(57)【要約】【課題】波巻コイル同士の接合作業を軽減させることができ、スロット内における導体の占積率の向上及びコイルエンド部の小型化を図ることができるモータ用ステータ及びその製造方法を提供すること。【解決手段】モータ用ステータは、ステータコア２の複数のスロット２１内に３相のコイルを配置してなる。各相のコイルは、スロット導体部４１同士をステータコア２の軸方向Ｌの両側において、コイルエンド導体部４２によって交互に繋いでなる波巻コイル４を用いて構成してある。波巻コイル４は、各相のスロット２１の数に対応する数のスロット導体部４１とスロット導体部４１同士を繋ぐコイルエンド導体部４２とを１つのターン構成部としたとき、断面扁平形状の連続する１本の導体によって、この導体が扁平する面方向を合わせてステータコア２の径方向に重ねた２つのターン構成部４Ａ、Ｂを形成している。【選択図】図７
2008253063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスロットを備えたステータコアと、上記複数のスロット内に所定のスロット数を空けて分布巻き状態で配置した複数相のコイルとを有するモータ用ステータにおいて、
上記コイルは、上記スロット内に配置するスロット導体部同士を、上記ステータコアの軸方向一端側と軸方向他端側とにおいて、上記スロットの外部に突出配置するコイルエンド導体部によって交互に繋いでなる波巻コイルを用いて構成してあり、
上記スロット内には、上記スロット導体部が上記ステータコアの径方向に複数段に重ねて配置してあり、
上記ステータコアにおける各相の上記スロットの数に対応する数の上記スロット導体部と該スロット導体部同士を繋ぐ上記コイルエンド導体部とを１つのターン構成部としたとき、上記波巻コイルは、断面扁平形状の連続する１本の導体によって、該導体が扁平する面方向を合わせて上記ステータコアの径方向に重ねた２つの上記ターン構成部を形成しており、
該２つのターン構成部は、上記ステータコアの周方向の一方回りに、一方側巻始め端のスロット導体部から一方側巻終り端のスロット導体部までを順次上記スロット内に配置してなる一方のターン構成部と、
上記一方側巻終り端のスロット導体部から折り返し、上記ステータコアの周方向の他方回りに、他方側巻始め端のスロット導体部から他方側巻終り端のスロット導体部までを順次上記スロット内に配置すると共に、上記他方側巻終り端のスロット導体部を、上記一方側巻終り端のスロット導体部と同じスロット内に配置してなる他方のターン構成部とからなり、
上記一方のターン構成部における上記コイルエンド導体部と、上記他方のターン構成部における上記コイルエンド導体部とは、上記ステータコアの軸方向両側において、いずれも上記ステータコアの周方向に交互に配置してあり、
上記２つのターン構成部からなる上記波巻コイルを複数接合して、各相の上記コイルを形成してなることを特徴とするモータ用ステータ。
【請求項２】
請求項１において、上記他方のターン構成部は、上記一方側巻終り端のスロット導体部がその中心軸線回りに１８０°捻られていることによって、上記一方のターン構成部に対して折り返してあることを特徴とするモータ用ステータ。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記複数のスロット内には、上記波巻コイルを複数接合して形成したＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相のコイルがそれぞれ配置してあり、
３相の上記波巻コイルは、上記ステータコアの径方向に１つ毎又は所定数毎に交互に重ねて配置してあることを特徴とするモータ用ステータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、上記波巻コイルは、その全長において断面積が同一であると共に、当該波巻コイル同士の断面積も同一であり、
上記ステータコアは、その周方向において、上記スロット同士の間のティースを有する形状で上記スロットの数に対応する数に分割したコア形成ブロックを接合してなり、
上記複数のスロットは、上記ステータコアの径方向外方に向かうに連れて周方向の幅が大きくなる形状に形成してあり、
上記スロット内に配置した複数段の上記スロット導体部は、径方向外方に位置するスロット導体部ほど周方向の幅が大きくなっていることを特徴とするモータ用ステータ。
【請求項５】
複数のスロットを備えたステータコアと、上記複数のスロット内に所定のスロット数を空けて分布巻き状態で配置した複数相のコイルとを有するモータ用ステータを製造する方法において、
断面略丸形状の導体から、互いに平行な複数のスロット導体部と、該スロット導体部を一端側と他端側とにおいて交互に繋ぐ複数のコイルエンド導体部とを有する波巻中間体を成形すると共に、上記ステータコアにおける各相の上記スロットの数に対応する数の上記スロット導体部と該スロット導体部同士を繋ぐ上記コイルエンド導体部とを１つのターン構成部としたとき、該ターン構成部を２つ連続して構成する長さに上記波巻中間体を形成する波巻工程と、
一方の上記ターン構成部における一方側巻終り端のスロット導体部を除き、上記波巻中間体における残りのすべてのスロット導体部と、すべての上記コイルエンド導体部とを、上記波巻中間体の波形状を形成する平面に平行な方向に扁平させる扁平工程と、
上記一方側巻終り端のスロット導体部をその中心軸線回りに１８０°捻ることによって、該一方側巻終り端のスロット導体部と他方の上記ターン構成部における他方側巻終り端のスロット導体部とを除く残りの上記スロット導体部同士を、扁平する面方向を合わせて重ね合わせると共に、一方の上記ターン構成部における上記コイルエンド導体部と、他方の上記ターン構成部における上記コイルエンド導体部とを、上記スロット導体部の一端側と他端側とのいずれにおいても、上記スロット導体部が並ぶ方向に交互に配置する捻り工程と、
上記一方側巻終り端のスロット導体部を、上記波巻中間体が扁平する面方向に合わせて扁平させる追加扁平工程と、
上記波巻中間体の表面に絶縁被膜を形成して、上記２つのターン構成部を有する波巻コイルを形成する被膜形成工程と、
一方の上記ターン構成部における上記一方側巻終り端のスロット導体部と、他方の上記ターン構成部における他方側巻終り端のスロット導体部とが同じ上記スロット内に配置される状態で、上記波巻コイルを上記複数のスロット内に配置し、各相の上記波巻コイル同士を接合して、ステータを形成するステータ形成工程とを含むことを特徴とするモータ用ステータの製造方法。
