JP4697545B2 - ステータ及び回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、内周側に突出するティースをステータ周方向に複数配列してなるステータコアと、前記ティース間に形成されるスロット内にコイル辺部が挿入されて配置されるコイルとを備えるステータ、及びそのステータを用いた回転電機に関する。

電動機又は発電機として用いられる回転電機に関し、一般的に、比較的出力の大きい回転電機のステータでは、予め所定形状の輪状に形成した型巻コイルが多く用いられている。このような型巻コイルは、その一対のコイル辺部をステータコアの径方向内側からスロット内に挿入することで組み付けられる。一方、コイルの組み付け後は、スロット内に挿入されたコイル辺部がステータ径方向内側に移動してロータと干渉することを防止するための構造が必要となる。しかし、上記のような型巻コイルを用いる場合、コイルのスロット占有率を維持しつつスロット内へのコイル辺部の挿入を可能にするためには、スロットのステータ径方向内側端の開口部付近に、コイル辺部の挿入の妨げとなるようなステータ周方向の突起を設けることができない。そこで、図１３に示すように、ステータコア１０１のスロット１０２の開口部付近におけるティース１０３の両側面に、ステータ軸方向に延びる溝１０４を設け、その溝１０４に沿ってスロット楔１０５を挿入することで、スロット１０２の開口部を閉塞する構成が用いられていた（例えば、特許文献１参照）。

特許３５１４９３９号公報（第３頁、第５図）

しかし、上記の構成では、ティース１０３の先端部（ステータ径方向内側端部）付近におけるステータ軸方向の全域に、ティース１０３のステータ周方向の幅を狭くする溝１０４が設けられている。この溝１０４は、ティース１０３の先端部付近の断面積を小さくし、磁気抵抗を大きくする。すなわち、このような溝１０４を設けると、ティース１０３の内部を通過する磁束の流れが妨げられ、溝１０４が存在しない場合に比べて回転電機の性能が低下するという問題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スロット内へのコイル辺部の挿入の容易性を確保しつつ、コイルのステータ径方向内側への移動を規制でき、更にティースの磁気抵抗の増加を抑えることができるステータ及びそのステータを用いた回転電気を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る、内周側に突出するティースをステータ周方向に複数配列してなるステータコアと、前記ティース間に形成されるスロット内にコイル辺部が挿入されて配置されるコイルとを備えるステータの特徴構成は、前記ティースが、前記スロットに面する側面に係合凹部を備えるとともに、前記ティースの先端部から基端部に至るまでの全域で、先端部のステータ周方向断面積以上のステータ周方向断面積を備え、前記係合凹部は、前記ティースの幅方向でもある前記ステータ周方向の深さの最も深い位置が、前記ステータの軸心を通る前記ティースの幅方向中心面に平行であって前記先端部の幅方向端縁を通る仮想面より前記ティースの幅方向外側に位置するように形成され、前記コイルが、前記コイル辺部の前記係合凹部に対応する位置に、前記係合凹部内に突出して係合する弾性凸部を備える点にある。

この特徴構成によれば、コイルのコイル辺部がスロット内に挿入された状態で、弾性凸部がティースの側面に備えられた係合凹部内に突出して係合するので、コイルのステータ径方向内側への移動を規制することができる。またこれにより、スロットの開口部付近にコイルのステータ径方向内側への移動を規制するためのステータ周方向の突起を設ける必要がなくなるので、スロット内へのコイル辺部の挿入を容易に行うことができる。更に、前記ティースが、その先端部のステータ周方向断面積を最小として、その先端部から基端部に至るまでの全域でそれ以上のステータ周方向断面積を備えるように構成されているので、係合凹部を設けることによるティースの磁気抵抗の増加を抑えることができる。

具体的には、前記ティースは、前記先端部から前記基端部へ向かうに従ってステータ周方向の幅が広くなるように形成されており、前記係合凹部は、前記ティースの前記先端部のステータ周方向の幅より拡幅された拡幅領域内に収まるように形成されていると好適である。

このように構成すれば、ティースの前記側面に係合凹部を設けた場合であっても、ティースの断面積に関して、その先端部から基端部に至るまでの全域で、先端部のステータ周方向断面積以上のステータ周方向断面積を備えるように構成することができる。したがって、係合凹部を設けることによるティースの磁気抵抗の増加を抑えることができる。

