JP2010279228A - ステータおよび回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】スロット内に充填されたモールド樹脂を備えたステータおよび回転電機において、モールド樹脂の食み出しの抑制が図られたステータおよび回転電機を提供する。
【解決手段】ステータ１００は、環状に形成されたステータヨーク部と、ステータヨーク部の内周面に周方向に間隔をあけて形成された複数のステータティースとを含み、ステータティース間にスロットが形成された環状のステータコアと、前記スロット内に挿入されたコイルと、前記スロット内に充填されたモールド樹脂１１３とを備え、ステータコアの内周面には前記スロットの開口部１０９が形成され、モールド樹脂１１３は、スロットの開口部１０９よりも径方向外方側に形成される。
【選択図】図８

Description

本発明は、ステータおよび回転電機に関し、特にステータコアに形成されたスロット内にモールド樹脂が充填されたステータおよび回転電機に関する。

従来からコイルの占積率の向上を図ると共に、コイルからの熱を良好に外部に放熱するためにスロット内にモールド樹脂が充填されたステータおよび回転電機が各種提案されている。

たとえば、特開２００７−３３６６５０号公報に記載された回転電機の固定子は、複数のスロットが形成されたステータコアと、複数のコイルプレートが積層されて形成されたコイルプレート積層体と、複数相のコイルプレート積層体を一体的に保持するインシュレータとを備えている。

さらに、この固定子のコイルエンド部には、樹脂等の射出成形により形成されたモールド樹脂が形成されている。

特開２００７−３３６６５０号公報

この特開２００７−３３６６５０号公報に記載された固定子において、相の異なるコイル間の絶縁性を確保するために、絶縁紙を各コイルに装着するのが好ましい。なお、コイル間の絶縁性を確保するには、各絶縁紙は巻き始め側の端部と巻き終わり側の端部とが重なるように、各コイルに装着する必要がある。

そして、特開２００７−３３６６５０号公報に記載された固定子においては、スロット内にも、モールド樹脂が充填されている。そして、この固定子を備えた回転電機が駆動すると、コイルの温度が上昇し、モールド樹脂が膨張する。モールド樹脂が膨張すると、スロットの開口部からモールド樹脂が食み出ようとする。

モールド樹脂が膨張し、スロット内で流動すると、絶縁紙の巻き始め側の端部と巻き終わり側の端部との重なり部分が剥離する。

ここで、絶縁紙の重なり部分の位置によっては、巻き終わり側の端部が大きく捲くれる。巻き終わり側の端部が捲くれると、この端部に付着しているモールド樹脂も大きく変位し、モールド樹脂の流動が促進される。この結果、スロットから食み出すモールド樹脂の食み出し量が多くなる。

モールド樹脂が大きく食み出すと、ロータとモールド樹脂とが接触して、モールド樹脂が破断され、破断された樹脂がギヤ等にはまり込み、ギヤの駆動を阻害する等の弊害を引き起こすおそれがある。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、スロット内に充填されたモールド樹脂を備えたステータおよび回転電機において、モールド樹脂の食み出しの抑制が図られたステータおよび回転電機を提供することである。

本発明に係るステータは、環状に形成されたステータヨーク部と、ステータヨーク部の内周面に周方向に間隔をあけて形成された複数のステータティースとを含み、ステータティース間にスロットが形成された環状のステータコアと、スロット内に挿入されたコイルと、スロット内に充填された樹脂部とを備える。そして、上記ステータコアの内周面にはスロットの開口部が形成され、樹脂部は、スロットの開口部よりも径方向外方側に形成される。

好ましくは、上記スロット内に収容され、スロットの内周面に沿って延びると共に、コイルの周面を取り囲むように形成された絶縁部材をさらに備え、絶縁部材には、ステータコアの中心線方向に延び、ステータティースの間から径方向内方に向けて開口するスリット部が形成され、絶縁部材は、スリット部を規定すると共に、径方向内方に向けて突出する第１突出部および第２突出部を含み、第１突出部および第２突出部は、スロットの開口縁部より径方向外方側に配置される。そして、内端面は、スリットの縁部を通る仮想開口面上または仮想開口面より径方向外方側に配置される。

好ましくは、上記樹脂部の表面のうち、スロットの開口部と隣り合うと共にスロットの開口部より径方向外方側に位置する内端面には、凹部状の切欠部が形成される。

好ましくは、上記ステータコアは、該ステータコアの中心線方向に配列する第１軸方向端面と第２軸方向端面とを含み、内端面は、第１軸方向端面および第２軸方向端面からステータコアの中心線方向の中央部に近づくにつれて、径方向外方に変位するように形成される。

好ましくは、上記ステータコアは、中心線方向に配列する第１軸方向端面および第２軸方向端面を含み、樹脂部は、第１軸方向端面上と第２軸方向端面上との少なくとも一方に形成された環状部を含み、環状部の内周面に周方向に延びる環状凹部が形成される。本発明に係る回転電機は、上記ステータを備える。

