旋转电机、旋转电机用绝缘材料及槽衬

摘要

一种旋转电机，具备定子和转子；该定子，具有在周向排列了多个槽的定子铁心、分别插入在了多个槽的各个中的多个定子绕组用导体，及包围定子绕组用导体的由片状绝缘材料构成的槽衬；该转子，旋转自如地与定子同轴地配置；在多个槽中充填着电绝缘性树脂；在该旋转电机中，在槽衬的表背两面上形成有凹凸。

说明书

技术领域

本发明涉及旋转电机、旋转电机用绝缘材料及用于旋转电机的槽 衬（日文：スロットライナ）。

背景技术

与产业、生活紧密关联的电动机等旋转电机是支撑现代社会的基 础设备。在其中的在比较低的电压下运转的旋转电机中，线圈使用漆 包线。在将线圈装入在形成在了定子铁心上的槽中的情况下，被称为 槽衬的绝缘材料以覆盖漆包线的方式配设在槽内，通过用绝缘漆固着 漆包线、槽衬、定子铁心，确保必要的绝缘性能（例如，参照专利文 献1、2）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开平11-299156号公报

专利文献2：日本国特开2009-195009号公报

发明内容

发明所要解决的课题

可是，为了地球环境保护，混合动力机动车、电动车正在得到普 及，采用了上述绝缘构造的旋转电机被用作它们的驱动源。在机动车 用的旋转电机中，因为除了由旋转电机的电磁力、旋转偏心力产生的 振动外，还施加由行驶产生的振动，所以，与在家庭、工厂中使用的 旋转电机相比，有在运转中受的振动大的倾向。因此，在由振动带来 的力施加在了采用由绝缘漆固着漆包线和槽衬的绝缘构造的旋转电机 上的情况下，如固着了的部分剥离，则漆包线振动，所以，存在机械 性地损伤漆包线的绝缘膜，导致绝缘破坏的危险。

用于解决课题的技术手段

根据本发明的第1形式，旋转电机具备定子和转子；该定子具有 在周向排列了多个槽的定子铁心、插入在了多个槽的各个中的多个定 子绕组用导体，及包围定子绕组用导体的由片状绝缘材料构成的槽衬； 该转子旋转自如地与定子同轴地配置；在多个槽中充填着电绝缘性树 脂；其中，在槽衬的表背两面上形成有凹凸。

根据本发明的第2形式，在第1形式的旋转电机中，最好槽衬从 槽的一端到另一端进行设置，该槽从定子铁心的轴向一端延伸至轴向 另一端；构成凹凸的凹部，从槽的一端连通至另一端。

根据本发明的第3形式，在第2形式的旋转电机中，最好构成凹 凸的凹部及凸部分别在定子铁心的轴向延伸。

根据本发明的第4形式，在第2形式的旋转电机中，最好构成凹 凸的凹部及凸部分别相对于定子铁心的轴向斜交地延伸。

根据本发明的第5形式，在第3或4形式的旋转电机中，最好凹 凸为波型的凹凸形状或形成压花而构成的凹凸形状。

根据本发明的第6形式，旋转电机用绝缘材料，是用于旋转电机 的定子绕组的电绝缘的片状的旋转电机用绝缘材料，其中：绝缘材料 是由高分子薄膜及纤维无纺纸的至少一方构成的绝缘片，在该绝缘片 的表背两面上形成有凹凸。

根据本发明的第7形式，在第6形式的旋转电机用绝缘材料中， 最好凹凸为波型的凹凸形状或形成压花而构成的凹凸形状。

根据本发明的第8形式，槽衬被配置在形成在了旋转电机的定子 上的槽中，将第6或7形式中的旋转电机用绝缘材料折曲成筒状而形 成，凹凸的凹部及凸部在筒状的槽衬的轴向延伸。

发明的效果

根据本发明，能够谋求旋转电机的绝缘可靠性的提高。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的旋转电机的图，是旋转电机的 包含旋转轴的半剖视图。

