(57)【要約】【課題】ステータコアのスロット内における導体セグメントの占有率を向上することである。【解決手段】ヨーク２１、ティース２２及びスロット２３を有し、軸方向端面側の幅狭ティース２４の幅が軸方向中央部のティース２２の幅よりも狭いステータコア２０と、幅狭ティース２４の軸方向端面を覆う半径方向部材４３を有し、半径方向部材４３の周方向幅が、幅狭ティース２４の幅より広く、かつ、ティース２２の幅より狭い部品カフサ４０と、スロット２３から突出した部分が半径方向部材４３に向かって折り曲げられて半径方向部材４３に接触している導体セグメント３１とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のヨークの内周面から径方向内側へ突出する複数のティース及び各ティース間に形成された複数のスロットを有し、軸方向端面側に積層したステータコア板のティース幅が軸方向中央部のティース幅よりも狭いステータコアと、
前記ステータコアの軸方向端面に取り付けられた円環状部材からなり、前記各ティースの軸方向端面をそれぞれ覆う半径方向部材を有し、前記半径方向部材の周方向幅が、軸方向端面側のティース幅より広く、かつ、軸方向中央部のティース幅より狭い部品カフサと、
前記ステータコアの各スロットにそれぞれ収容されるとともに、前記スロットから突出した部分が前記半径方向部材に向かって折り曲げられて前記半径方向部材に接触している導体セグメントと、
を備えたことを特徴とする回転電機のステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機のステータに関し、特に、セグメントコイルを備えた回転電機のステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータジェネレータ等の回転電機のステータの巻き線にセグメントコイルを用いる場合がある。セグメントコイルは、例えば、略Ｕ字型に曲げ成形した導体セグメントの各直線部分をステータコアのスロットの一方からそれぞれ挿入し、他方から突出した各直線部分を曲げ加工し、半径方向に隣接する導体セグメントの曲げ加工部分の先端同士を順次溶接してティースの周囲に巻回されたコイルを形成するものである。
【０００３】
導体セグメントを曲げ加工する場合には、ステータコアの端面にコイル曲げを規制する部品カフサを取り付けた後に、導体セグメントの挿入、曲げ加工を行う方法が多く用いられている。
【０００４】
部品カフサは、ティース端面を覆う半径方向部材とヨーク端面を覆う周方向部材とを含む円環状部材であり、ステータコアのスロットに対応するカフサスロットを有している。特に、部品カフサでコイル曲げを規制するために、部品カフサの半径方向部材の幅をステータコアのティース幅よりも広くして、スロット内に突出させて、この突出部分に導体セグメントを当接させて、導体セグメントを折り曲げている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３１２５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の発明では、導体セグメントを、スロット側に突出させた部品カフサの半径方向部材に当接させて折り曲げているので、半径方向部材のスロット側への突出分だけ、スロット内において導体セグメントとティース側面とは離間しており、導体セグメントをティース側面に接近させることが困難である。このため、導体セグメントとティース側面との間には隙間が生じており、スロット内における導体セグメントの占有率の向上が困難である。
【０００７】
そこで、本発明では、ステータコアのスロット内における導体セグメントの占有率を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の回転電機のステータは、円筒状のヨークの内周面から径方向内側へ突出する複数のティース及び各ティース間に形成された複数のスロットを有し、軸方向端面側に積層したステータコア板のティース幅が軸方向中央部のティース幅よりも狭いステータコアと、前記ステータコアの軸方向端面に取り付けられた円環状部材からなり、前記各ティースの軸方向端面をそれぞれ覆う半径方向部材を有し、前記半径方向部材の周方向幅が、軸方向端面側のティース幅より広