(57)【要約】【課題】ステータ側に風損対策を講じることで回転電機の効率向上を実現する。【解決手段】円環状のステータコア１５を有するステータ１７と、ステータ１７の内径側に回転自在に設けられるロータ１９とを備える回転電機１１である。ステータコア１５は、それぞれにコイル２０が巻き回される複数のティース２１を有する。周方向に隣合うティース２１の各々は、それぞれの径方向内側端部２１ａ間にロータ１９の側からスロット２３を臨む隙間２５を有して配設される。この隙間２５には、該隙間２５を埋めるように樹脂体スペーサ２７が設けられている。【選択図】図２Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状のステータコアを有するステータと、該ステータの内径側に回転自在に設けられるロータとを備える回転電機であって、
前記ステータコアは、コイルが巻き回される複数のティースを有し、
周方向に隣合う前記ティースの各々は、それぞれの径方向内側端部間に前記ロータの側からスロットを臨む隙間を有して配設され、
前記隙間には、該隙間を埋めるように樹脂体スペーサが設けられている
ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機であって、
前記樹脂体スペーサは、前記ステータの周方向に渡って該ステータの内径部の周面が略面一になるように前記隙間に埋設されている
ことを特徴とする回転電機。
【請求項３】
円環状のステータコアを有する回転電機のステータであって、
前記ステータコアは、コイルが巻き回される複数のティースを有し、
周方向に隣合う前記ティースの各々は、それぞれの径方向内側端部間に前記ロータの側からスロットを臨む隙間を有して配設され、
前記隙間には、該隙間を埋めるように樹脂体スペーサが設けられている
ことを特徴とする回転電機のステータ。
【請求項４】
請求項３に記載の回転電機のステータであって、
前記樹脂体スペーサは、前記ステータの周方向に渡って該ステータの内径部の周面が略面一になるように前記隙間に埋設されている
ことを特徴とする回転電機のステータ。
【請求項５】
円環状のステータコアを有するステータと、該ステータの内径側に回転自在に設けられるロータとを備える回転電機の製造方法であって、
前記ステータコアは、コイルが巻き回される複数のティースを有し、
周方向に隣合う前記ティースの各々は、それぞれの径方向内側端部間に前記ロータの側からスロットを臨む隙間を有して配設され、
前記隙間には、該隙間を埋めるように樹脂体スペーサが設けられ、
前記ステータの内径側に、前記ロータの外径と比べて同等又は大径、かつ前記ステータの内径と比べて小径の外径を有する円柱部を備える治具をセットする工程と、
前記ステータの内径側に前記治具の前記円柱部をセットした状態で、前記ステータの内径部と前記円柱部の外径部との周回状の隙間に樹脂を注入することで前記樹脂体スペーサを形成する工程と、を有する、
ことを特徴とする回転電機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機、回転電機のステータ、及び回転電機の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近時、駆動源としての内燃機関に加えて又は代えて、回転電機を搭載した車両が普及している。ハイブリッド自動車（Hybrid Electric Vehicle）や電気自動車（Electric Vehicle）と呼ばれる車両がそれである。
【０００３】
特許文献１には、円環状のステータコアを有するステータと、ステータの内径側に回転自在に設けられるロータとを備えた回転電機の発明が開示されている。ステータコアは、コイルが巻き回される複数のティースを有する。周方向に隣合うティースの各々は、それぞれの径方向内側端部間にロータの側からスロットを臨む隙間を有して配設されている。
【０００４】
また、特許文献２には、ロータの各磁極突起の間を、先端外周部にて橋絡で結合し外周部を真円にすることが記載されている。特許文献２の技術によれば、ロータの外周部が真円にされるため、風損が大幅に減少し回転電機の効率向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１０７９１２号公報（図１参照）
