JP2012235624A - 回転電機及びそのステータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各相コイルを形成する並列回路において循環電流が発生することを防ぎつつ、回転方向によるトルク差の発生を回避することができる回転電機を提供する。
【解決手段】各コイル接続体６１，６２内における第１ティース１１０の数と第２ティース１１１の数との差が０となるとともに、並列に接続されるコイル接続体６１，６２間で各相コイル部５１〜５４内での周方向に沿う第１及び第２ティース１１０，１１１の配列の組み合わせが等しくなるように、第１及び第２ティース１１０，１１１の配置並びに相コイル部５１〜５４の結線が行われている。
【選択図】図３

Description

この発明は、左右非対称のティースを有する回転電機及びそのステータの製造方法に関するものである。

従来用いられていたこの種の回転電機としては、例えば下記の特許文献１等に記載された構成を挙げることができる。すなわち、従来の回転電機では、ロータの回転方向を一方向に限定し、この一方向のみに向かってティースの先端から先端突起を突出させるようにしている。

特開２００５−２７３６９号公報

上記のような従来の回転電機では、先端突起の突出方向が一方向に揃えているので、ロータの回転方向を逆向きとした場合に回転トルクが大きく異なってしまう。左右非対称のティースを用いる場合でも、先端突起の突出方向が異なるティースを混在させれば回転方向によるトルク差を解消できるとも考えられるが、突出方向が異なるティースの配置やコイルの結線を闇雲に行うと、Ｕ相等の相コイルを形成する並列回路においてロータの回転により循環電流が発生してしまう。循環電流は、効率の悪化及びトルクリップルの原因になってしまう。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、各相コイルを形成する並列回路において循環電流が発生することを防ぎつつ、回転方向によるトルク差の発生を回避することができる回転電機及びそのステータの製造方法を提供することである。

本発明に係る回転電機は、周方向に互いに間隔を置いて複数のティースが設けられたステータと、ステータと同軸に配置されたロータとを備え、最大公約数が１となるロータの極数とステータのスロット数との比がｍ：ｎ（但し、ｍは正の整数、ｎは３の倍数）となる３相の回転電機であって、周方向に沿って連続するｎ÷３個のティースを１組として、隣り合うティースに対して反転された巻回方向で各組のティースに対してコイルが集中巻で巻回されることにより複数の相コイル部が形成されるとともに、周方向に沿って２つ置きに各相コイル部が互いに結線されることにより３相の相コイルが形成されており、相コイルは、複数の相コイル部が直列に接続されることで構成された複数のコイル接続体が互いに並列に接続されることで形成されており、ティースには、周方向に沿う第１方向に偏って突出された先端突起を有する第１ティースと、第１方向とは逆向きの第２方向に偏って突出された先端突起を有する第２ティースとが含まれており、第１及び第２ティースの配置並びに相コイル部の結線は、各コイル接続体内における第１ティースの数と第２ティースの数との差が０となるとともに、並列に接続されるコイル接続体間で各相コイル部内での周方向に沿う第１及び第２ティースの配列の組み合わせが等しくなるように行われている。

本発明の回転電機によれば、各コイル接続体内における第１ティースの数と第２ティースの数との差が０となるとともに、並列に接続されるコイル接続体間で各相コイル部内での周方向に沿う第１及び第２ティースの配列の組み合わせが等しくなるように、第１及び第２ティースの配置並びに相コイル部の結線が行われているので、各相コイルを形成する並列回路における循環電流の発生を防ぎつつ、回転方向によるトルク差の発生を回避することができる。

この発明の実施の形態１による回転電機を示す正面図である。 図１の各ティースに対するコイルの巻回方法を示す説明図である。 図２のＵ相の相コイルにおける第１〜第４Ｕ相コイル部の結線を示す回路図である。 図１のステータブロックを示す分解斜視図である。 図４のブロック片の製造方法を示す説明図である。 この発明の実施の形態２による回転電機の構成を示す説明図である。 図６の相コイルにおける第１〜第４Ｕ相コイル部の結線を示す回路図である。 この発明の実施の形態３による回転電機を示す正面図である。 図８の各ティースに対するコイルの巻回方法を示す説明図である。 図９のＵ相の相コイルにおける相コイル部の結線を示す回路図である。 図８〜１０の回転電機の変形例を示す説明図である。 この発明の実施の形態４による回転電機のステータの製造に用いるブロック片を示す平面図である。 この発明の実施の形態５による回転電機のステータの製造に用いるブロック片を示す平面図である。 図１３のブロック片を用いて製造されたステータブロックを示す斜視図である。 この発明の実施の形態６による回転電機のステータの製造に用いるブロック片を示す平面図である。 この発明の実施の形態７による回転電機のステータの製造に用いるブロック片を示す平面図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による回転電機を示す正面図である。図において、回転電機には、ステータ１とロータ２とが設けられている。ステータ１には、円環状のコアバック１０と、コアバック１０の内縁部から内径側に向かって突出された複数のティース１１と、各ティース１１間に形成されたスロット１２と、各ティース１１に巻回されたコイル１３とが設けられている。各ティース１１は、周方向３に互いに間隔を置いて配置されている。ロータ２は、ステータ１の内周側でステータ１と同軸に配置されている。ロータ２の外周面には、複数の永久磁石２０が貼り付けられている。

