JP2003180044A

JP2003180044A - ステータ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2003180044A
Application number: JP2001373951A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nashiki; 政行梨木
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2003-06-27

Abstract

(57)【要約】【課題】多相の分布巻線を備える交流モータのステータ
において、巻線の占積率を上げ、コイルエンドの突き出
し長さを低減し、ステータの生産性を上げること等によ
り、モータの小型化、高効率化、低コスト化を実現す
る。【解決手段】ステータの電磁鋼板の内、ステータコアか
ら歯の部分を分割して部分歯を構成し、ステータの外で
高密度に巻回された各相の３次元形状の成形コイルをス
テータ組立時に干渉しないように、コイルエンド部の各
成形コイルが層状を成す形状に製作し、歯を除去したス
テータコアへ前記の各成形コイルを挿入、設置し、その
後、前記部分歯を挿入、固定してステータを製作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多相の分布巻線を備
える交流モータのステータ構造とステータの製造方法に
関する。具体的な対象モータは、シンクロナスリラクタ
ンスモータ、インダクションモータ、永久磁石型ブラシ
レスモータ、ロータ内部に永久磁石を配置したインテリ
アルパーマネントマグネットモータＩＰＭ、各種同期モ
ータ等である。

【０００２】

【従来の技術】従来のシンクロナスリラクタンスモータ
の例として、図１４に３相６極のシンクロナスリラクタ
ンスモータの断面図の例を示す。１２はステータであ
り、３相６極の交流巻線が各スロットＳ１からＳ３６に
巻回されている。１１はステータの歯であり、各スロッ
トは歯１１に囲まれて構成されている。ステータ１２は
図１４に示される形状の電磁鋼板がロータ軸方向に積層
されて構成されている。

【０００３】１はロータ軸、１３はロータのヨーク、１
４は磁極間を磁気的に接続する細い磁路であり、細い磁
路１４の間は各空隙あるいは非磁性体で構成されるスリ
ット１０が配置されている。１５はラジアル方向のつな
ぎ部であり、磁気的には不要であり、モータの電磁気的
動作上はむしろ漏れ磁束が通るため有害な物であるが、
ロータヨーク１３と各細い磁路とを機械的に接続し構造
的に補強している。ロータの外周の接続部１６も同様に
ロータ全体を補強している。このロータは図２１の形状
の電磁鋼板をロータ軸の方向へ積層した構造となってい
る。また、スリット１０の部分の一部に永久磁石を挿入
した構造のモータも良く知られている。

【０００４】同様のステータを活用したモータとして
は、

【発明の属する技術分野】の項に示した各種モータがあ
り、ロータの構成、特性がそれぞれに異なる。

【０００５】前記ステータ１２の巻線図の例を図１５に
示す。Ｕ１はＵ相巻線の端子、Ｖ１はＶ相巻線の端子、
Ｗ１はＷ相巻線の端子、Ｎ１はＵ，Ｖ，Ｗ各相の中性点
であり、結線方式はスター結線の例である。波線部は同
一スロットへの多数回巻きの巻線を示している。

【０００６】図１６は図１５に示した巻線がステータの
コイルエンド部でどのように接続されるかの接続関係を
視覚的に示した模式図であり、巻線の束の接続先を示し
ている。ここでは、巻線の束と他の巻線の束とのつなぎ
の線は記載を省略している。巻線の束とは、例えば、図
１７に示すようなもので、各巻線間の結合はなく、ほぼ
並列に結合されていて、スロットの開口部からスロット
内へ順次巻線を挿入し、ステータの巻線を巻回する。通
常、スロットの開口部の幅が狭く、巻線挿入を容易とす
るため、また、巻線の扱い易さから直径０．５ｍｍから
１．０ｍｍ程度の太さの巻線を並列に使用して巻線の束
を作っている。並列巻線数はモータの電流容量により決
められ、図１７では４巻線の並列の場合を示している。

【０００７】図１６に示すように、各相巻線はステータ
のコイルエンド部で複雑に交差しており、モータ巻線製
作工程を複雑なものとしている。図１８にモータの断面
図の例を示す。１はロータ軸、１７はロータ、１８はケ
ース、１９はステータコア、２０はコイルエンド、２１
は軸受けである。コイルエンド２０は、各巻線の束を各
スロットへ挿入し易いように少し余裕を持って長めに作
られており、また、図１６に示したように複雑に交差す
るため、ステータコアへ巻線を挿入した時点では、コイ
ルエンド部は図１８に示すより大きな形状をしている。
そのコイルエンド部をコイルエンド成形用の型等を用い
て圧縮、成形して図１８に示すコイルエンド形状として
いる。

【０００８】図９の（ａ）にスロットに収納された巻線
の断面図例を示す。６７はステータコア、６８は巻線、
６９はスロットの外周の電磁鋼板と巻線との間の電気絶
縁性を確保するための絶縁紙、絶縁シート、絶縁用の樹
脂コート、樹脂製ボビン等の絶縁手段、７０は巻線６８
がスロットからロータ側へ出ないように保護するための
板などの巻線保護手段である。前記したように、巻線は
複雑な形状をしており、スロットの形状もスロットの開
口部の幅ＳＯＰが狭いため、スロット内へ納められる巻
線の実装密度である占積率は、通常、低い値である。占
積率をスロット断面積に対する銅線の実断面積の比で表
して、手作業で巻線をスロットへ挿入する場合で、モー
タサイズにもよるが４０％程度と低く、巻線機等で圧力
をかけながらスロットへ挿入する方法等でも５０％程度
である。なお、巻線６８を拡大した図を図９（ｂ）に示
すが、９２は銅線９３は絶縁皮膜である。

【０００９】なお、図１９にモータの巻線部の例を示す
ように、本発明の対象外であるが、スウィッチトリラク
タンスモータ等の様に巻線構造が一つの突極に１種類の
巻線を巻き込むだけの簡単な構造の場合は、いわゆる整
列巻きという巻き方で整然と高密度に巻線を巻回する事
が可能である。巻回の方式としては、ステータ磁極であ
る突極に直接巻線を巻回する方法と、ステータコアの外
でボビン等に巻線を巻回してその巻線ユニットをステー
タ突極に装着する方法とがある。この様な単純な構造の
モータにおいては、コイルエンド部の突き出し長さを短
くでき、巻線長さもその分だけ小さくできるので銅損を
低減でき、巻線占積率を大きくできるのでモータの小型
化が比較的容易であり、モータ製作の容易さからモータ
コストも比較的小さくできる。しかし、モータ性能の面
では短所もあり、限られた用途に採用されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の多相の分布巻線
を備える交流モータとしてシンクロナスリラクタンスモ
ータ、インダクションモータ、永久磁石型ブラシレスモ
ータ、ロータ内部に永久磁石を配置したインテリアルパ
ーマネントマグネットモータＩＰＭ、種々同期モータ等
などがある。一般的に３相交流の分布巻線構造を成して
おり、ステータ内周へ正弦波分布の起磁力を生成できる
ので、効率の良い運転ができ、また、界磁弱め制御も容
易にできるので、基底回転数以上の高速回転運転を定パ
ワー制御する必要のある用途では広く採用されている。

【００１１】ところが、従来の多相の分布巻線を備える
交流モータのステータ製作においては、モータの３相巻
線がコイルエンド部で３次元的に交差すること、そし
て、巻線実装は狭いスロットの開口部を通して挿入され
ることに起因して種々の困難さ、課題がある。

【００１２】まず、巻線製作工程が複雑でスロット開口
部が狭いことから、高密度に巻線を実装することが困難
であり、巻線の束の巻線長さに余裕を持たせるためコイ
ルエンドが大きくなりがちであるため、ステータ形状が
大きくなり、銅損が増加し、コイルエンドの成形及びコ
イルエンドの糸による結束等による固定が必要であると
いう課題がある。性能の面でも、スロット開口部の幅を
大きくするとステータとロータ間の磁気抵抗が増加して
モータ特性が劣化するという課題がある。特に、シンク
ロナスリラクタンスモータの場合には、ステータとロー
タ間の磁気抵抗がモータ性能に大きく影響する重要な要
素であり、モータ力率、効率と直結した大きな課題であ
る。また、シンクロナスリラクタンスモータの場合は、
トルクリップルが大きくなりがちであり、スロット開口
部の広さと強い因果関係があり、その点でも重要な課題
である。

