(57)【要約】【課題】固定子のコイルエンドのレーシング作業を容易にする。【解決手段】複数のティース鉄心１２，１２・・・を周方向に所定間隔をおいて略円環状に配置し、ティース鉄心１２，１２・・・間に固定子巻線１４を巻回した後、隣り合うティース鉄心１２，１２間の外周側にコアバック鉄心を挿入して円環状の固定子本体１１を形成し、この固定子本体１１を円環状の保持リング２０に嵌合した後、保持リング２０に設けられたレーシング用孔２６を介して、ティース鉄心１２，１２・・・間に巻回された固定子巻線１４のコイルエンド１５をレーシングする。【選択図】    図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に所定間隔をおいて略円環状に配置された複数のティース鉄心と、隣り合う前記ティース鉄心間の外周側に挿入されたコアバック鉄心と、前記ティース鉄心に巻き付けられた固定子巻線と、前記固定子巻線のコイルエンドを束ねるレーシング部材と、を備えた固定子において、
前記ティース鉄心および前記コアバック鉄心の外周に嵌合してこれらを円環状に保持する保持リングを備え、該保持リングには前記コイルエンドと対向する部位に複数のレーシング用孔が設けられていることを特徴とする固定子。
【請求項２】
前記保持リングは、前記ティース鉄心および前記コアバック鉄心の外周に嵌合する嵌合筒部と、前記嵌合筒部より内径が大きく前記コイルエンドを覆うスカート筒部とを備え、前記レーシング用孔は前記スカート筒部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の固定子。
【請求項３】
複数のティース鉄心を周方向に所定間隔をおいて略円環状に配置し、前記ティース鉄心間に固定子巻線を巻回した後、隣り合う前記ティース鉄心間の外周側にコアバック鉄心を挿入して円環状の固定子本体を形成し、この固定子本体を円環状の保持リングに嵌合した後、前記保持リングに設けられたレーシング用孔を介して、前記ティース鉄心間に巻回された前記固定子巻線のコイルエンドをレーシングすることを特徴とする固定子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動機や発電機等に使用される固定子とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動機や発電機等に使用される固定子にはティース間に固定子巻線をループ巻きにしたものがあり、この種の固定子では固定子巻線がばらけないように固定子巻線のコイルエンドをレーシング糸で束ねている（例えば、特許文献１参照）。このようにコイルエンドをレーシング糸で束ねることを、レーシングと呼んでいる。
【０００３】
また、固定子には、固定子巻線が巻回された複数に分割された固定子鉄心（以下、分割鉄心型固定子と称す）をリング状に連結するとともに、これら固定子鉄心を円環状の保持リングに係合して構成されたものがある（例えば、特許文献２参照）。この分割鉄心型固定子では、円環状に連結した分割鉄心を保持リングの中に圧入することにより円環形状を強固に保持しており、さらに、この保持リングを電動機等のハウジングに固定することで、分割鉄心型固定子を前記ハウジングに取り付けている。この分割鉄心型固定子の場合には、固定子巻線の巻き方が各固定子鉄心毎に固定子巻線を巻回する所謂集中巻きであるので、固定子巻線がばらけることがなく、したがってレーシングは不要である。
【０００４】
しかしながら、固定子には、固定子鉄心を複数のティース鉄心と複数のコアバック鉄心に分割し、略円環状に配置したティース鉄心間に固定子巻線を巻回した後、ティース鉄心間にコアバック鉄心を径方向外側から押入して環状に連結したものがあり、この分割鉄心型固定子において、固定子巻線を複数のティースに跨って巻回させる波巻きや分布巻きにした場合には、固定子巻線のコイルエンドがばらけて煩雑にならないようにレーシングする必要がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１４１５２号公報
【特許文献２】