本実施の形態の回転電機は、２０個の永久磁石２０と２４個のスロット１２とを有する２０極２４スロットの回転電機である。ここで、最大公約数が１となるロータ２の極数とステータ１のスロット数との比（ｍ：ｎ）を、極−スロット比と呼ぶこととする。本実施の形態の回転電機が２０極２４スロットの回転電機であるため、本実施の形態の回転電機における極−スロット比は５：６となる。

ティース１１には、周方向に沿う第１方向３ａ（反時計回り方向）に偏って突出された先端突起１１ａを有する第１ティース１１０と、第１方向３ａとは逆向きの第２方向３ｂ（時計回り方向）に偏って突出された先端突起１１ａを有する第２ティース１１１とが含まれている。すなわち、第１及び第２ティース１１０，１１１は、コアバック１０から延出されたティース本体１１ｂの幅方向中央を通る中央直線１１ｃを中心として左右非対称に形成されている。図１における０時位置のティース１１から時計回りに各ティース１１に番号を付けるとすると、本実施の形態では、１番から１２番までのティース１１が第１ティース１１０とされており、１３番から２４番までのティース１１が第２ティース１１１とされている。このような配置とされている理由については、後に詳しく説明する。

次に、図２は、図１の各ティース１１に対するコイル１３の巻回方法を示す説明図である。なお、図２の左端のティース１１は１番のティース１１であり、図２の右端のティース１１は２４番のティース１１である。

極−スロット比が５：６とされている回転電機においてＵ，Ｖ，Ｗの３相の相コイル４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗを形成する場合、例えばＵ＋及びＵ−等により表しているコイル１３の巻回が行われる。すなわち、周方向３に沿って連続する２個（極−スロット比におけるスロット値ｎ（＝６）を相数（＝３）で除算した個数）のティース１１を１組として、隣り合うティース１１に対して反転された巻回方向で各組のティース１１に対してコイル１３が集中巻で巻回されることにより複数の相コイル部４０が形成される。なお、図２において例えばＵ等の後に付されている＋及び−は、巻回方向が順方向であるか逆方向であるかを示している。このような巻回を行うため、極−スロット比におけるスロット値ｎは、相数である３の倍数である必要がある。

Ｕ，Ｖ，Ｗの３相の相コイル４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗは、周方向３に沿って２つ置きに各相コイル部４０が互いに結線されることで形成される。すなわち、２０極２４スロットの回転電機の場合、各相の相コイル４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗは、４つの相コイル部４０によりそれぞれ構成される。

説明の便宜上、１番のティース１１を含む相コイル部４０を第１Ｕ相コイル部５１と呼び、７番のティース１１を含む相コイル部４０を第２Ｕ相コイル部５２と呼び、１３番のティース１１を含む相コイル部４０を第３Ｕ相コイル部５３と呼び、１９番のティース１１を含む相コイル部４０を第４Ｕ相コイル部５４と呼ぶこととする。すなわち、第１〜第４Ｕ相コイル部５１〜５４が結線されることにより、Ｕ相の相コイル４１Ｕが形成される。

次に、図３は、図２のＵ相の相コイル４１Ｕにおける第１〜第４Ｕ相コイル部５１〜５４の結線を示す回路図である。本実施の形態では、第１Ｕ相コイル部５１と第３Ｕ相コイル部５３とを直列に接続することで第１コイル接続体６１を構成するとともに、第２Ｕ相コイル部５２と第４Ｕ相コイル部５４とを直列に接続することで第２コイル接続体６２を構成し、これら第１及び第２コイル接続体６１，６２を互いに並列に接続することで、Ｕ相の相コイル４１Ｕを構成する。

