JP2012019573A - 電動機の三相突極集中巻きステータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】転位を行なう場合であっても、束線の巻太りと傷つきを防止しつつ占積率の低下を防止することのできる電動機の三相突極集中巻きステータ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】渡り部は、束線１４を構成する巻線１４ａ、１４ｂがステータの軸方向に並べて保持される。第１巻き端４１と渡り部との間には、束線１４を構成する径方向に並べられた巻線１４ａ、１４ｂが軸方向に並ぶように捩られる第１捩れ部４３が形成され、第２巻き端４２と渡り部との間には、束線１４を構成する径方向に並べられた巻線１４ａ、１４ｂが軸方向に並ぶように捩られる第２捩れ部４４が形成される。各コイル群１８において、Ｎ/２番目のコイル１３の第１巻き端４１と渡り部との間に形成された第１捩れ部４３と、Ｎ/２＋１番目のコイル１３の第２巻き端４２と渡り部との間に形成された第２捩れ部４４との捩り方向を同方向にすることで、束線１４の転移を行う。
【選択図】図１２

Description

本発明は、電気自動車に搭載される電動機の三相突極集中巻きステータ及びその製造方法に関する。

従来から電動機や発電機等のステータの製造方法として、少なくとも２以上であるｎ本の束線をステータコアのティース又はティースに設けられるインシュレータに巻回し、連続的に複数の同相コイルを形成する方法が知られている。このように束線が巻回されたステータは、束線を構成する内周側に位置する巻線と、外周側に位置する巻線とで巻線長さが異なってしまうため、電流密度に差が出て電流の損失が生じる虞があった。

これに対し、例えば特許文献１に記載の電動機のステータは、スロット間に導出される束線の渡り部に転位用の捩れ部を設けて、電流密度の均一化を図っている。また、他の例としては、束線を径方向に並ぶように巻回する捲回部の途中で転位用の捩れ部を設けた電動機のステータも知られている。

特開平８‐１８２２３８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電動機のステータでは、隣接する同相コイルの巻き端同士を繋ぐ渡り部を１８０°捩ることで転位を行なうため、渡り部長さを長くする必要があり、さらに束線が傷つく虞があった。また、捲回部の途中で転位用の捩れ部を設けた場合には、束線の巻太りが発生し占積率が低下するという問題があった。

