JP2010288338A - 電機における固定子 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを抑えつつ、ステータコアの軸方向への長さ及びコイルエンドの突出長さを変えることなくステータコアとコイルとの絶縁性を確保することができる電機における固定子を提供する。
【解決手段】固定子１０において、アウターコイル２０とインナーコイル３０とは、アウターコイル２０のアウター渡り部２２ｂが、固定ティース４０の突設方向と反対方向においてインナーコイル３０の起立部３２ａよりも外側に配置されている。アウターコイル２０の挿入部２１が挿入された第１スロットＳ１の開口縁部には、ステータコア１１の軸方向へ凹む凹部５３が形成されている。
【選択図】図９

Description

本発明は、整列巻きにより予め整形された少なくとも第１系列のコイル及び第２系列のコイルを有する電機における固定子に関する。

ステータコアに形成されたスロットにコイルを挿入し、このコイルをティースに巻装してなる固定子を備えた電機としての電動機においては、ステータコアとコイルとの間の絶縁性を確保する必要がある。例えば、特許文献１の電動機の絶縁装置においては、固定子鉄心（ステータコア）におけるスロット内壁と、巻線（コイル）とを絶縁するためにスロット絶縁紙（絶縁シート）を備えるとともに、巻線と固定子鉄心の積厚方向の端面とを絶縁するコアエンド絶縁紙とを備えている。また、スロット絶縁紙の両端には外方に折曲げられた折返片が設けられるとともに、コアエンド絶縁紙に折曲げ部が設けられている。さらに、電動機において、固定子鉄心の端面には折返片と折曲げ部とを収納する凹部が設けられている。

そして、特許文献１の電動機の絶縁装置において、凹部の内底面から延びるスロット絶縁紙の折返片により、固定子鉄心の端面から巻線の表面に沿った沿面距離が確保され、ステータコアとコイルとの間の絶縁性が確保されている。また、固定子鉄心の端面とコイルエンドとの間にコアエンド絶縁紙が介装されることにより、固定子鉄心の端面とコイルエンドと間の絶縁性が確保されている。

実開昭６２−１１３４９号公報

ところが、特許文献１に開示の電動機の絶縁装置においては、固定子鉄心の端面とコイルエンドとの絶縁性の確保のためにコアエンド絶縁紙を必要とし、電動機の製造コストが嵩んでしまっている。そこで、製造コストを抑えるためコアエンド絶縁紙を省略することが考えられるが、コアエンド絶縁紙を省略すると、固定子鉄心の端面とコイルエンドとの絶縁性を確保するため、固定子鉄心の端面とコイルエンドとの間に空間絶縁距離を確保する必要がある。この場合、固定子鉄心の端面からのコイルエンドの突出長さが長くならないようにするため、固定子鉄心の軸方向への長さを短くし、コイルエンドから固定子鉄心の端面を遠ざけて空間絶縁距離を確保することが考えられるが、固定子鉄心が短くなることで電動機のトルクが低下してしまう。一方、固定子鉄心の軸方向への長さを変えないようにするため、コイルエンドの突出長さを長くし、固定子鉄心の端面からコイルエンドを遠ざけて空間絶縁距離を確保することが考えられるが、コイルエンドの突出長さが長くなることで電動機のサイズが大きくなってしまう。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、製造コストを抑えつつ、ステータコアの軸方向への長さ及びコイルエンドの突出長さを変えることなくステータコアとコイルとの絶縁性を確保することができる電機における固定子を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ステータコアにティースが複数配列され、整列巻きにより予め整形された少なくとも第１系列のコイル及び第２系列のコイルそれぞれが前記複数のティース間のスロットに組み込まれ、前記スロットが、前記ステータコアからの前記ティースの突設方向に沿って同一幅をなすように形成された電機における固定子において、前記第１系列のコイルのコイルエンドが、前記スロットに挿入された挿入部から前記突設方向と反対方向へ延びる一対の屈曲部と、該屈曲部同士を接続する渡り部とを備えるとともに、前記挿入部が絶縁シートによって被覆され、かつ前記コイルエンドとステータコアの端面との間に空間絶縁距離が確保され、前記第２系列のコイルのコイルエンドが、前記スロットに挿入された挿入部から延設され前記ステータコアの端面より起立する一対の起立部と、該起立部同士を接続する渡り部とを備えるとともに、前記挿入部が絶縁シートによって被覆されており、前記第１系列のコイルと第２系列のコイルとは、前記第１系列のコイルの渡り部が、前記突設方向と反対方向において前記第２系列のコイルの起立部よりも外側に配置されており、前記第１系列のコイルの挿入部が挿入されたスロットの開口縁部に前記ステータコアの軸方向へ凹む凹部が形成されていることを要旨とする。

これによれば、第１系列のコイルの挿入部が挿入されたスロットの開口縁部において、ステータコアの端面から第１系列のコイルの表面に沿った沿面距離は、凹部内の挿入部とこの挿入部に対向する凹部の内面との間に空間絶縁距離が確保されていれば、凹部の内底面から絶縁シートの端縁までの距離となる。このため、凹部の深さ内に絶縁シートが収まれば、ステータコアの端面から絶縁シートを突出させる必要がなくなり、凹部の深さ内に絶縁シートが収まらなくてもステータコアの端面からの絶縁シートの突出量を、凹部が形成されない場合と比較して減らすことができる。その結果として、凹部が形成されない場合と比較すると、挿入部において絶縁シートが巻装された部位の、ステータコア端面からの突出量はゼロになるか減少することとなり、凹部が形成されない場合と比較して、第１系列のコイルのコイルエンドの、ステータコア端面からの突出長さを短くすることができる。