このような結線とする理由は、以下の通りである。まず、図１に表れているように、極−スロット比におけるスロット値の６（ｎ）には、あるティース１１（例えば１番のティース１１）とそれに対向する永久磁石２０との対向具合が、その６本（ｎ本）隣のティース１１（例えば７番のティース１１）とそれに対向する永久磁石２０との対向具合と同じであるという物理的な意味がある。図２に示すような結線を行う場合、例えば１，７，１３，１９番のティース１１等の永久磁石２０との対向具合が同じとなるティース１１は、１つの相コイル４１Ｕを構成する各相コイル部４０に含まれることになる。

仮に、各ティース１１が左右対称の形状を有しているとすると、第１方向３ａ及び第２方向３ｂのいずれの方向にロータ２が回転したとしても、ティース１１と永久磁石２０との間での発生磁束がロータ２の回転方向に応じて変わることはない。しかしながら、図１に示すように左右非対称の第１及び第２ティース１１０，１１１を用いる場合には、先端突起１１ａの偏りに起因して、ティース１１と永久磁石２０との間での発生磁束がロータ２の回転方向に応じて変わってしまう。この発生磁束の相違は、各相コイル部４０での発生電圧の相違を引き起こす。図３に示すように並列に接続される第１及び第２コイル接続体６１，６２間で電圧差が生じると、この並列回路において循環電流６が発生してしまう。すなわち、循環電流６の発生を防ぐためには、第１及び第２コイル接続体６１，６２間での電圧差の発生を防げばよい。

上述のように、第１コイル接続体６１は、第１Ｕ相コイル部５１と第３Ｕ相コイル部５３とが直列に接続されたものであり、第２コイル接続体６２は、第２Ｕ相コイル部５１と第３Ｕ相コイル部５３とが直列に接続されたものである。従って、第１及び第２コイル接続体６１，６２間での電圧差の発生を防ぐためには、第１Ｕ相コイル部５１及び第３Ｕ相コイル部５３で発生する電圧の合計値と、第２Ｕ相コイル部５２及び第４Ｕ相コイル部５４で発生する電圧の合計値とを等しくすればよい。

各Ｕ相コイル部５１〜５４での電圧は、先端突起１１ａの偏り、すなわち各Ｕ相コイル部５１〜５４内での第１及び第２ティース１１０，１１１の配列により決定されるものである。すなわち、この配列の組み合わせが、並列に接続される第１及び第２コイル接続体６１，６２間で等しくなるように、第１及び第２ティース１１０，１１１を配置すれば、循環電流６の発生を防ぐことができる。

本実施の形態では、第１及び第２Ｕ相コイル部５１，５２は、２つの第１ティース１１０が周方向３に沿って連続して配置されるという第１配列を有している。一方で、第３及び第４Ｕ相コイル部５３，５４は、２つの第２ティース１１１が周方向３に沿って連続して配置されるという第２配列を有している。すなわち、第１及び第２コイル接続体６１，６２は、第１配列及び第２配列が１ずつという同一の配列の組み合わせを有している。これにより、第１及び第２ティース１１０，１１１の配列の組み合わせが第１及び第２コイル接続体６１，６２間で等しくされている。

一方で、ティース１１全体に含まれる第１ティース１１０の総数と第２ティース１１１の総数とを等しくしなければ、従来構成と同様にロータ２の回転方向に応じたトルク差が生じてしまう。本実施の形態では、各コイル接続体６１，６２内における第１ティース１１０の数と第２ティース１１１の数との差を０とすることで、ティース１１全体に含まれる第１ティース１１０の総数と第２ティース１１１の総数とを等しくしている。

すなわち、本実施の形態では、各コイル接続体６１，６２内における第１ティース１１０の数と第２ティース１１１の数との差が０となるとともに、並列に接続されるコイル接続体６１，６２間で各相コイル部５１〜５４内での周方向に沿う第１及び第２ティース１１０，１１１の配列の組み合わせが等しくなるように、第１及び第２ティース１１０，１１１を配置するとともに、相コイル部５１〜５４を結線することで、Ｕ相の相コイル４１Ｕを形成する並列回路において循環電流６が発生することを防ぎつつ、回転方向によるトルク差の発生を回避している。Ｖ相及びＷ相の相コイル４１Ｖ，４１Ｗについても同様である。

図１に戻り、本実施の形態では、第１ティース１１０及び第２ティース１１１は、それぞれ周方向３に沿って所定の個数だけ連続して設けられている。より具体的には、第１ティース１１０及び第２ティース１１１は、全スロット数の半数だけそれぞれ連続して設けられている。また、第１ティース１１０及び第２ティース１１１は、極−スロット比におけるスロット値（＝６）の倍数である１２個だけそれぞれ連続して設けられているとも言える。ステータ１は、上述のように連続して設けられた複数の第１ティース１１０及び複数の第２ティース１１１のいずれか一方を含む複数のステータブロック１００が周方向３に沿って連結されることで構成されている。本実施の形態では、各ステータブロック１００は、６個の第１ティース１１０又は第２ティース１１１をそれぞれ含んでいる。

