JP2010011569A - ステータ - Google Patents
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Abstract
【課題】コイル導体を分布巻き状態でステータコアに配設する場合において、出力特性、寸法精度及び組付精度、並びに組付性を向上できるステータを提供すること。
【解決手段】ステータ1は、ステータコア2における複数のスロット21に、分布巻き状態でコイル導体3を配設してなる。コイル導体3は、スロット導体部31とコイルエンド導体部32とを立上導体部33によって連結して、ステータコア2の周方向Cを一巡する波巻状に形成してある。ステータコア2は、その全周において複数のティース22の軸方向端面221より軸方向Lの外方へ円環状に突出させた外周突出部23と、複数のティース22とは別体にして、複数のティース22を軸方向Lの外方に延長するよう外周突出部23の内周に結合した複数の分割ティースブロック5とを有している。複数の立上導体部33は、隣り合う分割ティースブロック5の間にそれぞれ配置してある。
【選択図】図2
【解決手段】ステータ1は、ステータコア2における複数のスロット21に、分布巻き状態でコイル導体3を配設してなる。コイル導体3は、スロット導体部31とコイルエンド導体部32とを立上導体部33によって連結して、ステータコア2の周方向Cを一巡する波巻状に形成してある。ステータコア2は、その全周において複数のティース22の軸方向端面221より軸方向Lの外方へ円環状に突出させた外周突出部23と、複数のティース22とは別体にして、複数のティース22を軸方向Lの外方に延長するよう外周突出部23の内周に結合した複数の分割ティースブロック5とを有している。複数の立上導体部33は、隣り合う分割ティースブロック5の間にそれぞれ配置してある。
【選択図】図2
Description
本発明は、ステータコアにおける複数のスロットに、分布巻き状態でコイル導体を配設してなるステータに関する。
自動車等に用いるモータ、ジェネレータ、モータジェネレータ等の回転電機のステータにおいては、通常、ステータコアの軸方向に平行に設けたスロット内に、直線状にコイル導体を配置し、ステータコアの軸方向端面からコイル導体の残部を突出させて、ステータを形成している。そして、ステータコアの軸方向端面から突出した部分は、コイルエンド部として、磁気回路の形成に利用されず、出力特性に影響しない無駄な部分となる。
例えば、特許文献1の交流電動機においては、固定子鉄心のティースの先端部及び外周部に、電磁鋼板を積層して構成された補助鉄心を追加し、回転子の長さを補助鉄心の追加分だけ長くしている。これにより、出力特性に影響しない無駄な領域としてのコイルエンド部に補助鉄心を追加して、巻線の寸法を長くすることなく、モータの発生するトルクを大きくしている。
しかしながら、特許文献1においては、固定子鉄心(ステータコア)のティース部にいわゆる集中巻き状態で電機子巻線を巻き付けて形成した固定子についての技術である。そのため、固定子鉄心のスロットに対して分布巻き状態で電機子巻線を配置する場合に、出力特性を向上させるための工夫は何らなされていない。
しかしながら、特許文献1においては、固定子鉄心(ステータコア)のティース部にいわゆる集中巻き状態で電機子巻線を巻き付けて形成した固定子についての技術である。そのため、固定子鉄心のスロットに対して分布巻き状態で電機子巻線を配置する場合に、出力特性を向上させるための工夫は何らなされていない。
また、例えば、特許文献2の回転電機の固定子においては、固定子鉄心の内径側軸方向端部のコイル電流位相が変化する周方向位置において、鉄心に段落し部を形成している。これにより、渦電流損失に基づく大きな温度上昇を低減し、周方向に分布して生じる温度上昇の最大値を低減している。
しかしながら、特許文献2においては、渦電流損失に基づく大きな温度上昇を低減することを目的としており、ステータコアによって形成したモータ等の出力特性を改善することを目的としていない。そのため、特許文献2においても、固定子鉄心のスロットに対して分布巻き状態で電機子巻線を配置する場合に、出力特性を向上させるための工夫は何らなされていない。
しかしながら、特許文献2においては、渦電流損失に基づく大きな温度上昇を低減することを目的としており、ステータコアによって形成したモータ等の出力特性を改善することを目的としていない。そのため、特許文献2においても、固定子鉄心のスロットに対して分布巻き状態で電機子巻線を配置する場合に、出力特性を向上させるための工夫は何らなされていない。
また、例えば、特許文献3の回転電機においては、波巻き巻線をコアに配置してステータを製造する際には、平角線からなるコイル導体をスロット内に配置し易くするために、コアを各スロットにおいて分割し、この分割したコア片同士の間にコイル導体を配置して、ステータを組み付けている。