また、本発明は、コイルが、予め所定形状の輪状に形成した型巻コイルである場合に特に適している。
すなわち、スロットの開口部付近にコイルのステータ径方向内側への移動を規制するためのステータ周方向の突起が設けられていないので、型巻コイルの場合に、コイルのスロット占有率を維持するためにコイル辺部のステータ径方向の幅を最大限確保しつつ、スロット内へのコイル辺部の挿入を容易に行うことができる。

また、前記コイルは、前記コイル辺部にステータ径方向内側から被せられるシート部材を備え、前記弾性凸部は、前記係合凹部に対応する位置において前記シート部材の一部を前記係合凹部側へ突出させるように折り曲げて形成されていると好適である。
このように構成すれば、前記コイル辺部に被せたシート部材の一部を折り曲げてなる比較的簡易な構成により、前記弾性凸部を設けることができる。

より具体的には、前記弾性凸部は、前記シート部材における前記ティースの前記側面に沿って配置される部分のステータ径方向外側端部の折返しにより形成されていると好適である。

また、前記シート部材は、前記コイル辺部の周囲に巻き付けられる絶縁シートであると好適である。
コイル辺部の周囲に絶縁シートを巻き付けることにより、コイルとステータコアとの絶縁を確保する構成は一般的に用いられている。したがって、本構成によれば、前記弾性凸部を設けるために新たな部材を必要とせず、低コストで前記弾性凸部を構成することができる。

また、前記コイルは、前記コイル辺部が樹脂モールドされてなり、前記弾性凸部は、前記係合凹部に対応する位置に、前記樹脂モールドにより前記係合凹部側へ突出形成されている構成とすると好適である。

このように構成すれば、コイル辺部が樹脂モールドされる際に、同時に前記弾性凸部も成形することができる。したがって、前記弾性凸部を設けるために新たな部材等を必要とせず、低コストで前記弾性凸部を構成することができる。

また、 前記コイルは、前記ティースに外嵌される樹脂ボビンに導線を巻回して構成され、前記弾性凸部は、前記樹脂ボビンの内周面の前記係合凹部に対応する位置に、前記係合凹部側へ突出するように設けられている構成とすると好適である。

このように構成すれば、樹脂ボビンをステータコアのティースに外嵌することにより、樹脂ボビンの内周面に設けられた弾性凸部が係合凹部内に突出して係合する。したがって、樹脂ボビンに導線を巻回して構成されるコイルを用いる場合についても、当該コイルのステータ径方向内側への移動を規制することができる。

本発明に係る回転電機の特徴構成は、上記の各構成を備えたステータと、このステータに対して相対回転可能に保持されるロータとを備える点にある。

この特徴構成によれば、コイルのステータ径方向内側への移動を規制しつつ、ティースの磁気抵抗の増加を抑えることができる。したがって、高性能な回転電機を実現することができる。

〔第一の実施形態〕
本発明の第一の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る回転電機１の全体構成を示す断面図である。この回転電機１は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相交流の入出力を行う電動機及び発電機として機能する同期機（同期電動機、同期発電機）である。また、図２は、回転電機１のステータ２の構成を示す斜視図である。この図に示すように、このステータ２は、内周側に突出するティース５をステータ周方向Ｄ１に複数配列してなるステータコア３と、ティース５間に形成されるスロット６内にコイル辺部４ａが挿入されて配置されるコイル４とを備えている。そして、図３から図５に示すように、このステータ２は、コイル４のステータ径方向Ｄ２内側への移動を規制するための構成として、ティース５が係合凹部７を備え、コイル４が係合凹部７に係合する弾性凸部８を備えている。本発明は、このようなコイル４のステータ径方向Ｄ２内側への移動を規制するための構成に特徴を有するものである。以下、回転電機１の各部の構成について詳細に説明する。

１．回転電機１の構成
図１に示すように、回転電機１は、本例ではステータ２、ロータ１１、及びハウジング１２を備えている。ステータ２は、回転電機１の電機子を構成する。このステータ２は、ハウジング１２の内周面に固定されている。ステータ２の構成については後に詳細に説明する。また、ステータ２の径方向内側には、永久磁石を備えた界磁としてのロータ１１が、ステータ２に対して相対回転可能に配置される。このロータ１１は、その回転軸１１ａが、軸受１２ａを介してハウジング１２に対して回転可能に保持されている。ハウジング１２は、軸方向両側に壁部１２ｂが設けられた円筒形状に形成されている。そして、壁部１２ｂの径方向中央部に軸受１２ａが取り付けられている。なお、図１に示す例では、一方（図における左側）の壁部１２ｂがハウジング１２の本体部から分離可能とされている。

