JPH11252842A

JPH11252842A - コイル成形体、その製造方法、コア、その製造方法および回転機

Info

Publication number: JPH11252842A
Application number: JP10047516A
Authority: JP
Inventors: Yuji Enomoto; 裕治榎本; Koki Taneda; 幸記種田; Noriaki Yamamoto; 典明山本; Suetaro Shibukawa; 末太郎渋川; Masaharu Senoo; 正治妹尾
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 1999-09-17
Anticipated expiration: 2018-02-27
Also published as: US20030127933A1; JP3735197B2

Abstract

(57)【要約】【課題】回転機における固定子巻線の占積率を向上す
る技術、回転機の固定子における鉄心材料の利用率を高
める技術を提供する。【解決手段】コアバック部２２と複数のティース部２
１とからなる回転機用コア２と、各ティース部２１にコ
イル成形体１を装着してステータが形成される。コアバ
ック部２２と複数のティース部２１とは別体に設けら
れ、コアバック部２２の各ティース連結部２２１に対応
するティース部２１の連結部２１３を嵌合させて、コア
バック部２２とティース部２１とを連結する。コイル成
形体１は、線材が、貫通孔１ａを保持して環状に巻線さ
れた状態で成形される。貫通孔１ａは、ティース部２１
と嵌合可能な断面形状を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コイルをコアに装
着した回転機に係り、特に、コイルの寸法形状を確保し
て高密度巻線を実現する、コイル成形体およびその製造
方法、コアおよびその製造方法、ならびに、それらを用
いた回転機に関する。

【０００２】

【従来の技術】誘導電動機、同期電動機、直流電動機等
の電動機、誘導発電機、同期発電機、直流発電機等の発
電機などの回転機は、基本構造として、固定子（ステー
タ）と回転子（ロータ）とを有する。その固定子は、コ
アとコイルとからなる。コイルは、コアに多数設けられ
たスロットに装着される。

【０００３】この固定子の製造方法は、小形のモータで
は、一般的にインサータ方式が知られている。例えば、
特開平９−１３５５５５号公報に示されるように、予め
所定の形状に巻線されたコイルをブレードと呼ばれるコ
イルガイドにセットし、これを油圧などを利用してスト
リッパーと呼ばれる押し込み治具でコアのスロットの中
に挿入する方法が採られている。コイルとコアの間の電
気的絶縁は、線材被膜に加えて、コアのスロット内周面
にスロット絶縁紙をあらかじめ配置しておき、その中に
コイルを挿入する方法が採られている。また、そのとき
の巻線は、分布巻と呼ばれる巻線方法で、コアのスロッ
トティースを複数個跨って巻線される形態をとる。

【０００４】これに対して、集中巻と呼ばれる巻線法が
ある。これは、１つのティースに１つのコイルを巻線す
る方法である。この巻線法には、コアの内周部から直接
線材を巻き付ける直巻巻線方式と、特開平６−１０５４
８７号公報に示されるように固定子コアを分割して、そ
の分割したコア１つ１つに巻線を施し、巻線コイルを施
されたコアピースを溶接接合し、組み立てる方法とが、
主流として採られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術に
は、次の問題がある。第１に、固定子コイルを巻線後に
インサータ方式で挿入すると、コイルインサータ方式
は、巻線されたコイルをスロットの隙間を利用して挿入
する方式のため、占積率コアスロットの断面積に対する
線材断面積の比率）が大きくとれないという問題があ
る。占積率として、現状では、６０〜６５％が限界とな
っている。第２に、集中巻方式においても、直巻方式に
おいては、インサータ方式と同じくコアスロットの隙間
を利用して線材を挿入していくため、占積率はさほど高
くない（６０％程度）。また、コアを分割して巻線する
方式をとっても、コア組立の際のクリアランスや、線材
間の巻線むら，隣り合わせたコイルの干渉を考慮する等
の寸法関係などから占積率は高くとれない状況にある。
第３に、コアの材料利用率についてみると、インサータ
方式、直巻方式とも、四角い材料から丸いステータコア
をとるため、材料の利用率は３０〜４０％と低い。ま
た、コアを分割して、板取りを考慮したとしても、５０
〜６０％程度となっているのが現状である。

【０００６】本発明の第１の目的は、回転機における固
定子巻線の占積率を向上する技術を提供することにあ
る。

【０００７】また、本発明の第２の目的は、回転機の固
定子における鉄心材料の利用率を高める技術を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
るため、本発明の第１の態様によれば、コアのコアバッ
ク部から内周側に突出するティース部と嵌合して、一部
がスロットに収容されるコイル成形体であって、線材
が、貫通孔を保持して環状に巻線された状態で成形さ
れ、前記貫通孔が、前記ティース部と嵌合可能な断面形
状であることを特徴とするコイル成形体が提供される。