く、かつ、軸方向中央部のティース幅より狭い部品カフサと、前記ステータコアの各スロットにそれぞれ収容されるとともに、前記スロットから突出した部分が前記半径方向部材に向かって折り曲げられて前記半径方向部材に接触している導体セグメントと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、半径方向部材がスロット内に突出しないので、導体セグメントをティース側面に接近させることができ、ステータのスロット内における導体セグメントの占有率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態におけるステータの分解斜視図である。
【図２】部品カフサが取り付けられたステータコアの部分斜視図である
【図３】ステータコア端面部の部分斜視図である。
【図４】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図５】導体セグメントの折り曲げを説明するティースの断面図である。
【図６】従来例と本実施形態との導体セグメントの曲げ状態を比較するティース断面図であり、（ａ）は従来例を示し、（ｂ）は本実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を参照しながら本実施形態のステータ１０について説明する。ステータ１０は、例えば、ハイブリッド車両に搭載されるモータジェネレータ（回転電機）に使用される。図１に示すように、ステータ１０は、ステータコア２０と、ステータコア２０の軸方向両端を覆う部品カフサ４０，５０と、ステータコア２０に巻装されるセグメントコイル３０とを備えている。
【００１２】
ステータコア２０の詳しい構成については後述するが、ここで概略構成について説明する。図１、２に示すように、ステータコア２０は、多数の電磁鋼板を積層して構成されている。ステータコア２０は、ステータ周方向に沿って延びる環状のヨーク２１と、ヨーク２１の内周面２１ａよりステータ径方向内側へ突出する複数のティース２２とを備えている。複数のティース２２はステータ周方向に互いに等間隔で配置されている。ステータ周方向に隣接するティース２２の間にスロット２３が形成され、複数のスロット２３がステータ周方向に互いに等間隔で配置されている。すなわち、スロット２３は、ヨーク２１の内周面２１ａ、ティース２２の周方向面２２ａ，２２ｂによって挟まれた空間である。各ティース２２及び各スロット２３は、ステータ軸方向に沿って延びている。
【００１３】
ステータコア２０のステータ軸方向他方側端面及び一方側端面には、一対の部品カフサ４０，５０がそれぞれ装着されている。部品カフサ４０は、絶縁性の樹脂成形部材であり、例えば、エポキシ樹脂から形成されている。部品カフサ４０は、ステータ軸方向他方側端面のヨーク２１に接する外周側環状部材４１と、ステータコア２０のティース２２の内側先端に接する内周側環状部材４２と、外周側環状部材４１と内周側環状部材４２とを連結する複数の半径方向部材４３とを備えている。図４に示すように、半径方向部材４３の側面は、外方に突出する円弧形状に形成されている。
【００１４】
図２に示すように、半径方向部材４３は、ステータコア２０のティース２２に対応して設けられており、ティース２２と同様に周方向に互いに等間隔で配置されて、ステータコア２０のティース２２を覆っている。隣接する半径方向部材４３の間にはカフサスロット４４が形成され、このカフサスロット４４はステータコア２０のスロット２３の位置に対応している。
【００１５】
部品カフサ５０は部品カフサ４０と同様の構成であり、部品カフサ４０を裏返してステータ軸方向一方側端面に配置したものである。そのため、各図において、部品カフサ５０の各部には部品カフサ４０に対応する符号を付して各部の説明を省略する。
【００１６】
セグメントコイル３０は、ステータコア２０の周方向における全てのスロット２３に挿入された複数の導体セグメント３１によって構成される。なお、図１には、一対の導体セグメント３１しか示されていないが、導体セグメント３１はステータコア２０の全てのスロット２３に挿入される。
【００１７】