【００１３】製作コストの点では、スロットの開口部が
狭いため、例えば直径０．５から１．０ｍｍ程度の細い
巻線を並列に使用しなければならず、巻線数が多くな
る。さらに、複雑な巻線製作工程のため、手作業で製作
する場合には製作工数が増加し、自動巻線機で製作する
場合には複雑、高価な巻線機となり、製作時間の短縮に
も限界があるという課題がある。モータの小型化、低コ
スト化の点でも、前記諸課題により改良に限界がある。

【００１４】本発明は、上記事情に鑑みてなされたのも
のであり、その目的は、多相の分布巻線を備える交流モ
ータのステータにおいて、ステータの各部品形状の改
良、巻線製作、巻回方法を行うことにより、スロット内
部の巻線占積率を向上、コイルエンド部の突き出し量の
縮小、巻線製作工程の容易化、モータ性能の向上を行
い、小型化、コストダウン、性能向上を実現するもので
ある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係る本発明のステータは、多相の分布巻
線を備える交流モータのステータにおいて、巻線がステ
ータ外部で巻回されスロットに収まる部分は成形して製
作された成形コイルであって、その成形コイルのコイル
エンド部のスロット間の形状は概略円弧形状であり、各
成形コイルがステータへ挿入される順に外周側から内周
側へ各コイルエンド部が多層の形状をなし、前記成形コ
イルをステータコアに挿入できるようにステータコアの
少なくとも一部が分割された歯である部分歯を備える。

【００１６】この発明により、ステータの積層された電
磁鋼板は、歯の全てあるいは一部を分離したステータコ
アと歯の部分の電磁鋼板が積層された部分歯とに分離し
ておき、ステータコアへ成形コイルを挿入して組み込
み、その後、前記部分歯をステータコアへ組み込む構造
のステータとなり、このような構成とすることにより巻
線の占積率を大幅に向上することができ性能の向上が可
能で、巻線の製作、組み込みが容易となり製作コストも
低減できる。

【００１７】請求項２に係る本発明のステータは、多相
の分布巻線を備える交流モータのステータにおいて、巻
線がステータ外部で巻回されスロットに収まる部分は成
形して製作された成形コイルであって、その成形コイル
のコイルエンド部のスロット間の形状は概略円弧形状で
あり、各成形コイルがステータへ挿入される順に外周側
から内周側へ各コイルエンド部が多層の形状をなし、各
スロットごとに分割された分割ステータコアが各相の組
み合わされた成形コイルの間へそれぞれ挿入、固定さ
れ、前記各分割ステータコアは、相互に、凹凸形状等の
勘合、溶接、接着等で結合される。

【００１８】この発明により、特に溶接する場合の溶接
部位は、ステータの外周で歯のラジアル方向中心線上に
選ぶと、歯が存在することにより溶接部位に磁束が通ら
なくても歯の方へ磁束が迂回することができ、ラジアル
方向のステータヨーク部の磁気抵抗を低下させることな
く溶接でステータを固定することが可能である。ヨーク
を分割してステータを製作することにより巻線占積率が
向上し、ステータの製作が容易となる。

【００１９】請求項３に係る本発明のステータは、前記
部分歯あるいは部分歯とはめ合わされるステータの部分
歯結合部は、挿入する方向に１／３以下のスローテーパ
形状となっていて、前記部分歯をスローテーパ部に沿っ
て挿入することにより発生する締め付け力と摩擦を利用
して前記部分歯を固定する。

【００２０】この発明により、接着剤を使わなくても強
固に固定することができる。

【００２１】請求項４に係る本発明のステータは、前記
部分歯と部分歯とはめ合わされるステータの部分歯結合
部との間に、部分歯をステータに固定するためにロータ
軸方向に設けられた固定穴と、この固定穴に注入された
樹脂等の注型物あるいは挿入された固定ピン等の部分歯
固定手段とを備えることを特徴とする。なお、穴形状は
種々形状が可能であり、特に限定するものではない。

【００２２】この発明により、接着剤を使わなくても固
定できる。更に、樹脂等の注型物による固定の場合に
は、巻線部を固定するのと同時に部分歯を固定すること
ができる。

【００２３】請求項５に係る本発明のステータは、前記
部分歯は、ステータのラジアル方向に特に強い強磁性を
示す方向性電磁鋼板である。

【００２４】この発明により、歯を通る磁束の方向と一
致させることができ、鉄損を低減できる。従って、モー
タの高効率化により、小型化が可能となる。

【００２５】請求項６に係る本発明のステータは、ステ
ータコアの歯の部分を除いたステータヨーク部コアは、
分割されたステータヨーク部コアが勘合、溶接、接着等
で固定されたコアであって、ステータの円周方向に特に
強い強磁性を示す方向性電磁鋼板であり、前記部分歯
は、ステータのラジアル方向に特に強い強磁性を示す方
向性電磁鋼板であり、前記部分歯とステータヨーク部コ
アとの接合面形状は凹凸形状が２周期以上並列に配置さ
れている。

【００２６】この発明により、歯部及びヨーク部を通る
磁束の方向と一致させることができ、鉄損を低減でき
る。また、強磁性の方向が異なる２種の方向性電磁鋼板
を通る磁束はその接合面においても磁気抵抗を過大な値
とすることなく存在することができ、接合部近傍での鉄
損も低減できる。従って、モータの高効率化により、小
型化が可能となる。

【００２７】請求項７に係る本発明のステータは、スロ
ット開口部の幅が巻線直径より小さい歯形状である。

【００２８】この発明により、特にシンクロナスリラク
タンスモータの場合、スロット開口部の幅が小さいこと
がモータのトルク増加、トルクリップル低減に有効であ
る。部分歯を構成した本発明構造モータでは、スロット
開口部からステータ巻線を挿入することはないので、物
理的にはステータ開口部を零とすることが可能である。
また、求められるモータ特性によっては、歯の部分の円
周方向漏れ磁束を小さくして巻線の漏れインダクタンス
を小さくしたい場合には、スロット開口部を多少広めに
することもできる。

【００２９】請求項８に係る本発明のステータは、断面
形状がほぼ円形形状の巻線を巻線型に巻回し、少なくと
もステータのスロットに挿入される巻線部は圧縮成形さ
れていて、スロット内に必要な絶縁物と前記円形形状の
巻線を最適に並べたときの巻線断面積の総和をＳＳとす
ると、ＳＳより大きい巻線断面積の総和となる高密度に
圧縮成形した成形コイルを備える。

【００３０】この発明により、巻線占積率を高くできる
ので、高出力なモータを実現することができ、またモー
タの小型化が実現できる。

【００３１】請求項９に係る本発明のステータは、前記
成形コイルは電気絶縁性の高い被覆でその一部が覆われ
ている。

【００３２】前記成形コイルを圧縮成形する場合、巻線
には大きな応力がかかり、特にコイルの周辺は、圧縮時
にその表面が滑る部分が発生し、巻線表面の絶縁皮膜保
護の観点で好ましくない状態が発生する。この対策とし
て、請求項９に係る本発明により解決することができ
る。具体的には、巻線用の型に電気絶縁性の良いシート
あるいはボビンを取り付け、その上に巻線を巻回し、巻
線の束を前記シートで覆い、その後、巻線の束を成形型
で圧縮成形する。前記シートは、特殊には、網目状であ
るなど種々形状が可能である。また、圧縮成形後に、前
記シートで前記成形コイルを覆う、あるいは、コーテイ
ングなどの方法で電気絶縁性の高い被覆を成形コイル表
面に作成することも可能である。なお、前記シートは、
圧縮成形した後にコイル形状を保持させる効果を持たせ
ることもでき、電気絶縁と圧縮成型時の摩擦低減あるい
は極部応力低減と形状保持機能とを持たせることができ
る。