本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、転位を行なう場合であっても、束線の巻太りと傷つきを防止しつつ占積率の低下を防止することのできる電動機の三相突極集中巻きステータ及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、
周方向に所定の間隔で配置され放射状に突出する複数のティース（例えば、後述の実施形態におけるティース１１ｂ）を有するステータコア（例えば、後述の実施形態におけるステータコア１１）と、
各ティースに設けられるインシュレータ（例えば、後述の実施形態におけるインシュレータ１２）と、
少なくとも２以上であるｎ本の巻線（例えば、後述の実施形態における巻線１４ａ、１４ｂ）を束にした束線（例えば、後述の実施形態における束線１４）を前記インシュレータの外周に前記ｎ本の巻線が径方向に並ぶように巻回することで形成される巻回部（例えば、後述の実施形態における巻回部４０）と、該巻回部の径方向外側寄りに位置する第１巻き端（例えば、後述の実施形態における第１巻き端４１）と、該巻回部の径方向内側よりに位置する第２巻き端（例えば、後述の実施形態における第２巻き端４２）と、を有するコイル（例えば、後述の実施形態におけるコイル１３）と、を備え、
各相が、少なくとも２以上であるＮ個の前記コイルが同一の束線で巻回されたコイル群（例えば、後述の実施形態におけるコイル群１８）からなる電動機（例えば、後述の実施形態におけるアウターロータ型電動機１）の三相突極集中巻きステータ（例えば、後述の実施形態におけるステータ１０）であって、
各コイル群の互いに隣接するコイルの一方の前記第１巻き端と、他方の前記第２巻き端とは、異相のコイルを跨ぐ渡り部（例えば、後述の実施形態における渡り部１４Ｔ）によって繋げられ、
前記渡り部は、前記束線を構成するｎ本の巻線が前記ステータの軸方向に並ぶように保持され、
前記第１巻き端と前記渡り部との間には、径方向に並べられた前記ｎ本の巻線が軸方向に並ぶように捩られる第１捩れ部（例えば、後述の実施形態における第１捩れ部４３）が形成され、
前記第２巻き端と前記渡り部との間には、径方向に並べられた前記ｎ本の巻線が軸方向に並ぶように捩られる第２捩れ部（例えば、後述の実施形態における第２捩れ部４４）が形成され、
各コイル群において、Ｎ/２番目のコイルの前記第１巻き端と前記渡り部との間に形成された前記第１捩れ部と、Ｎ/２＋１番目のコイルの前記第２巻き端と前記渡り部との間に形成された前記第２捩れ部との捩り方向を同方向にすることで、前記束線の転移を行うことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１の構成に加えて、
前記インシュレータには、前記渡り部の第１巻き端側が前記第１巻き端より径方向外側に係止される外側巻線支持部（例えば、後述の実施形態における外側巻線支持部３０）と、前記渡り部の第２巻き端側が前記第２巻き端より径方向内側に係止される内側巻線支持部（例えば、後述の実施形態における内側巻線支持部３４）とが設けられ、
前記第１捩れ部は、前記第１巻き端と前記外側巻線支持部との間に位置し、前記第２捩れ部は、前記第２巻き端と前記内側巻線支持部との間に位置することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２の構成に加えて、
前記外側巻線支持部及び前記内側巻線支持部は、軸方向長さ（例えば、後述の実施形態における幅Ｌ_１、Ｌ_２）が前記巻線の線径のｎ倍より長いことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかの構成に加えて、
ｎは偶数であることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれかの構成に加えて、
Ｎは偶数であることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、
周方向に所定の間隔で配置され放射状に突出する複数のティースを有するステータコアと、
各ティースに設けられるインシュレータと、
少なくとも２以上であるｎ本の巻線を束にした束線を前記インシュレータの外周に前記ｎ本の巻線が径方向に並ぶように巻回することで形成される巻回部と、該巻回部の径方向外側寄りに位置する第１巻き端と、該巻回部の径方向内側よりに位置する第２巻き端と、を有するコイルと、を備え、
各相が、少なくとも２以上であるＮ個の前記コイルが同一の束線で巻回されたコイル群からなり、
各コイル群の互いに隣接するコイルの一方の前記第１巻き端と、他方の前記第２巻き端とは、異相のコイルを跨ぐ渡り部によって繋げられ、
前記渡り部は、前記束線を構成するｎ本の巻線が前記ステータの軸方向に並ぶように保持され、
前記第１巻き端と前記渡り部との間には、径方向に並べられた前記ｎ本の巻線が軸方向に並ぶように捩られる第１捩れ部が形成され、
前記第２巻き端と前記渡り部との間には、径方向に並べられた前記ｎ本の巻線が軸方向に並ぶように捩られる第２捩れ部が形成された電動機の三相突極集中巻きステータの製造方法であって、
各コイル群において、Ｎ/２番目のコイルの前記第１巻き端と前記渡り部との間に形成された前記第１捩れ部と、Ｎ/２＋１番目のコイルの前記第２巻き端と前記渡り部との間に形成された前記第２捩れ部との捩り方向を同方向にすることで、前記束線の転移を行うことを特徴とする。

請求項１及び６の発明によれば、第１捩れ部と第２捩れ部とで束線の捩り方向を制御するだけで転位を行なうことができ、転位により束線を構成する巻線同士の巻線長さが略等しくなり、電流密度の均一化を図ることができる。また、転位に際しては、第１捩れ部を第１巻き端と渡り部との間に位置させるため、渡り部を転位のために長く形成する必要がなく傷つきを防止できる。また、捩れ部を巻回部に設ける必要がなくなり、束線の巻太りを防止でき、占積率の低下を防止することができる。

請求項２及び３の発明によれば、第１及び第２捩れ部における束線の巻崩れを防止することができる。

請求項４及び５の発明によれば、転位により束線を構成する巻線同士の巻線長さをより均等にすることができる。

本発明のステータが適用されるアウターロータ型電動機の要部縦断面図である。 図１におけるステータの正面図である。 ステータコアの正面図である。 インシュレータの斜視図である。 インシュレータの正面図である。 図５におけるＡ‐Ａ線断面図である。 図５におけるＢ‐Ｂ線断面図である。 インシュレータに巻線が巻回されたコイルの正面図である。 コイルの要部拡大側面図である。 インシュレータに巻線を巻回する工程を示す説明図である。 巻線がインシュレータに複数層に亘って巻回される工程を示す正面図である。 転位を説明するためのコイル群の模式図である。 転位が行なわれていない捩れ部の拡大斜視図である。 転位が行なわれた捩れ部の拡大斜視図である。 巻線が巻回されたインシュレータをステータコアのティースに装着する状態を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１は本発明のステータが適用されるアウターロータ型電動機の縦断面図である。図１に示すように、本実施形態の電動機は、３相８極のアウターロータ型電動機１であり、モータハウジング２にボルト３により固定されたステータ１０と、ステータ１０の外周側に僅かな隙間を介して配置される円環状のロータ４とを備える。

ロータ４は、電磁鋼板が積層されてなるロータコア６ａに磁石６ｂが埋め込まれた円環状のロータヨーク６が、縁付円盤状の支持部材５の縁部内周面５ａに固定されており、モータハウジング２に内嵌する玉軸受７、７によって回転自在に支持された回転軸８に一体回転可能に固定されている。ロータ４は、ステータ１０に発生させる回転磁界によって回転駆動される。支持部材５の基部５ｂとステータ１０の間には、回転軸８の回転速度を検出するレゾルバ９が配設されている。