しかしながら、特許文献3においては、コアの真円度の確保が難しく、コア片の接合部分の面積が大きくなることにより、コアの透磁率が小さくなって出力特性が低下するおそれがある。
しかしながら、特許文献3においては、コアの真円度の確保が難しく、コア片の接合部分の面積が大きくなることにより、コアの透磁率が小さくなって出力特性が低下するおそれがある。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、コイル導体を分布巻き状態でステータコアに配設する場合において、出力特性、寸法精度及び組付精度、並びに組付性を向上させることができるステータを提供しようとするものである。
本発明は、ステータコアにおける複数のティース間に設けられた複数のスロットに、分布巻き状態でコイル導体を配設してなるステータにおいて、
上記コイル導体は、上記ステータコアの軸方向に平行な状態で上記スロット内に配置するスロット導体部と、上記ステータコアの軸方向端面の外方において該ステータコアの周方向に沿って配置するコイルエンド導体部とを、上記スロット導体部から連続して上記ティースの軸方向端面より軸方向外方へ立ち上がる立上導体部によって連結すると共に、上記スロット導体部の軸方向一方側と他方側とに交互に上記コイルエンド導体部を複数回連結して上記ステータコアの周方向を一巡する波巻状に形成してあり、
上記ステータコアは、その全周において上記複数のティースの軸方向端面より軸方向外方へ円環状に突出させた外周突出部と、上記複数のティースとは別体にして、該複数のティースを軸方向外方に延長するよう上記外周突出部の内周に結合した複数の分割ティースブロックとを有しており、
上記複数の立上導体部は、隣り合う上記分割ティースブロックの間にそれぞれ配置してあることを特徴とするステータにある(請求項1)。
上記コイル導体は、上記ステータコアの軸方向に平行な状態で上記スロット内に配置するスロット導体部と、上記ステータコアの軸方向端面の外方において該ステータコアの周方向に沿って配置するコイルエンド導体部とを、上記スロット導体部から連続して上記ティースの軸方向端面より軸方向外方へ立ち上がる立上導体部によって連結すると共に、上記スロット導体部の軸方向一方側と他方側とに交互に上記コイルエンド導体部を複数回連結して上記ステータコアの周方向を一巡する波巻状に形成してあり、
上記ステータコアは、その全周において上記複数のティースの軸方向端面より軸方向外方へ円環状に突出させた外周突出部と、上記複数のティースとは別体にして、該複数のティースを軸方向外方に延長するよう上記外周突出部の内周に結合した複数の分割ティースブロックとを有しており、
上記複数の立上導体部は、隣り合う上記分割ティースブロックの間にそれぞれ配置してあることを特徴とするステータにある(請求項1)。
本発明のステータにおいては、コイル導体を分布巻き状態で配設する場合のステータコアの形状に工夫を行っている。
具体的には、本発明においては、ステータコアの軸方向端面に上記外周突出部を突出させることにより、スロット導体部及び立上導体部を収容する長さに対応して、円環形状に一体化されたステータコアを形成することができる。
これにより、立上導体部も収容することができるステータコアの全長にわたって、円環形状を維持してステータコアを形成することができ、ステータコアの真円度を確保することができる。また、ステータコアにおいては、分割ティースブロックのみを分割しているため、この分割ティースブロックをステータコアに結合する際に、この結合面積が小さく、ステータコアの透磁率の悪化を抑制することができる。
具体的には、本発明においては、ステータコアの軸方向端面に上記外周突出部を突出させることにより、スロット導体部及び立上導体部を収容する長さに対応して、円環形状に一体化されたステータコアを形成することができる。
これにより、立上導体部も収容することができるステータコアの全長にわたって、円環形状を維持してステータコアを形成することができ、ステータコアの真円度を確保することができる。また、ステータコアにおいては、分割ティースブロックのみを分割しているため、この分割ティースブロックをステータコアに結合する際に、この結合面積が小さく、ステータコアの透磁率の悪化を抑制することができる。
また、ステータコアによって、スロット導体部だけでなく立上導体部も収容することができることにより、ステータとして使用する際に、磁気回路の形成領域を拡大させることができる。これにより、ステータの出力特性を向上させることができる。
また、上記のごとく、ステータコアの真円度を確保することができることにより、ステータの寸法精度及び組付精度を向上させることができる。
また、上記のごとく、ステータコアの真円度を確保することができることにより、ステータの寸法精度及び組付精度を向上させることができる。
