(57)【要約】  インシュレータ５は、コイル７が巻回されるコイル巻回部５０のコアセグメント４１側に設けられ、コイル７をコイル巻回部５０に案内するコイル導入溝５３を有する第１鍔部５１と、トゥース４２先端側に設けられた第２鍔部５２とを備えている。コイル巻回部５０の周方向両側面５０ｃ，５０ｄに複数の溝５５からなるコイル保持部５４が設けられている一方、コイル巻回部５０の軸方向端面５０ａには溝５５が設けられていない。複数の溝５５は軸方向に延びる一方、周方向に突出する複数の突起５６で構成され、突起５６の端部５６ａは、外周面５０ａに向けて高さが低くなるように傾斜している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアセグメントから突出するトゥースの軸方向一端面と周方向両側面の一部とを覆い、巻線で構成されたコイルが巻回されるコイル巻回部を備えたインシュレータであって、
前記コイル巻回部の周方向両側面に、複数の溝からなり、前記コイルを位置決め固定するコイル保持部が設けられている一方、前記コイル巻回部の軸方向一端面は溝が設けられておらず、
前記コイル巻回部の周方向両側面のそれぞれに、軸方向に延びる一方、周方向に突出する突起を所定の間隔をあけて複数形成することで前記複数の溝が構成されており、
前記突起の軸方向一端部は、前記コイル巻回部の軸方向一端面に向けて高さが低くなるように傾斜していることを特徴とするインシュレータ。
【請求項２】
請求項１に記載のインシュレータにおいて、
前記突起の軸方向一端部は、前記コイル巻回部の軸方向一端面から所定の距離だけ離れた位置にあることを特徴とするインシュレータ。
【請求項３】
請求項１に記載のインシュレータを前記コアセグメントの前記トゥースの軸方向端面の各々に具備し、前記インシュレータの前記コイル巻回部に、前記コイルが巻装されてなるステータセグメントを複数個備え、
複数個の前記ステータセグメントを円環形状に接続し円環の径方向内側に前記トゥースが突出する構成としたことを特徴とするステータ。
【請求項４】
請求項１に記載のインシュレータを前記コアセグメントの前記トゥースの軸方向端面の各々に具備し、前記インシュレータの前記コイル巻回部に、前記コイルが巻装されてなるステータセグメントを複数個備え、複数個の前記ステータセグメントを円環形状に接続し円環の径方向内側に前記トゥースが突出する構成を含み、
前記インシュレータは、前記突起の軸方向一端部が前記コイル巻回部の軸方向一端面から所定の距離だけ離れた位置にある構成を有するインシュレータを含むことを特徴とするステータ。
【請求項５】
請求項１に記載のインシュレータを前記コアセグメントの前記トゥースの軸方向端面の各々に具備し、前記インシュレータの前記コイル巻回部に、前記コイルが巻装されてなるステータセグメントを複数個備え、
複数個の前記ステータセグメントを円環形状に接続し円環の径方向内側に前記トゥースが突出する構成を含み、さらに、
前記トゥースの軸方向端面の各々に同一形状の前記インシュレータが装着されていることを特徴とするステータ。
【請求項６】
請求項１に記載のインシュレータを前記コアセグメントの前記トゥースの軸方向端面の各々に具備し、前記インシュレータの前記コイル巻回部に、前記コイルが巻装されてなるステータセグメントを複数個備え、
複数個の前記ステータセグメントを円環形状に接続し円環の径方向内側に前記トゥースが突出する構成を含み、
前記インシュレータは、前記突起の軸方向一端部が前記コイル巻回部の軸方向一端面から所定の距離だけ離れた位置にある構成を有するインシュレータを含み、さらに、
前記トゥースの軸方向端面の各々に同一形状の前記インシュレータが装着されていることを特徴とするステータ。
【請求項７】
請求項１に記載のインシュレータを前記コアセグメントの前記トゥースの軸方向端面の各々に具備し、前記インシュレータの前記コイル巻回部に、前記コイルが巻装されてなるステータセグメントを複数個備え、
複数個の前記ステータセグメントを円環形状に接続し円環の径方向内側に前記トゥースが突出する構成を含み、さらに、
前記コイルは径方向に関して前記巻線が傾斜するように前記コイル巻回部に巻回されていることを特徴とするステータ。
【請求項８】
請求項１に記載のインシュレータを前記コアセグメントの前記トゥースの軸方向端面の各々に具備し、前記インシュレータの前記コイル巻回部に、前記コイルが巻装されてなるステータセグメントを複数個備え、
複数個の前記ステータセグメントを円環形状に接続し円環の径方向内側に前記トゥースが突出する構成を含み、さらに、
前記コイルは前記コイル巻回部に整列巻きされていることを特徴とするステータ。
【請求項９】
請求項１に記載のインシュレータを前記コアセグメントの前記トゥースの軸方向端面の各々に具備し、前記インシュレータの前記コイル巻回部に、前記コイルが巻装されてなるステータセグメントを複数個備え、
複数個の前記ステータセグメントを円環形状に接続し円環の径方向内側に前記トゥースが突出する構成を含み、さらに、
周方向に隣り合う前記トゥースの間が前記コイルを収容するスロットとして構成され、
前記スロット内に、前記コアセグメント及び前記トゥースと前記コイルとを絶縁する絶縁紙が、前記トゥースの側面を覆うようにかつ、前記インシュレータに設けられた第１及び第２鍔部と軸方向で一部重なるように配置されていることを特徴とするステータ。
【請求項１０】