【特許文献２】特開平５−２２９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に係る回転電機のステータでは、周方向に隣合うティースの各々が、それぞれの径方向内側端部間にロータの側からスロットを臨む隙間を有して配設されているため、ロータの回転時に隙間付近で乱流が発生し風損を生じさせてしまう。その結果、回転電機の効率を損なうという問題があった。
この点について、特許文献２では、ロータ側の風損対策を開示しているが、ステータ側の風損対策については開示も示唆もしていない。
【０００７】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、ステータ側に風損対策を講じることで回転電機の効率向上を実現可能な回転電機、回転電機のステータ、及び回転電機の製造方法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】
【０００８】
前記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、円環状のステータコアを有するステータと、該ステータの内径側に回転自在に設けられるロータとを備える回転電機であって、前記ステータコアは、コイルが巻き回される複数のティースを有し、周方向に隣合う前記ティースの各々は、それぞれの径方向内側端部間に前記ロータの側からスロットを臨む隙間を有して配設され、前記隙間には、該隙間を埋めるように樹脂体スペーサが設けられていることを最も主要な特徴とする。
【０００９】
請求項１に係る発明では、周方向に隣合うティースの各々は、それぞれの径方向内側端部間にロータの側からスロットを臨む隙間を有して配設され、隙間には、該隙間を埋めるように樹脂体スペーサが設けられているため、ロータの回転時に隙間付近で乱流が生じる事態を抑制し、回転電機の効率向上を実現することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ステータ側に風損対策を講じることで回転電機の効率向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る回転電機の正面図である。
【図２Ａ】図１に示す回転電機の比較例に係る要部拡大図である。
【図２Ｂ】図１に示す回転電機の実施例に係る要部拡大図である。
【図３】本発明の実施形態に係る回転電機の製造方法の手順を表す工程図である。
【図４】本発明の実施形態に係る回転電機の製造方法に用いる治具の縦断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る回転電機の製造方法のうち、樹脂注入工程の様子を概念的に表す斜視図である。
【図６Ａ】本発明の実施形態に係る回転電機のステータを治具にセットした状態を表す縦断面図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態に係る回転電機の製造方法のうち、樹脂注入工程の様子を表す縦断面図である。
【図６Ｃ】完成品としての回転電機のステータを表す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
〔本発明の実施形態に係る回転電機１１の概要〕
はじめに、本発明の実施形態に係る回転電機１１の概要について、図面を参照して説明する。
なお、以下に示す図面において、同一の部材又は対応する部材間には同一の参照符号を付するものとする。また、部材のサイズ及び形状は、説明の便宜のため、変形または誇張して模式的に表す場合がある。
さらに、以下の説明において、「軸方向」とはロータ１９の回転軸１９ａ（図１参照）に沿う方向、「周方向」とはステータコア１５（図１参照）の外周面に沿う方向、「径方向」とはステータコア１５の半径方向を、それぞれ意味するものとする。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る回転電機１１の正面図である。
本発明の実施形態に係る回転電機１１は、図１に示すように、円環状のステータコア１５を有するステータ１７と、ステータ１７の内径側に回転自在に設けられるロータ１９とを備えて構成されている。なお、ステータコア１５は、実際には、薄板状の鋼板を軸方向に積層させて構成（図６Ａ〜図６Ｃ参照）される。回転電機１１は、例えば、車両に搭載されて電動機や発電機として用いられる。