次に、図４は、図１のステータブロック１００を示す分解斜視図である。図に示すように、ステータブロック１００は、同一形状のブロック片１０１が同じ向きで積層されることで形成されている。ブロック片１０１は、複数のティース片１０３がコアバック片１０２により連結されたものである。コアバック片１０２は、各ティース片１０３がそれぞれ一体に設けられた複数のコアバック部１０２ａと、各コアバック部１０２ａを互いに連結する折り曲げ可能な薄肉部１０２ｂとを有している。薄肉部１０２ｂは、隣接する各コアバック部１０２ａの側部が互いに接触するように折り曲げられている。薄肉部１０２ｂは、コアバック片１０２の外周側において各コアバック部１０２ａを連結してもよいし、コアバック片１０２の内周側において各コアバック部１０２ａを連結してもよい。

各ティース片１０３には、ティース本体片１０３ａと先端突起片１０３ｂとが設けられている。ティース本体片１０３ａは、コアバック片１０２（コアバック部１０２ａ）から延出されたものであり、長手状の板形状とされている。先端突起片１０３ｂは、ティース本体片１０３ａの幅方向中央を通る中央直線１０３ｃを中心として各ティース片１０３が左右非対称となるように、ティース本体片１０３ａの先端部から右方向及び左方向のいずれか一方に向かって突出されたものである。

次に、図５は、図４のブロック片１０１の製造方法を示す説明図である。図に示すように、ブロック片１０１は、直線２列抜きで一枚の板部材から打ち抜かれることにより製造される。直線２列抜きとは、図５に示すように、第１ブロック片１０１ａのティース片１０３の間に第２ブロック片１０１ｂのティース片１０３が挿入された配置で、２列一組として板部材からブロック片１０１を打ち抜く方法である。

本実施の形態では、第１ブロック片１０１ａの先端突起片１０３ｂの突出方向１０３ｄは、第２ブロック片１０１ｂの先端突起片１０３ｂの突出方向１０３ｅと逆向きとされており、第１ブロック片１０１ａは板面に垂直な軸を中心に第２ブロック片１０１ｂを１８０°回転させたものとなっている。このため、図５で示すように同一形状のブロック片１０１を同じ向きで積層する場合には、第１及び第２ブロック片１０１ａ，１０１ｂのいずれか一方を、板面に垂直な軸を中心に１８０°回転させた上で積層する。

このような回転電機では、各コイル接続体６１，６２内における第１ティース１１０の数と第２ティース１１１の数との差が０となるとともに、並列に接続されるコイル接続体６１，６２間で各相コイル部５１〜５４内での周方向に沿う第１及び第２ティース１１０，１１１の配列の組み合わせが等しくなるように、第１及び第２ティース１１０，１１１の配置並びに相コイル部４０の結線が行われているので、各相コイル４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗを形成する並列回路において循環電流６が発生することを防ぎつつ、回転方向によるトルク差の発生を回避することができる。

また、第１ティース１１０及び第２ティース１１１が、それぞれ周方向に沿って所定の個数だけ連続して設けられているので、複数のステータブロック１００を連結してステータ１を構成する場合に生産性が良い。

また、このような回転電機のステータの製造方法では、複数の第１ティース１１０及び複数の第２ティース１１１のいずれか一方を各々含む複数のステータブロック１００を周方向に沿って連結することでステータ１を形成しているので、ステータブロック１００の表裏を反転することで第１及び第２ティース１１０，１１１の配列を適宜調節でき、生産性を向上できる。

また、第１ブロック片１０１ａのティース片１０３の間に第２ブロック片１０１ｂのティース片１０３が挿入された配置で２列一組として板部材からブロック片１０１を打ち抜くので、打抜きの余剰部分を減らすことができ、歩留まりを向上できる。

実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２による回転電機の構成を示す説明図である。実施の形態１では、２０極２４スロットの回転電機の場合を説明したが、この実施の形態２では、３２極３６スロットの回転電機の場合を説明する。なお、実施の形態１と同等の構成については、同じ符号を付して説明する。