請求項１に記載のインシュレータを前記コアセグメントの前記トゥースの軸方向端面の各々に具備し、前記インシュレータの前記コイル巻回部に、前記コイルが巻装されてなるステータセグメントを複数個備え、複数個の前記ステータセグメントを円環形状に接続し円環の径方向内側に前記トゥースが突出する構成を含むステータと、
該ステータの径方向内側に、前記ステータと所定の間隔をあけて配設された回転軸を含むロータと、を少なくとも備えることを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルが巻回されるインシュレータ及びそれを備えたステータ、モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業、車載用途でモータの需要は高まっている。その中で、モータの効率向上、低コスト化が要望されている。【０００３】
モータの効率向上手法の一つとして、ステータのスロット内に配置されるコイルの占積率を向上させることが知られている。コイルの占積率を向上させることで、モータの駆動時に、コイルに流れる電流に起因する損失を抑制できる。【０００４】
コイルの占積率を向上させる構造として、ステータのティース（ｔｅｅｔｈ）にコイルが整列して巻回された状態である、いわゆる整列巻きコイルが一般に知られており、これを実現するために種々の構成が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。例えば、特許文献１には、コイルが巻回される絶縁コイルボビンの筒体の端部あるいは筒体の両端に設けられた鍔部の内側に段差または傾斜を設けて整列巻きコイルを実現する構成が提案されている。また、特許文献２には、ティース（ｔｅｅｔｈ）の軸方向上端面に装着され、コイルとティース（ｔｅｅｔｈ）とを絶縁する分割タイプのインシュレータの上面に、複数の溝からなり、巻回されたコイルを保持するための保持部を設けて整列巻きコイルを実現する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１２２８５５号公報
【特許文献２】特開２０１３−２４３８３５号公報
【特許文献３】米国特許第６３５６００１号明細書
【特許文献４】国際公開第２０１１／１１８３５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、一般に、インシュレータの鍔部に形成された導入溝に巻線を通してコイルをインシュレータに巻回すると、導入溝の出口で巻線が曲げられるため、コイルは、径方向に関して所定の角度が付いた状態でインシュレータの軸方向上端面から巻回される。【０００７】
このよう場合に、トゥースの軸方向上端面に装着されるインシュレータと下端面に装着されるインシュレータとして、例えば、特許文献２に示すような従来のインシュレータを用いると、コイルを保持する溝を傾斜させてそれぞれに形成することとなる。【０００８】
しかし、インシュレータに対するコイルの傾斜の向きは軸方向上端面と下端面とで径方向に関して反転しまうため、トゥースの軸方向に装着される２つのインシュレータを個別に作り分ける必要が生じ、インシュレータの製造コストが上昇してしまうという問題があった。【０００９】
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、巻回されたコイルを整列巻きにでき、かつコスト低減が可能なインシュレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明に係るインシュレータは、コイル巻回部の周方向両側面にのみ、コイルを位置決め固定するためのコイル保持部が形成されるようにした。【００１１】
具体的には、本発明に係るインシュレータは、コアセグメントから突出するトゥースの軸方向一端面と周方向両側面の一部とを覆い、巻線からなるコイルが巻回されるコイル巻回部を備えたインシュレータであって、前記コイル巻回部の周方向両側面に、複数の溝からなり、前記コイルを位置決め固定するコイル保持部が設けられている一方、前記コイル巻回部の軸方向一端面は溝が設けられておらず、前記コイル巻回部の周方向両側面のそれぞれに、軸方向に延びる一方、周方向に突出する突起を所定の間隔をあけて複数形成することで前記複数の溝が構成されており、前記突起の軸方向一端部は、前記コイル巻回部の軸方向一端面に向けて高さが低くなるように傾斜していることを特徴とする。【００１２】
この構成によれば、コイル巻回部の周方向両側面に設けられたコイル保持部でコイルが位置決め固定される一方、コイル巻回部の軸方向端面に溝が設けられていないため、コイルが斜めに巻回されたとき、その傾斜角度によらずトゥースの軸方向上端面と下端面とに同じ形状のインシュレータを使用できる。これにより、インシュレータの共通化が図れ、コストを低減できる。また、コイル巻回部において、軸方向端面から周方向側面にコイルが巻き回されるときに、コイル巻回部の角部でコイルがふくらんで巻回されるのを防止できる。【００１３】
前記突起の軸方向一端部は、前記コイル巻回部の軸方向一端面から所定の距離だけ離れた位置にあることが好ましい。【００１４】
この構成によれば、コイル巻回部の角部でコイルがふくらんで巻回されるのをより確実に防止できる。【００１５】