【００１４】
〔本発明の実施形態に係る回転電機１１のステータ１７〕
次に、本発明の実施形態に係る回転電機１１のステータ１７について、図２Ａ及び図２Ｂを参照して説明する。
図２Ａは、図１に示す回転電機１１の比較例に係る要部拡大図である。図２Ｂは、図１に示す回転電機１１の実施例に係る要部拡大図である。
【００１５】
比較例に係る回転電機１１１のステータ１１７は、図２Ａに示すように、円環状のステータコア１１５を有する。ステータコア１１５は、それぞれにコイル１２０が巻き回される複数のティース１２１を有する。周方向に隣合うティース１２１の各々は、それぞれの径方向内側端部１２１ａ間に、ロータ１１９の側からスロット１２３を臨む隙間１２５を有して配設されている。
【００１６】
比較例に係る回転電機１１１のステータ１１７では、図２Ａに示すように、周方向に隣合うティース１２１の各々が隙間１２５を有して配設されているため、ロータ１１９の回転時に隙間１２５付近で乱流（図２Ａの矢印参照）が発生して風損を生じさせてしまう。その結果、回転電機１１１の効率を損なう問題があった。
【００１７】
これに対し、実施例（本発明の実施形態）に係る回転電機１１のステータ１７では、図２Ｂに示すように、ステータコア１５は、それぞれにコイル２０が巻き回される複数のティース２１を有する。周方向に隣合うティース２１の各々は、それぞれの径方向内側端部２１ａ間に、ロータ１９の側からスロット２３を臨む隙間２５を有して配設されている。ここまでの構成は、特許文献１に係る回転電機１１１のステータ１１７と同じである。
【００１８】
ただし、本発明の実施形態に係る回転電機１１のステータ１７では、隙間２５には、該隙間２５を埋めるように樹脂体スペーサ２７が設けられている点が、比較例に係る回転電機１１１のステータ１１７と異なる。樹脂体スペーサ２７について、詳しくは後記する。
本発明の実施形態に係る回転電機１１によれば、ロータ１９の回転時に隙間２５付近で乱流が生じる事態を抑制し、回転電機１１の効率向上を実現することができる。
【００１９】
〔本発明の実施形態に係る回転電機１１の製造方法〕
次に、本発明の実施形態に係る回転電機１１の製造方法について、図３、並びに、図４、図５、図６Ａ〜図６Ｃ、及び図７を参照して説明する。
図３は、本発明の実施形態に係る回転電機１１の製造方法の手順を表す工程図である。図４は、回転電機１１の製造方法に用いる治具３１の縦断面図である。図５は、回転電機１１の製造方法のうち、樹脂注入工程の様子を概念的に表す斜視図である。図６Ａは、回転電機１１のステータ１７を治具３１にセットした状態を表す縦断面図である。図６Ｂは、回転電機１１の製造方法のうち、樹脂注入工程の様子を表す縦断面図である。図６Ｃは、完成品としての回転電機１１のステータ１７を表す縦断面図である。
【００２０】
図３に示すステップＳ１１のステータコア製造工程において、複数のティース２１のそれぞれにコイル２０を巻き回すことでステータコア１５を製造する。次いで、ステータコア１５の外周を覆うフランジ付きホルダ１６（図６Ａ参照）をステータコア１５にセットすることでステータ１７を製造する。
【００２１】
ステップＳ１２において、ステップＳ１１で製造したステータ１７を、図４に示す治具３１にセットする。
ここで、回転電機１１の製造方法に用いる治具３１について図４を参照して説明する。治具３１は、図４に示すように、周壁部３３及び底壁部３５を有する有底円筒形状に形成されると共に、底壁部３５の中央に円柱部３７を一体に立設して構成されている。
周壁部３３の内径寸法ｄ１は、ホルダ１６（図６Ａ〜図６Ｃ参照）の外径寸法（フランジを除く）と比べて僅かに大きく形成されている。これにより、治具３１の周壁部３３に正対させてホルダ１６がぴったりと収容される。周壁部３３のうち内径側上端周縁部３３ａには、ホルダ１６の治具３１へのセット作業を円滑にするために、全周にわたって面取り加工が施されている。
周壁部３３の高さ寸法ｈ１は、ホルダ１６（図６Ａ参照）の軸方向寸法と比べてホルダ１６の肉厚分だけ小さい寸法に設定される。
円柱部３７の外径寸法ｄ２は、ロータ１９の外径寸法（公差の上限値）と同等に設定される。これにより、内径部１７ａ（図６Ａ参照）の表面にわたり樹脂体スペーサ２７が形成されたステータ１７とロータ１９との間のエアギャップを確保する。