また、複数の分割ティースブロックを結合して、スロット導体部及び立上導体部を収容することができステータコアを形成することにより、ステータコアに対してコイル導体を配置する際には、コイル導体は、複数の分割ティースブロックが結合されていない状態のステータコアに対して配置することができる。そして、コイル導体を配置した後のステータコアの軸方向端面から突出する隣り合う立上導体部の間に、径方向の内周側から分割ティースブロックを挿入して、この分割ティースブロックを、ティースの軸方向端面に接合することができる。
これにより、分割ティースブロックがコイル導体の配置を行う際の障害になってしまうことを防止することができる。そのため、ステータの組付性を向上させることができる。
これにより、分割ティースブロックがコイル導体の配置を行う際の障害になってしまうことを防止することができる。そのため、ステータの組付性を向上させることができる。
それ故、本発明によれば、コイル導体を分布巻き状態でステータコアに配設する場合において、出力特性、寸法精度及び組付精度、並びに組付性を向上させることができるステータを提供することができる。
上述した本発明のステータにおける好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記ステータは、回転電機としてのモータ、ジェネレータ、モータジェネレータに用いるものとすることができる。
また、上記外周突出部の内周には、上記複数のスロットの底部に対応する部分から軸方向外方に突出するスロット対応突出部が一体的に設けてあり、上記複数の分割ティースブロックは、隣り合う上記スロット対応突出部の間に嵌入してあることを特徴とすることが好ましい(請求項2)。
本発明において、上記ステータは、回転電機としてのモータ、ジェネレータ、モータジェネレータに用いるものとすることができる。
また、上記外周突出部の内周には、上記複数のスロットの底部に対応する部分から軸方向外方に突出するスロット対応突出部が一体的に設けてあり、上記複数の分割ティースブロックは、隣り合う上記スロット対応突出部の間に嵌入してあることを特徴とすることが好ましい(請求項2)。
この場合には、スロット対応突出部によって、ステータにおいて磁気回路を形成するためのヨーク部を、立上導体部に対する径方向の外周側へ拡大して形成することができる。
また、分割ティースブロックを、隣り合うスロット対応突出部の間に嵌入することにより、分割ティースブロックをステータコアにおけるティースの軸方向端面における正確な位置に結合させることができる。
また、分割ティースブロックを、隣り合うスロット対応突出部の間に嵌入することにより、分割ティースブロックをステータコアにおけるティースの軸方向端面における正確な位置に結合させることができる。
また、上記立上導体部のうち最も外周側に位置する最外周側立上導体部は、上記ステータコアの軸方向外方に向かうに連れて上記径方向の外周側へ拡径する傾斜形状に形成してあり、上記スロット対応突出部の内周面は、上記最外周側立上導体部の傾斜形状に沿った傾斜面に形成してあることが好ましい(請求項3)。
この場合には、スロット対応突出部を、最外周側立上導体部の傾斜形状に沿って形成することにより、ステータにおいて磁気回路を形成するためのヨーク部を、最外周側立上導体部に対する径方向の外周側へより拡大して形成することができる。
また、上記スロット対応突出部における軸方向端面に形成する傾斜面は、略直線状の傾斜面、曲面状の傾斜面、段差状の傾斜面等の種々の面によって形成することができる。
この場合には、スロット対応突出部を、最外周側立上導体部の傾斜形状に沿って形成することにより、ステータにおいて磁気回路を形成するためのヨーク部を、最外周側立上導体部に対する径方向の外周側へより拡大して形成することができる。
また、上記スロット対応突出部における軸方向端面に形成する傾斜面は、略直線状の傾斜面、曲面状の傾斜面、段差状の傾斜面等の種々の面によって形成することができる。
また、上記外周突出部の内周側面には、隣り合う上記スロット対応突出部の間に位置する部分を径方向の外周側に陥没させた陥没凹部がそれぞれ当該外周突出部の軸方向端部まで形成してあり、上記複数の分割ティースブロックは、隣り合う上記スロット対応突出部の間と上記陥没凹部内とに嵌入してあることが好ましい(請求項4)。
この場合には、陥没凹部内に分割ティースブロックの外周側端部を嵌入することにより、ステータコアに対する分割ティースブロックの位置決めをより確実に行うことができる。
この場合には、陥没凹部内に分割ティースブロックの外周側端部を嵌入することにより、ステータコアに対する分割ティースブロックの位置決めをより確実に行うことができる。