本発明に係るステータは、前記インシュレータを前記コアセグメントの前記トゥースの軸方向端面の各々に具備し、前記インシュレータの前記コイル巻回部に、巻線からなるコイルが巻装されてなるステータセグメントを複数個備え、前記複数個のステータセグメントを円環形状に接続し、円環の径方向内側に前記トゥースが突出する構成としたことを特徴とする。【００１６】
この構成によれば、ステータでのコイル占積率を高めることができる。【００１７】
前記トゥースの軸方向端面の各々に同一形状の前記インシュレータが装着されていることが好ましい。【００１８】
この構成によれば、ステータのトゥースのそれぞれに装着されるインシュレータを全て共通化でき、ステータのコストを低減できる。【００１９】
前記コイルは径方向に関して前記巻線が傾斜するように前記コイル巻回部に巻回されている。また、前記コイルは前記コイル巻回部に整列巻きされていることが好ましい。【００２０】
この構成によれば、コイル巻回部に対してコイルが斜めに巻回される場合に、コストを低減しつつ、コイルが整列巻きされたステータを実現できる。【００２１】
周方向に隣り合う前記トゥースの間が前記コイルを収容するスロットとして構成され、前記スロット内に、前記コアセグメント及び前記トゥースと前記コイルとを絶縁する絶縁紙が、前記トゥースの側面を覆うようにかつ、前記インシュレータの前記第１及び第２鍔部と軸方向で一部重なるように配置されていることが好ましい。【００２２】
この構成によればステータの周方向に隣り合うトゥースの間を確実に電気的に絶縁できる。【００２３】
本発明のモータは、上記のステータと、該ステータの径方向内側に、前記ステータと所定の間隔をあけて配設された回転軸を含むロータと、を少なくとも備えることを特徴とする。【００２４】
この構成によれば、ステータでのコイル占積率を高められ、モータの効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、本発明によれば、整列巻きコイルを実現することができ、また、インシュレータのコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、一実施形態に係るモータの上面図である。
【図２】図２は、図１に示すモータの等価回路図である。
【図３】図３は、ステータの概略模式図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図１に示す破線で囲まれた部分を示す斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに示す構造を径方向から見た側面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図４Ａに示す構造を周方向から見た側面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、一実施形態に係るインシュレータの要部を示す斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａに示す破線で囲まれた部分を示す断面模式図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５ＡにおけるＶＣ−ＶＣ線での断面模式図である。
【図６】図６は、インシュレータにコイルが整列巻きされる途中過程の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
【００２８】
（実施形態）
［モータ及びステータの構成］
図１は、本実施形態に係るモータを示す上面図を示し、図２は、図１に示すモータの等価回路図を示し、図３はステータの概略模式図を示し、ステータ４をシャフト２の軸方向から見た図を示している。なお、説明の便宜上、図１及び３において、一部の構成部品やその機能については図示及びその説明を省略する。例えば、フレームやバスバー等は図示していない。また、図３において、インシュレータ５は図示していない。また、ステータ４を収容する外装体は、図示していない。この外装体の形状は、例えば、金属からなる円筒、略直方体、略長方体、多角形の柱状体などであり、モータ１の仕様に応じて適宜選択される。また、図示した構成部品についても簡略化しており、例えば、図１に示すインシュレータ５は、実際の形状と一部異なっており、図３に示すコイルＵ１〜Ｗ４及びこれらのリード端子７１は、実際の形状とは大きく異なっている。また、図２において、符号＋はコイルの巻き始めを、符号−はコイルの巻き終わりをそれぞれ示している。
【００２９】
以降の説明において、シャフト２の長手方向を軸方向と呼び、ステータ４の半径方向を径方向と呼び、ステータ４の円周方向を周方向と呼ぶことがある。また、軸方向において、コイルＵ１〜Ｗ４のリード端子７１が設けられた側を「上」と、その反対側を「下」と呼び、径方向において、ステータ４の中心側、つまり、シャフト２及びロータが設けられた側を「内」と、その反対側、つまり、ステータコア４０側を「外」と呼ぶことがある。
【００３０】
なお、後述する電磁鋼板の積層する方向と、上記の軸方向とは、同方向であり、同義である。
【００３１】
なお、以降の説明において、ティース（ｔｅｅｔｈ：ｔｏｏｔｈの複数型）又はトゥース（ｔｏｏｔｈ）という用語を使い分けて記す。円環状のステータコアの中心方向に突出する複数の歯部は、ティース（ｔｅｅｔｈ：ｔｏｏｔｈの複数型）と記す。また、ステータコア４０の複数の歯部のうち、一つの歯部については、トゥース４２と記す。同じく、後述するコアセグメント４１における、複数の歯部は、ティースと記す。また、コアセグメント４１における、複数の歯部のうち、一つの歯部については、トゥース４２と記す。ちなみに、前述の特許文献３、特許文献４などは、ティース及びトゥースという語句の使い分けを記した公知文献である。