円柱部３７の中心線Ｃ１と、ホルダ１６の中心線Ｃ２との芯ずれ量ｄ３は、予め定められる交差の範囲に収束するように設定されている。これにより、ステータ１７の内径部１７ａに形成される樹脂体スペーサ２７の層厚を周方向にわたり均一化する。
【００２２】
ステップＳ１３の樹脂注入工程において、図５、図６Ａ、図６Ｂに示すように、ステップＳ１１で製造したステータ１７の内径部１７ａと、治具３１のうち円柱部３７の外径部３７ａとの周回状の隙間ｄ４に、インジェクタノズル４１（図６Ｂ参照）を介して、電気絶縁性を有する樹脂を加圧注入する。インジェクタノズル４１は、前記周回状の隙間ｄ４を臨むように、円環状に等しい間隔を置いて複数設けられる。
樹脂の素材としては、特に限定されないが、例えば、熱硬化性を有する樹脂を好適に採用することができる。樹脂の注入量は、スロット２３のうちコイル２０の占有容積を除く空き容積を埋めると共に所定の層厚の樹脂体スペーサ２７を形成可能であることを考慮して、適宜の値（ただし、可及的に少量であることが好ましい。）に設定すればよい。
【００２３】
ステップＳ１４の熱硬化処理工程において、図６Ｂに示すように、ステップＳ１３の樹脂注入工程後の、治具３１にセットされた状態のステータ１７を、恒温槽４３において所定の温度下で所定の時間置くことにより、ステップＳ１３で注入した樹脂を硬化させる。
【００２４】
ステップＳ１５において、ステップＳ１４の熱硬化処理工程後のステータ１７を治具３１から取り外す。これにより、図６Ｃに示すように、内径部１７ａに樹脂体スペーサ２７の層が形成されたステータ１７の完成品を得ることができる。
【００２５】
〔本発明の実施形態に係る回転電機１１、回転電機１１のステータ１７、回転電機１１の製造方法の作用効果〕
次に、本発明の実施形態に係る回転電機１１、回転電機１１のステータ１７、回転電機１１の製造方法の作用効果について説明する。
第１の観点に基づく発明は、円環状のステータコア１５を有するステータ１７と、ステータ１７の内径側に回転自在に設けられるロータ１９とを備える回転電機１１である。ステータコア１５は、それぞれにコイル２０が巻き回される複数のティース２１を有する。周方向に隣合うティース２１の各々は、それぞれの径方向内側端部２１ａ間にロータ１９の側からスロット２３を臨む隙間２５を有して配設される。この隙間２５には、該隙間２５を埋めるように樹脂体スペーサ２７が設けられている。
【００２６】
第１の観点に基づく回転電機１１の発明によれば、ロータ１９の回転時に隙間２５付近で乱流が生じる事態を抑制し、回転電機１１の効率向上を実現することができる。また、スロット２３のうちコイル２０の占有容積を除く空き容積の部分を埋めるように樹脂体スペーサ２７を充填すれば、コイル２０の電気絶縁性を飛躍的に高めるという副次的な効果を期待することができる。
【００２７】
第２の観点に基づく発明は、第１の観点に基づく回転電機１１であって、樹脂体スペーサ２７は、ステータ１７の周方向に渡ってステータ１７の内径部１７ａの周面が略面一になるように隙間２５に埋設されている。
【００２８】
第２の観点に基づく回転電機１１の発明によれば、樹脂体スペーサ２７は、ステータ１７の周方向に渡ってステータ１７の内径部１７ａの周面が略面一になるように隙間２５に埋設されているため、第１の観点に基づく回転電機１１の発明と比べて、ロータ１９の回転時に隙間２５付近で乱流が生じる事態を一層抑制し、回転電機１１のさらなる効率向上を実現することができる。
【００２９】
第３の観点に基づく発明は、円環状のステータコア１５を有する回転電機１１のステータ１７である。ステータコア１５は、それぞれにコイル２０が巻き回される複数のティース２１を有する。周方向に隣合うティース２１の各々は、それぞれの径方向内側端部２１ａ間にロータ１９の側からスロット２３を臨む隙間２５を有して配設される。この隙間２５には、該隙間２５を埋めるように樹脂体スペーサ２７が設けられている。
【００３０】
第３の観点に基づく回転電機１１のステータ１７の発明によれば、ロータ１９の回転時に隙間２５付近で乱流が生じる事態を抑制することで、回転電機１１の効率向上を実現可能なステータ１７を得ることができる。
【００３１】