２．ステータ２の全体構成
図２に示すように、このステータ２は、内周側に突出するティース５をステータ周方向Ｄ１に複数配列してなるステータコア３を備えるとともに、ティース５間に形成されるスロット６内にコイル辺部４ａが挿入されて配置されるコイル４をステータ周方向Ｄ１に複数配列して構成される。

ステータコア３は、複数枚の電磁鋼板を積層して構成されており、略円筒形状に形成されている。また、ステータコア３の内周面には、内周側（ステータ径方向Ｄ２の内側）に突出する複数のティース５が、所定の周方向間隔で配列されている。各ティース５はステータ軸方向Ｄ３に沿って同じ断面形状に形成されている。各ティース５の形状に関しては、後に詳細に説明する。本例では、ステータコア３の全周で２４個のティース５が設けられている。また、各ティース５間には、ステータ軸方向Ｄ３に延びる複数のスロット６が、ティース５の幅に相当する間隔で設けられている。各スロット６は同じ断面形状であって、所定の幅及び深さを有している。

３．本実施形態の特徴構成
次に、本実施形態の特徴構成である、コイル４並びにティース５及びスロット６の構成について詳細に説明する。図３は、本実施形態に係るステータ２のスロット６内のコイル４及び絶縁シート９の配置を示す断面図である。図４は、本実施形態に係るステータコア３のティース５の形状を示す斜視図である。また、図５は、コイル４及び絶縁シート９の構成を示す斜視図である。これらの図に示すように、本実施形態においては、ティース５は、スロット６に面する側面に係合凹部７を備えるとともに、ティース５の先端部５ａから基端部５ｂに至るまでの全域で、先端部５ａのステータ周方向断面積Ｓａ（図４参照）以上のステータ周方向断面積を備えている。また、コイル４は、コイル辺部４ａの係合凹部７に対応する位置に、係合凹部７内に突出して係合する弾性凸部８を備えている。

各ティース５は、ここでは、図３及び図４に示すように、先端部５ａから基端部５ｂへ向かうに従ってステータ周方向Ｄ１の幅ｗ５が広くなるように形成されている。すなわち、本例では、ティース５は、係合凹部７が形成されている部分を除き、先端部５ａの幅ｗ５ａより基端部５ｂの幅ｗ５ｂが広い断面略台形状に形成されている。

そして、各ティース５のスロット６に面する両側面に係合凹部７が形成されている。本例では、係合凹部７は、断面略楔状に形成されている。より具体的には、ティース５の側面における係合凹部７を構成する部分の断面形状が、ティース５の側面における他の部分に対して斜行した略Ｌ字状となるように形成されている。そして、これにより係合凹部７のステータ径方向Ｄ２の内側端部付近に段差部７ａが形成されている。この段差部７ａは、後述するように、弾性凸部８の先端部８ａが当接して係止される当接面を構成する。また、本例では、係合凹部７は、ティース５のステータ軸方向Ｄ３の全域に同じ様に形成されている。すなわち、ティース５は、係合凹部７も含めて、ステータ軸方向Ｄ３のいずれの位置においても同じ断面形状となるように形成されている。

また、係合凹部７は、ティース５の先端部５ａのステータ周方向Ｄ１の幅ｗ５ａより拡幅された拡幅領域Ａ内に収まるように形成されている。ここで、拡幅領域Ａは、具体的には、図３に網掛けハッチングを施して示すように、ステータ２の軸心Ｏ（図２参照）を通るティース５の幅方向中心面Ｐｃに平行であって先端部５ａの幅方向（ステータ周方向Ｄ１）端縁を通る仮想面Ｐｖに対して、ティース５の幅方向外側の領域である。そして、係合凹部７は、そのステータ周方向Ｄ１の深さｄ７の最も深い位置が、仮想面Ｐｖよりティース５の幅方向外側に位置するように形成することで、拡幅領域Ａ内に収まるように形成されている。ところで、上記のとおり、ティース５は、先端部５ａから基端部５ｂへ向かうに従ってステータ周方向Ｄ１の幅ｗ５が広くなるように、先端部５ａの幅ｗ５ａより基端部５ｂの幅ｗ５ｂが広い断面略台形状に形成されている。したがって、本例では、係合凹部７は、そのステータ周方向Ｄ１の深さを大きく確保できるように、拡幅領域Ａが広くなっているティース５の基端部５ｂ近傍、すなわちスロット６のステータ径方向Ｄ２外側の領域に設けられている。

