JP5603646B2 - ステータおよびステータの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、ステータおよびステータの製造方法に関するものである。

近年、燃料電池自動車やハイブリッド自動車、電気自動車など、車両駆動用の電動機を搭載した車両が次々と開発されている。電動機としては、軸線周りに回転自在に支持されるとともに、永久磁石が配設されたロータと、ロータの周囲に配置されるとともに、コイルが配されたステータとを備えたものが一般的である。ここで、コイルを形成する導線の巻き回し方法としては、分布巻や集中巻、トロイダル巻等が知られている。

ところで、ステータコアに導線を巻き回してコイルを形成する際、ステータコアと導線との間で電気絶縁を行う必要がある。
特許文献１には集中巻のステータが記載されており、ステータコアはステータ片（本願の分割コアに相当）をリング状に配列して構成される。また、ステータ片は、ケイ素鋼板を積層して構成されたステータコア歯（本願のティースに相当）と、ステータコア歯の歯部を挟むように対向配置されて相互に嵌合する一対のボビン状インシュレータ（本願のインシュレータに相当）と、ボビン状インシュレータを介してステータコア歯の歯部に巻き回されたステータコイル（本願のコイルに相当）と、により構成される。特許文献１では、一対のインシュレータでステータコアを挟み、両インシュレータでステータコアを覆うことにより、ステータコアと導線との間で電気絶縁を確保できる。

特開２００１−２５１８７号公報

ステータ片を構成する複数のケイ素鋼板（本願の磁性板に相当）は、それぞれ厚みに誤差を有している。そのため、ケイ素鋼板を積層して複数のステータ片を形成すると、各ステータ片で積層方向に寸法ばらつきが生じる。ここで、特許文献１の両インシュレータは、ステータ片の積層方向に対向配置されて嵌合しており、各ステータ片の積層方向における寸法ばらつきを吸収できる構造となっている。しかし、インシュレータでステータコアを挟み込む構造とすると、１個のステータ片につきインシュレータが少なくとも２個必要となるため部品点数が多くなる。また、ステータコアへの組み付け作業も煩雑となってしまう。

一方、１個のステータ片につき１個の円環状のインシュレータを用い、ステータコアを覆うことも考えられる。しかし、円環状のインシュレータでは積層方向の寸法ばらつきを吸収するのは困難である。特に、出力の大きい電動機ではケイ素鋼板の積層枚数が多くなるため、各ステータ片の積層方向における寸法ばらつきも大きくなる。したがって、各ステータ片の寸法ばらつきにより、インシュレータをステータ片に固定できない虞がある。

そこで本発明は、ステータコアの寸法ばらつきを吸収して確実にインシュレータをステータコアに固定できるステータおよびステータの製造方法の提供を課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明のステータ（例えば、実施形態におけるステータ２１）は、円環状に形成されたステータコア（例えば、実施形態におけるステータコア４１）と、導線（例えば、実施形態における導線３５）が巻き回されて形成されるコイル（例えば、本実施形態におけるコイル２０）と、前記ステータコアと前記コイルとの間に配置される略筒状のインシュレータ（例えば、実施形態におけるインシュレータ５０）と、を有するステータであって、前記インシュレータは、前記ステータコア側に設けられる内壁（例えば、本実施形態における内壁８１）と、前記コイル側に設けられる外壁（例えば、本実施形態における外壁８３）と、前記内壁と前記外壁とで形成される中空部（例えば、本実施形態における中空部８５）と、を有しており、前記内壁および前記ステータコアの外周面のうち少なくとも一方には、前記インシュレータの径方向に突出した凸部（例えば、本実施形態における凸部８７）が形成され、前記径方向の内側から前記径方向の外側に向かって、前記ステータコア、前記凸部、前記内壁、前記中空部、前記外壁、前記コイルの順で並んでおり、前記内壁が前記径方向の外側に撓んでいることを特徴とする。
本発明によれば、インシュレータの内壁が、インシュレータの径方向の外側に撓むので、ステータコアの寸法ばらつきを吸収することができる。また、内壁が撓んで発生する弾性復元力により、ステータコアはインシュレータの内壁とはステータコアを挟んで反対側の面に押し付けられるので、インシュレータをステータコアに安定して固定できる。したがって、ステータコアの寸法ばらつきを吸収して確実にインシュレータをステータコアに固定できる。また、ステータコアはインシュレータの内壁とはステータコアを挟んで反対側の面に押し付けられるので、振動によるステータコアとインシュレータとのがたつきを抑制でき、ステータコアにインシュレータが繰り返し衝突してインシュレータが破損するのを防止することができる。
また、一般にコイルを形成する導線は、曲げＲによる巻太りが発生するため、前記径方向におけるインシュレータの一部の肉厚を、巻太りに対応して厚くすることになる。そこで、肉厚の厚い部分に本発明の中空部を形成すれば、デッドスペースを有効に活用してステータの大型化を抑制することができる。
また、特許文献１の場合、コイルとステータコアとの確実な電気絶縁を確保するために、一対のインシュレータの嵌合部分では、両インシュレータをコイルの径方向に重ねる必要があった。しかし、本発明によれば、インシュレータは１部品で略筒状に形成されているので、コイルとステータコアとの確実な電気絶縁を確保することができる。さらに、インシュレータを重ねる構造ではないので、インシュレータを薄く形成することができ、導線の占積率を上げることができる。さらに、インシュレータは略筒状に形成されているので、インシュレータをステータコアに挿入するだけで簡単に装着することができる。

