(57)【要約】回転電機のステータにおいて、複数のティースを直線状に展開した状態で巻線作業をする場合には、隣接するティース間に十分な空間を確保できないという問題があった。そこで、この発明に係る回転電機のステータは、複数個の磁極片と、該磁極片の各々に隣接する複数個の鉄片とを備え、前記磁極片は、前記複数個の磁極片と前記複数個の鉄片とで環状を形成した場合の外周に沿って配置されたバックヨーク部と、該バックヨーク部から中心方向に突出したティース部とを有し、前記鉄片は、隣接する磁極片の前記バックヨーク部の周方向端部において回動可能に連結されている。
2018047839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の磁極片と、
該磁極片の各々に隣接する複数個の鉄片とを備え、
前記磁極片は、前記複数個の磁極片と前記複数個の鉄片とで環状を形成した場合の外周に沿って配置されたバックヨーク部と、該バックヨーク部から中心方向に突出しコイルが巻回されるティース部とを有し、
前記鉄片は、隣接する磁極片の前記バックヨーク部の周方向端部において回動可能に連結されていることを特徴とする回転電機のステータ。
【請求項２】
前記バックヨーク部が、前記複数個の磁極片と前記複数個の鉄片とで環状を形成した場合の外周面の一部を構成する平坦な面を有することを特徴とする請求項１に記載の回転電機のステータ。
【請求項３】
前記複数個の磁極片と前記複数個の鉄片とが直線状に展開された場合に、前記バックヨーク部の端面の下端が、当該面と対向する前記鉄片の端面の下端より下側に位置することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の回転電機のステータ。
【請求項４】
前記鉄片は、前記複数個の磁極片と前記複数個の鉄片とで環状を形成した場合の外周面の一部を構成する円弧状の曲面を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回転電機のステータ。
【請求項５】
前記複数個の磁極片のうちの少なくとも一つのバックヨーク部の端面と、当該面と対向する前記鉄片の端面のそれぞれに、互いに嵌合する凹部と凸部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のいずれか一項に記載の回転電機のステータ。
【請求項６】
前記鉄片は、隣接する前記磁極片と薄肉部により折り曲げ可能に連結されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の回転電機のステータ。
【請求項７】
前記ティース部を覆うインシュレータをさらに有し、該インシュレータを介してコイルが巻回されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の回転電機のステータ。
【請求項８】
前記インシュレータの先端が、該インシュレータが設けられた磁極片に隣接する鉄片の内周面まで伸びていることを特徴とする請求項７に記載の回転電機のステータ。
【請求項９】
前記インシュレータが、該インシュレータが設けられた磁極片と該磁極片に隣接する鉄片との境界部分に切欠きを有していることを特徴とする請求項８に記載の回転電機のステータ。
【請求項１０】
前記複数個の磁極片と前記複数個の鉄片とは、打ち抜かれた電磁鋼板を所定数積層して構成されたものであり、
前記打ち抜かれた電磁鋼板は、前記複数個の磁極片および前記複数個の鉄片のそれぞれに対応する部分が連結された一連の電磁鋼板であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の回転電機のステータ。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の回転電機のステータであって、
環状を形成した前記複数個の磁極片と前記複数個の鉄片の一部または全部がモールド樹脂で覆われていることを特徴とする回転電機のステータ。
【請求項１２】
請求項１０記載の回転電機のステータの製造方法であって、
前記複数個の磁極片と前記複数個の鉄片の各々に対応する部分が連結された一連の電磁鋼板を帯状の電磁鋼板から打ち抜く工程と、
該打ち抜かれた電磁鋼板を積層する工程と、
該積層された電磁鋼板が直線状に展開された状態で、前記複数個の磁極片の前記ティース部にコイルを巻回する工程と、
該コイルが巻回された状態で、前記複数個の磁極片及び前記複数個の鉄片を環状に変形させる工程と、
を有することを特徴とする回転電機のステータの製造方法。
【請求項１３】
前記打ち抜く工程は、前記帯状の電磁鋼板から互いに向かい合って配置された２つの前記一連の電磁鋼板を打ち抜く工程であることを特徴とする請求項１２に記載の回転電機のステータの製造方法。
【請求項１４】
前記磁極片のティース部、及び、前記磁極片と隣接する鉄片の内周面の少なくとも一部を覆うインシュレータを有し、
前記巻線する工程は、前記インシュレータを介してコイルが巻回される工程を含み、
前記変形させる工程は、前記インシュレータを折り曲げる工程を含むことを特徴とする請求項１２または請求項１３のいずれかに記載の回転電機のステータの製造方法。
【請求項１５】
請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の回転電機のステータの製造方法であって、
環状に形成された前記複数個の磁極片と前記複数個の鉄片の一部または全部をモールド樹脂で覆う工程をさらに含むことを特徴とする回転電機のステータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機のステータ、および、その製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、バックヨーク部と該バックヨーク部から突出したティース部とを備えた積層鉄心からなる磁極片にコイルが巻きつけられた状態で円環状に配置されて、ステータを構成し、これに出力軸を有するロータとを組み合わせて形成されたモータが知られている。【０００３】
