(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータであって、
周方向に延びるヨークと、
前記ヨークの内周面から半径方向に突出するティースと、
前記ティースの周方向端面の少なくとも一部を覆う周方向壁部と、前記ヨークの内周面側において少なくとも前記ティースの軸方向端面より外側に延出する板壁部を有するフランジと、を含む絶縁部材と、
前記ティースの軸方向端面の外側において、前記板壁部から半径方向の内側に突出したリブと、
前記周方向壁部と前記リブの外側に巻回されたコイルと、
前記ティースの先端側に取り付けられ、前記ティースの軸方向端面と前記コイルの内面との間の空洞の前記ティースの先端側の開口を塞ぐ円環部材と、を備え、
前記板壁部は、前記空洞のヨーク側の開口を塞いでおり、前記空洞に接着体を注入する注入穴と、前記注入穴から前記リブを超えて周方向に離間して配置され、前記空洞の空気を排出する空気抜き穴とを備え、
前記リブは、前記注入穴と前記空気抜き穴との間で前記板壁部から前記円環部材に向って前記円環部材の手前まで半径方向に延び、前記注入穴と前記空気抜き穴とを接続する折り返し流路を構成し、
前記注入穴から前記折り返し流路に充填されている接着体を有していること、
を特徴とするステータ。
【請求項２】
請求項１に記載のステータであって、
前記リブは１つの前記ティースに対して複数設けられており、
前記リブの間を前記円環部材から前記ヨークに向って前記板壁部の手前まで半径方向に延びる少なくとも１つの第２リブを含み、
前記リブと前記第２リブとが前記注入穴と前記空気抜き穴とを接続する前記折り返し流路を構成すること、
を特徴とするステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機や発電機のロータは、積層形成されたロータコアのティースにボビンの作用をする絶縁部材を介して巻線を巻回し、この巻線の外周に樹脂からなる封止剤を塗布したり、樹脂を巻線の外周にポッティングしたりすることによって巻線の形状を固定した構造のものが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、電動機や発電機のステータは、鋼板を積層し、円筒形のヨークとヨークから半径方向内側に向って突出する複数のティースを含むステータコアを形成し、ティースにコイル線材を巻回してコイルを形成したものが用いられている。ティースに巻回されたコイル線材の一部は、ステータコアの軸方向の両端面から軸方向外側に突出したコイルエンドを形成する。このようなステータにおいて、コイルエンドの外面からワニスを滴下してコイル線材の間に含浸させてコイル線材間或いはコイル全体の形状を固定すると共に絶縁性を向上させる方法が提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。
【０００４】
また、ステータにおいて樹脂を注入する金型でコイルエンドを覆い、コイルエンドを樹脂モールドし、コイルとステータコアの固定と絶縁性の向上を図る方法が提案されている（例えば、特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−５１４８６号公報
【特許文献２】特開２０１５−１５５３６９号公報
【特許文献３】特開２００５−３１８６９２号公報
【特許文献４】特開２００９−５００４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載された従来技術のように、樹脂部材の外部にコイル線材を巻回してティースにコイルを構成する場合、四角い断面形状のティースの外面に取り付ける絶縁部材はティースの外面との密着性が良くなるように、ティースの外形形状に沿った四角筒断面のものが使用される。一方、四角筒断面の絶縁部材の外周に巻回されたコイルの断面はコイル線材の最小曲げ半径のため軸方向に長い長円形形状となる。このため、絶縁部材の軸方向外面とコイルエンドの内面との間に空間ができる。