また、前記凸部は、前記インシュレータの前記内壁から前記ステータコアの外周面に向けて突出して形成されることが望ましい。
本発明によれば、インシュレータと凸部とを一体成型できるので、簡単かつ低コストに凸部を形成することができる。

また、前記径方向における前記外壁の厚みは、前記径方向における前記内壁の厚みよりも厚いことが望ましい。
本発明によれば、外壁は厚く形成されているので、導線をインシュレータに巻き付ける際に、インシュレータの外形が変形するのを抑制できる。これにより、インシュレータに巻き回す導線の長さおよびコイル形状が安定するので、各コイルの電気的特性のばらつきを抑制することができる。また、内壁のみを確実に撓ませることができるので、インシュレータをステータコアに装着した後も、インシュレータの外形が変形するのを抑制することができる。

また、前記コイルに接続される集配電部品（例えば、本実施形態における３相バスリング６７および中性点バスリング６８）を備え、前記凸部は、前記ステータコアを挟んで前記集配電部品が配置される側とは反対側に形成されていることが望ましい。
本発明によれば、内壁が撓んで発生する弾性復元力により、ステータコアはインシュレータの内壁とはステータコアを挟んで反対側の面に押し付けられるので、内壁に対向するインシュレータの内周面とステータコアの外周面とが密着する。これにより、ステータコアを挟んで、凸部とは反対側に配置された導線の引き出し部の位置がステータコアに対して精度良く規制されるので、集配電部品を導線に安定して接続することができる。

また、前記インシュレータは前記ステータコアに所定方向から挿入され、前記凸部は、前記所定方向に沿って高くなる略テーパ状に形成されていることが望ましい。
本発明によれば、小さい挿入荷重でインシュレータをステータコアに挿入することができる。

また、前記ステータコアを挟んで前記凸部とは反対側に、前記ステータコアと前記インシュレータとの係合部が形成され、前記係合部では、前記ステータコアおよび前記インシュレータのうちいずれか一方に係合凸部（例えば、本実施形態における係合凸部８９）が形成され、いずれか他方に係合凹部（例えば、本実施形態における肉抜き部３７）が形成されていることが望ましい。
本発明によれば、インシュレータをステータコアに挿入した後は、係合凹部と係合凸部が係合するので、より確実にインシュレータをステータコアに固定できる。また、係合凹部と係合凸部が係合するとき、インシュレータとステータコアが当接して音が発生する。これにより、インシュレータの挿入不足を防止することができる。

また、前記ステータコアは、磁性板（例えば、本実施形態における分割コア片４３）を積層して形成されており、前記内壁は、前記磁性板の積層方向に撓んでいることが望ましい。
本発明によれば、内壁が磁性板の積層方向に撓むことにより、磁性板の積層誤差を容易に吸収することができる。

また、前記凸部、前記内壁、前記中空部、および前記外壁で構成される弾性構造を複数有していることが望ましい。
本発明によれば、弾性構造を複数有するので、より確実にインシュレータをステータコアに固定することができる。また、弾性構造が１つの場合に比較して、ステータコアはインシュレータの内壁とはステータコアを挟んで反対側の面に、より大きな力で押し付けられる。したがって、振動によるステータコアとインシュレータとのがたつきをさらに抑制できる。また、内壁に対向するインシュレータの内周面とステータコアの外周面とがより密着するので、導線の引き出し部の位置がさらに精度良く規制される。したがって、集配電部品をコイルに接続する場合には、さらに精度良く安定して接続することができる。

また、本発明のステータの製造方法は、前記インシュレータに前記導線を巻き回してコイルを形成した状態で、前記インシュレータを前記ステータコアに挿入することを特徴とする。
本発明によれば、インシュレータをステータコアに挿入する前に、インシュレータに導線を巻き回している。これにより、特許文献１のようにインシュレータをステータコアに組み付けた後に導線を巻き回す場合と比較して、簡単に導線を巻き回すことができる。したがって、生産性を向上することができる。