導体セグメント３１はＵ字形状であり、２つの直線状の脚３１ａと、これらを連結する湾曲部３１ｂとを備えている。導体セグメント３１の脚３１ａを、部品カフサ５０のカフサスロット５４、ステータコア２０のスロット２３及び部品カフサ４０のカフサスロット４４に挿入したときに、脚３１ａはカフサスロット４４から突出する長さを有している。脚３１ａのカフサスロット４４から突出した部分は折り曲げられ、他の導体セグメント３１の脚３１ａと接合される。
【００１８】
次に、ステータコア２０の詳しい構成について説明する。図３は部品カフサ４０が装着されていないステータコア２０を示し、図４は図２のＡ−Ａ断面を示す。図３、４に示すように、ステータコア２０の軸方向端面側には、ティース幅がティース２２の幅よりも狭いステータコア板２６が固定されている。すなわち、ステータコア２０の軸方向端面側のステータコア板２６のティース幅は、軸方向中央部のティース２２の幅よりも狭く形成されている。以下、幅の狭いティースを幅狭ティース２４という。
【００１９】
ステータコア２０は、電磁鋼板をステータ軸方向に積層することによって形成される。
ステータコア板２６の幅狭ティース２４は、ステータコア２０の軸方向端面において、ティース幅を狭めた電磁鋼板を所定枚数積層することによって形成される。この結果、ステータコア２０のステータ軸方向端面には、幅狭ティース２４の高さ（厚さ）Ｔだけ低くなった段部２５が形成される。
【００２０】
図４に示すように、幅狭ティース２４の端面には、部品カフサ４０が配置されている。部品カフサ４０の半径方向部材４３の周方向幅は、幅狭ティース２４のティース幅よりも広い幅であり、かつ、ティース２２のティース幅よりも狭い幅に設定されている。すなわち、ティース２２のティース幅をＷ１、幅狭ティース２４のティース幅をＷ２、半径方向部材４３の周方向幅をＷ３とすると、Ｗ２＜Ｗ３＜Ｗ１の関係に設定されている。
【００２１】
このように設定されることで、部品カフサ４０の半径方向部材４３は、スロット２３内に突出せず、また、部品カフサ４０の半径方向部材４３とティース２２との間に窪み部（段部２５）が形成される。
【００２２】
また、図３において、ヨーク２１の内周面２１ａ、ティース２２の周方向面２２ａ，２２ｂには、絶縁紙６０が取り付けられている。絶縁紙６０は、スロット２３に挿入された導体セグメント３１とステータコア２０との電気絶縁を図るものである。絶縁紙６０は、矩形状の紙繊維から構成されている。なお、絶縁紙６０として、紙繊維に合成樹脂を含ませたものや、合成樹脂をフィルム状に形成したものを用いてもよい。
【００２３】
次に、図５を参照しながらスロット２３に導体セグメント３１を挿入してステータ１０を組み立てる工程について説明する。図５に示すように、導体セグメント３１の脚３１ａを、ステータコア２０のステータ軸方向一方側からカフサスロット５４、スロット２３、カフサスロット４４に挿入する。挿入後の導体セグメント３１の脚３１ａは、部品カフサ４０の半径方向部材４３よりも上方に突出する（図中破線で示す）。
【００２４】
導体セグメント３１の半径方向部材４３から突出した脚３１ａを、図中矢印Ｆで示すように、部品カフサ４０の半径方向部材４３に向かって半径方向部材４３に当接するまで折り曲げる。導体セグメント３１の折り曲げられた脚３１ａの先端は、図示しない部分において、他の導体セグメント３１の脚３１ａの先端と接合される。全ての導体セグメント３１の脚３１ａの接合が完了すると、セグメントコイル３０が形成する。
【００２５】
ここで、導体セグメント３１の曲げ角度の設定について説明する。導体セグメント３１の曲げ角度は予め規定されている。導体セグメント３１を折り曲げた際に、規定された曲げ角度となるように、導体セグメント３１を、部品カフサ４０の半径方向部材４３に当接させて、導体セグメント３１の曲げ角度を規定している。すなわち、導体セグメント３１の曲げ角度は、部品カフサ４０の半径方向部材４３の位置によって決定される。
【００２６】
このため、部品カフサ４０の半径方向部材４３の位置を、幅狭ティース２４の高さ（厚さ）Ｔと、部品カフサ４０の半径方向部材４３の高さ（厚さ）及び幅とを適宜調整することによって設定している。
【００２７】
また、導体セグメント３１の脚３１ａの曲げ起点は、幅狭ティース２４の高さ（厚さ）Ｔの範囲内、すなわち、部品カフサ４０の下面とティース２２の端面との間に収まるように設定されている。部品カフサ４０の下面とティース２２の端面との間には、上述したように窪み部（段部２５）が形成されているので、導体セグメント３１を折り曲げた際に、導体セグメント３１の脚３１ａとステータコア２０との接触が抑制されて、導体セグメント３１の損傷を抑制することができる。
