(57)【要約】【課題】ステータコアに対するコイルの固定度合いにバラつきが生じることを抑制可能な回転電機のステータを提供する。【解決手段】電磁鋼鈑が軸方向に積層される回転電機のステータであって、径方向に突出する複数のティースを備えたステータコアと、隣り合う該ティース間の空間であるスロットに配置されたセグメントコイルと、を含み、前記セグメントコイルが前記ステータコアの軸方向で位相の異なるティースに押圧保持されている回転電機のステータ。【選択図】図５
2018082586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁鋼鈑が軸方向に積層される回転電機のステータであって、
径方向に突出する複数のティースを備えたステータコアと、
隣り合う該ティース間の空間であるスロットに配置されたセグメントコイルと、
を含み、
前記セグメントコイルが前記ステータコアの軸方向で位相の異なるティースに押圧保持されている回転電機のステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁鋼鈑が軸方向に積層される回転電機のステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁鋼鈑が軸方向に積層される回転電機のステータは、径方向に突出する複数のティースを備えるステータコアと、隣り合う該ティース間の空間であるスロットに配置されるセグメントコイルとを含む。さらに、スロットに挿入されるセグメントコイルをステータコアに対して固定するために、セグメントコイルとステータコアとの間にできる隙間に液状の接着剤が流される。（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−５９２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
セグメントコイルとステータコアとの間にできる隙間に液状の接着剤は成り行きで浸入する。よって、該隙間へ供給される接着剤量が一定となるよう制御することは難しい。そして、該隙間へ供給される接着剤量にバラつきが生じると、ステータを複数個製造する際、ステータ毎にステータコアに対するコイルの固定度合いにバラつきが生じる。その結果、ステータ毎に固定度合いをチェックする必要が生じ製造コストが増加してしまう。
【０００５】
そこで本発明は、ステータコアに対するコイルの固定度合いにバラつきが生じることを抑制可能な回転電機のステータ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】
【０００６】
電磁鋼鈑が軸方向に積層される回転電機のステータであって、径方向に突出する複数のティースを備えるステータコアと、隣り合う該ティース間の空間であるスロットに配置されたセグメントコイルと、を含み、前記セグメントコイルが前記ステータコアの軸方向で位相の異なるティースに押圧保持されている回転電機のステータ。
なお、環状のヨークと該ヨークから内周側に突出する複数のティースとを含む電磁鋼鈑を複数積層することでステータコアを形成するステータコア形成工程と、前記ステータコア形成工程によって形成されるステータコアのティース間の空間であるスロットに、セグメントコイルを前記ステータコア軸方向に沿って挿入するセグメントコイル挿入工程と、前記セグメントコイル挿入工程後に前記ステータコアを形成する複数の電磁鋼鈑の一部をその他の電磁鋼鈑に対して前記ステータコアの軸方向を中心に回転させる回転工程と、を含む回転電機のステータの製造方法で回転電機のステータを製造しても良い。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る回転電機のステータによれば、ステータコアのスロットに配置されたセグメントコイルは、ステータコアの軸方向で位相の異なるティースに押圧保持されている。既述した通り、セグメントコイルのステータコアに対する固定度合いのバラつきを抑制するため、ステータコアとセグメントコアとの間に供給される液状の接着剤量が一定となるよう制御するのは困難である。一方、位相をどの程度異ならせるかを制御することは容易である。