このような磁極片にコイルを効率的に巻きつけることは重要であり、さまざまな技術が開示されている。【０００４】
このような技術の一つとして、折曲部をバックヨークのティースの基端部両側に対応する部位に設け、複数のティースを有する帯状のバックヨークを、このバックヨークに設けられた折曲部において折り曲げることで環状に変形して電動機のステータコアを形成することで、各磁極片に対し、コイルを切断せずに連続して巻き付けることができるものがある。（例えば、特許文献１参照）。【０００５】
特許文献１の技術では、複数のティースを逆反り状（ティースが外側を向き、フライヤと対向する状態）に展開した状態で巻線作業をすることができるため、巻線作業をしているティースと隣接するティースをフライヤの先端が干渉しない位置に配置することができ、コイルを整列に巻きやすくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２６２２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１では、例えば、複数のティースを直線状に展開した状態で巻線作業をする場合には、隣接するティース間に十分な空間を確保できない。また、円弧上のバックヨークの折曲部付近が、フライヤの先端部分と干渉しないようにしなければならないため、ティースに巻線する際に、巻線機の作動範囲がバックヨークにより大きな制約を受けるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る回転電機のステータは、複数個の磁極片と、該磁極片の各々に隣接する複数個の鉄片とを備え、前記磁極片は、前記複数個の磁極片と前記複数個の鉄片とで環状を形成した場合の外周に沿って配置されたバックヨーク部と、該バックヨーク部から中心方向に突出したティース部とを有し、前記鉄片は、隣接する磁極片の前記バックヨーク部の周方向端部において回動可能に連結されているものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数のティースを直線状に展開した状態で巻線作業を行う場合に、隣接するティース間に十分な空間が確保でき、巻線機の作動範囲を大きくとることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータの構造を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータのＡ−Ｂでの断面構造を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータの他の構造を示す図である。
【図４】薄肉部で回動可能に連結された磁極片と鉄片とを直線状に展開したときの図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータにおいて、帯状の電磁鋼板から鋼板片を板取りする場合の概略図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータの自動巻線機の一部を示す概略図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータの自動巻線機の一部の断面を示す概略図である。
【図８】巻線を施し終えた後に、ステータを円環状に折り曲げて変形させる場合を示した概略図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータの構造を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータの構造を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータの構造を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータの構造を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態２に係る回転電機のステータの構造を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態２に係る回転電機のステータを直線状に展開したときの図である。
【図１５】巻線を施し終えた後に、ステータを円環状に折り曲げて変形させる場合を示した概略図である。
【図１６】巻線を施し終えた後に、ステータを円環状に折り曲げて変形させる場合を示した概略図である。
【図１７】この発明の実施の形態２に係る他の回転電機のステータを示す概略図である。
【図１８】この発明の実施の形態３に係る回転電機のステータの巻線機を示した概略図である。
【図１９】この発明の実施の形態４に係る回転電機のステータを示す概略図である。
【図２０】この発明の実施の形態４に係る回転電機のステータの断面を示す概略図である。
【図２１】この発明の実施の形態５に係る回転電機のステータを示す概略図である。
【図２２】鉄片の肉厚を薄くした場合を示す図である。
【図２３】鉄片の肉厚を薄くした場合を示す図である。
【図２４】鉄片の円弧の曲率を大きくとり、極端なアーチ状にした場合を示す図である。
【図２５】鉄片の円弧の曲率を大きくとり、極端なアーチ状にした場合を示す図である。
【図２６】この発明の実施の形態１に係る他の回転電機のステータの構成を示す図である。
【図２７】この発明の実施の形態１に係る他の回転電機のステータの構成を示す図である。
【図２８】この発明の実施の形態１に係る他の回転電機のステータの自動巻線機の一部を示す概略図である。
【図２９】この発明の実施の形態６に係る回転電機のステータの構造を示す図である。
【図３０】この発明の実施の形態７に係る回転電機のステータの構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
次に、図面を用いて、この発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１２】