ステータ１０は、図２および図３に示すように、ステータコア１１と、複数（本実施形態では２４個）のコイル１３（１３ｕ、１３ｖ、１３ｗ）とを備える。ステータコア１１は、複数の電磁鋼板がステータ１０の軸方向、即ち、図３において紙面と垂直方向に積層されて構成され、円環状の支持部１１ａから半径方向外側に向かって放射状に突出形成され、周方向に所定の間隔で並ぶ複数（２４個）のティース１１ｂを有する。コイル１３は、所定本数ｎの導線からなる巻線（本実施形態では、２本の導線からなる束線であり、以下束線と呼ぶ。）１４を、絶縁特性を有する合成樹脂などで形成されたインシュレータ１２を介してステータコア１１のそれぞれのティース１１ｂの周囲に突極集中巻きによって巻回することで形成される。

コイル１３は、それぞれ８個ずつのＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相のコイルからなり、Ｕ相コイル１３ｕ、Ｖ相コイル１３ｖ、及びＷ相コイル１３ｗが、時計方向にこの順で配置されてティース１１ｂに巻回されている。即ち、他相のコイル１３（例えば、Ｖ相コイル１３ｖ、及びＷ相コイル１３ｗ）を挟んで配置される同相のコイル１３（例えば、Ｕ相コイル１３ｕ）同士は、他相のコイル１３を跨いで配索される渡り部１４Ｔにより接続されている。

各相８個ずつのコイル１３（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗ）は、１つのコイル群１８（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相コイル群１８ｕ、１８ｖ、１８ｗ）を構成し、各コイル群１８（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相コイル群１８ｕ、１８ｖ、１８ｗ）に属する８個のコイル１３（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗ）は、同一の束線１４ｕ、１４ｖ、１４ｗによって連続して巻回されている。

Ｕ相コイル群１８ｕのＵ相束線１４ｕの一方の端部がＵ相接続端子１５ｕに接続され、Ｖ相コイル群１８ｖのＶ相束線１４ｖの一方の端部がＶ相接続端子１５ｖに接続され、Ｗ相コイル群１８ｗのＷ相束線１４ｗの一方の端部がＷ相接続端子１５ｗに接続されている。また、各コイル群１８（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相コイル群１８ｕ、１８ｖ、１８ｗ）の束線１４（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相束線１４ｕ、１４ｖ、１４ｗ）の他方の端部は、中点端子１６に接続されている。

ステータコア１１の支持部１１ａの内周側には、ボルト穴１７をそれぞれ有する複数（本実施形態では６個）の凸部１１ｃが形成されている。このボルト穴１７に挿通されるボルト３によりステータ１０がモータハウジング２に固定される（図１参照）。

図４から図７に示すように、インシュレータ１２は、束線１４が巻回される胴部２４と、該胴部２４の径方向両端部に設けられた外周側鍔部２５及び内周側鍔部２６と、を有する。胴部２４は、ステータ１０の軸方向に向いて対向する壁２０，２１及びステータ１０の周方向に向いて対向する壁２２、２３によって、径方向に貫通する角穴２４ａを有して断面矩形の筒状に形成される。角穴２４ａの大きさは、ステータコア１１のティース１１ｂより僅かに大きく、ティース１１ｂが挿通可能である。壁２２、２３には、束線１４を巻回する際、束線１４が径方向に並ぶように束線１４を位置決めするための複数の凹溝２７が、角穴２４ａの軸芯に対して直交する方向に設けられている。

外周側鍔部２５の壁２０側の端部には、径方向外方に延出する外側隔壁２８が形成されている。外側壁部２８の周方向一端面（図５中、左端面）２８ａと径方向内側面２８ｂとの隅部には、軸方向において胴部２４と反対側の軸方向一端側に突出する外側巻線支持部３０が形成される。外側巻線支持部３０は、外側隔壁２８の周方向一端面２８ａの径方向中間部分と、径方向内側面２８ｂの周方向一端から略１／３中心寄りの部分とを結ぶ一辺Ｃ、外側隔壁２８の周方向一端面２８ａの内側寄り部分、及び、径方向内側面２８ｂの周方向一端寄り部分を軸方向に延出することで略三角柱状に形成され、該一辺Ｃを軸方向に延出することで形成される径方向外向き傾斜面３０ｃと、外側隔壁２８の周方向一端面２８ａを軸方向に延出した端面３０ｄとの頂部は曲面状に形成された湾曲面３０ｂを構成している。外側巻線支持部３０の幅（軸方向長さ）Ｌ_１、即ち、傾斜面３０ｃと湾曲面３０ｂの幅（軸方向長さ）は、軸方向に並んで配置される束線１４の幅（軸方向長さ）ｄ（図９参照）よりも長くなるように設定される。