したがって、凹部を形成し、第１系列のコイルのコイルエンドとステータコアの端面との間に空間絶縁距離を確保することで、第１系列のコイルのコイルエンドと、ステータコアの端面との間に絶縁シートを用いなくても絶縁性が確保され、絶縁シートを用いない分、電機の製造コストを抑えることができる。さらに、上述したように、凹部を形成することで、ステータコア端面からの第１系列のコイルのコイルエンドの突出長さを短くすることができるため、ステータコアの軸方向への長さを変更しないのであれば、電機のトルクを向上させることができ、トルクを変更しないのであれば、ステータコアの軸方向への長さを短くすることができる。すなわち、ステータコアの軸方向への長さ及びコイルエンドの突出長さを変えることなくステータコアとコイルとの絶縁性を確保することができる。

また、前記突設方向に沿って前記絶縁シートの前記スロットからの突出量が徐々に増加するとともに、前記複数のティースの配列方向に沿った前記ティースの幅方向への前記凹部の開口幅が徐々に狭くなっていてもよい。これによれば、スロットが、ステータコアからのティースの突設方向に沿って同一幅をなすように形成されているため、ティースはステータコアの内周面側から突設方向に沿って幅が狭くなるように形成されている。よって、凹部が形成されてもティースの幅方向への長さは、スロットの開口側で同一幅になる。したがって、凹部を形成しつつもティースの幅が狭くなることによる磁気特性の悪化を僅かにすることができる。

また、前記第１系列のコイルは全て同じ形状をなす１種類のコイルであり、前記第２系列のコイルは全て同じ形状をなす１種類のコイルであってもよい。これによれば、同系列のコイルを各相毎のコイル長さを同じにしてコイルインピーダンスのバラツキを抑え、電流アンバランスを生じ難くすることができ、電力集中によるトルク低下、損失増加、振動増加等の不具合の発生を防止することができる。

また、前記第２系列のコイルの渡り部が前記第１系列のコイルの屈曲部を跨ぐように配置されており、前記第１系列のコイルの挿入部が挿入されたスロットと、前記第２系列のコイルの挿入部が挿入されたスロットとに挟まれた前記ティースは、前記第１系列のコイルの挿入部側の縁部に前記凹部が形成される一方で、前記第２系列のコイルの挿入部側の縁部に前記凹部が形成されておらず、前記突設方向に延びる前記ティースの軸線に対し非対称に形成されていてもよい。

これによれば、第１系列のコイルのコイルエンドの突出長さを減らしつつ、第１系列のコイルの屈曲部を跨ぐ第２系列のコイルのコイルエンドの突出長さを短くすることができ、さらに、第２系列のコイルに対しては磁気特性の悪化を防止することができる。

本発明によれば、製造コストを抑えつつ、ステータコアの軸方向への長さ及びコイルエンドの突出長さを変えることなくステータコアとコイルとの絶縁性を確保することができる。

実施形態の回転電機を示す斜視図。 第１コアを示す斜視図。 第２コアを示す斜視図。 第１コアに第２コアを積層した状態を示す斜視図。 第１コアに第２コアを積層した状態を示す部分平面図。 （ａ）は第１分割ティースを示す斜視図、（ｂ）は第２分割ティースを示す斜視図。 （ａ）はアウターコイルを示す斜視図、（ｂ）はインナーコイルを示す斜視図。 （ａ）はアウターコイル及び第１分割ティースを取着した状態を示す部分斜視図、（ｂ）は凹部を示す断面図、（ｃ）は凹部及びアウターコイルを示す断面図。 （ａ）はインナーコイル及び第２分割ティースを取着した状態を示す部分斜視図、（ｂ）は固定子を示す部分平断面図。 凹部の別形状を示す断面図。

以下、本発明の電機の固定子を具体化した一実施形態を図１〜図９にしたがって説明する。
図１に示すように、電機としての回転電機Ｍは、固定子１０と、この固定子１０の内側に配設された可動子としての回転子Ｒとからなる。固定子１０は、固定ティース４０、第１分割ティース５０、及び第２分割ティース６０を備えた環状のステータコア１１と、そのステータコア１１の第１スロットＳ１に組み込まれた第１系列のコイルとしてのアウターコイル２０と、第２スロットＳ２に組み込まれた第２系列のコイルとしてのインナーコイル３０とからなる。

まず、第１スロットＳ１に組み込まれるアウターコイル２０について説明する。アウターコイル２０としては、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のアウターコイル２０をそれぞれ３つずつ有する。また、アウターコイル２０は、断面が長方形の均一な幅のコイル線（平角線）を整列巻きして整形されるとともに、図７（ａ）に示すように、アウターコイル２０は、第１スロットＳ１内に挿入される一対の挿入部２１と、両挿入部２１から延びるコイルエンド２２を有する。

図７（ａ）に示すように、アウターコイル２０のコイルエンド２２（以下、アウターコイルエンド２２と記載する）は、各挿入部２１からステータコア１１の径方向（固定ティース４０のステータコア１１からの突設方向と反対方向）に沿って延びるように屈曲した一対の屈曲部２２ａを備える。さらに、アウターコイルエンド２２は、一対の屈曲部２２ａの先端同士を接続するようにステータコア１１の周方向へ延びるアウター渡り部２２ｂを備え、屈曲部２２ａとアウター渡り部２２ｂとにより平面視コ字状に形成されている。また、各挿入部２１から屈曲部２２ａにかけて合成樹脂製の絶縁シート２３が巻装されている。絶縁シート２３は、その両アウターコイルエンド２２側の端縁それぞれが、アウター渡り部２２ｂ側から離れる方向へ向けて傾斜するように形成されている。

