(57)【要約】【課題】平角線を巻回して形成される固定子巻線の占積率を高めるとともに、該固定子巻線の形状を保持して信頼性を向上することができるステータ及びその製造方法を提供する。【解決手段】ステータの円周方向に所定間隔毎に設けた複数のティース３ａに絶縁ボビンを装着して平角線を集中的に整列して巻回するステータにおいて、最外層の平角線は、前記絶縁ボビンの一端側の巻始めから他端側に１列跨いで凹所１５を設けるように次の列に斜め掛けをして複数回巻回する斜め掛け部１４と、斜め掛けした後に前記斜め掛け部１４に対し交差する方向に跨ぎ前記凹所１５に巻回した。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータの円周方向に所定間隔毎に設けた複数のティースに絶縁ボビンを装着して平角線を集中的に整列して巻回するステータにおいて、最外層の平角線は、前記絶縁ボビンの一端側の巻始めから他端側に１列跨いで凹所を設けるように次の列に斜め掛けをして複数回巻回する斜め掛け部と、斜め掛けした後に前記斜め掛け部に対し交差する方向に跨ぎ前記凹所に巻回したことを特徴とするステータ。
【請求項２】
前記ボビンの角部に面取り部を形成し、該面取り部の内側にテーパ部を設け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】
ステータの円周方向に所定間隔毎に複数のティースを設け、該複数のティースに絶縁ボビンを装着して、該絶縁ボビンに平角線を集中的に整列して巻回していき、最外層の平角線を、ボビン一端側の巻始めから他端側に１列跨いで凹所を設けるように、次の列に斜め掛けをして複数回巻回して斜め掛け部を形成し、斜め掛けした後に前記斜め掛け部に対し交差する方向に跨ぎ前記凹所に巻回することを特徴とするステータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機や発電機等の回転電機に用いられるステータ及びその製造方法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からなる巻線と、断面が略長方形のいわゆる平角線からなる巻線がある。
丸線は密接して巻回しても丸線間に隙間が生じるので占積率が低いのに対して、平角線は、隙間なく整列させることで占積率を高めることができる点で有利である。ここで、占積率とは、スロット断面積に対するコイル線占有面積の比であり、占積率の増大により回転電機の性能向上を図ることができる。
しかし、平角線を整列させて巻回して固定子巻線を形成すると、固定子巻線の表面が略平坦になるため、最外層の固定子巻線が突出すると、該最外層の固定子巻線が幅方向に移動してしまい予定した形状を維持できない虞がある（図１０参照。詳細は後述する。）。
一方、特許文献１には、平角線に突出形成した保持部を設けて、該保持部により平角線の幅方向の動きを規制して平角線のズレ防止を図る技術が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３５９２５０号公報（段落番号０００６，図１４参照）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の技術では、平角線に保持部を形成するために従来と異なる特殊な型材が必要となり平角線の形成工程が複雑化するとともに、各平角線に保持部を設けたことにより寸法が増大するため、占積率の低下を招くという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、平角線を巻回して形成される固定子巻線の占積率を高めるとともに、該固定子巻線の形状を予定した形状に維持することができ、信頼性を向上することができるステータ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【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に記載した発明は、ステータの円周方向に所定間隔毎に設けた複数のティース（例えば、実施の形態における磁極ティース３ａ）に絶縁ボビン（例えば、実施の形態における絶縁ボビン８）を装着して平角線（例えば、実施の形態における