(57)【要約】【課題】高い絶縁性能が得られる態様で巻線を配設することのできる電機子、および同電機子の製造方法を提供する。【解決手段】ステータ１０は、中心線の延びる方向に貫通するスリット２０が設けられたステータコア１１と、スリット２０に挿通される態様でステータコア１１に巻回されたステータコイル１２とを有する。ステータコイル１２は管状で延びている。ステータコイル１２におけるスリット２０に挿通される挿通部３１は、管状のステータコイル１２の内部と外部とを連通する貫通孔３３を有する。ステータ１０は、絶縁性を有する樹脂材料からなるとともに、管状のステータコイル１２の内部と、貫通孔３３の内部と、ステータコイル１２およびスリット２０の間隙とに詰まった状態で配設されてなる絶縁部２１を有する。【選択図】図３
2020188608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心線の延びる方向に貫通するスリットが設けられた鉄心と、前記スリットに挿通される態様で前記鉄心に巻回された巻線とを有する電機子において、
前記巻線は管状で延びており、
前記巻線における前記スリットに挿通される部分は、前記管状における内部と外部とを連通する貫通孔を少なくとも一つ有しており、
前記電機子は、絶縁性を有する樹脂材料からなるとともに、前記巻線の前記管状における内部と、前記貫通孔の内部と、前記巻線および前記スリットの間隙と、に詰まった状態で配設されてなる絶縁部を有している
ことを特徴とする電機子。
【請求項２】
前記巻線は四角管状で延びるものであり、
前記貫通孔は、前記四角管状における４つの直辺部にそれぞれ形成されている
請求項１に記載の電機子。
【請求項３】
前記４つの直辺部にそれぞれ形成される前記貫通孔は、前記巻線の延設方向における同一位置に配置されている
請求項２に記載の電機子。
【請求項４】
前記巻線は、絶縁皮膜を有していないものである
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電機子。
【請求項５】
前記巻線は、前記挿通される部分を同一の前記スリットにおいて複数有している
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電機子。
【請求項６】
前記巻線の形成材料は、アルミニウムである
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電機子。
【請求項７】
中心線の延びる方向に貫通するスリットが設けられた鉄心と、前記スリットに挿通される態様で前記鉄心に巻回された巻線とを有する電機子の製造方法において、
管状で延びるとともに、前記スリットに挿通される部分において前記管状における内部と外部とを連通する貫通孔を少なくとも一つ有して、前記巻線の一部をなす巻線部を形成する第１工程と、
前記第１工程の後に、前記巻線部を前記スリットに挿通する態様で前記鉄心に組み付ける第２工程と、
前記第２工程の後に、絶縁性を有する溶融状態の樹脂材料を前記巻線部の前記管状における内部に注入して、前記巻線の前記管状における内部と、前記貫通孔の内部と、前記巻線および前記スリットの間隙と、に詰まった状態にする第３工程と、
前記第３工程の後に、前記樹脂材料を硬化させて、絶縁性を有する樹脂材料からなる絶縁部を形成する第４工程と、を有する
ことを特徴とする電機子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄心および巻線を有する電機子、および同電機子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転電機の電機子として鉄心に巻線が巻回された構造のものがある（例えば特許文献１参照）。
特許文献１に記載の電機子では、中心線の延びる方向において貫通するスリットが鉄心に設けられている。そして、このスリットに挿通される態様で、巻線は鉄心に巻回されている。巻線としては、鉄心に接する部分における絶縁や隣り合う巻線同士の絶縁のために、絶縁皮膜を有する金属線が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１００００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、巻線を鉄心に巻回す際には、同巻線の各部が所定形状に曲げ加工される。そうした巻線の曲げ加工に際して、同巻線の表面の絶縁皮膜が損傷するおそれがある。そして、この場合には巻線の絶縁性能が低下してしまうため、同巻線の性能低下、ひいては電機子の性能低下を招くおそれがある。
【０００５】
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高い絶縁性能が得られる態様で巻線を配設することのできる電機子、および同電機子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための電機子は、中心線の延びる方向に貫通するスリットが設けられた鉄心と、前記スリットに挿通される態様で前記鉄心に巻回された巻線とを有する電機子において、前記巻線は管状で延びており、前記巻線における前記スリットに挿通される部分は、前記管状における内部と外部とを連通する貫通孔を少なくとも一つ有しており、前記電機子は、絶縁性を有する樹脂材料からなるとともに、前記巻線の前記管状における内部と、前記貫通孔の内部と、前記巻線および前記スリットの間隙と、に詰まった状態で配設されてなる絶縁部を有している。
