(57)【要約】【課題】ステータにおける平角線の巻崩れを防止し、占積率の拡大を図る。【解決手段】円環状のヨーク部１１に円周方向所定間隔毎にティース部１２が設けられ、各ティース部１２に装着した絶縁ボビン２０に平角線５０が巻回されたステータにおいて、絶縁ボビン２０は、ティース部１２と平角線５０を絶縁するティース絶縁部２１とティース絶縁部２１の端部からヨーク部１１の内面に沿って延出する延出部２２，２３とを備え、ティース絶縁部２１の側面であって隣接するティースに対向して配置される一対の側面２４，２５のうち一方の側面２４にのみ段差部３１〜３４が設けられている。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状のヨークに円周方向所定間隔毎にティースが設けられ、各ティースに装着した絶縁ボビンに平角線が巻回されたステータにおいて、
前記絶縁ボビンは、前記ティースと前記平角線を絶縁するティース絶縁部と該ティース絶縁部の端部から前記ヨークの内面に沿って延出する延出部とを備え、前記ティース絶縁部の側面であって隣接するティースに対向して配置される一対の側面のうち一方の側面にのみ段差部が設けられていることを特徴とするステータ。
【請求項２】
前記絶縁ボビンの延出部のステータ軸方向における一方に、前記平角線を該延出部の外方からティース絶縁部の周方向に対して斜めに案内するガイド溝が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のステータ。
【請求項３】
前記段差部の段違い高さは前記平角線の厚みよりも小さく、前記ティース絶縁部の厚みは前記平角線の巻き始め側に近い側が厚く、巻き始め側から遠ざかるにしたがって薄くされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステータ。
【請求項４】
前記ガイド溝が設けられた延出部の端面から前記各段差部の端部までの寸法は、前記平角線の幅寸法の非整数倍に設定されていることを特徴とする請求項３に記載のステータ。
【請求項５】
前記ティース絶縁部の側面には平角線の幅寸法の整数倍に相当する間隔で突起が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のステータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動機や発電機等の回転電機に用いられるステータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ステータの巻線には、断面円形のいわゆる丸線と、断面が略長方形のいわゆる平角線がある。
ステータのティースに装着された絶縁ボビンに巻線を巻回するときに、丸線の場合には、俵を積み重ねていくような俵巻きが一般的であり、俵巻きにすると下側の巻線が上側の巻線を位置決めするので、巻線の横ずれ（巻崩れ）は殆ど生じない。
しかしながら、平角線を絶縁ボビンに巻回する場合には丸線のように俵巻きができないので、巻線が横ずれ（巻崩れ）し易い。
そこで、平角線を絶縁ボビンに巻回したときにも横ずれ（巻崩れ）が生じないようにしたステータが考案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に開示されたステータは、図８に示すように、絶縁ボビン１００のティース絶縁部１０１の側面に複数の段差部１０２を設け、段差部１０２の段違い高さｈ１’を平角線１１０の厚みＨ１よりも小さく設定して構成されている。この絶縁ボビン１００に平角線１１０を巻回すると、上の段の段差部１０２に巻回された平角線１１０の側面と、下の段の段差部１０２に巻回された平角線１１０の側面を段違いに面当接させることができるので、巻線の横ずれ（巻崩れ）を防止することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−９４４４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、隣接するティースに対向して配置されるティース絶縁部の両側面に段差部１０２を設けた場合には、絶縁ボビン１００に平角線１１０を巻回した巻線の外形形状が左右対称形となり、また、隣り合う絶縁ボビンの平角線の巻数を同じにした場合には、巻線の外形寸法が隣り合う絶縁ボビン１００同士で同じになるため、隣り合う絶縁ボビン１００の巻線同士が干渉しないようにするためには、平角線の巻数（ターン数）を減らさざるを得なくなり、その結果、平角線１１０の占積率が低下するという問題があった。
【０００６】
また、特許文献１のステータにおいては、絶縁ボビン１００の段差部１０２の幅寸法Ｌ１’，Ｌ２’を平角線１１０の幅寸法Ｗ１の整数倍に設定しているので、段差部１０２に幅寸法が公差内で最小寸法の平角線１１０を巻回した場合には、図９に示すように、段差部１０２の端部に余裕ができてしまい、図中二点鎖線で示すように、下の段の段差部１０２に巻回すべき平角線１１０が上の段の段差部１０２に巻き回されたり、図示の如く上下の両段差部１０２、１０２に跨って傾斜して巻き回される可能性があり、巻き乱れの原因となって占積率が低下する虞があった。