図１は、この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータの構造を示す図である。図２は、この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータのＡ−Ｂでの断面構造を示す図である。図において、回転電機のステータ１は、複数個の磁極片２と、磁極片２に隣接し、各磁極片間に設けられた複数個の鉄片３とを有する。
【００１３】
磁極片２は、略Ｔ字状の薄板の電磁鋼板を回転電機の回転中心をとおる出力軸Ｖ−Ｗの方向に沿って複数枚積層した構造であり、図１のように、回転電機のステータ１を環状（円柱状又は円環状と記載する場合もある）の構成とした場合、ここでは、図に示されるような略四角形（四角柱）の形状、略八角形（八角柱）の形状、又は、その他の角柱形状も、環状、円環状もしくは円柱状という表現にも含まれるものとして、以下記載する。
【００１４】
磁極片２は、出力軸Ｖ−Ｗに対して垂直に配置され、回転電機のステータ１を環状の構成とした場合に、外周に沿って配置され、外周部の一部を構成し、ほぼ平坦な主面が外周面の一部を形成するバックヨーク部４と、バックヨーク部４から回転中心の中心方向に突出し、内側端面部５１が出力軸と対向するよう配置されたティース部５とを含んで構成される。ここでは、磁極片２は、薄板の電磁鋼板を回転電機の出力軸方向に沿って複数枚積層した構造としたが、回転電機の出力軸方向の断面が略Ｔ字状である一体成型品でもかまわない。なお、ティース部５は、バックヨーク部４の中央から垂直に突出する形で形成されるが、多少ずれてもかまわない。また、バックヨーク部４は、ほぼ平坦な主面が外周面の一部を形成するとしたが、ステータを収納する成型品が角柱形状を納めるのに納まりが良いという理由からであって、ステータを収納する成型品の形状によっては、外周面が平面ではなく曲面であってもかまわない。
【００１５】
鉄片３は、幅を有する略円弧状の薄板の電磁鋼板を回転電機の出力軸Ｖ−Ｗの方向に沿って複数枚積層した構造であり、複数個の磁極片２のバックヨーク部４に隣接し、それらの間を接続するように配置される。
【００１６】
なお、ここでは、鉄片３は、薄板の電磁鋼板を回転電機の出力軸方向に沿って複数枚積層した構造としたが、積層構造を持たない一体成型品でもかまわない。また、鉄片３は、幅を有する略円弧状の形状としたが、平坦な面を有する四角柱、又は、回転電機のステータ１が環状を構成した場合の外周面又は内周面のどちらか一方が平面形状であってもかまわない。平坦な面を有する四角柱とした場合には、回転電機のステータの形状は、図３で示すような、ほぼ八角柱形状となる。
【００１７】
鉄片３は、隣接する磁極片２のバックヨーク部４の出力軸Ｖ−Ｗを中心とする周方向端部において、薄肉部６で回動可能に連結されている。なお、ここでいう回動可能には、折り曲げ可能な場合も含まれるものとする。
【００１８】
ただし、複数の磁極片２のうち、少なくとも１つの磁極片２のバックヨーク部４の片端は連結されておらず、例えば、一方に凸部７、もう一方に凹部８を設けて、展開可能に突き合わされて接続されている。なお、図１では、凸部及び凹部が、一か所設けられた構成を示しているが、一か所に限られず、二か所又は三か所であってもかまわない。また、バックヨーク部の端部と、鉄片の端部に設けられる凸部と凹部は、嵌合するような構造であれば、どちらに凸部を設けても、どちらに凹部を設けてもかまわない。
【００１９】
磁極片２のティース部５にはコイル１０が巻回されステータ１を構成するが、磁極片２とコイル１０との間の絶縁を確保するため、磁極片２とコイル１０との間には成型部材であるインシュレータ９が配置されている。
【００２０】
ここで、凸部７と凹部８とが付き合わされ、ティース部５が出力軸（回転中心）方向を向くように複数の磁極片２が一体化されステータ１を構成した状態で、バックヨーク部４と鉄片３との継ぎ目１１、つまり、薄肉部６での連結面の延長面１２は、出力軸Ｖ−Ｗである回転中心Ｏを通らない構成となる。このとき、鉄片３を挟んで隣接している薄肉部６での連結面の延長面１２が交わってできる交線Ｐは、回転中心Ｏから外周方向に離れた位置となる。
【００２１】
図４は、薄肉部で回動可能に連結された磁極片と鉄片とを直線状に展開した状態を示す図である。ここでは、ティース部５にインシュレータ９を介してコイル１０が巻回された状態を示している。図からわかるように、バックヨーク部４のほぼ平坦な主面４２、ここでは、回転電機のステータを円環状にした場合には外周面の一部を形成し、回転電機のステータを直線状に展開した場合には磁極片の上面となる面は、ほぼ平坦である。磁気抵抗が増加することで鉄損が増えてモータの効率が下がることを避けるために、バックヨーク部４の厚さは、ほぼ一定となるために、図４で破線として示したバックヨーク部４とティース部５の境界で巻線を施す部分Ｃには、奥まったくぼみ形状を作らないように構成されている。
【００２２】
図では、バックヨーク部４の両端部の下端４３が、隣接する鉄片３の接続面の下端３２の位置より下、つまり、ティース部５側に位置している。言い換えれば、一点鎖線で示したバックヨーク部４の中心線を通る中心点４１は、鉄片３の中心点３１より下、つまり、ティース部５側に位置している。そのため、巻線を施す際に、鉄片３が巻線機のフライヤの先端から遠ざかる位置に展開されるため、巻線機のフライヤの先端が旋回するために十分な領域が確保できる。
【００２３】
なお、図２７に示すように、バックヨーク部４の両端部の下端４３が、隣接する鉄片３の接続面の下端３２の位置と一致するよう展開、つまり、バックヨーク部４と鉄片３とが一直線となるように展開した場合でも、隣接するティース間に十分な空間は確保できるが、巻線機のフライヤの先端が旋回する際に鉄片３と干渉するまでの距離が、図４で示したように展開した場合に比べて少ないため、図４に示した構造の方が有利となる。
【００２４】