また、外側巻線支持部３０の径方向外向き傾斜面３０ｃと、外側壁部２８との間には、該１辺Ｃと平行な段部３０ａが設けられている。さらに、外側隔壁２８の周方向中間部で、且つ径方向内側部分には、傾斜面３０ｃの径方向内側部分と対向し、該一辺Ｃと略平行な側面を有するガイド突部３１が形成されている。そして、外側巻線支持部３０の傾斜面３０ｃとガイド突部３１の側面との間に溝部３２を形成する。

また、内周側鍔部２６の軸方向一端側部分は、径方向から見て、周方向一端面側から他端面（図５中、右端面）側に向かって徐々に幅広に形成されており、また、軸方向から見て、周方向中間部から周方向他端面に向かって徐々に肉厚に形成されている。内周側鍔部２６の周方向他端面と径方向外側面との隅部には、軸方向一端側に突出する略三角柱状の内側巻線支持部３４が設けられている。また、内周側鍔部２６の軸方向一端側部分には、周方向中間部から周方向他端面に向かうにつれて径方向内側に傾斜する傾斜面３３が形成されており、この傾斜面３３は、内側巻線支持部３４の径方向内向き傾斜面３４ａと対向して溝部３５を形成する。さらに、内周側鍔部２６の軸方向一端側部分と、壁２０との境界部分には、周方向他端面側から周方向一端面側へと壁２０に沿って最初に巻回される束線１４を案内する、内周側鍔部２６に対して傾斜した案内部３６が形成されており、また、案内部３６と内周側鍔部２６との間には、溝部３５から胴部２４へ向かう束線１４を軸方向に案内する段部３６ａが形成される。さらに、内側巻線支持部３４の幅（軸方向長さ）Ｌ_２は、即ち、傾斜面３４ａの幅は、軸方向に並んで配置される束線１４の幅（軸方向長さ）ｄ（図９参照）よりも長くなるように設定される。

また、インシュレータ１２の外側巻線支持部３０と内側巻線支持部３４とは、外側巻線支持部３０と内側巻線支持部３４を結ぶ仮想直線Ｍがインシュレータ１２の周方向中間部を通過して径方向に延びる径方向中心線ＣＬに対して傾斜して配置され、これにより、渡り部１４Ｔの長さが短くなっている。

コイル１３は、図８に示すように、インシュレータ１２の胴部２４の周囲に束線１４を巻回することで複数層に亘る巻回部４０が形成される。巻回部４０を構成する各層の束線１４は、束線１４を構成する巻線１４ａ、１４ｂが径方向に並ぶように配置される。そして、インシュレータ１２の胴部２４に巻回されたコイル１３では、第１巻き端４１が胴部２４の径方向外側寄りに位置し、第２巻き端４２が胴部２４の径方向内側寄りに位置する。また、第１巻き端４１と渡り部１４Ｔとの間には、束線１４を構成する巻線１４ａ、１４ｂの並び方向が径方向から軸方向に捩られる第１捩れ部４３が形成され、第２巻き端４２と渡り部１４Ｔとの間には、束線１４を構成する巻線１４ａ、１４ｂの並び方向が径方向から軸方向に捩られる第２捩れ部４４が形成される。そして、第１巻き端４１から渡り部１４Ｔに向けて延びる束線１４は、略９０°回転させられて第１捩れ部４３で巻線１４ａ、１４ｂの並び方向が径方向から軸方向に変換され、その状態で溝部３２を通過し、束線１４が径方向外向き傾斜面３０ｃに軸方向に並ぶようにして傾斜面３０ｃに沿って斜め上方に延び、さらに、外側巻線支持部３０の湾曲面３０ｂに沿って巻き掛けられて係止され、外側支持点Ｄで支持される。また、第２巻き端４２から渡り部１４Ｔに向けて延びる束線１４は、略９０°回転させられて第２捩れ部４４で径方向から軸方向に並び方向が変換され、束線１４が径方向内向き傾斜面３４ａに軸方向に並ぶようにして溝部３５を斜め下方に通過し、内側巻線支持部３４に係止されて内側支持点Ｅで支持される。このとき、外側巻線支持部３０が、内側巻線支持部３４より径方向においてコイル１３から離れており、コイル１３の最外径部から外側巻線支持部３０の最外径部までの距離Ｈ_１は、コイル１３の最内径部から内側巻線支持部３４の最内径部までの距離Ｈ_２より大きくなっている。これにより、スペースの狭い内径側で束線１４が干渉するのが確実に防止される。