【０００９】ここで、前記コイル形成体について、次の
ようにすることができる。また、それらを適宜組合わせ
てもよい。（１）前記スロットに収容される部分の側面が、前記
貫通孔の一端側から他端側に向かって扇形状に広がる形
状であり、前記一端側がティース部先端側に位置する端
面となり、前記他端側がコアバック部側に位置する端面
となる。（２）ティース部先端側に位置する端面が、内周側に向
かって後退して傾斜する形状である。（３）線材の直径をｄ、コアの半径方向に並ぶ巻数を
ｍ、コアの接線方向に並ぶ巻線の段数をｎとして、前記
スロット内に線材が整然と巻かれた状態での、ある断面
における断面積Ｓ₀をＳ₀＝｛ｄ＋√３ｄ／２×（ｎ−１）｝×（ｄ×ｍ）とすると、同一部位での断面における前記スロットに収
容される部分の断面積Ｓ_pが、Ｓ_p＜Ｓ₀ である。

【００１０】本発明の第２の態様によれば、回転機のコ
アに装着するコイル成形体の製造方法において、ボビン
に線材を巻回してコイルを形成し、この状態でコイルの
外周および端面を金型で圧縮して成形し、その後、ボビ
ンから外してコイル成形体を得ることを特徴とするコイ
ル成形体の製造方法が提供される。

【００１１】ここで、前記コイル成形体の製造法におい
て、次のようにすることができる。また、これらを適宜
組合わせてもよい。（１）前記金型による成形は、コイル断面寸法が巻回さ
れた線材の直径と巻回段数で決定される幾何学的寸法よ
りも小さい寸法に圧縮して行う。（２）前記金型による成形は、外周側の１組の側面が断
面において、一端側から他端側に向かって扇形状に広が
る形状となるように圧縮することにより行う。

【００１２】本発明の第３の態様によれば、コアバック
部とティース部とからなる回転機用コアにおいて、前記
コアバック部とティース部とは別体に設けられ、前記コ
アバック部は、その内周側に前記ティース部を連結する
ティース連結部を有し、前記ティース部は、その基端が
前記ティース連結部に装着されて前記コアバック部に連
結されていることを特徴とする回転機用コアが提供され
る。

【００１３】ここで、前記回転機用コアは、次のように
することができる。また、それらを適宜組合わせてもよ
い。（１）前記ティース部は、その先端側で連接した一体の
ティース組立体である。（２）前記ティース連結部は、前記ティース部をその基
端を挟んで連結する構造である。

【００１４】本発明の第４の態様によれば、コアバック
部とティース部とからなる回転機用コアの製造方法にお
いて、前記ティース部を連結すべきティース連結部を有
するコアバック部を構成する部材を帯状部材から打ち抜
くと共に、製造すべきコアの大きさに応じた長さに切断
し、前記コアバック部を構成する部材を目的の厚さとな
るまで積層すると共に、前記ティース連結部を内周側と
して屈曲し、当該部材の両端を固定し、前記コアバック
部を構成する部材のティース連結部との連結部を有する
と共に、各ティース部の先端がつながった状態の部材を
帯状部材から打ち抜くと共に、製造すべきコアの大きさ
に応じた長さに切断し、前記ティース部を構成する部材
を目的の厚さとなるまで複数枚積層すると共に、ティー
ス部先端を外向きにしてリング状に屈曲して、当該部材
の両端を固定して、ティース組立体を形成し、前記ティ
ース組立体の各ティース部に、予め成形したコイル成形
体を装着し、前記コアバック部の内周に前記ティース組
立体を挿入する共に、ティース連結部に前記ティース部
材の連結部を装着して各ティース部をコアバック部に固
定することを特徴とする回転機用コアの製造方法が提供
される。

【００１５】また、本発明の第５の態様によれば、前記
第１の態様のコイル成形体を前記第３の態様の回転機用
コアのティース部に装着して形成されるステータを有す
る回転機が提供される。

【００１６】上述したように、本発明は、コイルの断面
形状をコイル巻線後に成形し、巻線時の断面形状を変化
させることにより、各々のコイルの断面寸法精度を高
め、限られたスロット断面を有効に使って、回転機の占
積率を向上する。回転機の占積率を向上することによる
効率向上、小形化、組立性の向上を実現する。また、コ
アのティース部とコアバック部とを分割すると共に、そ
れらを帯状に形成することにより、鉄心材料の利用率を
高めている。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態
では、インダクションモータ、シンクロナスモータ等の
モータを例として説明する。しかし、本発明は、これに
限られない。発電機を含む、種々の回転機に適用可能で
ある。

【００１８】インダクションモータ、シンクロナスモー
タは、基本構造として、図１に示すように、固定子（ス
テータ）３と回転子（ロータ）６とを有する。その固定
子３は、コア２とコイル１とからなる。本発明では、コ
イル１として、成形されたコイル成形体が用いられる。