次に、第２スロットＳ２に組み込まれるインナーコイル３０について説明する。インナーコイル３０は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のインナーコイル３０をそれぞれ３つずつ有する。また、インナーコイル３０は、断面が長方形の均一な幅のコイル線（平角線）を整列巻きして整形されるとともに、図７（ｂ）に示すように、インナーコイル３０は、第２スロットＳ２内に挿入される一対の挿入部３１と、両挿入部３１から延びるコイルエンド３２を有している。

インナーコイル３０のコイルエンド（以下、インナーコイルエンド３２とする）は、各挿入部３１から、挿入部３１の延びる方向に沿って延びる一対の起立部３２ａを備える。さらに、インナーコイルエンド３２は、一対の起立部３２ａの先端同士を接続するようにステータコア１１の周方向へ延びるインナー渡り部３２ｂを備え、インナーコイルエンド３２は一対の起立部３２ａとインナー渡り部３２ｂとにより正面視コ字状に形成されている。また、各挿入部３１には合成樹脂製の絶縁シート３３が巻装されている。

次に、ステータコア１１について説明する。図１に示すように、ステータコア１１の内周には、ステータコア１１に一体化された固定ティース４０と、ステータコア１１に取着された第１分割ティース５０、及び第２分割ティース６０とが複数配列されている。なお、本実施形態では、固定ティース４０の個数は１８個であり、第１分割ティース５０及び第２分割ティース６０の個数はそれぞれ９個である。

ステータコア１１は、略円環状をなす第１コア１３と、この第１コア１３の中心軸Ｐ１（図４参照）の延びる方向（軸方向）の両端面それぞれに積層された略円環状をなす第２コア１７とから形成されている。第２コア１７は、第１コア１３と同径に形成されている。第１コア１３は、磁性体（鋼板）製の複数枚のコア板を積層して構成され、第２コア１７は、磁性体（鋼板）製の複数枚のコア板を、第１コア１３より少ない枚数だけ積層して構成されている。

次に、第１コア１３について詳細に説明する。図２に示すように、第１コア１３の内周面からは、複数の第１ティース形成部１４が第１コア１３の周方向へ等間隔おきに突設されている。第１ティース形成部１４は、第１コア１３の径方向（第１ティース形成部１４の第１コア１３からの突設方向）に沿って第１コア１３の内周面から第１コア１３の中心軸Ｐ１に向けて延びるように形成されている。また、第１ティース形成部１４は、第１コア１３の内周面から第１コア１３の中心軸Ｐ１に向かうに従い徐々に幅が狭くなるように（先細となるように）形成されている。なお、第１ティース形成部１４の幅とは、第１ティース形成部１４の第１コア１３からの突設方向に直交する方向であり、かつ複数の第１ティース形成部１４の第１コア１３（ステータコア１１）での配列方向に沿った長さのことである。

第１コア１３の内周面において、第１コア１３の周方向に隣り合う第１ティース形成部１４同士の中間位置には、第１係止凸部１３ａが第１コア１３の軸方向全体に亘って延びるように突設されている。第１係止凸部１３ａは第１コア１３の内周面から第１コア１３の中心軸Ｐ１に向かうに従い徐々に拡幅するテーパ状に形成されている。

次に、第２コア１７について詳細に説明する。図３に示すように、第２コア１７の内周面からは、複数の第２ティース形成部１８が第２コア１７の周方向へ等間隔おきに突設されている。第２ティース形成部１８は、第１コア１３の第１ティース形成部１４と同数形成されるとともに、第２ティース形成部１８間のピッチも第１ティース形成部１４間のピッチと同じになるように形成されている。

各第２ティース形成部１８は、第２ティース形成部１８の第２コア１７からの突設方向に延びる２つの側縁、第１側縁１８ａと第２側縁１８ｂとが互いに長さが異なるように形成され、第１側縁１８ａの方が第２側縁１８ｂより長くなっている。また、第１側縁１８ａの第２コア１７内周面からの突設方向に沿った長さは、第１ティース形成部１４の第１コア１３内周面からの突設方向に沿った長さより長く、第２側縁１８ｂの第２コア１７内周面からの突設方向に沿った長さは、第１ティース形成部１４の第１コア１３内周面からの突設方向に沿った長さと同じになっている。

そして、複数の第２ティース形成部１８は、第２コア１７の周方向に隣り合う側縁同士が同じ長さとなるように形成されている。すなわち、複数の第２ティース形成部１８は、第２コア１７の周方向で第１側縁１８ａ同士が隣り合うとともに、第２側縁１８ｂ同士が隣り合うように形成されている。また、第２ティース形成部１８は、第２コア１７の内周面からの突設方向に沿って略同一幅で形成されている。なお、第２ティース形成部１８の幅とは、第２ティース形成部１８の第２コア１７からの突設方向に直交する方向であり、かつ複数の第２ティース形成部１８の第２コア１７（ステータコア１１）での配列方向に沿った長さのことである。

