JP5126577B2 - 回転電機のステータ - Google Patents

Description

本発明は、回転電機の分割コア型ステータ及びその製造方法に関する。本発明はハイブリッド車や電気自動車駆動用回転電機のステータおよびその製造方法に適用される。

近年、ハイブリッド車の回転電機は、燃費向上と車両搭載上の制約からモータの小型化が可能なステータおよびその製造技術が望まれている。小型化のためには、ステータ巻線（導体）のスロット占積率を高くすること、また、コイルエンドを低くできる巻線方法が望ましい。図９に従来のステータ（特許文献１参照）を示す。ただし、図９の符号は本発明の実施形態を説明する他の図の符号とは無関係であるものとする。このステータの製造は、平角線をスロット方向（径方向）に整列配置し環状に巻回してステータ巻線と同形の整形コイルを予め構成し、コイルエンドも整列させて織込み、多数の分割コアをラップ部で重ね合わせて整形コイルの外周に環状に配置し、これら分割コアを径方向内側へ移動させて、そのスロット内に整形コイルを挿入し、ステータの組付けを行っている。なお、上記で言うラップ部とは、周方向に隣接するコア同士が軸方向に重なる部位を意味する。
特許３６０４３２６号公報

上記した従来のステータの製法によれば、ステータ巻線を高占積率、低コイルエンドに製造することが可能となる。しかし、図９に示すステータは、比較的コアバック（継鉄部）の径方向厚さが小さい車両用発電機では問題ないが、車両駆動用のモータなど高トルク仕様のモータではコアバック（継鉄部）の径方向厚さが大きいため分割コアのラップ部が径方向に大きくなり、スロットの径方向長も増大する。その結果、分割コアのラップ部の径方向内側への移動距離が大きくなってしまう。その結果、整形済みコイル対して各分割コアを径方向内側へ移動させてステータを組み立てる上記従来の製法では、スロットへのコイル挿入作業及び分割コアの組付け作業が煩雑となるという問題点があった。

その他、図９に示す従来のステータでは、分割コアのコアバックが１スロットピッチで分割されているため、１スロット毎に分割部の磁気抵抗が重畳し、磁束量の低下ひいてはトルク低下をもたらし、回転電機小型化のマイナス要因となっていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、スロットへのコイル挿入性とコア組付け性の向上が可能なコンパクトなステータ及びその製造方法を提供することをその目的としている。

本発明の回転電機のステータは、周方向所定ピッチで交互に形成された複数のティース及びスロットと、前記ティースの径方向外端部を周方向に連ねる継鉄部とを有する軟磁性のステータコアを前記継鉄部にて分割してなる複数の分割コアと、前記スロットに巻装される分布巻きのステータ巻線とを備える回転電機のステータにおいて、前記分割コアは、前記の継鉄部の周方向一端に位置して径方向外側へ変位するにつれて周方向突出側へ単調に傾斜する傾斜分割面（１３ａ）と、前記の継鉄部の周方向他端に位置して径方向外側へ変位するにつれて周方向後退側へ単調に傾斜する傾斜分割面（１３ｂ）とをもつ軟磁性薄板材を所定枚数毎に裏返して積層してなり、周方向に隣接する２つの分割コアの継鉄部は、軸方向に重なって互いに噛み合う外拡がりの扇形ラップ部を軸方向交互に有し、前記２つの傾斜分割面（１３ａ）、（１３ｂ）は、前記扇形ラップ部にて互いに当接乃至近接して同一方向へ傾斜し、前記分割コアは、周方向一定距離を隔てて径方向内側へ延在する２つのティース（１２ｂ、１２ｂ）の間に形成された平行スロット（１４）と、前記２つのティース（１２ｂ、１２ｂ））の周方向外側にそれぞれ形成された周方向半分幅の半スロットとを有する二股状分割コアからなり、前記分割コアの外周面部の最大曲率半径の部位は、前記平行スロット（１４）の周方向中間点の径方向延長線上に形成され、且つ、前記分割コアの外周面部を周方向へ連ねてなるステータコアの外周面の最大半径よりも小さく形成されていることをその特徴としている。