【００１９】図２に示すように、コア２は、コアバック
部２２と、その内周側に突出するティース部２１とで構
成される。コア２の内側において、ティース部２１に挟
まれる空間がスロット２３となる。ティース部２１にコ
イル成形体１が装着されて、スロット２３にコイル１が
挿入される。本発明では、コイル成形体１およびコア２
について、それぞれ新たな工夫がなされている。さら
に、コア２およびコイル成形体１により、ステータを組
み立てる方法についても新たな工夫がなされている。

【００２０】コイル成形体１は、図１に示すように、線
材が、貫通孔１ａを保持して環状に巻線された状態で成
形される。この貫通孔１ａは、前記ティース部２１と嵌
合可能な断面形状に形成される。貫通孔１ａを形成する
コイル成形体１の内側部分は、辺部が平行な形状が望ま
しい。これは、ティース部２１のコイル装着部分の両辺
部が平行に形成されるためである。したがって、ティー
ス部の形状が異なる場合には、それに合わせて、貫通孔
１ａの断面形状も変えることになる。コイル成形体１
は、電気的接続を行なうための引き出し線１２を有す
る。

【００２１】また、コイル成形体１は、スロット２３に
収容される部分の側面が、前記貫通孔１ａの一端側から
他端側に向かって扇形状に広がる形状を有する。この場
合、扇形状に広がる形状は、当該コイル形成体１をスロ
ット２３に収容した際に、各スロット２３の中心を通る
コア２の半径のうち、隣接する二つの半径によって挟ま
れる領域内に収容できる形状であればよい。好ましく
は、この領域の広がりと一致する扇形状の広がりとす
る。そのようにすることで、より多くの巻線を収容する
ことが可能となる。また、隣接するコイル成形体１どう
しの空間的干渉を避けることができる。その結果、ステ
ータを組み立てる際に、コイル成形体１の当接を回避で
きて、組立時の隣接コイル間での当接、摩擦等による、
損傷、絶縁不良等の発生を防止することができる。

【００２２】コイル成形体１を構成する線材は、金属線
とその表面を絶縁被覆する絶縁皮膜とからなる。金属線
としては、例えば、銅が一般的に用いられる。また、絶
縁皮膜としては、例えば、ポリエステルイミドが用いら
れる。本実施の形態では、ＰＥＷ（ポリエステルイミド
線）を用いている。

【００２３】また、本実施の形態では、図６に示すよう
に、コイル成形体１の一端側（扇形の幅の狭い側）の端
部がティース部先端２１１側に位置する端面１ｃとな
り、他端側（扇形の幅の広い側）がコアバック部２２側
に位置する端面１ｄとなる。ここで、ティース部先端２
１１側に位置する端面１ａは、内周側に向かって後退し
て傾斜する形状としてある。これは、ティース部２１の
先端２１１の裏面側が傾斜していることに合せたもので
ある。もちろん、この端面１ａは、必ずしも傾斜させな
くともよい。

【００２４】次に、上述したコイル成形体について、図
７から図１３を参照して説明する。図７から図９は、成
形の金型およびそれによる成形の工程を示す。図１０お
よび図１１は、成形条件について示す。図１２および図
１３は、巻線の圧縮状態について示す。

【００２５】図７に、本実施の形態において用いるコイ
ル成形用金型を示す。なお、図７では、既に圧縮成形さ
れた後の状態を示す。

【００２６】図７に示す金型は、コイルを構成する線材
を巻線するためのボビン１５ａと、このボビン１５ａに
巻線された線材１１の群を押圧する押圧金型１５ｂ、１
５ｃおよび１５ｄとで構成される。成形には、図示して
いない加圧装置、および、加圧を制御する制御装置とが
用いられる。加圧源には、例えば、油圧、空気圧が用い
られる。

【００２７】押圧金型１５ｂは、コイル巻線１１群の側
面、すなわち、コイル成形体１の側面１ｂとなる部分を
押圧する。押圧金型１５ｃおよび１５ｄは、コイル巻線
１１群の端面、すなわち、コイル成形体１の端面１ｃと
なる部分を押圧する。この場合、押圧金型１５ｃは、押
圧金型１５ｂとは直交する方向に押圧する。このため、
押圧金型１５ｄの下端面と押圧金型１５ｃの上端面とを
斜めに当接させて、この斜面１５ｅにより、押圧金型１
５ｄの押圧力から直交する方向の分力を取り出して、押
圧金型１５ｃを横方向に押圧するように構成してある。
このようにすることで、押圧を共通の圧力源により同一
方向から行うことができる利点がある。