上記のように、係合凹部７が、ティース５の先端部５ａのステータ周方向Ｄ１の幅ｗ５ａより広く形成された基端部５ｂ側の拡幅領域Ａに収まるように形成されている。また、ティース５はステータ軸方向Ｄ３のいずれの位置においても同じ断面形状を有している。これらにより、ティース５は、その先端部５ａから基端部５ｂに至るまでの全域で、先端部５ａのステータ周方向断面積Ｓａ（図４参照）以上のステータ周方向断面積を備えることになる。したがって、係合凹部７を設けることによりティース５の断面積の小さい箇所ができることがなく、ティース５の磁気抵抗の増加を抑えることができる構成となっている。

コイル４は、ここでは、図５に示すように、導線４１を複数回巻回して構成された型巻コイルである。このコイル４は、直線状に形成された一対のコイル辺部４ａと、一対のコイル辺部４ａ間をつなぐコイル端部４ｂとを有して構成されている。そして、図２に示すように、各コイル辺部４ａは、ステータコア３のスロット６内にそれぞれ挿入されて配置される。本例では、一つのスロット６に一つのコイル辺部４ａが収められている。また、コイル端部４ｂは、ステータコア３の軸方向Ｄ３の両端部から突出するように配置されている。なお、図２では、煩雑さを避けるために一部のコイル４のコイル端部４ｂのみを示し、他のコイル４はその断面のみを示している。そして、ステータ２の全体では、ステータ周方向Ｄ１に沿って複数個（本例では、１２個）のコイル４が配列されている。

そして、図３及び図５に示すように、コイル４のコイル辺部４ａの周囲には、それぞれ絶縁シート９が巻き付けられている。本例では、絶縁シート９は、第一絶縁シート９１と第二絶縁シート９２とを組み合わせて構成されている。すなわち、第二絶縁シート９２は、断面略コの字状に形成され、コイル辺部４ａのステータ径方向外側面及び両側面の一部を覆うように巻き付けられている。第一絶縁シート９１は、第二絶縁シート９２よりもステータ径方向Ｄ２の深さが大きい断面略コの字状に形成され、コイル辺部４ａのステータ径方向内側面及び両側面の大半を覆うように巻き付けられている。この際、第一絶縁シート９１の側面部分は、第二絶縁シート９２の側面部分よりもステータ周方向Ｄ１外側に被せるように重複して配置されている。そして、第一絶縁シート９１と第二絶縁シート９２とは、側面部分の重複領域において、互いに分離しないように接着剤等により仮止めされていると好適である。本例では、第一絶縁シート９１が、コイル辺部４ａにステータ径方向Ｄ２内側から被せられるシート部材として機能する。なお、この絶縁シート９（第一絶縁シート９１及び第二絶縁シート９２）の材質としては、例えば、ポリアミド樹脂を原料とした耐熱シート２枚を接着剤にて接合した三層構造の複合シート等を用いることができる。

そして、係合凹部７に対応する位置において、絶縁シート９の一部を係合凹部７側へ突出させるように折り曲げることにより、弾性凸部８が形成されている。本例では、弾性凸部８は、第一絶縁シート９１におけるティース５の側面に沿って配置される部分のステータ径方向外側端部を、断面Ｖ字状に折り返すことにより形成されている。すなわち、弾性凸部８は、第一絶縁シート９１を折り曲げてなる基部８ｂの弾性を利用して、ステータ周方向Ｄ１に突出又は後退可能に形成されている。そして、図３に示すように、弾性凸部８の先端部８ａが、係合凹部７内に突出した状態で、係合凹部７の段差部７ａに当接して係止される。これにより、コイル辺部４ａがステータ径方向Ｄ２内側に移動することが規制される。一方、コイル辺部４ａのスロット６内への挿入時には、弾性凸部８は、コイル辺部４ａの側面と略平行な状態となり得るので、コイル辺部４ａをスロット６内に容易に挿入することができる。