本来であれば３６本のティース１１を図示すべきであるが、図６では、図が複雑になることを防ぐために半分の１８本分の構成のみを示している。すなわち、図６の構成が２つ繰り返されたものが実際の構成となる。図において、この実施の形態２では、１番〜９番及び１９番〜２６番のティース１１が第１ティース１１０とされ、１０番〜１８番及び２７番〜３６番のティース１１が第２ティース１１１とされている。

３２極３６スロットの回転電機の場合、極−スロット比は８：９となる。８：９との極−スロット比を有する回転電機において、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相の相コイルを形成する場合、周方向３に沿って連続する３個（極−スロット比におけるスロット値（＝９）を相数（＝３）で除算した個数）のティース１１を１組として、隣り合うティース１１に対して反転された巻回方向で各組のティース１１に対してコイル１３が集中巻で巻回されることにより複数の相コイル部４０が形成される。そして、周方向３に沿って２つ置きに各相コイル部４０が互いに結線されることで、各相の相コイル４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗが形成される。

説明の便宜上、１番のティース１１を含む相コイル部４０を第１Ｕ相コイル部５１と呼び、１０番のティース１１を含む相コイル部４０を第２Ｕ相コイル部５２と呼び、１９番のティース１１を含む相コイル部４０を第３Ｕ相コイル部５３と呼び、２７番のティース１１を含む相コイル部４０を第４Ｕ相コイル部５４と呼ぶこととする。すなわち、第１〜第４Ｕ相コイル部５１〜５４が結線されることにより、Ｕ相の相コイル４１Ｕが形成される。

次に、図７は、図６の相コイル４１Ｕにおける第１〜第４Ｕ相コイル部５１〜５４の結線を示す回路図である。本実施の形態では、第１Ｕ相コイル部５１と第２Ｕ相コイル部５２とを直列に接続することで第１コイル接続体６１が構成され、第３Ｕ相コイル部５３と第４Ｕ相コイル部５４とを直列に接続することで第２コイル接続体６２が構成されている。

図６のような第１及び第２ティース１１０，１１１の配列、及び図７に示すような第１〜第４Ｕ相コイル部５１〜５４の結線を行っても、各コイル接続体６１，６２内における第１ティース１１０の数と第２ティース１１１の数との差を０とできるとともに、並列に接続されるコイル接続体６１，６２間で各相コイル部５１〜５４内での周方向に沿う第１及び第２ティース１１０，１１１の配列の組み合わせを等しくできる。Ｖ相及びＷ相の相コイル４１Ｖ，４１Ｗにおいても同様である。

従って、このような構成においても、各相コイル４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗを形成する並列回路において循環電流６が発生することを防ぎつつ、回転方向によるトルク差の発生を回避することができる。すなわち、第１及び第２ティース１１０，１１１の配列及び相コイル部４０の結線の方法は、極−スロット比に応じて適宜変更可能である。

実施の形態３．
図８は、この発明の実施の形態３による回転電機を示す正面図であり、図９は、図８の各ティース１１に対するコイル１３の巻回方法を示す説明図であり、図１０は、図９のＵ相の相コイル４１Ｕにおける相コイル部４０の結線を示す回路図である。実施の形態１では、２０極２４スロットの回転電機の場合を説明したが、この実施の形態３では、図８に示すように１０極１２スロットの回転電機について説明する。なお、実施の形態１と同等の構成については、同じ符号を付して説明する。

１０極１２スロットの回転電機の場合でも、実施の形態１で説明した２０極２４スロットの回転電機の場合と同様に、極−スロット比は５：６となる。従って、１０極１２スロットの回転電機の場合でも、周方向３に沿って連続する２個のティース１１を１組として、隣り合うティース１１に対して反転された巻回方向で各組のティース１１に対してコイル１３が集中巻で巻回されることにより複数の相コイル部４０が形成される（図９参照）。

但し、１０極１２スロットの回転電機の場合には、各相の相コイル４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗは２つの相コイル部４０によりそれぞれ構成される（図９参照）。このような場合には、図３で示したような構成、すなわち複数のコイル接続体６１，６２を並列に接続するという構成は採り得ない。このような場合には、図１０に示すように、コイル接続体６１，６２を構成せずに、２つの相コイル部４０を並列に接続することで各相の相コイル４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗを形成する。

２つの相コイル部４０を並列に接続することで各相の相コイル４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗを形成する場合、並列に接続される相コイル部４０間に電圧差が生じると循環電流６が発生してしまう。また、ティース１１に含まれる第１ティース１１０の総数と第２ティース１１１の総数とを等しくしなければ、従来構成と同様にロータ２の回転方向に応じたトルク差が生じてしまう。