特許文献２，３に記載された従来技術のようにコイルエンドの外面からワニスを滴下、含浸させても、この内部空間にワニスを十分に充填できず、コイルエンドと絶縁部材との固定が不十分となることがあった。また、特許文献４に記載されているように、樹脂を注入する金型でコイルエンドを覆ってコイルエンド内部および上記の空間に樹脂を注入する方法は、金型と高圧の樹脂注入装置を準備することが必要となることから、製造工程が複雑になってしまい製造に時間が掛かってしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、簡便な構成で、コイルと絶縁部材との接着力を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のステータは、周方向に延びるヨークと、前記ヨークの内周面から半径方向に突出するティースと、前記ティースの周方向端面の少なくとも一部を覆う周方向壁部と、前記ヨークの内周面側において少なくとも前記ティースの軸方向端面より外側に延出する板壁部を有するフランジと、を含む絶縁部材と、前記ティースの軸方向端面の外側において、前記板壁部から半径方向の内側に突出したリブと、前記周方向壁部と前記リブの外側に巻回されたコイルと、前記ティースの先端側に取り付けられ、前記ティースの軸方向端面と前記コイルの内面との間の空洞の前記ティースの先端側の開口を塞ぐ円環部材と、を備え、前記板壁部は、前記空洞のヨーク側の開口を塞いでおり、前記空洞に接着体を注入する注入穴と、前記注入穴から前記リブを超えて周方向に離間して配置され、前記空洞の空気を排出する空気抜き穴とを備え、前記リブは、前記注入穴と前記空気抜き穴との間で前記板壁部から前記円環部材に向って前記円環部材の手前まで半径方向に延び、前記注入穴と前記空気抜き穴とを接続する折り返し流路を構成し、前記注入穴から前記折り返し流路に充填されている接着体を有していること、を特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、絶縁部材の外面とコイル内面との間の空洞内に形成した折り返し流路に充填された接着体が絶縁部材の外面およびコイルの内面とに密着し、コイルと絶縁部材との接着力を向上させることができる。
【００１０】
本発明のステータにおいて、前記リブは１つの前記ティースに対して複数設けられており、前記リブの間を前記円環部材から前記ヨークに向って前記板壁部の手前まで半径方向に延びる少なくとも１つの第２リブを含み、前記リブと前記第２リブとが前記注入穴と前記空気抜き穴とを接続する前記折り返し流路を構成すること、としても好適である。
【００１１】
この構成により、接着体の粘度が高い場合であっても接着体と絶縁部材の外面およびコイルの内面とを密着させることができるので、コイルと絶縁部材とをより強固に接着することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、簡便な構成で、コイルと絶縁部材との接着力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態におけるステータを有するモータの平断面図である。
【図２】本発明の実施形態におけるステータの部分斜視図である。
【図３】本発明の実施形態におけるステータの内周側から見たティースと絶縁部材の断面とヨークとコイルとを示す周方向展開図である。
【図４】本発明の実施形態におけるステータの絶縁部材の軸方向外面とコイル内面との間の空洞の構成を示す平断面図（図３のＡ−Ａ断面）である。
【図５】本発明の実施形態におけるステータの絶縁部材の軸方向外面とコイル内面との間の空洞内の折り返し流路にワニスの注入を開始した直後の状態を示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態におけるステータの絶縁部材の軸方向外面とコイル内面との間の空洞内の折り返し流路へのワニスの注入を終了する直前の状態を示す説明図である。
【図７】本発明の他の実施形態におけるステータの内周側から見たティースと絶縁部材の断面とヨークとコイルとを示す周方向展開図である。