本発明によれば、インシュレータの内壁が、インシュレータの径方向の外側に撓むので、ステータコアの寸法ばらつきを吸収することができる。また、内壁が撓んで発生する弾性復元力により、ステータコアはインシュレータの内壁とはステータコアを挟んで反対側の面に押し付けられるので、インシュレータをステータコアに固定できる。したがって、ステータコアの寸法ばらつきを吸収して確実にインシュレータをステータコアに固定できる。また、ステータコアはインシュレータの内壁とはステータコアを挟んで反対側の面に押し付けられるので、振動によるステータコアとインシュレータとのがたつきを抑制でき、ステータコアにインシュレータが当たってインシュレータが破損するのを防止することができる。
また、一般にコイルを形成する導線は、曲げＲによる巻太りが発生するため、前記径方向におけるインシュレータの一部の肉厚を、巻太りに対応して厚くすることになる。そこで、肉厚の厚い部分に本発明の中空部を形成すれば、デッドスペースを有効に活用してステータの大型化を抑制することができる。
また、特許文献１の場合、コイルとステータコアとの確実な電気絶縁を確保するために、一対のインシュレータの嵌合部分では、両インシュレータをコイルの径方向に重ねる必要があった。しかし、本発明によれば、インシュレータは１部品で略筒状に形成されているので、コイルとステータコアとの確実な電気絶縁を確保することができる。さらに、インシュレータを重ねる構造ではないので、インシュレータを薄く形成することができ、導線の占積率を上げることができる。さらに、インシュレータは略筒状に形成されているので、インシュレータをステータコアに挿入するだけで簡単に装着することができる。

車両用電動機の概略構成断面図である。 図１のＡ−Ａ線における断面図である。 分割コアの斜視図である。 インシュレータの斜視図である。 コイルへの給配電構造の概略説明図である。 ステータの周方向から見たときインシュレータの説明図である。 図６のＢ−Ｂ線における断面図である。 実施形態の変形例の説明図である。 ステータの製造方法の説明図であり、図８（ａ）はインシュレータ挿入前の説明図であり、図８（ｂ）はインシュレータ挿入後の説明図である。 内壁の他の例の説明図である。 凸部の他の例の説明図である。

（モータ）
以下に、本実施形態の電動機（以下「モータ」という。）につき図面を参照して説明する。本実施形態では車両に搭載される車両用電動機（以下「モータユニット」という。）を用いて説明する。
以下の説明では、モータの径方向をＲ方向、モータの軸方向をＺ方向、モータの周方向をθ方向とし、必要に応じて、これらＲ、Ｚおよびθの円筒座標系を使用して説明する。なお、Ｚ方向の一方側を＋Ｚ側とし、他方側を−Ｚ側とする。Ｒ方向の外周側を＋Ｒ側とし、内周側を−Ｒ側とする。また、＋Ｚ側から見て時計回り方向を＋θ側とし、反時計回り方向を−θ側とする。

図１はモータユニット１０の概略構成断面図である。
図１に示すように本実施形態のモータユニット１０は、ステータ２１およびロータ２２を備えたモータ２３がモータハウジング１１内に収容されている。モータハウジング１１の＋Ｚ側には、モータ２３の出力軸２４の回転数を検出する回転センサ（不図示）を収容するセンサハウジング１３が締結されている。また、モータハウジング１１の−Ｚ側には、モータ２３の出力軸２４からの動力を伝達するギヤなどの動力伝達部（不図示）を収容するミッションハウジング１２が締結されている。なお、モータ２３の出力軸２４は、モータユニット１０の動力伝達部を介して車両の駆動軸に連結されている。この駆動軸が回転することにより、駆動軸に連結された車輪が回転して、車両を移動させることができる。

（モータハウジング）
モータハウジング１１は、アルミ等からなる部材であり、ダイキャスト等により成型される。モータハウジング１１は、モータ２３を収容可能な略有底筒状に形成されている。モータハウジング１１におけるセンサハウジング１３が締結される＋Ｚ側は、出力軸２４が挿通される貫通孔１６を除いて壁部１７で閉塞されている。一方、モータハウジング１１におけるミッションハウジング１２が締結される−Ｚ側には、モータ２３を挿入するための略円形の開口１５が形成されている。また、モータハウジング１１の内周面１８には、−Ｚ側から＋Ｚ側に向けて縮径する段差部１９が形成されている。この段差部１９には、ステータ２１を支持固定するためのステータホルダ３０が締結されるように構成されている。

（ステータホルダ）
図１および図２に示すように、ステータホルダ３０は、鉄等からなる円筒状の部材であり、例えばプレスにより成型される。ステータホルダ３０の円筒部３０ａには、後述するように、分割コア４５が所定個数（本実施形態では、２４個）円環状に連結された状態で固定される。また、ステータホルダ３０の−Ｚ側には、＋Ｒ側へ突出したフランジ部３４が形成されている。また、フランジ部３４にはボルト孔が複数（本実施形態では、４個）形成されている。これにより、ボルト４８を用いてモータハウジングにステータホルダ３０を締結固定することができる。

また、モータハウジング１１とミッションハウジング１２との境界部における−Ｚ側には、モータ２３の出力軸２４の一端を回転自在に支持するベアリング２６が設けられ、モータハウジング１１とセンサハウジング１３との境界部におけるモータハウジング１１の貫通孔１６には、モータ２３の出力軸２４の＋Ｚ側を回転自在に支持するベアリング２７が設けられている。