第２コア１７の内周面において、第２コア１７の周方向に隣り合う第２ティース形成部１８同士の中間位置には、第２係止凸部１９が第２コア１７の軸方向全体に亘って延びるように突設されている。ここで、図５に示すように、第２側縁１８ｂに挟まれた位置にある第２コア１７の内周面を、第１側縁１８ａに挟まれた位置まで延長した曲線を仮想線Ｃとすると、第１側縁１８ａに挟まれた間隙内に突出する第２係止凸部１９は、仮想線Ｃに達するまで延びる延出部１９ａを備え、この延出部１９ａに第２係止凸部１９が形成されている。第２係止凸部１９は、第２コア１７の内周面側から第２コア１７の中心軸Ｐ２に向かうに従い徐々に拡幅するテーパ状に形成されている。

そして、図４に示すように、第１コア１３の軸方向両端面それぞれに第２コア１７が積層された状態では、第１ティース形成部１４と、この第１ティース形成部１４の両端面に積層された第２ティース形成部１８とから固定ティース４０が形成されている。図５に示すように、固定ティース４０において、第１側縁１８ａの第２コア１７内周面からの突設方向に沿った長さは、第１ティース形成部１４の第１コア１３内周面からの突設方向に沿った長さより長くなっており、しかも、第１側縁１８ａ同士が隣り合うように第２ティース形成部１８が形成されている。このため、固定ティース４０の第１側縁１８ａ側及び第２コア１７の内周面側からは、第１ティース形成部１４及び第１コア１３の端面が露出し、ステータコア１１の端面側が段差状に形成されている。なお、固定ティース４０の第１側縁１８ａ側から露出する第１ティース形成部１４の幅は、固定ティース４０の突設方向に沿って基端側から先端側に向かうに従い徐々に狭くなっている。

一方、固定ティース４０において、第２側縁１８ｂの第２コア１７内周面からの突設方向に沿った長さは、第１ティース形成部１４の第１コア１３内周面からの突設方向に沿った長さと同じになっており、しかも、第２側縁１８ｂ同士が隣り合うように第２ティース形成部１８が形成されている。このため、固定ティース４０の第２側縁１８ｂ側の側面及びステータコア１１の内周面は、ステータコア１１の軸方向に沿って面一になっており、ステータコア１１の端面は段差状に形成されていない。

図１に示すように、ステータコア１１において、ステータコア１１の周方向に隣り合う固定ティース４０の間には第１分割ティース５０又は第２分割ティース６０が取着されている。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、第１分割ティース５０は、第２ティース形成部１８の第１側縁１８ａ同士が隣り合う間隙内に形成された第２係止凸部１９を利用してステータコア１１に取着される。図６（ａ）に示すように、第１分割ティース５０は、矩形板状をなすティース本体５１と、このティース本体５１の軸方向の両端に積層されるティース片５２とから形成されている。ティース本体５１及びティース片５２それぞれは、コア板を複数枚積層して形成されている。なお、ティース本体５１の軸方向とはティース本体５１の長さ方向のことであり、この軸方向に直交し、かつ複数のティース本体５１のステータコア１１での配列方向をティース本体５１の幅方向とする。また、ティース本体５１において、ステータコア１１に取着される側を基端側とし、ステータコア１１への取着状態でステータコア１１の中央側を先端側とする。

ティース本体５１は、基端側から先端側に向かうに従い徐々に幅方向への長さが短くなるテーパ状に形成されている。さらに、ティース本体５１の先端には、ティース本体５１の幅方向に沿って外方へ延びる鍔部５１ａが突設されている。この鍔部５１ａは、ステータコア１１の周方向に隣り合う固定ティース４０との間に所定のギャップが形成されるように突出長さが設定されている。さらに、ティース本体５１の基端面には、係止凹部５１ｂがティース本体５１の軸方向全体に亘って延びるように凹設されている。この係止凹部５１ｂは、ティース本体５１の基端面への開口から係止凹部５１ｂの奥へ向かうに従い徐々に拡幅するテーパ状に形成されている。

また、ティース片５２は、薄板状に形成されている。このティース片５２において、ステータコア１１に取着される側を基端側とし、ステータコア１１への取着状態でステータコア１１の中央側を先端側とする。ティース片５２は、基端側から先端側にかけて同一幅で形成されている。よって、ティース本体５１にティース片５２を積層させた状態では、ティース片５２の幅方向の両側縁側からティース本体５１の端面が露出するようになっている。よって、第１分割ティース５０の軸方向の両端面は、両側縁側が凹む段差状に形成されている。なお、第１分割ティース５０の両側縁側から露出するティース本体５１の幅は、第１分割ティース５０の基端側から先端側に向かうに従い徐々に狭くなっている。

さらに、ティース片５２の先端には、ティース片５２の幅方向に沿って外方へ延びる鍔部５２ａが突設されている。この鍔部５２ａは、ステータコア１１の周方向に隣り合う固定ティース４０との間に所定のギャップが形成されるように突出長さが設定されている。さらに、ティース片５２の基端面には、係止凹部５２ｂが凹設されている。この係止凹部５２ｂは、ティース片５２の基端面への開口から係止凹部５２ｂの奥へ向かうに従い徐々に拡幅するテーパ状に形成されている。

そして、図１及び図８（ａ）に示すように、ティース本体５１及びティース片５２の係止凹部５１ｂ，５２ｂ内に、第２ティース形成部１８の第１側縁１８ａ同士が隣り合う間隙内に形成された第２係止凸部１９を嵌合させることにより、第１分割ティース５０がステータコア１１に取着されている。この取着状態では、第２係止凸部１９に対する係止凹部５１ｂ，５２ｂの係止により、第１分割ティース５０がステータコア１１の径方向に沿ってステータコア１１内へ向けて移動することが防止されている。