すなわち、この発明は、周方向に分割された軟磁性材からなるステータコア（以下、分割コア）と、分割コアの継鉄部から突出した複数のティース間に形成されたスロットに巻装されるステータ巻線とからなる回転電機のステータにおいて、分割コアが、互いの隣接面が径方向に傾斜した傾斜分割面にて区分された電磁鋼板片を所定枚数毎に反対の傾斜方向に積層させて形成した外拡がりの扇形ラップ部を有し、扇形ラップ部にて隣接する分割コアを挟持することにより円環状に連なったステータ継鉄部を形成したものである。本発明によれば、分割コアの隣接面が径方向に傾斜しているため組付けに際し、分割コアどうしの接触箇所がラップ部外周から内周へと連続して移り、内径側にセットしたステータ巻線への移動がスムーズにできる。そのため、コアバックが厚く、スロット奥行も大きい車両駆動用モータにおいて、コア組付け性を改善でき、スロットへのコイル挿入性が向上する。また、コアバックが少なくとも２スロット間隔で分割されるため、分割数が半減し磁気抵抗を低減できる。その結果、高占積率、低コイルエンド化に適した整形巻線の小型化効果を損なうことがなく、回転電機を小型化できるステータを提供することができる。
また、分割コアの傾斜分割面が、扇形ラップ部において同一方向傾斜角となっている。このため、分割コアどうしの重なり面積が、ラップ部が外周（径方向外側）に位置するほど少なく、内周（径方向内側）に位置するほど漸増する。その結果、コアとコイルの初期位置合わせに微調整を要するコイル挿入始めをスムーズにできる。
更に、分割コアに、２つのティースが設けられ、ステータコア内径中央の開口部から奥径部までの側壁が平行で、側壁の中心線がステータコア内径の中心と交差する平行スロットと、２つのティースの反対側に片方ずつのスロット側壁を有する。このため、平行スロットの両側壁をガイドとして分割コアをステータ内径側への移動でき、ステータ巻線のスロット収容部の挿入がスムーズになり、ステータコアの組付け性が向上する。
更には、仮に径方向一列に整列すべきステータ巻線のスロット収容部が径方向から若干ずれていて、分割コアがステータ中心に対し偏向していたとしても、分割コアに対して中心に復元する方向へ力を加えることにより偏向を抑えて分割コアをステータ内径側へ移動させることができ、ステータ巻線のスロット収容部の挿入がスムーズになり、ステータコアの組付け性が向上する。
また、ステータ巻線が分布巻きとされているので、集中巻に比べ、ステータコアの径が等しい場合にはトルクリップルや平均出力の点で優れたものとすることができる。

好適な態様において、前記分割コアは、前記傾斜分割面（１３ａ）の径方向外端部に鋭角状に突設された爪状突起部（１６）と、前記傾斜分割面（１３ｂ）の径方向外端部に面取りされて形成されて前記爪状突起部（１６）と当接乃至近接する面取り部（１７）とを有する。すなわち、この態様によれば、分割コアの周方向一方側の部分である鋭角部に爪状突起部を有し、分割コアの周方向他方側の部分である鈍角部に面取り部を有する。このため、爪状突起部を外径側から押圧して倒して鈍角部の面取り部に当接するまで塑性変形することにより、分割コア同士を円環状に固定することができる。

好適な態様において、前記爪状突起部（１６）、および、前記傾斜分割面（１３ａ）の周方向先端部分は、軸方向に薄くなるように面取り加工されている。これにより、分割コアの組付けの最初において引っ掛かることなくスムーズにでき、コア組付けが容易になる。

好適な態様において、前記分割コアの傾斜分割面（１３ａ、１３ｂ）は、ほぼ周方向へ１/２乃至１スロット分だけ傾斜している。傾斜分割面がほぼ１/２スロット傾斜している場合、爪状突起部がティース中心の外周を押さえるので強固な固定を行うことができる。また、傾斜分割面がほぼ１スロット傾斜している場合、爪状突起部が１スロット飛びに軸方向（積層方向）一列に整列するので外径側からの押し倒し工程を簡素化することができる。

好適な態様において、前記分割コアは、前記傾斜分割面（１３ａ）と前記分割コア（１２）の外周面部とにより区画される角部に位置して面取りされて形成された径方向面取り部（１３ｃ）を有し、前記径方向面取り部（１３ｃ）は前記面取り部（１７）とともに、ステータコア積層方向接合用のＶ字溝部（８）が形成されている。すなわち、この態様では、分割コアは、傾斜分割面と外周面とが鋭角的に近接する角部に径方向面取り部をもち、この径方向面取り部と傾斜分割面の他方とが対向してステータコア積層方向接合用のＶ字溝部を形成するので、接合のためにＶ字溝部を余分に設ける必要がない。

好適な態様において、前記傾斜分割面（１３ａ、１３ｂ）は周方向に１スロット分だけ傾斜している。このため、コア積層方向接合用Ｖ字溝部が１スロット飛びに軸方向（積層方向）一列に整列するので接合（溶接）工程を短縮できる。

好適な態様において、前記径方向面取り部（１３ｃ）の先端部は、面取り加工されて積層方向に薄肉となっている。これにより、分割コア組付けの最初が引っ掛かることなくスムーズにでき、コア組付けが容易になる。

好適な態様において、前記ステータコアのスロット内壁面は、絶縁性樹脂層にて被覆されている。これにより、従来のスロット絶縁紙を省略することができ、ステータ巻線のスロット収容部との組付けが容易になる。