图2是图1的IV-IV′剖视图。

图3是图2的槽31的部分的放大图。

图4是说明槽衬1a的表面形状的图。

图5是表示被槽衬1a覆盖了的的定子线圈41a的一部分的立体 图。

图6是说明绝缘漆的粘结力测定的一例的图。

图7是说明凹凸的大小与接触面积的关系的图。

图8是表示用于槽衬1的绝缘纸61的第1例的图。

图9是表示用于槽衬1的绝缘纸61的第2例的图。

图10是表示用于槽衬1的绝缘纸61的第3例的图。

图11是说明槽衬1的凹凸的延伸方向R与槽31的延伸方向R1 大体一致的情况的图。

图12是说明槽衬1的凹凸的延伸方向R相对于槽31的延伸方向 R1变得倾斜的情况的图。

图13是说明使用了无凹凸的槽衬100的情况下的绝缘漆充填的 图。

图14是表示由平面构成了凹凸形状面的情况下的绝缘纸61的立 体图。

具体实施方式

以下，参照附图说明用于实施本发明的方式。图1及图2是说明 本发明的旋转电机的一实施方式的图，是表示旋转电机的整体结构的 图。图1是旋转电机10的包含旋转轴11的半剖视图。图2是图1的 IV-IV′剖视图。在本实施方式中，作为旋转电机，以永久磁铁旋转电 机为例进行说明。

如图1、2所示，转子20和定子30被同轴地配置。另外，图示虽 然进行了省略，但在转子20中嵌入有永久磁铁。在定子30的定子铁 心32上沿周向形成有多个槽31，在各槽31中分别装入有定子线圈41。 定子线圈41，经由未图示的连接端子供给电力，由此发生磁场。

槽31及定子线圈41虽然通常分别在定子30的周向等间隔地被配 置数十个，但在这里仅图示了一部分。另外，在图2所示例中，虽然 在槽31内装入4根的扁截面形状的定子线圈41，但线圈的形状及根 数不限于此。由流过定子线圈41的电流产生的磁场与嵌入在了转子 20中的永久磁铁的磁场的相互作用，在转子20上发生旋转力。

图3，是图2的槽31的部分的放大图。配设在了槽31内的4根 的定子线圈41（41a、41b、41c、41d），由对片状的绝缘材料（以下 称为绝缘纸）进行成形获得了的槽衬1a、1b围着。在这里，表示了由 1个的槽衬包围2根的线圈的方式，相对于外周侧的定子线圈41a、41b 设有槽衬1a，相对于内周侧的定子线圈41c、41d设有槽衬1b。槽衬 1a，以围着各定子线圈41a、41b的周围4边的方式被折曲。同样，槽 衬1b以围着各定子线圈41c、41d的周围4边的方式被折曲。

在这里，用作定子线圈41a、41b、41c、41d的理想的电线，一般 是被称为扁漆包线的、在扁截面导体的表面上涂敷了瓷漆膜的电线。 另外，用作槽衬1a、1b的理想的绝缘纸，是在高分子薄膜的两面贴合 了耐热性纤维质的无纺纸的被称为复合绝缘纸的绝缘纸。通过对该复 合绝缘纸进行折曲成形，形成槽衬1a、1b。

在槽31的、定子线圈41a～41d和槽衬1a、1b以外的空间中， 充填绝缘用的绝缘漆51。绝缘漆51是电绝缘性的树脂，使用环氧树 脂、耐热醇酸树脂、不饱和聚酯树脂等。通过绝缘漆51硬化，定子线 圈41a～41d及槽衬1a、1b被固定在定子铁心32上。作为绝缘漆51， 最好使用当充填在槽31中时是液状、充填后加热硬化的热硬性树脂。

图4，是为了槽衬1a的表面形状容易理解而将图3的一部分进一 步放大了的图。另外，图5是表示被槽衬1a覆盖了的定子线圈41a 的一部分的立体图。另外，在图4、5中，虽然表示了定子线圈41a 的周围的槽衬1a，但定子线圈41b～41d的周围的槽衬也成为同样的 结构。

在图3中，虽然将槽衬1a、1b的表背两面省略成平面状进行了记 载，但详细的表面形状如图4所示那样具有凹凸形状。定子线圈41a 由导体42和对其进行覆盖的瓷漆膜43构成。形成在了槽衬1a的表背 两面上的凹部及凸部，如图5所示那样以在定子线圈41a的延伸方向， 即，槽31的延伸方向相连的方式延伸，槽31沿定子铁心32的轴向延 伸。