【図８】本発明の他の実施形態におけるステータの絶縁部材の軸方向外面とコイル内面との間の空洞の構成を示す平断面図（図７のＢ−Ｂ断面）である。
【図９】本発明の他の実施形態におけるステータの絶縁部材の軸方向外面とコイル内面との間の空洞内の折り返し流路にワニスの注入を開始した直後の状態を示す説明図である。
【図１０】本発明の他の実施形態におけるステータの絶縁部材の軸方向外面とコイル内面との間の空洞内の折り返し流路へワニスを半分程度注入した状態を示す説明図である。
【図１１】本発明の変形例におけるステータの部分斜視図である。
【図１２】本発明の変形例におけるステータの内周側から見たティースと絶縁部材の断面とヨークとコイルとを示す周方向展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。まず、図１を参照しながら、本発明の実施形態のステータ１１を有するモータ１００について簡単に説明する。図１に示すようにモータ１００は、円筒形のケーシング１０と、ケーシング１０の内面に取り付けられたステータ１１と、ステータ１１の内部で回転中心１７の周りに回転軸１９と共に回転するロータ１８とを備えている。ステータ１１は、円環状のヨーク１２と、ヨーク１２の内周面１２ｂから回転中心１７の方向に向かって半径方向に突出する複数のティース１３と、各ティース１３の間に形成された複数のスロット１６とを備えるステータコア１４と、ティース１３の外面とヨーク１２の内周面１２ｂとを覆う絶縁部材２０と、各スロット１６を通して各ティース１３の外面を覆っている絶縁部材２０の周囲に巻回された複数の集中巻きのコイル１５とを備えている。ここで、ステータコア１４は電磁鋼板を積層して構成したものである。また、コイル１５のティース１３の先端側の面には、円環部材３１が配置されている。ロータ１８は、外周面１８ａに永久磁石が取り付けられており、電力がステータ１１のコイル１５に供給されるとコイル１５には磁力が発生し、この磁力と永久磁石の磁力によってロータ１８が回転し、回転出力が回転軸１９から外部に取り出される。
【００１５】
図２に示すように、周方向に延びるヨーク１２から突出したティース１３は、四角い矩形断面となるように電磁鋼板を積層したもので、ティース１３の外面には樹脂製の絶縁部材２０が取り付けられている。絶縁部材２０は、ティース１３の軸方向端面１３ａとティース１３の周方向端面１３ｂとを覆う筒状部２１と、筒状部２１のヨーク１２の側の開口縁から外方に延びる板状のフランジ２３とを備えている。筒状部２１の軸方向外面２１ａには軸方向外側に突出するリブ２４が配置されている。筒状部２１の周方向壁部２８と軸方向外面２１ａおよびリブ２４の外側にはコイル１５が巻回されている。図２，３に示すように、コイル１５の筒状部２１の周方向壁部２８に沿ってスロット１６に挿通されている部分は周方向壁部２８に沿った直線形状で、コイル１５の内面は周方向壁部２８に接している。一方、コイル１５の筒状部２１の軸方向外面２１ａよりも軸方向外側に突出したコイルエンド１５ａは、軸方向外面２１ａから離れた弓状となる。そして、図２，３に示すように、コイルエンド１５ａの内面とティース１３の軸方向端面１３ａとの間には軸方向外面２１ａを挟んでティース１３の延びる方向に沿って半径方向に延びる略半楕円断面の空洞４０が形成されている。空洞４０は、ティース１３の先端側とヨーク１２の側にそれぞれ開口を有している。コイル１５のヨーク１２側の側面は、絶縁部材２０のフランジ２３の表面に接しているので、空洞４０のヨーク１２側の開口はフランジ２３のヨーク１２の軸方向外側に延出している板壁部２２によって塞がれている。
【００１６】