【００３２】
モータ１は、図示しない外装体の内部に、モータ１の回転軸であるシャフト２を有するロータ３と、ステータ４と、コイルＵ１〜Ｗ４と、を備えている。
【００３３】
ロータ３は、シャフト２と、ステータ４に対向してＮ極、Ｓ極がシャフト２の外周方向に沿って交互に配置された磁石３１とを含んでいる。なお、本実施形態で、ロータ３に用いられる磁石３１としてネオジム磁石を使用しているが、その材料や形状や材質については、モータの出力等に応じて適宜変更しうる。また、軸方向から見て、ロータ３は、ステータ４の径方向内側に、ステータ４と一定の間隔をあけて配設されている。
【００３４】
ステータ４は、複数のステータセグメント４０ａを円環状に連結して構成する円筒形状体である。このステータセグメント４０ａは、コアセグメント４１のトゥース４２に軸方向の上下の両端面各々から、インシュレータ５をそれぞれ装着し、更に各インシュレータ５間には絶縁紙６等の絶縁体を装着し、インシュレータ５のコイル巻回部５０及び絶縁紙６等の絶縁体の配置部分（図４Ａ〜図４Ｃ参照）には、巻線を巻回して例えばコイルＵ１を構成する。上述のように構成したステータセグメント４０ａの外観は、断面形状を略扇形とする柱状体である。
【００３５】
ステータ４及びステータセグメント４０ａは、複数のコアセグメント４１と、コアセグメント４１のそれぞれの内周から径方向内側に突出するトゥース４２とを有している。このコアセグメント４１は、ケイ素等を含有した電磁鋼板を、略円環状のステータコア板体（ｓｔａｔｏｒ  ｃｏｒｅ  ｓｈｅｅｔ）のうち、その一部分を構成する個片形状とする板体（ｃｏｒｅ  ｓｅｇｍｅｎｔ  ｓｈｅｅｔ）として打ち抜き、この板体（ｃｏｒｅ  ｓｅｇｍｅｎｔ  ｓｈｅｅｔ）を複数層積層した積層体である。上述のように構成したコアセグメント４１の外観は、断面形状を、略円環状のステータコア板体（ｓｔａｔｏｒ  ｃｏｒｅ  ｓｈｅｅｔ）の一部分を構成する個片形状とする柱状体である。板体の積層方向は、板体の板面に対して法線方向である。このコアセグメント４１は、ヨーク部４１ｃと、このヨーク部４１ｃの略中央部から突出するトゥース４２とを有する。
【００３６】
そして、コアセグメント４１は周方向に位置するヨーク部４１ｃの一方の側面に凹部４１ａが、他方の側面に凸部４１ｂがそれぞれ形成されており、凹部４１ａ，凸部４１ｂともに、各側面において、軸方向全体にわたって延びて形成されている。一つのコアセグメント４１に着目すると、このコアセグメント４１の凹部４１ａに、周方向の一方で隣接するコアセグメント４１の凸部４１ｂが嵌合し、このコアセグメント４１の凸部４１ｂが、周方向の他方で隣接するコアセグメント４１の凹部４１ａに嵌合してそれぞれ連結している。このように周方向に隣り合うコアセグメント４１がそれぞれ嵌合して連結することにより、円環形状のステータコア４０が構成される。
【００３７】
図１，３に示すように、コアセグメント４１を連結して、円環形状のステータコア４０を構成することにより、ステータコア４０の内周に沿って等間隔にトゥース４２が配置される。また、周方向に隣り合うトゥース４２の各間隔はスロット４３を構成している。
【００３８】
また、ステータ４は、１２個のコイルＵ１〜Ｗ４を有しており、これらのコイルはインシュレータ５及び絶縁紙６（図４Ａ〜図４Ｃ参照）を介して各トゥース４２に対して装着され、軸方向から見て、各スロット４３内に配置されている。なお、図示しないが、コイルＵ１〜Ｗ４は、表面に絶縁皮膜が施された銅等の金属材料からなる断面が円形の巻線で構成され、インシュレータ５に対して整列巻きかつ多層巻きで巻回されている。なお、多層巻きとは、インシュレータ５に対してコイル7が複数層巻回された状態をいう。また、「円形」とは巻線の加工公差やトゥース４２に巻回したときの巻線の変形を含んで「円形」という意味であり、以降の説明においても同様である。また、以降の説明において、コイルＵ１〜Ｗ４を特定せずに、一つを取り上げて構造等を説明する場合にはコイル７と呼ぶこととする。
【００３９】
図２に示すように、コイルＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４はそれぞれ直列に接続されており、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３相がスター結線されている。また、互いに電気角で１２０°の位相差を有するＵ，Ｖ，Ｗ相の３相の電流がそれぞれコイルＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４に供給されて励磁され、回転磁界が発生する。この回転磁界により、ロータ３にトルクが発生し、シャフト２が図示しない軸受に支持されて回転する。
【００４０】
なお、本実施形態において、ロータ３の磁極数は、ステータ４に対向するＮ極が５個、Ｓ極が５個の計１０極であり、スロット４３の数は１２個であるが、特にこれに限定されるものではなく、その他の磁極数とスロット数との組合せについても適用できる。
【００４１】
［ステータセグメントの要部の構成］