本発明に係るステータおよび回転電機によれば、スロットからモールド樹脂が食み出すことを抑制することができる。

本発明の実施の形態に係る回転電機２００を模式的に示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るステータ１００の斜視図である。 ステータ１００の側断面図である。 図２に示すステータ１００からモールド樹脂１１３を除去したステータ１００を示す斜視図である。 ステータティース１０４およびＵ相コイル１１１Ｕを模式的に示す斜視図である。 コイルプレート積層体１３８Ｕ，１４４Ｕを模式的に示す斜視図である。 ステータティース１０４およびスロット１０６を示す断面図である。 突出部１５５，１５６およびその周囲の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る回転電機２００を駆動させたときの開口部１０９およびその近傍の状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る回転電機２００を駆動した際に、突出部１５６と前面部１５４との接続部分に生じる応力分布を示すシムレーション結果を示す図である。 比較例としてのステータのモールド樹脂１１３およびその近傍の構成を示す断面図である。 図１１に示された比較例としてのステータを駆動させたときのモールド樹脂１１３等を示す断面図である。 図１１に示す比較例としてのステータを駆動させたときに、突出部１５６および前面部１５４との接続部に生じる応力を示すシミュレーション結果を示す図である。 内端面１１７の形状を示すモールド樹脂１１３の断面図である。 内端面１１７の形状の変形例を示すモールド樹脂１１３の断面図である。 閉塞部１２１の内端面１１７のさらに他の変形例を示す断面図である。 図１６に示された閉塞部１２１を径方向内方側から見た正面図である。 ステータ１００の断面図であり、モールド樹脂１１３のさらに他の変形例を示す断面図である。 ステータ１００の製造工程の第１工程を示す斜視図である。 ステータ１００の製造工程の第２工程を示す斜視図である。 ステータ１００の製造工程の第３工程を示す斜視図である。 ステータ１００の製造工程の第４工程を示す斜視図である。 積層体ユニット１０８を各スロット１０６内に挿入した後のステータコア１０２の一部を示す斜視図である。 ステータ１００の製造工程の第５工程を示す斜視図である。 接続プレート積層体１１２を構成するコイルプレート（コイルエンドプレート）２２０を示す斜視図である。 接続プレート積層体１１０を構成するコイルプレート２２１を示す斜視図である。 ステータコア１０２の一方の端面上に接続プレート積層体１１２を装着したときの模式図である。 ステータコア１０２の他方の端面上に接続プレート積層体１１０を装着したときの模式図である。 ステータ１００の製造工程の第６工程を示す斜視図である。 ステータ１００製造工程の第７工程を示す斜視図である。 ステータ１００製造工程の第８工程を示す斜視図である。

本実施の形態に係るステータ１００およびこのステータ１００を備えた回転電機２００について、図１から図３１を用いて説明する。

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。

図１は、本発明の実施の形態１に係る回転電機２００を模式的に示す断面図である。この図１に示すように、回転電機２００は、中心線Ｏを中心に回転可能に設けられたロータ２１０と、このロータ２１０の周囲に配置された環状のステータ１００とを備えている。ロータ２１０は、中心線Ｏを中心に回転可能に設けられた回転シャフト２１２に固定されたロータコア２１１と、このロータコア２１１に形成された磁石挿入孔２１６内に挿入された永久磁石２１３とを備えている。

なお、永久磁石２１３は、磁石挿入孔２１６内に充填された樹脂２１４によって固定されている。

ステータ１００は、複数の電磁鋼板を積層することで構成された環状のステータコア１０２と、このステータコア１０２に装着されたコイル１１１とを備えている。

図２は、本発明の実施の形態１に係るステータ１００の斜視図である。この図２に示すように、ステータ１００は、環状に形成されたステータコア１０２と、このステータコア１０２の端面に形成されたモールド樹脂（樹脂部）１１３とを備えている。なお、モールド樹脂１１３には、ステータコア１０２に装着されたコイルに電流を供給する外部配線が接続される配線接続部が形成されている。

図３は、ステータ１００の側断面図であり、図４は、上記図２に示すステータ１００からモールド樹脂１１３を除去したステータ１００を示す斜視図である。

図３および図４に示すように、ステータコア１０２は、中心線Ｏを中心に環状に形成されたステータヨーク部１０７と、このステータヨーク部１０７の内周面に形成され、周方向に間隔をあけて形成された複数ステータティース１０４とを備えており、ステータティース１０４間には、スロット１０６が形成されている。スロット１０６の開口部は、ステータコア１０２の内周面に間隔をあけて形成されている。

ステータコア１０２の表面は、中心線Ｏ方向に配列する軸方向端面１０２ａおよび軸方向端面１０２ｂを含む。モールド樹脂１１３は、軸方向端面１０２ａ上に形成された環状の環状部１１５Ａと、軸方向端面１０２ｂ上に形成された環状の環状部１１５Ｂとを含む。

コイル１１１は、ステータティース１０４に巻回されており、コイル１１１の一部は、スロット１０６内に挿入されている。本実施の形態１に係るステータ１００は、集中巻型のステータとされている。

コイル１１１は、コイル１１１は、Ｕ相コイルとＶ相コイルとＷ相コイルとを含み、Ｕ相コイルの隣りにＶ相コイルが配置されており、Ｖ相コイルに対してＵ相コイルと反対側にＷ相コイルが配置されている。そして、同相コイル同士は、図４に示す接続配線１１４によって接続されている。

図５は、ステータティース１０４およびＵ相コイル１１１Ｕを模式的に示す斜視図である。この図５に示すように、Ｕ相コイル１１１Ｕは、ステータティース１０４を挟んでステータコア１０２の周方向に配列するコイルプレート積層体１３８Ｕおよびコイルプレート積層体１４４Ｕと、コイルプレート積層体１３８Ｕの一方の端部およびコイルプレート積層体１４４Ｕの一方の端部を接続するように配置された接続プレート積層体１１２Ｕと、コイルプレート積層体１３８Ｕの他方の端部およびコイルプレート積層体１４４Ｕの他方の端部を接続する接続プレート積層体１１０Ｕとを備えている。

図６に示すように、コイルプレート積層体１３８Ｕ，１４４Ｕは、銅板等のコイルプレートをステータコア１０２の径方向に複数配列することで形成されている。なお、接続プレート積層体１１０Ｕおよび接続プレート積層体１１２Ｕも同様に構成されており、ステータコア１０２の径方向に配列する複数のコイルプレートによって構成されている。そして、接続プレート積層体１１０Ｕ，１１２Ｕを構成する各コイルプレートが、コイルプレート積層体１３８Ｕを構成するコイルプレートと、コイルプレート積層体１４４Ｕを構成するコイルプレートとを接続することで、螺旋状に巻回されたＵ相コイル１１１Ｕを構成している。