【請求項６】
請求項５において、上記波巻工程においては、上記一方のターン構成部における上記スロット導体部同士の間の間隔は、上記他方のターン構成部における上記スロット導体部同士の間の間隔よりも大きく形成し、
上記ステータ形成工程においては、上記一方のターン構成部が上記他方のターン構成部の外周側に位置する状態で上記波巻コイルを上記複数のスロット内に配置することを特徴とするモータ用ステータの製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６において、上記ステータ形成工程においては、上記ステータコアとして、該ステータコアの周方向において上記スロットの数に対応する数に分割した複数のコア形成ブロックを用い、該コア形成ブロックは、上記スロット同士の間のティースを有する形状に形成しておき、
各相の上記波巻コイルを接合して円環形状の各相のコイルを形成すると共に、該各相のコイルを径方向に重ねて円環形状のコイル組付体を形成し、該コイル組付体における上記スロット導体部同士及び上記コイルエンド導体部同士の間に形成された貫通穴内へ、径方向外方から上記ティースを挿入して、上記コア形成ブロック同士を接合することにより、上記ステータを形成することを特徴とするモータ用ステータの製造方法。
【請求項８】
請求項５又は６において、上記ステータ形成工程においては、上記波巻コイルを上記複数のスロット内に順次配置し、各相の上記波巻コイル同士を接合することを特徴とするモータ用ステータの製造方法。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれか一項において、上記波巻工程、上記扁平工程、上記捻り工程、上記追加扁平工程及び上記被膜形成工程を経て、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相の波巻コイルを形成し、
上記ステータ形成工程においては、上記３相の波巻コイルを、上記ステータコアの径方向に１つ毎又は所定数毎に交互に重ねて配置することを特徴とするモータ用ステータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータコアにおける複数のスロット内に、分布巻き状態で複数相のコイルを配置してなるモータ用ステータ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相のコイルをステータコアに配置してなる３相モータ用のステータは、その多くが絶縁被覆してなる断面円形状の銅線を複数回巻回してなる３相のコイルを用いている。一方、コイルエンド部（コイルの一部がステータコアの軸方向端面から突出してなる部分）の小型化や、コイルをステータコアに組み付ける工程の簡略化等を目的として、コイルをステータコアに組み付ける種々の方法が考えられている。
【０００３】
例えば、特許文献１の回転電機の多相波巻き巻線においては、ステータコアの各スロットに挿通されるスロット導体部と、スロット導体部の同一側端部を接続してコイルエンドを構成する渡り導体部とによって波巻形状を有する各相のコイル導体を形成することが開示されている。また、特許文献１においては、渡り導体部の先端部を、段差により径方向へ渡り導体部の略径方向厚さ以上変位させ、同一形状に変形させた各渡り導体部を周方向に順次ずらして配置することにより、コイルエンドを小型化し、渡り導体部の無駄な配線延長による抵抗電力損失も生じないようにしている。
【０００４】
ところで、上記従来の波巻き巻線は、１本の導体を用いて、各相のスロットの数に応じたスロット導体部を有する長さに形成している。そして、波巻き巻線は、ステータコアの周方向を一周する状態でスロット内に配置される。また、各スロット内には、スロット導体部を径方向に重ねて配置するために、ステータコアの周方向を一周する各相の波巻き巻線を、複数回（複数ターン）スロット内に配置している。
【０００５】
しかしながら、上記従来の波巻き巻線においては、各ターンを形成する波巻き巻線毎に溶接等を行って、この波巻き巻線同士を接合する必要がある。そのため、波巻き巻線の接合箇所が多く、この接合の作業が容易ではない。
また、特許文献１においては、スロット導体部から渡り導体部を斜めに延設しており、この渡り導体部を山形形状に形成している。そのため、コイルエンド部の軸方向寸法が大きくなるおそれがある。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−６９７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、波巻コイル同士の接合作業を軽減させることができ、スロット内における導体の占積率の向上及びコイルエンド部の小型化を図ることができるモータ用ステータ及びその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、複数のスロットを備えたステータコアと、上記複数のスロット内に所定のスロット数を空けて分布巻き状態で配置した複数相のコイルとを有するモータ用ステータにおいて、
上記コイルは、上記スロット内に配置するスロット導体部同士を、上記ステータコアの軸方向一端側と軸方向他端側とにおいて、上記スロットの外部に突出配置するコイルエンド導体部によって交互に繋いでなる波巻コイルを用いて構成してあり、
上記スロット内には、上記スロット導体部が上記ステータコアの径方向に複数段に重ねて配置してあり、
上記ステータコアにおける各相の上記スロットの数に対応する数の上記スロット導体部と該スロット導体部同士を繋ぐ上記コイルエンド導体部とを１つのターン構成部としたとき、上記波巻コイルは、断面扁平形状の連続する１本の導体によって、該導体が扁平する面方向を合わせて上記ステータコアの径方向に重ねた２つの上記ターン構成部を形成しており、
該２つのターン構成部は、上記ステータコアの周方向の一方回りに、一方側巻始め端のスロット導体部から一方側巻終り端のスロット導体部までを順次上記スロット内に配置してなる一方のターン構成部と、
上記一方側巻終り端のスロット導体部から折り返し、上記ステータコアの周方向の他方回りに、他方側巻始め端のスロット導体部から他方側巻終り端のスロット導体部までを順次上記スロット内に配置すると共に、上記他方側巻終り端のスロット導体部を、上記一方側巻終り端のスロット導体部と同じスロット内に配置してなる他方のターン構成部とからなり、