図４Ａ〜４Ｃは、図１における破線で囲まれた部分の斜視図、径方向及び周方向から見た側面図をそれぞれ示す。なお、説明の便宜上、図４Ａ〜４Ｃにおいて、コイル７の図示を省略している。また、インシュレータ５とコアセグメント４１及びトゥース４２とに挟み込まれて取り付けられた絶縁紙６も図示しているが、スロット４３内に収容されるように折り曲げられる前の状態を示している。
【００４２】
図４Ａ〜４Ｃに示すように、一つのコアセグメント４１から突出するトゥース４２に対し、軸方向の上下の両端面各々から同じ形状を有するインシュレータ５がそれぞれ装着されており、また、コアセグメント４１及びトゥース４２とインシュレータ５との間に絶縁紙６が挟み込まれている。このように、インシュレータ５は、トゥース４２の軸方向両端面と、この両端面近傍部分を覆うように設けられている。
【００４３】
インシュレータ５は、絶縁性樹脂材料を成形してなる絶縁部材であり、コイル７（図５Ｃ参照）が巻装されるコイル巻回部５０と、コイル巻回部５０の一端に形成された第１鍔部５１と、他端に形成された第２鍔部５２とを有している。本実施形態では、第１鍔部５１はコアセグメント４１側に装着されており、第２鍔部５２はステータ４の径方向内側に位置するトゥース４２の先端に装着されている。また、第１鍔部５１には、コイル導入溝５３が形成されており、コイル巻回部５０にコイルが巻回される際には、コイル７を構成する巻線は、コイル導入溝５３を通り、巻き始め部分が第１鍔部５１における第２鍔部５２に対向する内面５１ａ（以下、第１鍔部５１の内面５１ａという）に接してコイル巻回部５０に案内される。なお、本明細書において、コイル７の巻き始め部分とは、コイル７における、コイル巻回部５０に巻回された１層目のコイルの１周目近傍をいう。
【００４４】
コイル巻回部５０の外周面のうち、トゥース４２の軸方向上端面の各々を覆う外周面５０ａ，５０ｂは、それぞれ、表面に溝等が設けられていない平滑な面である。ただし、これらの外周面５０ａ，５０ｂにおいても、インシュレータ５を金型等で成形するときに生じる凹凸（図示せず）は残存している。この凹凸の算術平均粗さは、例えば、３μｍ〜６μｍ程度である。また、コイル巻回部５０の外周面のうち、トゥース４２の周方向両端面を覆う表面５０ｃ，５０ｄは、トゥース４２の軸方向上端面に対して直交するように形成されているとともに、コイル７を保持してその巻回位置を固定するコイル保持部５４が形成されている（図５Ａ〜５Ｃ参照）。なお、コイル保持部５４を含むインシュレータ５の外周面５０ａ〜５０ｄ（以下、コイル巻回部５０の表面と呼ぶことがある）の形状については後述する。なお、「直交」とはインシュレータ５の加工公差やトゥース４２の加工公差、またインシュレータ５をトゥース４２に装着する際の組立公差を含んで「直交」という意味であり、「平行」とはインシュレータ５の加工公差やトゥース４２にインシュレータ５を装着する際の組立公差を含んで「平行」という意味であり、以降の説明においても同様である。
【００４５】
第１鍔部５１の内面５１ａは、トゥース４２の軸方向上端面または軸方向下端面と直交する面と平行に設けられた面である。
【００４６】
インシュレータ５は、絶縁紙６とともに、コアセグメント４１及びトゥース４２とコイル７とを電気的に絶縁する機能を有している。また、インシュレータ５は、後述するコイル７の整列巻きを安定して維持する機能を有している。
【００４７】
絶縁紙６は、例えば、絶縁性の油が含浸されており、トゥース４２の周方向の両側面を覆うように、また、インシュレータ５の第１及び第２鍔部５１，５２と軸方向でそれぞれ一部重なるように配設されている。また、図示しないが、モータ１を組み立てるにあたって、絶縁紙６は、それぞれ折り曲げられて、スロット４３内を覆うように配設されている。このことにより、コアセグメント４１及びトゥース４２とコイル７とを電気的に絶縁するとともに、周方向に隣り合うコアセグメント４１及びトゥース４２間を電気的に絶縁できる。
【００４８】
［インシュレータの要部の構成］
図５Ａは、本実施形態に係るインシュレータの要部を軸方向から見た模式図を示し、図５Ｂは、図５Ａに示す破線で囲まれた部分の断面模式図を示し、図５Ｃは、図５ＡにおけるＶＣ−ＶＣ線での断面模式図を示す。また、図６は、インシュレータにコイルが整列巻きされる途中過程の模式図を示す。図５Ａ〜５Ｃに示すインシュレータ５は、図４Ａ〜４Ｃに示すのと同じであるが、説明の便宜上、図５Ａ〜５Ｃにおいて、インシュレータ５の構造は簡略化して図示している。また、図５Ｂ，５Ｃにおいて、コイル７の一部を図示している。
【００４９】
図５Ａ〜５Ｃに示すように、インシュレータ５のコイル巻回部５０の表面のうち、周方向側面にあたる外周面５０ｃ，５０ｄには、複数の溝５５からなるコイル保持部５４が設けられている。コイル保持部５４は、外周面５０ｃ，５０ｄの径方向全体にわたって設けられており、また、複数の溝５５のそれぞれは、軸方向に延びて形成されている。また、溝５５の径方向の幅は、巻回されるコイル７の線径に一致するように形成されている。なお、「一致」とはコイル７の線径の加工公差や溝５５の加工公差を含んで「一致」という意味であり、以降の説明においても同様である。また、コイル７を構成する巻線は、銅等からなる電線の表面に絶縁皮膜を形成してなるのが一般的である。よって、コイル７の線径という場合には、電線の線径に絶縁皮膜の厚みの２倍を加えた値をいう。
【００５０】