なお、Ｖ相コイル１１１ＶおよびＷ相コイル１１１Ｗも、Ｕ相コイル１１１Ｕと同様に構成されている。

図７は、ステータティース１０４およびスロット１０６を示す断面図であり、この図７に示す例においては、スロット１０６内には、積層体ユニット１０８が挿入されている。この積層体ユニット１０８は、コイルプレート積層体１４４Ｕと、コイルプレート積層体１３８Ｗと、コイルプレート積層体１４４Ｕおよびコイルプレート積層体１３８Ｗを固定するインシュレータ（絶縁部材）１４０と、コイルプレート積層体１４４Ｕの周面に巻回された絶縁紙１４３と、コイルプレート積層体１３８Ｗの周面に巻回された絶縁紙１４１とを備えている。

コイルプレート積層体１４４Ｕは、Ｕ相コイル１１１Ｕの一部を構成しており、コイルプレート積層体１４４Ｕの大部分はスロット１０６内に位置している。そして、絶縁紙１４３は、コイルプレート積層体１４４Ｕの表面のうち、スロット１０６内に位置する部分を覆うように、コイルプレート積層体１４４Ｕに巻回されている。コイルプレート積層体１３８Ｗは、Ｗ相コイル１１１Ｗの一部を構成しており、コイルプレート積層体１３８Ｗの大部分はスロット１０６内に挿入されている。そして、絶縁紙１４１は、コイルプレート積層体１３８Ｗの表面のうち、スロット１０６内に位置する部分を覆うように、コイルプレート積層体１３８Ｗに巻回されている。

各コイルプレート積層体１４４Ｕおよびコイルプレート積層体１３８Ｗを構成するコイルプレート１３６の径方向外方側の主表面には、絶縁膜１３７が形成されている。この絶縁膜１３７は、径方向に配列するコイルプレート１３６同士を絶縁している。

この図７に示されるスロット１０６は、Ｕ相コイル１１１Ｕが巻回されるステータティース１０４Ｕと、Ｗ相コイル１１１Ｗが装着されるステータティース１０４Ｗとの間に形成されている。

各ステータティース１０４Ｕ，１０４Ｗは、ステータヨーク部１０７から径方向内方に向けて延びる本体部１０３Ｕ，１０３Ｗと、この本体部１０３Ｕ，１０３Ｗの内端部に形成された鍔部１０５Ｕ，１０５Ｗとを備えている。そして、鍔部１０５Ｕと鍔部１０５Ｗとによって、スロット１０６の開口部１０９が規定されている。開口部１０９は、ステータコア１０２の内周面に形成されている。

インシュレータ１４０は、スロット１０６の内周面に沿って延びる枠部１４６と、この枠部１４６内に位置する絶縁板１４５と、この絶縁板１４５の内端部に形成された鍔部１４７とを備えている。インシュレータ１４０は、コイルプレート積層体１４４Ｕ，１３８Ｗの周囲を覆うように形成されている。

絶縁板１４５は、枠部１４６によって規定される空間を、コイルプレート積層体１３８Ｗを収容する収容部と、コイルプレート積層体１４４Ｕを収容する収容部とに区画している。そして、絶縁板１４５は、コイルプレート積層体１３８Ｗとコイルプレート積層体１４４Ｕとを絶縁している。

枠部１４６は、ステータヨーク部１０７の内周面上に配置される背面部１５０と、背面部１５０の端部に連設され、本体部１０３Ｕ，１０３Ｗの側面に沿って延びる側壁部１５１，１５２と、側壁部１５１，１５２の内端に連設され、鍔部１０５Ｕ，１０５Ｗの表面（背面）に沿って延びる前面部１５３，１５４と、前面部１５３，１５４の端部に連設された突出部１５５，１５６とを備えている。突出部１５５，１５６は、鍔部１０５Ｕ，１０５Ｗの側面に沿って延び、各前面部１５３，１５４の端部から径方向内方に向けて屈曲している。

このインシュレータ１４０は、たとえば、エポキシ、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミド（ＰＡ）等から形成されており、樹脂成形が可能な絶縁材料から形成されている。

突出部１５５，１５６同士は、互いに離れている。モールド樹脂（樹脂部）１１３は、スロット１０６内に充填されている。モールド樹脂１１３は、突出部１５５および突出部１５６間と、鍔部１０５Ｕおよび鍔部１０５Ｗ間とにも形成されている。

さらに、モールド樹脂１１３は、前面部１５３，１５４と、絶縁紙１４１，１４３との間の隙にも充填されている。さらに、微小量のモールド樹脂１１３がコイルプレート１３６間の隙間と、コイルプレート１３６および絶縁紙１４１，１４３間の隙間等にも入り込んでいる。そして、スロット１０６内に充填されたモールド樹脂１１３のうち、突出部１５５および突出部１５６間に位置する閉塞部１２１が最も径方向内方に位置している。なお、突出部１５５および突出部１５６も中心線Ｏ方向に延びており、閉塞部１２１も中心線Ｏ方向に延びている。一般に、モールド樹脂１１３および絶縁紙１４１，１４３の接着性と、モールド樹脂１１３およびコイルプレート１３６の接着性は高い。

図８は、突出部１５５，１５６およびその周囲の構成を示す断面図である。この図８に示すように、鍔部１０５Ｕと鍔部１０５Ｗとによって、スロット１０６の開口部１０９が形成されている。

ここで、鍔部１０５Ｗは、本体部１０３Ｗの内側面に連設され、本体部１０３Ｗの内側面から張り出すように延びる背面１９５と、この背面１９５の端部に連設され、径方向内方に延びる側面１９６とを含む。同様に、鍔部１０５Ｕは、本体部１０３Ｕの内側面に連設され、内側面から張り出すように延びる背面１９７と、この背面１９７に連設され、径方向内方に向けて延びる側面１９８とを含む。