図２，４に示すように、円環部材３１は、円環状の帯板であり、幅方向の端面が筒状部２１のティース１３の先端側の軸方向外面２１ａに取り付けられ、外周面３１ａはコイル１５のティース１３の先端側の面に接している。これにより、円環部材３１は、空洞４０のティース１３先端側の開口を塞いでいる。なお、円環部材３１は、内周面３１ｂがティース１３の先端よりロータ１８側に突出しないように、筒状部２１の軸方向外面２１ａに取り付けられているので、円環部材３１がロータ１８と干渉することはない。図２，４に示すように、空洞４０の中央に配置されたリブ２４は板壁部２２から円環部材３１に向かって円環部材３１の手前まで半径方向内側に延びており、Ｕ字型の折り返し流路５０を区画している。図４に示すように、折り返し流路５０は、リブ２４とコイル１５の内面とで区画され、板壁部２２から半径方向内側に円環部材３１に向かって延びる幅Ｗ１の半径方向流路５１と、リブ２４の半径方向の先端と円環部材３１の内面とで形成され、２つの半径方向流路５１を接続する幅Ｗ２の接続流路５２とを有している。本実施形態では、幅Ｗ２は幅Ｗ１よりも狭くなっている。
【００１７】
図２，４に示すように、板壁部２２には、空洞４０に形成された一方の半径方向流路５１に連通し、接着体であるワニス６０を空洞４０の中に注入する注入穴２５と、注入穴２５から周方向にリブ２４を超えて離間し、空洞４０に形成された他方の半径方向流路５１に連通して空洞４０の中の空気を排出する空気抜き穴２６とが配置されている。このように、折り返し流路５０は、空洞４０をリブ２４で仕切り、注入穴２５と空気抜き穴２６とを接続するＵ字型の流路であり、空気抜き穴２６は注入穴２５と折り返し流路５０の反対側に配置されている。
【００１８】
次に、図５，６を参照しながら、折り返し流路５０の中に接着体である中低粘度（５〜８（Ｐａ・ｓ））のワニス６０を充填する工程について説明する。図５に示すように、注入穴２５からワニス６０を一方の半径方向流路５１に注入すると、ワニス６０は、半径方向流路５１の幅Ｗ１いっぱいに広がり、半径方向流路５１に沿って円環部材３１に向って充填されていく。ワニス６０を注入穴２５から半径方向流路５１に注入すると折り返し流路５０の中の空気は、折り返し流路５０の反対側に配置された空気抜き穴２６から外部に排出されていく。このため、折り返し流路５０の中に充填されたワニス６０の中には気泡が残らない。更に、ワニス６０を注入すると、ワニス６０は、図６に示すように、半径方向流路５１から接続流路５２に流入する。接続流路５２の幅Ｗ２は半径方向流路５１の幅Ｗ１よりも狭いので、ワニス６０が接続流路５２に掛かると、接続流路５２の上流側の一方の半径方向流路５１のワニス６０の圧力が上昇し、この圧力によってワニス６０は、半径方向流路５１の内面に密着する。図６に示すように、接続流路５２から他方の半径方向流路５１に流入したワニス６０は、他方の半径方向流路５１の幅Ｗ１いっぱいに広がって空気抜き穴２６に向って半径方向流路５１を流れていく。この際、他方の半径方向流路５１の中の空気は空気抜き穴２６から外部に排出される。そして、ワニス６０が空気抜き穴２６から少しはみ出したら、折り返し流路５０の内部にワニス６０が完全に充填されたと判断してワニス６０の注入を終了する。折り返し流路５０に充填されたワニス６０は絶縁部材２０の外面およびコイル１５の内面に密着し、硬化するとコイル１５と絶縁部材２０とを強固に接着する。
【００１９】
以上説明したように、本実施形態のステータ１１は、絶縁部材２０の外面とコイル１５の内面との間の空洞４０にワニス６０を充填することができるので、コイル１５と絶縁部材２０とを強固に接着することができる。また、本実施形態のステータ１１は、折り返し流路５０の注入穴２５と反対側に配置された空気抜き穴２６から空気を排出しながら注入穴２５から折り返し流路５０の中にワニス６０を注入していくので、折り返し流路５０の中に気泡が残らないようにワニス６０を充填でき、ワニス６０と絶縁部材２０の外面およびコイル１５の内面とを密着させることができる。これにより、コイル１５と絶縁部材２０との接着力を向上させることができる。
【００２０】
また、本実施形態のステータ１１は、ワニス６０の空気抜き穴２６からのはみ出しを目視検査することで、空洞４０の中にワニス６０が充填されていることを確認することができるので検査工程の簡略化が図れる。更に、空気抜き穴２６は、ロータ１８と反対側に配置されており、はみ出したワニス６０がロータ１８に接触することがないため、はみ出したワニス６０をトリミングする必要がなく、製造工程を簡略化することができる。