また、ステータコア１１に第１分割ティース５０が取着されることにより、ステータコア１１の周方向に隣り合う固定ティース４０と第１分割ティース５０との間には平面視矩形状の第１スロットＳ１が区画されるとともに、この第１スロットＳ１にアウターコイル２０が組み込まれている。アウターコイル２０は、アウター渡り部２２ｂがステータコア１１の周方向に沿って延びている。また、アウター渡り部２２ｂは、ステータコア１１の内周面よりもステータコア１１の径方向（固定ティース１２のステータコア１１からの突設方向と反対方向）外側に配置されている。また、挿入部２１を第１スロットＳ１に組み込んだ状態のとき、ステータコア１１の軸方向の両端面から突出する部位がアウターコイルエンド２２となっている。

また、アウターコイル２０は、２個の第１スロットＳ１に跨る状態で、かつ２個の固定ティース４０に跨るように、２個の固定ティース４０に組付けられている。また、第１スロットＳ１にアウターコイル２０が組み込まれた状態では、ステータコア１１の周方向に隣り合うアウターコイル２０同士の間に第１分割ティース５０が配置されている。

図９（ｂ）に示すように、第１スロットＳ１は、ステータコア１１の軸方向全体に亘って平面視矩形状をなす。すなわち、第１スロットＳ１は、固定ティース４０のステータコア１１からの突設方向に沿って同一幅をなすように平面視矩形状に形成されている。また、第１スロットＳ１において、第１側縁１８ａの長さが、第１ティース形成部１４の長さより長くなっていること、さらに、ティース片５２の幅方向への長さがティース本体５１の幅方向への長さより短くなっていることから、第１スロットＳ１の開口縁部には、ステータコア１１の軸方向へ凹む凹部５３が形成されている。凹部５３が形成されることにより、第１スロットＳ１の開口側は、第１スロットＳ１の軸方向中央部側よりも開口幅が広がっている。そして、第１スロットＳ１及び凹部５３は、第１スロットＳ１及び凹部５３の幅方向における中心を通るとともに、ステータコア１１の径方向及び軸方向に延びる仮想面Ｔ１に対し面対称になるように形成されている。

図８（ｃ）に示すように、凹部５３の深さ、すなわち、ステータコア１１の軸方向に沿った長さは、ステータコア１１の端面とアウターコイル２０の表面との間の絶縁性を確保するため、所定の深さに設定されている。さらに、図８（ｂ）に示すように、複数のティース４０の配列方向に沿った固定ティース４０の幅方向への凹部５３の開口幅は、ステータコア１１の内周面側から固定ティース４０の先端側に向かうに従い徐々に狭くなっている。このため、絶縁シート２３の外面と、この外面に対向する凹部５３の内面との距離は、ステータコア１１の内周面側から固定ティース４０の先端側に向かうに従い徐々に狭くなっている。よって、ステータコア１１の端面と挿入部２１との間の絶縁性を確保するため、図８（ｃ）の破線に示すように、凹部５３の内底面（第１スロットＳ１）からの絶縁シート２３の突出量を、ステータコア１１の内周面側から固定ティース４０の突設方向に沿って徐々に増加させている。絶縁シート２３において、ステータコア１１の内周面に対向する部位は、凹部５３に収まっており、固定ティース４０の先端に向かうに従い徐々に凹部５３外へ突出する量が多くなっている。

この絶縁シート２３の突出量の増加によりステータコア１１の端面と挿入部２１との間の沿面距離Ｌ１が確保されている。なお、凹部５３の深さは、第２コア１７及びティース片５２を形成するコア板の積層枚数によって決定され、凹部５３の深さで沿面距離Ｌ１を確保するため、コア板の積層枚数が予め所定枚数に設定されている。

また、アウターコイルエンド２２において、屈曲部２２ａはステータコア１１の端面に位置する部位から屈曲を開始しており、屈曲部２２ａとステータコア１１の端面との間に形成される空間は、ステータコア１１の内周面側から外周面側に向かうに従い徐々に広くなっている。よって、ステータコア１１の内周面に対向する屈曲部２２ａの内側面は、第１スロットＳ１の開口縁部側に最も近接している。ここで、第１スロットＳ１の開口縁部に凹部５３が形成されることで、屈曲部２２ａの内側面とステータコア１１との間に空間絶縁距離Ｌ２が形成され、屈曲部２２ａ（アウターコイルエンド２２）の内側面とステータコア１１との間の絶縁性が確保されている。そして、屈曲部２２ａとステータコア１１の端面との間に形成される空間は、ステータコア１１の内周面側から外周面側に向かうに従い徐々に広くなっているため、アウターコイルエンド２２とステータコア１１の端面との間には空間絶縁距離Ｌ２が確保され、絶縁性が確保されている。

次に、第２分割ティース６０について説明する。図１に示すように、第２分割ティース６０は、第２ティース形成部１８の第２側縁１８ｂ同士が隣り合う間隙内に形成された第２係止凸部１９を利用してステータコア１１に取着される。図６（ｂ）に示すように、第２分割ティース６０は、矩形板状をなす。なお、第２分割ティース６０の軸方向とは第２分割ティース６０の長さ方向のことであり、この軸方向に直交し、かつ複数の第２分割ティース６０のステータコア１１での配列方向を第２分割ティース６０の幅方向とする。また、第２分割ティース６０において、ステータコア１１に取着される側を基端側とし、ステータコア１１への取着状態でステータコア１１の中央側を先端側とする。