従って、本発明に係る回転電機のステータによれば、セグメントコイルをステータコアに対して制御容易な手段で固定、すなわち、ステータコアの軸方向で位相の異なるティースで固定するため、ステータコアに対するコイルの固定度合いにバラつきが生じることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】回転電機のステータ概略を示す斜視図である。
【図２】回転電機のステータコアの概略を示す斜視図である。
【図３】セグメントコイルが挿入されたスタータコア概略を示す径方向視図である。
【図４】図３に示されるセグメントコイルの先端部が曲げ形成されたステータ概略を示す斜視図である。
【図５】図１の破線部Ａ拡大図である。
【図６】貫通孔が楕円形状である電磁鋼鈑と貫通孔が円形状である電磁鋼鈑とを積層することで形成されるステータコア概略を示す軸方向視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態（以下本実施形態という）を、図面に従って説明する。図１は、回転電機のステータ１０の概略を示す図である。ステータ１０は、電磁鋼鈑を軸方向に積層することで形成され、三相交流の電気が供給されて駆動する回転電機に用いられる。ステータ１０は、略円筒状のヨーク１２とヨーク１２から径方向内側に向って突出するティース１４とを備えるステータコア１６と、隣り合うティース１４の間に形成されるスロット１８を通って巻回されるステータコイル１９を有する。
【００１０】
ステータコイル１９は、三相ステータコイルであり、複数のセグメントコイル２０を相互に接続することで構成される。セグメントコイル２０は、スロット１８に挿入される２つの挿入部２２と、これらの挿入部２２を橋渡しする渡り部２４とを有するようにＵ字型に成形された素巻線である。本実施形態のステータコイル１９は、セグメントコイル２０がステータコア１２に分布巻きされて形成される。
【００１１】
図１において、軸方向に沿った一方側の端部に渡り部２４が来るようにして、スロット１８にセグメントコイル２０は挿入されている。スロット１８を通って、軸方向に沿った他方側の端部から突き出たセグメントコイル２０の先端２６は、他のセグメントコイル２０の先端２６と溶接によって接合される。
【００１２】
また、ステータコア１６の側面から貫通孔２８を有するタブ状の取付部３０が径方向外側に突出するよう３箇所に設けられている。貫通孔２８にボルトを挿通してケースに形成された雌ねじ穴に締結することで、図示されないケースに固定される。
【００１３】
さらに、詳細は後述するが、図５に示す通り、ステータコアの軸方向端面で先端２６側にある電磁鋼鈑のティース１４Ａは、その他の電磁鋼鈑のティース１４Ｂと軸方向で位相が異なっている。
【００１４】
次に、図２〜図５を用いてステータ１０の製造工程を説明する。略円環形状のヨークと該ヨークから内周側に突出するティースとを備える磁性材からなる電磁鋼鈑をティースが重なり合うように軸方向に積層することで、図２に示すステータコア１６を形成する。本実施形態において、電磁鋼鈑は約２４０枚積層される。また、電磁鋼鈑の軸方向の厚みは不均一であることが多い。そこで、電磁鋼鈑を積層することで形成されるステータコア１６の軸方向の厚みが周方向にバラつかないよう、電磁鋼鈑を積層する際に、電磁鋼鈑を１枚〜数十枚毎に回転させつつ積層（以下、「転積」とも表現する。）する。本実施形態においては、電磁鋼鈑を１枚ごとに電磁鋼鈑を転積してステータコア１６を形成する。
【００１５】
その後、図３に示す通り、セグメントコイル２０をステータコア１６へと挿入する。より具体的には、回転電機の軸線方向における一方の端部（図中下方）からセグメントコイル２０の挿入部２２をスロット１８へ挿入し、他方の端面（図中上方）へ先端２６を突出させる。スロット内の周方向幅Ｄ１よりセグメントコイル２０の周方向幅Ｄ２の方が小さくなるよう形成されているため挿入をスムーズに行うことができる。
