溝11の内壁面とコイルを形成する前の4本の脚部21bとの間に、スロットライナ40が介装される。
本実施形態に係るスロットライナ40に、このように2つの二重構造の重畳部を形成しても、この2つの二重構造の重畳部に生じるそれぞれのスプリングバック機能を利用することができる。
すなわち、図7(c)に示したように、折り重ねたスロットライナ40を筒状に成形した状態でスロット溝11内に収容する。そして、この筒状のスロットライナ40の内部に、4本の脚部21bを挿入する。これにより、1つの三重構造の重畳部O4で4本の脚部21bを一括して束ねた状態で、スロット溝11の内壁面とコイルを形成する前の4本の脚部21bとの間に、スロットライナ40が介装される。
本実施形態に係るスロットライナ40に、このように1つの三重構造の重畳部O4を形成しても、この1つの三重構造の重畳部O4に生じるスプリングバック機能を利用することができる。
例えば、絶縁シート体41を、接着剤層の両面に紙状シートが積層された構造、すなわち、3層構造としてもよいし、紙状シート41cのみの単層構造としてもよい。このような場合、3層構造の絶縁シート体41及び単層構造の絶縁シート体41は、上記した手順にしたがって評価したときに、折り畳まれた状態の絶縁シート体41が折り畳まれた状態から広がった角度が30°以上となるような強さを有していることが好ましい。
要すれば、スプリングバック機能を生じさせ得る態様であれば、折目L1をどのような位置として、折り重ねたスロットライナ40をスロット溝11内に収容してもよい。
10a 上端面、10b 下端面、11a 線状の開口部、11b 開口部、12a 広幅部、21a 頭部、21b 脚部、21bx 先端部、21x 接続部、40a 重複部、41a 基材シート、41b 接着剤層、41c 紙状シート、
AD 回転軸方向、RD 周方向、DD 径方向、L1 折目、L2 第1折目、L3 第2折目、R1 第1領域、R2 第2領域、R3 第3領域、O1 二重構造の重畳部、O2 第1重畳部、O3 第2重畳部、O4 三重構造の重畳部。
Claims (4)
- 絶縁シート体の表面に接着剤層が積層された積層シートで構成され、
回転電機のステータコアに設けられたスロット溝の内壁面と、該スロット溝に収容されているコイルとの間に介装されて用いられるスロットライナであって、
前記スロット溝の内壁面に当接される一方面と前記コイルに当接される他方面とのそれぞれに前記接着剤層が配されており、
前記積層シートが折り重ねられて折目が形成され、
前記スロット溝の一端縁側に第1折目を備え、前記スロット溝の他端縁側に第2折目を備えており、
前記第1折目から前記第2折目までを構成する第1領域と、前記第1折目を介して前記第1領域と隣り合う第2領域と、前記第2折目を介して前記第1領域と隣り合う第3領域とを備え、
前記第1領域から前記第3領域までが重ね合わされた3重構造の重畳部を有し、
該重畳部が前記スロット溝の内壁面と前記コイルとの間に介装されるように配されている
スロットライナ。 - 折り重ねる前の状態において、前記スロット溝の内壁面と前記コイルとの間に介装されたときに、前記スロット溝の両端よりも外側に突出するような長さを有する
請求項1に記載のスロットライナ。 - 前記絶縁シート体の一方の表面のみに接着剤層が積層されている
請求項1または2に記載のスロットライナ。 - 前記接着剤層は、樹脂と、該樹脂に分散された発泡剤とを含む
請求項1乃至3のいずれか1項に記載のスロットライナ。
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