平角線６）を集中的に整列して巻回するステータにおいて、最外層の平角線は、ボビン一端側の巻始めから他端側に１列跨いで凹所（例えば、実施の形態における凹所１５）を設けるように次の列に斜め掛けをして複数回巻回する斜め掛け部（例えば、実施の形態における斜め掛け部１４）と、斜め掛けした後に前記斜め掛け部に対し交差する方向に跨ぎ前記凹所に巻回したことを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、前記ティースに装着された絶縁ボビンに沿って、前記平角線を集中的に整列して巻回することで、占積率を高めることができる。また、前記平角線を整列して巻回することで、その外表面は略平坦な形状となるが、前記最外層の平角線を、前記斜め掛け部を形成するように巻回するとともに、前記斜め掛け部に対して交差させて前記凹所に巻回したことにより、前記斜め掛け部形成後に巻回した巻線を前記凹所に収容させて幅方向への移動を規制することができる。さらに、前記凹所に巻回される部分と、前記斜め掛け部を形成する部分とが互いに交差するように巻回されるので、互いに幅方向への移動を規制することができるため、固定子巻線の形状を予定した形状に維持することが可能となる。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載のものであって、前記ボビンの角部に面取り部（例えば、実施の形態における面取り部１２）を形成し、該面取り部の内側にテーパ部（例えば、実施の形態におけるテーパ部１３）を設けることを特徴とする。
この発明によれば、前記ボビンの角部に形成された面取り部とその内側に設けたテーパ部により、前記凹所に巻回させる平角線を案内させることができるので、よりスムーズに巻線作業を行うことができる。さらに、前記面取り部を形成することにより、絶縁ボビンの軽量化、低コスト化を図ることもできる。
【０００９】
請求項３に記載した発明は、ステータの円周方向に所定間隔毎に複数のティースを設け、該複数のティースに絶縁ボビンを装着して、該絶縁ボビンに平角線を集中的に整列して巻回していき、最外層の平角線を、ボビン一端側の巻始めから他端側に１列跨いで凹所を設けるように、次の列に斜め掛けをして複数回巻回して斜め掛け部を形成し、斜め掛けした後に前記斜め掛け部に対し交差する方向に跨ぎ前記凹所に巻回することを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、前記平角線を集中的に整列して巻回することで占積率を高めることができるとともに、前記最外層の平角線を前記斜め掛け部に対して交差させて前記凹所に巻回したことにより、該巻線の幅方向への移動を前記凹部により規制することができ、前記凹所に巻回される部分と、前記斜め掛け部を形成する部分との幅方向への移動を互いに規制することができるので、巻回された平角線の形状を予定した形状に維持することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態におけるステータ及びその製造方法を図面と共に説明する。図１は本発明の実施の形態におけるステータを示す概略構成図である。以下、本発明の実施の形態におけるステータを図面と共に説明する。図１は本発明の実施の形態におけるステータコアの斜視図である。同図に示したように、ステータコア１は、ステータ片２を周方向に複数配列することにより、円環状に構成されている。各ステータ片２には、ステータコア１の半径方向内方に向けて突出する複数の磁極ティース３ａと、ステータコア１の周方向に延出するヨーク部３ｂとを形成される。
【００１２】
ステータ片２の磁極ティース３ａには、その内周側の端部に周方向外側に突出する係止部２０が設けられ、後述する固定子巻線７が径方向内方へ抜け落ちることを防止している。一方、ステータ片２のヨーク部３ｂには、その周方向両端に係合凹部４と係合凸部５とが互いに設けられている。これにより、隣り合うステータ片２のヨーク部３ｂ、３ｂ同士を、互いの係合凹部４と係合凸部５とを係合させることで位置決め保持させることが可能となる。
前記ステータ片２は、珪素鋼板等の方向性を有する電磁鋼板が積層されてなり、例えば磁極ティース３ａは磁化容易方向がステータコア１の径方向に設定され、ヨーク部３ｂは磁化容易方向がステータコア１の周方向に設定されている。