在槽衬1a与槽内壁的间隙、槽衬1a与定子线圈41的间隙、邻接 的槽衬彼此的间隙中，分别充填着绝缘漆51。在本实施方式中，槽衬 1a、1b的表背两面成为凹凸形状这一点是特征，由此，与将槽衬表面 做成了平面状的情况相比，能够进一步增大槽衬1a、1b与绝缘漆51 的接触面积。

可是，如前述那样，在运转中的旋转电机的定子线圈，因为由磁 场的相互作用带来的随时间变动的电磁力、由旋转带来的振动等而发 生振动。并且，在搭载在了机动车等移动体上的旋转电机，受来自外 部的振动。在这样的振动下，绝缘漆51承担着以定子铁心32和定子 线圈41不相对位移的方式进行固定的任务。因此，如绝缘漆51的粘 结力不足，则因为电磁力、由振动带来的惯性力，粘结部被剥离，定 子铁心32与定子线圈41滑动，或相对位移。如这样的滑动长时间反 复进行，则在定子线圈41的瓷漆膜43产生机械性的损伤，存在变得 不能保持必要的绝缘性能的危险。

本发明者，在对由绝缘漆固着了漆包线和构成槽衬的绝缘纸的绝 缘构造的特性进行评价的过程中，关于上述那样的粘结部的剥离，得 出了以下发现，即，固着了的绝缘漆51与槽衬1a、1b的界面粘结力 比固着了的绝缘漆51与漆包线（定子线圈41）的界面粘结力差。

图6，是表示绝缘漆的粘结力测定的一例的图。在这里，比较了 图6（a）所示方式的试样和图6（b）所示方式的试样。在图6（a） 所示方式中，由绝缘漆粘结了2根的漆包线（扁线）60a、60b。然后， 在绝缘漆固化后，如箭头那样将将漆包线60a、60b硬扯下，测定了那 时的拉伸断裂力（N）。在图6（b）的方式的情况下，在漆包线60a、 60b之间夹着绝缘纸61，分别由绝缘漆粘结，与图6（a）的情况同样 地测定了拉伸断裂力（N）。在这里，对在绝缘纸61的表背两面形成 了凹凸的情况下和未形成凹凸的情况，分别进行了测定。另外，在此 测定中，漆包线60a、60b的表面膜是聚酰胺亚胺，绝缘漆是环氧树脂， 绝缘纸61是酰胺纤维无纺纸。

图6（c），是将测定结果作为图表进行了表示的图，左侧的测定 数据是图6（a）的方式的情况。另外，中央的测定数据，表示使用了 在图6（b）的方式下未形成凹凸的绝缘纸61的情况，右侧的测定数 据表示使用了在图6（b）的方式下形成了凹凸的绝缘纸61的情况。

如图6（c）所示那样判明了，绝缘漆与无处理（无凹凸）的绝缘 纸之间的拉伸断裂力小，是绝缘漆与漆包线相互之间的拉伸断裂力的 约1/2。另一方面，得知了，在表面上形成了凹凸的绝缘纸与绝缘漆之 间的拉伸断裂力，变得与绝缘漆与漆包线之间的拉伸断裂力大体同等。 此结果表示，（1）如使用绝缘纸，则与不使用绝缘纸的情况相比，由 绝缘漆产生的粘结力下降，（2）通过在绝缘纸的表面上形成凹凸，绝 缘纸与绝缘漆的接触面积增加，与未形成凹凸的情况相比，由绝缘漆 产生的粘结力提高。

关于这样的界面粘结力的差异，以前未被认识到。由于旋转电机 的绝缘寿命是由最弱的部分决定的，所以，在现有技术那样将表面无 处理（无凹凸）的绝缘纸用于槽衬的情况下，即使漆包线和绝缘漆的 绝缘寿命有富余，可靠性也由绝缘纸和绝缘漆的绝缘寿命支配。另一 方面，在本实施方式中，由于将槽衬1a、1b的表背两面做成了凹凸形 状，所以，如图6所示那样，与未设置凹凸的现有技术的情况相比， 能够提高粘结力，谋求旋转电机的绝缘可靠性的提高。