第４の観点に基づく発明は、第３の観点に基づく回転電機１１のステータ１７であって、樹脂体スペーサ２７は、ステータ１７の周方向に渡ってステータ１７の内径部１７ａの周面が略面一になるように隙間２５に埋設されている。
【００３２】
第４の観点に基づく回転電機１１のステータ１７の発明によれば、樹脂体スペーサ２７は、ステータ１７の周方向に渡ってステータ１７の内径部１７ａの周面が略面一になるように隙間２５に埋設されているため、第３の観点に基づく回転電機１１のステータ１７の発明と比べて、ロータ１９の回転時に隙間２５付近で乱流が生じる事態を一層抑制することで、回転電機１１のさらなる効率向上を実現可能なステータ１７を得ることができる。
【００３３】
第５の観点に基づく発明は、円環状のステータコア１５を有するステータ１７と、ステータ１７の内径側に回転自在に設けられるロータ１９とを備える回転電機１１の製造方法である。ステータコア１５は、それぞれにコイル２０が巻き回される複数のティース２１を有する。周方向に隣合うティース２１の各々は、それぞれの径方向内側端部２１ａ間にロータ１９の側からスロット２３を臨む隙間２５を有して配設される。この隙間２５には、該隙間２５を埋めるように樹脂体スペーサ２７が設けられる。
第５の観点に基づく回転電機１１の製造方法の発明は、ステータ１７の内径側に、ロータ１９の外径と比べて同等又は大径、かつステータ１７の内径と比べて小径の外径を有する円柱部３７を備える治具３１をセットする工程と、ステータ１７の内径側に治具３１の円柱部３７をセットした状態で、ステータ１７の内径部１７ａと円柱部３７の外径部３７ａとの周回状の隙間ｄ４に樹脂を注入することで樹脂体スペーサ２７を形成する工程と、を有する。
【００３４】
第５の観点に基づく回転電機１１の製造方法の発明によれば、ステータ１７の内径側に治具３１の円柱部３７をセットした状態で、ステータ１７の内径部１７ａと円柱部３７の外径部３７ａとの周回状の隙間ｄ４に樹脂を注入することで樹脂体スペーサ２７を形成するため、ロータ１９の側からスロット２３を臨む隙間２５を埋めるように樹脂体スペーサ２７を設ける作業を、簡易な手順をもって適確に実現することができる。
【００３５】
〔その他の実施形態〕
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
【００３６】
例えば、本発明の実施形態に係る発明の説明において、インジェクタノズル４１を、前記周回状の隙間ｄ４を臨むように、円環状に等しい間隔を置いて複数設ける態様を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。円環状のインジェクタノズルを、前記周回状の隙間ｄ４を臨むように設ける態様を採用しても構わない。
【００３７】
また、本発明の実施形態に係る発明の説明において、円環状のステータコア１５を有するステータ１７において、ステータコア１５は、それぞれにコイル２０が巻き回される複数のティース２１を有する態様を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。複数の分割コアを円環状に配列してなるステータコアを有するステータにおいて、複数の分割コアの各々は、コイルが巻き回されるティースをそれぞれ有する態様を採用しても構わない。
【符号の説明】
【００３８】
１１      回転電機
１５      ステータコア
１７      ステータ
１７ａ    ステータの内径部
１９      ロータ
２０      コイル
２１      ティース
２３      スロット
２５      スロットを臨む隙間
２７      樹脂体スペーサ
３１      治具
３７      治具の円柱部
３７ａ    円柱部の外径部
ｄ４      周回状の隙間
【図１】
2018133920.tif 000003
【図２Ａ】
2018133920.tif 000004
【図２Ｂ】
2018133920.tif 000005
【図３】
2018133920.tif 000006
【図４】
2018133920.tif 000007
【図５】
2018133920.tif 000008
【図６Ａ】
2018133920.tif 000009
【図６Ｂ】
2018133920.tif 000010
【図６Ｃ】
2018133920.tif 000011