【００１３】
また、前記円環状に配列された磁極ティース３ａの側面には、銅などの導電性線材からなる固定子巻線７が巻装される。本実施の形態においては、断面が略長方形のいわゆる平角線６が、各磁極ティース３ａ毎に集中巻で巻装されて固定子巻線７を形成する。これについては後述する。
前記固定子巻線７と各磁極ティース３ａとの間には、筒状の絶縁ボビン８が配置される。本実施形態では、絶縁ボビン８として一対の絶縁ボビン片８ａ、８ａを組み合わせて筒状に構成している。
【００１４】
図６は絶縁ボビン８を構成する一方の絶縁ボビン片８ａを示す斜視図である。同図に示すように、絶縁ボビン片８ａは、磁極ティース３ａ側面を覆う断面略コ字状の本体部１７と、該本体部１７の両端からそれぞれ張り出したティース側延出部１８とヨーク側延出部１９とを備えている。ティース側延出部１８は磁極ティース３ａの係止部２０に沿って延出する部位であり、ヨーク側延出部１９はヨーク部３ｂの内周面に沿って延出する部位である。
【００１５】
また、絶縁ボビン片８ａには、ステータコア１の径方向内周側と径方向外周側に、固定子巻線７の端部を保持する内周側保持部９と外周側保持部１０とがそれぞれ形成されている。本実施の形態においては、内周側保持部９に固定子巻線７の巻始め部分が、外周側保持部１０に固定子巻線７の巻終わり部分がそれぞれ保持される。また、ティース側延出部１８には、内周側保持部９から所定の角度で傾斜してなるガイド部１１が形成され、該ガイド部１１により平角線６を案内させて巻回させることが可能である。
また、絶縁ボビン片８ａのヨーク側延出部１９には、その角部に面取り部１２を形成するとともに、該面取り部１２の内側にテーパ部１３を設けており、前記テーパ部１３に平角線６を案内させて巻回させることができる。これについては後述する。
なお、絶縁ボビン８を構成するもう一方の絶縁ボビン片８ｂは、図６に示すようにその本体部１７を絶縁ボビン片８ａのものと略対称な構造にしたものであり、そのティース側延出部１８及びヨーク側延出部１９から内周側保持部９や外周側保持部１０等の固定子巻線７の端部を保持する保持構造を省略した形状である。
【００１６】
このように形成した一対の絶縁ボビン片８ａ、８ｂを、ステータコア１の軸方向両側から、互いに対向させて、各磁極ティース３ａにそれぞれ挟み込むようにして装着していく。これにより、磁極ティース３ａの側面は絶縁ボビン片８ａ、８ｂの本体部１７に、ヨーク部３ｂの内周面は絶縁ボビン片８ａ、８ｂのヨーク側延出部１９に、磁極ティース３ａの係止部２０は絶縁ボビン片８ａ、８ｂのティース側延出部１８に、それぞれ覆われる。
【００１７】
そして、この状態で各磁極ティース３ａの側面に平角線６を集中巻で巻回して固定子巻線７を形成する。図２（ａ）〜（ｅ）は図１に示したステータ片２への固定子巻線７の形成工程を示す説明図である。
まず、図２（ａ）に示すように、１層目の固定子巻線７−１の巻始め部７−１Ｓが絶縁ボビン８の内周側保持部９に保持される。そして、絶縁ボビン８のガイド部１１に沿って巻回して、該絶縁ボビン８の径方向内方から外方に向けて順次整列させて巻回することで固定子巻線７−２が形成される。本実施の形態では、前記ガイド部１１に沿って巻回される固定子巻線７−１が、絶縁ボビン８の一端側（図２（ａ）左側）から他端側（図２（ａ）右側）に渡る際に、平角線６の幅寸法分径方向外方にずれて巻回される。これにより、１層目の固定子巻線７−１の他端側（図２（ａ）右側）を絶縁ボビン８のヨーク側延出部１９に当接させた状態で、一端側（図２（ａ）左側）に幅寸法分確保された隙間に巻終わり部７−１Ｅを位置させることができる。
【００１８】
次に、図２（ｂ）に示すように、２層目の固定子巻線７−２の巻始め部７−２Ｓは、１層目の巻終わり部７−１Ｅと同じ位置からヨーク側延出部１９に沿って巻回し、さらに、径方向外方から内方に向けて、直線状に整列した状態で順次巻回していく。そして、ガイド部１１の上端と略水平になるように周回させて、巻終わり部７−２Ｅを絶縁ボビン８の一端側（図２（ｂ）左側）に位置させる。
【００１９】