【００２８】
また、導体セグメント３１の脚３１ａの曲げ起点が、幅狭ティース２４の高さ（厚さ）Ｔの範囲内に収まるようにするためには、例えば、導体セグメント３１をスロット２３に挿入したときに、導体セグメント３１の脚３１ａにおける、幅狭ティース２４の高さ（厚さ）Ｔの範囲内に対応する部分に、脚３１ａの断面積を小さくする等の他の脚３１ａよりも曲がり易くなる処理を行う。あるいは、段部２５に、凸曲面を有する曲げ冶具を載置して、この凸曲面に沿って導体セグメント３１の脚３１ａを折り曲げる。このようにすることにより、導体セグメント３１の脚３１ａの曲げ起点を、幅狭ティース２４の高さ（厚さ）Ｔの範囲内に収めることができる。
【００２９】
次に、図６において、ティース２２の周方向面２２ａと導体セグメント３１との間隔及び曲げ起点の位置に関して、特許文献１に示される従来例と本実施形態とを比較した結果について説明する。図６（ａ）が従来例を示し、図６（ｂ）が本実施形態を示す。
【００３０】
図６に示すように、従来例では、部品カフサ２０２の半径方向部材２０３の周方向の幅がステータコア２００のティース２０１の幅よりも広いので、部品カフサ２０２の半径方向部材２０３は、ティース２０１の端からスロット側に突出している。このため、部品カフサ２０２の半径方向部材２０３の突出分だけ、導体セグメント２０４とティース２０１の周方向面との間に間隔Ｌ１の隙間ができ、この隙間の分だけ、導体セグメント２０４のスロット内における占有率を向上することが困難である。
【００３１】
これに対し、本実施形態では、部品カフサ４０の半径方向部材４３は、ティース２２の端からスロット側に突出していないので、導体セグメント３１をティース２２の周方向面２２ｂに間隔Ｌ１よりも小さい間隔Ｌ２まで接近させることができる。また、ティース２２の周方向面２２ｂには、絶縁紙６０（図３参照）が貼り付けられているので、導体セグメント３１とステータコア２０との電気絶縁性も確保される。よって、導体セグメント３１の断面積を大きくすることで、導体セグメント３１のスロット２３内における占有率を向上することができる。
【００３２】
また、従来例の導体セグメント２０４では、導体セグメント２０４を部品カフサ２０２の側面に沿って折り曲げているので曲げ起点Ｐ１となり、曲げ起点Ｐ１はステータコア２００の端面の上方に位置する。このため、コイルエンドの高さが高くなり、セグメントコイルが大型化する。
【００３３】
これに対し、本実施形態の導体セグメント３１の曲げ起点Ｐ２は、幅狭ティース２４の高さ（厚さ）Ｔの範囲内、すなわち、ステータコア２０の端面の下方に位置している。したがって、本実施形態の導体セグメント３１の曲げ起点Ｐ２は、従来例の導体セグメント２０４の曲げ起点Ｐ１と比較すると、周方向において、ティース２２の周方向面２２ｂ側に移動し、ステータ軸方向においてステータ中心側に移動している。すなわち、曲げ起点Ｐ２は曲げ起点Ｐ１から高さＨだけ下方に移動している。
【００３４】
このため、セグメントコイル３０のコイルエンドの高さを低くすることができ、セグメントコイル３０を小型化することができる。セグメントコイル３０の小型化により、銅損を低減することができ、また、ハイブリッド自動車への搭載性を向上することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０  ステータ、２０  ステータコア、２１  ヨーク、２１ａ  内周面、２２  ティース、２２ａ，２２ｂ  周方向面、２３  スロット、２４  幅狭ティース、２５  段部、２６  ステータコア板、３０  セグメントコイル、３１  導体セグメント、３１ａ  脚、３１ｂ  湾曲部、４０，５０  部品カフサ、４１  外周側環状部材、４２  内周側環状部材、４３  半径方向部材、４４，５４  カフサスロット、６０  絶縁紙。
【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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