そこで、本実施の形態では、各相コイル部４０内における第１ティース１１０の数と第２ティース１１１の数との差が０となるとともに、並列に接続される各相コイル部４０間で各相コイル部４０内での周方向３に沿う第１及び第２ティース１１０，１１１の配列が等しくなるように第１及び第２ティース１１０，１１１を配置することで、循環電流６が発生することを防ぎつつ、回転方向によるトルク差の発生を回避している。具体的には、図８に示すように、周方向に沿って第１及び第２ティース１１０，１１１を交互に配置することで、循環電流６が発生することを防ぎつつ、回転方向によるトルク差の発生を回避している。

次に、図１１は、図８〜１０の回転電機の変形例を示す説明図である。図１１の構成は、Ｕ相の相コイル４１Ｕを構成する相コイル部４０内の第１及び第２ティース１１０，１１１の配列が、図９のＵ相の相コイル４１Ｕを構成する相コイル部４０内の配列から変更されている。このような配列でも、各相コイル部４０内における第１ティース１１０の数と第２ティース１１１の数との差を０としつつ、並列に接続される各相コイル部４０間で各相コイル部４０内での周方向３に沿う第１及び第２ティース１１０，１１１の配列を等しくできる。すなわち、上述の条件を満たす配列であれば、周方向３に沿う全体を通して第１及び第２ティース１１０，１１１を交互に配置しなくてもよい。

なお、各相の相コイル部４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗ内における第１ティース１１０の数と第２ティース１１１の数との差を０とするためには、各相の相コイル部４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗに含まれるティース１１の数が２の倍数である必要がある。従って、コイル接続体６１，６２を構成せずに、複数の相コイル部４０を並列に接続することで各相の相コイル部４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗを形成する場合には、極−スロット比におけるスロット値が６の倍数（３の倍数かつ２の倍数）である必要がある。

このような回転電機では、各相コイル部４０内における第１ティース１１０の数と第２ティース１１１の数との差が０となるとともに、並列に接続される各相コイル部４０間で各相コイル部４０内での周方向３に沿う第１及び第２ティース１１０，１１１の配列が等しくなるように第１及び第２ティース１１０，１１１を配置するので、循環電流６が発生することを防ぎつつ、回転方向によるトルク差の発生を回避できる。

また、第１ティース１１０及び第２ティース１１１が周方向３に沿って交互に設けられているので、直列となる巻線のティース数を少なくでき、同じ電圧源ではティース数が多い場合より、１ティース当りの巻数を増やすことができる。このため、占積率一定なら、巻線の線径を細くでき、巻線が容易となる。

なお、実施の形態３では、各相の相コイル４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗが２つの相コイル部４０により構成される場合に、コイル接続体６１，６２を構成せずに、２つの相コイル部４０を並列に接続することで各相の相コイル４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗを形成するように説明しているが、より多くの相コイル部を並列に接続することで各相の相コイルを形成してもよい。例えば２０極２４スロットの回転電機の場合には、４つの相コイル部４０を並列に接続することで各相の相コイル４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗを形成してもよい。

実施の形態４．
図１２は、この発明の実施の形態４による回転電機のステータ１の製造に用いるブロック片４００を示す平面図である。なお、実施の形態１の構成と同一又は同等の構成については、同じ符号を付して説明する。実施の形態１のブロック片１０１では、薄肉部１０２ｂにより各コアバック部１０２ａが連結されていたが、この実施の形態２のブロック片４００では、回転軸部４０１により各コアバック部１０２ａが連結されている。具体的に説明すると、各コアバック部１０２ａの周方向に沿う一方の側部には凸部４０２が形成されており、他方の側部には凸部４０２の形状に沿う凹部４０３が形成されている。隣接する各コアバック部１０２ａの凸部４０２と凹部４０３とは、ダボ又はピンからなる回転軸により連結されている。すなわち、本実施の形態では、回転軸部４０１は、ダボ又はピンからなる回転軸により連結された、隣接する各コアバック部１０２ａの凸部４０２と凹部４０３とから構成される。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

このように、回転軸部４０１により各コアバック部１０２ａを連結するように構成しても、薄肉部１０２ｂにより各コアバック部１０２ａを連結する場合と同様に、コイル１３の巻回を容易にすることができ、ティース１１間のスロットにおけるコイル１３の占積率を高くできる。