また、上記ステータコアには、U相、V相及びW相の3相の上記コイル導体が配置してあり、上記ステータコアにおける上記複数のスロットは、上記U相のコイル導体における上記スロット導体部を配置したU相のスロットと、上記V相のコイル導体における上記スロット導体部を配置したV相のスロットと、上記W相のコイル導体における上記スロット導体部を配置したW相のスロットとが、2つずつ上記ステータコアの周方向に隣接して設けてあり、上記各相のスロット内には、上記各相のスロット導体部が径方向に並んで、それぞれ複数配置してあることが好ましい(請求項5)。
この場合には、3相のコイル導体を有する3相回転電機用のステータについて、出力特性、寸法精度及び組付精度、並びに組付性を向上させることができる。
この場合には、3相のコイル導体を有する3相回転電機用のステータについて、出力特性、寸法精度及び組付精度、並びに組付性を向上させることができる。
以下に、本発明のステータにかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例のステータ1は、図1に示すごとく、ステータコア2における複数のティース22の間に設けられたスロット21に、分布巻き状態でコイル導体3を配設してなる。図2、図4に示すごとく、コイル導体3は、ステータコア2の軸方向Lに平行な状態でスロット21内に配置するスロット導体部31と、ステータコア2の軸方向端面201の外方においてステータコア2の周方向Cに沿って配置するコイルエンド導体部32とを、スロット導体部31から連続してティース22の軸方向端面221から立ち上がる立上導体部33によって連結すると共に、スロット導体部31の軸方向一方側L1と他方側L2とに交互にコイルエンド導体部32を複数回連結してステータコア2の周方向Cを一巡する波巻状に形成してある。
本例のステータ1は、図1に示すごとく、ステータコア2における複数のティース22の間に設けられたスロット21に、分布巻き状態でコイル導体3を配設してなる。図2、図4に示すごとく、コイル導体3は、ステータコア2の軸方向Lに平行な状態でスロット21内に配置するスロット導体部31と、ステータコア2の軸方向端面201の外方においてステータコア2の周方向Cに沿って配置するコイルエンド導体部32とを、スロット導体部31から連続してティース22の軸方向端面221から立ち上がる立上導体部33によって連結すると共に、スロット導体部31の軸方向一方側L1と他方側L2とに交互にコイルエンド導体部32を複数回連結してステータコア2の周方向Cを一巡する波巻状に形成してある。
ステータコア2は、図5、図6に示すごとく、その全周において複数のティース22の軸方向端面221より軸方向Lの外方へ円環状に突出させた外周突出部23と、図7、図9に示すごとく、複数のティース22とは別体にして、複数のティース22を軸方向Lの外方に延長するよう外周突出部23の内周に結合した複数の分割ティースブロック5とを有している。複数の分割ティースブロック5は、接着剤によって各ティース22の軸方向端面221に接着してある。
そして、図2に示すごとく、複数の立上導体部33は、隣り合う分割ティースブロック5の間にそれぞれ配置してある。
そして、図2に示すごとく、複数の立上導体部33は、隣り合う分割ティースブロック5の間にそれぞれ配置してある。
以下に、本例のステータ1につき、図1〜図11を参照して詳説する。
図1、図3に示すごとく、本例のステータ1は、ハイブリッドカー又は電気自動車等の3相交流モータに用いるものであり、U相、V相及びW相の3相のコイル3U、3V、3Wをステータコア2に組み付けて構成してある。本例のコイル導体3は、銅材料からなる断面略四角形状の導体母材の表面に絶縁被膜を形成してなる平角線から構成してある。また、図4に示すごとく、コイル導体3は、折曲成形を行うことによって、波巻形状に形成してある。なお、図3は、ステータ1における軸方向端面201の外方におけるコイルエンド導体部32の配置状態を模式的に示す図である。
図1、図3に示すごとく、本例のステータ1は、ハイブリッドカー又は電気自動車等の3相交流モータに用いるものであり、U相、V相及びW相の3相のコイル3U、3V、3Wをステータコア2に組み付けて構成してある。本例のコイル導体3は、銅材料からなる断面略四角形状の導体母材の表面に絶縁被膜を形成してなる平角線から構成してある。また、図4に示すごとく、コイル導体3は、折曲成形を行うことによって、波巻形状に形成してある。なお、図3は、ステータ1における軸方向端面201の外方におけるコイルエンド導体部32の配置状態を模式的に示す図である。
図3に示すごとく、ステータコア2における複数のスロット21は、U相のコイル導体3Uにおけるスロット導体部31Uを配置したU相のスロット21Uと、V相のコイル導体3Vにおけるスロット導体部31Vを配置したV相のスロット21Vと、W相のコイル導体3Wにおけるスロット導体部31Wを配置したW相のスロット21Wとが、2つずつステータコア2の周方向Cに隣接して設けてある。