図９はコイルの外側隔壁２８付近を拡大して示す側面図であり、コイル１３の軸方向一端側の側面１３ａよりも外側巻線支持部３０と内側巻線支持部３４が軸方向外側突出して配置される。巻回されたコイル１３の側面１３ａから外側巻線支持部３０の段部３０ａまでの距離Ｘは、軸方向に並んで配置される束線１４の幅（軸方向長さ）ｄより長く設定されている。これにより、第１巻き端４１側が外側巻線支持部３０の外側支持点Ｄで支持され、第２巻き端４２側が同相のコイル１３の中で隣接するコイル１３の内側巻線支持部３４の内側支持点Ｅで支持される渡り部１４Ｔは、異相コイル１３を跨いで配置されても、各コイル１３の束線１４から軸方向外方に離間して位置しているので、接触が確実に防止される。

図１０はインシュレータに束線を巻回する状態を示す説明図であり、複数（本実施形態では８個）のインシュレータ１２が、保持具５０に外側隔壁２８を下にして所定の間隔で保持される。束線１４は、インシュレータ１２の周囲を回転、且つ上下移動可能な巻線装置のノズル５１によって吐出され、複数のインシュレータ１２に順次巻回される。

具体的に、第１のインシュレータ１２Ａに束線１４の第１巻き端４１を巻き終わったノズル５１は、束線１４を略９０°回転させて第１捩れ部４３で束線１４の並び方向を径方向から軸方向に変換し、外側巻線支持部３０の形状に沿って斜め下方に移動して束線１４を溝部３２に挿通させるとともに湾曲面３０ｂに巻掛けられ、張力を付与しながら斜め上方に移動して、束線１４を外側巻線支持部３０の外側支持点Ｄで支持させる。そして、第２のインシュレータ１２Ｂに移動し、束線１４を内側巻線支持部３４の溝部３５に挿通して内側支持点Ｅで支持し、張力を付与しながらノズル５１から束線１４を導出し、束線１４を略９０°回転させて第２捩れ部４４で束線１４の並び方向を軸方向から径方向に変換して、第２のインシュレータ１２Ｂに巻回する。以後同様にして、第３〜第８のインシュレータ１２に連続して同一の束線１４を巻回する。

束線１４の各インシュレータ１２への巻回は、図１１に示すように、束線１４がインシュレータ１２に複数層に亘って巻回される。より具体的に説明すると、内側巻線支持部３４と傾斜面３３との間の溝部３５を通った束線１４は、図中上から下に巻かれて第１層巻線１４１を形成する（図１１（ａ））。第１層巻線１４１が外周側鍔部２５に達すると、第２層巻線１４２が、第１層巻線１４１の略半分の位置まで下から上に向かって第１層巻線１４１の上に巻回され（図１１（ｂ））、更に、巻回方向を下方に反転して、第３層巻線１４３が第２層巻線１４２の上に巻回され、外側巻線支持部３０と巻線ガイド３１との間の溝部３２を通り、段部３０ａに案内されて下方に引き出される（図１１（ｃ））。

このように、同一の束線１４を順次、複数（８個）のインシュレータ１２に連続して巻回することにより、同一の束線１４によって連続して巻回された複数のコイル１３を有するコイル群１８が形成される。

ここで、各コイル群１８においては、図１２に示すように、通常、先に巻回されるコイル１３の第１巻き端４１と渡り部１４Ｔとの間に形成された第１捩れ部４３と、次に巻回されるコイル１３の第２巻き端４２と渡り部１４Ｔとの間に形成された第２捩れ部４４との捩り方向を逆方向にするとともに、Ｎ/２番目（本実施形態では４番目）のコイル１３Ｂの第１巻き端４１と渡り部１４Ｔとの間に形成された第１捩れ部４３と、Ｎ/２＋１番目（本実施形態では５番目）のコイル１３の第２巻き端４２と渡り部１４Ｔとの間に形成された第２捩れ部４４との捩り方向を同方向にすることで、Ｎ/２番目（本実施形態では４番目）のコイル１３とＮ/２＋１番目（本実施形態では５番目）のコイル１３との間で束線１４の転移を行っている。

より具体的に説明すると、転位を行なわない場所では、図１３に示すように、先に巻回されたコイル１３の第１捩れ部４３で束線１４を反時計回りに略９０°回転させることで、外径側の巻線１４ａが軸方向他端側（以下、軸方向内側とも呼ぶ。）に位置し、内径側の巻線１４ｂが軸方向一端側（以下、軸方向外側とも呼ぶ。）に位置することになる。そして、次に巻回されるコイル１３の第２捩れ部４４で束線１４を時計回りに略９０°回転させることで、軸方向内側の巻線１４ａが再び外径側に位置し、軸方向外側の巻線１４ｂが再び内径側に位置することとなる。従って、転位を行なわない場所では、先に巻回されたコイル１３の第１捩れ部４３と次に巻回された第２捩れ部４４で捩り方向を逆方向にすることで、コイル１３の巻回部４０の束線１４を構成する巻線１４ａ、１４ｂの並び位置が同じになっている。