第２分割ティース６０は、基端側から先端側に向かうに従い徐々に幅方向への長さが短くなるテーパ状に形成されている。さらに、第２分割ティース６０の先端には、第２分割ティース６０の幅方向に沿って外方へ延びる鍔部６０ａが突設されている。この鍔部６０ａは、ステータコア１１の周方向に隣り合う固定ティース４０との間に所定のギャップが形成されるように突出長さが設定されている。さらに、第２分割ティース６０の基端面には、係止凹部６０ｂが第２分割ティース６０の軸方向全体に亘って延びるように凹設されている。この係止凹部６０ｂは、第２分割ティース６０の基端面への開口から係止凹部６０ｂの奥へ向かうに従い徐々に拡幅するテーパ状に形成されている。

そして、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、第２分割ティース６０の係止凹部６０ｂ内に、第２ティース形成部１８の第２側縁１８ｂ同士が隣り合う間隙内に形成された第２係止凸部１９を嵌合させることにより、第２分割ティース６０がステータコア１１に取着されている。この取着状態では、第２係止凸部１９に対する係止凹部６０ｂの係止により、第２分割ティース６０がステータコア１１の径方向に沿ってステータコア１１内へ向けて移動することが防止されている。

また、ステータコア１１に第２分割ティース６０が取着されることにより、ステータコア１１の周方向に隣り合う固定ティース４０と第２分割ティース６０との間には平面視矩形状の第２スロットＳ２が区画されている。すなわち、第２スロットＳ２、固定ティース４０のステータコア１１からの突設方向に沿って同一幅をなすように平面視矩形状に形成されている。そして、第２スロットＳ２は、第２スロットＳ２の幅方向における中心を通るとともに、ステータコア１１の径方向及び軸方向に延びる仮想面Ｔ２に対し面対称になるように形成されている。

この第２スロットＳ２にインナーコイル３０が組み込まれた状態では、インナーコイル３０のインナー渡り部３２ｂそれぞれは、ステータコア１１の周方向に隣り合う２つのアウターコイル２０の屈曲部２２ａを跨いでいる。よって、アウターコイル２０のアウター渡り部２２ｂが、固定ティース４０の突設方向と反対方向においてインナーコイル３０の起立部３２ａよりも外側に配置されている。さらに、インナーコイル３０が第２スロットＳ２に組み込まれた状態では、インナーコイルエンド３２の起立部３２ａの内側であり、各起立部３２ａと隣り合うティースは固定ティース４０によって形成されている。また、アウター渡り部２２ｂとインナー渡り部３２ｂの両方が跨るティースは、固定ティース４０によって形成されている。

また、インナーコイル３０は、２個の第２スロットＳ２に跨る状態で、かつ１個の第１分割ティース５０を間に挟んだ２個の固定ティース４０に跨るように、２個の固定ティース４０に組付けられている。また、第２スロットＳ２にインナーコイル３０が組み込まれた状態では、ステータコア１１の周方向に隣り合うインナーコイル３０同士の間に第２分割ティース６０が配置されている。

第２スロットＳ２は、ステータコア１１の軸方向全体に亘って平面視矩形状をなす。第２スロットＳ２において、第２側縁１８ｂの突設方向に沿った長さが、第１ティース形成部１４の突設方向に沿った長さと同じになっていること、さらに、第２分割ティース６０が軸方向へ同一幅をなすことから、第２スロットＳ２の開口縁部には、第１スロットＳ１と異なり凹部５３は形成されていない。よって、第２スロットＳ２は、ステータコア１１の軸方向へ同一開口幅になっている。

また、第１スロットＳ１と第２スロットＳ２とに挟まれた位置には固定ティース４０が位置している。固定ティース４０は、第１スロットＳ１側に凹部５３が形成される一方で、第２スロットＳ２側に凹部５３が形成されていない。よって、固定ティース４０は、ステータコア１１の内周面からの突設方向に延びる固定ティース４０の軸線に対し非対称に形成されている。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）第１スロットＳ１に組み込まれたアウターコイル２０は、その屈曲部２２ａが固定ティース４０のステータコア１１からの突設方向と反対方向へ延びている。また、アウターコイル２０の挿入部２１から屈曲部２２ａにかけて絶縁シート２３が巻装されている。そして、第１スロットＳ１の開口縁部に、ステータコア１１の軸方向に凹む凹部５３が形成されている。このため、ステータコア１１の内周面側では、ステータコア１１の端面からアウターコイル２０の表面に沿った沿面距離Ｌ１が、凹部５３の内底面から絶縁シート２３の端縁までの距離となり、ステータコア１１の内周面側では絶縁シート２３がステータコア１１の端面と同一面上に位置し、凹部５３内に収まっている。よって、ステータコア１１の内周面側では、凹部５３を形成することにより沿面距離Ｌ１を確保するためにステータコア１１の端面から突出させる絶縁シート２３の量を無くすことができる。

その結果として、ステータコア１１の内周面側では、挿入部２１において、絶縁シート２３が巻装された部位のステータコア１１端面からの突出量が減る。よって、アウターコイルエンド２２のステータコア１１端面からの突出長さが短くなり、アウターコイル２０の屈曲部２２ａを跨ぐインナーコイル３０のインナーコイルエンド３２の突出長さを短くすることができる。