特開２００１−１８６６８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した分割鉄心型固定子においては、環状に連結した分割鉄心を保持リングに圧入し易くするために、保持リングの軸方向一端側に、分割鉄心が圧入される嵌合筒部よりも内径を大きくしたスカート部を設け、このスカート部から円環状の分割鉄心を挿入するようにしている。このようにした場合、一方のコイルエンドは保持リングの嵌合筒部から外側に突出するので容易にレーシングを行うことができるが、他方のコイルエンドはスカート部に収納された状態となるので、レーシング装置によって径方向外側からレーシング針をコイルエンドに挿通するには、スカート部が邪魔になってレーシングをすることができない。
【０００７】
そのため、円環状に連結した分割鉄心を保持リングに圧入する前に、コイルエンドをレーシングしなければならないが、その場合には、分割鉄心を内周側から保持して円環状に保つ治具が必要となり、また、製造工程も複雑化する。
そこで、この発明は、分割鉄心を保持リングに圧入した後にコイルエンドをレーシングすることが可能な固定子とその製造方法を提供するものである。
【０００８】
【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、周方向に所定間隔をおいて略円環状に配置された複数のティース鉄心（例えば、後述する実施の形態におけるティース鉄心１２）と、隣り合う前記ティース鉄心間の外周側に挿入されたコアバック鉄心（例えば、後述する実施の形態におけるコアバック鉄心１３）と、前記ティース鉄心に巻き付けられた固定子巻線（例えば、後述する実施の形態における固定子巻線１４）と、前記固定子巻線のコイルエンド（例えば、後述する実施の形態におけるコイルエンド１５）を束ねるレーシング部材（例えば、後述する実施の形態におけるレーシング糸３０）と、を備えた固定子（例えば、後述する実施の形態における固定子１０）において、前記ティース鉄心および前記コアバック鉄心の外周に嵌合してこれらを円環状に保持する保持リング（例えば、後述する実施の形態における保持リング２０）を備え、該保持リングには前記コイルエンドと対向する部位に複数のレーシング用孔（例えば、後述する実施の形態におけるレーシング用孔２６）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、固定子巻線を巻回したティース鉄心間にコアバック鉄心が挿入されてなる固定子本体を保持リングに圧入した後に、保持リングの径方向外側からレーシング用孔を介してレーシング針を保持リング内に挿入することができるので、保持リング内に収容されているコイルエンドに対しレーシング部材を巻き付けることができる。また、保持リングのレーシング用孔を空気が流通可能になる。
【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、前記保持リングは、前記ティース鉄心および前記コアバック鉄心の外周に嵌合する嵌合筒部（例えば、後述する実施の形態における嵌合筒部２１）と、前記嵌合筒部より内径が大きく前記コイルエンドを覆うスカート筒部（例えば、後述する実施の形態におけるスカート部２２は）とを備え、前記レーシング用孔は前記スカート筒部に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、固定子巻線を巻回したティース鉄心間にコアバック鉄心が挿入されてなる固定子本体を保持リングに圧入し易くなる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、複数のティース鉄心（例えば、後述する実施の形態におけるティース鉄心１２）を周方向に所定間隔をおいて略円環状に配置し、前記ティース鉄心間に固定子巻線（例えば、後述する実施の形態における固定子巻線１４）を巻回した後、隣り合う前記ティース鉄心間の外周側にコアバック鉄心（例えば、後述する実施の形態におけるコアバック鉄心１３）を挿入して円環状の固定子本体（例えば、後述する実施の形態における固定子本体１１）を形成し、この固定子本体を円環状の保持リング（例えば、後述する実施の形態における保持リング２０）に嵌合した後、前記保持リングに設けられたレーシング用孔（例えば、後述する実施の形態におけるレーシング用孔２６）を介して、前記ティース鉄心間に巻回された前記固定子巻線のコイルエンド（例えば、後述する実施の形態におけるコイルエンド１５）をレーシングすることを特徴とする固定子（例えば、後述する実施の形態における固定子１０）の製造方法である。