図2に示すごとく、各相のコイル導体3は、互いに隣接して同相のスロット21に配置された2本の同相のスロット導体部31は、ステータコア2の軸方向端面201の外方においては、立上導体部33としてそれぞれステータコア2の軸方向端面201から立ち上がった後、2本の同相のコイルエンド導体部32としてステータコア2の軸方向に2本並ぶよう周方向Cに向けて形成されている。
コイル導体3は、スロット導体部31、コイルエンド導体部32及び立上導体部33の各部において断面積が同じになっている。
図2に示すごとく、各相のコイル導体3は、互いに隣接して同相のスロット21に配置された2本の同相のスロット導体部31は、ステータコア2の軸方向端面201の外方においては、立上導体部33としてそれぞれステータコア2の軸方向端面201から立ち上がった後、2本の同相のコイルエンド導体部32としてステータコア2の軸方向に2本並ぶよう周方向Cに向けて形成されている。
コイル導体3は、スロット導体部31、コイルエンド導体部32及び立上導体部33の各部において断面積が同じになっている。
図3、図5に示すごとく、ステータコア2における各相のスロット21内には、径方向Rに向けて3本のスロット導体部31が並んで配置されており、互いに隣接する2つの各相のスロット21を合わせると、U相、V相及びW相の3相のコイル導体3U、3V、3Wが、6ターン分(6周分)配置されている。
また、ステータコア2の軸方向端面201の外方においては、ステータコア2の径方向Rに向けて、ステータコア2の軸方向Lに並ぶ2本の同相のコイルエンド導体部32同士の間に、ステータコア2の軸方向Lに並ぶ2本の他相のコイルエンド導体部32が配置されて、コイルエンド部30が形成されている。図5においては、コイルエンド部30において、ステータコア2の径方向Rに向けて、ステータコア2の軸方向Lに並ぶ2本のU相のコイルエンド導体部32U同士の間に、ステータコア2の軸方向Lに並ぶ2本のV相のコイルエンド導体部32Vが配置されている状態を示す。
また、ステータコア2の軸方向端面201の外方においては、ステータコア2の径方向Rに向けて、ステータコア2の軸方向Lに並ぶ2本の同相のコイルエンド導体部32同士の間に、ステータコア2の軸方向Lに並ぶ2本の他相のコイルエンド導体部32が配置されて、コイルエンド部30が形成されている。図5においては、コイルエンド部30において、ステータコア2の径方向Rに向けて、ステータコア2の軸方向Lに並ぶ2本のU相のコイルエンド導体部32U同士の間に、ステータコア2の軸方向Lに並ぶ2本のV相のコイルエンド導体部32Vが配置されている状態を示す。
図2、図5に示すごとく、ステータ1においては、互いに隣接するスロット21内にスロット導体部31を配置するコイル導体3が2本1組となって、ステータコア2を一巡するよう配設されている。そして、この2本1組のコイル導体3が、径方向Rに3セット並んで配置されている。
図3、図5に示すごとく、2本1組の各相のコイル導体3は、ステータコア2の軸方向端面201の外方においては、U相のコイル導体3Uにおいて軸方向Lに2本並ぶコイルエンド導体部32Uと、V相のコイル導体3Vにおいて軸方向Lに2本並ぶコイルエンド導体部32Vと、W相のコイル導体3Wにおいて軸方向Lに2本並ぶコイルエンド導体部32Wとが、ステータコア2の周方向Cの各部において、3相のうちのいずれかの相のコイルエンド導体部32と他の相のコイルエンド導体部32とが径方向Rに2列に並ぶように配置してある。
図3、図5に示すごとく、2本1組の各相のコイル導体3は、ステータコア2の軸方向端面201の外方においては、U相のコイル導体3Uにおいて軸方向Lに2本並ぶコイルエンド導体部32Uと、V相のコイル導体3Vにおいて軸方向Lに2本並ぶコイルエンド導体部32Vと、W相のコイル導体3Wにおいて軸方向Lに2本並ぶコイルエンド導体部32Wとが、ステータコア2の周方向Cの各部において、3相のうちのいずれかの相のコイルエンド導体部32と他の相のコイルエンド導体部32とが径方向Rに2列に並ぶように配置してある。
すなわち、図3に示すごとく、ステータコア2の軸方向端面201の外方においては、周方向Cの各部において、径方向Rに2列に並ぶ互いに異なる相のコイルエンド導体部32は、U相のコイル導体3Uにおいて軸方向Lに2本並ぶU相のコイルエンド導体部32Uが径方向Rの外周側に配置され、W相のコイル導体3Wにおいて軸方向Lに2本並ぶW相のコイルエンド導体部32Wが径方向Rの内周側に配置され、V相のコイル導体3Vにおいて軸方向Lに2本並ぶV相のコイルエンド導体部32Vが径方向Rの外周側と内周側とに屈曲して配置されている。
そして、ステータコア2の軸方向端面201の外方において、ステータ1の周方向Cの各部位は、U相のコイルエンド導体部32UとV相のコイルエンド導体部32Vとが径方向Rに並ぶ部位、V相のコイルエンド導体部32VとW相のコイルエンド導体部32Wとが径方向Rに並ぶ部位、U相のコイルエンド導体部32UとW相のコイルエンド導体部32Wとが径方向Rに並ぶ部位とが形成されている。