これに対し、転位を行なう場所では、図１４に示すように、先に巻回されたコイル１３の第１捩れ部４３で束線１４を反時計回りに略９０°回転させることで、外径側の巻線１４ａが軸方向内側に位置し、内径側の巻線１４ｂが軸方向外側に位置することなる。そして、次に巻回されるコイル１３の第２捩れ部４４で束線１４を反時計回りに略９０°回転させることで、軸方向内側の巻線１４ａが内径側に位置し、軸方向外側の巻線１４ｂが外径側に位置することとなる。従って、転位を行なう場所では、先に巻回されたコイル１３の第１捩れ部４３と次に巻回された第２捩れ部４４で捩り方向を同方向にすることで、コイル１３の巻回部４０の束線１４を構成する巻線１４ａ、１４ｂの並び位置が反対になっている。

さらに、第１捩れ部４３は、コイル１３の巻き終わりである第１巻き端４１と外側巻線支持部３０との間に位置し、第１捩れ部４３で捩った束線１４は束線１４の幅ｄより長い幅を有する外側巻線支持部３０に張力を付与された状態で係止される。また、第２捩れ部４４は、コイル１３の内側巻線支持部３４とコイル１３の巻き始めである第２巻き端４２との間に位置し、束線１４の幅ｄより長い幅を有する内側巻線支持部３４に張力を付与された状態で係止された束線１４は、第２捩れ部４４で捩られた後、インシュレータ１２の胴部２４に張力を付与された状態で巻回される。

図１０に戻って、インシュレータ１２Ａの外側支持点Ｄと、インシュレータ１２Ｂの内側支持点Ｅとの間の束線１４は、渡り部１４Ｔ（図２参照）となる部分であり、その長さＬは、所定の長さに設定された状態で巻回される。換言すれば、保持具５０は、隣接するインシュレータ１２の外側支持点Ｄと内側支持点Ｅとの距離が、所定の長さＬとなるようにインシュレータ１２を保持して、束線１４を巻回する。

次に、ステータ１０の組み付けについて図１５を参照して説明する。同一の束線１４で連続して巻回された複数（８個）のコイル１３からなるＵ相、Ｖ相、及びＷ相の各コイル群１８ｕ，１８ｖ，１８ｗのＵ相、Ｖ相、及びＷ相コイル１３ｕ，１３ｖ，１３ｗは、図１５に示すように、それぞれ２つおきにステータコア１１のティース１１ｂに対応して径方向外方に円環状に配置される。そして、全コイル１３を、縮径する方向（矢印方向）に同時に移動させて、インシュレータ１２の角穴２４ａをステータコア１１のティース１１ｂに挿入する。

ここで、インシュレータ１２が、ステータコア１１のティース１１ｂに挿入されて径方向外方に向かう放射状に配置されたとき、隣接するインシュレータ１２間の空間は径方向外方に向かうに従って次第に大きくなる。しかしながら、上述したように、インシュレータ１２に巻回されたコイル１３は、径方向内側より径方向外側に巻かれる層数を多くし、径方向外側部分が周方向に膨らむように形成したので、該空間は無駄なく束線１４で埋められ、占積率を向上することができる。

ステータコア１１の径方向外方に円環状に配置されたコイル１３が縮径方向に移動すると、周方向長さが短くなる分、渡り部１４Ｔに弛みが生じるが、インシュレータ１２の角穴２４ａにステータコア１１のティース１１ｂを挿入した後、渡り部１４Ｔを外側巻線支持部３０の外側支持点Ｄと内側巻線支持部３４の内側支持点Ｅに係止した状態で、図２に示すように、渡り部１４Ｔを略Ｓ字状に折り曲げ成形することにより、この弛みを吸収して渡り部１４Ｔに張力が付与される。

次いで、ステータコア１１に配置されたＵ相コイル群１８ｕのＵ相束線１４ｕの一方の端部をＵ相接続端子１５ｕに接続し、同様に、Ｖ相コイル群１８ｖのＶ相束線１４ｖの一方の端部をＶ相接続端子１５ｖに接続し、更にＷ相コイル群１８ｗのＷ相束線１４ｗの一方の端部をＷ相接続端子１５ｗに接続する。そして、各束線１４（Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相パラ巻線１４ｕ、１４ｖ、１４ｗ）の他方の端部を中点端子１６に接続する（図２参照）。

これにより、各コイル１３は、第１巻き端４１が同相のコイル１３の中で隣接するコイル１３の第２巻き端４２に、異相のコイル１３を跨いで、渡り部１４Ｔを介して繋がり、３相スター結線されたステータ１０が組み付けられる。