このように構成することにより、特別な治具を用いることなく、保持リング内に収容されているコイルエンドを容易にレーシングすることができ、しかも、製造工程を簡略化することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る固定子とその製造方法の実施の形態を図１から図８の図面を参照して説明する。
図１は、この発明に係る固定子を備えたモータ・ジェネレータが搭載されたハイブリッド車両Ｖの概略構成図である。
このハイブリッド車両Ｖは、例えば、ガソリンを燃焼させることによって駆動力を発生させるエンジンＥと、エンジンＥの出力をアシストするモータ・ジェネレータＭと、フライホイールを含むクラッチ機構Ｃと、エンジンＥまたはモータ・ジェネレータＭが発生する駆動力を駆動軸１に伝達するトランスミッションＴとを備える。
【００１２】
モータ・ジェネレータＭは３相交流式の同期モータであり、加速時等においてはエンジンＥの出力をアシストし、車両Ｖの減速中は回生制動機能を発揮してバッテリ３を充電する。モータ駆動回路２は、バッテリ３の出力電圧（直流）を交流電圧に変換してモータ・ジェネレータＭの各相へ供給する。エンジンＥは、図示しないエンジン制御手段により制御される。
【００１３】
図２はモータ・ジェネレータＭの外観斜視図であり、モータ・ジェネレータＭは、固定子１０と、固定子１０を収容してエンジンＥに連結されるモータハウジング５０と、エンジンＥのクランク軸に直結されたロータ６０を主要構成としている。
固定子１０は、図３および図４に示すように、円環状の固定子本体１１と、固定子本体１１の外周に嵌合する円環状の保持リング２０から構成されている。
固定子本体１１は、図５に示すように、周方向に所定間隔をおいて配置された複数のティース鉄心１２，１２，・・・と、互いに隣り合うティース鉄心１２，１２間に配置されたコアバック鉄心１３，１３，・・・と、ティース鉄心１２，１２・・・に巻回された固定子巻線１４（図３、図４参照）を備えている。なお、図５では図示の都合により固定子巻線１４を省略している。
【００１４】
ティース鉄心１２は、珪素鋼鈑等の方向性を有する電磁鋼鈑が固定子１０の軸線方向に多数積層されて構成されており、磁化容易方向が固定子１０の径方向に設定されている。このティース鉄心１２は、楔のように、周方向に沿う幅寸法が内周側から外周側に向かって大きくなるように設定されており、また、内周側が巻線部１２ａ、外周側が継鉄部１２ｂとされている。そして、互いに隣り合うティース鉄心１２，１２において対向する継鉄部１２ｂ，１２ｂの離間寸法が例えば径方向の全長に亘って同一寸法となるように配置されている。
【００１５】
コアバック鉄心１３は、珪素鋼鈑等の方向性を有する電磁鋼鈑が固定子１０の軸線方向に多数積層されて構成され、略直方体状をなしており、磁化容易方向が固定子１０の周方向に設定されている。このコアバック鉄心１３は、固定子１０の軸線方向長さがティース鉄心１２と同寸法に設定されており、径方向長さがティース鉄心１２の継鉄部１２ｂと同寸法に設定されている。また、コアバック鉄心１３の周方向に沿う幅は径方向全長に亘って同一寸法に設定されており、例えば、互いに隣り合うティース鉄心１２，１２において対向する継鉄部１２ｂ，１２ｂの離間寸法と同寸法にされている。
【００１６】
そして、互いに隣り合うティース鉄心１２，１２の継鉄部１２ｂ，１２ｂ間にコアバック鉄心１３が嵌合するように挿入されることにより、ティース鉄心１２とコアバック鉄心１３は完全な円環状に繋がっている。
また、ティース鉄心１２，１２・・・の巻線部１２ａ，１２ａ・・・間には固定子巻線１４がループ状に巻回されており、固定子巻線１４のコイルエンド１５が各ティース鉄心１２の巻線部１２ａから固定子１０の軸線方向両側に突出して形成されている。
さらに、固定子巻線１４がばらけないように、各コイルエンド１５がレーシング糸（レーシング部材）３０によって束ねられている。
【００１７】