好適な態様において、前記絶縁性樹脂層は、電着塗装により形成されている。このため、絶縁性樹脂層が厚くなり過ぎることがなく、コイルの占積率を向上できる。

好適な態様において、前記ステータ巻線は、押出し成形により形成されて矩形断面形状の導体の外周面を被覆する絶縁被膜を有する線材を巻回してなる。このため、従来、部分放電（コロナ放電）対策用に必要であった相間絶縁紙を無くすことができ、巻線が容易になる。また、コイル導体が矩形断面形状のためコイルのスロット占積率を向上できる。

好適な態様において、前記ステータ巻線は、矩形断面形状の導体の外周面を被覆する内層絶縁被膜（３４）と、前記内層絶縁被膜（３４）よりも低いガラス転移温度を有して前記内層絶縁被膜（３４）を被覆する外層絶縁被膜（３６）とを有し、一つの前記スロットに収容される前記ステータ巻線（２０）の各スロット収容部４０は、少なくとも径方向に配列されている。これにより、ガラス転移温度の低い外層絶縁被膜を有する。高温時、内層より先に外層絶縁被膜が軟化し同一スロット内の線材どうしが熱接着し径方向に整列して一体化することで、機械強度が向上することができる。

本発明の回転電機のステータの製造方法は、周方向所定ピッチで交互に形成された複数のティース及びスロットと、前記ティースの径方向外端部を周方向に連ねる継鉄部とを有する軟磁性のステータコアを前記継鉄部にて分割してなる複数の分割コアを準備し、前記スロットに収容されるべき断面略方形のスロット収容部が径方向に４層以上配列されてなる多相のステータ巻線を分布巻きにより作製し、前記各分割コアを前記ステータ巻線の径方向外側に環状に配置した後、径方向内側に移動させて前記ステータコアを形成するとともに前記ステータ巻線のスロット収容部を前記スロットに収容する回転電機のステータの製造方法であって、前記分割コアは、奇数番目の一つのスロット（１４）を挟んで延在する２つのティース（１２ｂ、１２ｂ）と、前記２つのティース（１２ｂ、１２ｂ）の周方向両側に設けられて最終的に偶数番目の一つのスロット（１５）となる半スロット分の空隙部分とをもつことをその特徴としている。本発明によれば、分割コア型ステータにより製造工程を簡素としつつ高スロット占積率を実現することができる。

以下、更に説明する。

ステータコイルには、集中巻きコイルと分布巻きコイルとが知られている。前者はコイルエンドを短縮できるもののステータコアの径が等しい場合にはトルクリップルや平均出力の点で後者に劣る。このため、多くのモータでは、分布巻きが主流となっている。しかしながら、分布巻きのステータコイルでは、コイル巻装作業が煩雑となり、かつスロット占積率を増大できないという課題があった。このため、ステータコアの各スロットに挿入する前にステータコイルを完成形に予め製作しておき、このステータコイルを分割コアを嵌め込んでステータを完成させることが考えられる。この場合には、ステータコイルを予め成形することができるため、平角線導体を用いてスロット内へ高いスロット占積率にて収容することができる。また、モータの高出力化を図るにはスロットの周方向幅に対してその径方向長を大幅に大きくして深スロットとし、平角線導体すなわち線材を径方向に４層以上の多段に積んで電気装荷を増大させることが重要である。

ところが、各分割コアによりステータコアを作製する工程では、分割コアは、本質的にモータの径方向内側（すなわち縮径方向）へ移動させられる。このため、スロット各部の周方向中央位置を結ぶ線と平行に分割コアを縮径する場合には問題が無いが、一つの分割コアにたとえば３つのスロットを設け、周方向中央位置のスロット各部の周方向中央位置を結ぶ線と平行に分割コアを縮径する場合、周方向両側のスロット各部の周方向中央位置を結ぶ線は、分割コアの移動方向と一致せず、その結果、上記深スロットでは、成形済みのステータコイルのスロット収容部をスロット内に納めることが困難となることがわかった。この問題は、ステータコアの継鉄部を各スロットの周方向中間位置にて分割することにより解決することができる。しかしながら、この場合には、磁気抵抗が増大し、かつ、ステータコアの剛性を確保することも困難となる。

本発明はこの問題を抜本的に解決したものであり、各分割コアに一つの平行スロットを挟んでその周方向両側に２つのティースを与え、更に、これら２つのティースの周方向外側に半スロット分の空隙部を設けておく。このようにすれば、各分割コアをその平行スロットの周方向中間点を結ぶ線と分割コア移動方向を一致させる方向に縮径することにより、この一つの平行スロットにステータコイルのスロット収容部を問題なく納めることができる。また、この一つの平行スロットの両側のスロットは周方向において半分に分割されているため、ステータコイルの互いに周方向に隣接する２つのスロット収容部の間の隙間に良好に挿入することができ、分割コアの上記縮径時に、ティースの先端部がスロット収容部に引っ掛かるという問題を良好に抑止して、生産性及び信頼性に優れ、高出力の回転電機のステータを製造することができる。