また、図5に示すごとく、異なる相のコイルエンド導体部32同士の間には、相間絶縁紙42が配置してある。また、スロット21内にも、スロット絶縁紙41が配置してあり、スロット絶縁紙41によってスロット導体部31を外周側から包み込んだ後、その内周側に絶縁ウェッジを配置することができる。
図6に示すごとく、ステータコア2は、所定の厚みに形成した電磁鋼板26を、軸方向Lに複数枚積層して形成してある。複数の電磁鋼板26は接着剤を介して積層することができる。分割ティースブロック5は、ステータコア2と同様に、所定の厚みに形成した電磁鋼板を軸方向Lに複数枚積層して形成することができる。また、分割ティースブロック5は、軟磁性の金属粉体を圧縮成形した圧粉体から形成することもできる。
また、図6、図8に示すごとく、ステータコア2における外周突出部23の内周には、複数のスロット21の底部に対して径方向Rの外周側に位置する部分から軸方向Lの外方に突出するスロット対応突出部24が一体的に設けてある。また、外周突出部23の内周側面には、隣り合うスロット対応突出部24の間に位置する部分を径方向Rの外周側に陥没させた陥没凹部25がそれぞれ外周突出部23の軸方向端部まで形成してある。
本例のステータコア2においては、スロット対応突出部24、外周突出部23及び陥没凹部25は、複数のスロット21及びティース22を形成してなるステータコア2と一体的に形成されており、所定の厚みに形成した電磁鋼板26の形状を軸方向Lに向けて適宜変更し、この形状が変化した電磁鋼板26を複数積層することによって形成してある。
本例のステータコア2においては、スロット対応突出部24、外周突出部23及び陥没凹部25は、複数のスロット21及びティース22を形成してなるステータコア2と一体的に形成されており、所定の厚みに形成した電磁鋼板26の形状を軸方向Lに向けて適宜変更し、この形状が変化した電磁鋼板26を複数積層することによって形成してある。
また、図6、図7、図9に示すごとく、本例の複数の分割ティースブロック5は、隣り合うスロット対応突出部24の間に嵌入すると共に、その径方向Rの外周側端部を陥没凹部25内に嵌入した状態で、各ティース22の軸方向端面221に接着剤を介して結合される。また、分割ティースブロック5は、その外周側端部が陥没凹部25に結合される。
分割ティースブロック5は、スロット対応突出部24及び嵌入凹部25の少なくとも一方に接着することもできる。
なお、図7は、ステータコア2における軸方向端面201を、分割ティースブロック5を配置した状態で示す図である。また、図9は、ステータコア2における分割ティースブロック5を配置した状態のティース22の形成部位を、径方向Rに切断した状態で示す図である。
分割ティースブロック5は、スロット対応突出部24及び嵌入凹部25の少なくとも一方に接着することもできる。
なお、図7は、ステータコア2における軸方向端面201を、分割ティースブロック5を配置した状態で示す図である。また、図9は、ステータコア2における分割ティースブロック5を配置した状態のティース22の形成部位を、径方向Rに切断した状態で示す図である。
また、図5に示すごとく、ステータコア2の径方向Rに並ぶ複数の立上導体部33のうち最も外周側に位置する最外周側立上導体部33Aは、ステータコア2の軸方向Lの外方に向かうに連れて径方向Rの外周側へ拡径する傾斜形状に形成してある。また、本例においては、ステータコア2の径方向Rの中間に位置する中間立上導体部33Bは、最外周側立上導体部33Aよりも緩やかな傾斜角度で、軸方向Lの外方に向かうに連れて径方向Rの外周側へ拡径する傾斜形状に形成してある。また、ステータコア2の径方向Rの最も内周側に位置する立上導体部33である最内周側立上導体部33Cは、最外周側立上導体部33A及び中間立上導体部33Bと同じ外周側へ傾斜して形成することができ、これらとは反対側の内周側へ傾斜させて形成することもできる(図2参照)。
図5、図6に示すごとく、本例の最外周側立上導体部33Aは、分割ティースブロック5を接合するティース22の軸方向端面221の近傍から外周側へ傾斜状に屈曲させて形成してある。また、スロット対応突出部24における軸方向端面は、最外周側立上導体部33Aの傾斜形状に沿った傾斜面241に形成してある。これにより、ステータ1において磁気回路を形成するためのヨーク部を、最外周側立上導体部33Aに対する径方向Rの外周側へより拡大して形成することができる。また、スロット対応突出部24における軸方向端面に形成する傾斜面241は、種々の傾斜形状とすることができ、例えば、図11に示すごとく、複数の電磁鋼板26の積層部分によって、適宜段階を追って段差状に形成することもできる。