そして、モールド樹脂１１３の閉塞部１２１は、開口部１０９より径方向外方側に形成されている。

さらに、突出部１５５と突出部１５６とは、互いに離れており、突出部１５５と突出部１５６との間には、ステータコア１０２の中心線Ｏ方向に延びるスリット１５７が形成されている。このスリット１５７は、スロット１０６の開口部１０９から径方向内方に向けて開口している。

突出部１５５および突出部１５６は、スロット１０６の開口部１０９よりも径方向外方側に位置しており、スリット１５７は、開口部１０９よりも径方向外方側に位置している。閉塞部１２１の内端面１１７は、スロット１０６の開口部１０９およびスリット１５７と隣り合うと共に、開口部１０９およびスリット１５７より径方向外方側に位置している。このため、ステータコア１０２内からスロット１０６を正面視すると、スロット１０６の開口部１０９およびスリット１５７を通して、内端面１１７を見ることができる。なお、内端面１１７は、スロット１０６内に充填されたモールド樹脂１１３の表面のうち、最も径方向内方に位置している。

そして、スリット１５７の縁部は、突出部１５５の側辺部１５５ａと、突出部１５６の側辺部１５６ａとによって規定されており、スリット１５７の縁部（側辺部１５５ａおよび側辺部１５６ａ）を通る平面をスリット１５７の仮想開口平面Ｐとする。

閉塞部１２１の表面のうち、最も径方向内方に位置する内端面１１７は、仮想開口平面Ｐよりも径方向外方側に位置している。

この図８に示す例では、内端面１１７は、背面１９７および側面１９８の接続部と、背面１９５および側面１９６の接続部とよりも、径方向内方に位置している。

このため、突出部１５５の表面のうち、突出部１５６と対向する内側面と、突出部１５６の表面のうち、突出部１５５と対向する内側面との大部分は、閉塞部１２１から露出している。

なお、この図８に示す例においては、内端面１１７は、仮想開口平面Ｐよりも径方向外方側に位置しているが、図８の二点鎖線に示すように、内端面１１７が仮想開口平面Ｐ上に位置するように閉塞部１２１を形成してもよい。

図９は、本実施の形態に係る回転電機２００を駆動させたときの開口部１０９およびその近傍の状態を示す断面図である。

回転電機２００が駆動すると、各コイルの温度が上昇し、モールド樹脂１１３が膨張する。この際、モールド樹脂１１３の閉塞部１２１は、開口部１０９より径方向外方側に形成されているので、閉塞部１２１が膨張したとしても、閉塞部１２１が開口部１０９からはみ出ることを抑制することができる。

特に、図８に示すように、閉塞部１２１の内端面１１７は仮想開口平面Ｐよりも径方向外方側に位置しており、閉塞部１２１は、開口部１０９から大きく径方向外方側に後退している。このため、閉塞部１２１が熱膨張したとしても、閉塞部１２１が開口部１０９から径方向内方に突出することが抑制されている。

さらに、上記図８に示すように、閉塞部１２１の内端面１１７は、背面１９７および側面１９８の接続部と、側面１９６および背面１９５の接続部よりも径方向外方側に位置しており、突出部１５５と、突出部１５６との間には、空隙部が形成されている。

このため、インシュレータ１４０の温度が上昇した際に、前面部１５３，１５４および突出部１５５，１５６の変形が許容される。これにより、インシュレータ１４０内に生じる熱応力を低く抑えることができる。

ここで、図１０から図１３を用いて、本実施の形態に係るステータ１００において、突出部１５６および前面部１５４との間に生じる応力と、比較例としてのステータの突出部１５６および前面部１５４との間に生じる応力とを比較する。

図１０は、本実施の形態に係る回転電機２００を駆動した際に、突出部１５６と前面部１５４との接続部分に生じる応力分布を示すシミュレーション結果を示す図である。この図１０において、破線で囲まれた領域Ｒ１は、比較的、応力が小さい領域を示す。一点鎖線で囲まれた領域Ｒ２は、領域Ｒ１に生じる応力よりも大きい応力が生じる領域を示す。さらに、二点鎖線で示された領域Ｒ３は、領域Ｒ２に生じる応力よりも大きい応力が生じる領域を示す。

図１１は、上記比較例としてのステータのモールド樹脂１１３およびその近傍の構成を示す断面図である。

この図１１に示すように、比較例としてのステータにおいては、モールド樹脂１１３は、開口部１０９を閉塞するように形成されている。そして、モールド樹脂１１３の内端面１１７は、鍔部１０５Ｗの内端面および鍔部１０５Ｕの内端面と面一となるように形成されている。

このため、この図１１に示す比較例としてのステータにおいては、突出部１５５と突出部１５６との間の空間は、モールド樹脂１１３によって満たされている。

図１２は、図１１に示された比較例としてのステータを駆動させたときのモールド樹脂１１３等を示す断面図である。

この図１２に示すように、比較例としてのステータにおいては、閉塞部１２１が開口部１０９から径方向内方に突出する。このため、比較例としてのステータにおいては、閉塞部１２１がロータと接触して異物が発生するおそれがある。

図１３は、上記図１１に示す比較例としてのステータを駆動させたときに、突出部１５６および前面部１５４との接続部に生じる応力を示すシミュレーション結果を示す図である。なお、この図１３に示され破線で囲まれた領域Ｒ４は、領域Ｒ３に生じる応力よりも大きい応力が生じる領域を示す。

ここで、上記の図１０および図１３に示されるように、本実施の形態に係るステータ１００において、突出部１５６と前面部１５４との接続部に生じる応力は、比較例において、突出部１５６と前面部１５４との接続部に生じる応力よりも小さいことが分かる。