以下、本発明のステータの好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
（ステータの基本構造）
第１実施形態のステータを図５に示す。

図５に示すステータ１０は、車両駆動用発電電動機に使用されるものであり、１０はステータ、１１はステータコア、１２は分割コア、２０はステータ巻線である。ステータ１０の径方向内側には図略のロータが回転自在に収容される。このロータの外周部には、極性が周方向交互に異なる多数の磁極が永久磁石によって形成されている。ロータの外周面は、ステータ１０の内周面に対して微小なエアギャップを介して対面している。ステータコア１１は、所定厚さの電磁鋼板を軸方向に積層してなる多数の分割コア１２を環状に組み合わせて構成されている。ステータコア１１は、奇数番目のスロット１４と偶数番目のスロット１５とを有している。一つの分割コア１２は、図１に示すようにスロット１５の底部に隣接するコアバック（継鉄部）の部分にて隣接する分割コア１２により構成されている。この実施形態では、ステータコア１１は、スロット１４の底部に隣接するコアバックの部分では分割されておらず、従来のものに比べて分割数が半減されている。分割コア１２については後で詳しく説明する。ステータ巻線２０は３相波巻きにて巻装されており、互いに隣接する２つのスロット１４、１５には同相のステータ巻線２０が巻装されている。つまり、この実施形態では、毎極毎相２スロットの構成が採用されている。ステータ巻線２０とステータコア１１間の絶縁性を確保するため、スロット１４、１５内壁にはスロット絶縁紙８０（不図示）を設けている。

（線材３０）
ステータ巻線２０のコイル導体すなわち線材３０の構造について、その断面を示す図４を参照して説明する。

ステータ巻線２０の線材３０は、銅を素材とする矩形断面形状の導体３２により構成されている。導体３２の外周面は樹脂製の内層絶縁被膜３４にて覆われ、更にその外側に樹脂製の外層絶縁被膜３６が形成されている。内層絶縁被膜３４はポリアミドイミド等のエナメル層からなり、外層絶縁被膜３６はＰＰＳ等の押出し被覆樹脂層により形成されている。内層絶縁被膜３４と外層絶縁被膜３６とを合わせた絶縁皮膜の合計厚さは１００μｍ〜１７０μｍに設定されている。これにより、これらの絶縁被膜のみでサージ電圧による部分放電（コロナ放電）を防止することができる。従来、高電位差となる巻線相間には絶縁紙が必要であったが、上記２層構造の絶縁被膜により、この絶縁紙を省略することができ、巻線作業も容易となる。

（ステータ巻線２０の形状）
ステータ巻線２０の形状について、図３を参照して説明する。

ステータ巻線２０は、ステータコア１１のスロット１４、１５内にそれぞれ収容されるスロット収容部４０と、軸方向及び周方向へ延在しつつ周方向略１磁極ピッチ離れた２つのスロット収容部４０の端部同士をステータコア１２の軸方向両端にて接続するターン部４２とを有している。

ターン部４２の中央部には、軸方向外側に突出せず周方向へ延在するクランク部（頭頂部）４４が形成されている。線材３０は、クランク部４４にて周方向へ延在するとともに径方向に変位するようにその径方向幅分だけ斜行し、クランク部４４の両端はその径方向幅分だけ径方向へずれている。つまり、つまり、クランク部４４の一端と他端とは線材３０の径方向幅分だけ径方向にずれている。このずれは、クランク部４４の一端から他端へ向けて連続的に形成され、クランク部４４は周方向へ変位するにつれて径方向へ斜行している。この斜行するクランク部４４の周方向幅は略１スロットピッチとされ、スロットの同一径方向位置のスロット収容部に連なる各ターン部のクランク部４４は、軸方向等位置に配置される。これにより、互いに隣接する線材３０のターン部４２を高密度配置することができるため、コイルエンドの膨らみを低減することができる。また、図１（B）に示すように、一つのスロット内のスロット収容部４０に連なるターン部４２に対してこの一つのスロットの隣のスロット内のスロット収容部４０に連なるターン部４２は、軸方向に隣接するように配置される。これにより、コイルエンドの膨らみを低減することができる。スロット収容部４０の端部に連なるターン部４２の端部には、ステータコア１１の端面１３に沿いつつ周方向（正確には接線方向）へ延在するクランク部４６が形成されている。これにより、コイルエンドの高さを低減することができる。つまり、極ピッチよりコイル辺ピッチが短い短節巻と同様の幾何学的効果で全節巻であってもコイルエンド高さを低くできる。更に、ターン部４２は、ターン部４２の端部と頭頂部との中間に位置して、１スロット間隔で上記クランク部４６と同様に周方向へ延在するクランク部４８を有する。これにより、コイルエンド高さを更に低くすることができる。