次に、本例のステータ1を製造する方法につき説明する。
本例のステータコア2を製造する際には、まず、断面略四角形状の平角線に折曲加工、加圧成形等を行って、波巻形状のコイル導体3を形成する。このとき、各相のコイル導体3は、互いに隣接するスロット21内にスロット導体部31を配置する2本1組のコイル導体3をセットとして、ステータコア2の周方向Cの円弧形状に倣う形状に形成することができる。
次いで、図5、図10に示すごとく、ステータコア2の各スロット21内にスロット絶縁紙41を配置し、このスロット絶縁紙41の内周側から2本1組の各相のコイル導体3のスロット導体部31を配置する。また、このとき、2本1組のコイル導体3のコイルエンド導体部32においては、他相のコイルエンド導体部32との間に相間絶縁紙42を配置して、周方向Cの内周側に重ねて配置する。
なお、ステータコア2にコイル導体3を配置する際には、ステータコア2においては、分割ティースブロック5が取り付いていない状態にある。
本例のステータコア2を製造する際には、まず、断面略四角形状の平角線に折曲加工、加圧成形等を行って、波巻形状のコイル導体3を形成する。このとき、各相のコイル導体3は、互いに隣接するスロット21内にスロット導体部31を配置する2本1組のコイル導体3をセットとして、ステータコア2の周方向Cの円弧形状に倣う形状に形成することができる。
次いで、図5、図10に示すごとく、ステータコア2の各スロット21内にスロット絶縁紙41を配置し、このスロット絶縁紙41の内周側から2本1組の各相のコイル導体3のスロット導体部31を配置する。また、このとき、2本1組のコイル導体3のコイルエンド導体部32においては、他相のコイルエンド導体部32との間に相間絶縁紙42を配置して、周方向Cの内周側に重ねて配置する。
なお、ステータコア2にコイル導体3を配置する際には、ステータコア2においては、分割ティースブロック5が取り付いていない状態にある。
次いで、3相の2本1組のコイル導体3を3セット繰り返してステータコア2に配置した後、このステータコア2に対して、図2、図5に示すごとく、ステータコア2の軸方向端面201から突出する立上導体部33同士の間に、径方向Rの内周側から分割ティースブロック5を挿入する。そして、分割ティースブロック5の外周側端部を、隣り合うスロット対応突出部24の間及び陥没凹部25内に嵌入し、ティース22の軸方向端面221に接着剤を介して接合する。こうして、3相のコイル導体3U、3V、3Wを配設してなる3相回転電機用のステータ1を製造することができる。
本例の3相回転電機用のステータ1においては、コイル導体3を分布巻き状態で配設する場合のステータコア2の形状に工夫を行っている。
具体的には、本例においては、ステータコア2の軸方向端面201に上記外周突出部23を突出させることにより、スロット導体部31及び立上導体部33を収容する長さに対応して、円環形状に一体化されたステータコア2を形成することができる。
これにより、立上導体部33も収容することができるステータコア2の全長にわたって、円環形状を維持してステータコア2を形成することができ、ステータコア2の真円度を確保することができる。また、ステータコア2においては、分割ティースブロック5のみを分割しているため、この分割ティースブロック5をステータコア2に結合する際に、この結合面積が小さく、ステータコア2の透磁率の悪化を抑制することができる。
具体的には、本例においては、ステータコア2の軸方向端面201に上記外周突出部23を突出させることにより、スロット導体部31及び立上導体部33を収容する長さに対応して、円環形状に一体化されたステータコア2を形成することができる。
これにより、立上導体部33も収容することができるステータコア2の全長にわたって、円環形状を維持してステータコア2を形成することができ、ステータコア2の真円度を確保することができる。また、ステータコア2においては、分割ティースブロック5のみを分割しているため、この分割ティースブロック5をステータコア2に結合する際に、この結合面積が小さく、ステータコア2の透磁率の悪化を抑制することができる。
また、本例のステータ1において、ステータコア2によって、スロット導体部31だけでなく立上導体部33も収容することができることにより、ステータ1として使用する際に、磁気回路の形成領域を拡大させることができる。これにより、ステータ1の出力特性を向上させることができる。
また、上記のごとく、ステータコア2の真円度を確保することができることにより、ステータ1の寸法精度及び組付精度を向上させることができる。
また、上記のごとく、ステータコア2の真円度を確保することができることにより、ステータ1の寸法精度及び組付精度を向上させることができる。