【００２８】ここで、コイル成形体の成形条件について
説明する。なお、説明を簡単にするため、コイル成形体
１は、端面１ｃが傾斜していないものとする。

【００２９】図８に示すように、ボビン１５ａに線材１
１が巻線された状態で、上述した押圧金型１５ｂ、１５
ｃ、１５ｄにより押圧される。これにより、図９に示す
ように、各線材１１間の間隙が押しつぶされると共に、
線材１１自体が変形し、場合によっては圧縮されて、コ
イル成形体１が形成される。図９に示すように、成形後
は、線材１１の変形によって、全体の形状が維持され
る。なお、成形の際に、各線材に被覆されている絶縁皮
膜（図示せず）も、線材自体の変形に伴って変形する。
ただし、後述する図１０に示すように、本発明者らの実
験によれば、成形によって、線材の絶縁被覆が破壊され
ることはなかった。

【００３０】なお、金型の形状は、コイル成形体の形状
に応じて、適宜選定する。例えば、図７に示す金型は、
上述したように、コイル成形体１の一端側の端面を傾斜
面とする構造のものを成形する場合に用いられる。一
方、図８、図９に示す金型は、コイル成形体１の一端側
の端面を傾斜面としない構造とする場合に用いられる。

【００３１】次に、コイル成形体の形状の変化の概要に
ついて図１０、図１１および図１２を参照して説明す
る。図１２に示すように、線材１１を巻線した状態での
コイル断面寸法と、成形後のコイル成形体１の断面寸法
とは、明らかに異なる。すなわち、線材１１の直径をｄ
とすると、図面横方向の寸法Ｄ１は、｛ｄ＋√３ｄ／２
×（段数−１）｝となる。また、縦方向寸法Ｌ１は、
（ｄ×本数）となる。コイル断面積は、（Ｄ１×Ｌ１）
となる。したがって、巻線状態での断面寸法は、幾何学
的にこの断面積以下にはなり得ない。

【００３２】本発明では、巻線後に、コイルのスロット
挿入部に成形を加えることによって、コイル断面積を巻
線状態のそれよりも小さくする。線材自体の断面積が同
等であるならば、成形を加えることにより、成形後のコ
イル断面積（Ｄ２×Ｌ２）は、巻線後のコイル断面積
（Ｄ１×Ｌ１）よりも小さくなる。また、線材の断面積
自体を圧縮により小さくするならば、その圧縮限界まで
の圧縮成形により、コイル断面全体の断面積（Ｄ２×Ｌ
２）はもとの約８割となる。本発明は、このように、巻
線の状態から成形工程を加えることによって、コイルの
断面積を変化させる。

【００３３】すなわち、本発明のコイル成形体１は、線
材の直径をｄ、コアの半径方向に並ぶ巻数をｍ、コアの
接線方向に並ぶ巻線の段数をｎとして、前記スロット内
に線材が整然と巻かれた状態での、ある断面における断
面積Ｓ₀をＳ₀＝｛ｄ＋√３ｄ／２×（ｎ−１）｝×（ｄ×ｍ）として、同一部位での断面における前記スロットに収容
される部分の断面積Ｓ_pが、（Ｓ_p＜Ｓ₀）となるように
成形する。

【００３４】ここで、断面寸法Ｄ２と、成形時の荷重と
の関係を図１０に示す。そして、この関係をグラフにし
たものを図１１に示す。なお、これら関係において、荷
重は、４８０ｍｍ²当たりに加わる荷重で表している。
また、線径１．２ｍｍの線材を用いた場合について示し
ている。図１０および図１１に示すように、成形時の押
圧力を大きくすると、断面寸法が小さくなっている。た
だし、ある程度以上の荷重、例えば、６ｔｏｎ以上で
は、大きく変化しない。

【００３５】また、図１０に示すピンホール数は、線材
の絶縁皮膜の破れた箇所の個数を意味する。通常、電解
液に電線を浸したときに、何箇所から電気がもれるかを
チェックする検査法である。検査結果は、個数で表わさ
れる。本実施の形態では、図１０に示す範囲では、荷重
が増加してもピンホール数は０である。したがって、成
形によって、絶縁皮膜が損傷することがなかったことを
示している。

【００３６】本発明のように、コイルを成形することの
効果について、図１３を参照して説明する。図１３
（ａ）ないし図１３（ｅ）に、ティース部への巻線状態
を示す。

【００３７】一般的に、金型、ボビン、ティース部な
ど、角を有する多角形形状への巻線においては、図１３
（ａ）に示すように、コイル１の線材は、角部で金型、
ボビン、ティース部２１などの巻線母材に密着し（図１
３（ｂ）参照）、辺中央部で巻線母材から最も隙間があ
いた状態で巻線される。図１３（ｃ）のＢ−Ｂ断面に示
すように、辺中央部では、母材との間でかなりの隙間を
有することがわかる。このままの状態で、コイルをモー
タステータとして組立した場合、この隙間により占積率
が低下することになり、モータ性能を低下することにな
る。そこで、上述したように、巻線後に、巻線状態のコ
イルの辺部分に成形力を加えることにより、図１３
（ｄ）および図１３（ｅ）に示すように、コイルの辺部
分においても線材が母材に密着した形状のコイルとして
いる。これにより、占積率の高い状態でモータステータ
を組み立てることができる。