上記一方のターン構成部における上記コイルエンド導体部と、上記他方のターン構成部における上記コイルエンド導体部とは、上記ステータコアの軸方向両側において、いずれも上記ステータコアの周方向に交互に配置してあり、
上記２つのターン構成部からなる上記波巻コイルを複数接合して、各相の上記コイルを形成してなることを特徴とするモータ用ステータにある（請求項１）。
【０００９】
本発明のモータ用ステータにおいては、上記断面扁平形状の連続する１本の導体を波形状に成形した上記波巻コイルによって、ステータコアの径方向に重なる２つのターン構成部を形成している。これにより、各相のコイルにおいては、１つの波巻コイルによって、ステータコアの周方向において２周分のスロット導体部及びコイルエンド導体部を形成することができ、各相のスロット内に配置する２段分のスロット導体部を形成することができる。
そして、この波巻コイルを複数接合することによって各相のコイルを形成している。そのため、上記波巻コイルを複数接合することによって各相のコイルを形成したときには、従来の１つのターン構成部からなる波巻コイルを用いて各相のコイルを形成する場合に比べて、波巻コイル同士の接合箇所を少なくすることができ、この接合作業を軽減させることができる。
【００１０】
また、各相のスロット内には、断面扁平形状の導体（周方向における幅寸法に比べて径方向における厚み寸法が小さい導体）からなるスロット導体部を、ステータコアの径方向に複数段に重ねて配置している。また、一方のターン構成部におけるスロット導体部の数（一方側巻始め端から一方側巻終り端までの数）と、他方のターン構成部におけるスロット導体部の数（他方側巻始め端から他方側巻終り端までの数）とが同じである。また、他方側巻始め端のスロット導体部は、一方側巻終り端のスロット導体部の１つ隣りのスロット導体部と同じスロット内に配置し、他方側巻終り端のスロット導体部は、一方側巻終り端のスロット導体部と同じスロット内に配置している。
【００１１】
これにより、各相のスロット内に１つの波巻コイルを配置することによって、一方のターン構成部におけるスロット導体部と、他方のターン構成部におけるスロット導体部とによって、すべてのスロット内に、平等に２段分のスロット導体部をステータコアの径方向に重ねて配置することができる。
そのため、波巻コイルを複数接合することによって各相のコイルを形成したときには、各相のスロット内における複数段のスロット導体部の占積率の向上させることができる。
【００１２】
また、上記一方側巻終り端のスロット導体部からステータコアの周方向における逆方向に折り返して、他方のターン構成部を形成していることにより、一方のターン構成部におけるコイルエンド導体部と、他方のターン構成部におけるコイルエンド導体部とは、ステータコアの軸方向両側において、いずれもステータコアの周方向に交互に配置されている。すなわち、各ターン構成部におけるコイルエンド導体部は、互いに隣接するスロット導体部の軸方向両側においてコイルエンド導体部を形成していない側のスペースと対向させて配置することができる。
【００１３】
これにより、１つの波巻コイルにおけるコイルエンド導体部によって、ステータコアの軸方向一端側と軸方向他端側とに突出形成されたコイルエンド部においては、無駄なスペースを空けることなく、ステータコアの周方向に平等にコイルエンド導体部を配置することができる。そのため、そのため、波巻コイルを複数接合することによって各相のコイルを形成したときには、ステータコアの軸方向両側におけるコイルエンド部を小型化することができる。
【００１４】
それ故、本発明のモータ用ステータによれば、波巻コイル同士の接合作業を軽減させることができ、スロット内における導体の占積率の向上及びコイルエンド部の小型化を図ることができる。
【００１５】
第２の発明は、複数のスロットを備えたステータコアと、上記複数のスロット内に所定のスロット数を空けて分布巻き状態で配置した複数相のコイルとを有するモータ用ステータを製造する方法において、
断面略丸形状の導体から、互いに平行な複数のスロット導体部と、該スロット導体部を一端側と他端側とにおいて交互に繋ぐ複数のコイルエンド導体部とを有する波巻中間体を成形すると共に、上記ステータコアにおける各相の上記スロットの数に対応する数の上記スロット導体部と該スロット導体部同士を繋ぐ上記コイルエンド導体部とを１つのターン構成部としたとき、該ターン構成部を２つ連続して構成する長さに上記波巻中間体を形成する波巻工程と、
一方の上記ターン構成部における一方側巻終り端のスロット導体部を除き、上記波巻中間体における残りのすべてのスロット導体部と、すべての上記コイルエンド導体部とを、上記波巻中間体の波形状を形成する平面に平行な方向に扁平させる扁平工程と、
上記一方側巻終り端のスロット導体部をその中心軸線回りに１８０°捻ることによって、該一方側巻終り端のスロット導体部と他方の上記ターン構成部における他方側巻終り端のスロット導体部とを除く残りの上記スロット導体部同士を、扁平する面方向を合わせて重ね合わせると共に、一方の上記ターン構成部における上記コイルエンド導体部と、他方の上記ターン構成部における上記コイルエンド導体部とを、上記スロット導体部の一端側と他端側とのいずれにおいても、上記スロット導体部が並ぶ方向に交互に配置する捻り工程と、
上記一方側巻終り端のスロット導体部を、上記波巻中間体が扁平する面方向に合わせて扁平させる追加扁平工程と、
上記波巻中間体の表面に絶縁被膜を形成して、上記２つのターン構成部を有する波巻コイルを形成する被膜形成工程と、
一方の上記ターン構成部における上記一方側巻終り端のスロット導体部と、他方の上記ターン構成部における他方側巻終り端のスロット導体部とが同じ上記スロット内に配置される状態で、上記波巻コイルを上記複数のスロット内に配置し、各相の上記波巻コイル同士を接合して、ステータを形成するステータ形成工程とを含むことを特徴とするモータ用ステータの製造方法にある（請求項５）。
【００１６】
本発明のモータ用ステータの製造方法は、上記優れた作用効果を奏するモータ用ステータを製造するのに適した方法である。
具体的には、上記波巻工程においては、断面略丸形状の導体を用いて、上記ターン構成部を２つ構成する長さの波巻中間体を成形し、上記扁平工程においては、上記一方側巻終り端のスロット導体部を除くすべての部位を扁平させている。
【００１７】
そして、上記捻り工程において、一方側巻終り端のスロット導体部をその中心軸線回りに１８０°捻ることによって、波巻中間体の２つのターン構成部を重ね合わせる。このとき、一方側巻終り端のスロット導体部は、断面略丸形状の導体のままであり、その中心軸線回りに容易に捻ることができ、捻った後においても、断面略丸形状を維持することができる。