そこで、この発明は、平角線の占積率を高めることができるステータを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、円環状のヨーク（例えば、後述する実施の形態におけるヨーク１ａ）に円周方向所定間隔毎にティース（例えば、後述する実施の形態におけるティース部１２）が設けられ、各ティースに装着した絶縁ボビン（例えば、後述する実施の形態における絶縁ボビン２０）に平角線（例えば、後述する実施の形態における平角線５０）が巻回されたステータ（例えば、後述する実施の形態におけるステータ１）において、前記絶縁ボビンは、前記ティースと前記平角線を絶縁するティース絶縁部（例えば、後述する実施の形態におけるティース絶縁部２１）と該ティース絶縁部の端部から前記ヨークの内面に沿って延出する延出部（例えば、後述する実施の形態における延出部２２，２３）とを備え、前記ティース絶縁部の側面であって隣接するティースに対向して配置される一対の側面（例えば、後述する実施の形態における側面２４，２５）のうち一方の側面（例えば、後述する実施の形態における側面２４）にのみ段差部（例えば、後述する実施の形態における段差部３１〜３４）が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
このように構成することにより、段差部が設けられたティース絶縁部の側面において、隣り合う平角線同士を段違い状態で面当接させることができ、平角線の巻乱れおよび巻崩れを防止することができる。
また、隣接するティースに対向して配置される一対の側面のうち一方の側面にのみ段差部が設けられ他方の側面には段差部が設けられていないので、平角線巻回後の巻線の外形形状を左右非対象にすることができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記絶縁ボビンの延出部のステータ軸方向における一方に、前記平角線を該延出部の外方からティース絶縁部の周方向に対して斜めに案内するガイド溝（例えば、後述する実施の形態におけるガイド溝４１）が設けられていることを特徴とする。
このように構成することにより、平角線をエッジワイズ曲げなどの無理な曲げ加工をしないで、絶縁ボビンに導入し巻回することができる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記段差部の段違い高さは前記平角線の厚みよりも小さく、前記ティース絶縁部の厚みは前記平角線の巻き始め側に近い側が厚く、巻き始め側から遠ざかるにしたがって薄くされていることを特徴とする。
このように構成することにより、段違い高さを平角線の厚みよりも小さくしたことにより、隣接する段差部に巻回された平角線同士を確実に段違い状態で面当接させることができる。また、ティース絶縁部の厚みを平角線の巻き始め側に近い側を厚く、巻き始め側から遠ざかるにしたがって薄くしたことにより、巻き始めに加わる大きな荷重に対して十分な強度を確保することができる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の発明において、前記ガイド溝が設けられた延出部の端面から前記各段差部の端部までの寸法は、前記平角線の幅寸法の非整数倍に設定されていることを特徴とする。
このように構成することにより、段差部の端部から平角線の端部を確実に突出させることができる。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記ティース絶縁部の側面には平角線の幅寸法の整数倍に相当する間隔で突起（例えば、後述する実施の形態における突起４０）が設けられていることを特徴とする。
このように構成することにより、平角線の１層目の各ターンをティース絶縁部の側面において位置決めすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係るステータの実施の形態を図１から図７の図面を参照して説明する。
初めに、この発明に係るステータの第１の実施の形態を図１から図４の図面を参照して説明する。
図１に示すように、ステータ１は、複数のステータモジュール２を円環状に連結して構成されており、電動機や発電機等の回転電機に用いられる。
図２に示すように、各ステータモジュール２は、ヨーク部１１とティース部（ティース）１２からなるステータコア１０と、ステータコア１０のティース部１２に装着された絶縁ボビン２０と、絶縁ボビン２０に巻回された平角線５０を備えている。
【００１４】
各ステータコア１０のヨーク部１１同士は連結されてステータ１における円環状のヨーク１ａを形成する。このヨーク部１１同士の連結を容易にするために、ヨーク部１１の周方向一端面には係合凸部１１ａが設けられ、他端面には係合凸部１１ａに嵌合する係合凹部１１ｂが設けられている。