保持リング２０は、軸線方向の一端側に、固定子本体１１のティース鉄心１２およびコアバック鉄心１３を嵌合させる嵌合筒部２１が設けられており、この嵌合筒部２１に嵌合筒部２１よりも大径のスカート部２２が連設され、スカート部２２における軸線方向の端部、すなわち保持リング２０の軸線方向の他端側に取り付けフランジ２３が設けられている。嵌合筒部２１の軸線方向長さはティース鉄心１２およびコアバック鉄心１３の軸線方向長さと同寸法にされており、嵌合筒部２１は軸線方向の全長に亘って同一内径に形成されている。一方、スカート部２２は、嵌合筒部２１の端部から徐々に内径が大きくなる拡径部２４と、拡径部２４の最大径と同一内径のストレート筒部２５からなる。また、スカート部２２には、周方向所定間隔に、所定の孔径を有する円形のレーシング用孔２６が貫通して設けられている。
【００１８】
この保持リング２０の嵌合筒部２１の内側に固定子本体１１のティース鉄心１２およびコアバック鉄心１３が嵌合して、固定子本体１１の円環形状が強固に保持され、固定子１０が構成されている。
そして、この固定子１０がモータハウジング５０にボルト５１によって固定され、さらに、エンジンＥのクランク軸に直結されたロータ６０が固定子１０の内側に挿入されるとともに、保持リング２０の取り付けフランジ２３側に固定子カバー５２が取り付けられて、モータ・ジェネレータＭが構成されている。
【００１９】
次に、固定子１０の製造方法を説明する。
まず、固定子１０の中心側に配置される円柱状のティース固定治具（図示せず）の外周面上に、周方向にティース先端が当接するように所定間隔をおいて複数のティース鉄心１２，１２・・・を配置する。すなわち、複数のティース鉄心１２，１２・・・を周方向に所定間隔をおいて略円環状に配置する。
次に、図示しない巻線機によって、略円環状に配置されたティース鉄心１２，１２・・・の巻線部１２ａ，１２・・・間に固定子巻線１４を波巻き（あるいは分布巻き）で巻回する。
固定子巻線１４の巻回が終了した後、互いに隣り合うティース鉄心１２，１２の対向する継鉄部１２ｂ，１２ｂ間に、径方向外側からコアバック鉄心１３を押入して、全てのティース鉄心１２をコアバック鉄心１３を介して完全な円環状に繋ぐ。これにより、固定子本体１１が完成する。
【００２０】
次に、図６に示すように、固定子本体１１の外側に保持リング２０を被せるようにして、嵌合筒部２１を固定子本体１１のティース鉄心１２およびコアバック鉄心１３の外側に圧入し、嵌合する。その際には、保持リング２０のスカート部２２側から固定子本体１１を挿入する。このようにすることで、固定子本体１１において円環状に繋がったティース鉄心１２およびコアバック鉄心１３を嵌合筒部２１に圧入し易くなる。
【００２１】
そして、図３、図４に示すように、ティース鉄心１２およびコアバック鉄心１３の軸線方向一端面が嵌合筒部２１の開口側端部にほぼ一致したところで、圧入を終了する。これにより、ティース鉄心１２およびコアバック鉄心１３の軸線方向他端面は、嵌合筒部２１の軸線方向他端部、すなわちスカート部２２との接続部にほぼ一致する。またこのとき、一方のコイルエンド１５は嵌合筒部２１から外方に突出した状態となり、他方のコイルエンド１５はスカート部２２の内側に収容された状態となる。また、この状態において、スカート部２２内に収容されたコイルエンド１５が保持リング２０のレーシング用孔２６と対向して位置する。換言すると、レーシング用孔２６は、固定子本体１１を保持リング２０に嵌合したときに保持リング内に収容されているコイルエンド１５と対向する部位に、予め設けられている。
【００２２】
固定子本体１１の外側に保持リング２０を嵌合すると、固定子本体１１のティース鉄心１２およびコアバック鉄心１３は強固に円環状に保持されるので、前述したティース固定治具からティース鉄心１２，１２・・・を取り外す。
次に、保持リング２０を外嵌させた固定子本体１１を図示しないレーシング装置に装着し、図７に示すように、保持リング２０の径方向外側からレーシング用孔２６を介してレーシング針６０を保持リング２０に対して挿脱することにより、スカート部２２内に収容されているコイルエンド１５をレーシング糸３０で編み、束ねていく。なお、保持リング２０から露出しているコイルエンド１５についてもレーシング装置でレーシングするが、そのときはレーシング用孔２６を利用することなくレーシングをすることができる。
【００２３】
このように、この固定子１０においては、固定子本体１１を保持リング２０に嵌合した後に、コイルエンド１５のレーシングを行うことができるので、レーシング用の特別な治具が不要で、レーシング作業が容易にでき、製造工程を簡略化することができる。