【００３３】請求項１０に係る本発明のステータは、多
相の分布巻線を備える交流モータのステータにおいて、
各スロット内の巻線はステータコアの外部で巻線型に巻
回してほぼ固形化、成形された複数の成形コイルであっ
て、その個々の成形コイルの形状はステータのスロット
開口部の幅より薄く成形されていて、スロット内に並列
配置されている。

【００３４】この発明により、ステータコアの歯を分割
せずに巻線占積率を高くできるので、高出力なモータを
実現することができ、またモータの小型化が実現でき
る。

【００３５】請求項１１に係る本発明のステータは、多
相の分布巻線を備える交流モータのステータにおいて、
ステータの歯の形状は歯の先端からステータヨーク部の
中間の部分の形状が隣接している歯の対抗する部分の形
状とより平行に近くなるような形状として圧縮用歯形部
が構成され、前記圧縮用歯形部の近傍に挿入された押圧
型で巻線を圧縮成形することが容易に可能となってい
る。

【００３６】この発明により、スロット内で圧縮成形型
を用いて圧縮することができ、高い巻線占積率を実現す
ることができる。また、このような歯の形状とすること
により、圧縮する力が巻線のスロット開口部側へ均等に
力が作用し、歯の側面と圧縮成形型との間に巻線がかみ
込まないようにできる。

【００３７】請求項１２に係る本発明のステータ製造方
法は、多相の分布巻線を備える交流モータのステータ製
造方法において、モータの巻線をステータコアの外部で
巻線型に巻回してほぼ固形化、成形された成形コイルを
製作し、その成形コイルのコイルエンド部のスロット間
の形状は概略円弧形状であり、各成形コイルがステータ
へ挿入される順に外周側から内周側へ各コイルエンド部
が多層の形状をなし、順次、前記成形コイルをスロット
開口部よりスロット内へ挿入してそのスロットの巻線を
組み付け、同様に順次、他の各スロットへ成形コイルを
組み付けるそれぞれの前記成形コイルを、ステータの歯
の全てあるいは一部が分割、分離されたステータコアへ
定められた順序で挿入、装着し、前記分割された部分歯
をステータに挿入、固定する。

【００３８】この発明により、ステータの製作が容易
に、巻線占積率を高くできるので、高出力なモータを実
現することができ、またモータの小型化が実現できる。

【００３９】請求項１３に係る本発明のステータ製造方
法は、多相の分布巻線を備える交流モータのステータ製
造方法において、ステータの歯の全てあるいは一部が部
分歯として分割、分離されたステータコアに、前記部分
歯が除去されたスペースを利用して巻線を巻回し、その
後、前記分割された部分歯をステータに挿入、固定す
る。

【００４０】この発明により、ステータの製作が容易
に、巻線占積率を高くできるので、高出力なモータを実
現することができ、またモータの小型化が実現できる。

【００４１】請求項１４に係る本発明のステータ製造方
法は、多相の分布巻線を備える交流モータのステータ製
造方法において、モータの巻線をステータコアの外部で
巻線型に巻回してほぼ固形化、成形して成形コイルを製
作し、この時、前記成形コイルの形状は、ステータのス
ロット開口部の幅より薄く成形し、順次、前記成形コイ
ルをスロットへ挿入してそのスロットの巻線を組み付
け、同様に順次、各スロットへ成形コイルを組み付け
る。

【００４２】この発明により、ステータの製作が容易で
あり、巻線占積率を向上することもできる。特に、スロ
ット内部へ挿入されるコイル部は高密度に圧縮成形した
方が巻線占積率を向上することもでき、より小型化が可
能である。また、１スロットに納められる成形コイルの
数と形状とスロット形状とは、当然ながら、順番に複数
の成形コイルを挿入する都合上、相互に干渉しないよう
に分割し、形状を設計する必要がある。

【００４３】請求項１５に係る本発明のステータ製造方
法は、多相の分布巻線を備える交流モータのステータ製
造方法において、直巻きの巻線機を使用してステータの
各スロットへ巻線の一部を巻回してコイルを製作する
か、あるいは、そのスロットへ設置される巻線の一部を
ステータの外で巻回して巻線の束を製作してスロットの
開口部を通して挿入し、その状態で、スロット内部に挿
入した押圧型でスロットの奥の方向へ圧縮成形し、その
後、残りの巻線を直巻きの巻線機で巻回するか、あるい
は、残りの巻線をステータの外で巻回して巻線の束を製
作してスロットの開口部を通して挿入する。

【００４４】この発明により、巻線占積率を高くできる
ので、高出力なモータを実現することができ、またモー
タの小型化が実現できる。

【００４５】

【発明の実施の形態】本発明の実施例であるシンクロナ
スリラクタンスモータの断面図を図１に示す。１はロー
タ軸、２はロータ、３はステータの歯がステータコア４
から分割された部分歯、Ｓ１からＳ３６はステータのス
ロットであり、巻線は図示していない。図２のモータ
は、前記部分歯３をひとつおきの歯に採用した例であ
り、ステータコア５が少し異なる形状となっている。図
１，図２に示すモータは、スロット内部の巻線占積率が
大きく、コイルエンド部の長手方向突き出し量であるコ
イルエンド長が短く、ステータの製作が容易で、かつ、
スロットの開口部幅を従来モータの限界値より小さくし
ている。以下それらの実現技術について順を追って説明
する。

【００４６】ステータ巻線をスロットへ巻回するうえ
で、スロット開口部の幅が狭いことが大きな障害となっ
ている。この対応策としてステータの歯をステータコア
から分割した部分歯を作り、部分歯の無い状態でステー
タ巻線を各スロット部へ配置する。巻線挿入時の自由度
が非常に大きくなり、ステータ外部で成形して製作した
巻線の束であるコイル（以下、「成形コイル」という）
を挿入することが可能となり、巻線をステータコアへ直
巻きする場合においても自由度の増大により巻線の巻回
が容易となる。

【００４７】図３の（ａ）は、ステータの歯を分割した
部分歯３０とステータコア３１の一部を示し本発明の例
である。ステータコア３１へ成形コイルを配置した後、
部分歯３０を挿入する。ステータコア３１と部分歯３０
との結合は、接着剤で結合している。余分な接着剤の逃
げ場所として、結合部の一部に凹みを作っておくことも
有効である。また、部分歯３０を通る磁束の方向はラジ
アル方向であることから、方向性電磁鋼板をラジアル方
向に向けて使用することもでき、方向性電磁鋼板は無方
向性電磁鋼板に比較して飽和磁束密度が２０％程度大き
いので、歯幅ＴＷ２に比較して歯の先の部分の歯幅ＴＷ
１を小さくすることができ、その分だけスロットが広く
なることから、巻線断面積を増加させることが可能とな
り、モータ特性を向上させることができる。また、部分
歯３０のラジアル方向位置精度はステータとロータ間の
エアギャップ精度に影響するため重要であり、部分歯３
０のラジアル方向位置精度を確保する方法として、ラジ
アル方向に対して直角な平面３３を設けて当たり面を設
けている。また、各部分歯３０をステータコア３１へ取
り付けた後、ステータの所定内径形状に作成した治具を
ステータ内径側に挿入し、接着剤が硬化するまでその状
態に保ち、接着剤が硬化した後、治具を除去することに
よりステータの内径側形状精度を確保することもでき
る。