実施の形態５．
図１３は、この発明の実施の形態５による回転電機のステータ１の製造に用いるブロック片５００を示す平面図である。なお、実施の形態１の構成と同一又は同等の構成については、同じ符号を付して説明する。実施の形態１のブロック片１０１では、第１ブロック片１０１ａと第２ブロック片１０１ｂとが互いに重ならないように配置して板状部材から打ち抜いている（図５参照）。このような配置で第１ブロック片１０１ａと第２ブロック片１０１ｂとを打ち抜くと、各ブロック片１０１ａ，１０１ｂにおける各ティース本体片１０３ａの中央直線１０３ｃの間隔が等間隔とならない。図５に示すようなブロック片１０１ａ，１０１ｂは複数段のプレス打抜き加工により徐々に形成されるものであるが、中央直線１０３ｃの間隔が等間隔でない場合には、図５のものと表裏反転された配置のブロック片１０１ａ，１０１ｂを形成しようとするときに金型の共通部分が少なくなる。このため、表裏反転された配置で打ち抜こうとするときに、多くの金型を流用できず、設備コストが増大してしまう。

このため、本実施の形態では、各ブロック片１０１ａ，１０１ｂにおける各ティース本体片１０３ａの中央直線１０３ｃが等間隔となる配置で、第１ブロック片１０１ａと第２ブロック片１０１ｂとを板部材から打ち抜くようにしている。このとき、第１及び第２ブロック片１０１ａ，１０１ｂのティース本体片１０３ａの根元位置と、第２及び第１ブロック片１０１ｂ，１０１ａの先端突起片１０３ｂとが一部重なる。本実施の形態では、第１及び第２ブロック片１０１ａ，１０１ｂの一方のティース本体片１０３ａの根元位置から他方の先端突起片１０３ｂが打ち抜かれることにより形成された根元切欠部５０１を、ティース本体片１０３ａの左右一方の側部にのみ設ける。

すなわち、ティース本体片１０３ａの幅方向に沿う根元切欠部５０１の切欠量は、第１ブロック片１０１ａと第２ブロック片１０１ｂとを板部材から打ち抜くときに、各ブロック片１０１ａ，１０１ｂにおける各ティース本体片１０３ａの中央直線１０３ｃを等間隔に配置した場合に、第１及び第２ブロック片１０１ａ，１０１ｂの一方の先端突起片１０３ｂが他方のティース本体片１０３ａと重なる量に所定の打抜しろを加えた量とされている。

次に、図１４は、図１３のブロック片５００を用いて製造されたステータブロック５５０を示す斜視図である。図１４のステータブロック５５０は、実施の形態１と同様に同じ形状の複数のブロック片５００が同じ向きで積層されることで形成される。このとき、ティース本体５５１の根元位置には、ティース本体５５１の中央直線５５１ａを中心とする左右いずれか一方の側において、切欠部５５２が形成されている。

仮に、ティース本体５５１の中央直線５５１ａを中心とする左右両側において切欠部５５２が形成されるとすると、ティース本体５５１の磁気抵抗が大きくなり、発生トルクが低くなってしまう。本実施の形態の構成では、ティース本体５５１の中央直線５５１ａを中心とする左右いずれか一方の側のみに切欠部５５２が形成されるようにすることで、ティース本体２２の磁気抵抗を小さくしている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

このような回転電機のブロック片の製造方法では、第１及び第２ブロック片１０１ａ，１０１ｂの一方のティース本体片１０３ａの根元位置から他方の先端突起片１０３ｂが打ち抜かれることにより形成された根元切欠部５０１を、ティース本体片１０３ａの左右一方の側部にのみ設けるので、ティース本体５５１の左右両側において切欠部５５２が形成されることを回避でき、発生トルクを向上できる。

また、ティース本体片１０３ａの幅方向に沿う根元切欠部５０１の切欠量は、第１ブロック片１０１ａと第２ブロック片１０１ｂとを板部材から打ち抜くときに、各ブロック片１０１ａ，１０１ｂにおける各ティース本体片１０３ａの中央直線１０３ｃを等間隔に配置した場合に、第１及び第２ブロック片１０１ａ，１０１ｂの一方の先端突起片１０３ｂが他方のティース本体片１０３ａと重なる量に所定の打抜しろを加えた量とされているので、各ブロック片１０１ａ，１０１ｂにおける各ティース本体片１０３ａの中央直線１０３ｃを等間隔に配置でき、金型を反転させた時に異なる形状となる部分を打ち抜くのに必要な分だけ金型を増やすだけでよい。左右を反転させて打ち抜くときでも中央直線１０３ｃは一致し、打ち抜き時に上下の列の各ティースが互いに干渉しないためである。