（ロータ）
出力軸２４の外周面にはロータ２２が取り付けられている。ロータ２２は、出力軸２４を挿通させるための貫通孔３１を備え、例えば圧入により出力軸２４に固定される。ロータ２２が軸中心に回転することにより、出力軸２４も同時に軸中心に回転可能に構成されている。なお、出力軸２４は、中空形状に形成されている。これにより、出力軸２４を軽量化できるとともに、モータ２３を冷却する冷媒の通路としても利用することができる。
ロータ２２の外周縁近傍には、ステータ２１と対向するように永久磁石２９が周方向に沿って複数（本実施形態では、８個）設けられている。なお、ロータ２２の外周側にＮ極が着磁された永久磁石２９Ｎと、ロータ２２の外周側にＳ極が着磁された永久磁石２９Ｓとが、ロータ２２の周方向に交互に配されている。

ロータ２２は、略円盤状の電磁鋼板等の磁性板からなる部材であり、プレスにより成型された磁性板を複数積層することにより形成される。このとき、各磁性板を重ねてカシメることにより、各磁性板には凸部（ダボ）が形成される。このダボにより各磁性板を連結して積層固定することができる。なお、各磁性板を接着することにより積層してもよい。

（ステータ）
図２に示すように、本実施形態のステータ２１は、円環状に形成されたステータコア４１と、導線３５がトロイダル状に巻き回されて構成されるコイル２０と、を備えている。
本実施形態のステータコア４１は、分割コア４５を円環状に複数個（本実施形態では２４個）連結することにより形成されている。各分割コア４５には、ティース３２およびヨーク３３がＺ方向から見て略Ｌ字状になるように直交して配置されている。
図３は、本実施形態の分割コア４５の斜視図である。
図３に示すように、分割コア４５は、電磁鋼板等の磁性板により形成された分割コア片４３からなる部材であり、前述のロータと同様に、各分割コア片４３をカシメて積層固定することにより形成される。本実施形態では、ダボ４４は、ティース３２とヨーク３３との境界部における外周縁近傍と、ヨーク３３における隣接する分割コア４５との境界部の外周縁近傍と、の２箇所に形成されている。２箇所のダボ４４でカシメることにより、分割コア片４３が位置ずれするのを防止している。

さらに、ステータコア４１は膨出部３６を備えている。
図２に示すように本実施形態の膨出部３６は、コイル２０，２０間において、ステータコア４１のＺ方向から見て略矩形状に、ステータコア４１の＋Ｒ側に突出して形成されている。膨出部３６には、Ｚ方向に貫通する肉抜き部３７が形成されている。本実施形態の肉抜き部３７は、Ｚ方向から見て、ステータコア４１のθ方向を長軸方向としＲ方向を短軸方向とした略長円形状に形成されている。この肉抜き部３７によってフラックスバリアが形成される。

（インシュレータ）
図４はインシュレータ５０の斜視図である。
インシュレータ５０は、ステータコアに挿入され、ヨークおよびティースの周面を覆う略筒状の部材である。インシュレータ５０は、例えば樹脂などの絶縁部材からなり、インジェクション成型により形成される。インシュレータ５０は略筒状に形成されているので、インシュレータ５０をステータコアに挿入するだけで簡単に装着することができる。なお、本発明のインシュレータ５０は１部品で形成されており、特許文献１のインシュレータのように嵌合部分を有していない。したがって、ステータコアに挿入するだけで、コイルとステータコアとの確実な電気絶縁を確保することができる。

図４に示すように、インシュレータ５０は、分割コアのヨークが挿入される挿入部５１が形成された導線巻付部５２と、導線巻付部５２のθ方向における両端の開口縁部からフランジ状にＺ方向およびＲ方向に立設された一対の壁部５３，５４とを備えている。導線巻付部５２の−Ｒ側壁面５７および＋Ｒ側壁面５８にはガイド溝５９が形成されており、導線がガイド溝に案内されて隙間なく巻き回される。−Ｚ側の壁部５３，５４には、導線の端部を係止するための係止溝６３，６４がそれぞれ形成されている。インシュレータ５０の−θ側には、ティースの−Ｚ側を覆うティースカバー部５５が形成されている。これにより、導線の端部とステータコアとを絶縁することができる。

図４に示すように、インシュレータ５０の−Ｚ側における−Ｒ側には、後述する中性点バスリング６８（図５参照）を挿入するための挿入溝６９が形成されている。挿入溝６９の幅は、中性点バスリング６８の導線の直径と略同一かそれよりも若干広く形成されている。挿入溝６９の深さは、中性点バスリング６８の導線の直径よりも深く形成されている。挿入溝６９は、Ｚ方向から見て略円弧状に形成されており、インシュレータ５０を分割コアに装着して分割コアを連結した際に、ステータコア４１のティースの内周面に沿った略円環形状となる。この複数の挿入溝６９で形成された略円環形状の直径は、中性点バスリング６８の直径と略同一である。

（コイルへの給配電構造）
図５はコイルへの給配電構造の概略説明図である。
コイル２０が巻き回された分割コア４５を所定数（本実施形態では、２４個）円環状に連結し、後述するステータホルダ３０に固定することにより、円環状のステータ２１が形成される。そして、図５に示すように、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相を構成するコイル２０が周方向に順に配され、各コイル２０を構成する導線３５の引き出し部３５ａ，３５ｂが３相バスリング６７または中性点バスリング６８にそれぞれ接続される。