【００４８】また、部分歯３０のテーパ部の勾配を小さ
くしておいて、わずかに部分歯３０の形状を大きく製作
すれば、部分歯３０を大きな力でラジアル方向に挿入す
ることにより、接着剤を使わなくても、弾性変形によっ
て発生する応力に起因する摩擦力で部分歯３０をステー
タコア３１へ強固に固定することもできる。特に、１／
５から１／２０程度のスローテーパにし、強固にテーパ
部の方向に押し付けて固定すれば、通常の使用時に求め
られる強度を十分に得ることが可能である。同時に、ス
ローテーパ部に接着剤を併用してさらに結合部の強度を
確保することができる。また、前記部分歯あるいは部分
歯とはめ合わされるステータコアの部分歯結合部は、そ
の一部が容易に弾性変形するように幅の狭い弾性変形部
を備える構造としておき、この弾性変形部を利用して前
記部分歯をステータへ把持、固定する。また、弾性変形
部には挿入が非可逆なノッチの部分を作っておき、部分
歯を挿入するだけで抜けない構造としておき、より強固
に固定可能な部分歯とする。なお、ステータコアと部分
歯との固定は、接着剤による固定が電気的に不導通であ
り、磁気的にも悪影響が少なく、有力な方法である。ス
テータコアと部分歯との接合部は、電気的に不導通であ
る方が好ましく、接合部表面を電気絶縁処理することに
より渦電流損を低減することができる。電気絶縁処理の
方法は、表面に酸化皮膜を作る方法、絶縁コーテイング
をする方法、絶縁物を接合部へ挟む方法等がある。部分
歯のブロックは、接着剤の塗布された電磁鋼板が市販さ
れており、治具で部分歯の電磁鋼板を重ねて圧縮固定
し、加熱することにより強固な部分歯のブロックを製作
することができる。なお、ステータコア３１と部分歯３
０の接合部分の形状は必要に応じて種々変形が可能であ
る。

【００４９】ここで、図１及び図２の本発明例では、成
形コイルをステータコアに設置した後に部分歯３を挿入
する構造であるため、スロット開口部の幅を非常に小さ
な値とすることができる。具体的には、巻線の直径より
小さな値とすることができる。図１４に示す従来構造で
は、スロット開口部より巻線を挿入するため、スロット
開口部の幅を巻線直径の２倍より広くしないと、現実的
に、巻線の挿入が困難である。スロット開口部を小さく
すると、ステータとロータ間の磁気抵抗が小さくなり、
特にシンクロナスリラクタンスモータの場合、力率が改
善し、出力トルクが増加するという効果が大きい。同時
に、スロット開口部が小さい場合、ステータの円周方向
の磁気的離散性が減少するので、トルクリップルが減少
するという顕著な効果もある。

【００５０】次に、他の部分歯の例として、図３の
（ｂ）〜（ｅ）、図４を用いて説明する。図３の（ｂ）
は、他の部分歯３２の例である。部分歯３２のステータ
コア３１側の部分が薄く、大きく弾性変形させることが
可能であり、かつ、部分歯３２の先端近傍に段差がわず
かに設けてあり、部分歯３２を挿入した後に段差部が勘
合していて抜けない構造としている。電磁鋼板の弾性変
形を利用して部分歯とステータコアとの結合をより強固
にすることができる。勿論、接着剤の併用も可能であ
る。

【００５１】図３の（ｃ）は、部分歯３４とステータコ
ア３１との接合部に小径の固定穴３６を設けて、樹脂を
圧入注型する事により結合する構造である。最近では、
巻線部の固定、絶縁にワニスではなく樹脂を注型するこ
とも多く、前記固定穴３６をステータのコイルエンドを
含む巻線部と同時に注型、固定することも可能であり、
簡便に部分歯３４を固定することができる。前記固定穴
３６へ固定ピンを打ち込んで固定することも可能であ
る。固定穴３６の形状は、円形だけでなく、４辺形、く
さび形形状など種々形状が可能である。

【００５２】図３の（ｄ）は、部分歯の形状を単純な形
状とした例である。図３の（ｅ）は、歯の半分が隣の歯
と一体化した部分歯３９の例である。スロット開口部が
ないのでスロット内巻線がスロット外へ飛び出るおそれ
は全くなく、トルクリップルも低減できる。固定穴４１
を設け強固な構成としている。

【００５３】図４の（ａ）は、部分歯を４２と４３の２
体に分割した例である。また相互に勘合していてより強
固な構造としている。図４の（ｂ）は、歯の先端部だけ
を部分歯とし、固定穴４７で固定する例である。図４の
（ｃ）は、部分歯を挿入する前の形状を表し、図４の
（ｄ）に示すように、部分歯４９を挿入すると所望の歯
形状となる構造である。弾性変形を利用しており、密着
性を高くできる。また、図４（ｃ）の形状は、ステータ
巻線を挿入するときの巻線との干渉を少なくする効果と
巻線の挿入時の案内をする効果がある。

【００５４】図４の（ｅ）の部分歯５０は、前記の部分
歯の斜視図の例であり、電磁鋼板をモータの長手方向に
積層した構造であり、相互の結合は接着により行った例
である。市販されている電磁鋼板で、事前に接着剤が塗
布されている製品があり、電磁鋼板をプレス加工して図
４（ｅ）の状態に積層し、長手方向に治具で加圧し、高
温漕等で加熱することにより、容易に図４（ｅ）の形状
に固形化することができる。なお、ステータコアと接触
し結合する部分は、渦電流損を低減するために、絶縁コ
ーテイング処理、酸化皮膜処理、絶縁物を接合部へ挟む
方法等の電気絶縁処理を行う方が好ましい。

【００５５】図４の（ｆ）の部分歯５１は、５２の部分
を溶接で固定した例、あるいは、５３に示すように電磁
鋼板の板厚の約１／２を部分的に凹ませ圧入させること
により電磁鋼板を相互に結合させた例を示している。

【００５６】次に本発明の他の実施例を図５に示す。ス
テータコアを各スロットごとにラジアル方向に分割した
分割ステータコア５４を円周方向に並べ結合した構造の
ステータである。具体的にこのステータの製作方法の例
について説明する。３相分布巻線の成形コイル５５を巻
線型で製作し、長手方向に積層した分割ステータコア５
４を製作する。各々の成形コイル５５を１スロットピッ
チ程度円周方向に移動可能な仮固定治具に３相の成形コ
イル５５を設置し、各分割ステータコア５４を３相成形
コイル５５の間へ挿入する。その後、ステータを治具で
固定し、５６で示す溶接、接着剤等で固定する。さら
に、ステータのケースへ焼きばめあるいは圧入してステ
ータコアを固定、支持すればより強固なステータとする
ことができる。また、前記分割ステータコア同士の結合
部表面は電気絶縁処理を行った方が渦電流損を低減でき
る。さらに、前記３相成形コイル５５は圧縮成形するこ
とにより、より高い占積率の成形コイルとすることがで
きる。前記仮固定治具とは、例えば、３６スロットのス
テータの場合、円周上に３６ヶ所の固定点を持つ円管を
用意し、前記固定点からバネを介して対象物を支持させ
る構造とする。ここで、溶接する場合の溶接部位５６
は、スロットの中心線から図に示すように角度ＴＣを成
しており、ステータの外周で歯のラジアル方向中心線上
に選ぶと、特に高速回転で溶接部位に磁束が通らなくて
も歯の方へ磁束が迂回することができ、ラジアル方向の
ステータヨーク部の磁気抵抗を低下させることなく溶接
でステータを固定することが可能である。

【００５７】次に本発明の他の実施例を図６に示す。５
７はステータコアの歯の部分を除いたステータヨーク部
コアが円周方向に分割された分割ヨーク、５８はステー
タの歯が分割された部分歯である。さらに、これらは図
６のハッチングの方向、すなわち、分割ヨーク５７は円
周方向に，部分歯５８はラジアル方向に特に強磁性を示
す方向性電磁鋼板である。なお、方向性電磁鋼板は強磁
性を示す方向には透磁率が大きいが、その方向に直角な
方向は透磁率が小さく、磁束の方向が変わる部位で向き
の異なる複数の方向性電磁鋼板を接続する場合、その接
続部位近傍で鉄損が大きくなるという問題がある。この
問題を解決するために、前記部分歯５８とステータヨー
ク部コアとの接合面形状は三角形状等の凹凸形状が２周
期以上並列に配置されている構造として、歯の部位のラ
ジアル方向に向いた磁束をステータヨーク部コアの円周
方向に向いた磁束へ磁気抵抗を過大とすることなく誘導
することができ、磁気抵抗を低減し、鉄損を低減する。
そして、スロットへ３相巻線の成形コイル５５が挿入さ
れる。各分割ヨーク５７は相互に５６で示す溶接，ある
いは、接着剤等の方法で固定できる。ここで、溶接部位
５６は、スロットの中心線からある角度を成しており、
図５の場合と同様の効果を得ることができる。組上がっ
たステータコアはステータのケースへ焼きばめあるいは
圧入してステータコアを固定、支持すればより強固なス
テータとすることができる。この様な構造のステータ
は、方向性電磁鋼板で構成することができるので、各部
の磁束密度を大きく設計することができ、より高出力の
モータを実現することができる。なお、部分歯５８、成
形コイル５５，ステータ組立方法は本発明の他の実施例
で示す技術を活用できる。