複数の溝５５は、コイル巻回部５０の外周面５０ｃ，５０ｄに、軸方向に延びる一方、周方向に突出した複数の突起５６がコイル７の線径に応じたピッチで形成されることで構成されている。隣り合う突起５６の間が一つの溝５５に相当する。また、図５Ｃ及び図６に示すように、コイル７の巻線が複数の溝５５のそれぞれに嵌まり込んで、コイル巻回部５０に対してコイル７が位置決め固定されている。また、図６に示すように、コイル７の巻線は、コイル巻回部５０に対して径方向に関して斜めに傾斜して巻回されている。なお、突起５６は、図５Ｃ及び図６に示すように、径方向での断面視において略三角形状でもよいし、他の形状であってもよい。例えば、断面形状が略四角形状や略円形状であってもよい。巻回されるコイル７の断面形状に応じて突起５６の形状も適宜変更されうる。また、突起５６はインシュレータ５を形成するときに一体に形成される。
【００５１】
また、図５Ｂに示すように、突起５６の軸方向上端部５６ａ（以下、単に端部５６ａという）は、外周面５０ａから軸方向で所定の距離Ｌだけ離れた位置にある。また、端部５６ａは、外周面５０ａに向けて突起５６の高さが低くなるように傾斜しており、その傾斜角θが４５°になるように突起５６は形成されている。なお、図示しないが、トゥース４２の軸方向下端面に装着されるインシュレータ５において、突起５６の軸方向下端部は、外周面５０ｂからから軸方向で所定の距離Ｌだけ離れた位置にある。さらに、外周面５０ｂに向けて突起５６の高さが低くなるように傾斜しており、その傾斜角θが４５°になるように突起５６は形成されている。なお、傾斜角θは特にこの値に限定されず、コイル巻回部５０の寸法やコイル７の巻線の線径や曲げ剛性等によって適宜変更されうる。
【００５２】
［効果等］
以上説明したように、本実施形態に係るインシュレータ５は、コアセグメント４１から突出するトゥース４２の軸方向一端面と周方向両側面の一部とを覆い、巻線からなるコイル７が巻回されるコイル巻回部５０を備えている。コイル巻回部５０の周方向両側面である外周面５０ｃ，５０ｄに複数の溝５５からなるコイル保持部５４が設けられる一方、コイル巻回部の軸方向端面である外周面５０ａ，５０ｂは溝が設けられていない。
【００５３】
インシュレータ５をこのような構成とすることで、コイル保持部５４でコイル７がコイル巻回部５０に対して位置決め固定される。また、トゥース４２の軸方向上端面あるいは下端面に位置する外周面５０ａ，５０ｂが、溝が設けられていない平滑面であるため、コイル７の巻線がコイル巻回部５０に対して斜めに巻回された場合にも、外周面５０ａ，５０ｂの形状を特に変える必要がない。よって、コイル保持部５４における溝５５の延びる方向をトゥース４２の軸方向上端面に装着されるインシュレータ５と軸方向下端面に装着するインシュレータ５とで同じとすることができる。このことにより、トゥース４２の軸方向上端面と下端面とに同じインシュレータ５を用いることができ、インシュレータの共通化が図れ、インシュレータ５の製造コストを低減できる。
【００５４】
また、コイル７の巻線をコイル巻回部５０の角部で屈曲させて巻回するときに、コイル７の巻線の曲げ剛性や線径に応じて、その曲率は変化する。突起５６の端部５６ａが外周面５０ａの位置まで所定の高さで延びていると、巻線の曲率によっては、コイル７が溝５５からはみ出して、コイル巻回部５０の角部でふくらんでしまうことがある。コイル７を多層巻きにする場合は、このふくらみの上に巻回されるコイル７に巻き乱れを生じて、全体としてコイル７の整列巻きが実現できないことがある。
【００５５】
本実施形態に示すように、溝５５を構成する突起５６の端部５６ａを、コイル巻回部５０の外周面５０ａに向けて高さが低くなるように傾斜させることで、コイル７が外周面５０ａから外周面５０ｃあるいは５０ｄに巻き回されるときに、コイル巻回部５０の角部でコイル７がふくらんでしまうのを防止できる。
【００５６】
また、突起５６の端部５６ａを、コイル巻回部５０の外周面５０ａから所定の距離Ｌだけ離れて位置させることにより、同様に、コイル巻回部５０の角部でコイル７がふくらんでしまうのを防止できる。なお、突起５６の端部５６ａの形状及び位置に関して、いずれか一方のみに上記の限定を加えるようにしてもよい。例えば、端部５６ａを傾斜させずに、外周面５０ａから所定の距離Ｌだけ離れて位置させてもよい。
【００５７】
また、本実施形態に係るインシュレータ５は、コイル５の巻回方向が時計回りの場合にも反時計回りの場合にも対応できる。図１に示すモータ１において、仕様によっては、例えば、Ｕ相のコイルＵ１，Ｕ２を同じ巻線で巻回し、コイルＵ１を時計回り方向に、コイルＵ２を反時計回り方向に巻回するような場合がある。本実施形態によれば、同じ構造のインシュレータ５にコイルＵ１，Ｕ２にそれぞれ巻回した場合にも、両者のコイルを同様に整列巻きとすることができる。
【００５８】
なお、本実施形態に係るインシュレータ５は、コアセグメント４１から突出するトゥース４２の軸方向一端面と周方向両側面の一部とを覆い、巻線からなるコイル７が巻回されるコイル巻回部５０と、コイル巻回部５０におけるトゥース４２の基端側に連続して設けられ、コイル７をコイル巻回部５０に案内するコイル導入溝５３を有する第１鍔部５１と、コイル巻回部５０におけるトゥース４２の先端側に連続して設けられた第２鍔部５２とを備えている。コイル巻回部５０の周方向両側面である外周面５０ｃ，５０ｄに複数の溝５５からなるコイル保持部５４が設けられる一方、コイル巻回部の軸方向端面である外周面５０ａ，５０ｂは溝が設けられていない。また、コイル巻回部５０の周方向両側面のそれぞれに、軸方向に延びる一方、周方向に突出する突起５６を所定の間隔をあけて複数形成することで複数の溝５５が構成されており、突起５６の軸方向端部５６ａは、コイル巻回部５０の軸方向一端面である外周面５０ａに向けて高さが低くなるように傾斜している。