【００１８】
そして、２つのターン構成部においては、一方のターン構成部における一方側巻終り端のスロット導体部を除く一方のターン構成部における残りのスロット導体部と、他方のターン構成部における他方側巻終り端のスロット導体部を除く他方のターン構成部における残りのスロット導体部とが、扁平する面方向を合わせて重なる。また、一方のターン構成部におけるコイルエンド導体部と、他方のターン構成部におけるコイルエンド導体部とを、スロット導体部の一端側と他端側とのいずれにおいても、スロット導体部が並ぶ方向に交互に配置される。
【００１９】
次いで、上記追加扁平工程において、断面略丸形状の一方側巻終り端のスロット導体部を、他のスロット導体部と同じ方向に扁平させ、上記被膜形成工程において、波巻中間体の表面に絶縁被膜を形成して、上記２つのターン構成部を有する波巻コイルを形成する。このように、波巻工程における波巻加工、捻り工程における捻り加工、扁平工程及び追加扁平工程における扁平加工の各加工が終わった後に、絶縁被膜を形成して波巻コイルを形成することにより、波巻コイルの表面において絶縁被膜の剥離等が生じることを防止することができる。また、上記各工程を行うことにより、２つのターン構成部が重なり合った波巻コイルを容易に形成することができる。
【００２０】
その後、上記ステータ形成工程において、上記波巻コイルを複数のスロット内に配置し、各相の波巻コイル同士を接合して、ステータを形成する。このとき、一方のターン構成部における一方側巻終り端のスロット導体部と、他方のターン構成部における他方側巻終り端のスロット導体部とが同じスロット内に配置され、各スロット内には、ステータコアの径方向に重なる２段分のスロット導体部を平等に配置することができる。
【００２１】
これにより、各相のスロット内における複数段のスロット導体部の占積率の向上させることができる。また、波巻コイルによって２ターン分のコイル部分を形成していることにより、波巻コイル同士の接合箇所を少なくすることができ、この接合作業を軽減させることができる。また、２つのターン構成部におけるコイルエンド導体部を、ステータコアの軸方向一端側と軸方向他端側とのいずれにおいても、ステータコアの周方向に平等に配置することができ、ステータコアの軸方向両側におけるコイルエンド部を小型化することができる。
【００２２】
それ故、本発明のモータ用ステータの製造方法によれば、波巻コイル同士の接合作業を軽減させることができ、スロット内における導体の占積率の向上及びコイルエンド部の小型化を図ることができるモータ用ステータを容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
上述した第１、第２の発明における好ましい実施の形態につき説明する。
第１の発明において、上記他方のターン構成部は、上記一方側巻終り端のスロット導体部がその中心軸線回りに１８０°捻られていることによって、上記一方のターン構成部に対して折り返してあることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記２つのターン構成部を有する波巻コイルを容易に形成することができる。
【００２４】
また、上記複数のスロット内には、上記波巻コイルを複数接合して形成したＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相のコイルがそれぞれ配置してあり、３相の上記波巻コイルは、上記ステータコアの径方向に１つ毎又は所定数毎に交互に重ねて配置してあることが好ましい（請求項３）。
この場合には、３相の波巻コイル間において、ステータコアへの配置状態をできるだけ均等にすることができる。これにより、３相のコイルの長さをできるだけ均等にして、ステータを用いて構成するモータの性能を向上させることができる。
【００２５】
また、上記波巻コイルは、その全長において断面積が同一であると共に、当該波巻コイル同士の断面積も同一であり、上記ステータコアは、その周方向において、上記スロット同士の間のティースを有する形状で上記スロットの数に対応する数に分割したコア形成ブロックを接合してなり、上記複数のスロットは、上記ステータコアの径方向外方に向かうに連れて周方向の幅が大きくなる形状に形成してあり、上記スロット内に配置した複数段の上記スロット導体部は、径方向外方に位置するスロット導体部ほど周方向の幅が大きくなっていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、スロット内に配置した複数段のスロット導体部の周方向の幅を径方向において互いに均一とした場合と比べて、スロット導体部の径方向の厚みを小さくすることができ、スロット内に配置するスロット導体部の段数を多くすることができる。また、スロット導体部の径方向の厚みを小さくできることにより、ステータの内周側に配設されるロータのロータ径（外径）を容易に大きく確保することができる。したがって、モータの性能向上に有効である。
【００２６】
また、第２の発明において、上記波巻工程においては、上記一方のターン構成部における上記スロット導体部同士の間の間隔は、上記他方のターン構成部における上記スロット導体部同士の間の間隔よりも大きく形成し、上記ステータ形成工程においては、上記一方のターン構成部が上記他方のターン構成部の外周側に位置する状態で上記波巻コイルを上記複数のスロット内に配置することが好ましい（請求項６）。
この場合には、波巻コイルをステータコアに組み付けたときに、一方のターン構成部と他方のターン構成部とに生じる内外周差に応じて、一方のターン構成部と他方のターン構成部とを複数のスロット内に配置することができる。
【００２７】
また、上記ステータ形成工程においては、上記ステータコアとして、該ステータコアの周方向において上記スロットの数に対応する数に分割した複数のコア形成ブロックを用い、該コア形成ブロックは、上記スロット同士の間のティースを有する形状に形成しておき、各相の上記波巻コイルを接合して円環形状の各相のコイルを形成すると共に、該各相のコイルを径方向に重ねて円環形状のコイル組付体を形成し、該コイル組付体における上記スロット導体部同士及び上記コイルエンド導体部同士の間に形成された貫通穴内へ、径方向外方から上記ティースを挿入して、上記コア形成ブロック同士を接合することにより、上記ステータを形成することが好ましい（請求項７）。