【００３８】図１３（ｅ）に示すような構造であって
も、成形しない場合に比べて、占積率を向上することが
できる。また、単に、コイルの辺部を圧縮するのみでは
なく、スロット挿入部分の断面形状を、図６に示すよう
な形状、すなわち、スロット２３の１／２の部分の内部
形状に一致するように成形することができる。このよう
にすれば、占積率をより向上することができて好まし
い。

【００３９】次に、コアについて、図４、図５、図６、
図１４（ａ）および図１４（ｂ）を参照して説明する。
図４に、コイルを装着していない状態のコアを示す。ま
た、図５に、コイル成形体の装着した状態のコアを示
す。図１４（ａ）には、ティース組立体を構成する部材
を示し、図１４（ｂ）には、コアバック部を構成する部
材を示す。

【００４０】図４に示すように、コアは、コイルバック
部２２と、ティース組立体２１ａとで構成される。ティ
ース組立体２１ａは、先端で連接された１２個のティー
ス部２１からなる。図４から明らかなように、コアバッ
ク部２２およびティース組立体２１ａは、共に、リング
状に形成されている。ただし、それぞれを構成する部材
は、図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、帯
状の板材で構成される。すなわち、図１４（ａ）および
図１４（ｂ）に示す部材を目的の厚さとなるまで積層
し、これをリング状に屈曲させて構成される。

【００４１】コアバック部２２は、図１４（ｂ）に示す
ように、ティース部２１の個数に対応する単位部材２２
ａが１２個連接された帯状の形状に形成される。これ
は、図示していない帯状部材（フープ）から、例えば、
打ち抜きにより製造することができる。単位部材２２ａ
には、内周側に面する側に、ティース部２１の連結部２
１３と連結するティース連結部２２１、および、部材を
リング状に屈曲した際に、部材の縮みを吸収する切り込
み２２２と、外周側に面する側に、部材をリング状に屈
曲した際の外周側の部材の伸びを吸収する切欠２２３と
が設けられている。これらは、いずれも切り込んだ状態
で設けられる。コアバック部を構成する部材は、リング
状に曲げて両端を当接させた状態で固定する。固定は、
例えば、溶接、かしめ等で行なうことができる。かしめ
であれば、例えば、珪素鋼板を塑性変形させて接続する
ことになる。

【００４２】なお、前記ティース連結部２２１は、後述
するティース部２１側の連結部２１３と嵌合して外れな
い形状とするため、本実施の形態では、連結部２１３を
ありとし、ティース連結部２２１をあり溝とする形状と
してある。

【００４３】ティース組立体２１ａは、図１４（ａ）に
示すように、ティース部となるべき部分が互い違いに向
き合う形で交互に並んだ二組のティース部を構成する部
材が、１本の帯状部材（フープ）から打ち抜きで製作さ
れる。この場合も、ティース部２１を単位として、それ
が連なった状態で製作される。そして、必要な個数のテ
ィース部２１となる長さに形成される。また、図１４
（ａ）に示すように、帯状部材から二組の部材を取るた
め、材料の利用効率を大幅に向上することができる。

【００４４】ティース組立体２１ａは、各ティース部２
１の先端２１１の横方向端部２１１ａと、隣接するティ
ース部２１の先端２１１の横方向端部２１１ａとで連接
されている。このような連接構造とすることで、ティー
ス部２１を一体として扱えるため、製造および組立の際
に、取り扱いが便利である。また、構造上、強度が増す
という利点もある。

【００４５】各ティース部２１は、略Ｔ字形状を有し、
先端側の突出部の裏面は斜めにカットされている。ま
た、ティース部２１の基端側には、前述したように、コ
アバック部２２と連結するための連結部２１３が設けら
れている。

【００４６】図１７に、隣接するティース部２１の先端
２１１を互いに分離したものの例を示す。この例では、
ティース部２１が連結されたティース組立体からそれぞ
れのティース部２１を切断して形成される。もちろん、
それに限定されない。なお、切断は、図１７に示すよう
に、コアバック部材２２に取り付けてから行なう。

【００４７】このように、本発明では、コアバック部２
２と、ティース部２１とを分割して、それぞれ独立に形
成する構造となっている。かつ、それぞれ、帯状の板材
から打ち抜きにより製作される部材を積層して構成され
る。そのため、材料の板取が容易であり、しかも、板材
の利用効率を高くすることができる。特に、ティース部
については、二組のティース組立体を交互に配置する構
造とするため、材料の利用効率をさらに高めることが可
能となる。本実施の形態では、図１４（ａ）からわかる
ように、ティース部２１については、無駄な部分は、二
組を切り離す切代２１ｃが主である。そこで、この切代
２１ｃを可能な限り追い込むことで、例えば、８１％程
度の材料利用率とすることを可能としている。また、コ
アバック部２２の場合には、無駄が少ない形状であるた
め、例えば、材料利用率を８５％とすることができる。
したがって、本実施の形態によれば、ティース部および
コアバック部のいずれについても、８０％以上の材料利
用率とすることができる。このため、従来の構造のもの
に比べて、材料利用率を大幅に向上することができる。