また、図２に示すように、モータ・ジェネレータＥのロータ６０は多数の羽根６１を備えていて、ロータ６０が回転すると羽根６１により空気流が発生し、その空気流でモータ・ジェネレータＥを空冷している。レーシング用孔２６がない場合には冷却空気は保持リング２０の内部を軸線方向に流れるだけであるが、この実施の形態における固定子１０の場合には保持リング２０にレーシング用孔２６を有していることから、冷却空気は保持リング２０の内部を軸線方向に流れるとともに、保持リング２０の内部を径方向に流れてレーシング用孔２６を通って保持リング２０の外に流れていくことができる。したがって、レーシング用孔２６を有さない場合に比べて冷却性能が向上する。
【００２４】
前述した実施の形態では、レーシング糸３０を保持リング２０の内部に収めて、コイルエンド１５だけ束ねるようにしているが、図８に示すように、レーシング糸３０をレーシング用孔２６に挿通させて、コイルエンド１５と保持リング２０のストレート筒部２５および取り付けフランジ２３にレーシング糸３０を巻回させてコイルエンド１５を束ねることも可能である。この場合、レーシング糸３０を熱伝導性の良好な材質で構成すると、固定子本体１１で発生した熱をレーシング糸３０を介して保持リング２０に逃がすことができるので、さらに冷却性能を向上することができる。
【００２５】
〔他の実施の形態〕
なお、この発明は前述した実施の形態に限られるものではない。
例えば、レーシング用孔の形状は円形に限るものではなく、保持リングの径方向に細長く形成してもよいし、あるいは、軸線方向に細長く形成してもよい。
また、固定子はハイブリッド車両のモータ・ジェネレータ用に限られるものではなく、電動機あるいは発電機の専用機にも利用可能である。
【００２６】
【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、固定子巻線を巻回したティース鉄心間にコアバック鉄心が挿入されてなる固定子本体を保持リングに圧入した後に、保持リングの径方向外側からレーシング用孔を介してレーシング針を保持リング内に挿入することができるので、保持リング内に収容されているコイルエンドに対しレーシング部材を巻き付けることができる。したがって、特別な治具を用いることなく、保持リング内に収容されているコイルエンドを容易にレーシングすることができ、製造工程も簡略化するという優れた効果が奏される。また、保持リングのレーシング用孔に空気が流通するようになるので、冷却性能が向上するという効果もある。
【００２７】
請求項２に係る発明によれば、固定子巻線を巻回したティース鉄心間にコアバック鉄心が挿入されてなる固定子本体を保持リングに圧入し易くなるという効果がある。
請求項３に係る発明によれば、特別な治具を用いることなく、保持リング内に収容されているコイルエンドを容易にレーシングすることができ、しかも、製造工程を簡略化することができるという優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るコイルを備えたモータ・ジェネレータを搭載したハイブリッド車両の概略構成図である。
【図２】前記モータ・ジェネレータの外観斜視図である。
【図３】第１の実施の形態における固定子の縦断面図である。
【図４】前記固定子の部分拡大断面図である。
【図５】前記固定子における固定子本体の斜視図である。
【図６】前記固定子の製造方法を説明するための図（その１）である。
【図７】前記固定子の製造方法を説明するための図（その２）である。
【図８】第２の実施の形態における固定子の正面図である。
【符号の説明】
１０  固定子
１１  固定子本体
１２  ティース鉄心
１３  コアバック鉄心
１４  固定子巻線
１５  コイルエンド
２０  保持リング
２１  嵌合筒部
２２  スカート筒部
２６  レーシング用孔
３０  レーシング糸（レーシング部材）
【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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【図７】
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【図８】
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