また、複数の分割ティースブロック5を結合して、スロット導体部31及び立上導体部33を収容することができステータコア2を形成することにより、ステータコア2に対してコイル導体3を配置する際には、コイル導体3は、複数の分割ティースブロック5が結合されていない状態のステータコア2に対して配置することができる。そして、コイル導体3を配置した後のステータコア2の軸方向端面201から突出する立上導体部33同士の間に、径方向Rの内周側から分割ティースブロック5を挿入して、この分割ティースブロック5を、ティース22の軸方向端面221に接合することができる。
これにより、分割ティースブロック5がコイル導体3の配置を行う際の障害になってしまうことを防止することができる。そのため、ステータ1の組付性を向上させることができる。
これにより、分割ティースブロック5がコイル導体3の配置を行う際の障害になってしまうことを防止することができる。そのため、ステータ1の組付性を向上させることができる。
それ故、本例によれば、コイル導体3を分布巻き状態でステータコア2に配設する場合において、出力特性、寸法精度及び組付精度、並びに組付性を向上させることができる3相回転電機用のステータ1を容易に製造することができる。
1 ステータ
2 ステータコア
201 軸方向端面
21 スロット
22 ティース
23 外周突出部
24 スロット対応突出部
25 陥没凹部
3 コイル導体
30 コイルエンド部
31 スロット導体部
32 コイルエンド導体部
33 立上導体部
5 分割ティースブロック
C 周方向
L 軸方向
R 径方向
2 ステータコア
201 軸方向端面
21 スロット
22 ティース
23 外周突出部
24 スロット対応突出部
25 陥没凹部
3 コイル導体
30 コイルエンド部
31 スロット導体部
32 コイルエンド導体部
33 立上導体部
5 分割ティースブロック
C 周方向
L 軸方向
R 径方向
Claims (5)
- ステータコアにおける複数のティース間に設けられた複数のスロットに、分布巻き状態でコイル導体を配設してなるステータにおいて、
上記コイル導体は、上記ステータコアの軸方向に平行な状態で上記スロット内に配置するスロット導体部と、上記ステータコアの軸方向端面の外方において該ステータコアの周方向に沿って配置するコイルエンド導体部とを、上記スロット導体部から連続して上記ティースの軸方向端面より軸方向外方へ立ち上がる立上導体部によって連結すると共に、上記スロット導体部の軸方向一方側と他方側とに交互に上記コイルエンド導体部を複数回連結して上記ステータコアの周方向を一巡する波巻状に形成してあり、
上記ステータコアは、その全周において上記複数のティースの軸方向端面より軸方向外方へ円環状に突出させた外周突出部と、上記複数のティースとは別体にして、該複数のティースを軸方向外方に延長するよう上記外周突出部の内周に結合した複数の分割ティースブロックとを有しており、
上記複数の立上導体部は、隣り合う上記分割ティースブロックの間にそれぞれ配置してあることを特徴とするステータ。 - 請求項1において、上記外周突出部の内周には、上記複数のスロットの底部に対応する部分から軸方向外方に突出するスロット対応突出部が一体的に設けてあり、
上記複数の分割ティースブロックは、隣り合う上記スロット対応突出部の間に嵌入してあることを特徴とするステータ。 - 請求項1又は2において、上記立上導体部のうち最も外周側に位置する最外周側立上導体部は、上記ステータコアの軸方向外方に向かうに連れて上記径方向の外周側へ拡径する傾斜形状に形成してあり、
上記スロット対応突出部の内周面は、上記最外周側立上導体部の傾斜形状に沿った傾斜面に形成してあることを特徴とするステータ。 - 請求項2又は3において、上記外周突出部の内周側面には、隣り合う上記スロット対応突出部の間に位置する部分を径方向の外周側に陥没させた陥没凹部がそれぞれ当該外周突出部の軸方向端部まで形成してあり、
上記複数の分割ティースブロックは、隣り合う上記スロット対応突出部の間と上記陥没凹部内とに嵌入してあることを特徴とするステータ。 - 請求項1〜4のいずれか一項において、上記ステータコアには、U相、V相及びW相の3相の上記コイル導体が配置してあり、
上記ステータコアにおける上記複数のスロットは、上記U相のコイル導体における上記スロット導体部を配置したU相のスロットと、上記V相のコイル導体における上記スロット導体部を配置したV相のスロットと、上記W相のコイル導体における上記スロット導体部を配置したW相のスロットとが、2つずつ上記ステータコアの周方向に隣接して設けてあり、
上記各相のスロット内には、上記各相のスロット導体部が径方向に並んで、それぞれ複数配置してあることを特徴とするステータ。
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-
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