〔第二の実施形態〕
次に、本発明の第二の実施の形態について説明する。図６は、本実施形態に係るステータ２のスロット６内のコイル４、絶縁シート９及び係止用シート部材１６の配置を示す断面図である。図７は、本実施形態に係るステータコア３のティース５の形状を示す斜視図である。また、図８は、コイル４、絶縁シート９及び係止用シート部材１６の構成を示す斜視図である。これらの図に示すように、本実施形態に係るステータ２は、弾性凸部８が絶縁シート９ではなく、絶縁シート９の外側に設けられる係止用シート部材１６に形成されている点で上記第一の実施形態と異なる。また、この係止用シート部材１６に形成された弾性凸部８の形状に合わせて、係合凹部７の形状も異なるものとなっている。以下、これらの上記第一の実施形態との相違点に関して詳細に説明する。

本実施形態においては、図７に示すように、係合凹部７は、ティース５のスロット６に面する側面におけるステータ軸方向Ｄ３の一部に形成されている。すなわち、上記第一の実施形態のように、係合凹部７がティース５のステータ軸方向Ｄ３全域に形成されておらず、ステータ軸方向Ｄ３の一部のみに形成されている。本例では、係合凹部７は、ティース５のステータ軸方向Ｄ３の中央部に形成されている。したがって、ティース５は、ステータ軸方向Ｄ３の位置により異なる断面形状となるように形成されている。このような係合凹部７は、ステータコア３を構成するために積層される複数枚の電磁鋼板の中の一部の電磁鋼板の形状を、他の電磁鋼板の形状と異ならせることにより形成することができる。すなわち、本例の場合であれば、ステータ軸方向Ｄ３の中央部に積層される、係合凹部７のステータ軸方向Ｄ３の高さｈ７に相当する枚数の電磁鋼板の形状を、他の電磁鋼板に対して異ならせる。具体的には、それら中央部の電磁鋼板について、ティース５の基端部５ｂ側の一部が、係合凹部７の深さｄ７（図６参照）分だけティース５の幅方向内側に後退した形状とする。なお、係合凹部７の断面形状及びステータ径方向Ｄ２の配置等のその他の構成については、上記第一の実施形態と同様である。

図６及び図８に示すように、コイル４のコイル辺部４ａの周囲には、それぞれ絶縁シート９が巻き付けられているとともに、コイル辺部４ａのステータ径方向内側から係止用シート部材１６が被せられている。本例では、絶縁シート９は、一枚で構成されている。そして、この絶縁シート９は、コイル辺部４ａの全周囲を覆うように巻き付けられ、コイル辺部４ａの一方の側面で重複するように配置されている。また、絶縁シート９の側面部分の重複領域において、互いに分離しないように接着剤等により仮止めされていると好適である。

係止用シート部材１６は、ステータ径方向Ｄ２の深さが大きい略コの字状に形成された帯状部材により構成されている。この係止用シート部材１６の材質としては、例えば、金属板、合成樹脂板、上記と同様の絶縁シート等を用いることができる。そして、この係止用シート部材１６は、絶縁シート９が巻き付けられたコイル辺部４ａに、ステータ径方向Ｄ２内側から被せられて配置される。これにより、係止用シート部材１６の略コの字状を構成する３つの辺は、それぞれコイル辺部４ａのステータ径方向内側面及び両側面に絶縁シート９を介して接するように配置されることになる。本例では、この係止用シート部材１６が本発明におけるシート部材として機能する。

そして、係合凹部７に対応する位置において、係止用シート部材１６の一部を係合凹部７側へ突出させるように折り曲げることにより、弾性凸部８が形成されている。本例では、弾性凸部８は、係止用シート部材１６におけるティース５の側面に沿って配置される部分のステータ径方向外側端部を、断面Ｖ字状に折り返すことにより形成されている。すなわち、弾性凸部８は、係止用シート部材１６を折り曲げてなる基部８ｂの弾性を利用して、ステータ周方向Ｄ１に突出又は後退可能に形成されている。そして、図６に示すように、弾性凸部８の先端部８ａが、係合凹部７内に突出した状態で、係合凹部７の段差部７ａに当接して係止される。これにより、コイル辺部４ａがステータ径方向Ｄ２内側に移動することが規制される。一方、コイル辺部４ａのスロット６内への挿入時には、弾性凸部８は、コイル辺部４ａの側面と略平行な状態となり得るので、コイル辺部４ａをスロット６内に容易に挿入することができる。