この場合には、波巻コイルを複数のスロット内に配置することが容易であり、特に径方向外方に向かうに連れて周方向の幅が大きくなる各スロットに対して、高い占積率で波巻コイルにおける各スロット導体部を配置することができる。
【００２８】
また、上記ステータ形成工程においては、上記波巻コイルを上記複数のスロット内に順次配置し、各相の上記波巻コイル同士を接合することもできる（請求項８）。
この場合には、波巻コイルにおける各スロット導体部を各スロット内に配置するときに工夫をすることにより、分割されていないステータコアに対して波巻コイルを組み付けることができる。
【００２９】
また、上記波巻工程、上記扁平工程、上記捻り工程、上記追加扁平工程及び上記被膜形成工程を経て、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相の波巻コイルを形成し、上記ステータ形成工程においては、上記３相の波巻コイルを、上記ステータコアの径方向に１つ毎又は所定数毎に交互に重ねて配置することが好ましい（請求項９）。
この場合には、３相の波巻コイル間において、ステータコアへの配置状態をできるだけ均等にすることができる。これにより、３相のコイルの長さをできるだけ均等にして、ステータを用いて構成するモータの性能を向上させることができる。
【実施例】
【００３０】
以下に、本発明のモータ用ステータにかかる実施例につき、図面と共に説明する。
本例のモータ用ステータ１は、図１〜図３に示すごとく、複数のスロット２１を備えたステータコア２と、複数のスロット２１内に所定のスロット数を空けて分布巻き状態で配置した複数相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗとを有している。
各相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗは、図４に示すごとく、スロット２１内に配置するスロット導体部４１同士を、ステータコア２の軸方向Ｌの一端側と軸方向Ｌの他端側とにおいて、スロット２１の外部に突出配置するコイルエンド導体部４２によって交互に繋いでなる波巻コイル４を用いて構成してある。また、図９に示すごとく、スロット２１内には、スロット導体部４１がステータコア２の径方向Ｒに複数段に重ねて配置してある。
【００３１】
上記波巻コイル４は、図４〜図６に示すごとく、ステータコア２における各相のスロット２１Ｕ、Ｖ、Ｗの数に対応する数のスロット導体部４１とスロット導体部４１同士を繋ぐコイルエンド導体部４２とを１つのターン構成部としたとき、断面扁平形状の連続する１本の導体によって、この導体が扁平する面方向を合わせてステータコア２の径方向Ｒに重ねた２つのターン構成部４Ａ、Ｂを形成している。
この２つのターン構成部４Ａ、Ｂは、一方のターン構成部４Ａと、この一方のターン構成部４Ａの内周側に重ねて配置した他方のターン構成部４Ｂとからなる。
【００３２】
図４、図６に示すごとく、一方のターン構成部４Ａは、ステータコア２の周方向Ｃの一方回りＣ１に、一方側巻始め端のスロット導体部４１Ａから一方側巻終り端のスロット導体部４１Ｂまでを順次スロット２１内に配置してなる。また、他方のターン構成部４Ｂは、上記一方側巻終り端のスロット導体部４１Ｂから折り返し、ステータコア２の周方向Ｃの他方回りＣ２に、他方側巻始め端のスロット導体部４１Ｃから他方側巻終り端のスロット導体部４１Ｄまでを順次スロット２１内に配置すると共に、他方側巻終り端のスロット導体部４１Ｄを、一方側巻終り端のスロット導体部４１Ｂと同じスロット２１内に配置してなる。
【００３３】
一方のターン構成部４Ａにおけるコイルエンド導体部４２と、他方のターン構成部４Ｂにおけるコイルエンド導体部４２とは、ステータコア２の軸方向Ｌの両側において、いずれもステータコア２の周方向Ｃに交互に配置してある。そして、本例のモータ用ステータ１は、図１〜図３に示すごとく、２つのターン構成部４Ａ、Ｂからなる波巻コイル４を複数接合して形成した各相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗを有している。
【００３４】
なお、図１〜図３は、モータ用ステータ１におけるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗの特にコイルエンド導体部４２を示す図であり、図４は、ステータコア２に配置する前の波巻コイル４を示す図である。また、図５は、モータ用ステータ１における１つの波巻コイル４を示す図であり、図６は、この１つの波巻コイル４を模式的に示す図である。
【００３５】
以下に、本例のモータ用ステータ１につき、図１〜図１５と共に詳説する。
本例のモータ用ステータ１は、ハイブリッドカー又は電気自動車等に用いる３相交流モータに用いるものであり、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗをステータコア２に組み付けて構成してある。
図１１、図１２に示すごとく、本例の波巻コイル４は、断面略丸形状の導線（本例では丸線）を扁平させて形成したものであり、その全長において断面積が同一である。また、各相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗを形成する複数の波巻コイル４同士の断面積も同一である。
【００３６】
図８、図９に示すごとく、本例のステータコア２は、その周方向Ｃにおいて、スロット２１同士の間のティース２２を有する形状でスロット２１の数に対応する数に分割したコア形成ブロック２０を接合してなる。複数のスロット２１は、ステータコア２の径方向Ｒの外方に向かうに連れて周方向Ｃの幅が大きくなる形状に形成してある。
図８に示すごとく、ステータコア２においては、Ｕ相スロット２１Ｕ、Ｖ相スロット２１Ｖ及びＷ相スロット２１Ｗが、周方向Ｃに向けて１つずつ順番に繰り返して形成してある。図１に示すごとく、本例のスロット２１の数は２４であり、Ｕ相スロット２１Ｕ、Ｖ相スロット２１Ｖ及びＷ相スロット２１Ｗは、それぞれ８つずつ形成してある。
【００３７】
図７、図９に示すごとく、各波巻コイル４において、スロット導体部４１及びコイルエンド導体部４２は、ステータコア２の径方向Ｒに対する厚み寸法が小さくなるよう扁平している。すなわち、スロット導体部４１は、周方向Ｃにおける幅寸法に対して径方向Ｒにおける厚み寸法が小さくなっており、コイルエンド導体部４２は、軸方向Ｌにおける幅寸法に対して径方向Ｒにおける厚み寸法が小さくなっている。また、コイルエンド導体部４２は、スロット導体部４１よりもさらに扁平している（径方向Ｒの厚み寸法がさらに小さくなっている）。