图7，是说明凹凸的大小与接触面积的关系的图，在这里，作为 一例，考虑形成正弦波状的凹凸面的情况。另外，虽然在图3中记载 为槽衬，但以下将它们统一记载为槽衬1。图7（a）是表示以相对于 凹部及凸部的延伸方向正交的方式对槽衬1形成了截面的情况下的表 面形状的图。表面形状成为正弦波状。如图7（a）所示那样设凹凸的 深度为b，设凸部之间的间隔为a。在使它们的比b/a变化了的情况下， 与无凹凸的情况进行了比较的面积比成为图7（b）那样。b/a＝0与无 凹凸对应，那时的面积比是1。随着比b/a变大，面积比也增加。只 要与必要的粘结力对应，根据图7（b）的关系决定凹凸的间隔和深度 即可。

图8～10，是表示了用于槽衬1的绝缘纸61的表面形状的具体例 的图。在图8所示绝缘纸61，表背面都成为正弦波状的凹凸面，正弦 波的相位在表侧和背侧错开180度。因此，表背的凸部彼此、凹部彼 此的位置一致。另一方面，在图9所示绝缘纸61的情况下，虽然也是 表背面都成为正弦波状的凹凸面，但正弦波的相位在表侧和背侧一致。 另外，图8、9的哪一种情况，都是凸部61a及凹部61b以向由箭头R 所示一方向延伸的方式形成。

在图10所示绝缘纸61，表背两面具有形成压花而构成的凹凸形 状。在绝缘纸61的表背两面上，半球状的凸部611以从片状构件610 突出的方式形成多个。形成了多个凸部611，在用箭头R表示的方向 排列成直线状。凸部611之间的片状构件610的部分与图8、9的凹部 61b对应。在片状构件610的背面侧，也以同样的配置形成多个凸部 611。另外，在凸部611的情况下，能以不仅在箭头R方向，而且在 其它的方向也排列成一直线的方式形成凸部611。例如，如以在正方 格子的格子点上配置的方式形成多个凸部611，则能够使多个凸部611 在R方向排成一直线，并且，在与R方向正交的方向也排成一直线。 当然，也可随机地配置多个凸部611。另外，虽然凸部611的形状、 大小、排列不受限制，但高度最好尽可能一致。

图8～10所示那样的表面形状的绝缘纸61，例如，通过以由形成 了许多波状面、半球状的凹面的模具夹持上述的酰胺纤维的无纺纸的 方式进行推压能够形成。另外，也可将均匀厚度的片状的绝缘纸成形 为波状。并且，也可使用使上下2层的不同的材质贴合了的绝缘纸， 或由不同的材质构成上下层和中间层的3层构造的贴合绝缘纸，代替 由均匀的材质构成的绝缘纸。作为用于绝缘纸的材料，一般使用聚对 苯二甲酸乙二醇酯等的高分子薄膜、酰胺纤维等的无纺纸等。

图11、12，是对形成在了槽衬1的表面上的凹凸与槽31的关系 进行说明的图。将图8～10所示那样的绝缘纸61折曲成规定的筒形状 形成了的槽衬1，被从定子铁心32的端面侧插入槽31内。其后，以 将被称为分段线圈的松针形状的定子线圈41插入由槽衬1形成了的空 间中的方式，安装在槽31内。

可是，当将槽衬1插入槽31中时，因为被折曲了的绝缘纸要恢复 成原来的形状，所以，有时因为与槽内壁的摩擦等而难以插入。于是， 在那样的情况下产生槽衬1容易压曲的问题。

在图11、12所示例中，表示了将图9所示绝缘纸61用于槽衬1 的情况。在图11中，槽衬1以在槽中安装时的各凹凸的延伸方向R 与定子铁心32上的槽31的延伸方向（定子铁心32的轴向）R1大体 一致的方式被构成。因此，与槽内壁、定子线圈41的接触面积减少， 获得降低将槽衬1装入在槽31中时及将定子线圈41插入槽衬1中时 的滑动阻力的效果。另外，虽然在将槽衬1装入槽31中时在槽延伸方 向R1施加力，但由于以凹凸的延伸方向R处在与此力大体同一方向 的方式形成，所以，相对于插入时的槽衬1的折曲、压曲的强度与无 凹凸的槽衬相比提高。