【００４８】次に、図３、図５、図６、図７、図１４お
よび図１５を参照して、回転機のステータの組立につい
て説明する。なお、組立は、以下に述べる方法に限られ
ない。ただし、以下の方法によれば、各部材の取り扱い
が容易であるため、自動化しやすいという利点がある。

【００４９】まず、ボビン１５ａに巻線を行なったもの
を、図７に示すように、押圧金型１５ａ、１５ｂおよび
１５ｃを用いて押圧して、コイル巻線を圧縮成形する。
これにより、図３に示すようなコイル成形体１を得る。

【００５０】一方、上記とは別に、図１４（ａ）および
図１４（ｂ）に示すように、帯状部材から、ティース組
立体２１ａとなる部材、および、コアバック部２２とな
る部材をそれぞれ打ち抜き等で形成する。なお、これら
の部材の製作は、打ち抜きに限られない。他の方法で行
なってもよい。この後、ティース組立体２１ａとなる部
材、および、コアバック部２２となる部材をそれぞれ必
要な枚数積層する。そして、曲げ成形を行なう。すなわ
ち、それぞれリング状となるように曲げる。曲げた後、
それぞれの両端部を、例えば、溶接、かしめ等の方法に
より固定する。これにより、コアバック部２２およびテ
ィース組立体２１ａが製作される。

【００５１】次に、図１５（ａ）および（ｂ）に示すよ
うに、コイル成形体１をティース組立体２１ａの各ティ
ース部２１に嵌め込む。すなわち、コイル形成体１の貫
通孔１ａとティース部２１とを嵌合させる。この時、各
コイル成形体１を、その端面１ａが内周側を向くように
して、ティース部２１と嵌合させる。この状態を図１５
（ｃ）に示す。

【００５２】ついで、図１５（ａ）に示すように、コア
バック部２２の内周に、コイル成形体１が装着されたテ
ィース組立体２１ａを嵌合させる。この際、コアバック
部２２のティース連結部２２１と、ティース部２１の連
結部２１３とが嵌合するように、円周方向の位置合わせ
を行なう。このようにして、組み立てられると、コアの
形成と共に、図５に示すようなステータが得られる。

【００５３】このように、本実施の形態では、コイル成
形体１をティース組立体２１ａに対して、各ティース部
２１がコイル成形体１の貫通孔１ａに挿入されるように
押し込むことで、装着することができるため、コアへの
コイルの装着が極めて容易に行なえる。しかも、コイル
成形体１は、一定の形態を保持しているため、装着に際
して、コイルが乱れないようにするための特別に治具を
必要としない。また、コイル成形体１自体について、高
密度に巻線を実装することができるため、スロット２３
における占積率を高くすることができる。

【００５４】上述した構造のステータは、高い占積率を
保ったまま、材料の利用率高くすることができる。この
ような構造のステータをさらに、性能面で向上し得る構
造について、図１６を参照して説明する。

【００５５】図１６（ａ）から（ｇ）に示す例は、コア
バック部とティース部との連結部の他の第１の形態から
他の第７の形態を示す。これらの形態は、ティース部２
１の連結部２１３と、コアバック部２２の連結部２２１
との間に生じる可能性がある間隙を無くす例である。

【００５６】図１６（ａ）は、コアバック部２２のコア
の曲げ成形の曲げ中心をティース部２１の延長上に配置
し、コイル成形体とコア２の組立を行なったのち、最終
的にコアバック部２２の外周部にハウジングを組付ける
際に、ハウジングとコアの圧入により、曲げ成形部分を
さらに圧縮させ、コアバック部分とティース部分の結合
部を締付ける構造をとる。そのため、切り込み２２４を
コアバック部材２２に予め設けておく。

【００５７】図１６（ｂ）は、ティース部２１のコアバ
ック部２２との連結部２１３をテーパ形状とし、コアバ
ック部２２の外周部にハウジングを組付ける際にハウジ
ングとコアの圧入により、結合部分をさらに圧縮させ、
コアバック部２２とティース部２１の連結部２１３を締
付ける構造をとる。

【００５８】図１６（ｃ）は、コアバック部２２の連結
部２２１を、図に示すように、円周方向に長く切り込ん
だ形状とする。これにより、コア材のばね性を利用し
て、ティース部２１の連結部（図示せず）を組付ける時
に、コアバック部２２のティース連結部２２１を弾性変
形させ、ティースと結合させた後も連結部に締結力が残
る構造とする。