このように、本実施の形態に係るステータ１００においては、突出部１５６と前面部１５４との接続部に大きな応力が生じることが抑制されており、上記接続部に亀裂等が生じることを抑制することができる。

なお、図８の二点鎖線に示されるように、内端面１１７が仮想開口平面Ｐ上に位置するように閉塞部１２１を充填した場合には、突出部１５５および突出部１５６間であって、鍔部１４７の内端面から仮想開口平面Ｐまでの領域が閉塞部１２１によって充填される。このため、閉塞部１２１とインシュレータ１４０との間の接触面積が大きくなり、インシュレータ１４０に伝達されたコイル１１１からの熱が良好に閉塞部１２１（モールド樹脂１１３）に伝達される。そして、閉塞部１２１は、上記図３に示す環状部１１５Ａ，１１５Ｂに接続されているため、閉塞部１２１に伝達された熱を環状部１１５Ａ，１１５Ｂに伝達することができ、コイル１１１の冷却を図ることができる。

さらに、仮想開口平面Ｐは開口部１０９よりも径方向外方側に位置しているため、コイル１１１の温度が上昇しても、開口部１０９から外部に突出することが抑制されている。

図１４は、内端面１１７の形状を示すモールド樹脂１１３の断面図である。この図１４に示すように、内端面１１７は、軸方向端面１０２ａ，１０２ｂ（環状部１１５Ａおよび環状部１１５Ｂ）側から、ステータコア１０２の中心線Ｏ方向中央部に向うにしたがって、ステータコア１０２の径方向外方に向けてステータコア１０２の径方向外方に向けて変位するように形成されている。

ここで、ステータ１００が駆動すると、ステータ１００の内部のうち、軸方向端面１０２ａ，１０２ｂ側の温度の方よりも、中心線Ｏ方向中央部側の方が高くなりやすい。また、ステータ１００内の温度は、軸方向端面１０２ａ，１０２ｂ側から中心線Ｏ方向中央部に向うにつれて段々温度が高くなるように分布する。

このため、ステータ１００が駆動すると、閉塞部１２１のうち、軸方向端面１０２ａ，１０２ｂ側の方の温度よりも、閉塞部１２１のうち、中心線Ｏ方向の中央部側の温度の方が高くなる。

これに対して、閉塞部１２１の内端面１１７は、中心線Ｏ方向中央部が最も径方向外方側に位置するように湾曲しているので、ステータ１００が駆動した際に、閉塞部１２１の中心線Ｏ方向中央部がスロット１０６の開口部１０９から外方に突出することを抑制することができる。

ステータ１００内の温度は、中心線Ｏ方向内方に向けて段々高くなる一方で、内端面１１７も、中心線Ｏ方向中央部に向けて漸次、径方向外方に向うように湾曲している。このため、内端面１１７の全長に亘って、内端面１１７が開口部１０９から外部に突出することを抑制することができる。

なお、閉塞部１２１の内端面１１７の形状としては、上記図１４に示すような形状に限られない。図１５は、内端面１１７の形状の変形例を示すモールド樹脂１１３の断面図である。

この図１５に示す例においては、内端面１１７は、軸方向端面１０２ａ上に位置する環状部１１５Ａ側から中心線Ｏ方向の中央部に向うに従って、径方向外方に向うように傾斜する傾斜面１１７ａと、軸方向端面１０２ｂ上に位置する環状部１１５Ｂ側から中心線Ｏ方向中央部に向うに従って、径方向外方に向うように傾斜する傾斜面１１７ｂとを備えている。そして、傾斜面１１７ａと傾斜面１１７ｂとの接続部は、ステータ１００の中心線Ｏ方向中央部に位置しており、最も径方向外方に位置している。

この図１５に示す例においても、ステータ１００が駆動して閉塞部１２１の温度が上昇したとしても、閉塞部１２１が開口部１０９から外方に突出することを抑制することができる。

図１６は、閉塞部１２１の内端面１１７のさらに他の変形例を示す断面図であり、図１７は、上記図１６に示された閉塞部１２１を径方向内方側から見た正面図である。

この図１６および図１７に示されるように、閉塞部１２１の内端面１１７には、凹部状の切欠部１１９が形成されている。

この図１６および図１７に示す例においては、切欠部１１９は、内端面１１７上に中心線Ｏ方向に間隔をあけて複数形成されている。このため、内端面１１７には、切欠部１１９間に位置する部分に凸部１２５が形成されており、内端面１１７には、複数の凸部１２５が中心線Ｏ方向に間隔をあけて形成される。

ここで、各凸部１２５間には、切欠部１１９が形成されているため、凸部１２５の温度が上昇して凸部１２５が膨張する際には、凸部１２５は径方向に膨張するのみならず、切欠部１１９を埋めるように、中心線Ｏ方向にも膨らむことができる。

このように、凸部１２５は、中心線Ｏ方向にも膨張することができるため、凸部１２５が径方向に大きく膨張することを抑制することができる。

なお、図１６および図１７に示す例においては、各切欠部１１９および凸部１２５は、周方向に延びているが、各切欠部１１９および凸部１２５の延在方向としては、周方向に限られず、どのような方向であってもよい。

具体的には、切欠部１１９および凸部１２５は、中心線Ｏと交差する方向に延びるように形成してもよく、中心線Ｏ方向に延びるように形成してもよい。

図１８は、ステータ１００の断面図であり、モールド樹脂１１３のさらに他の変形例を示す断面図である。

この図１８に示す例においては、モールド樹脂１１３のうち、環状部１１５Ａ，１１５Ｂの内周面には、環状に延びる環状凹部１５９Ａ，１５９Ｂが形成されている。

環状凹部１５９Ａは、環状部１１５Ａと閉塞部１２１との接続部を通るように形成されている。同様に、環状凹部１５９Ｂは、環状部１１５Ｂと閉塞部１２１との接続部分を通るように形成されている。