ところで、コイル２０の導線３５の巻き回し方向は全て同じ方向になっている。そして、コイルＵ１の電流の流れる方向と、コイルＵ２の電流の流れる方向とは逆向きになるように、コイル２０に各バスリング６７，６８が接続されている。本実施形態では、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の各コイル２０が並列接続されている。各コイル２０を並列接続することにより、各相を流れる電流は並列接続された各コイルに分配されるため、コイル２０の巻数は多く要るが細い導線３５を用いることができる。つまり、占積率の高いコイル２０を形成することができる。

（インシュレータの固定構造）
図６は＋θ側から見たときのインシュレータ５０の説明図である。なお、図６において、挿入される分割コア４５を２点鎖線で表現している。
図６に示すように、インシュレータ５０の導線巻付部５２の＋Ｚ側における巻付肉部５２ａには、内壁８１と、外壁８３と、内壁８１と外壁８３との間に形成される中空部８５とが形成されている。また、内壁８１の＋θ側におけるＲ方向の略中央には、−Ｚ側に突出した凸部８７が形成されている。内壁８１、外壁８３、中空部８５および凸部８７は、インシュレータ５０の外形をインジェクション成型する際に、同時に形成される。本実施形態では、−Ｚ側から＋Ｚ側に向かって、凸部８７、内壁８１、中空部８５、外壁８３の順に並んでいる。

図６に示すように、外壁８３の厚みは、内壁８１の厚みよりも厚く形成されている。これにより、導線巻付部５２に導線を巻き付けてコイルを形成する際に、インシュレータ５０の外形が変形するのを抑制できる。特に、導線の占積率を上げるためには、導線に高いテンションを加えつつ巻く必要がある。しかし、外壁８３の厚みが内壁８１の厚みよりも厚く形成されているので、導線に高いテンションが加わったときでもインシュレータ５０の変形や割れ等を防止し、導線の占積率を向上することができる。

また、内壁８１の厚みは、外壁８３の厚みよりも薄く形成されている。これにより、分割コア４５をインシュレータ５０に挿入した際に、内壁８１のみを外壁８３側に確実に撓ませることができる（図６に２点鎖線で示した変形後の内壁８１参照）。
このように、インシュレータ５０の外形の変形を抑制できるので、インシュレータ５０に巻き回す導線の長さおよびコイルの形状が安定する。したがって、コイルの電気的特性のばらつきを抑制することができる。

図６に示すように、中空部８５は、+θ側から見て、Ｒ方向の略中央に、Ｒ方向を長軸方向としＺ方向を短軸方向とした略長円形状に形成されている。また、中空部８５は、巻付肉部５２ａのＺ方向において、−Ｚ側に若干寄って形成されている。これにより、前述のように内壁８１よりも外壁８３を厚く形成することができる。

図７は、図６のＢ−Ｂ線における断面図である。
図６および図７に示すように、中空部８５は、θ方向において＋θ側に開口し、−θ側に延設して形成されている。本実施形態の中空部８５は、−θ側が閉口した有底形状となっている。なお、中空部８５のθ方向における深さは、インシュレータ５０の材料の硬度により適宜設定され、−θ側に貫通した貫通孔としてもよい。

中空部８５のＺ方向における寸法は、挿入されるステータコアの寸法ばらつきに応じて設定される。インシュレータにステータコアを挿入したときに、内壁８１は＋Ｚ側に所定の撓み量を有している。したがって、中空部８５のＺ方向の寸法は、ステータコアのＺ方向（積層方向）におけるプラス側の最大ばらつきに所定の撓み量を合計した寸法と略同一か、それよりも若干大きな値に設定される。これにより、ステータコアのＺ方向の寸法が最大になっても、内壁８１が外壁８３に当たることなく撓むことができる。したがって、ステータコアのＺ方向の寸法が最大の場合でも、ステータコアの寸法ばらつきを中空部８５で吸収し、内壁８１の弾性復元力を得ることができる。

図６および図７に示すように、インシュレータ５０の内壁８１には、−Ｚ側に突出した凸部８７が形成されている。本実施形態では、インシュレータの−θ側からステータコアに挿入される。したがって、挿入時の抵抗とならないように、凸部８７は、インシュレータ５０の内壁８１の＋θ側に形成される。
また、凸部８７は、内壁８１のＲ方向の略中央に形成される。これにより、内壁８１の略中央部を撓ませることができ、十分な弾性復元力を得ることができる。また、凸部８７は、＋θ側からみて略三角形状に形成されており、図６のＢ−Ｂ線における断面視で略台形状に形成されている。