以上説明したように、本実施形態に係るアウターロータ型電動機１のステータ１０は、各コイル群１８において、Ｎ/２番目（本実施形態では４番目）のコイル１３の第１巻き端４１と渡り部１４Ｔとの間に形成された第１捩れ部４３と、Ｎ/２＋１番目（本実施形態では５番目）のコイル１３の第２巻き端４２と渡り部１４Ｔとの間に形成された第２捩れ部４４との捩り方向を同方向にすることで、束線１４の転移を行う。これにより、１〜Ｎ/２番目（本実施形態では４番目）のコイル１３とＮ/２＋１（本実施形態では５番目）〜Ｎ番目（本実施形態では８番目）のコイル１３とで束線１４を構成する巻線１４ａ、１４ｂの内径側と外径側を最小の転位回数で入れ替えることができ、コイル群１８全体で束線１４を構成する巻線１４ａ、１４ｂ間の長さが略等しくなり、電流密度の均一化を図ることができる。また、転位に際しては、第１捩れ部４３を第１巻き端４１と渡り部１４Ｔとの間に位置させ、第２捩れ部４４を第２巻き端４２と渡り部１４Ｔとの間に位置させるため、渡り部１４Ｔを転位のために長く形成する必要がなく、傷つきを防止できる。また、捩れ部を巻回部４０に設ける必要がなくなり、束線１４の巻太り防止でき、占積率の低下を防止することができる。

また、インシュレータ１２には、渡り部１４Ｔの第１巻き端４１側が第１巻き端４１より径方向外側に係止される外側巻線支持部３０と、渡り部１４Ｔの第２巻き端４２側が第２巻き端４２より径方向内側に係止される内側巻線支持部３４とが設けられ、第１捩れ部は、第１巻き端４１と外側巻線支持部３０との間に位置し、第２捩れ部４４は、第２巻き端４２と内側巻線支持部３４との間に位置するので、束線１４が捩られた直後、又は直前に外側巻線支持部３０又は内側巻線支持部３４に張力を持って係止される。これにより、第１及び第２捩れ部４３、４４における束線１４の巻崩れが効果的に防止される。

また、外側巻線支持部３０及び内側巻線支持部３４は、幅（軸方向長さ）Ｌ_１、Ｌ_２が巻線１４の束線の幅ｄ、即ち、巻線の線径に束数を乗じた長さより長く設定されているので、第１及び第２捩れ部４３、４４での束線１４の巻崩れをより確実に防止することができる。

また、本実施形態によれば、各コイル群１８のコイル数を８とし、束線１４を構成する巻線数を２として、４番目のコイル１３と５番目のコイル１３との間で転位を行なったので、最小限の転位回数で束線１４を構成する巻線１４ａ、１４ｂを略等しい長さに設定することができる。

なお、本実施形態では、Ｎ/２番目（本実施形態では４番目）のコイル１３とＮ/２＋１番目（本実施形態では５番目）のコイル１３との間でのみ転位を行ったが、これに限定されず、各コイル１３で転位を行なってもよく、偶数個ごとに転位を行なうなど各コイル群１８の巻線１４を構成する巻線１４ａ、１４ｂ間の長さが略等しくなればよい。

さらに、各コイル群１８のコイル数は偶数であることが好ましいが必ずしもこれに限定されず奇数としてもよく、束線１４を構成する巻線数も偶数であることが好ましいが必ずしもこれに限定されず奇数としてもよく、これらの場合でも転位を行なうことで束線を構成する巻線同士の長さの差を小さくすることができる。

また、巻線１４ａ、１４ｂは断面円状の巻線に限らず、断面矩形状の平角線等を使用してもよい。

更にまた、ステータ１０は、径方向外側に円環状のロータ４が配設されるアウターロータ型電動機のステータであるので、アウターロータ型電動機のステータを容易に製作することができる。ただし、アウターロータ型の電動機のステータに限定されず、インナーロータ型のステータに適用してもよい。

また、アウターロータ型電動機１は、車両に搭載されるので、ＨＥＶ、ＥＶ、ＦＣＶなどの電気自動車の駆動用電動機として好適に使用される。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

１ アウターロータ型電動機（電動機）
４ ロータ
１０ ステータ（突極集中巻きステータ）
１１ ステータコア
１１ｂ ティース
１２ インシュレータ
１３ コイル
１３ａ 側面
１３ｕ Ｕ相コイル
１３ｖ Ｖ相コイル
１３ｗ Ｗ相コイル
１４ 束線（巻線）
１４ａ 巻線
１４ｂ 巻線
１４Ｔ 渡り部
１４ｕ Ｕ相束線
１４ｖ Ｖ相束線
１４ｗ Ｗ相束線
１８ コイル群
１８ｕ Ｕ相コイル群
１８ｖ Ｖ相コイル群
１８ｗ Ｗ相コイル群
３０ 外側巻線支持部
３４ 内側巻線支持部
４０ 巻回部
４１ 第１巻き端
４２ 第２巻き端
４３ 第１捩れ部
４４ 第２捩れ部
Ｄ 外側支持点
Ｅ 内側支持点
Ｈ_１ コイルの最外径部から外側巻線支持部の最外径部までの距離
Ｈ_２ コイルの最内径部から内側巻線支持部の最内径部までの距離
Ｍ 仮想直線
Ｌ 渡り部の長さ
Ｌ_１ 外側巻線支持部の幅
Ｌ_２ 内側巻線支持部の幅
Ｘ コイルの側面から外側巻線支持部までの軸方向距離