【００１６】
その後、図４に示す通り、セグメントコイル２０の先端２６を曲げ成形する。セグメントコイル２０は、ティース１４の端面を曲げ起点として曲げられる。そして、隣のセグメントコイル２０同士の先端２６を溶接することで、コイルを形成する。
【００１７】
その後、図５に示す通り、ステータコア１６を形成する電磁鋼鈑の一部をその他の電磁鋼鈑に対して、ステータコアの軸線を中心に図５矢印方向に回転させる。より具体的には、ステータコア１６は１枚毎に電磁鋼鈑を転積して形成されるため、ステータコア軸方向端面にて先端２６側にある電磁鋼鈑１枚を回転させる（回転させられる電磁鋼鈑を「電磁鋼鈑Ａ」とも表記し、その他の回転させられない電磁鋼鈑を「電磁鋼鈑Ｂ」とも表記する。）。その結果、図５に示す通り、電磁鋼鈑Ａのティース１４（以下、「ティース１４Ａ」とも表記する。）と電磁鋼鈑Ｂのティース１４（以下、「ティース１４Ｂ」とも表記する。）との位相が軸方向で変化することになる。
【００１８】
ここで、ティース１４Ａがスロット１８に挿入されているセグメントコイル２０を押圧するまで、電磁鋼鈑Ｂに対して電磁鋼鈑Ａは回転させられる。換言すると、ティース１４Ａとティース１４Ｂによってセグメントコイル２０を押圧保持できるまで、ティース１４Ａとティース１４Ｂの軸方向での位相を異ならせる。本実施形態において、電磁鋼鈑Ａを電磁鋼鈑Ｂに対してどの程度回転させるかは、トルクによって規定される。本実施形態において、電磁鋼鈑Ａは約２００Ｎ・ｍのトルクで回転させられる。但し、どの程度回転させるかを、回転角度やその他公知の方法で規定しても良い。例えば、電磁鋼鈑Ａは、電磁鋼鈑Ｂに対してＤ１−Ｄ２の大きさが０となる回転角度θ１以上回転するようにしても良い。
【００１９】
電磁鋼鈑Ａを電磁鋼鈑Ｂに対して回転させることで、電磁鋼鈑Ａのティース１４（ティース１４Ａ）が、ティース１４Ａと対向する位置にあるセグメントコイル２０を押圧する。押圧されるセグメントコイル２０は、電磁鋼鈑Ｂのティース１４（ティース１４Ｂ）に押し付けられる。その結果、セグメントコイル２０はティース１４Ａとティース１４Ｂとで押圧保持されることになる。すなわち、セグメントコイル２０は、ステータコア軸方向で位相の異なるティース１４Ａとティース１４Ｂとで押圧保持されることとなる。
【００２０】
また、本実施形態においてセグメントコイル２０の先端２６を曲げ成形した後に電磁鋼鈑は回転させられる。なぜなら、セグメントコイル２０の先端２６を曲げ成形する際、曲げ起点においてセグメントコイル２０からティース１４を備える電磁鋼鈑に対して電磁鋼鈑Ａの回転方向とは逆の方向の力が加わるためである。換言すると、軸方向で異ならせたティース１４Ａとティース１４Ｂとの位相が、位相を異ならせる前の状態に近づき、セグメントコイル２０を押圧保持できなくなるおそれがあるためである。
【００２１】
従来のステータは、セグメントコイル２０をティース１４で押圧保持するよう、意図的にステータコア軸方向でティース１４の位相を異ならせてこなかった。また、従来のステータ製造方法において、ステータコア１６を形成する電磁鋼鈑の一部を、その他の電磁鋼鈑に対してステータコア軸線を中心に回転させることはなかった。そして、ステータ１０に接着剤を多量に滴下することでステータコア１６に対してセグメントコイル２０を固定していた。
【００２２】
しかし、液状である接着剤の流れを制御して、セグメントコイル２０とステータコア１６との間に形成される隙間に再現性高く接着剤を供給することは困難であった。その結果、ステータ毎にステータコア１６に対するセグメントコイル２０の固定具合にバラつきが生じていた。
【００２３】