【００５８】図５，図６のような構成のステータとする
と、ステータは方向性電磁鋼板から打ち抜かれた部材を
結合して構成することになり、ステータ電磁鋼板を打ち
抜く金型は、モータサイズの円形ではなく、小さな金型
で製作することができるため金型製作費が節約でき、電
磁鋼板材料からより効率よくステータコア部材を製作可
能となり、材料費を低減させることもできる。

【００５９】次に、図１，図２等に示す本発明ステータ
の成形コイルの形状、組立方法について図７，図８に示
し、説明する。図７に示す巻線形状は図１５，図１６に
示す巻線図に示される巻線の具体的形状例である。いわ
ゆる、分布巻き同心巻きで全節巻きであり、重ね巻きと
は巻き順が少し異なる。図７の（ａ）は、３相巻線の１
相であるＵ相の成形コイルの図とその側面から見た１点
鎖線部の断面図であり、このステータは３相交流、６
極、３６スロット、全節巻きの例である。Ｖ相、Ｗ相の
成形コイル及び成形コイル間の渡り線、巻線端子は、省
略し、図示していない。６０はステータコア、６１は成
形コイル、６５はステータの歯が分割された部分歯、６
６は巻線を挿入するスロットである。断面図の６４はス
テータコア６０と部分歯６５が結合された部分の断面
図、９０はステータコア６０と成形コイル６１との間の
電気絶縁を保つ絶縁板であり、２点鎖線でＵ相巻線がス
ロット内へ巻回される様子を示している。参考のため、
Ｖ相成形コイル、Ｗ相成形コイルも波線で示している。
図７の（ｂ）は、Ｕ相巻線と同様に、Ｖ相巻線の様子を
示す図であり、６２はＶ相の成形コイルである。図７の
（ｃ）も同様であり、６３はＷ相の成形コイルである。
図７の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は成形コイル６１，６
２，６３の形状、位置がわかりやすいように分離して図
示したが実際にはこれらの成形コイルが重なっており、
これらの図をを重ね合わせて考えてみると、３相巻線で
あるＵ相成形コイル６１，Ｖ相成形コイル６２，Ｗ相成
形コイル６３が３次元的に入り組んでいて、複雑な形状
をしている。図１６に示すように全節巻きの３相巻線の
コイルエンド部接続関係はＵ，Ｖ，Ｗの３相の巻線がど
うしても交差する部分があり、その部分では図７各図の
右図に示すようにＵ，Ｖ，Ｗ相の巻線のコイルエンド部
を層状に配置している。このようなコイルエンド部形状
であれば、固形化した各相の成形コイルをステータコア
に順次挿入することが可能である。なお、成形コイルの
コイルエンド部のスロット間の形状は、概略円弧形状と
なっている。そして、多層の形状からなり、これは外周
側から内周側へ各成形コイルがステータへ挿入される順
になっている。

【００６０】また、コイルエンドの突き出し長さについ
ては、本発明の方法ではコイルエンドの長さが最短にな
る成形コイルの製作が可能であり、図７に示すコイルエ
ンド長は図１８に示す従来のステータのコイルエンド長
より短くなっている。

【００６１】次に、図８で組み立て方法の例を説明す
る。最初に、ステータコア６０へＵ相の成形コイルを挿
入する。６１Ａの部分はＵ相巻線でスロットに挿入され
る部分で、６１Ｃの部分はコイルエンドの渡りの部分、
６１Ｂはコイルエンドの一部であってスロット内巻線６
１Ａから渡りの部分６１Ｃへのつなぎ部である。なお、
巻線部６１Ａはスロットに挿入される部分であり、巻線
占積率を高くするために圧縮成形し、わたり部６１Ｃも
成形して固形化した方が成形コイルの組立が容易性であ
る。つなぎ部６１Ｂについては固形化してステータへ組
み付けることも可能であるが、固形化せず、ある程度柔
軟性を持たせた状態でステータへ組み付けた方が、成形
コイル各部のステータへの組み付けに柔軟性を持たせる
ことができる。続いて、Ｖ相成形コイル６２，Ｗ相成形
コイル６３を順次組み付け、部分歯６５を挿入、固定す
る。その後、コイルエンド部の成形、位置決めを行う。
最後に、例えば、樹脂成形機でコイルエンド部、成形コ
イルとステータコアとの隙間等に樹脂を充填して固定す
る。

【００６２】前記説明のごとく、図７に示す形状のＵ相
成形コイル６１は、部分歯６５をステータコア６０へ取
り付けていない状態で有れば、ステータの外で巻線型を
用いて高密度に巻回、固形化した成形コイルであって
も、スロット６６へ容易に挿入し、取り付けることがで
きる。続いて、図７に示す形状のＶ相成形コイル６２、
Ｗ相成形コイル６３であれば、装着済みの成形コイルに
干渉せずに順次挿入することができる。必要条件は、干
渉せずに挿入できることであり、図７に示す成形コイル
の形状は、干渉しない範囲で、３次元的に多少の変更が
可能である。また、一つの成形コイルを複数に分割する
ことも可能である。ステータコアから分割する部分歯の
数についても、組立時の干渉問題が発生しなければ良い
のであるから、全ての歯を部分歯とする必要はなく、例
えば図２に示すように１個おきの歯を部分歯としても良
い。その方が、加工、組立の容易さ、ステータの内周側
のトルク反力に対するステータ強度の点では優れてい
る。

【００６３】組立の順番として、各成形コイル、各部分
歯の挿入の順番についても、相互干渉の問題がない範囲
で変更することができる。モータの相数、極組、スロッ
ト数、巻線の方式の条件と組立順を考えて部分歯、成形
コイルの形状を決定する。また、部分歯の挿入時に成形
コイルの組み込み位置精度が悪かったり、成形コイルの
形状が所定形状より多少はみ出ている場合には、挿入済
みの成形コイルと部分歯とが干渉することがあり、干渉
を防ぐ意味で部分歯挿入前に部分歯の挿入スペースを確
保、確認するための圧縮成形模範を部分歯挿入前に一度
挿入して成形あるいは位置あわせをすることが有効であ
る。前記圧縮成形模範とは、例えば、その先端の部分が
テーパ状になっていて、挿入することにより前もって挿
入された成形コイルの設置位置が所定の位置からずれて
いたり、成形コイルの形状に多少の凸部がある場合に、
成形コイルの位置、形状を修正することができる。

【００６４】ステータコアの強度の点では、図５，図６
の構造のステータより、図１，図２等に示すステータコ
アの方がステータの円周方向にステータヨーク幅で電磁
鋼板が接続されており、ステータ強度が高い。モータ強
度の問題で、部分的溶接構造のモータ全体の強度が低
く、小容量、小型のモータでは問題が無くても、特に数
ＫＷ以上の中容量モータでは部分的な溶接だけでは強度
が不足しがちであり、強固なモータケースを使用するこ
とが多い。勿論、このステータコアの外側を覆うステー
タケースはモータの強度確保、防水、耐環境性、組立の
容易さ、モータ精度確保が容易、冷却効果などの効用が
あり、総合してステータケースの採用の可否を決定する
ことになるが、図１，図２等に示すステータコアの場
合、ステータケースのないモータ構造でも強度の点では
問題がない。

【００６５】次に、前記成形コイルについて説明する。
図９の（ａ）に示す従来のステータと巻線は、従来の技
術の項で説明したように実装上の種々課題のため、巻線
の占積率は４０％程度と低い値であり、スロット内の各
巻線間に多くの隙間がある。ステータコアへ巻線をテン
ションを掛けながら直巻きする場合は、各相のコイルエ
ンド部の巻線は３次元的に交差するため非常に困難であ
るが、ステータ外部で巻線型に巻線を巻回すれば相互に
干渉しない形状の各成形コイルを製作することが可能で
ある。また、前記成形コイルの製作方法は、巻線型に整
列巻きして高密度な成型コイルを製作することが可能で
あり、さらには、巻回されたコイルを圧縮することによ
りさらに高密度なコイルとすることができる。厳密な整
列巻きではない場合においても圧縮成形することにより
従来よりは遙かに高密度なコイルとすることができる。