【００５９】
また、本実施形態に係るインシュレータ５を、例えば、図１に示すモータ１のステータ４に適用することで、コイル７の整列巻きが図れ、コイル巻回部５０におけるコイル７が巻回されないデッドスペースを低減できる。このことにより、スロット４３内でのコイル７の占積率を高められ、モータ１の効率を向上させることができる。
【００６０】
（その他の実施形態）
上記実施形態において、コイル７をトゥース４２の基端側であるコアセグメント４１側に位置する第１鍔部５１から巻き始める例について説明したが、特にこれに限定されず、トゥース４２の先端側に位置する第２鍔部５２から巻き始めてもよい。この場合は、第２鍔部５２にコイル導入溝５３が設けられることになる。また、コイル７の巻回方法については特に限定されず、一般的なノズル巻線方法やフライヤー巻線方法等を用いることができる。
【００６１】
なお、コイル巻回部５０の外周面５０ａ，５０ｂはそれぞれ、トゥース４２の軸方向上端面と略平行に設けられていてもよい。また、第１鍔部５１の内面５１ａは、トゥース４２の軸方向上端面または軸方向下端面と直交する面を基準面として径方向外側に傾斜するように設けられていてもよい。
【００６２】
また、上記実施形態におけるインシュレータ５は、コイル７が１層巻きまたは多層巻きの場合にも適用できることは言うまでもない。
【００６３】
また、上記実施形態において、インシュレータ５をコアセグメント４１のトゥース４２に装着し、コイル巻回部５０にコイル７を巻き回して、ステータセグメント４０ａを構成する態様を説明したが、インシュレータ５を円環状のステータコアのトゥース４２の各々に装着し、コイル巻回部５０にコイル７を巻き回す態様を採用しても良い。なお、ここで言う円環状のステータコアとは、電磁鋼板を円環状に打ち抜いた板体を積層して構成するものである。また、この円環状のステータコアは、複数の歯部（所謂、ティース（ｔｅｅｔｈ））を有するものである。
【００６４】
また、上記実施形態においては、コアセグメント４１毎に一つの歯部（所謂、トゥース（ｔｏｏｔｈ））を有する態様を説明したが、コアセグメント４１毎に複数の歯部（所謂、ティース（ｔｅｅｔｈ））を有する態様を採用しても良い。
【００６５】
上記実施形態におけるモータ１は、インナーロータ型のモータに用いる場合について説明するものであるが、別の種類のモータに対して本実施形態のインシュレータ５を適用できることは言うまでもない。
【００６６】
また、図３に示すように、トゥース４２の先端（径方向内側の端部）には、凹状の溝を２つ具備する。この凹状の溝は、米国特許第６１０４１１７号明細書、特開平１０−４２５３１号公報等では、補助溝（ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｌ  ｇｒｏｏｖｅｓ）とも呼称される。この補助溝の効果は、モータ１のロータ３の回転動作におけるコギングトルク及びトルクリップルを抑制し、モータの特性においては、低振動化・低騒音化等に寄与する。
【００６７】
また、上記実施形態におけるコイル７の巻線は、巻線用電線とも呼称され、市販されるものである。巻線又は巻線用電線の導体部には、不可避不純物を含む銅又はアルミニウムを含む。ここで、不可避不純物とは、製造工程中に、銅、アルミニウムへの混入が避けられない微量の不純物元素のことを意味する。銅の場合には、不可避不純物は、Ａｓ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｆｅ、Ｓ、酸素などである。アルミニウムの場合には、不可避不純物は、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｃｕなどである。巻線の導体部は、絶縁性樹脂による絶縁層にて被覆される。絶縁性樹脂は、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリエステルアミドイミド、ポリアミド、ポリヒダントイン、ポリウレタン、ポリアセタール、エポキシ樹脂等がモータ１の仕様に応じて適宜選択される。巻線の断面形状は、本実施形態における円形のほか、略正方形、略長方形など多様である。
【００６８】
また、上記実施形態における磁石３１の材料成分には、Ｓｃ、Ｙ及びランタノイド系元素のうち少なくとも１種と、Ｆｅ又はＦｅ及びＣｏと、Ｂとを含むものである。具体的には、磁石３１は希土類焼結磁石であり、所謂、ネオジム焼結磁石又はネオジウム焼結磁石などと呼称されるものである。この希土類焼結磁石の表層には、防錆のための防錆膜（防錆層）を具備する。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明に係るインシュレータは、異なる線径のコイルの線径に対応して整列巻きコイルを実現することができるため、高効率が要求されるモータ等に適用する上で有用である。
【符号の説明】
【００７０】
１      モータ
２      シャフト
３      ロータ