したがって、凹部５３を形成し、アウターコイルエンド２２とステータコア１１の端面との間に空間絶縁距離Ｌ２を確保することで、ステータコア１１の端面とアウターコイルエンド２２との間に絶縁シートを用いなくても絶縁性が確保され、絶縁シートを用いない分、回転電機Ｍの製造コストを抑えることができる。さらに、上述したように、凹部５３を形成することで、ステータコア１１端面からのアウターコイルエンド２２の突出長さを短くすることができるため、ステータコア１１の軸方向への長さを変更しないのであれば、回転電機Ｍのトルクを向上させることができ、トルクを変更しないのであれば、ステータコア１１の軸方向への長さを短くすることができる。その結果として、ステータコア１１の軸方向への長さ及びアウターコイルエンド２２及びインナーコイルエンド３２の突出長さを変えることなくステータコア１１と各コイル２０，３０との絶縁性を確保することができる。

（２）第１スロットＳ１において、凹部５３はステータコア１１の内周面からの固定ティース４０の突設方向に沿って開口幅が徐々に狭くなるように形成されている。また、ステータコア１１の端面からの沿面距離Ｌ１を確保するため、絶縁シート２３はステータコア１１の内周面側から固定ティース４０の突設方向に沿って第１スロットＳ１からの突出量が徐々に増加している。このように構成すると、第１スロットＳ１の開口側において、固定ティース４０及び第１分割ティース５０は同一幅に形成される。各ティース４０，５０は幅が狭くなると磁気特性が悪化して好ましくない。よって、第１スロットＳ１の開口側に凹部５３を形成しつつも、磁気特性の悪化を僅かにすることができ、回転電機Ｍの性能低下を防止することができる。

（３）アウターコイル２０は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相で全て同一形状に形成され、インナーコイル３０も、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相で全て同一形状に形成されている。よって、各相毎のコイル長さを同じにしてコイルインピーダンスのバラツキを抑え、電流アンバランスを生じ難くすることができ、電力集中によるトルク低下、損失増加、振動増加等の不具合の発生を防止することができる。

（４）第１スロットＳ１と第２スロットＳ２とに挟まれた固定ティース４０は、第１スロットＳ１側に凹部５３が形成される一方で、第２スロットＳ２側に凹部５３が形成されておらず、固定ティース４０の軸線に対し非対称に形成されている。このため、アウターコイルエンド２２の突出長さを減らしつつ、インナーコイル３０に対しては磁気特性の悪化を防止することができる。

（５）ステータコア１１を、第１コア１３に第２コア１７を積層して形成し、凹部５３の深さは第２コア１７を形成するコア板の積層枚数で決定される。よって、凹部５３の深さを容易に調節することができ、沿面距離Ｌ１の確保を容易に行うことができる。

（６）第１スロットＳ１を形成するために、ステータコア１１に取着される第１分割ティース５０は、ティース本体５１にティース片５２を積層して形成される。そして、凹部５３の深さはティース片５２を形成するコア板の積層枚数で決定される。よって、凹部５３の深さを容易に調節することができ、沿面距離Ｌ１の確保を容易に行うことができる。

（７）第１スロットＳ１を形成するために、ステータコア１１に取着される第１分割ティース５０は、ティース本体５１にティース片５２を積層して形成される。ティース本体５１は、基端側から先端側に向かうに従い幅が狭くなるように形成され、ティース片５２は、基端側から先端側に向かうに従い一定の幅で形成されている。よって、ティース本体５１にティース片５２を積層することで、ティース本体５１の端面を露出させ、凹部５３を容易に形成することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図１０に示すように、凹部５３において、ステータコア１１の内周面に形成された部位は、ステータコア１１の端面から凹むに従い円弧状に湾曲するように形成されていてもよい。すなわち、凹部５３において、ステータコア１１の内周面に形成された部位は、アウターコイルエンド２２に対し空間絶縁距離Ｌ２が確保され、凹部５３の内底面から沿面距離Ｌ１が確保されるように、凹部５３は少なくとも沿面距離Ｌ１及び空間絶縁距離Ｌ２を確保した楕円の扇形状の空間を含む形状に形成されてもよい。また、絶縁シート２３が巻装された部位をステータコア１１端面から突出させた場合、沿面距離Ｌ１及び空間絶縁距離Ｌ２が確保されるように絶縁シート２３の突出量に応じて凹部５３の形状を変更してもよい。

○ 凹部５３は、ステータコア１１の内周面から固定ティース４０の突設方向に沿って開口幅が同じとなるように形成されていてもよい。この場合、アウターコイル２０の挿入部２１と凹部５３の内面との間には一定の空間絶縁距離Ｌ２が確保されるため、凹部５３の内底面全体に亘って沿面距離Ｌ１は一定となり、絶縁シート２３の凹部５３内底面からの突出量は一定となる。よって、凹部５３の深さ内に絶縁シート２３が収まり、ステータコア１１の端面から絶縁シート２３を突出させる必要がなくなる。その結果として、凹部５３が形成されない場合と比較すると、挿入部２１において、絶縁シート２３が巻装された部位のステータコア１１端面からの突出量はゼロになる。よって、アウターコイルエンド２２の、ステータコア１１端面からの突出長さが短くなり、屈曲部２２ａを跨ぐインナーコイルエンド３２の突出長さを短くすることができる。