本実施形態においては、ステータコアの軸方向でティース１４の位相を異ならせることで、スロット１８に挿入されているセグメントコイル２０をティース１４で押圧保持している。よって、接着剤の使用量を低減しても、ステータコア１６に対してセグメントコイル２０を固定することができる。さらに、ティース１４の位相をどの程度異ならせるかを制御することは、既述した通りトルクや回転角を規定することで、液状である接着剤流れを制御することに比して容易に行うことができる。従って、本実施形態のステータ１０はステータコア１６に対するセグメントコイル２０の固定具合にバラつきが生じることを従来のステータコアに比して容易に抑制できる。また、接着剤の使用量を低減することで、接着剤が必要箇所以外に付着することも抑制できる。
【００２４】
また、既述した通り、ステータコア１６は、貫通孔２８を有するタブ状の取付部３０が突出した電磁鋼鈑を積層することで形成される。
【００２５】
ここで、図６に示す通り、電磁鋼鈑Ａを電磁鋼鈑Ｂに対して回転、すなわち、ティース１４Ａとティース１４Ｂとの位相を異ならせたときに、電磁鋼鈑Ａの取付部３０（以下、「取付部３０Ａ」とも表記）に形成される貫通孔２８（以下、「貫通孔２８Ａ」とも表記）内に、電磁鋼鈑Ｂの取付部３０（以下、「取付部３０Ｂ」とも表記）に形成される貫通孔２８（以下、「貫通孔２８Ｂ」とも表記）の全体が入るよう取付部３０と貫通孔２８とを設けると良い。係る構成とすることで、ティース１４Ａとティース１４Ｂとの位相を異ならせてセグメントコイル２０をステータコア１６に対して固定するステータ１０を、容易にケースにボルトを用いて固定することができる。
【００２６】
さらに、図６に示す通り、貫通孔２８Ａの形状をステータコア周方向に伸びる楕円形状とし、貫通孔２８Ｂの形状を円形状とするとよい。ここで、貫通孔２８Ｂの直径は、貫通孔２８Ｂに挿通されるボルト軸部の直径より大きく、貫通孔２８Ａの短軸より小さくなるよう設けられている。
そして、貫通孔２８Ａを周方向に長軸が伸びる楕円形状とすることで、ティース１４Ａとティース１４Ｂとの位相を規定した通りに異ならせることができなくても、貫通孔２８Ａと貫通孔２８Ｂとが重なることができず、貫通孔２８にボルトを挿通できなくなることを抑制できる。
【００２７】
本実施形態においては、ステータコアの軸方向で、積層されている電磁鋼鈑のうち一方端面から１枚の電磁鋼鈑（電磁鋼鈑Ａ）のティース１４と、その他電磁鋼鈑（電磁鋼鈑Ｂ）のティース１４の位相を異ならせることで、スロット１８内のセグメントコイル２０を固定しているがこの実施形態に限られるものではない。
【００２８】
例えば、２４０枚の電磁鋼鈑が積層されているステータの、中央付近に位置する１２０枚の電磁鋼鈑を、ステータコア端面付近に位置する１２０枚の電磁鋼鈑に対して、ステータコア軸線を中心として回転させることで、スロット１８内のセグメントコイル２０を固定しても良い。換言すると、中央付近の電磁鋼鈑のティース１４とスタータコア端面付近に位置する電磁鋼鈑のティース１４との位相を異ならせることでステータコア１６に対してセグメントコイル２０を固定しても良い。
【００２９】
また、本実施形態のステータコアは電磁鋼鈑を１枚毎に転積することで形成されているため、ステータコア端面に位置する電磁鋼鈑１枚のみを回転させたが、この実施形態に限られるものではない。例えば、電磁鋼鈑を６０枚毎に転籍してステータコアを形成する場合には、電磁鋼鈑６０枚を回転させて、セグメントコイル２０を固定してもよい。すなわち、転積枚数毎に、ステータコア軸方向でティースの位相が異なるようにしてもよい。
【００３０】
本実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ステータ
１２  ヨーク
１４  ティース
１６  ステータコア
１８  スロット
１９  ステータコイル
２０  セグメントコイル
２２  挿入部
２４  渡り部
２６  先端
２８  貫通孔
３０  取付部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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