【００２１】
次に図７から図１０を参照しながら本発明の他の実施形態について説明する。図１から図６を参照して説明したのと同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。
【００２２】
本実施形態は、図７，８に示すように、空洞４０の中に板壁部２２から半径方向内側に円環部材３１に向かって延びる２つのリブ２４と、２つのリブ２４の間に配置され、円環部材３１からヨーク１２に向かって延びる第２リブ２７とを備えている。つまり、１つのティース１３に対して複数のリブ２４と少なくとも１つ第２リブ２７とが設けられている。一方のリブ２４とコイル１５の内面との間の板壁部２２には注入穴２５が設けられ、他方のリブ２４とコイル１５の内面との間の板壁部２２には空気抜き穴２６が設けられている。２つのリブ２４と第２リブ２７とによって空洞４０は４本の半径方向流路５１０と３つの接続流路５２０とがサーペンタイン状に接続された折り返し流路５００が形成されている。半径方向流路５１０の幅Ｗ３は、先に図１から図６を参照して説明した実施形態のステータ１１の半径方向流路５１の幅Ｗ１の約半分となっている。本実施形態のステータ１１では、接続流路５２０の幅Ｗ４は、半径方向流路５１０の幅Ｗ３よりも少し狭くなっている。
【００２３】
図９，図１０を参照しながら、折り返し流路５０の中に図５，６を参照して説明したワニス６０より粘度の高い中高粘度（７〜１０（Ｐａ・ｓ））のワニス６００を充填する工程について説明する。ワニス６００を注入穴２５から図５，６を参照して説明した幅Ｗ１の半径方向流路５１に注入すると、ワニス６０は半径方向流路５１の幅いっぱいに広がらずに半径方向流路５１に流入していく。このため、注入穴２５の近傍に空洞４０の中の空気が気泡となって閉じ込められてしまい、半径方向流路５１に気泡を残さず粘度の高いワニス６００を充填することが困難な場合がある。一方、注入穴２５から幅が狭い半径方向流路５１０の中に粘度の高いワニス６００を注入した場合、図９に示すように、ワニス６００は半径方向流路５１０の幅いっぱいに広がった状態で半径方向流路５１０に充填されて行く。また、半径方向流路５１０の中の空気は空気抜き穴２６から外部に排出されていく。このため、注入穴２５の近傍に空気が気泡となって閉じ込められることなく、半径方向流路５１０にワニス６００を充填していくことができる。
【００２４】
更に、ワニス６００の充填を続けると、図１０に示すように、ワニス６００は、最初の接続流路５２０を超えて２つ目の半径方向流路５１０に流入し、円環部材３１から板壁部２２に向かって半径方向流路５１０を充填してくる。そして、板壁部２２近傍の２つ目の接続流路５２０に達すると、２つ目の接続流路５２０から３つ目の半径方向流路５１０に流れていく。このように、注入穴２５から注入したワニス６００は、折り返し流路５００の半径方向流路５１０と接続流路５２０とを交互に通過しながら折り返し流路５００全体に充填されていく。そして、ワニス６０が空気抜き穴２６から少しはみ出したら、折り返し流路５００の内部にワニス６００が完全に充填されたと判断してワニス６００の注入を終了する。折り返し流路５００に充填されたワニス６００は絶縁部材２０の外面およびコイル１５の内面に密着し、硬化するとコイル１５と絶縁部材２０とを強固に接着する。
【００２５】
本実施形態のステータ１１は、折り返し流路５００の幅Ｗ３を狭くすることによって、固着性が高く粘度の高いワニス６００を用いた場合であっても折り返し流路５００の中に気泡が残らないようにワニス６００を充填していくことができ、ワニス６００と絶縁部材２０の外面およびコイル１５の内面とを密着させることができる。これにより、固着性が高く粘度の高いワニス６００を用いてコイル１５と絶縁部材２０とをより強固に接着することができる。
【００２６】
なお、図９，１０では、ワニス６０より粘度の高い中高粘度（７〜１０（Ｐａ・ｓ））のワニス６００を充填する工程について説明したが、折り返し流路５００に中低粘度（５〜８（Ｐａ・ｓ））のワニス６０を注入する場合も同様に気泡が残らないようにワニス６０を充填することができる。