図５は、この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータにおいて、帯状の電磁鋼板から鋼板片を板取りする場合の概略図である。鋼板片１４は、磁極片２のバックヨーク部４の長手方向と鉄片３の長手方向とが一致するような形状である。鋼板片１４は、磁極片２のバックヨーク部４の長手方向と鉄片３の長手方向とが電磁鋼板１３の矢印で示した送り方向と一致し、電磁鋼板１３の送り方向に対して垂直方向に２個が対向する位置で、一方の隣接するティース間に、他方のティースが収まる千鳥配置となるよう並列配置され、打ち抜かれる。
【００２５】
図５において、二つの鋼板片１４は、第一の鋼板片１４１と第二の鋼板片１４２とが対向するように千鳥配置され、第一の鋼板片１４１の有する隣接するティース部５２間に、第二の鋼板片１４２が有するティース部５３が収まるように配置される。回転電機のステータ１は、帯状の電磁鋼板１３から打ち抜かれた鋼板片１４を所定枚数、カシメにより積層して構成される。その後、絶縁材から成るインシュレータ９が、磁極片２のティース部５の外周に一体成型される。ここで、バックヨーク部、鉄片、及び、ティース部という場合は、鋼板片のうち、ステータを構成した場合にバックヨーク部、鉄片、及び、ティース部に対応する部分を示す場合もある。
【００２６】
図６は、この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータの自動巻線機の一部を示す概略図である。自動巻線機１５は、ステータ１を固定するための固定治具１６と、磁極片２のティース部５にコイル１０を巻回するためのフライヤ１７を有する。
【００２７】
固定治具１６は、ベース部１８、押さえ板１９、ネジ２０、及び、ガイド用ピン２１を含んで構成される。ステータ１は、磁極片２が有するバックヨーク部４の長手方向と鉄片３の長手方向が一致するような形状でベース部１８の軸方向端面３６に設置され、図７で示されたＸ−Ｙ断面からわかるように、鉄片３のステータ径方向外側の端面３７とベース部１８を面接触させることで所定の位置に固定される。
【００２８】
押さえ板１９は、ステータ１をベース部１８に出力軸方向に挟んで固定するためのものであり、押さえ板１９とベース部１８とはネジ２０で固定される。固定する構造はネジに限らず、ボルトとナットを用いて固定しても、ハトメで固定してもよい。ガイド用ピン２１は、巻線時、各磁極片２のティース部５に巻回されるコイル１０を接続する渡り線２２をガイドするためのものであり、磁極片２と鉄片３とを接続する折り曲げ部の回転中心付近に位置するようにベース部１８に設置される。
【００２９】
フライヤ１７は、先端部が描く軌跡Ｂが磁極片２のティース部５の中心軸、ここでは、ティース部５について長手方向でティース部５の重心を通る軸とほぼ一致するように配置され、長手方向と一致する方向Ｃに沿ってスライド動作する。また、バックヨーク部４の長手方向と一致する方向Ｄにも沿ってスライド動作する。
【００３０】
一方の磁極片２のティース部５への巻線作業が終わった後、フライヤ１７を方向Ｄにスライド動作させ、巻線していない隣接する他方の磁極片２のティース部５の中心軸とフライヤ１７の回転軸Ｂがほぼ一致する位置まで移動させる。このとき、一方の磁極片２のティース部５に巻回したコイル１０の巻き終わり部分を切断することなく、これを渡り線２２として、固定治具１６が有するガイド用ピン２１の外側に沿わせ、続いて、他方の磁極片２のティース部５に対して、一方の磁極片２のティース部５に巻いた方向とは逆方向に巻線を施す。このようにして、順次、巻線していない磁極片２のティース部５に巻線作業を施していく。
【００３１】
図８は、巻線を施し終えた後に、ステータを環状に折り曲げて変形させる場合を示した概略図である。図において、各磁極片２のティース部５の自由端側の先端部を芯金２３に順次押し当て、ステータ１を巻線時の直線状から円環状に折り曲げていく。円環状に閉じる際に突き合わされる磁極片２と鉄片３との端面には、それぞれ凸部２４と凹部２５とが形成されており、周方向からの挿入により両端面が嵌合される。
【００３２】
嵌合後、ステータ１の外周側から、例えば、ＴＩＧ（タングステン・イナート・ガス）溶接のような溶接手段を用いて、突き合わせた端面同士を固着して一体化するように成形している。凸部２４と凹部２５とを突き合わせ面に設けることで、突き合わせたときの周方向のガタを抑制でき、内径真円度を向上できる。なお、磁極片又は鉄片の一方に凸部を設け、他方に凹部を設けるような構成であれば、特にどちらに凸部を設けるか凹部を設けるかは決められていない。
【００３３】
図２６は、この発明の実施の形態１に係る他の回転電機のステータの構成を示す図である。図において、磁極片２６は、略Ｔ字状の薄板の電磁鋼板を回転電機の出力軸方向に沿って複数枚積層する構造であり、出力軸に対して径方向に垂直に構成された部分であるティース部５と、ティース部５に対し周（回転）方向に垂直に構成され、外周面の一部を構成するバックヨーク部４とを含んで構成される。
【００３４】
鉄片２７は、幅を有する略円弧状の薄板の電磁鋼板を回転電機の出力軸方向に沿って複数枚積層した構造であり、複数個の磁極片２のバックヨーク部４間を接続するように配置される。
【００３５】
磁極片２６と鉄片２７とは、交互に円環状に配置されており、互いに隣接するバックヨーク部４の外径方向端部において、薄肉部６により折り曲げ可能に連結されている。磁極片２６のバックヨーク部４と鉄片２７の径方向端面が互いに突き合わされることで継ぎ目２９が形成され、継ぎ目２９の延長線３０はステータ１１１の中心Ｏを通る。ステータ１１１が有する全ての継ぎ目２９の延長線３０は、ステータ１１１の中心Ｏで交わる。
【００３６】
図２７は、図２６で示した他の回転電機のステータを直線状に展開した場合の概略図である。図に示すように、磁極片２６のバックヨーク部４の両端部の下端が、隣接する鉄片２７の接続面の下端の位置と一致、つまり、磁極片２６のバックヨーク部４と鉄片２７とが、段差のないほぼ同一直線状に配置されている。
【００３７】