結局、この実施形態では、矩形断面の導体３２を用いることによりスロット占積率を高めることができる。また、ステータ巻線２０のターン部４２にクランク部４６、クランク部（頭頂部）４４を設け、更に途中のクランク部４８を２段設けているので、低くコンパクトなコイルエンドを実現することができる。更に、導体３２の矩形断面の各辺を径方向及び周方向に延在させているため、上記クランク部４４、４６、４８の曲げ加工が簡単となっている。更に、クランク部４４、４６、４８が屈曲加工して形成された後のターン部４２の剛性は増大するため、回転電機の運転等に伴うコイルエンドの振動を良好に抑止することもできる。

（分割コア１２）
分割コア１２について及び上記したステータ巻線２０をステータコア１１へ巻装する方法の一例について図１、図２を参照して説明する。図１（A）はステータ巻線２０を組み付け後のステータコア１１の一部平面図、図１（B）はステータ巻線２０を組み付け後のステータ１０の部分正面図である。図１（B）には互いに隣接する２つの分割コア１２が示されている。図２（A）はステータ巻線２０を組み付け前のステータコア１１の一部平面図、図２（B）はステータ巻線２０を組み付け前のステータ１０の部分正面図である。図２（B）には互いに隣接する２つの分割コア１２が示されている。ただし、ステータ巻線２０のターン部４２は省略され、スロット収容部４０の線材３０の断面は簡略化して図示されている。

分割コア１２は、電磁鋼板等の軟磁性薄板材を軸方向に積層して構成されている。各分割コア１２は、継鉄部（バックヨーク）１２ａと、継鉄部１２ａから径方向内側へ突出する２つのティース１２ｂとをそれぞれ有している。ティース１２ｂは軸心へ向けて突出しており、２つのティース１２ｂの間にはスロット１４が形成されている。スロット１４の周方向幅は径方向各位置にて一定とされている。すなわち、スロット１４の２つの側面はスロット１４の径方向内端の開口部１９ａから奥径部１９ｂにいたるまでが平行な平行スロットとされており、２つの側面の周方向中間点を結ぶ線は、モータ軸心を通って径方向へ延在している。

継鉄部１２ａの径方向内端部は、ティース１２ｂの周方向外側の側面よりもスロット１５の周方向幅の略半分だけ周方向へ突出している。また、２つのティース１２ｂには、スロット１４を挟んでその周方向両側に個別にスロットのための側壁１５ａ、１５ｂが形成されている。このため、２つの分割コア１２の継鉄部１２ａを組み合わせた場合に、互いに当接する継鉄部１２ａの径方向内端部により、スロット１５の周方向幅が規定される。したがって、一つの分割コア１２は、ティース１２ｂの周方向両側の外側面に隣接して半スロット分ずつスロット１５をもつことになる。

分割コア１２の継鉄部１２ａの形状、特にその当接面の形状について図２を参照して更に説明する。継鉄部１２ａの一枚の軟磁性薄板材は、スロット１５に面する径方向内端部からステータコア１１の外周面をなすその径方向外端部に向かうにつれて周方向突出側へ傾斜する傾斜分割面１３ａ、１３ｂを有する。なお、継鉄部１２ａの傾斜分割面１３ａは径方向外側へ向かうにつれて周方向へ突出するように傾設され、継鉄部１２ａの傾斜分割面１３ｂは径方向外側へ向かうにつれて周方向に退くように傾設されている。一つの分割コア１２に属する一枚の軟磁性薄板材の傾斜分割面１３ａは、周方向に隣接するもう一つの分割コア１２に属する一枚の軟磁性薄板材の傾斜分割面１３ｂと当接している。

軸方向に積層されて各分割コア１２を構成する多数の軟磁性薄板材は、図１、図２（A）に示すように互いに隣接する所定枚枚（図１、図２（A）では３枚）ごとに裏返されている。このため、互いに隣接する２つの分割コア１２は噛み合い構造となっており、磁気抵抗が低減されている。分割コア１２は、スロット１４の周方向中間位置（図２（B）の矢印位置）にてレーザ溶接等の接合手段により分割コア１２が積層方向に層間固着されている。これにより、分割コア１２は、図１、図２（B）に示すように、継鉄部１２ａの周方向両端部は、継鉄部１２ａの径方向内側端部を中心として隣の継鉄部１２ａと軸方向に重なる扇形ラップ部１８となっている。分割コア１２の傾斜分割面１３ａ、１３ｂは、互いに軸方向に重なる扇形ラップ部１８の部位における噛み合わせが容易となるように、同一方向傾斜角となる形状としている。

つまり、分割コア１２の軟磁性薄板材の紙面手前側の３枚は、径方向外側へ向かうにつれて右上りとなる傾斜をもち、次の３枚の軟磁性薄板材は径方向外側へ向けて左上りとなる傾斜をもち、３枚毎に交互に組合せられている。