【００２７】
＜変形例＞
図１１及び１２は、本発明の変形例におけるステータ２９の構成を示す部分斜視図及び周方向展開図である。ステータ２９において、上記実施の形態と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２８】
本変形例では、絶縁部材２０は、ティース１３の軸方向端面１３ａを覆わず、周方向端面１３ｂを覆う周方向壁部２８を有する。リブ２４は、ティース１３の軸方向端面１３ａよりも軸方向外側に延出された板壁部２２から半径方向の内側（ロータ１８側）に向かって突出する。また、円環部材３１は、周方向壁部２８のティース１３の先端側の端面に取り付けられている。
【００２９】
本変形例では、ティース１３の軸方向端面１３ａとコイル１５の内面とによって空洞４０が形成される。そして、空洞４０内においてリブ２４は板壁部２２から円環部材３１に向かって円環部材３１の手前まで半径方向に延びており、Ｕ字型の折り返し流路５０を区画する。また、上記実施の形態と同様に、板壁部２２には、空洞４０に形成された折り返し流路５０に連通する注入穴２５と、注入穴２５から周方向にリブ２４を超えて離間し、折り返し流路５０に連通する空気抜き穴２６とが配置される。
【００３０】
本変形例においても、ワニス６０を注入穴２５から折り返し流路５０に注入すると折り返し流路５０の中の空気は空気抜き穴２６から外部に排出され、ワニス６０を折り返し流路５０内に完全に充填することができる。すなわち、ステータ２９では、ティース１３の軸方向端面１３ａとコイル１５の内面とで形成される空洞４０内にワニス６０を充填することができ、ティース１３、コイル１５及び絶縁部材２０の周方向壁部２８の端部を強固に接着することができる。また、ワニス６０とティース１３、コイル１５、絶縁部材２０の周方向壁部２８の端部とを密着させることができる。これにより、ティース１３とコイル１５との電気的絶縁を維持しつつ、ティース１３、コイル１５及び絶縁部材２０との接着力を向上させることができる。
【００３１】
なお、本変形例では、絶縁部材２０がティース１３の軸方向端面１３ａをまったく覆わない構成について説明したが、その一部を覆う構成としてもよい。また、ティース１３とコイル１５との電気的絶縁性が維持される限りにおいて、絶縁部材２０の周方向壁部２８がティース１３の周方向端面１３ｂを完全に覆わず、少なくともその一部を覆う構成としてもよい。
【００３２】
また、本変形例の構成においても、先に図７，８を参照して説明した実施形態のように、空洞４０の中に板壁部２２から半径方向内側に向かって延びる２つのリブ２４と、２つのリブ２４の間に配置され、円環部材３１からヨーク１２に向かって延びる第２リブ２７とを備え、２つのリブ２４と第２リブ２７とによって、空洞４０の中に４本の半径方向流路５１０と３つの接続流路５２０とがサーペンタイン状に接続された折り返し流路５００を形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１０  ケーシング、１１，２９  ステータ、１２  ヨーク、１２ｂ，３１ｂ  内周面、１３  ティース、１３ａ  軸方向端面、１３ｂ  周方向端面、１４  ステータコア、１５  コイル、１５ａ  コイルエンド、１６  スロット、１７  回転中心、１８  ロータ、１８ａ，３１ａ  外周面、１９  回転軸、２０  絶縁部材、２１  筒状部、２１ａ  軸方向外面、２２  板壁部、２３  フランジ、２４  リブ、２５  注入穴、２６  空気抜き穴、２７  第２リブ、２８  周方向壁部、３１  円環部材、４０  空洞、５０，５００  折り返し流路、５１，５１０  半径方向流路、５２，５２０  接続流路、６０，６００  ワニス、１００  モータ。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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