【０００７】
上記構成によれば、鉄心に巻線を組み付けた状態で同巻線の内部に絶縁性を有する樹脂材料を注入することにより、同樹脂材料を、巻線の貫通孔を介してスリットの内部に注入することができる。そして、この樹脂材料を巻線の外面とスリットの内面との間隙に流入させて硬化させることによって、絶縁性を有する樹脂材料からなる絶縁部を、それら巻線およびスリットの間隙に詰まった状態で配設することができる。このように上記構成によれば、高い絶縁性能が得られる態様で鉄心に巻線を配設することができる。
【０００８】
上記課題を解決するための電機子の製造方法は、中心線の延びる方向に貫通するスリットが設けられた鉄心と、前記スリットに挿通される態様で前記鉄心に巻回された巻線とを有する電機子の製造方法において、管状で延びるとともに、前記スリットに挿通される部分において前記管状における内部と外部とを連通する貫通孔を少なくとも一つ有して、前記巻線の一部をなす巻線部を形成する第１工程と、前記第１工程の後に、前記巻線部を前記スリットに挿通する態様で前記鉄心に組み付ける第２工程と、前記第２工程の後に、絶縁性を有する溶融状態の樹脂材料を前記巻線部の前記管状における内部に注入して、前記巻線の前記管状における内部と、前記貫通孔の内部と、前記巻線および前記スリットの間隙と、に詰まった状態にする第３工程と、前記第３工程の後に、前記樹脂材料を硬化させて、絶縁性を有する樹脂材料からなる絶縁部を形成する第４工程と、を有する。
【０００９】
上記製造方法によれば、巻線の一部をなす巻線部を鉄心に組み付けた状態で同巻線部の内部に絶縁性を有する溶融状態の樹脂材料を注入することにより、同樹脂材料を、巻線部の貫通孔を介してスリットの内部に注入することができる。そして、この樹脂材料を巻線部の外面とスリットの内面との間隙に流入させて硬化させることによって、絶縁性を有する樹脂材料からなる絶縁部を、それら巻線部およびスリットの間隙に詰まった状態で配設することができる。このように上記製造方法によれば、高い絶縁性能が得られる態様で鉄心に巻線を配設することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高い絶縁性能が得られる態様で巻線を配設することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態のステータの斜視図。
【図２】ステータの側断面図。
【図３】ステータのスリットおよびその周辺の（ａ）は断面図であり、（ｂ）は（ａ）に３ｂで示す部分を拡大して示す断面図。
【図４】ステータコイルの挿通部の（ａ）は側面図であり、（ｂ）は（ａ）の４ｂ−４ｂ線に沿った断面図。
【図５】ステータコアにステータコイルを組み付ける工程を示すフローチャート。
【図６】第１工程で形成される巻線部を示す斜視図。
【図７】第２工程における巻線部の組み付け態様を説明するための説明図。
【図８】第３工程における樹脂材料の注入態様を説明するための説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、電機子の一実施形態について説明する。
図１に示すように、電機子としてのステータ１０は、鉄心としてのステータコア１１や、巻線としてのステータコイル１２を有している。なお本実施形態のステータ１０は、電動機の固定子である。ステータコア１１は略円筒状をなしている。このステータコア１１は、詳しくは、中心孔を有する円板状の金属板が複数枚（例えば数百枚）積層された積層構造をなしている。
【００１３】
図２および図３に示すように、ステータコア１１には、その中心線Ｌが延びる方向（以下、中心線Ｌ方向）に貫通するスリット２０が複数（本実施形態では、４８本）設けられている。各スリット２０は、ステータコア１１の内周面において開口するとともに同ステータコア１１の径方向に延びている。各スリット２０は、ステータコア１１の径方向において同一幅で直線状に延びている。複数のスリット２０は、ステータコア１１の周囲方向において等間隔で並ぶように配置されている。
【００１４】
図３および図４に示すように、ステータコイル１２は四角管状で延びている。図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、ステータコイル１２の上記スリット２０に挿通される部分である挿通部３１には、四角管状における４つの壁部（直辺部３２）に２つずつ、合計８つの貫通孔３３が形成されている。詳しくは、貫通孔３３は、各直辺部３２における上記ステータコイル１２の延設方向に間隔を置いた位置（図４（ａ）のＰ１，Ｐ２）にそれぞれ形成されている。４つの直辺部３２にそれぞれ形成される貫通孔３３は、ステータコイル１２の延設方向における同一位置（図４（ａ）のＰ１，Ｐ２）になる態様で各直辺部３２に配置されている。ステータコイル１２の形成材料はアルミニウムである。ステータコイル１２としては、絶縁皮膜を有していないものが用いられている。ステータコイル１２は分布巻のものである。