并且，凹凸的延伸方向与槽延伸方向R1大体一致，形成绝缘漆 充填空间的凹部在轴向贯通槽31。因此，在其后的绝缘漆充填的工序 中能够将绝缘漆充填到槽31的内部，能够防止未充填绝缘漆的空间的 发生。一般，以轴向处于铅直方向的方式配置定子铁心32，使得绝缘 漆滴下在铁心端面部分上，进行在槽31中的绝缘漆充填。槽衬1的凹 部由于在轴向贯通槽31内，所以，利用重力能够将绝缘漆51确实地 充填到槽31的深处，能够防止绝缘漆未充填空间产生。

例如，在图13所示那样的无凹凸的槽衬100的情况下，如由符号 B所示部分那样槽内壁、线圈表面与槽衬100容易成为贴紧了的状态， 存在绝缘漆充填在此状态下进行的危险。如槽内壁、线圈表面与槽衬 100如图13那样在宽的区域贴紧，则容易产生即使利用毛细管现象也 不能充填绝缘漆的区域，固着力不足，不能避免绝缘性能的下降。另 一方面，在图11所示例中，由于槽内壁、线圈表面与槽衬1接触的部 分的面积小，所以，依靠毛细管现象的效果，在接触部的未充填难以 产生。

另外，在图9～10所示凹凸形状中，虽然凸部的顶部成为曲面， 但也可以是平面状。该情况下，槽内壁、线圈表面与槽衬1接触的部 分的面积比现有技术的面接触部小，在接触部的未充填难以产生。

另外，在图12所示槽衬1的情况下，以凹凸的延伸方向R相对 于槽延伸方向R1（即槽插入方向）变得倾斜的方式构成。即使在这样 倾斜地构成了的情况下，与无凹凸的槽衬相比，也能够提高相对于折 曲、压曲的强度，获得与绝缘漆充填相关的上述的效果。

并且，因为绝缘漆51充填的凹部相对于槽延伸方向变得倾斜，所 以，定子线圈41、槽衬1的向轴向的位置偏移防止效果提高。在槽31 内的、槽衬1和定子线圈41以外的空间中充填了的绝缘漆51，通过 加热硬化，成为固体的树脂硬化物。相对于槽衬1、定子线圈41要在 轴向产生位置偏移即要被拔出的剪切力，硬化了的绝缘漆51的粘结力 作为防止位置偏移的锁定机构起作用。在图12所示结构中，此硬化了 的绝缘漆51与槽31斜交，与图11的情况相比，锁定机构的效果提高。

另外，在图11、12所示例中，虽然表示了使用图9所示绝缘纸 61的情况，但在使用图9、10的绝缘纸61的情况下也同样。即，只 要与图11、12的情况同样地设定图9的凸部61a及凹部61b的延伸方 向R、或图10的凸部611的延伸方向R即可。

另外，在图8、9中虽然将凹凸形状做成了正弦波状，但也可以是 不是正弦波状的波形状。另外，也可由图14所示那样平面形成凹凸形 状，代替由曲面形成凹凸形状。如将凸部61a的宽度W设定得小，则 能够减小与槽内壁、定子线圈贴紧了的情况下的贴紧面的面积。另外， 虽然使凸部及凹部以直线状延伸，但如在轴向贯通槽31，则也可不是 直线状，而是在曲线上。

另外，在上述的实施方式中，虽然以矩形截面的扁线为例说明了 定子线圈41，但在以包围粗的圆线的方式设置的槽衬、以包围圆线的 束的周围的方式设置的槽衬，也能够应用本实施方式的槽衬1。并且， 也可将本实施方式的槽衬1应用于不是瓷漆膜的定子线圈。

如上述那样，在本实施方式中，旋转电机10具备定子30和转子 20。定子30具有定子铁心32和多个定子线圈41。定子铁心32，在周 向排列了多个槽31。多个定子线圈41，被由片状的绝缘材料构成的槽 衬1包围，被插入多个槽31的各个中。转子20，旋转自如地与定子 30同轴地配置。在多个槽31中充填着绝缘漆51。在旋转电机10中， 在槽衬1的表背两面上形成凹凸。其结果，能够增大槽衬1与绝缘漆 51的粘结面的面积，能够谋求槽衬1与绝缘漆51的粘结强度的提高。 由此，能够减少由振动等导致的粘结面的剥离，能够谋求绝缘可靠性 的提高。