１６は、継鉄部１２ａの周方向両端部のうち鋭角側の端部に設けられて、周方向へ突出する爪状突起部であり、したがって爪状突起部１６は扇形ラップ部１８の径方向外端に設けられている。１７は、継鉄部１２ａの周方向両端部のうち鈍角側の端部に設けられた面取り部である。一つの分割コア１２の爪状突起部１６は、隣の分割コア１２の面取り部１７に当接する形状となっている。爪状突起部１６は、分割コア１２同士を固着するために、爪状突起部１６を径方向外側から径方向内側へ押圧して塑性変形させるとことにより、面取り部１７に当接するまで倒し、これにより分割コア１２同士を円環状に固着固定する。更に、この実施形態では、爪状突起部１６、および、扇形ラップ部１８内に嵌め込まれる傾斜分割面１３ａは組付け容易化のため面取り加工されている。

傾斜分割面１３ａの径方向外端部に設けられた爪状突起部１６は、ティース１２ｂの径方向外側、特にティース１２ｂの周方向中央部に位置して形成される。これにより、爪状突起部１６を径方向内側に押さえる場合、ティース１２ｂがそれを受け止めることができるので、爪状突起部１６とそれに接する面取り部１７との強固な密着を実現することができる。なお、傾斜分割面１３ａ、１３ｂの傾斜角を更に増大させてもよい。たとえば傾斜分割面１３ａ，１３ｂを１スロット傾斜させた場合、爪状突起部１６を１スロット飛びに軸方向（積層方向）一列に整列でき、外径側からの押し倒し工程が短縮可能となる。

分割コア１２は、ステータ巻線２０の形状ばらつきが大きくても良好な組付け性を得るため、継鉄部１２ａの円弧状の外周面部の曲率半径が、ステータ最外径の曲率半径よりも小さく、平行スロットの側壁の中心線と外周面部の交点がステータ最外径部より小さく形成されている。分割コア１２をこのような形状としたことにより、仮に径方向一列に整列すべきステータ巻線のスロット収容部４０の径方向ずれに起因して、分割コア１２がステータ中心に対し偏向しても、中心方向の復元力を加えることができる。これにより、分割コア１２の偏向を抑えてコアをステータ内径側へ移動でき、スロット収容部４０の挿入がスムーズになり、ステータコア１１の組付け性が向上する。

（組み付け工程）
上記したステータ巻線２０をステータコア１１へ巻装し、分割コア１２を環状に組み合わせてステータコアを構成する工程を図１、図２を用いて説明する。

まず、図２に示すように、ステータ巻線２０のスロット収容部４０の線材３０がスロット１４、１５内に収容される位置に配列されるように、ステータ巻線２０を形成する。この実施形態では、ステータ巻線２０のスロット収容部４０の線材３０は、スロット１４、１５に径方向へそれぞれ６本配列される波巻きコイルとされている。

次に、ステータ巻線２０の径方向外側に、スロット数の半分の数の分割コア１２を環状に配置する。次に、隣接する分割コア１２を扇形ラップ部１８の端部にて組合せた後、各分割コア１２を径方向内側へ移動させ、ステータ巻線２０のスロット収容部４０とそれを囲むスロット絶縁紙８０とをスロット１４、１５内に装填する。これにより、隣接する２つの分割コア１２、１２は図１に示す状態となり、扇形ラップ部１８にて隣接する分割コア１２は互いに軸方向に挟持され、その結果として円環状に連なった強固な構造のステータ結合部１１ａが継鉄部１２ａに形成される。スロット１４、１５の開口部１９ａには絶縁性樹脂等からなるウェッジ８２が軸方向に挿入され、スロット収容部４０がスロット１４、１５内に封止される。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図６〜図８を参照して説明する。図６は、２つの分割コア１２を組付ける途中を示す模式斜視図であり、図７は組付け後の状態を示す部分斜視図、図８はステータの平面図である。ただし、図６、図７はステータコアだけを示し、ステータ巻線２０の図示は省略されている。

図６において、分割コア１２は、電磁鋼板等の軟磁性薄板材からなり、継鉄部１２ａと、この継鉄部１２ａから径方向内側へ突出した２つのティース１２ｂをそれぞれ有している。２つのティース１２ｂ間に設けられたスロット１４は、開口部１９ａから奥径部１９ｂまで平行な２つの側壁により区画形成される平行スロットである。これら２つの側壁間の周方向中間点を結ぶ線は径方向へ延在してモータ軸心に達する。２つのティース１２ｂには、スロット１４の反対側に側壁１５ａ、１５ｂが個別に形成され、スロット１５が半分ずつ形成されている。