ここで、Ｚ方向における凸部８７の内壁８１の表面からの高さは、前記所定の撓み量と略同一に設定される。なお、ステータコアのＺ方向（積層方向）におけるマイナス側の最大誤差は、凸部８７の高さよりも小さな値となるように設定する。これにより、ステータコアのＺ方向の寸法が最小になっても、凸部８７がステータコアの＋Ｚ側面と当接して内壁８１が撓むことができる。したがって、ステータコアのＺ方向の寸法が最小の場合でも、ステータコアの寸法ばらつきを中空部８５および凸部８７で吸収し、内壁８１の弾性復元力を得ることができる。
また、凸部８７は、図６のＢ−Ｂ線における断面視で、分割コアへの挿入側となる−θ側から反対側の＋θ側に向かって、次第に高さが高くなる略テーパ面８８を有している。これにより、インシュレータ５０を分割コアに挿入するときに、分割コアが凸部８７に引っ掛かりにくくなる。したがって、小さい挿入荷重でインシュレータ５０を分割コアに挿入することができる。

ところで、一般にコイルを形成する導線は、曲げＲによる巻太りが発生するため、導線巻付部５２の一部の肉厚を、巻太りに対応して厚くすることになる。本実施形態では、図６に示すように、導線巻付部５２の巻付肉部５２ａおよび巻付肉部５２ｂを、巻付肉部５２ｃおよび巻付肉部５２ｄよりも厚く形成している。本実施形態のように、肉厚の厚い巻付肉部５２ａに中空部８５を形成することにより、インシュレータ５０のデッドスペースを有効に活用することができる。

図７に示すように、内壁８１の対向面８２におけるθ方向の端部には、＋Ｚ側に突出する係合凸部８９が形成されている。具体的には、係合凸部８９は、＋Ｚ側に突出する略半球形状に形成され、内壁８１の対向面８２に、壁部５４の−θ側端面から若干の距離をおいて配置されている。詳細は後述するが、インシュレータ５０を分割コアに挿入した時に、係合凸部８９は、分割コアの肉抜き部３７（図３参照）に係合する。これにより、確実にインシュレータ５０を分割コアに固定できる。

（変形例）
以下に、実施形態のステータの変形例について説明する。
図８は、実施形態の変形例の説明図である。
前述の実施形態のステータは、凸部、内壁、中空部、および外壁で構成される弾性構造を１つ有していたが、本変形例では、凸部、内壁、中空部、および外壁で構成される弾性構造を複数有している点で異なっている。なお、前述の実施形態と同様の構成の部分については、詳細な説明を省略する。
図８に示すように、実施形態と同様に、インシュレータ５０の巻付肉部５２ａの＋θ側には、内壁８１ａと、外壁８３ａと、中空部８５ａとが形成されている。また、内壁８１ａの＋θ側におけるＲ方向の略中央には、−Ｚ側に突出した凸部８７ａが形成されている。
さらに、本変形例では、巻付肉部５２ａの−θ側には、内壁８１ｂと、外壁８３ｂと、中空部８５ｂとが形成されている。また、内壁８１ｂの−θ側におけるＲ方向の略中央には、−Ｚ側に突出した凸部８７ｂが形成されている。

第１の中空部８５ａは、内壁８１ａと外壁８３ａとの間に形成されており、θ方向において＋θ側に開口し、−θ側に延設して形成された有底形状となっている。また、第２の中空部８５ｂは、内壁８１ｂと外壁８３ｂとの間に形成されており、θ方向において−θ側に開口し、＋θ側に延設して形成された有底形状となっている。なお、第１の中空部８５ａと第２の中空部８５ｂとを連通させて貫通孔としてもよい。このように、本変形例では、−Ｚ側から＋Ｚ側に沿って、凸部８７ａ，８７ｂ、内壁８１ａ，８１ｂ、中空部８５ａ，８５ｂ、外壁８３ａ，８３ｂの順に並ぶ弾性構造を、インシュレータ５０の＋θ側と−θ側とに２箇所有している。

本変形例によれば、分割コア４５はインシュレータ５０の−Ｚ方向に、より大きな力で押し付けられるので、振動による分割コア４５のがたつきをさらに抑制できる。また、分割コア４５のθ方向における両端で、分割コア４５がインシュレータ５０に押し付けられる。これにより、内壁８１ａ，８１ｂの対向面８２と、分割コア４５の外周面とがより密着するので、導線３５の引き出し部３５ａ，３５ｂの位置がさらに精度良く決まる。したがって、より精度良く安定して、導線３５の引き出し部３５ａ，３５ｂに集配電部品を接続することができる。ただし、変形例では、凸部８７ａ，８７ｂをθ方向の両端に形成しているため、金型構成が複雑になる。したがって、成型のしやすさという点で、前述の実施形態に優位性がある。

（ステータの製造方法）
以下に、上述した本実施形態のステータの製造方法について述べる。
図９はステータの製造方法の説明図であり、図９（ａ）はインシュレータ挿入前の説明図であり、図９（ｂ）はインシュレータ挿入後の説明図である。
図９（ａ）に示すように、本実施形態のステータの製造方法は、導線３５をインシュレータ５０に巻き回してコイル２０を形成した状態で、インシュレータ５０を分割コア４５に挿入する。