図２８は、図２６で示した他の回転電機のステータに巻線する場合の概略図である。図２７に示したように、他の回転電機のステータを直線状に展開した場合には、磁極片２６のバックヨーク部４と鉄片２７が、ほぼ一直線上に展開され、鉄片２７が少し円弧形状を有するために、フライヤ１７の先端を逃すのに、ほんの少しの余裕はあるが、磁極片２６のティース部５の固定端側（バックヨーク部４側）に巻線するのは、フライヤ１７の先端部の旋回面Ｑとバックヨーク部４が干渉するため、あまり余裕がない。ただし、隣接する磁極片２８間に鉄片２７が配置されていることから、フライヤ１７が旋回するのに十分な横方向の空間は確保されている。
【００３８】
この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータは、図４に示すように、回転電機のステータを直線状に展開した場合には、機能的には、磁極片２のバックヨーク部４と同機能を有し、従来ならバックヨークとしてティースと一体成型されていた部分である鉄片３を磁極片２から分離して展開する構成とすることで、フライヤ１７の先端部が旋回する際に必要な領域を確保することが可能である。
【００３９】
また、バックヨーク部４の主面４２、回転電機のステータを円環状にした場合には外周面の一部を形成し、回転電機のステータを直線状に展開した場合には磁極片の上面となる面がほぼ平坦であることから、巻線を施す部分、特にバックヨーク部４とティース部５との境界部分に切れ込みのある凹部を作らないことで、バックヨーク部４に干渉されることなく、フライヤ１７の先端部がティース部５の根元までしっかり届くように構成できる。
【００４０】
また、回転電機のステータを直線状に展開した場合に、鉄片３の継ぎ目１１部分の下端（回転電機のステータを円環状にした場合の出力軸側端部、回転電機のステータを直線状に展開した場合のティース側端部）が、磁極片２のバックヨーク部４の継ぎ目１１部分の下端に対して、常に上側に配置されている。そのため、フライヤ１７の先端部が旋回する際に、鉄片３と干渉するまでの距離に余裕ができ、磁極片２のティース部５の固定端側（バックヨーク部４側）に、より深く巻線することが可能となる。
【００４１】
フライヤ１７の先端部が旋回する際に、鉄片３と干渉するまでの距離を大きくとる他の方法として、図２２及び図２３で示したように、鉄片３５の肉厚を薄くする方法、又は、図２４及び図２５に示したように、鉄片３６の円弧の曲率を大きくとり、極端なアーチ状とする方法がある。前者の場合は、鉄片３５の肉厚を薄くすることにより、本発明の実施の形態１に係る回転電機のステータと比べて磁気抵抗が増加することで鉄損が増えてモータの効率が低下する。後者の場合も同様に磁路が長くなることにより、本発明の実施の形態１に係る回転電機のステータと比べて磁気抵抗が増加することで鉄損が増えてモータの効率が低下する。ただし、フライヤの先端部がティース部の根元までしっかり届くように構成できる点では、本発明の目的は達成される。
【００４２】
図９は、この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータを構成する磁極片と鉄片との間の継ぎ目の間隔が均等ではないことを示す図である。磁極片２の両端の継ぎ目１１の下端部（ティース部５側端部）により形成される角度θ１よりも鉄片の両端の継ぎ目１１の下端部（ティース部５側端部）により形成される角度θ２が小さくなるように、磁極片２と鉄片３は配置されている。
【００４３】
図１０は、この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータを直線状に展開した状態を示す図である。図からわかるように、ティース部５にコイル１０を出力軸側からバックヨーク側にかけてほぼ均等な厚さとなるよう巻き付ける際に、インシュレータ９のバックヨーク側の背面にティース部５のバックヨーク部４が過不足なく存在しているため、バックヨーク部４がインシュレータ９のバックヨーク側の背面を押す形となり、インシュレータ９のバックヨーク部４側への倒れこみを抑制できる。
【００４４】
一方、図１１及び図１２は、この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータを構成する磁極片と鉄片との間の継ぎ目の間隔を均等にした場合を示す図である。磁極片２の両端の継ぎ目１１により形成される角度θ３と、鉄片３の両端の継ぎ目１１により形成される角度θ４とが一致するように配置されている。このとき、回転電機のステータを直線状に展開した状態でティース部５にコイル１０を巻き付ける際に、インシュレータ９のバックヨーク側の背面がティース部５のバックヨーク部４を超えて存在しているため、インシュレータ９のバックヨーク側の背面にバックヨーク部４が存在しない部分ができ、インシュレータ９のバックヨーク部４側への倒れこみが生じる可能性がある。
【００４５】
反面、図１１で示した回転電機のステータの場合、磁極片２のバックヨーク部４の比率に対し、図９で示した回転電機のステータと比べて、鉄片３の比率を大きくとることができ、ティース部５から更に離れた位置にフライヤの旋回先端を持っていけるとともに、鉄片３の曲率を大きくとることができ、フライヤ１７の先端部が旋回する際に必要な空間を大きくとることができるので、バックヨーク部４がフライヤに干渉することをより確実に避けることができ、巻線作業が容易となるという利点がある。
【００４６】
実施の形態２．
図１３は、この発明の実施の形態２に係る回転電機のステータの構造を示す図である。上記実施の形態１では、インシュレータ９が磁極片２のバックヨーク部４の内面側を覆っている構成を示したが、この発明の実施の形態２に係るインシュレータ９１は、磁極片２のバックヨーク部４の内面側のみならず、鉄片３の内面側も覆っている点で異なる。
【００４７】
このように構成することで、コイル１０の占積率を上げるためにティース部５にコイル１０を高く積み上げても、鉄片３の内面側とコイル１０の絶縁を確保することができる。磁極片２と、それに隣接している両端の鉄片３を覆っているインシュレータ９１は一体部品であり、互いに隣接するバックヨーク部４の外径方向端部３７において、切欠き３３により折り曲げ可能に連結されている。
【００４８】