【００５９】図１６（ｄ）は、コアバック部２２とティ
ース部２１をつなぐ別の部材２４を介してコアバック部
２２とティース部２１分を連結する構造である。そのた
めに、コアバック部２２には、軸方向の切欠２２５を設
ける。一方、ティース部２１の連結部２１３にも同様の
切欠２１５を設ける。

【００６０】図１６（ｅ）および図１６（ｆ）は、共に
ボール拡管方式と呼ばれる結合方法を用いたものであ
る。すなわち、コアバック部２２に孔２２６を、ティー
ス部２１の連結部２１３を挟む位置に設けるか、ティー
ス部２１の連結部に孔２１５を設けておく。それぞれ連
結された状態で、それらの孔を広げるように、孔より若
干大きめのボール及び軸を孔に通す。これにより、コア
バック部２２またはティース部２１を塑性変形させて、
結合力を得る。

【００６１】図１６（ｇ）は、ティース部２１とコアバ
ック部２２の形状を,上述した実施の形態のようにあり
溝構造として、あり（２１３）とあり溝（２２１）との
間に、通称カミソリと呼ばれる楔２６を打ち込んで位置
決めする構造である。

【００６２】上記に示したような例を用いることによ
り、コアバック部とティース部の連結部分においては、
その隙間を限りなく小さくすることが可能となる。この
ため、振動騒音を一段を抑制することができる。その結
果、寿命、特性への影響をより低減したステータコアを
得ることが可能となる。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば、コイルの断面形状を変
化させることにより断面寸法精度を高め、占積率の向上
をはかることができる。これによって、回転機の効率向
上をはかることができる。また、効率向上分のコア小形
化によって、回転機自体の体格を小形にすることがで
き、また、使用する導体も少なくできることから材料費
の低減が可能となる。さらに、材料利用率の点からも、
材料費を大幅に低減することが可能となる。その結果、
回転機、特に、電動機は、セット製品のキーパーツであ
るため、電動機を用いたセット製品の小形、軽量化、低
価格化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるモータの一般的構造を示す
一部切欠斜視図。

【図２】本発明が適用されるモータのステータの一般的
構造を示す斜視図。

【図３】本発明のコイル成形体の一例を示す斜視図。

【図４】本発明のコアの一例を示す平面図。

【図５】本発明のコアへのコイル成形体の装着位置を示
す説明図。

【図６】本発明のティース部へのコイル成形体の装着状
態を示す部分断面図。

【図７】本発明のコイル成形体における成形状態を示す
説明図。

【図８】本発明の他の形状のコイル成形体における成形
前の状態を示す説明図。

【図９】本発明のコイル成形体における成形後の断面成
形寸法関係を示す説明図。

【図１０】本発明のコイル成形体を成形する際の過重と
成形寸法およびピンホールとの関係を示す図表。

【図１１】本発明のコイル成形体を成形する際の過重と
成形寸法との関係を示すグラフ。

【図１２】本発明のコイル巻線の成形前後の断面積の変
化を示す説明図。

【図１３】図１３（ａ）は一般なコイル巻線をティース
部に装着した状態を示す説明図、図１３（ｂ）はそのＡ
−Ａ断面図、図１３（ｃ）はＢ−Ｂ断面図、図１３
（ｄ）は本発明によるコイル成形後の巻線状態を示す説
明図、図１３（ｅ）はそのＡ−Ａ断面図。

【図１４】図１４（ａ）はティース組立体を構成する部
材を帯状部材から打ち抜いた状態を示す平面図、図１４
（ｂ）は、コアバック部を構成する部材を帯状部材から
打ち抜いた状態を示す平面図。

【図１５】図１５（ａ）は本発明のコイル形成体とコア
とによりステータを組み立てる状態を示す斜視図、図１
５（ｂ）はティース組立体にコイルを装着する状態を示
す説明図、図１５（ｃ）は、ティース組立体にコイルを
装着した状態を示す説明図。

【図１６】図１６（ａ）は、コアバック部とティース
部との連結関係の他の第１の形態を示す部分平面図、図
１６（ｂ）は、コアバック部とティース部との連結関係
の他の第２の形態を示す部分平面図、図１６（ｃ）、コ
アバック部とティース部との連結関係の他の第３の形態
を示す部分平面図、図１６（ｄ）、コアバック部とティ
ース部との連結関係の他の第４の形態を示す部分平面
図、図１６（ｅ）、コアバック部とティース部との連結
関係の他の第５の形態を示す部分平面図、図１６
（ｆ）、コアバック部とティース部との連結関係の他の
第６の形態を示す部分平面図、図１６（ｇ）、コアバッ
ク部とティース部との連結関係の他の第７の形態を示す
部分平面図。