【００１５】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、ステータコイル１２は、上記スリット２０に挿通される部分である挿通部３１（図３参照）を同一のスリット２０において複数（本実施形態では、１１本）有している。それら挿通部３１は、径方向（図３の上下方向）において一列で並ぶ態様でスリット２０内に配置されている。本実施形態では、複数の挿通部３１の配置範囲の外形が径方向に同一幅で延びる形状をなしており、上記ステータコア１１のスリット２０の断面形状と略同一になっている。
【００１６】
ステータコア１１におけるスリット２０の内部には、絶縁性を有する樹脂材料（本実施形態では、熱硬化性のエポキシ樹脂）からなる絶縁部２１が設けられている。絶縁部２１は、四角管状のステータコイル１２の内部、同ステータコイル１２（詳しくは、挿通部３１）の各貫通孔３３の内部、スリット２０内面と挿通部３１外面との間隙、および隣り合う挿通部３１同士の間隙に詰まった形状をなしている。この絶縁部２１は、スリット２０内面と挿通部３１とを絶縁する機能や、隣り合う挿通部３１同士を絶縁する機能、スリット２０内に挿通部３１を固定する機能を有している。
【００１７】
以下、ステータコア１１にステータコイル１２を組み付ける際の各工程について、図５に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
図５に示すように、ステータコア１１にステータコイル１２を組み付ける際には先ず、第１工程が実行される。
【００１８】
この第１工程では、図６に示すように、ステータコイル１２の一部をなす巻線部４０が形成される。巻線部４０は、平行に延びる２本の直線部４１と、それら直線部４１の一方（図６の下方）の端部同士を繋ぐように湾曲して延びる湾曲部４３とからなるＵ字状をなしている。巻線部４０は四角管状で延びている。巻線部４０は、各直線部４１の一部が上記スリット２０に挿通される挿通部３１（図４参照）を構成している。第１工程では、こうした巻線部４０が複数形成される。
【００１９】
図５に示すように、第１工程の後には、第２工程が実行される。
この第２工程では、複数の巻線部４０がステータコア１１に組み付けられる。詳しくは、図７に一例を示すように、対応するスリット２０に各巻線部４０の直線部４１の先端を差し込むこれにより、全て（図７には１つのみ図示）の巻線部４０がステータコア１１に組み付けられる。
【００２０】
図５に示すように、第２工程の後には、第３工程が実行される。
この第３工程では、図８に示すように、各巻線部４０の直線部４１の端部から同巻線部４０の四角管状における内部に溶融状態の樹脂材料が注入される。このとき、図８中に矢印で示すように、挿通部３１の各貫通孔３３を介して、巻線部４０の内部から外部に樹脂材料が流出するようになる。そして、その流出した樹脂材料は、隣り合う巻線部４０（図３参照）の間や、スリット２０内面と巻線部４０外面との間に進入するようになる。これにより、樹脂材料が、巻線部４０の内部と、巻線部４０の各貫通孔３３の内部と、巻線部４０およびスリット２０の間隙とに詰まった状態になる。
【００２１】
図５に示すように、第３工程の後には、第４工程が実行される。
この第４工程では、巻線部４０の内部やスリット２０の内部に注入された樹脂材料が硬化される。これにより、絶縁性を有する樹脂材料からなる絶縁部２１が形成される。この絶縁部２１は、巻線部４０の内部と、巻線部４０の各貫通孔３３の内部と、巻線部４０およびスリット２０の間隙とに詰まった形状になる。
【００２２】
第４工程の後には、第５工程が実行される。
第５工程では、各巻線部４０における直線部４１（図６参照）の先端側の部分が予め定められた所定形状に曲げられるとともに、他の巻線部４０の先端側の部分に接合（溶接）される。これにより、分布巻のステータコイル１２が形成される。
【００２３】
以下、本実施形態のステータ１０による作用について説明する。
本実施形態では、第３工程において、ステータコア１１に複数の巻線部４０を組み付けた状態で同巻線部４０の内部に溶融状態の樹脂材料が注入される。このとき、溶融状態の樹脂材料が、巻線部４０（詳しくは、挿通部３１）の貫通孔３３を介して、スリット２０の内部に注入されるようになる。これにより、上記樹脂材料が、巻線部４０の外面とスリット２０の内面との間隙や、隣り合う巻線部４０同士の間隙に流入するようになる。そして、第４工程において、そうした樹脂材料を硬化させることにより、絶縁性を有する樹脂材料からなる絶縁部２１が巻線部４０およびスリット２０の間隙に詰まった状態で配設されるようになる。本実施形態によれば、このようにして高い絶縁性能が得られる態様でステータコア１１にステータコイル１２を配設することができる。また本実施形態によれば、上記絶縁部２１によって、各巻線部４０をスリット２０内において固定することもできる。
【００２４】