このため、ステータ１００が駆動して、閉塞部１２１が膨張した際に、閉塞部１２１は、径方向に向けて膨張すると共に、環状凹部１５９Ａおよび環状凹部１５９Ｂを埋めるように、中心線Ｏ方向にも膨張する。

このため、閉塞部１２１が径方向に膨張することを抑制することができ、閉塞部１２１がスロット１０６の開口部から外方に突出することを抑制することができる。

上記のように構成されたステータ１００の製造方法について図１９から図３１を用いて説明する。

図１９は、ステータ１００の製造工程の第１工程を示す斜視図である。この図１９に示すように、コイルプレート（鋼板）１３６を準備する。このコイルプレート１３６は、プレス工程において銅圧延素材の金属平板を加工してＩ字形状に形成される。コイルプレート１３６は、たとえば、シャーリング加工によりＩ字形状に加工される。コイルプレート１３６の材質として銅を用いることにより、高い熱伝導率によりコイルプレート１３６の放熱性を向上させることができる。また、銅は内部抵抗が低く、導体としても伝導率も高い。そのため、電流密度を向上させたときの発熱も低減させることができる。

また、コイルプレート１３６の両端部には、接合面を有する段差が形成される。本実施の形態においては、接合面を有する段差は、たとえば、切削加工等により形成されるものとする。また、コイルプレート１３６の接合面には、予め定められた塗布範囲に接合材が塗布され、接合部１３４が形成される。本実施の形態において、接合材は、有機物により被覆された金属ナノ粒子と有機溶媒とを含む、ペースト状の接合材（以下、金属ナノ粒子ペーストという）である。金属ナノ粒子は、たとえば、金、銀、銅およびプラチナのうちのいずれかの金属のナノ粒子であるが、本実施の形態においては、たとえば、有機物により被覆された銀ナノ粒子と有機溶媒とを含む、ペースト状の接合材（以下、銀ナノ粒子ペーストという）を用いるものとして説明する。銀ナノ粒子ペーストは、加熱により保護層である有機物が分解すると、銀ナノ粒子が低温で焼結を開始する。そのため、焼結温度が約２６０℃前後と低く、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の絶縁材料の溶融温度よりも低い。一方、焼結後においては、銀ナノ粒子は、金属結合状態となり、金属銀とコイルプレートの材質である銅との共晶温度（約１０００度前後）付近になるまで溶融しない。なお、金属ナノ粒子を含む接合材については、公知の技術であるため、その詳細な説明は行なわない。

接合面に付着された銀ナノ粒子ペーストは、タックフリー状態になるまで乾燥される。これにより、接合面に付着された銀ナノ粒子ペーストの表面は硬化して、流動が抑制される。

さらに、コイルプレート１３６の少なくとも片面側には、図７に示されるような絶縁膜１３７が付着される。なお、絶縁膜に代えて絶縁フィルムを貼り付けてもよい。絶縁膜１３７は、コイルプレート間の絶縁が確保できる厚さを有していれば、特に材質などは限定されるものではない。絶縁フィルムを採用する場合には、たとえば、ポリイミドフィルムを採用することができる。コイルプレート１３６は、コイルプレート１３６の厚さ方向の対向する２面のうちの少なくともいずれか一方の面に貼付される。なお、絶縁膜１３７は、コイルプレート１３６の周面の全面に形成するようにしてもよい。

さらに、コイルプレート１３６の厚さおよび幅を含む断面形状は、積層されたときのコイルプレート１３６の位置に応じた寸法になるように形成される。

より具体的には、ステータコア１０２のステータヨーク部１０７側に位置するコイルプレート１３６であるほど、幅が大きくなり厚さが小さくなるような寸法の形状に形成される。このように積層されたときのコイルプレート１３６の位置に応じて断面形状を変更することにより、スロットに挿入されるコイルプレート積層体の断面形状を自由に設定することができる。すなわち、ステータコア１０２の径方向に延びる仮想軸線に垂直な断面において、コイルプレート積層体の断面積をスロットの断面の開口面積に近づける。これにより、占積率を向上させることができる。

図２０は、ステータ１００の製造工程の第２工程を示す斜視図である。この図２０に示すように、複数のコイルプレート１３６を積層させて、コイルプレート積層体１３８およびコイルプレート積層体１４４を形成する。

そして、形成されたコイルプレート積層体１３８に絶縁紙１４１を巻回し、コイルプレート積層体１４４に絶縁紙１４３を巻回する。

そして、絶縁紙１４１が巻回されたコイルプレート積層体１３８と、絶縁紙１４３が巻回されたコイルプレート積層体１４４とをインシュレータ１４０内に挿入する。コイルプレート積層体１４４と、コイルプレート積層体１３８とは、インシュレータ１４０の絶縁板１４５によって絶縁されている。

なお、この図２０に示すように、インシュレータ１４０の周面には、周面から突出する突出部１４８が形成されている。この突出部１４８は、インシュレータ１４０の一方の開口縁部に沿って形成されている。

図２１は、ステータ１００の製造工程の第３工程を示す斜視図であり、この図２１に示すように、インシュレータ１４０内にコイルプレート積層体１３８およびコイルプレート積層体１４４を収容することで、積層体ユニット１０８を構成する。

図２２は、ステータ１００の製造工程の第４工程を示す斜視図である。この図２２に示すように、スロット１０６内に積層体ユニット１０８を挿入する。

この図２２に示す例では、ステータコア１０２の下方から積層体ユニット１０８をスロット１０６内に挿入し、突出部１４８をステータコア１０２の下端面に係止させることで、積層体ユニット１０８の位置決めがなされている。