【図１７】図１７は、隣接するティース部の先端を互
いに分離したものを装着したコアの平面図。

【符号の説明】

１…コイル成形体、１ａ…貫通孔、端面…１ｃ、１１…
線材２…コア、２１…ティース部、２１ａ…ティース組立
体、２１３…連結部、２２…コアバック部、２３…スロ
ット、２７…楔３…回転子（ステータ）、４…ハウジング、５…軸、６
…回転子（ロータ）、１５…金型、１５ａ…ボビン、１
５ｂ、１５ｃ、１５ｄ…押圧金型、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渋川末太郎茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者妹尾正治千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号株式会社日立製作所産業機器事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コアのコアバック部から内周側に突出す
るティース部と嵌合して、一部がスロットに収容される
コイル成形体であって、線材が、貫通孔を保持して環状に巻線された状態で成形
され、前記貫通孔が、前記ティース部と嵌合可能な断面
形状であることを特徴とするコイル成形体。
【請求項２】請求項１に記載のコイル成形体におい
て、前記スロットに収容される部分の側面が、前記貫通孔の
一端側から他端側に向かって扇形状に広がる形状であ
り、前記一端側がティース部先端側に位置する端面となり、
前記他端側がコアバック部側に位置する端面となること
を特徴とするコイル成形体。
【請求項３】請求項２に記載のコイル成形体におい
て、ティース部先端側に位置する端面が、内周側に向かって
後退して傾斜する形状であることを特徴とするコイル成
形体。
【請求項４】請求項１、２および３のいずれか一項に
記載のコイル成形体において、線材の直径をｄ、コアの半径方向に並ぶ巻数をｍ、コア
の接線方向に並ぶ巻線の段数をｎとして、前記スロット
内に線材が整然と巻かれた状態での、ある断面における
断面積Ｓ₀をＳ₀＝｛ｄ＋√３ｄ／２×（ｎ−１）｝×（ｄ×ｍ）とすると、同一部位での断面における前記スロットに収容される部
分の断面積Ｓ_pが、Ｓ_p＜Ｓ₀ であることを特徴とするコイル成形体。
【請求項５】回転機のコアに装着するコイル成形体の
製造方法において、ボビンに線材を巻回してコイルを形成し、この状態でコ
イルの外周および端面を金型で圧縮して成形し、その
後、ボビンから外してコイル成形体を得ることを特徴と
するコイル成形体の製造方法。
【請求項６】請求項５に記載のコイル成形体の製造方
法において、前記金型による成形は、コイル断面寸法が巻回された線
材の直径と巻回段数で決定される幾何学的寸法よりも小
さい寸法に圧縮して行うことを特徴とする巻線成形体の
製造方法。
【請求項７】請求項６に記載のコイル成形体の製造方
法において、前記金型による成形は、外周側の１組の側面が断面にお
いて、一端側から他端側に向かって扇形状に広がる形状
となるように圧縮することにより行うことを特徴とする
コイル成形体の製造方法。
【請求項８】コアバック部と複数のティース部とから
なる回転機用コアにおいて、前記コアバック部と複数のティース部とは別体に設けら
れ、前記コアバック部は、その内周側に前記各ティース部を
連結する複数のティース連結部を有し、前記ティース部は、その基端が前記ティース連結部に装
着されて前記コアバック部に連結されていることを特徴
とする回転機用コア。
【請求項９】請求項８に記載の回転機用コアにおい
て、前記ティース部は、その先端側で連接した一体のティー
ス組立体であることを特徴とする回転機用コア。
【請求項１０】請求項８および９のいずれか一項に記
載の回転機用コアにおいて、前記ティース連結部は、前記ティース部をその基端を挟
んで連結する構造であることを特徴とする回転機用コ
ア。
【請求項１１】コアバック部とティース部とからなる
回転機用コアの製造方法において、前記ティース部を連結すべきティース連結部を有するコ
アバック部を構成する部材を帯状部材から打ち抜くと共
に、製造すべきコアの大きさに応じた長さに切断し、前記コアバック部を構成する部材を目的の厚さとなるま
で積層すると共に、前記ティース連結部を内周側として
屈曲し、当該部材の両端を固定し、前記コアバック部を構成する部材のティース連結部との
連結部を有すると共に、各ティース部の先端がつながっ
た状態の部材を帯状部材から打ち抜くと共に、製造すべ
きコアの大きさに応じた長さに切断し、前記ティース部を構成する部材を目的の厚さとなるまで
複数枚積層すると共に、ティース部先端を外向きにして
リング状に屈曲して、当該部材の両端を固定して、ティ
ース組立体を形成し、前記ティース組立体の各ティース部に、予め成形したコ
イル成形体を装着し、前記コアバック部の内周に前記ティース組立体を挿入す
る共に、ティース連結部に前記ティース部材の連結部を
装着して各ティース部をコアバック部に固定することを
特徴とする回転機用コアの製造方法。
【請求項１２】請求項１、２、３および４のいずれか
一項に記載のコイル成形体を、請求項８、９および１０
のいずれか一項の回転機用コアのティース部に装着して
形成されるステータを有することを特徴とする回転機。