また、各スロット２１の内壁面及び開口部には、絶縁体２１１が設けてあり、各波巻コイル４のコイルエンド導体部４２同士の間には、相間絶縁体２１２が設けてある。
【００３８】
ここで、図７は、スロット２１内に配置したスロット導体部４１及びこれに繋がるコイルエンド導体部４２を示す図であり、特にＵ相スロット２１Ｕにおけるスロット導体部４１の断面を示している。Ｖ相スロット２１Ｖ、Ｗ相スロット２１Ｗについても、コイルエンド導体部４２の径方向Ｒの立上り位置が若干異なるものの、同様の構造を有している。
また、同図に示すごとく、コイルエンド導体部４２は、スロット導体部４１よりも径方向Ｒの外方に向けて変形させることによって、複数のコイルエンド導体部４２を効率よく配置して、コイルエンド部３１を径方向Ｒに小型化している。
また、図９に示すごとく、各スロット２１内に配置した複数段のスロット導体部４１は、ステータコア２の径方向Ｒの外方に向かうに連れて周方向Ｃの幅が大きくなるスロット２１の形状に倣って、径方向Ｒの外方に位置するスロット導体部４１ほど周方向Ｃの幅が大きくなっている。
【００３９】
図８〜図１０に示すごとく、複数のスロット２１内には、波巻コイル４を複数接合して形成したＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗがそれぞれ配置してある。本例においては、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗは、それぞれステータコア２の周方向Ｃに１０周する１０ターンの波巻状の導体から構成してあり、各相の各スロット２１Ｕ、Ｖ、Ｗ内には、１０段のスロット導体部４１が配置されている。
図１〜図３に示すごとく、モータ用ステータ１における３相の波巻コイル４Ｕ、Ｖ、Ｗは、３相の波巻コイル４Ｕ、Ｖ、Ｗにおいて、ステータコア２への配置状態をできるだけ均等にするために、ステータコア２の径方向Ｒに１つ毎又は所定数毎に交互に重ねて配置してある。
【００４０】
本例においては、図７に示すごとく、３相の波巻コイル４Ｕ、Ｖ、Ｗは、ステータコア２の径方向Ｒの内周側から、各相の波巻コイル４Ｕ、Ｖ、Ｗを２つずつ交互に２回配置した後、各相の波巻コイル４Ｕ、Ｖ、Ｗを１つずつ交互に１回配置してなる。すなわち、本例の３相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗは、ステータコア２の径方向Ｒの内周側から、４ターン分のＶ相の導体（２つのＶ相の波巻コイル４Ｖ）、４ターン分のＷ相の導体（２つのＷ相の波巻コイル４Ｗ）、４ターン分のＵ相の導体（２つのＵ相の波巻コイル４Ｕ）の配置を順次２回繰り返した後、２ターン分のＶ相の導体（１つのＶ相の波巻コイル４Ｖ）、２ターン分のＷ相の導体（１つのＷ相の波巻コイル４Ｗ）、２ターン分のＵ相の導体（１つのＵ相の波巻コイル４Ｕ）の配置を順次１回行って形成してある。なお、この各相の波巻コイル４Ｕ、Ｖ、Ｗは、これ以外にも種々の配置パターンで配置することができる。
【００４１】
また、図４、図６に示すごとく、モータ用ステータ１における各相の波巻コイル４Ｕ、Ｖ、Ｗにおいて、一方のターン構成部４Ａの内周側に重ねて配置した他方のターン構成部４Ｂは、一方側巻終り端のスロット導体部４１Ｂがその中心軸線回りに１８０°捻られていることによって、一方のターン構成部４Ａに対して折り返してある。
【００４２】
次に、本例のモータ用ステータ１の製造方法につき説明する。
本例においては、以下の波巻工程、扁平工程、捻り工程、追加扁平工程、被膜形成工程及びステータ形成工程を行うことによって、上記モータ用ステータ１を製造する。
まず、波巻工程においては、図１１に示すごとく、断面略丸形状の導体から、互いに平行な複数のスロット導体部４１と、スロット導体部４１を一端側と他端側とにおいて交互に繋ぐ複数のコイルエンド導体部４２とを有する波巻中間体４０を成形する。そして、この波巻中間体４０は、ステータコア２における各相のスロット２１Ｕ、Ｖ、Ｗの数（本例では８つ）に対応する数のスロット導体部４１と、このスロット導体部４１同士を繋ぐコイルエンド導体部４２とを１つのターン構成部としたとき、ターン構成部を２つ連続して構成する長さに形成する。
【００４３】
また、波巻工程においては、ステータコア２に組み付けたときに生じる内外周差を考慮して、他方のターン構成部４Ｂよりもステータコア２の外周側に配置する一方のターン構成部４Ａにおけるスロット導体部４１同士の間の間隔を、他方のターン構成部４Ｂにおけるスロット導体部４１同士の間の間隔よりも大きく形成しておく。
次いで、扁平工程においては、図１２に示すごとく、一方のターン構成部４Ａにおける一方側巻終り端のスロット導体部４１Ｂを除き、波巻中間体４０における残りのすべてのスロット導体部４１と、すべてのコイルエンド導体部４２とを、波巻中間体４０の波形状を形成する平面に平行な方向に扁平させる。
【００４４】
次いで、捻り工程においては、図１３に示すごとく、一方のターン構成部４Ａにおける一方側巻終り端のスロット導体部４１Ｂをその中心軸線回りに１８０°捻ることによって、一方側巻終り端のスロット導体部４１Ｂと他方のターン構成部４Ｂにおける他方側巻終り端のスロット導体部４１Ｄとを除く、残りのスロット導体部４１同士を、それぞれが扁平する面方向を合わせて重ね合わせる。また、このとき、一方のターン構成部４Ａにおけるコイルエンド導体部４２と、他方のターン構成部４Ｂにおけるコイルエンド導体部４２とは、スロット導体部４１の一端側と他端側とのいずれにおいても、スロット導体部４１が並ぶ方向に交互に配置される。
【００４５】
捻り工程において、波巻中間体４０の２つのターン構成部４Ａ、Ｂを重ね合わせたとき、一方側巻終り端のスロット導体部４１Ｂは、断面略丸形状の導体のままであり、その中心軸線回りに容易に捻ることができ、捻った後においても、断面略丸形状を維持することができる。
次いで、追加扁平工程においては、図４に示すごとく、断面略丸形状の一方側巻終り端のスロット導体部４１Ｂを、波巻中間体４０が扁平する面方向に合わせて扁平させる（他のスロット導体部４１と同じ方向に扁平させる）。
次いで、被膜形成工程においては、波巻中間体４０の表面の全体に、ワニス等からなる絶縁被膜を形成して、２つのターン構成部４Ａ、Ｂを有する波巻コイル４を形成する。なお、このとき、波巻コイル４同士を接合するための接合部４３の一部には、絶縁被膜を形成しないようにすることができる。