４      ステータ
５      インシュレータ
６      絶縁紙
７      コイル
３１    磁石
４０    ステータコア
４０ａ  ステータセグメント
４１    コアセグメント
４１ｃ  ヨーク部
４２    トゥース（ｔｏｏｔｈ）
４３    スロット
５０    コイル巻回部
５１    第１鍔部
５１ａ  第１鍔部５１の内面
５２    第２鍔部
５３    コイル導入溝
５４    コイル保持部
５５    溝
５６    突起
５６ａ  突起５６の軸方向端部
Ｕ１〜Ｗ４  コイル
【図１】
2019117207.tif 000003
【図２】
2019117207.tif 000004
【図３】
2019117207.tif 000005
【図４Ａ】
2019117207.tif 000006
【図４Ｂ】
2019117207.tif 000007
【図４Ｃ】
2019117207.tif 000008
【図５Ａ】
2019117207.tif 000009
【図５Ｂ】
2019117207.tif 000010
【図５Ｃ】
2019117207.tif 000011
【図６】
2019117207.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月12日(2020.3.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
なお、以降の説明において、ティース（ｔｅｅｔｈ：ｔｏｏｔｈの複数型）又はトゥース（ｔｏｏｔｈ）という用語を使い分けて記す。円環状のステータコア４０の中心方向に突出する複数の歯部は、ティース４２（ｔｅｅｔｈ：ｔｏｏｔｈの複数型）と記す。また、ステータコア４０の複数の歯部のうち、一つの歯部については、トゥース４２と記す。同じく、後述するコアセグメント４１における、複数の歯部は、ティースと記す。また、コアセグメント４１における、複数の歯部のうち、一つの歯部については、トゥース４２と記す。ちなみに、前述の特許文献３、特許文献４などは、ティース及びトゥースという語句の使い分けを記した公知文献である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
［効果等］
以上説明したように、本実施形態に係るインシュレータ５は、コアセグメント４１から突出するトゥース４２の軸方向一端面と周方向両側面の一部とを覆い、巻線からなるコイル７が巻回されるコイル巻回部５０を備えている。コイル巻回部５０の周方向両側面である外周面５０ｃ，５０ｄに複数の溝５５からなるコイル保持部５４が設けられる一方、コイル巻回部５０の軸方向端面である外周面５０ａ，５０ｂは溝が設けられていない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
また、本実施形態に係るインシュレータ５は、コイル７の巻回方向が時計回りの場合にも反時計回りの場合にも対応できる。図１に示すモータ１において、仕様によっては、例えば、Ｕ相のコイルＵ１，Ｕ２を同じ巻線で巻回し、コイルＵ１を時計回り方向に、コイルＵ２を反時計回り方向に巻回するような場合がある。本実施形態によれば、同じ構造のインシュレータ５にコイルＵ１，Ｕ２にそれぞれ巻回した場合にも、両者のコイルを同様に整列巻きとすることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
なお、本実施形態に係るインシュレータ５は、コアセグメント４１から突出するトゥース４２の軸方向一端面と周方向両側面の一部とを覆い、巻線からなるコイル７が巻回されるコイル巻回部５０と、コイル巻回部５０におけるトゥース４２の基端側に連続して設けられ、コイル７をコイル巻回部５０に案内するコイル導入溝５３を有する第１鍔部５１と、コイル巻回部５０におけるトゥース４２の先端側に連続して設けられた第２鍔部５２とを備えている。コイル巻回部５０の周方向両側面である外周面５０ｃ，５０ｄに複数の溝５５からなるコイル保持部５４が設けられる一方、コイル巻回部５０の軸方向端面である外周面５０ａ，５０ｂは溝が設けられていない。また、コイル巻回部５０の周方向両側面のそれぞれに、軸方向に延びる一方、周方向に突出する突起５６を所定の間隔をあけて複数形成することで複数の溝５５が構成されており、突起５６の軸方向端部５６ａは、コイル巻回部５０の軸方向一端面である外周面５０ａに向けて高さが低くなるように傾斜している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
また、上記実施形態において、インシュレータ５をコアセグメント４１のトゥース４２に装着し、コイル巻回部５０にコイル７を巻き回して、ステータセグメント４０ａを構成する態様を説明したが、インシュレータ５を円環状のステータコア４０のトゥース４２の各々に装着し、コイル巻回部５０にコイル７を巻き回す態様を採用しても良い。なお、ここで言う円環状のステータコアとは、電磁鋼板を円環状に打ち抜いた板体を積層して構成するものである。また、この円環状のステータコアは、複数の歯部（所謂、ティース（ｔｅｅｔｈ））を有するものである。
【国際調査報告】
2019117207.tif 000013
2019117207.tif 000014
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