図１４は、この発明の実施の形態２に係る回転電機のステータを直線状に展開したときの図である。図に示すように、帯状の電磁鋼板から打ち抜き、インシュレータ部９１を組み立て巻線する際、回転電機のステータ１は、図１５に示すように、磁極片２のバックヨーク部４の長手方向と鉄片３のバックヨーク部４の長手方向が一致するように配置される。
【００４９】
図１５及び図１６は、この発明の実施の形態２に係る回転電機のステータを円環状に折り曲げている状態を示す概略図である。巻線を施し終わった後、各磁極片２のティース部５の自由端側（径方向で出力軸側）の先端部を芯金２３に順次押し当て、ステータ１を巻線時の直線状から円環状に折り曲げて加工していく。このとき、樹脂材料のインシュレータ９１は、鉄片３の内面側に押されて、厚さを薄くした切欠け部３３に応力が集中し、そこを起点として折れ曲がる。
【００５０】
図１７は、この発明の実施の形態２に係る他の回転電機のステータを円環状にした状態を示す概略図である。図で示すように、鉄片３のバックヨーク部４の内面側をインシュレータ９２が覆っている。ただし、図１３で示した回転電機のステータとは異なり、磁極片２と、それに隣接している両端の鉄片３を覆っているインシュレータ９２は別部品である。
【００５１】
この場合、図１３で示した回転電機のステータと同じように、鉄片３のバックヨーク部４の内面側とコイル１０の絶縁を確保することができるが、図１３で示した回転電機のステータと比べてインシュレータの部品点数が多くなり、部品の搬送作業や組立作業により多くの時間を要し、生産性は悪化する。
【００５２】
その反面、図１３で示した回転電機のステータと比べてフライヤ１７の先端部が旋回する際に必要な空間は大きくとることができる。
【００５３】
実施の形態３．
図１８は、この発明の実施の形態３に係る回転電機のステータの巻線機を示した概略図である。上記実施の形態１の巻線作業では、一つのフライヤ１７で複数個の磁極片２のティース部５に順次巻線作業を行うことを特徴としていたが、実施の形態３の巻線作業では、二つのフライヤ１７で二つの磁極片２のティース部５に同時に巻線作業を行うという点が異なる。
【００５４】
二つのフライヤ１７は、ぞれぞれの回転軸Ｂがティース部５の長手方向と一致するように、並列して配置される。一方の磁極片２のティース部５への巻線作業が終わった後、二つのフライヤ１７を方向Ｄに同時にスライド動作させ、隣接する他方の巻線していない磁極片２のティース部５とフライヤ１７の回転軸Ｂが対向する位置まで移動させる。
【００５５】
このとき、一方のティース部５に巻回したコイル１０の巻き終わり部分を切断することなく、これを渡り線２２として、固定治具１６が有するガイド用ピン２１の外側に沿わせ、続いて、他方のティース部５に対して一方のティース部５に巻いた方向とは逆方向に巻線を施す。このようにして、順次、巻線していない磁極片２のティース部５に巻線作業を施していく。巻線作業の時間は実施の形態１と比べて大幅に短縮される。なお、ここでは、フライヤ１７の個数を二つとしたが、三つであってもそれ以上でもかまわない。ただし、巻線するコイルの数、渡りの構成等については検討する必要がある。
【００５６】
実施の形態４．
図１９は、この発明の実施の形態４に係る回転電機のステータを環状にした状態を示す概略図である。上記実施の形態１の回転電機のステータの構造では、磁極片２と鉄片３とは、出力軸を中心とする周方向に、薄肉部６で回動可能に連結されていることを特徴としていたが、この発明の実施の形態４の回転電機のステータの構造では、図２０で示したＳ−Ｔの断面図からわかるように、磁極片２と鉄片３とは、互いに隣接する外径方向端部において、各薄板の積層方向に向けて凸部３４と凹部３８とを設け、この凸部３４と凹部３８を互いにカシメ止めして、折り曲げ可能に連結する連結手段が構成されている点が異なる。
【００５７】
本実施の形態では、コイル巻付後のステータを円環形状に戻す際の取り扱いが実施の形態１と比べて容易になり、さらに生産性の向上を図ることができる。また、機械的に高精度を得ることができ、複数回折り曲げても薄肉部ではないために亀裂が生じたり、その結果、磁気抵抗が高くなって磁気特性を低下させるなどの不具合が生じるのを防止することができる。
【００５８】
実施の形態５．
図２１は、この発明の実施の形態５に係る回転電機のステータを円環状にした状態を示す概略図である。上記実施の形態１では、磁極片２の数は、４個であったが、磁極片２の数を増やし、多極化することにより、回転電機に生じるトルクリップルを低減できる。なお、ここでは、磁極片２の数が６個の場合を示しているが、８個であっても、９個であっても、それ以上であってもかまわないことは言うまでもない。
【００５９】
実施の形態６．
図２９は、この発明の実施の形態６に係る回転電機のステータの構造を示す図である。上記実施の形態では、ステータはむき出しのままの構造であったが、ステータをモールド樹脂で覆ったモールドステータとしてもかまわない。このような構成とすることで、放熱効果の高いステータを構成することが出来る。図において、斜線で示した範囲は、モールド樹脂で覆われる範囲を示す。
【００６０】
斜線で示した範囲、つまり、モールド樹脂で覆われる領域は、コイル１０と渡り線２２とを覆う領域、及び、磁極片２と鉄片３とを覆う領域で、モールドステータの外径は、磁極片２と鉄片３で囲まれた部分の外径よりも大きいことが特徴である。一方、モールドステータの内径は、ティース部５の内径とほぼ一致している。
【００６１】
次に、この発明の実施の形態６に係る回転電機のステータの製造方法について説明する。樹脂モールドする前段階の回転電機のステータの製造方法については、上記実施の形態で説明したとおりであるため、ここでは説明を省略する。以下、樹脂成型方法について説明する。上記実施の形態に係る回転電機のステータを樹脂成型用の金型に配置し、モールド樹脂を流し込む。ここで使用するモールド樹脂としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ：Ｐｏｌｙ Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ：Ｐｏｌｙｏｘｙｍｅｔｈｙｌｅｎｅ，Ｐｏｌｙａｃｅｔａｌ）、または、エポキシ樹脂（ＥＰ：Ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ，Ｅｐｏｘｉｄｅ）などがある。