【００６６】本発明で使用する成形コイルの形状例は図
７，図８で示したような形状であるが、特に、スロット
内へ収納される部分の巻線について図１０にその断面図
の例を示す。巻線は、ステータコアへ挿入される前に、
巻線型に巻回して成形コイルを製作する。最初に、図１
０の（ａ）に示す整列巻きについて説明する。整列巻き
とは、巻線を巻回するとき、図１０（ｂ）、（ｄ）に示
すように、巻線の位置を厳密に決めて整然と巻回する方
法であり、特に俵積みと言っている上下左右の巻線がそ
れぞれ接するような巻き方が理論的には一番占積率を高
く巻回することができる。ただし、１段目の巻き方向と
２段目の巻き方向とは逆になり、巻線を多段に巻回する
ときは巻回する巻線の全周に渡って整列巻きとすること
はできないので、通常スペース的に多少余裕のある部分
で交差させる。図８に示す成形コイルの場合は、つなぎ
部６１Ｂの部分はスペース的に多少余裕があり、この部
分で上段、あるいは下段との巻線の交差を行う。７１は
巻線型の一部の断面図であり、スロットに挿入される巻
線部分の巻線型の断面図である。例えば、図７の（ａ）
の場合であれば、Ｕ相巻線成形コイル６１が収納される
スロットＳ３０に相当する巻線の巻線型の断面図であ
る。巻線型は、成形コイルの全周である４辺に相当する
巻線型がある。７２は巻線であり、図１０の（ｂ）に示
すように整列巻きされているが、スロットの長さはステ
ータコアの積み圧の長さがあるため、実際には電線間に
多少の浮きなどが発生し、電線間に多少の隙間が発生す
る。それでも、電線の巻回されるべき位置が特に厳密に
制御されていない巻き方より遙かに巻線の占積率を高く
巻回することができる。また、比較的簡易な巻線型に巻
回するがその後にその巻線型からはずして、巻線をバラ
バラの状態でスロットの開口部であるＳＯＰの幅からス
ロット内へ、少量づつ順次挿入する巻き方よりも遙かに
巻線の占積率を高く巻回することができる。図１０
（ａ）の巻線の占積率を高くできる理由は、巻線が相互
に交差する確率が低く、巻線にテンションを掛けながら
巻回するため巻線間の隙間を少なくすることができ、成
形された成形コイルの形を崩さずにスロット部へ挿入、
設置できるるためである。

【００６７】前記絶縁被覆とは、図９の（ｂ）に示す巻
線の拡大断面図の銅線９２の周囲に塗布された被膜９３
である。通常、この絶縁被膜９３は非常に強固な特性を
示し、例えば、巻線を巻線径の曲率で折り曲げても所望
の絶縁特性を維持し、巻線が円形から扁平になるほど圧
縮しても所望の絶縁特性を維持する実力を持っている。
但し、圧縮に関しては、圧力がかかる面の滑り性等の条
件が悪い場合には被覆にダメージが残る。

【００６８】図１０の（ｃ）は、圧縮型７３により矢印
の方向へ巻線を圧縮した成形コイルの例を示している。
成形コイル７４の一部を拡大した図である図１０（ｄ）
に示すように、巻線間の隙間を詰め、無くすことがで
き、巻線占積率をさらに高くすることができる。図１０
の（ｅ）は、さらに圧縮型７３により極限に近い状態ま
で圧縮した例であり、図１０（ｆ）に示すように各巻線
が変形して巻線間の隙間がほとんど無くなっている。巻
線への圧力のかけ方、巻線表面にかかる摩擦力などに注
意すれば、図１０（ｆ）の程度の圧縮成形は実用的に問
題なく実施できる。図９（ａ）の巻線占積率に比較する
と２倍近い占積率とすることが可能である。また、成形
コイル７４は巻線型７１の内周に絶縁紙等の絶縁手段９
１を挿入後に巻線を巻回すれば、巻線型とのこすれ等の
摩擦による巻線の絶縁被覆の傷などのダメージを少なく
でき、後に示す圧力をかけた圧縮時の滑り性を良くする
ことができ、特に、前記絶縁手段９１の内周全部あるい
は一部に接着剤が塗布されているなど成形コイル７４の
形状を維持する機能を持たせることもできる。

【００６９】図１１の（ａ）は、図１０の（ｅ）の成形
コイルを本発明ステータの収納した図であり、高い占積
率となっている。占積率を高くできる理由は、巻線が相
互に交差することが無く、巻回した巻線を圧縮成形で
き、また、図９の（ａ）に示す巻線保護手段７０が不要
であることである。図１１（ａ）に示す本発明例では、
スロットの開口部から電線を挿入する必要がないのでス
ロットの開口部の幅ＳＯＰＸを狭くすることができるた
め、図９（ａ）に示す巻線保護手段７０のスペースと巻
線保護手段７０を挿入するための作業上の余裕のスペー
スとを排除することができる。しかし、巻線の被覆９
３，絶縁手段９１、わずかな巻線間の隙間などがあり、
スロット内の巻線の占積率を１００％にすることは不可
能である。実際に採用する圧縮の程度は、必要に応じて
図１０の（ａ）、（ｃ）、（ｅ）に示すように、選択す
ることができる。

【００７０】スロットに収納される部分の成形コイル６
１Ａの形状、圧縮成形の状態についてその例を図１０で
示したが、成形コイルのコイルエンドの渡り部６１Ｃに
相当する巻線型、圧縮成形についても同様に実施するこ
とができる。なお、成形コイルの四辺の内、四辺の中間
のつなぎ部６１Ｂは、成形コイルを部分歯の数を限定し
た図２のステータコア等へ挿入する場合など、成形コイ
ルの自由度を保つため、強固に圧縮成形せず、多少柔軟
性を持たせた方が組み立て上の都合が良い場合もある。

【００７１】図１１の（ｂ）は、スロット内の成形コイ
ルが横方向に分割されて複数の分割成形コイル７６で構
成されている例であり、図１１の（ｃ）は、スロット内
の成形コイルが縦方向に分割されて複数の分割成形コイ
ル７７で構成されている例である。それぞれ４個に分割
された成形コイルの例である。分割の数および形状は、
成形コイルの作り易さ、組立の容易さなどにより決めら
れるもので、種々形状、それらの組み合わせが可能であ
る。

【００７２】図１２の（ａ）はステータコアの歯を分割
せずに高い巻線占積率を実現する構成である。１２はス
テータコアであって図１４と同じステータコアであり、
ＳＯＰはスロット開口部の幅、７８は４分割された成形
コイルであって、成形コイル７８の幅ＳＷはスロット開
口部の幅ＳＯＰより小さい形状になっている。従って、
スロット開口部の幅ＳＯＰから順次スロット内へ成形コ
イル７８を挿入することが可能である。この方法は、ス
テータコアの歯を分割するなどの特別な方法を使用せず
に高密度な巻線を実現できる点で優れている。成形コイ
ル７８は高密度に圧縮成形する事により、巻線の占積率
を高い値とすることができる。なお、スロットに対する
開口部の位置は必ずしもスロットの中央ではなく、スロ
ットの形状、成形コイルの分割数および形状、開口部の
幅ＳＯＰによって、成形コイルの挿入時の干渉の都合に
より変える必要がある場合もでてくる。逆に、挿入に都
合の良い形状に成形コイル７８を製作しても良い。