まず、インシュレータ５０の導線巻付部５２（図４参照）に導線３５を巻付け、コイル２０を形成する。具体的には、導線３５の一端を係止溝６３（図４参照）に引っ掛けるように係止した後、導線巻付部５２に導線３５を所定の巻数になるように巻付け、巻き終わった導線３５の他端を係止溝６４（図４参照）に係止する。このように、分割コア４５のヨーク３３と導線３５との間にインシュレータ５０を配置してコイル２０を形成することにより、コイル２０と分割コア４５との短絡を防止しつつ、トロイダル状にコイル２０を形成することができる。ここで、前述のとおり、インシュレータ５０の外壁８３の厚みは、内壁８１の厚みよりも厚く形成されている（図６参照）。これにより、インシュレータ５０を分割コア４５に挿入する前に、インシュレータ５０に導線３５を巻き回しても、インシュレータ５０の外形が変形するのを抑制できる。

次に、コイル２０ごとインシュレータ５０を分割コア４５に挿入する。具体的には、＋θ側から−θ側に向かって、インシュレータ５０の挿入部５１を分割コア４５のヨーク３３に挿入する。前述のとおり、凸部はインシュレータ５０の挿入方向に向かって次第に高さが高くなる略テーパ面を有しているので、小さい挿入荷重でインシュレータ５０を分割コア４５に挿入することができる。
ところで、インシュレータ５０を分割コア４５に挿入するとき、分割コアにより凸部の先端が＋Ｚ方向に押されて、凸部とともに内壁が＋Ｚ方向に撓む。図６に示すように内壁８１が撓むことで発生する弾性復元力により、凸部と当接している分割コア４５は−Ｚ側に押し付けられ、内壁の対向面８２と分割コア４５の−Ｚ側の外周面とが密着する。これにより、インシュレータがステータコアに対して固定される。
このとき、図９に示すように、分割コア４５の膨出部３６のエッジが係合凸部８９を乗り越えると、インシュレータ５０の挿入荷重が変化する。具体的には、膨出部３６の＋θ側のエッジが係合凸部８９を乗り越え、係合凸部８９の頂部と分割コア４５の−Ｚ側面とが当接しつつインシュレータ５０が移動しているとき、挿入荷重は軽くなる。さらにインシュレータ５０の挿入を続けると、係合凸部８９が肉抜き部３７のエッジを通過して、肉抜き部３７の＋θ側に配置される。このとき、係合凸部８９が肉抜き部３７の＋θ側に配置されると同時に、内壁の対向面８２の一部と、分割コア４５の−Ｚ側面の一部とが当接し、クリック音が発生する。このように、インシュレータ５０の挿入時には荷重が変化し、インシュレータ５０の挿入完了後にはクリック音が発生するので、インシュレータ５０の挿入不足を抑制することができる。以上で、インシュレータ５０を分割コア４５に挿入する工程が終了する。

次に、図２に示すように、コイル２０およびインシュレータが挿入された分割コア４５を、所定個数（本実施形態では、２４個）円環状に連結してステータコア４１を形成する。その後、ステータホルダ３０の円筒部３０ａに、ステータコア４１の膨出部３６を圧入して円環状のステータ２１を形成する。なお、膨出部３６の肉抜き部３７によりエアギャップが形成され、ステータコア４１とステータホルダ３０との間の磁気抵抗が増加する。すなわち、肉抜き部３７はフラックスバリアとして機能するので、ステータコア４１からステータホルダ３０への磁束漏れを抑制することができる。また、ステータコア４１およびステータホルダ３０は、同じ鉄系の材料で形成されるため、略同一の線膨張係数を有している。したがって、高温および低温環境下でもステータコア４１およびステータホルダ３０の固定状態が緩むことはない。なお、ステータコア４１とステータホルダ３０との固定方法は圧入に限らず、例えば焼き嵌めでもよい。

ここで、図６に戻り、凸部８７は、３相バスリングおよび中性点バスリングが配置される−Ｚ側とは反対の＋Ｚ側に形成されている。したがって、分割コア４５をインシュレータ５０に挿入すると、内壁８１が撓んで発生する弾性復元力により、分割コア４５は−Ｚ方向に押し付けられる。これにより、内壁８１の対向面８２と分割コア４５の外周面とが密着するので、分割コア４５を挟んで、凸部８７とは反対側に配置された導線３５の引き出し部３５ａ，３５ｂ（図５参照）の位置が精度良く規制される。したがって、精度良く安定して、３相バスリングおよび中性点バスリングを、導線３５の導線の引き出し部に精度良く安定して接続することができる。