ティース部１２は断面略矩形をなし、ヨーク部１１の中央から径方向の中心方向に向かって延出しており、ティース部１２の先端にはヨーク部１１の周方向に延出する延出部１３が設けられている。
【００１５】
図３に示すように、絶縁ボビン２０は、矩形筒状をなすティース絶縁部２１と、ティース絶縁部２１の軸方向両端部からヨーク部１１の内面に沿って延出する延出部２２，２３を備えている。ティース絶縁部２１はティース部１２の側面を取り囲むように配置され、延出部２２はステータコア１０の延出部１３の内面に沿って配置され、延出部２３はヨーク部１１の内周面に沿って配置される。
矩形筒状をなすティース絶縁部２１は、隣のステータモジュール２と対向して配置される一対の側面２４，２５と、ステータ１の軸方向に対して直交する方向に広がる一対の側面とを備えている。この４つの側面の中で、隣のステータモジュール２と対向して配置される一対の側面２４，２５のうち一方の側面２４にのみ複数の段差部が設けられており、残る３つの側面には段差部がなく、平坦面に形成されている。
【００１６】
図３、図４に示すように、側面２４には、延出部２２に近い側から順に４つの段差部３１，３２，３３，３４が設けられており、延出部２３に近い側の非段差部３５に繋がっている。非段差部２５におけるティース絶縁部２１の厚みは、段差部を有しない他の３つの側面におけるティース絶縁部２１の厚みと同じにされている。
非段差部３５と段差部３４との段違い高さｈ、段差部３４と段差部３３との段違い高さｈ、段差部３３と段差部３２との段違い高さｈ、段差部３２と段差部３１との段違い高さｈは同一寸法に設定されており、平角線５０の厚みＨよりも小さく設定されている（ｈ＜Ｈ）。例えば、段違い高さｈは平角線５０の厚みＨの４分の１あるいは２分の１程度に設定することができる。
このように段差部３１〜３４が形成されている結果、側面２４においては、ティース絶縁部２１の厚みが延出部２２に近いほど厚く、延出部２２から遠ざかるにしたがって薄くなっている。
【００１７】
また、絶縁ボビン２０における延出部２２の端面から延出部２３の端面までの寸法Ｌ０は平角線５０の幅寸法Ｗの整数倍に設定されているが、延出部２２の端面から各段差部３１，３２，３３，３４の端部までの寸法Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は、いずれも平角線５０の幅寸法Ｗの非整数倍に設定されており、且つ、次の不等式が成立するように設定されている。
Ｗ・Ｘ  ＞  Ｌｎ  ≧  （Ｘ−０．５）Ｗ
ここで、ｎ＝１，２，３，４であり、Ｘは段差部までに巻回される平角線の巻数を示し整数（１，２，３・・・）である。例えば、図３において、図４に示す寸法Ｌ４までには８ターン巻回されるので、このときはＸ＝８であり、Ｌ４は８Ｗ〜７．５Ｗの間に設定される。
【００１８】
このように形成された絶縁ボビン２０に、平角線５０が、延出部２２に近い側で且つ段差部３１〜３４が設けられている側面２４側から巻回されている。図３に示すように、平角線５０は、１ターン目において最初に段差部３１の上に巻きつけられ、その際に平角線５０の一側面は延出部２２に押し当てられる。なお、以下の説明では、平角線５０において絶縁ボビン２０の延出部２２側に面する側面を「一側面」とし、延出部２３側に面する側面を「他側面」とする。
ここで、延出部２２の端面から段差部３１の端部までの寸法Ｌ１が平角線５０の幅寸法Ｗの非整数倍に設定されているので、段差部３１に巻きつけられた平角線５０の他側面は、段差部３１の端部から段差部３２側に突き出るように位置する。
そして、１ターン目の平角線５０は、前記一側面を延出部２２に押し当てた状態に維持されつつ、絶縁ボビン２０における段差部を有しない他の３つの側面に巻回されている。
この後、平角線５０は段差部３１〜３４を有する側面２４においてターンの列替えが行われている。
【００１９】
平角線５０の２〜３ターン目は段差部３２に巻回され、４〜５ターン目は段差部３３に巻回され、６〜８タ−ン目は段差部３４に巻回され、９〜１１ターン目が非段差部３５に巻回されて、１層目が構成されている。
平角線５０の２ターン目が巻回される際に、段差部３２においては、段差部３１から段差部３２側に突き出ている１ターン目の平角線５０の前記他側面に２ターン目の平角線５０の一側面が押し当てられて巻きつけられる。この場合、段差部３２に対する段差部３１の段違い高さｈが平角線５０の厚みＨよりも小さく設定されているので、１ターン目の平角線５０の他側面と２ターン目の平角線５０の一側面とは段違いに面当接することとなる。なお、２ターン目の平角線５０が絶縁ボビン２０における段差部を有しない他の側面に巻きつけられるときには、図３において側面２５側で示されるように、２ターン目の平角線５０は１ターン目の平角線５０と同一高さとなり、段違いにはならない。
【００２０】