【００７３】次に本発明の他の例を図１３に示す。５は
図２のステータコアと同じ形状であり、破線で記述され
たまだ挿入されていない部分歯６５はステータの歯の一
つ置きに配置されている。このようなステータコア５の
形状であれば、部分歯６５のスペースが広く解放されて
おり、巻線８５をステータコアへ直巻きする事がより容
易になっている。例えば、図７の（ａ）のスロットＳ２
５，Ｓ３０に巻回されるＵ相巻線の成形コイル６１に相
当する巻線８５，８６，８７を直巻きする場合には、巻
線８５，８６，８７をＳ２５からＳ３０へコイルエンド
部を表す矢印８８を通ってある程度のテンションを掛け
ながら順次巻回することができる。コイルエンド部の巻
線８８及び巻線８８の部分を保持するガイドを図示しな
いが、最終的なコイルエンド形状に近い形のガイドを配
置しておけばよい。前記ガイドは巻線８８を巻回する時
だけの仮のガイドであって、巻線８８を巻回後には除去
する巻線治具であっても良い。また直巻きの場合は、コ
イルエンド部の巻線８８の形状を自在な形に巻回するこ
とが困難な場合も多く、全ての巻線を巻回し、部分歯６
５も挿入、固定した後に、従来手法と同様に、コイルエ
ンド部をその成形型を用いて圧縮成形することもでき
る。

【００７４】また、ステータコア５と巻線８５，８６，
８７との間の電気絶縁性を保つ絶縁手段８４を設けてい
るが、さらに、巻線案内部８９を持たせることにより、
より容易に巻線８５，８６，８７を積層しながら巻回す
る事ができる。部分歯６５の形状は、図３，図４に示す
ような種々形状の部分歯が適用可能である。ごく部分的
な小さな部分歯として、スロット開口部を広くするだけ
でも、直巻きの巻線製作を大幅に容易にすることが可能
である。

【００７５】また、巻線８５，８６，８７を直巻きで巻
回後に、部分歯のスペースを利用して、巻線成形用型９
６を矢印９７の方向に挿入し、スロットＳ３０の巻線８
５，８６，８７を圧縮成形することもでき、より高い占
積率の巻線とすることができる。

【００７６】次に本発明の他の例を図１２の（ｂ）に示
す。１２は図１４のステータコアと同じであり、８２は
図に示すＸ，Ｙ，Ｚ，Ｃ等の方向へステータコアと相対
的に移動可能な巻線案内を有する巻線機で直巻きされた
巻線、あるいは、スロットの外で巻線の型に巻回された
コイルをスロットの開口部から挿入された巻線である。
８３は押圧型あるいは圧縮成形型であり、図示するＺ方
向へ移動可能な構成を成し、スロット内へ巻線８２が設
置された後、ステータの長手方向であるＹ方向から圧縮
成形型８３を挿入し、巻線８２をスロットの奥の方向で
あるＺ方向へ圧縮成形型８３で圧縮成形する。その後、
圧縮成形型８３を除去し、巻線の挿入、圧縮成形型８３
による巻線の圧縮成形を繰り返す。圧縮成形型８３の形
状は、巻線の圧縮段階あるいは巻線の巻回段階に応じて
複数種類の形状の巻線型を使用することもできる。特
に、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｃ等の方向へステータコアと相対的に
移動可能な巻線機能と圧縮成形型８３の機能を有した巻
線機では、高い占積率の巻線を実現することが可能であ
る。

【００７７】この時、ステータの歯の側面形状はＰＡ，
ＰＢに示すように、通常の歯の側面が形作る角度ＴＡよ
り狭く、歯の側面ＰＡ，ＰＢがより平行に近くなるよう
な形状として圧縮用歯形部を構成し、前記押圧型８３で
巻線を圧縮成形するとき、圧縮する力が巻線のスロット
開口部側へ均等に力が作用するようにして、歯の側面と
前記押圧型との間に巻線をかみ込まないような構成とす
る。

【００７８】圧縮成形型８３でＺ方向へ巻線８２を圧縮
成形する機能の課題として、圧縮成形型を除去したとき
の巻線の戻り現象がある。圧縮成形したコイルの形状を
維持する必要があり、その対策として、圧縮成型時に可
塑性の物質を巻線８２の隙間に入れ、巻線を固定する方
法などがある。可塑性の物質とは、例えば、ワニス、樹
脂、接着剤、シリコンゴム、粘土状の物質などで、その
性質としては電気抵抗が大きく、形状の変化ができ、形
状維持の特性が優れている物質が好適である。２液性の
接着剤、ワニス、樹脂は圧縮成形の直後に固化が始ま
り、都合がよい。その他、熱硬化型接着剤、紫外線硬化
型接着剤、簡便な方法では粘着テープを使用することも
できる。また、図９の（ｃ）の巻線の断面図で示すよう
なセルボンデイングワイヤと言われる接着剤が塗布され
た巻線もあり、加熱することにより相互に接着固定する
ことができる。９２は銅線、９３は絶縁被覆、９４は接
着剤である。巻線を圧縮成形する直前に、巻線に大きな
電流を通電して銅線の発熱で巻線を加熱し、接着剤９４
を軟化させ、巻線を効率よく圧縮成形すると同時に接着
固定することができる。この時、大半の接着剤９４は巻
線の隙間に逃げることになり、接着剤により占積率が低
下する効果を低減することができる。なお、加熱の方法
は、巻線型、圧縮成形型を高温にするなど外部からセル
フボンデイングワイヤを加熱することも、セルフボンデ
イングワイヤへ大きな電流を通電する方法の両用も可能
である。

【００７９】なお、本発明例の説明では省略したが、巻
線の成形時に、可塑性の物質を利用する方法、セルフボ
ンデイングワイヤを採用する方法、巻線を覆う絶縁手段
で巻線を一時的に固定する方法等は、前記の本発明ステ
ータ製作時の各所に使用できる。

【００８０】また、本発明例の説明において、コイルエ
ンド部および成形コイルの最終処理の方法について特に
説明しなかったが、必要に応じてコイルエンド部の形状
を成形し、その後、ワニス処理を行うか、あるいは、樹
脂を注入、圧縮してコイルに充填すると同時にステータ
コアに固定することができる。

【００８１】以上、本発明例について説明し、特に、３
相交流、６極、３６スロットのモータの例について説明
したが、相数、極数、スロット数は限定されるものでな
く、応用が可能である。また、巻線の巻回方式について
も、全節巻きの例について説明したが、種々の巻線巻回
方式に応用することが可能である。モータの種類につい
ても、各種のモータに応用が可能であり、リニアモータ
への応用も可能である。

【００８２】

【発明の効果】本発明では、巻線の占積率を向上するこ
とができ、コイルエンドの長さを縮小できるため、モー
タの高効率化、小型化が実現できる。また、スロットの
開口部の幅を小さくできるため、ステータとロータ間の
磁気抵抗を小さくでき、高出力化ができ、トルクリップ
ルも低減できる。ステータ巻線の製作工程が単純化でき
るので自動巻線化も容易であり、ステータの組立が容易
であり、モータを小型化できるので、モータ製作コスト
を低減できる。また、ステータコアを分割してモータを
製作する場合は、ステータコアの金型を簡素なものとす
ることができるため金型コストを低減でき、電磁鋼板の
有効利用率を上げることができ、その点でもモータコス
トを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明ステータの実施例の断面図である。