図２３は、積層体ユニット１０８を各スロット１０６内に挿入した後のステータコア１０２の一部を示す斜視図である。この図２３に示すように、スロット１０６内に積層体ユニット１０８を装着すると、コイルプレート積層体１４４およびコイルプレート積層体１３８の端部がステータコア１０２の端面から突出する。

図２４は、ステータ１００の製造工程の第５工程を示す斜視図である。この図２４に示すように、コイルプレート積層体１４４の一方の端部とコイルプレート積層体１３８の一方の端部とを接続する接続プレート積層体１１２をステータコア１０２の一方の端面上に装着する。

同様に、図５に示す接続プレート積層体１１０をステータコア１０２の他方の端部上に装着する。そして、コイルプレート積層体１４４の他方の端部とコイルプレート積層体１３８の他方の端部とを接続する。これにより、各ステータティース１０４に巻回されたコイル１１１が形成される。

接続プレート積層体１１２は、複数のコイルプレートと、この複数のコイルプレートを保持する保持部材１５８とを備えている。接続プレート積層体１１０も同様に複数のコイルプレートと、この複数のコイルプレートを保持する保持部材とを備えている。

図２５は、接続プレート積層体１１２を構成するコイルプレート（コイルエンドプレート）２２０を示す斜視図であり、図２６は、接続プレート積層体１１０を構成するコイルプレート（コイルエンドプレート）２２１を示す斜視図である。

図２５において、コイルプレート２２０の両端部には段差部が形成され、この段差部には、予め定められた塗布範囲に銀ナノ粒子ペーストが塗布される。そして、コイルプレート２２０の両端部には、接合部２２２，２２３が形成される。そして、接続プレート積層体１１２は、コイルプレート２２０を順次積層し、保持部材１５８で保持することで製作される。なお、コイルプレート２２０の厚さは、接続されるコイルプレート積層体１３８，１４４のコイルプレート１３６の厚さによって異なる。

同様に、図２６において、コイルプレート２２１の両端部には、段差部が形成され、この段差部の予め定められた塗布範囲に銀ナノペーストが塗布される。これにより、コイルプレート２２１の両端部に接合部２２３，２２４が形成される。そして、このコイルプレート２２１を順次積層し、保持部材で各コイルプレート２２１を保持することで、接続プレート積層体１１０が構成される。

そして、図２７は、ステータコア１０２の一方の端面上に接続プレート積層体１１２を装着したときの模式図である。

この図２７に示すように、各コイルプレート２２０が、コイルプレート積層体１４４を構成する各コイルプレート１３６と、コイルプレート積層体１３８を構成するコイルプレート１３６とを接続する。

具体的には、コイルプレート積層体１４４のコイルプレート１３６に形成された接合部１３４と、コイルプレート２２０に形成された接合部２２３とが接続され、コイルプレート積層体１３８のコイルプレート１３６の接合部１３４とコイルプレート２２０の接合部２２２とが接続される。

図２８は、ステータコア１０２の他方の端面上に接続プレート積層体１１０を装着したときの模式図である。

この図２８に示すように、コイルプレート積層体１４４のコイルプレート１３６に形成された接合部１３４と、コイルプレート２２１の接合部２２４とが接続され、コイルプレート積層体１３８のコイルプレート１３６に形成された接合部１３４と、コイルプレート２２１に形成された接合部２２５とが接続される。

図２９は、ステータ１００の製造工程の第６工程を示す斜視図である。この図２９に示すように、接続配線１１４がコイルプレートの端部に挿入される。すべての積層体ユニット１０８間（上下各２１箇所）に接続プレート積層体１１０，１１２が組付けられた後、接続配線１１４が積層体ユニット１０８に組付けられる。

より具体的には、接続配線１１４は、棒状の形状を有する。接続配線１１４の両端には、それぞれ接合部１９８，１９９を有する突出部がＬ字形状に形成される。接続配線１１４は、両端の接合部１９８，２００がコイルプレート積層体１３８，１４４のそれぞれのコイルプレートの端部の接合面に当接するように予め定められた形状に屈曲される。

１８本の接続配線１１４が、３ティース間隔毎のティースに巻回されたコイルを接続する。接続配線１１４の一方端は、ステータティース１０４に巻回されたコイルを構成するコイルプレートのうち最も軸中心側のコイルプレートの端部１６４に当接するように組付けられる。すなわち、接続配線１１４の一方端は、コイルプレート積層体１４４の最も軸中心側のコイルプレートの端部１６４に当接するように組付けられる。コイル端部１６４は、渡り部材１６０が接続されない端部である。

接続配線１１４の他方端は、ステータティース１０４から３ティース分だけ離れたティース１６８に巻回されたコイルのうち最も軸中心から離れた側のコイルプレートの端部１６６に当接するように組付けられる。すなわち、接続配線１１４の他方端は、コイルプレート積層体１３８の最も軸中心から離れた側のコイルプレートの端部１６６に当接するように組付けられる。

図３０は、ステータ１００製造工程の第７工程を示す斜視図であり、この図３０に示すように、端子部材１１６〜１２６がコイル端部に組付けられる。ステータコア１０２に挿入された積層体ユニット１０８のうち最も軸中心側であって、接続配線１１４も接続されないコイルプレートの端部には、端子部材１１６，１１８，１２０がそれぞれ組付けられる。

また、最も軸中心から離れた側であって、接続配線１１４も渡り部材１６０も接続されないコイルプレートの端部には、端子部材１２２，１２４，１２６がそれぞれ組付けられる。

以上のようにして、ステータコア１０２のスロット１０６に積層体ユニット１０８が組付けられ、積層体ユニット１０８間に接続プレート積層体１１０，１１２が組付けられ、接続配線１１４および端子部材１１６〜１２６が組付けられると、接合前のステータ１００が組み立てられる。