分割コア１２は、傾斜分割面１３ａ、１３ｂを継鉄部１２ａの周方向両端部に個別に有する軟磁性薄板材を所定枚数毎に裏返して積層して形成されている。スロット１４の周方向外側に位置する継鉄部１２ａの外周面部９を軸方向にレーザ溶接することにより、各軟磁性薄板材は層間固着されている。各分割コア１２の周方向当接部位に位置して、継鉄部１２ａは外拡がりの扇形ラップ部１８を有しており、扇形ラップ部１８は上記所定枚数だけ軸方向交互に積層されている。

この実施形態では、継鉄部１２ａの周方向両端部に形成する傾斜分割面１３ａ、１３ｂを略直線状に斜設している。傾斜分割面１３ａの径方向外端部と継鉄部１２ａの外周部とにより形成される角部は面取りされて径方向面取り部１３ｃとなっている。その結果、組付け状態（図７参照）において、Ｖ字溝部８が、径方向面取り部１３ｃとそれと周方向に対面する傾斜分割面１３ｂとの間に形成される。このＶ字溝部８は、軟磁性薄板材の上記積層枚数だけ軸方向に直線状に形成される。このＶ字溝部８にてレーザー溶接を行うと、溶融液の流れなどが無く高品質の接合が可能となり、接合用のＶ字溝部を設ける工程を追加する必要もない。

また、この実施形態では、図７に示すように、傾斜分割面１３ａ、１３ｂが周方向へ１スロットピッチだけ傾斜している。これにより、図８に示すように、コア積層方向接合用のＶ字溝部８を１スロット飛びに軸方向（積層方向）へ一列に整列させることができるので、レーザ溶接等による接合工程を短縮することができる。

この実施形態でも、分割コア１２の径方向面取り部１３ｃの積層方向端面１３ｄ（図６参照）を面取り加工することにより、コア組付けを容易としている。これにより、分割コア組付けの最初に扇形ラップ部１８の先端どうしの引っ掛かりを減らしてスムーズな組付けが可能となる。

この実施形態では、ステータコア１１のスロット１４，１５の内壁は図略の絶縁性樹脂層が被覆され、これにより、スロット絶縁紙８０を省略してステータ巻線２０の組付けを容易とすることができる。

その他、スロット内壁に設けた絶縁性樹脂層は電着塗装により形成されている。これにより、生産性を損なわずにステータ巻線２０のスロット収容部４０の占積率を向上できる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について、その差異点を図４にて説明する。図４はステータ巻線２０の線材３０の断面図である。ステータ巻線２０の線材３０は、ガラス転移温度が相対的に高い熱可塑性樹脂又はガラス転移温度がないポリアミドイミドからなる内層絶縁被膜３４により矩形断面形状の導体３２の外周面を被覆している。更に、ガラス転移温度が相対的に低いナイロン等の外層絶縁被膜３６により内層絶縁被膜３４の外周面を被覆している。これにより、高温時、内層絶縁被膜３４よりも先に外層絶縁被膜３６が軟化して同一スロット内の線材３０同士が熱接着し、それらが径方向に整列した状態にて一体化するので、ステータ巻線２０の機械強度を向上させることができる。また、過大な振動等が加わっても内層絶縁被膜３４と外層絶縁被膜３６との接着箇所がまず先に剥離するので、内層絶縁被膜３４と導体３２との接着を維持することができ、導体３２の電気絶縁を確保することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、ステータ巻線２０の線材３０として矩形断面形状の導体を用いたが、入手容易な円形断面形状の丸線を用い、スロット収容部４０のみを押圧して偏平断面形状としてもよい。このように、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

第１実施形態のステータコアとステータ巻線を組付けた状態を示す図であり、図１（A）はステータ巻線を組み付け後のステータコアの一部平面図、図１（B）はステータ巻線を組み付け後のステータの部分正面図である。 第１実施形態のステータコアとステータ巻線を組付ける途中の状態を示す図であり、図２（A）はステータコアを組み立てる途中のステータコアの一部平面図、図２（B）はステータ巻線を組み付ける途中のステータの部分正面図である。 （Ａ）は第１実施形態に用いる線材の形状を示す斜視図、（Ｂ）はこの線材をステーコアに巻装した状態を示す部分斜視図である。 線材の断面図である。 ステータの全体斜視図である。 第２実施形態のステータコアの組付け途中状態を示す部分斜視図である。 第２実施形態の組付け済みのステータコアの部分斜視図である。 第２実施形態のステータの平面図である。 （A）は従来のステータの正面図であり、（B）はその平面図である。

符号の説明

８ Ｖ字溝部
９ 外周面部
１０ ステータ
１１ ステータコア
１１ａ ステータ結合部
１２ 分割コア
１２ａ 継鉄部
１２ｂ ティース
１３ 端面
１３ａ 傾斜分割面
１３ｂ 傾斜分割面
１３ｃ 径方向面取り部
１３ｄ 積層方向端面
１４ スロット
１５ スロット
１５ａ 側壁
１６ 爪状突起部
１７ 面取り部
１８ 扇形ラップ部
１９ａ 開口部
１９ｂ 奥径部
２０ ステータ巻線
３０ 線材
３２ 導体
３４ 内層絶縁被膜
３６ 外層絶縁被膜
４０ スロット収容部
４２ ターン部
４４ クランク部
４６ クランク部
４８ クランク部
８０ スロット絶縁紙
８２ ウェッジ