〔第三の実施形態〕
次に、本発明の第三の実施の形態について説明する。図９は、本実施形態に係るステータ２のスロット６内のコイル４の配置を示す断面図である。また、図１０は、コイル４の構成を示す斜視図である。これらの図に示すように、本実施形態に係るステータ２は、コイル４のコイル辺部４ａが樹脂モールドされてなり、弾性凸部８も樹脂モールドにより形成されている点で、上記第一の実施形態とは異なる。なお、本実施形態に係る係合凹部７の構成は、上記第二の実施形態に係る図７に示す構成と同様である。以下、上記第一の実施形態との相違点に関して詳細に説明する。

図９及び図１０に示すように、コイル４のコイル辺部４ａは、スロット６の形状に適合する略矩形断面の柱状となるように、樹脂モールドにより、コイル辺部４ａを構成する導線４１の束をモールド樹脂Ｍで一体的に固めて成形されている。そして、ティース５に設けられた係合凹部７に対応する位置に、樹脂モールドにより、モールド樹脂Ｍを係合凹部７側へ突出形成することで弾性凸部８が構成されている。本例では、弾性凸部８は、コイル辺部４ａの両側面からステータ径方向Ｄ２内側へ斜めに延出された矩形の平板状に形成されている。この弾性凸部８は、そのコイル辺部４ａの側面と接続される基部８ｂ付近におけるモールド樹脂Ｍの弾性を利用して、ステータ周方向Ｄ１に突出又は後退可能に形成されている。なお、この弾性凸部８は、コイル辺部４ａの樹脂モールドと同時に、同じモールド樹脂Ｍで一体的に成形されている。そして、図９に示すように、弾性凸部８の先端部８ａが、係合凹部７内に突出した状態で、係合凹部７の段差部７ａに当接して係止される。これにより、コイル辺部４ａがステータ径方向Ｄ２内側に移動することが規制される。

また、弾性凸部８に対向するコイル辺部４ａ側には、弾性凸部８がステータ周方向Ｄ１に後退したときのコイル辺部４ａの側面からの突出を少なくするための四角形の凹部８ｃが樹脂モールドにより形成されている。これによりコイル辺部４ａのスロット６内への挿入時には、弾性凸部８は、コイル辺部４ａの側面と略平行な状態となり得るので、コイル辺部４ａをスロット６内に容易に挿入することができる。

〔第四の実施形態〕
次に、本発明の第四の実施の形態について説明する。図１１は、本実施形態に係るステータ２のスロット６内のコイル４の配置を示す断面図である。また、図１２は、コイル４の構成を示す斜視図である。これらの図に示すように、本実施形態に係るステータ２は、コイル４がティース５に外嵌される樹脂ボビン１７に導線４１を巻回して構成され、弾性凸部８が、樹脂ボビン１７の内周面の係合凹部７に対応する位置に、係合凹部７側へ突出するように設けられている点で、上記第一の実施形態とは異なる。なお、本実施形態に係る係合凹部７の構成は、上記第二の実施形態に係る図７に示す構成と同様である。以下、上記第一の実施形態との相違点に関して詳細に説明する。

図１１及び図１２に示すように、コイル４は、樹脂ボビン１７に導線４１を巻回して構成されている。樹脂ボビン１７は、略長方形断面の筒状のボビン本体１７ａと、このボビン本体１７ａの両端部に設けられたフランジ部１７ｂと、を有して構成されている。導線４１は、ボビン本体１７ａの外周に巻回されている。そして、図１１に示すように、樹脂ボビン１７の内周側の略長方形断面の内部空間にティース５が挿入された状態で、樹脂ボビン１７はティース５に外嵌される。本例では、ボビン本体１７ａの長辺に沿って配置されている部分が、スロット６内に配置されるコイル辺部４ａを構成する。また、ボビン本体１７ａの端辺に沿って配置されている部分が、ステータコア３の軸方向Ｄ３の両端部から突出するコイル端部４ｂを構成する。