３ターン目以降も同様であり、延出部２２の端面から各段差部３２，３３，３４の端部までの寸法Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が平角線５０の幅寸法Ｗの非整数倍に設定されているので、３ターン目の平角線５０の他側面は段差部３２から段差部３３側に突き出るように位置し、５ターン目の平角線５０の他側面は段差部３３から段差部３４側に突き出るように位置し、８ターン目の平角線５０の他側面は段差部３４から非段差部３５側に突き出るように位置する。そして、１層目最終ターンである１１ターン目の平角線５０の他側面が絶縁ボビン２０の延出部２３に当接する。また、隣接する段差部同士の段違い高さｈが平角線５０の厚みＨよりも小さく設定されているので、３ターン目の平角線５０の他側面と４ターン目の平角線５０の一側面とが段違いに面当接し、５ターン目の平角線５０の他側面と６ターン目の平角線５０の一側面とが段違いに面当接し、８ターン目の平角線５０の他側面と９ターン目の平角線５０の一側面とが段違いに面当接する。つまり、段差部３１〜３４および非段差部３５の境界部分では、平角線５０の側面同士が互いに段違い状態で面当接している。
以上の説明は絶縁ボビン２０に巻回された１層目の平角線５０についてのものであるが、２層目以降の平角線５０についても同様である。
【００２１】
また、段差部３２における平角線５０の積層数は段差部３１における平角線５０の積層数よりも１層多く、段差部３３における平角線５０の積層数は段差部３２における平角線５０の積層数よりも１層多く、段差部３４における平角線５０の積層数は段差部３３における平角線５０の積層数よりも１層多く、非段差部３５における平角線５０の積層数は段差部３４における平角線５０の積層数よりも１層多くされている。このように段差部３１〜３４および非段差部３５毎に平角線５０の積層数を１層ずつ差を付けたことにより、最外層の平角線５０においても、段差部３１〜３４および非段差部３５の境界部分では、平角線５０の側面同士が互いに段違い状態で面当接している。
【００２２】
このように構成されたステータ１およびステータモジュール２においては、段差部３１〜３４および非段差部３５の境界部分で、最下層から最上層に亘って平角線５０の側面同士が互いに段違い状態で面当接しているので、平角線５０が絶縁ボビン２０の軸方向に横ずれしなくなり、巻崩れを確実に防止することができる。
また、各段差部３１〜３４の端部から平角線５０の他側面を必ず突出させることができるので、平角線５０を巻回するときに、段差部の端部に余りが生じて巻き乱れが発生するのを未然に防止することができる。
また、平角線５０の巻き初めを、ティース絶縁部２１において肉厚が一番厚い段差部３１としているので、巻き初めに加わる大きな荷重に対しても十分な強度を確保することができる。
【００２３】
ティース絶縁部２１は、隣のステータモジュール２と対向して配置される一対の側面２４，２５のうち一方の側面２４にのみ段差部３１〜３４が設けられており、他方の側面２５には段差部が設けられていないので、平角線５０を巻回した後のステータモジュール２の外形形状を左右非対象にすることができる。しかも、最外層の平角線５０のティース部１２からの膨出寸法を比較すると、側面２５に巻回された最外層の平角線５０の膨出寸法を、側面２４において段差部３１〜３４に巻回された最外層の平角線５０の膨出寸法よりも小さくすることができるので、ステータモジュール２を連結していくときに、隣接するステータモジュール２の平角線５０同士の干渉を回避しつつ、ターン数（巻数）を増やすことができ、その結果、平角線５０の占積率を増やすことができる。
なお、上述した第１の実施の形態では、段差部３２と段差部３３との段違いの高さは同一寸法に設定しているが、必ずしも同一寸法でなくてもよく、平角線の側面が段違いに面当接できる寸法関係であればよい。
【００２４】
次に、この発明に係るステータの第２の実施の形態を図５および図６の図面を参照して説明する。
第２の実施の形態のステータ１が第１の実施の形態のものと相違する点は、ティース絶縁部２１の４つの側面総てに、延出部２２の端面から平角線５０の幅寸法Ｗの整数倍に相当する間隔で突起４０が設けられている点だけである。その他の構成については第１の実施の形態のものと同じであるので、同一態様部分に同一符号を付して説明を省略する。
突起４０は、図６に示すように、平角線５０を当接して並べたときに隣接する平角線５０のコーナー面取り部５１の間に形成される空間に納まる形状および寸法に形成されている。なお、側面２４において、平角線５０の側面同士が互いに段違い状態で面当接する位置には、突起４０は設けられていない。
【００２５】