【００４６】
このように、波巻工程における波巻加工、捻り工程における捻り加工、扁平工程及び追加扁平工程における扁平加工の各加工が終わった後に、絶縁被膜を形成して波巻コイル４を形成することにより、波巻コイル４の表面において絶縁被膜の剥離等が生じることを防止することができる。また、上記各工程を行うことにより、２つのターン構成部４Ａ、Ｂが重なり合った波巻コイル４を容易に形成することができる。
【００４７】
その後、ステータ形成工程においては、図４〜図６に示すごとく、一方のターン構成部４Ａにおける一方側巻終り端のスロット導体部４１Ｂと、他方のターン構成部４Ｂにおける他方側巻終り端のスロット導体部４１Ｄとが同じスロット２１内に配置される状態で、波巻コイル４を複数のスロット２１内に配置する。また、波巻コイル４は、一方のターン構成部４Ａが他方のターン構成部４Ｂの外周側に位置する状態で複数のスロット２１内に配置する。そして、一方のターン構成部４Ａと他方のターン構成部４Ｂとに生じる内外周差に応じて、一方のターン構成部４Ａと他方のターン構成部４Ｂとを複数のスロット２１内に配置することができる。
【００４８】
また、本例のステータ形成工程においては、図１４に示すごとく、ステータコア２として、ステータコア２の周方向Ｃにおいてスロット２１の数に対応する数（本例では２４個）に分割した複数のコア形成ブロック２０を用いる。このコア形成ブロック２０は、スロット２１同士の間のティース２２を有する形状に形成してあり、互いに接合したコア形成ブロック２０同士の間にスロット２１が形成されるようになっている。
また、同図に示すごとく、本例においては、ステータコア２の外部において、各相の波巻コイル４Ｕ、Ｖ、Ｗを接合して円環形状の各相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗを形成すると共に、各相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗを径方向Ｒに重ねて円環形状のコイル組付体３０を形成する。
【００４９】
より具体的には、コイル組付体３０を形成するに当たっては、図５、図１０に示すごとく、各相において、いずれかの波巻コイル４を、ステータコア２の周方向Ｃに沿った円形状に変形させ、いずれかの波巻コイル４における他方側巻終り端のスロット導体部４１の先端部に形成された接合部４３と、他の波巻コイル４における一方側巻始め端のスロット導体部４１の先端部に形成された接合部４３とを、渡り導体５を介して溶接等を行って接合する。そして、本例においては、図１０に示すごとく、５つの波巻コイル４同士が接合され、１０ターン分の導体を構成する各相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗが形成される。ここで、図１０は、各相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗを構成する複数の波巻コイル４を模式的に示す図である。
【００５０】
また、１０ターンのコイル導体（１０個のターン構成部）からなる各相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗの中間部分に位置する接合部４３は、渡り導体５によって接合され、３相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗのスター結線を行うため、各相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗの両端に位置する接合部４３は、一方が中性点として３相の接合部４３を束ねて接合され、他方が引出線として使用される。
【００５１】
そして、図１４、図１５に示すごとく、３相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗを円形状に形成したコイル組付体３０におけるスロット導体部４１同士及びコイルエンド導体部４２同士の間に形成された貫通穴４９内へ、径方向Ｒの外方からコア形成ブロック２０のティース２２を挿入して、各コア形成ブロック２０同士を接合することにより、３相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗを備えたモータ用ステータ１を形成することができる。なお、複数のコア形成ブロック２０を接合した後には、この接合を行ったコア形成ブロック２０の全体をリング部材２３内に嵌め込んで一体化することができる（図１参照）。
【００５２】
本例のモータ用ステータ１においては、断面扁平形状の連続する１本の導体を波形状に成形した波巻コイル４によって、ステータコア２の径方向Ｒに重なる２つのターン構成部４Ａ、Ｂを形成している。これにより、各相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗにおいては、１つの波巻コイル４によって、ステータコア２の周方向Ｃにおいて２周分のスロット導体部４１及びコイルエンド導体部４２を形成することができ、各相のスロット２１Ｕ、Ｖ、Ｗ内に配置する２段分のスロット導体部４１を形成することができる。
【００５３】
そして、この波巻コイル４を複数接合することによって各相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗを形成している。そのため、波巻コイル４を複数接合することによって各相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗを形成したときには、従来の１つのターン構成部からなる波巻コイルを用いて各相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗを形成する場合に比べて、波巻コイル４同士の接合箇所を少なくすることができ、この接合作業を軽減させることができる。
例えば、ステータにおいて１０ターンのコイル導体を形成する場合においては、従来の１つのターン構成部からなる波巻コイルを用いるときには、９箇所において渡り導体５によって接合する必要があるのに対し、図１０に示すごとく、本例の２つのターン構成部４Ａ、Ｂからなる波巻コイル４を用いるときには、４箇所において渡り導体５によって接合するだけでよくなる。
【００５４】