そして、樹脂ボビン１７の内周面１７ｃの係合凹部７に対応する位置に、係合凹部７側へ突出するように弾性凸部８が設けられている。本例では、弾性凸部８は、樹脂ボビン１７の内周面１７ｃにおけるステータ周方向Ｄ１に対向する２個の面からステータ径方向Ｄ２内側へ斜めに延出された矩形の平板状に形成されている。この弾性凸部８は、樹脂ボビン１７の内周面１７ｃと接続される基部８ｂ付近における樹脂の弾性を利用して、ステータ周方向Ｄ１に突出又は後退可能に形成されている。なお、この弾性凸部８は、樹脂ボビン１７の成形と同時に、同じ樹脂で一体的に成形されている。そして、図１１に示すように、弾性凸部８の先端部８ａが、係合凹部７内に突出した状態で、係合凹部７の段差部７ａに当接して係止される。これにより、コイル４がステータ径方向Ｄ２内側に移動することが規制される。

また、弾性凸部８に対向する樹脂ボビン１７の内周面１７ｃ側には、弾性凸部８がステータ周方向Ｄ１に後退したときの内周面１７ｃからの突出を少なくするための四角形の凹部８ｃが樹脂モールドにより形成されている。これにより樹脂ボビン１７をティース５に外嵌する際には、弾性凸部８は、内周面１７ｃと略平行な状態となり得るので、樹脂ボビン１７をティース５に容易に外嵌させることができる。

〔その他の実施形態〕
（１）上記の各実施形態では、図３に示すように、ティース５の幅方向両側の係合凹部７が、いずれもティース５の先端部５ａのステータ周方向Ｄ１の幅ｗ５ａより拡幅された拡幅領域Ａ内に収まるように形成されている場合について説明した。しかし、係合凹部７の構成はこれに限定されない。すなわち、係合凹部７を設けた場合においても、ティース５の先端部５ａから基端部５ｂに至るまでの全域で、先端部５ａのステータ周方向断面積Ｓａ（図４参照）以上のステータ周方向断面積を備えていれば、ティース５の磁気抵抗の増加を抑えることができる。したがって、例えば、ティース５の幅方向両側の係合凹部７のいずれか一方の深さを深くし、拡幅領域Ａよりティース５の幅方向内側までに入り込む深さに形成した場合であっても、他方の係合凹部７の深さをその分浅く形成すればよい。また、一つのティース５の両側面に形成される係合凹部７のステータ径方向Ｄ２の位置を異ならせて配置しても好適である。これらのように構成すれば、ステータ径方向Ｄ２の各位置におけるステータ周方向断面積を、ティース５の先端部５ａのステータ周方向断面積Ｓａ以上に確保することができ、ティース５の磁気抵抗の増加を抑えることができる。

（２）上記の第一及び第二の実施形態では、シート部材としての絶縁シート９又は係止用シート部材１６のステータ径方向外側端部を折り返すことにより弾性凸部８を形成する場合について説明した。しかし、弾性凸部８の構成はこれに限定されない。すなわち、係合凹部７に対応する位置においてシート部材の一部を、例えば山型に折り曲げることによって弾性凸部８を形成することも好適な実施形態の一つである。同様に、上記の第三及び第四の実施形態においても、樹脂により成形された弾性凸部８の形状を、山型の凸状に形成することも好適な実施形態の一つである。

（３）上記の第三の実施形態では、弾性凸部８は、樹脂モールドに用いるモールド樹脂Ｍで形成される場合について説明した。しかし、弾性凸部８の構成はこれに限定されない。例えば、弾性凸部８を金属板等のモールド樹脂Ｍとは異なる部材とし、これをモールド型内に配置した状態でコイル辺部４ａの樹脂モールドを行うことにより、弾性凸部８をコイル辺部４ａに一体的に形成することも好適な実施形態の一つである。同様に、上記第四の実施形態についても、弾性凸部８を樹脂ボビン１７の樹脂とは異なる部材とし、樹脂ボビン１７の成形時に一体的に形成することも好適な実施形態の一つである。

（４）上記の各実施形態では、回転電機１が同期機である場合を例として説明した。しかし、本発明は、回転電機が誘導電動機や誘導発電機等の誘導機である場合等にも好適に用いることができる。