Claims (6)

1. 周方向に所定の間隔で配置され放射状に突出する複数のティースを有するステータコアと、
   各ティースに設けられるインシュレータと、
   少なくとも２以上であるｎ本の巻線を束にした束線を前記インシュレータの外周に前記ｎ本の巻線が径方向に並ぶように巻回することで形成される巻回部と、該巻回部の径方向外側寄りに位置する第１巻き端と、該巻回部の径方向内側よりに位置する第２巻き端と、を有するコイルと、を備え、
   各相が、少なくとも２以上であるＮ個の前記コイルが同一の束線で巻回されたコイル群からなる電動機の三相突極集中巻きステータであって、
   各コイル群の互いに隣接するコイルの一方の前記第１巻き端と、他方の前記第２巻き端とは、異相のコイルを跨ぐ渡り部によって繋げられ、
   前記渡り部は、前記束線を構成するｎ本の巻線が前記ステータの軸方向に並ぶように保持され、
   前記第１巻き端と前記渡り部との間には、径方向に並べられた前記ｎ本の巻線が軸方向に並ぶように捩られる第１捩れ部が形成され、
   前記第２巻き端と前記渡り部との間には、径方向に並べられた前記ｎ本の巻線が軸方向に並ぶように捩られる第２捩れ部が形成され、
   各コイル群において、Ｎ/２番目のコイルの前記第１巻き端と前記渡り部との間に形成された前記第１捩れ部と、Ｎ/２＋１番目のコイルの前記第２巻き端と前記渡り部との間に形成された前記第２捩れ部との捩り方向を同方向にすることで、前記束線の転移を行うことを特徴とする電動機の三相突極集中巻きステータ。
2. 前記インシュレータには、前記渡り部の第１巻き端側が前記第１巻き端より径方向外側に係止される外側巻線支持部と、前記渡り部の第２巻き端側が前記第２巻き端より径方向内側に係止される内側巻線支持部とが設けられ、
   前記第１捩れ部は、前記第１巻き端と前記外側巻線支持部との間に位置し、前記第２捩れ部は、前記第２巻き端と前記内側巻線支持部との間に位置することを特徴とする請求項１に記載の電動機の三相突極集中巻きステータ。
3. 前記外側巻線支持部及び前記内側巻線支持部は、軸方向長さが前記巻線の線径のｎ倍より長いことを特徴とする請求項２に記載の電動機の三相突極集中巻きステータ。
4. ｎは偶数であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動機の三相突極集中巻きステータ。
5. Ｎは偶数であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動機の三相突極集中巻きステータ。
6. 周方向に所定の間隔で配置され放射状に突出する複数のティースを有するステータコアと、
   各ティースに設けられるインシュレータと、
   少なくとも２以上であるｎ本の巻線を束にした束線を前記インシュレータの外周に前記ｎ本の巻線が径方向に並ぶように巻回することで形成される巻回部と、該巻回部の径方向外側寄りに位置する第１巻き端と、該巻回部の径方向内側よりに位置する第２巻き端と、を有するコイルと、を備え、
   各相が、少なくとも２以上であるＮ個の前記コイルが同一の束線で巻回されたコイル群からなり、
   各コイル群の互いに隣接するコイルの一方の前記第１巻き端と、他方の前記第２巻き端とは、異相のコイルを跨ぐ渡り部によって繋げられ、
   前記渡り部は、前記束線を構成するｎ本の巻線が前記ステータの軸方向に並ぶように保持され、
   前記第１巻き端と前記渡り部との間には、径方向に並べられた前記ｎ本の巻線が軸方向に並ぶように捩られる第１捩れ部が形成され、
   前記第２巻き端と前記渡り部との間には、径方向に並べられた前記ｎ本の巻線が軸方向に並ぶように捩られる第２捩れ部が形成された電動機の三相突極集中巻きステータの製造方法であって、
   各コイル群において、Ｎ/２番目のコイルの前記第１巻き端と前記渡り部との間に形成された前記第１捩れ部と、Ｎ/２＋１番目のコイルの前記第２巻き端と前記渡り部との間に形成された前記第２捩れ部との捩り方向を同方向にすることで、前記束線の転移を行うことを特徴とする電動機の三相突極集中巻きステータの製造方法。
   
   

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