【００６２】
従来、回転電機のステータの放熱効果が低いと、ステータの外径を大きくして放熱面積を拡大したり、冷却ファンを設けるなどの高温対策が必要であった。しかし、本実施の形態に係る回転電機のステータでは、モールド樹脂で発熱するコイルを覆うようにしたことにより、コイルに通電した際に発生する熱がモールド樹脂を伝って放熱することにより、回転電機のステータの温度を抑える効果がある。つまり、予め設定された温度内であれば、回転電機のステータをより小形にすることができる。
【００６３】
また、回転電機の動作時や、運搬時に発生する振動によりコイルが緩み磁極片や鉄片と接触したり、回転電機のステータに冷媒、燃料、および油などが付着し劣化したりすることを抑制できる。
【００６４】
実施の形態７．
図３０は、この発明の実施の形態７に係る回転電機のステータの構造を示す図である。上記実施の形態６では、モールド樹脂で覆われる領域は、コイルと渡り線とを覆う領域、及び、磁極片と鉄片とを覆う領域で、モールドステータの外径は、モールド樹脂で覆われる領域が磁極片２と鉄片３とを覆う領域であるため、磁極片と鉄片で囲まれた部分の外径よりも大きいことが特徴であったが、モールド樹脂で覆われる領域が、コイルと渡り線とを覆う領域、及び、磁極片と鉄片の一部を覆う領域として、モールドステータの外径を、磁極片と鉄片で囲まれた部分の外径よりも小さくしてもかまわない。このような構成とすることで、全体をモールドするより外径を小さくすることができる。図において、斜線で示した範囲は、モールド樹脂で覆われる範囲を示す。
【００６５】
この発明の実施の形態７に係る回転電機のステータの製造方法は、上記実施の形態６に係る回転電機のステータの製造方法と概ね一致しているため、ここでは説明を省略する。ただし、上記実施の形態６に係る回転電機のステータの外径は、モールド樹脂で覆われる領域が磁極片２と鉄片３とを覆う領域であるため、磁極片２と鉄片３で囲まれた部分の外径よりも大きいものであったが、本実施の形態に係る回転電機のステータの外径は、モールド樹脂で覆われる領域が磁極片と鉄片の一部を覆う領域であるため、磁極片２と鉄片３で囲まれた部分の外径と同じである。そのため、上記実施の形態６で述べた効果に加え、ステータを樹脂成形金型に入れてステータモールドを成形する際に、樹脂成形金型で磁極片や継鉄片を加圧することができ、成形時の樹脂射出圧力によって磁極片や継鉄片が動くことにより、所望の形状に成形することが出来ないといった不具合を防止することができる。また、製品化した場合に放熱効果に比してコンパクトな外形とすることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  ステータ、１０  コイル、１１  継ぎ目、１１１  ステータ、１２  延長面、１３  電磁鋼板、１４  鋼板片、１４１  第一の鋼板片、１４２  第二の鋼板片、１５  自動巻線機、１６  固定治具、１７  フライヤ、１８  ベース部、１９  押さえ板、２  磁極片、２０  ネジ、２１  ガイド用ピン、２２  渡り線、２３  芯金、２４  凸部、２５  凹部、２６  磁極片、２７  鉄片、２８  磁極片、２９  継ぎ目、３  鉄片、３０  延長線、３１  中心点、３２  接続面の下端、３３  切欠き、３４  凸部、３５  鉄片、３６  鉄片、３７  外径方向端部、３８  凹部、４  バックヨーク部、４１  中心点、４２  主面、４３  両端部の下端、５  ティース部、５１  内側端面部、５２  ティース部、５３  ティース部、６  薄肉部、７  凸部、８  凹部、９  インシュレータ、９１  インシュレータ、９２  インシュレータ。
【図１】
2018047839.tif 000003
【図２】
2018047839.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】
2018047839.tif 000009
【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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【図１３】
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【図１４】
2018047839.tif 000016
【図１５】
2018047839.tif 000017
【図１６】
2018047839.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2018047839.tif 000027
【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年10月4日(2018.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明に係る回転電機のステータは、複数個の磁極片と、該磁極片の各々に隣接する複数個の鉄片とを備え、前記磁極片は、前記複数個の磁極片と前記複数個の鉄片とで環状を形成した場合の外周に沿って配置されたバックヨーク部と、該バックヨーク部から中心方向に突出したティース部とを有し、前記鉄片は、隣接する磁極片の前記バックヨーク部の周方向端部において回動可能に連結され、前記磁極片の両端の面の延長線により形成される角度は前記鉄片の両端の面の延長線により形成される角度より大きいものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
固定治具１６は、ベース部１８、押さえ板１９、ネジ２０、及び、ガイド用ピン２１を含んで構成される。ステータ１は、磁極片２が有するバックヨーク部４の長手方向と鉄片３の長手方向が一致するような形状でベース部１８の軸方向端面３９に設置され、図７で示されたＸ−Ｙ断面からわかるように、鉄片３のステータ径方向外側の端面４４とベース部１８を面接触させることで所定の位置に固定される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