次いで、図２（ｃ）に示すように、３層目の固定子巻線７−３は、図２（ａ）に示したのと同様に、絶縁ボビン８の一端側の巻始め部７−３Ｓから他端側に渡る際に、平角線６の幅寸法分径方向外方にずれて巻回され、３層目の固定子巻線７−３の他端側を絶縁ボビン８のヨーク側延出部１９に当接させた状態で、一端側に幅寸法分確保された隙間に巻終わり部７−３Ｅを位置させる。
【００２０】
そして、図２（ｄ）に示すように、４層目の固定子巻線７−４を形成する。固定子巻線７−４の一端側の巻始め部７−４Ｓから、他端側に１列跨いで凹所１５を設けるように次の列に斜め掛けをして複数回（この場合は３回）巻回することで、斜め掛け部１４を形成して、巻始め部７−４Ｓと同じ一端側に巻終わり部７−４Ｅ１を位置させる。
それから、図２（ｅ）に示すように、５層目の固定子巻線７−５の巻始め部７−５Ｓを前記斜め掛け部１４に対し交差する方向に跨いで巻回し、前記凹所１５に固定子巻線７−５を巻回することで、５層目の固定子巻線７−５を４層目に落とし込む。そして、この固定子巻線７−４を前記凹所１５から外周側保持部１０に沿って巻回させて外周側保持部１０に巻終わり部７−４Ｅ２を保持させる。
【００２１】
これにより、最外層の固定子巻線（７−５Ｓ〜７−４Ｅ）の幅方向への移動が規制され、予定した形状に保持させることができる。これについて、図９、図１０を用いて説明する。図９は比較例におけるステータ片への平角線の巻回処理を示す工程図である。図１０は図９の巻回処理が行われたステータ片の平面図である。図９（ａ）〜（ｃ）までは、図２（ａ）〜（ｃ）に示したものと同様に、径方向内方から外方、または外方から内方に順次整列させて巻回している。そして、図９（ｄ）、（ｅ）に示したように、径方向外方から内方に向けて順次巻回していき、５層目の巻始め部７−５Ｓを径方向外方の固定子巻線７−４の上に掛け渡して巻回すると、その部分の固定子巻線７−５がその周りの固定子巻線７−４から突出してしまう。この突出した固定子巻線７−５は、幅方向への移動に何も規制を受けないため、幅方向に移動してしまい、全体の固定子巻線７（７−１〜７−５）の形状を予定した形状に保てなくなるという虞がある。
【００２２】
これに対し、本実施の形態における固定子巻線７では、前記最外層の平角線（７−５Ｓ〜７−４Ｅ２）を、前記斜め掛け部１４に対して交差させて前記凹所１５に巻回したことにより、前記最外層の平角線（７−５Ｓ〜７−４Ｅ２）を前記凹所１５に収容させて幅方向への移動を規制することができる。さらに、前記凹所１５に巻回される部分（７−５Ｓ〜７−４Ｅ２）と、前記斜め掛け部１４を形成する部分（７−４）とが互いに交差するように巻回されるので、互いに幅方向への移動を規制することができるため、固定子巻線７の形状を予定した形状に維持することが可能となる。さらに、磁極ティース３ａに装着された絶縁ボビン８に沿って、前記平角線６を集中的に整列して巻回することで、占積率を高めることができる。また、平角線６に特殊な処理や加工を施す必要がないので、コストや処理工程、処理時間を低く抑えることができる。
【００２３】
図３は図１に示したステータ片への固定子巻線の他の形成工程を示す説明図である。同図に示した図３（ａ）〜（ｃ）までは、図２（ａ）〜（ｃ）に示したものと同様に、径方向内方から外方、または外方から内方に順次整列させて巻回している。そして、図３（ｄ）に示すように、絶縁ボビン８一端側の巻始め部７−４Ｓ１から他端側に一列跨いで凹所１５を形成して、２回に渡って斜めに巻回して斜め掛け部１４を形成する。ついで、図３（ｅ）に示すように、斜め掛け部１４に対して交差する方向に跨ぎ凹所１５に巻回する。さらに、図３（ｆ）に示すように、絶縁ボビン８の一端側から外周側保持部１０に沿ってさらに巻回した後に、外周側保持部１０に巻終わり部７−５Ｅを保持させる。このようにすることで、斜め掛け部１４と、これに交差させて凹所１５に巻回する部分（７−５Ｓ〜７−４Ｅ２）とを、図３（ｆ）の外周側保持部１０に沿って巻回させた固定子巻線７−５によって押さえ込むことができるので、固定子巻線７の形状をより強固に維持させることが可能となる。また、図３（ｆ）に示すように、最外層の固定子巻線７−５は、絶縁ボビン８の一端側（図３（ｆ）の左側）で他の固定子巻線７−４と同一高さに保持させることができ、幅方向への移動が規制されている。