Claims (11)

1. 周方向所定ピッチで交互に形成された複数のティース及びスロットと、前記ティースの径方向外端部を周方向に連ねる継鉄部とを有する軟磁性のステータコアを前記継鉄部にて分割してなる複数の分割コアと、前記スロットに巻装される分布巻きのステータ巻線とを備える回転電機のステータにおいて、
   前記分割コアは、
   前記の継鉄部の周方向一端に位置して径方向外側へ変位するにつれて周方向突出側へ単調に傾斜する傾斜分割面（１３ａ）と、前記の継鉄部の周方向他端に位置して径方向外側へ変位するにつれて周方向後退側へ単調に傾斜する傾斜分割面（１３ｂ）とをもつ軟磁性薄板材を所定枚数毎に裏返して積層してなり、
   周方向に隣接する２つの分割コアの継鉄部は、軸方向に重なって互いに噛み合う外拡がりの扇形ラップ部を軸方向交互に有し、
   前記２つの傾斜分割面（１３ａ）、（１３ｂ）は、前記扇形ラップ部にて互いに当接乃至近接して同一方向へ傾斜し、
   前記分割コアは、周方向一定距離を隔てて径方向内側へ延在する２つのティース（１２ｂ、１２ｂ）の間に形成された平行スロット（１４）と、前記２つのティース（１２ｂ、１２ｂ））の周方向外側にそれぞれ形成された周方向半分幅の半スロットとを有する二股状分割コアからなり、
   前記分割コアの外周面部の最大曲率半径の部位は、前記平行スロット（１４）の周方向中間点の径方向延長線上に形成され、且つ、前記分割コアの外周面部を周方向へ連ねてなるステータコアの外周面の最大半径よりも小さく形成されていることを特徴とする回転電機のステータ。
2. 請求項１記載の回転電機のステータにおいて、
   前記分割コアは、前記傾斜分割面（１３ａ）の径方向外端部に鋭角状に突設された爪状突起部（１６）と、前記傾斜分割面（１３ｂ）の径方向外端部に面取りされて形成されて前記爪状突起部（１６）と当接乃至近接する面取り部（１７）とを有する回転電機のステータ。
3. 請求項２記載の回転電機のステータにおいて、
   前記爪状突起部（１６）、および、前記傾斜分割面（１３ａ）の周方向先端部分は、軸方向に薄くなるように面取り加工されている回転電機のステータ。
4. 請求項２又は３記載の回転電機のステータにおいて、
   前記分割コアの傾斜分割面（１３ａ、１３ｂ）は、ほぼ周方向へ１/２乃至１スロット分だけ傾斜している回転電機のステータ。
5. 請求項２記載の回転電機のステータにおいて、
   前記分割コアは、前記傾斜分割面（１３ａ）と前記分割コア（１２）の外周面部とにより区画される角部に位置して面取りされて形成された径方向面取り部（１３ｃ）を有し、前記径方向面取り部（１３ｃ）は前記面取り部（１７）とともに、ステータコア積層方向接合用のＶ字溝部（８）が形成されている回転電機のステータ。
6. 請求項５記載の回転電機のステータにおいて、
   前記傾斜分割面（１３ａ、１３ｂ）は周方向に１スロット分だけ傾斜している回転電機のステータ。
7. 請求項６記載の回転電機のステータにおいて、
   前記径方向面取り部（１３ｃ）の先端部は、面取り加工されて積層方向に薄肉となっている回転電機のステータ。
8. 請求項１乃至７のいずれか記載の回転電機のステータにおいて、
   前記ステータコアのスロット内壁面は、絶縁性樹脂層にて被覆されている回転電機のステータ。
9. 請求項８記載の回転電機のステータにおいて、
   前記絶縁性樹脂層は、電着塗装により形成されている回転電機のステータ。
10. 請求項１乃至９のいずれか記載の回転電機のステータにおいて、
    前記ステータ巻線は、押出し成形により形成されて矩形断面形状の導体の外周面を被覆する絶縁被膜を有する線材を巻回してなる回転電機のステータ。
11. 請求項１乃至１０のいずれか記載の回転電機のステータにおいて、
    前記ステータ巻線は、矩形断面形状の導体の外周面を被覆する内層絶縁被膜（３４）と、前記内層絶縁被膜（３４）よりも低いガラス転移温度を有して前記内層絶縁被膜（３４）を被覆する外層絶縁被膜（３６）とを有し、
    一つの前記スロットに収容される前記ステータ巻線（２０）の各スロット収容部４０は、少なくとも径方向に配列されている回転電機のステータ。

Images