○ 第１系列の各相のアウターコイル２０は、アウター渡り部２２ｂが、インナーコイル３０のインナー渡り部３２ｂよりも回転子Ｒとは反対側（固定ティース４０のステータコア１１からの突設方向と反対方向におけるインナー渡り部３２ｂよりも外側）に配置される形状であれば必ずしも同一形状でなくてもよい。例えば、相互のコイル線の長さ等が異なっていてもよい。また、第２系列の各相のインナーコイル３０は、インナー渡り部３２ｂが、アウターコイル２０の屈曲部２２ａを跨ぐ形状でさえあれば必ずしも同一形状でなくてもよく、例えば、相互にコイル線の長さ等が異なっていてもよい。

○ ３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイルをステータコア１１の径方向に沿って配置してもよい。この場合、例えば、Ｕ相のコイルをステータコア１１の径方向の最も外側に配置し、Ｕ相のコイルのコイルエンドの渡り部より径方向内側にＶ相のコイルの起立部が配置されるようにＶ相のコイルを配置する。さらに、Ｖ相のコイルの径方向内側にＷ相のコイルを配置し、このＷ相のコイルはＵ相のコイルのコイルエンドの渡り部より径方向内側に起立部が配置されるようにする。そして、Ｕ相のコイルが第１系列のコイルとなり、Ｖ相あるいはＷ相のコイルが第２系列のコイルになり、Ｕ相のコイルが挿入されるスロットの開口縁部に凹部５３が形成される。

○ スロット数及びティース数は適宜変更してもよい。
○ 全てのティースがステータコア１１に固定されていてもよいし、全てのティースがステータコア１１に対し着脱可能であってもよい。

○ 電機として、リニアモータのような直線型の電機の固定子を本願発明のように構成してもよい。なお、直線型の電機において、第１系列のコイルとは、第２系列のコイルよりも先にステータコアに組付けられるとともにティースの基端側に配置されるコイルを指し、第２系列のコイルとは第１系列のコイルの後にステータコアに組付けられて第１系列のコイルよりもティースの先端側に配置されるコイルを指す。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（１）前記ティースが、前記ステータコアに対し一体成形された固定ティースと、前記ステータコアに対し取着可能な分割ティースとからなる請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の電機における固定子。

（２）前記分割ティースがティース本体にティース片を積層して形成され、前記ティース本体は基端側から先端側に向かうに従い幅が狭くなるように形成されとともに、前記ティース片は基端側から先端側に向かうに従い一定の幅で形成されている請求項１〜請求項４、及び技術的思想（１）に記載の電機における固定子。

Ｌ２…空間絶縁距離、Ｍ…電機としての回転電機、Ｓ１…スロットとしての第１スロット、Ｓ２…スロットとしての第２スロット、１０…固定子、１１…ステータコア、２０…第１系列のコイルとしてのアウターコイル、２１，３１…挿入部、２２…第１系列のコイルのコイルエンドとしてのアウターコイルエンド、２２ａ…屈曲部、２２ｂ…第１系列のコイルの渡り部としてのアウター渡り部、２３，３３…絶縁シート、３０…第２系列のコイルとしてのインナーコイル、３２…第２系列のコイルのコイルエンドとしてのインナーコイルエンド、３２ａ…起立部、３２ｂ…第２系列のコイルの渡り部としてのインナー渡り部、４０…固定ティース、５０…第１分割ティース、５３…凹部、６０…第２分割ティース。

Claims (4)

1. ステータコアにティースが複数配列され、整列巻きにより予め整形された少なくとも第１系列のコイル及び第２系列のコイルそれぞれが前記複数のティース間のスロットに組み込まれ、前記スロットが、前記ステータコアからの前記ティースの突設方向に沿って同一幅をなすように形成された電機における固定子において、
   前記第１系列のコイルのコイルエンドが、前記スロットに挿入された挿入部から前記突設方向と反対方向へ延びる一対の屈曲部と、該屈曲部同士を接続する渡り部とを備えるとともに、前記挿入部が絶縁シートによって被覆され、かつ前記コイルエンドとステータコアの端面との間に空間絶縁距離が確保され、前記第２系列のコイルのコイルエンドが、前記スロットに挿入された挿入部から延設され前記ステータコアの端面より起立する一対の起立部と、該起立部同士を接続する渡り部とを備えるとともに、前記挿入部が絶縁シートによって被覆されており、
   前記第１系列のコイルと第２系列のコイルとは、前記第１系列のコイルの渡り部が、前記突設方向と反対方向において前記第２系列のコイルの起立部よりも外側に配置されており、前記第１系列のコイルの挿入部が挿入されたスロットの開口縁部に前記ステータコアの軸方向へ凹む凹部が形成されている電機における固定子。
2. 前記突設方向に沿って前記絶縁シートの前記スロットからの突出量が徐々に増加するとともに、前記複数のティースの配列方向に沿った前記ティースの幅方向への前記凹部の開口幅が徐々に狭くなっている請求項１に記載の電機における固定子。
3. 前記第１系列のコイルは全て同じ形状をなす１種類のコイルであり、前記第２系列のコイルは全て同じ形状をなす１種類のコイルである請求項１又は請求項２に記載の電機における固定子。
4. 前記第２系列のコイルの渡り部が前記第１系列のコイルの屈曲部を跨ぐように配置されており、前記第１系列のコイルの挿入部が挿入されたスロットと、前記第２系列のコイルの挿入部が挿入されたスロットとに挟まれた前記ティースは、前記第１系列のコイルの挿入部側の縁部に前記凹部が形成される一方で、前記第２系列のコイルの挿入部側の縁部に前記凹部が形成されておらず、前記突設方向に延びる前記ティースの軸線に対し非対称に形成されている請求項３に記載の電機における固定子。

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