このようにティース絶縁部２１の側面に突起４０が設けられていると、平角線５０の１層目の各ターンをティース絶縁部２１の各側面において位置決めすることができる。平角線５０が公差内ながら最小寸法で仕上がっている場合、突起４０がないときには平角線５０の幅寸法誤差の累積により、側面２４において段差部３１〜３４の端部から平角線５０の他側面が突き出なくなる虞もあるが、突起４０が設けられていると、平角線５０のコーナー面取り部５１が突起４０に係止して幅方向に位置決めされるので、幅寸法誤差の累積がなくなり、側面２４の段差部３１〜３４の端部から平角線５０の他側面を確実に突き出すことができる。これにより、平角巻線５０の幅寸法誤差の累積に起因して平角線５０の巻乱れが発生するのを阻止することができる。
【００２６】
なお、前述した各実施の形態におけるステータ１においては、図７に示すように、平角線５０の巻き初め側である絶縁ボビン２０の延出部２２に、平角線５０を延出部２２の外側から側面２４の段差部３１に向かって、ティース絶縁部２１の周方向に対して斜めに案内するガイド溝４１を設けるのが好ましい。
【００２７】
ガイド溝４１を設けると、平角線５０を絶縁ボビン２０に対して斜めに導入することができるので、平角線５０に対してエッジワイズ曲げなどの無理な曲げ加工をしないで済み、曲げ加工に伴う捻れや膨らみを生じさせることもないので、占積率を高めることができる。
なお、本発明は前述した第１および第２の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることはいうまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明するように、請求項１に係る発明によれば、段差部が設けられたティース絶縁部の側面において、隣り合う平角線同士を段違い状態で面当接させることができ、平角線の巻乱れおよび巻崩れを防止することができるので、占積率を増やすことができる。
また、隣接するティースに対向して配置される一対の側面のうち一方の側面にのみ段差部が設けられ他方の側面には段差部が設けられていないので、平角線巻回後の巻線の外形形状を左右非対象にすることができ、隣り合う巻線同士の干渉を回避しつつ、平角線のターン数（巻数）を増やすことができて、占積率を増やすことができる。
【００２９】
請求項２に係る発明によれば、平角線をエッジワイズ曲げなどの無理な曲げ加工をしないで、絶縁ボビンに導入し巻回することができるので、曲げ加工に伴う捻れや膨らみを生じさせることもなく、占積率を高めることができる。
請求項３に係る発明によれば、段違い高さを平角線の厚みよりも小さくしたことにより、隣接する段差部に巻回された平角線同士を確実に段違い状態で面当接させることができる。また、ティース絶縁部の厚みを平角線の巻き始め側に近い側を厚く、巻き始め側から遠ざかるにしたがって薄くしたことにより、巻き始めに加わる大きな荷重に対して十分な強度を確保することができる。
【００３０】
請求項４に係る発明によれば、段差部の端部から平角線の側面を確実に突出させることができるので、平角線を巻回するときに段差部の端部に余りが生じて巻き乱れが発生するのを確実に防止することができる。
請求項５に係る発明によれば、平角線の１層目の各ターンをティース絶縁部の側面において位置決めすることができるので、平角線の幅寸法誤差の累積がなくなり、幅寸法誤差の累積に起因して平角線の巻乱れが発生するのを確実に阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るステータの第１の実施の形態における全体断面図である。
【図２】前記第１の実施の形態におけるステータの一部を拡大して示す断面図である。
【図３】前記第１の実施の形態におけるステータを構成するステータモジュールの断面図である。
【図４】前記第１の実施の形態におけるステータに用いられる絶縁ボビンの断面図である。
【図５】この発明に係るステータの第２の実施の形態において用いられる絶縁ボビンの断面図である。
【図６】前記第２の実施の形態における絶縁ボビンの一部を拡大して示す断面図である。
【図７】この発明に係るステータの第３の実施の形態において用いられる絶縁ボビンの正面図である。
【図８】従来のステータの要部拡大断面図である。
【図９】従来のステータにおいて巻線に巻乱れが生じる様子を説明する図である。
【符号の説明】
１  ステータ
１ａ  ヨーク
１１  ヨーク部
１２  ティース部（ティース）
２０  絶縁ボビン
２１  ティース絶縁部
２２，２３  延出部
２４，２５  側面
３１〜３４  段差部
４０  突起
４１  ガイド溝
５０  平角線
【図１】
2004350450.tif 000003
【図２】
2004350450.tif 000004
【図３】
2004350450.tif 000005
【図４】
2004350450.tif 000006
【図５】
2004350450.tif 000007
【図６】
2004350450.tif 000008
【図７】
2004350450.tif 000009
【図８】
2004350450.tif 000010
【図９】
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