また、各相のスロット２１Ｕ、Ｖ、Ｗ内には、断面扁平形状の導体（周方向Ｃにおける幅寸法よりも径方向Ｒにおける厚み寸法が小さい導体）からなるスロット導体部４１を、ステータコア２の径方向Ｒに複数段に重ねて配置している。また、一方のターン構成部４Ａにおけるスロット導体部４１の数（一方側巻始め端から一方側巻終り端までの数、本例では８つ）と、他方のターン構成部４Ｂにおけるスロット導体部４１の数（他方側巻始め端から他方側巻終り端までの数、本例では８つ）とが同じである。また、他方側巻始め端のスロット導体部４１Ｃは、一方側巻終り端のスロット導体部４１Ｂの１つ隣りのスロット導体部４１と同じスロット２１内に配置し、他方側巻終り端のスロット導体部４１Ｄは、一方側巻終り端のスロット導体部４１Ｂと同じスロット２１内に配置している。
【００５５】
これにより、各相のスロット２１Ｕ、Ｖ、Ｗ内に１つの波巻コイル４を配置することによって、一方のターン構成部４Ａにおけるスロット導体部４１と、他方のターン構成部４Ｂにおけるスロット導体部４１とによって、すべてのスロット２１内に、平等に２段分のスロット導体部４１をステータコア２の径方向Ｒに重ねて配置することができる。
そのため、波巻コイル４を複数接合することによって各相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗを形成したときには、各相のスロット２１Ｕ、Ｖ、Ｗ内における複数段のスロット導体部４１の占積率の向上させることができる。
【００５６】
また、上記一方側巻終り端のスロット導体部４１Ｂからステータコア２の周方向Ｃにおける逆方向に折り返して、他方のターン構成部４Ｂを形成していることにより、一方のターン構成部４Ａにおけるコイルエンド導体部４２と、他方のターン構成部４Ｂにおけるコイルエンド導体部４２とは、ステータコア２の軸方向Ｌの両側において、いずれもステータコア２の周方向Ｃに交互に配置されている。すなわち、各ターン構成部４Ａ、Ｂにおけるコイルエンド導体部４２は、互いに隣接するスロット導体部４１の軸方向Ｌの両側においてコイルエンド導体部４２を形成していない側のスペースと対向させて配置することができる。
【００５７】
これにより、１つの波巻コイル４におけるコイルエンド導体部４２によって、ステータコア２の軸方向Ｌの一端側と軸方向Ｌの他端側とに突出形成されたコイルエンド部３１においては、無駄なスペースを空けることなく、ステータコア２の周方向Ｃに平等にコイルエンド導体部４２を配置することができる（図７参照）。そのため、そのため、波巻コイル４を複数接合することによって各相のコイル３Ｕ、Ｖ、Ｗを形成したときには、ステータコア２の軸方向Ｌの両側におけるコイルエンド部３１を小型化することができる。
【００５８】
それ故、本例のモータ用ステータ１及びその製造方法によれば、波巻コイル４同士の接合作業を軽減させることができ、スロット２１内における導体の占積率の向上及びコイルエンド部３１の小型化を図ることができる。
【００５９】
なお、図示は省略するが、上記ステータ形成工程においては、波巻コイル４を複数のスロット２１内に順次配置し、各相の波巻コイル４Ｕ、Ｖ、Ｗ同士を接合することもできる。この場合には、波巻コイル４における各スロット導体部４１を各スロット２１内に配置するときに工夫をすることにより、分割されていないステータコア２に対して波巻コイル４を組み付けることができる。また、この場合には、スロット２１の形状は、ステータコア２の周方向Ｃにおける幅が略均一な形状にすることにより、スロット２１内へのスロット導体部４１の挿入配置を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施例における、ステータにおけるＵ相のコイルを示す説明図。
【図２】実施例における、ステータにおけるＶ相のコイルを示す説明図。
【図３】実施例における、ステータにおけるＷ相のコイルを示す説明図。
【図４】実施例における、２つのターン構成部を有する波巻コイルを示す説明図。
【図５】実施例における、ステータにおける１つの波巻コイルを示す説明図。
【図６】実施例における、ステータコアに配置する１つの波巻コイルを模式的に示す説明図。
【図７】実施例における、波巻コイルのスロット導体部及びコイルエンド導体部を示す断面説明図。
【図８】実施例における、ステータにおけるＵ相のコイルの一部を拡大して示す説明図。
【図９】実施例における、スロット内に配置した複数段のスロット導体部を示す説明図。
【図１０】実施例における、各相のコイルを構成する複数の波巻コイルを模式的に示す説明図。
【図１１】実施例における、断面略丸形状の導体から成形した波巻中間体を示す説明図。
【図１２】実施例における、一方側巻終り端のスロット導体部を除く各導体部を扁平させた波巻中間体を示す説明図。
【図１３】実施例における、一方側巻終り端のスロット導体部を中心に１８０°捻った波巻中間体を示す説明図。
【図１４】実施例における、コイル組付体へ複数のコア形成ブロックを組み付ける状態を示す説明図。
【図１５】実施例における、コイル組付体へ複数のコア形成ブロックを組み付けた状態を示す説明図。
【符号の説明】
【００６１】
１  モータ用ステータ
２  ステータコア
２０  コア形成ブロック
２１  スロット
２２  ティース
３  コイル
３１  コイルエンド部
３０  コイル組付体
４  波巻コイル
４０  波巻中間体
４Ａ  一方のターン構成部
４Ｂ  他方のターン構成部
４１  スロット導体部
４１Ａ  一方側巻始め端のスロット導体部
４１Ｂ  一方側巻終り端のスロット導体部
４１Ｃ  他方側巻始め端のスロット導体部
４１Ｄ  他方側巻終り端のスロット導体部
４２  コイルエンド導体部
Ｃ  周方向
Ｒ  径方向
【図１】
2008253063.tif 000003
【図２】
2008253063.tif 000004
【図３】
2008253063.tif 000005
【図４】
2008253063.tif 000006
【図５】
2008253063.tif 000007
【図６】
2008253063.tif 000008
【図７】
2008253063.tif 000009
【図８】
2008253063.tif 000010
【図９】
2008253063.tif 000011
【図１０】
2008253063.tif 000012
【図１１】
2008253063.tif 000013
【図１２】
2008253063.tif 000014
【図１３】
2008253063.tif 000015
【図１４】
2008253063.tif 000016
【図１５】
2008253063.tif 000017