また本実施形態では、四角管状のステータコイル１２の４つの直辺部３２にそれぞれ貫通孔３３が形成されている。そのため、巻線部４０の内部に樹脂材料を注入することにより、４つの直辺部３２に各別に設けられた貫通孔３３から、４つの直辺部３２とその対抗面（スリット２０内面、または、隣り合う巻線部４０の外面）との隙間に対して各別に樹脂材料が供給されるようになる。これにより、巻線部４０の周囲に満遍なく樹脂材料を供給することができるため、巻線部４０とその周囲において隣接する各部材（スリット２０や、隣り合う巻線部４０）との間隙に的確に絶縁部２１を形成することができる。したがって、絶縁部２１による安定した絶縁性能が得られるようになる。
【００２５】
ここで、四角管状の巻線部４０における４つの直辺部３２にそれぞれ形成される貫通孔３３の形成位置が同巻線部４０（詳しくは、挿通部３１）の延設方向においてずれた位置になると、各貫通孔３３から樹脂材料が流出する過程において同樹脂材料から各直辺部３２が受ける圧力が巻線部４０の周囲方向においてばらつくおそれがある。そして、そうした圧力のばらつきは、巻線部４０を曲げるように作用したり、同巻線部４０をスリット２０内で不要に移動させるように作用したりしてしまう。
【００２６】
この点、本実施形態では、４つの直辺部３２に２つずつ形成される貫通孔３３が、ステータコイル１２の延設方向における同一位置（図４（ａ）のＰ１，Ｐ２）になる態様で各直辺部３２に配置されている。そのため、そうした樹脂材料から直辺部３２が受ける圧力についての巻線部４０の周囲方向におけるばらつきが生じ難い構造にすることができる。これにより、巻線部４０をスリット２０内における正しい位置に精度良く配置することができるようになる。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られる。
（１）絶縁性を有する樹脂材料からなる絶縁部２１を、巻線部４０およびスリット２０の間隙に詰まった状態で配設することができる。そのため、高い絶縁性能が得られる態様でステータコア１１にステータコイル１２を配設することができる。
【００２８】
（２）四角管状のステータコイル１２の４つの直辺部３２にそれぞれ貫通孔３３が形成されている。これにより、ステータコイル１２とその周囲において隣接する各部材との間隙に的確に絶縁部２１を形成することができる。したがって、絶縁部２１による安定した絶縁性能が得られるようになる。
【００２９】
（３）４つの直辺部３２に２つずつ形成される貫通孔３３が、ステータコイル１２の延設方向における同一位置Ｐ１，Ｐ２になる態様で各直辺部３２に配置されている。そのため、巻線部４０をスリット２０内における正しい位置に精度良く配置することができる。
【００３０】
（４）ステータコイル１２とその周囲において隣接する各部材との間隙に絶縁部２１を形成することができるため、同ステータコイル１２として、絶縁皮膜を有していないものを用いることができる。
【００３１】
（５）ステータコイル１２は、挿通部３１を同一のスリット２０において複数有している。本実施形態によれば、スリット２０内において隣り合うステータコイル１２（詳しくは、挿通部３１）の間隙に絶縁部２１を形成することができるため、それら挿通部３１同士を絶縁することができる。
【００３２】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【００３３】
・ステータコイル１２の一部をなす巻線部として、直線部４１を１本のみ有する巻線部を用いるようにしてもよい。
・４つの直辺部３２に２つずつ形成される貫通孔３３を、ステータコイル１２の延設方向の位置が異なる位置になる態様で各直辺部３２に配置してもよい。
【００３４】
・四角管状のステータコイル１２の各直辺部３２に形成する貫通孔３３の数は、任意に変更可能である。各直辺部３２に３つ以上の貫通孔３３を形成したり、貫通孔３３を１つのみ形成したりすることができる。
【００３５】
・絶縁被膜を有する材料を用いてステータコイル１２を形成してもよい。
・ステータコイル１２の形状は、管状をなす形状であれば、円管状や六角管状など、任意に変更可能である。
【００３６】
・ステータコイル１２の形成材料として、「銅」を採用することができる。
・上記実施形態にかかる電機子は、ステータコア１１のスリット２０内においてステータコイル１２の挿通部３１が複数列で並ぶ構造のステータにも適用することができる。また、１つのスリットに対してステータコイル１２の挿通部３１が１本のみ設けられる構造のステータにも、上記実施形態にかかる電機子は適用可能である。
【００３７】
・上記実施形態にかかる電機子は、集中巻のステータコイルを有するステータにも適用することができる。その他、ブラシモータの回転子（ロータ）にも、上記実施形態にかかる電機子は適用可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１０…ステータ、１１…ステータコア、１２…ステータコイル、２０…スリット、２１…絶縁部、３１…挿通部、３２…直辺部、３３…貫通孔、４０…巻線部、４１…直線部、４３…湾曲部。
【図１】
2020188608.tif 000003
【図２】
2020188608.tif 000004
【図３】
2020188608.tif 000005
【図４】
2020188608.tif 000006
【図５】
2020188608.tif 000007
【図６】
2020188608.tif 000008
【図７】
2020188608.tif 000009
【図８】
2020188608.tif 000010