并且，槽31从定子铁心32的轴向一端延伸至轴向另一端，槽衬 1从槽31的一端到另一端进行设置，构成凹凸的凹部61b从槽31的 一端连通至另一端。通过做成这样的结构，能够将绝缘漆51确实地充 填到槽31的轴向的深处，能够防止产生绝缘漆未充填空间。

另外，通过使构成槽衬1的凹凸的凹部61b及凸部61a分别在定 子铁心32的轴向延伸，或相对于轴向斜交地延伸，能够提高将槽衬1 插入槽31内时的相对于压曲变形的强度。另外，在图10的那样的压 花构造的情况下，通过使凸部611在定子铁心32的轴向排列（即，不 连续地延伸），或相对于轴向斜交地排列，能够取得同样的效果。

并且，在与槽衬1的凹部61b及凸部61a的延伸方向正交的方向 的截面上，通过将凹凸做成波型的凹凸形状或做成由压花（凸部611） 构成的凹凸形状，能够防止槽衬1的宽的区域与槽内壁、定子线圈41 贴紧，能够防止绝缘漆未充填区域的发生。

另外，在用于旋转电机的定子绕组（定子线圈41）的电绝缘的片 状的旋转电机用绝缘材料（绝缘纸61）中，绝缘材料是由高分子薄膜 及纤维无纺纸的至少一方构成的绝缘片，在该绝缘片的表背两面上形 成凹凸。通过以对配置在了定子铁心32的槽31内的定子线圈41进行 包围的方式设置那样的绝缘片，能够谋求旋转电机的绝缘性能的提高。

另外，以上的说明终究是一例，只要不损害本发明的特征，本发 明不由上述实施方式进行任何限定。例如，在上述的例中，虽然以内 转子型的旋转电机为例进行了说明，但在外转子型旋转电机中也能够 同样地应用。

以上虽然说明了各种各样的实施方式及变形例，但本发明不被它 们的内容限定。在本发明的技术思想的范围内能想到的其它方式也被 包含在本发明的范围内。

以下的优先权基础申请的公开内容作为引用文被编入在这里。

日本国专利申请2011年第139702号（2011年6月23日提出申 请）

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.（删除）

2.（修改）一种旋转电机，具备定子和转子，该定子具有在周向 排列了多个槽的定子铁心、插入在了上述多个槽的各个中的多个扁漆 包线，及包围上述扁漆包线的由片状绝缘材料构成的槽衬，该转子旋 转自如地与上述定子同轴地配置；在上述多个槽中充填着电绝缘性树 脂，该旋转电机的特征在于：

上述槽衬，在表背两面上形成有凹凸，而且从上述槽的一端到另 一端进行设置，上述槽从上述定子铁心的轴向一端延伸至轴向另一端；

构成上述凹凸的凹部，从上述槽的一端连通至另一端。

3.根据权利要求2所述的旋转电机，其特征在于：

构成上述凹凸的凹部及凸部，分别在上述定子铁心的轴向延伸。

4.根据权利要求2所述的旋转电机，其特征在于：

构成上述凹凸的凹部及凸部，分别相对于上述定子铁心的轴向斜 交地延伸。

5.根据权利要求3或4所述的旋转电机，其特征在于：

上述凹凸为波型的凹凸形状或形成压花而构成的凹凸形状。

6.一种旋转电机用绝缘材料，是用于旋转电机的定子绕组的电绝 缘的片状的旋转电机用绝缘材料，其特征在于：

上述绝缘材料是由高分子薄膜及纤维无纺纸的至少一方构成的绝 缘片，在该绝缘片的表背两面上形成有凹凸。

7.根据权利要求6所述的旋转电机用绝缘材料，其特征在于：

上述凹凸为波型的凹凸形状或形成压花而构成的凹凸形状。

8.一种槽衬，其特征在于：该槽衬被配置在形成在了旋转电机的 定子上的槽中，将权利要求6或7所述的旋转电机用绝缘材料折曲成 筒状而形成，其中：

上述凹凸的凹部及凸部在上述筒状的槽衬的轴向延伸。