この後、多点同時接合処理が実施される。具体的には、組み立てられたステータ１００において、当接した各接合面同士を接合させる処理が実施される。すなわち、図３１に示すように、接続配線１１４あるいは端子部材１１６〜１２６および接続プレート積層体１１０，１１２が組付けられたすべてのコイルプレート積層体のコイル端部を径方向から挟みこむように（図３１の矢印の方向）に加圧した上で温度を上昇させることにより、多点同時接合処理が実施される。

温度が上昇することにより、銀ナノ粒子ペーストに含まれる銀ナノ粒子を被覆する保護層が分解して銀ナノ粒子が焼結する。また、加圧することにより、保護層が分解する際に生じるペースト内のガス等が接合部分から排除される。接合部分は、銀ナノ粒子ペーストが焼結して、金属結合により接合される。そのため、接合処理後においては、金属銀の融点約１０００℃付近まで加熱しないと接合部分は溶融しない。なお、銀ナノ粒子を被覆する保護層は、約２６０℃前後で分解するため、金属ナノ粒子は、約２６０℃前後で保護層が分解された後に低温で焼結する。したがって、加温は、コイルプレートに貼付された絶縁フィルムあるいはインシュレータが溶融する温度よりも小さい約２６０℃前後の予め定められた温度になるまで行なわれる。そのため、絶縁フィルムおよびインシュレータ１４０が溶融することはない。

図４に示すように、接合面同士の接合が完了したステータ１００のコイルエンド部に対して樹脂等の射出成形によりモールド処理が実施される。このとき、ステータコア１０２の外周面および端子部材１１６〜１２６の端子以外の部分がモールド樹脂１１３により覆われる。

モールド樹脂１１３をステータコア１０２に形成する際には、コイル１１１等が組み付けられたステータコア１０２を金型内に挿入した後、樹脂を金型内に注入することでモールド樹脂１１３が形成される。この際、モールド樹脂１１３は、スロット１０６内にも入り込む。

金型は、ステータティース１０４の内端面を支持する内金型を含み、この内金型は、上記図１４、図１６に示す内端面１１７を成形する内端面形成部を備えており、内端面１１７が成形される。なお、同様に、図１８に示す環状凹部１５９Ａ，１５９Ｂを形成することができる。

以上のようにして完成したステータ１００と回転子（図示せず）とからなる回転電機においては、端子部材１１６〜１２６のそれぞれに交流電力が供給されると、供給された電力に応じた磁界が発生する。回転子は、発生した磁界に基づいて回転力を得ることにより回転する。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。

本発明は、ステータおよび回転電機に関し、特に、コイルの占積率の向上が図られたステータおよび回転電機に好適である。

１００ ステータ、１０２ ステータコア、１０２ａ，１０２ｂ 軸方向端面、１０４ ステータティース、１０５Ｕ，１０５Ｗ 鍔部、１０６ スロット、１０７ ステータヨーク部、１０８ 積層体ユニット、１０９ 開口部、１１０Ｕ，１１２Ｕ 接続プレート積層体、１１１ コイル、１１１Ｕ Ｕ相コイル、１１１Ｖ Ｖ相コイル、１１１Ｗ Ｗ相コイル、１１２Ｕ 接続プレート積層体、１１３ モールド樹脂（樹脂部）、１１４ 接続配線、１１５Ａ，１１５Ｂ 環状部、１１６，１１８，１２０ 端子部材、１１７ａ，１１７ｂ 傾斜面、１１７ 内端面、１１９ 切欠部、１２１ 閉塞部、１４０ インシュレータ（絶縁部材）、１５５，１５６ 突出部、１５７ スリット、１５９Ａ，１５９Ｂ 環状凹部。

Claims (6)

1. 環状に形成されたステータヨーク部と、前記ステータヨーク部の内周面に周方向に間隔をあけて形成された複数のステータティースとを含み、前記ステータティース間にスロットが形成された環状のステータコアと、
   前記スロット内に挿入されたコイルと、
   前記スロット内に充填された樹脂部と、
   を備え、
   前記ステータコアの内周面には前記スロットの開口部が形成され、
   前記樹脂部の径方向内方側の内端面は、前記スロットの開口部よりも径方向外方側に位置する、ステータ。
2. 前記スロット内に収容され、前記スロットの内周面に沿って延びると共に、前記コイルの周面を取り囲むように形成された絶縁部材をさらに備え、
   前記絶縁部材には、前記ステータコアの中心線方向に延び、前記ステータティースの間から径方向内方に向けて開口するスリット部が形成され、
   前記絶縁部材は、前記スリット部を規定すると共に、径方向内方に向けて突出する第１突出部および第２突出部を含み、
   前記第１突出部および前記第２突出部は、前記スロットの開口縁部より径方向外方側に配置され、
   前記内端面は、前記スリット部の縁部を通る仮想開口面上または前記仮想開口面より径方向外方側に配置された、請求項１に記載のステータ。
3. 前記内端面には、凹部状の切欠部が形成された、請求項１または請求項２に記載のステータ。
4. 前記ステータコアは、該ステータコアの中心線方向に配列する第１軸方向端面と第２軸方向端面とを含み、
   前記内端面は、前記第１軸方向端面および前記第２軸方向端面から前記ステータコアの中心線方向の中央部に近づくにつれて、径方向外方に変位するように形成された、請求項１または請求項２にステータ。
5. 前記ステータコアは、中心線方向に配列する第１軸方向端面および第２軸方向端面を含み、
   前記樹脂部は、前記第１軸方向端面上と前記第２軸方向端面上との少なくとも一方に形成された環状部を含み、
   前記環状部の内周面に周方向に延びる環状凹部が形成された、請求項１から請求項４に記載のステータ。
6. 請求項１から請求項５に記載されたステータを備えた、回転電機。

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