本発明は、電動機又は発電機として用いられる回転電機のステータ、及びそれを用いた回転電機に適用することが可能である。

本発明の実施形態に係る回転電機の全体構成を示す断面図 本発明の実施形態に係る回転電機のステータの構成を示す斜視図 本発明の第一の実施形態に係るスロット内のコイル及び絶縁シートの配置を示す断面図で 本発明の第一の実施形態に係るステータコアのティースの形状を示す斜視図 本発明の第一の実施形態に係るコイル及び絶縁シートの構成を示す斜視図 本発明の第二の実施形態に係るスロット内のコイル、絶縁シート及び係止用シート部材の配置を示す断面図 本発明の第二の実施形態に係るステータコアのティースの形状を示す斜視図 本発明の第二の実施形態に係るコイル、絶縁シート及び係止用シート部材の構成を示す斜視図 本発明の第三の実施形態に係るスロット内のコイルの配置を示す断面図 本発明の第三の実施形態に係るコイルの構成を示す斜視図 本発明の第四の実施形態に係るスロット内のコイルの配置を示す断面図 本発明の第四の実施形態に係るコイルの構成を示す斜視図 背景技術に係るステータの構成を示す断面図

符号の説明

１：回転電機
２：ステータ
３：ステータコア
４：コイル
４ａ：コイル辺部
４１：導線
５：ティース
５ａ：ティースの先端部
５ｂ：ティースの基端部
６：スロット
７：係合凹部
８：弾性凸部
９：絶縁シート
９１：第一絶縁シート（シート部材）
１１：ロータ
１６：係止用シート部材（シート部材）
１７：樹脂ボビン
Ａ：拡幅領域
Ｄ１：ステータ周方向
Ｄ２：ステータ径方向
Ｓａ：ティースの先端部のステータ周方向断面積
ｗ５：ティースの幅
ｗ５ａ：ティースの先端部の幅

Claims (9)

1. 内周側に突出するティースをステータ周方向に複数配列してなるステータコアと、前記ティース間に形成されるスロット内にコイル辺部が挿入されて配置されるコイルとを備えるステータであって、
   前記ティースは、前記スロットに面する側面に係合凹部を備えるとともに、前記ティースの先端部から基端部に至るまでの全域で、先端部のステータ周方向断面積以上のステータ周方向断面積を備え、
   前記係合凹部は、前記ティースの幅方向でもある前記ステータ周方向の深さの最も深い位置が、前記ステータの軸心を通る前記ティースの幅方向中心面に平行であって前記先端部の幅方向端縁を通る仮想面より前記ティースの幅方向外側に位置するように形成され、
   前記コイルは、前記コイル辺部の前記係合凹部に対応する位置に、前記係合凹部内に突出して係合する弾性凸部を備えるステータ。
2. 前記ティースは、前記先端部から前記基端部へ向かうに従ってステータ周方向の幅が広くなるように形成されており、
   前記係合凹部は、前記ティースの前記先端部のステータ周方向の幅より拡幅された拡幅領域内に収まるように形成されている請求項１に記載のステータ。
3. 前記コイルは、予め所定形状の輪状に形成した型巻コイルである請求項１又は２に記載のステータ。
4. 前記コイルは、前記コイル辺部にステータ径方向内側から被せられるシート部材を備え、
   前記弾性凸部は、前記係合凹部に対応する位置において前記シート部材の一部を前記係合凹部側へ突出させるように折り曲げて形成されている請求項１から３のいずれか一項に記載のステータ。
5. 前記弾性凸部は、前記シート部材における前記ティースの前記側面に沿って配置される部分のステータ径方向外側端部の折返しにより形成されている請求項４に記載のステータ。
6. 前記シート部材は、前記コイル辺部の周囲に巻き付けられる絶縁シートである請求項４又は５に記載のステータ。
7. 前記コイルは、前記コイル辺部が樹脂モールドされてなり、
   前記弾性凸部は、前記係合凹部に対応する位置に、前記樹脂モールドにより前記係合凹部側へ突出形成されている請求項１から３のいずれか一項に記載のステータ。
8. 前記コイルは、前記ティースに外嵌される樹脂ボビンに導線を巻回して構成され、
   前記弾性凸部は、前記樹脂ボビンの内周面の前記係合凹部に対応する位置に、前記係合凹部側へ突出するように設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載のステータ。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のステータと、このステータに対して相対回転可能に保持されるロータとを備える回転電機。

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