本実施形態によれば、図６に示すように、インシュレータ５０の内壁８１が＋Ｚ側に撓むので、分割コア４５の寸法ばらつきを吸収することができる。また、内壁８１が撓んで発生する弾性復元力により、分割コア４５はインシュレータ５０の−Ｚ側に押し付けられるので、インシュレータ５０を分割コア４５に固定できる。したがって、分割コア４５の寸法ばらつきを吸収して確実にインシュレータ５０を分割コア４５に固定できる。また、分割コア４５はインシュレータ５０の−Ｚ側に押し付けられるので、振動による分割コア４５のがたつきを抑制でき、分割コア４５にインシュレータ５０が当たってインシュレータ５０が破損するのを防止することができる。
また、一般にコイルを形成する導線は、曲げＲによる巻太りが発生するため、Ｚ方向におけるインシュレータ５０の一部の肉厚を、巻太りに対応して厚くすることになる。そこで、肉厚の厚い部分に本発明の中空部８５を形成すれば、インシュレータ５０のデッドスペースを有効に活用してステータ２１の大型化を抑制することができる。
また、特許文献１の場合、コイルとステータとの確実な電気絶縁を確保するために、一対のインシュレータの嵌合部分では、両インシュレータをコイルの径方向に重ねる必要があった。しかし、本発明によれば、図６に示すようにインシュレータ５０は１部品で略筒状に形成されているので、インシュレータ５０を重ねることなくコイルとステータコアとの確実な電気絶縁を確保することができる。さらに、インシュレータ５０を重ねる必要がないので、インシュレータ５０を薄く形成することができ、導線の占積率を上げることができる。さらに、インシュレータ５０は略筒状に形成されているので、インシュレータ５０を分割コア４５に挿入するだけで簡単に固定することができる。

なお、この発明は上述した実施の形態に限られるものではない。
図１０は、内壁の他の例の説明図である。
本実施形態の中空部は、内壁と外壁とにより囲まれて形成されている。しかし、図１０に示すように、内壁８１のＲ方向の両端に切り欠き９０を形成してもよい。これにより、本実施形態と比較して、より柔軟に内壁８１を撓ませることができる。

図１１は、凸部の他の例の説明図である。
本実施形態では、インシュレータの内壁に凸部を形成している。しかし、図１１に示すように、ステータコア４５の外周面に凸部８７を形成してもよい。ただし、本実施形態では、インジェクション成型により、インシュレータの外形を形成する際に同時に凸部を形成できる。したがって、凸部の形成のしやすさという点で本実施形態に優位性がある。

２０・・・コイル ２１・・・ステータ ３５・・・導線 ３７・・・肉抜き部（係合凹部） ４１・・・ステータコア ４３・・・分割コア片（磁性板） ５０・・・インシュレータ ６７・・・３相バスリング（集配電部品） ６８・・・中性点バスリング（集配電部品） ７６・・・吐出孔 ８１（８１ａ，８１ｂ）・・・内壁 ８２・・・対向面（内壁と対向する面） ８３（８３ａ，８３ｂ）・・・外壁 ８５（８５ａ，８５ｂ）・・・中空部 ８７（８７ａ，８７ｂ）・・・凸部 ８９・・・係合凸部

Claims (9)

1. 円環状に形成されたステータコアと、導線が巻き回されて形成されるコイルと、前記ステータコアと前記コイルとの間に配置される略筒状のインシュレータと、を有するステータであって、
   前記インシュレータは、
   前記ステータコア側に設けられる内壁と、
   前記コイル側に設けられる外壁と、
   前記内壁と前記外壁との間に形成される中空部と、
   を有しており、
   前記インシュレータの前記内壁および前記ステータコアの外周面のうち少なくとも一方には、前記インシュレータの径方向に突出した凸部が形成され、
   前記径方向の内側から前記径方向の外側に向かって、前記ステータコア、前記凸部、前記内壁、前記中空部、前記外壁、前記コイルの順で並んでおり、前記内壁が前記径方向の外側に撓んでいることを特徴とするステータ。
2. 請求項１に記載のステータであって、
   前記凸部は、前記インシュレータの前記内壁から前記ステータコアの外周面に向けて突出して形成されることを特徴とするステータ。
3. 請求項１または２に記載のステータであって、
   前記径方向における前記外壁の厚みは、前記径方向における前記内壁の厚みよりも厚いことを特徴とするステータ。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のステータであって、
   前記コイルに接続される集配電部品を備え、
   前記凸部は、前記ステータコアを挟んで前記集配電部品が配置される側とは反対側に形成されていることを特徴とするステータ。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のステータであって、
   前記インシュレータは前記ステータコアに所定方向から挿入され、
   前記凸部は、前記所定方向に沿って高くなる略テーパ状に形成されていることを特徴とするステータ。
6. 請求項５に記載のステータであって、
   前記ステータコアを挟んで前記凸部とは反対側に、前記ステータコアと前記インシュレータとの係合部が形成され、
   前記係合部では、前記ステータコアおよび前記インシュレータのうちいずれか一方に係合凸部が形成され、いずれか他方に係合凹部が形成されていることを特徴とするステータ。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載のステータであって、
   前記ステータコアは、磁性板を積層して形成されており、
   前記内壁は、前記磁性板の積層方向に撓んでいることを特徴とするステータ。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載のステータであって、
   前記凸部、前記内壁、前記中空部、および前記外壁で構成される弾性構造を複数有していることを特徴とするステータ。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載のステータの製造方法であって、
   前記導線を前記インシュレータに巻き回して前記コイルを形成した状態で、前記ステータコアに前記インシュレータを挿入することを特徴とする前記ステータの製造方法。
   
   

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