図１５及び図１６は、この発明の実施の形態２に係る回転電機のステータを円環状に折り曲げている状態を示す概略図である。巻線を施し終わった後、各磁極片２のティース部５の自由端側（径方向で出力軸側）の先端部を芯金２３に順次押し当て、ステータ１を巻線時の直線状から円環状に折り曲げて加工していく。このとき、樹脂材料のインシュレータ９１は、鉄片３の内面側に押されて、厚さを薄くした切欠き３３に応力が集中し、そこを起点として折れ曲がる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の磁極片と、
該磁極片の各々に隣接する複数個の鉄片とを備え、
前記磁極片は、前記複数個の磁極片と前記複数個の鉄片とで環状を形成した場合の外周に沿って配置されたバックヨーク部と、該バックヨーク部から中心方向に突出しコイルが巻回されるティース部とを有し、
前記鉄片は、隣接する磁極片の前記バックヨーク部の周方向端部において回動可能に連結され、前記磁極片の両端の面の延長線により形成される角度は前記鉄片の両端の面の延長線により形成される角度より大きいことを特徴とする回転電機のステータ。
【請求項２】
前記バックヨーク部が、前記複数個の磁極片と前記複数個の鉄片とで環状を形成した場合の外周面の一部を構成する平坦な面を有することを特徴とする請求項１に記載の回転電機のステータ。
【請求項３】
前記複数個の磁極片と前記複数個の鉄片とが直線状に展開された場合に、前記バックヨーク部の端面の下端が、当該面と対向する前記鉄片の端面の下端より下側に位置することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の回転電機のステータ。
【請求項４】
前記鉄片は、前記複数個の磁極片と前記複数個の鉄片とで環状を形成した場合の外周面の一部を構成する円弧状の曲面を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回転電機のステータ。
【請求項５】
前記複数個の磁極片のうちの少なくとも一つのバックヨーク部の端面と、当該面と対向する前記鉄片の端面のそれぞれに、互いに嵌合する凹部と凸部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のいずれか一項に記載の回転電機のステータ。
【請求項６】
前記鉄片は、隣接する前記磁極片と薄肉部により折り曲げ可能に連結されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の回転電機のステータ。
【請求項７】
前記ティース部を覆うインシュレータをさらに有し、該インシュレータを介してコイルが巻回されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の回転電機のステータ。
【請求項８】
前記インシュレータの先端が、該インシュレータが設けられた磁極片に隣接する鉄片の内周面まで伸びていることを特徴とする請求項７に記載の回転電機のステータ。
【請求項９】
前記インシュレータが、該インシュレータが設けられた磁極片と該磁極片に隣接する鉄片との境界部分に切欠きを有していることを特徴とする請求項８に記載の回転電機のステータ。
【請求項１０】
前記複数個の磁極片と前記複数個の鉄片とは、打ち抜かれた電磁鋼板を所定数積層して構成されたものであり、
前記打ち抜かれた電磁鋼板は、前記複数個の磁極片および前記複数個の鉄片のそれぞれに対応する部分が連結された一連の電磁鋼板であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の回転電機のステータ。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の回転電機のステータであって、
環状を形成した前記複数個の磁極片と前記複数個の鉄片の一部または全部がモールド樹脂で覆われていることを特徴とする回転電機のステータ。
【請求項１２】
請求項１０記載の回転電機のステータの製造方法であって、
前記複数個の磁極片と前記複数個の鉄片の各々に対応する部分が連結された一連の電磁鋼板を帯状の電磁鋼板から打ち抜く工程と、
該打ち抜かれた電磁鋼板を積層する工程と、
該積層された電磁鋼板が直線状に展開された状態で、前記複数個の磁極片の前記ティース部にコイルを巻回する工程と、
該コイルが巻回された状態で、前記複数個の磁極片及び前記複数個の鉄片を環状に変形させる工程と、
を有することを特徴とする回転電機のステータの製造方法。
【請求項１３】
前記打ち抜く工程は、前記帯状の電磁鋼板から互いに向かい合って配置された２つの前記一連の電磁鋼板を打ち抜く工程であることを特徴とする請求項１２に記載の回転電機のステータの製造方法。
【請求項１４】
前記磁極片のティース部、及び、前記磁極片と隣接する鉄片の内周面の少なくとも一部を覆うインシュレータを有し、
前記巻線する工程は、前記インシュレータを介してコイルが巻回される工程を含み、
前記変形させる工程は、前記インシュレータを折り曲げる工程を含むことを特徴とする請求項１２または請求項１３のいずれかに記載の回転電機のステータの製造方法。
【請求項１５】
請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の回転電機のステータの製造方法であって、
環状に形成された前記複数個の磁極片と前記複数個の鉄片の一部または全部をモールド樹脂で覆う工程をさらに含むことを特徴とする回転電機のステータの製造方法。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2018047839.tif 000033
【国際調査報告】
2018047839.tif 000034
2018047839.tif 000035
2018047839.tif 000036
2018047839.tif 000037