【図２】本発明ステータの実施例の断面図である

【図３】本発明ステータの歯の構造を示す図である。

【図４】本発明ステータの歯の構造を示す図である。

【図５】本発明ステータの実施例の断面図である。

【図６】本発明ステータの実施例の断面図である。

【図７】本発明ステータの実施例の巻線形状を示す図で
ある。

【図８】本発明ステータの実施例の組立順を示す図であ
る。

【図９】ステータの巻線構造を示す図である。

【図１０】本発明ステータの実施例の巻線構造を示す図
である。

【図１１】本発明ステータの実施例の巻線構造を示す図
である。

【図１２】本発明ステータの実施例の巻線構造を示す図
である。

【図１３】本発明ステータの実施例の巻線製作工程を示
す図である。

【図１４】従来のシンクロナスリラクタンスモータの断
面図である。

【図１５】図１４のモータのステータ巻線図である。

【図１６】図１４のモータのコイルエンド部の巻線の接
続関係を示した図である。

【図１７】図１４のモータに巻回するコイルである。

【図１８】図１４のモータの側面から見た断面図であ
る。

【図１９】スウィッチトリラクタンスモータのステータ
の断面図である。

【符号の説明】

１…ロータ軸、２…ロータ、３…ステータ、
４，５…ステータコア、３０，３２，３４，３７，３
９，４２，４３，４５，４９…部分歯、５４…分割ス
テータコア、５７…分割ヨーク、５８…部分歯、
６０…ステータコア、６１，６２，６３…成形コイ
ル、６５…部分歯、６６…スロット、７３…圧縮
型、７６，７７，７８…分割成形コイル、８３…圧
縮成形型、９６…巻線成形用型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｋ 15/085 Ｈ０２Ｋ 15/085 19/10 19/10 ＡＦターム(参考） 5H002 AA01 AA07 AA09 AB01 AB04 AB08 AC02 AC04 AC06 AC08 AE06 AE07 AE08 5H603 AA01 AA03 AA09 BB01 BB09 BB12 CA01 CA05 CB02 CB03 CC04 CC11 CC17 CD02 CD04 CD21 CD32 CD33 CE01 EE01 5H604 AA05 AA08 BB01 BB10 BB14 CC01 CC05 CC14 CC16 DB25 PB01 PB03 5H615 AA01 BB01 BB07 BB14 BB16 PP01 PP02 PP06 PP13 PP14 QQ02 QQ06 QQ19 QQ26 QQ27 RR02 SS04 SS05 SS11 SS16 SS18 5H619 AA03 AA05 BB01 BB06 BB15 BB24 PP01 PP02 PP04 PP05 PP14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多相の分布巻線を備える交流モータのステ
ータにおいて、巻線がステータ外部で巻回されスロット
に収まる部分は成形して製作された成形コイルであっ
て、その成形コイルのコイルエンド部のスロット間の形
状は概略円弧形状であり、各成形コイルがステータへ挿
入される順に外周側から内周側へ各コイルエンド部が多
層の形状をなし、前記成形コイルをステータコアに挿入
できるようにステータコアの少なくとも一部が分割され
た歯である部分歯を備えることを特徴とするステータ。
【請求項２】多相の分布巻線を備える交流モータのステ
ータにおいて、巻線がステータ外部で巻回されスロット
に収まる部分は成形して製作された成形コイルであっ
て、その成形コイルのコイルエンド部のスロット間の形
状は概略円弧形状であり、各成形コイルがステータへ挿
入される順に外周側から内周側へ各コイルエンド部が多
層の形状をなし、各スロットごとに分割された分割ステ
ータコアが各相の組み合わされた成形コイルの間へそれ
ぞれ挿入、固定され、前記各分割ステータコアは、相互
に、凹凸形状等の勘合、溶接、接着等で結合されたこと
を特徴とするステータ。
【請求項３】前記部分歯あるいは部分歯とはめ合わされ
るステータの部分歯結合部は、挿入する方向に１／３以
下のスローテーパ形状となっていて、前記部分歯をスロ
ーテーパ部に沿って挿入することにより発生する締め付
け力と摩擦を利用して前記部分歯を固定することを特徴
とする請求項１記載のステータ。
【請求項４】前記部分歯と部分歯とはめ合わされるステ
ータの部分歯結合部との間に、部分歯をステータに固定
するためにロータ軸方向に設けられた固定穴と、この固
定穴に注入された樹脂等の注型物あるいは挿入された固
定ピン等の部分歯固定手段とを備えることを特徴とする
請求項１又は３記載のステータ。
【請求項５】前記部分歯は、ステータのラジアル方向に
特に強い強磁性を示す方向性電磁鋼板であることを特徴
とする請求項１、３又は４記載のステータ。
【請求項６】ステータコアの歯の部分を除いたステータ
ヨーク部コアは、分割されたステータヨーク部コアが勘
合、溶接、接着等で固定されたコアであって、ステータ
の円周方向に特に強い強磁性を示す方向性電磁鋼板であ
り、前記部分歯は、ステータのラジアル方向に特に強い
強磁性を示す方向性電磁鋼板であり、前記部分歯とステ
ータヨーク部コアとの接合面形状は凹凸形状が２周期以
上並列に配置されていることを特徴とする請求項１又は
４記載のステータ。
【請求項７】スロット開口部の幅が巻線直径より小さい
歯の形状であることを特徴とする請求項１乃至６記載の
ステータ。
【請求項８】断面形状がほぼ円形形状の巻線を巻線型に
巻回し、少なくともステータのスロットに挿入される巻
線部は圧縮成形されていて、スロット内に必要な絶縁物
と前記円形形状の巻線を最適に並べたときの巻線断面積
の総和をＳＳとすると、ＳＳより大きい巻線断面積の総
和となる高密度に圧縮成形した成形コイルを備えること
を特徴とする請求項１乃至７記載のステータ。
【請求項９】前記成形コイルは電気絶縁性の高いシート
でその一部が覆われていることを特徴とする請求項１乃
至８項記載のステータ。
【請求項１０】多相の分布巻線を備える交流モータのス
テータにおいて、各スロット内の巻線はステータコアの
外部で巻線型に巻回してほぼ固形化、成形された複数の
成形コイルであって、その個々の成形コイルの形状はス
テータのスロット開口部の幅より薄く成形されていて、
スロット内に並列配置されたことを特徴とするステー
タ。
【請求項１１】多相の分布巻線を備える交流モータのス
テータにおいて、ステータの歯の形状は歯の先端からス
テータヨーク部の中間の部分の形状が隣接している歯の
対抗する部分の形状とより平行に近くなるような形状と
して圧縮用歯形部が構成され、前記圧縮用歯形部の近傍
に挿入された押圧型で巻線を圧縮成形することが容易に
可能となっていることを特徴とするステータ。
【請求項１２】多相の分布巻線を備える交流モータのス
テータ製造方法において、モータの巻線をステータコア
の外部で巻線型に巻回してほぼ固形化、成形された成形
コイルを製作し、その成形コイルのコイルエンド部のス
ロット間の形状は概略円弧形状であり、各成形コイルが
ステータへ挿入される順に外周側から内周側へ各コイル
エンド部が多層の形状をなし、順次、前記成形コイルを
スロット開口部よりスロット内へ挿入してそのスロット
の巻線を組み付け、同様に順次、他の各スロットへ成形
コイルを組み付けるそれぞれの前記成形コイルを、ステ
ータの歯の全てあるいは一部が分割、分離されたステー
タコアへ定められた順序で挿入、装着し、前記分割され
た部分歯をステータに挿入、固定することを特徴とする
ステータの製造方法。
【請求項１３】多相の分布巻線を備える交流モータのス
テータ製造方法において、ステータの歯の全てあるいは
一部が部分歯として分割、分離されたステータコアに、
前記部分歯が除去されたスペースを利用して巻線を巻回
し、その後、前記分割された部分歯をステータに挿入、
固定することを特徴とするステータの製造方法。
【請求項１４】多相の分布巻線を備える交流モータのス
テータ製造方法において、モータの巻線をステータコア
の外部で巻線型に巻回してほぼ固形化、成形して成形コ
イルを製作し、この時、前記成形コイルの形状は、ステ
ータのスロット開口部の幅より薄く成形し、順次、前記
成形コイルをスロット開口部よりスロット内へ挿入して
そのスロットの巻線を組み付け、同様に順次、他の各ス
ロットへ成形コイルを組み付けることを特徴とするステ
ータの製造方法。
【請求項１５】多相の分布巻線を備える交流モータのス
テータ製造方法において、直巻きの巻線機を使用してス
テータの各スロットへ巻線の一部を巻回してコイルを製
作するか、あるいは、そのスロットへ設置される巻線の
一部をステータの外で巻回して巻線の束を製作してスロ
ットの開口部を通して挿入し、その状態で、スロット内
部に挿入した押圧型でスロットの奥の方向へ圧縮成形
し、その後、残りの巻線を直巻きの巻線機で巻回する
か、あるいは、残りの巻線をステータの外で巻回して巻
線の束を製作してスロットの開口部を通して挿入するこ
とを特徴とするステータの製造方法。