【００２４】
また、前記ボビン８の角部に形成された面取り部１２とその内側に設けたテーパ部１３により、前記凹所１５に巻回させる平角線６を案内させることができるので、よりスムーズに巻線作業を行うことができる。これについて、図４、図５、図１１を用いて説明する。図４、図５、図１０は、それぞれ、図２、図３、図９の巻回処理が行われたステータ片２の平面図である。これらの図に示すように、凹所１５を設けて斜め掛け部１４を形成した場合（図２、図３の場合）には、凹所１５を設けない場合（図１０の場合）に比べて、最外層に巻き付けられる平角線６の傾斜角度は大きくなるが、該平角線６を前記絶縁ボビン８の面取り部１２に設けたテーパ部１３により案内させることで、よりスムーズに巻線作業を行うことができる。さらに、前記面取り部１２を形成することにより、絶縁ボビン８の軽量化、低コスト化を図ることもできる。
【００２５】
図７、図８、図１１は、それぞれ図４、図５、図１１に示したステータ片２同士を組み付けた状態を示す平面図である。これらの図に示したように、本実施の形態におけるステータ片２（図４、図５）は、比較例におけるステータ片２（図１１）と異なり、固定子巻線７を予定した形状に保持させつつ組み付けを行うことができ、信頼性が向上する。また、図８に示したステータ片２は、図７に示したステータ片２よりも互いの固定子巻線７同士の間隔を広くとることができる点で、より好ましい。
【００２６】
なお、本発明の内容は上述の実施の形態のみに限られるものではないことはもちろんである。例えば、上述したように、絶縁ボビン８にはテーパ部１３や面取り部１２を形成することが好ましいが、絶縁ボビン８の形状はこれに限られるものではない。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載した発明によれば、平角線を整列して巻回することで占積率を高めることができるとともに、最外層に巻回される平角線の幅方向の移動を規制できるので、予定した形状に維持することができ、信頼性を高めることが可能となる。
【００２８】
請求項２に記載した発明によれば、よりスムーズに巻線作業を行うことができ、絶縁ボビンの軽量化、低コスト化を図ることもできる。
請求項３に記載した発明によれば、占積率を高めることができるとともに、巻回した平角線を予定した形状に維持することができ、信頼性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるステータを示す概略断面図である。
【図２】図１に示したステータ片への固定子巻線の形成工程を示す説明図である。
【図３】図１に示したステータ片への固定子巻線の他の形成工程を示す説明図である。
【図４】図２の巻回処理が行われたステータ片の平面図である。
【図５】図３の巻回処理が行われたステータ片の部分説明図である。
【図６】絶縁ボビンを構成する絶縁ボビン片の斜視図である。
【図７】図４に示したステータ片同士を組み付けた状態を示す平面図である。
【図８】図５に示したステータ片同士を組み付けた状態を示す平面図である。
【図９】比較例におけるステータ片への平角線の巻回処理を示す工程図である。
【図１０】図９の巻回処理が行われたステータ片の平面図である。
【図１１】図１０に示したステータ片同士を組み付けた状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１  ステータコア
３ａ  磁極ティース
６  平角線
８  絶縁ボビン
１２  面取り部
１３  テーパ部
１４  斜め掛け部
１５  凹所
【図１】
2005020875.tif 000003
【図２】
2005020875.tif 000004
【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】
2005020875.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005020875.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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