実施の形態６．
図１５は、この発明の実施の形態６による回転電機のステータ１の製造に用いるブロック片６００を示す平面図である。なお、実施の形態１の構成と同一又は同等の構成については、同じ符号を付して説明する。実施の形態１の構成では、第１ブロック片１０１ａの先端突起片１０３ｂの突出方向１０３ｄが第２ブロック片１０１ｂの先端突起片１０３ｂの突出方向１０３ｅと逆向きとされており、第１及び第２ブロック片１０１ａ，１０１ｂは、互いに板面に垂直な軸を中心に１８０°回転された配置で板部材から打ち抜かれていた（図５参照）。

本実施の形態では、図１５に示すように、第１及び第２ブロック片１０１ａ，１０１ｂを、板面に垂直な軸を中心に１８０°回転された際に互いに表裏が反転された関係となる配置で、板部材から打ち抜くようにしている。具体的には、第１ブロック片１０１ａの先端突起片１０３ｂの突出方向１０３ｄを第２ブロック片１０１ｂの先端突起片１０３ｂの突出方向１０３ｅと同じ向きとする配置としている。このとき、各ティース片１０３に着目すると、隣接するティース本体片１０３ａの根元に根元切欠部５０１を形成する先端突起片１０３ｂと、自身に形成された根元切欠部５０１とは、中央直線１０３ｃを中心とする左右に分れて配置されている。

このような配置で第１及び第２ブロック片１０１ａ，１０１ｂを打ち抜く場合、同じ配置で打ち抜いた第１及び第２ブロック片１０１ａ，１０１ｂの第１ブロック片１０１ａ同士を重ねるとともに、第２ブロック片１０１ｂ同士を重ねることで、２つのステータブロック１００を形成する。そして、例えば第１ブロック片１０１ａを重ねて形成したステータブロック１００を板面に垂直な軸を中心に１８０°回転させた上で、当該ステータブロック１００を、第２ブロック片１０１ｂを重ねて形成したステータブロック１００の端部に連結する。その他の構成は、実施の形態１，３と同様である。

このような積層鉄心の製造方法では、第１及び第２ブロック片１０１ａ，１０１ｂの何れか一方を板面に垂直な軸を中心に１８０°回転させることで、一方が他方に対して表裏が反転された関係となる配置で、ブロック片１０１を板部材から打ち抜くので、表裏を反転させることなく、第１ティース１１０を含む複数のステータブロック１００と、第２ティース１１１を含むステータブロック１００とを形成できる。
また、第１及び第２ブロック片１０１ａ，１０１ｂの素材となる板材に板厚偏差がある場合、通常なら周方向に１ブロックごとに厚みの周期ができてしまうが、上述の配置では、形成したステータブロック１００を板面に垂直な軸を中心に１８０°回転させた上でステータブロック１００を連結するので、厚みの周期を変更でき、トルクリップルなどを低減できる。

実施の形態７．
図１６は、この発明の実施の形態７による回転電機のステータ１の製造に用いるブロック片６００を示す平面図である。なお、実施の形態１〜６の構成と同一又は同等の構成については、同じ符号を付して説明する。実施の形態１〜６では、先端突起片１０３ｂは、各ティース片１０３の先端部から中央直線１０３ｃを中心とする右方向及び左方向のいずれか一方に向かって突出されていたが、図１６に示すように、先端突起片１０３ｂは、中央直線１０３ｃを中心として各ティース片１０３が左右非対称となるように、各ティース片１０３の先端部から右方向及び左方向の両方に向かって突出されるように構成されてもよい。

すなわち、本実施の形態の先端突起片１０３ｂには、ティース本体片１０３ａの先端部から中央直線１０３ｃを中心とする右方向及び左方向のいずれか一方に向かって突出された第１先端突起片７０１と、ティース本体片１０３ａの先端部から中央直線１０３ｃを中心とする右方向及び左方向の他方に向かって突出されるとともに、第１先端突起片７０１に比べてティース本体片１０３ａからの突出量が少ない第２先端突起片７０２とが含まれている。なお、根元切欠部５０１を各ティース片１０３の左右一方の側部にのみ形成するために、第２先端突起片７０２の突出量７０２ａは、隣接するティース片１０３に第２先端突起片７０２の先端部が到達しない程度の量とすることが好ましい。

このように第１先端突起片７０１と第２先端突起片７０２とを有するブロック片７００を用いても、周方向３に沿う第１方向３ａに偏って突出された先端突起１１ａを有する第１ティース１１０と、第２方向３ｂに偏って突出された先端突起１１ａを有する第２ティース１１１とを形成できる。その他の構成は、実施の形態１〜６と同様である。

１ ステータ、２ ロータ、３ 周方向、３ａ 第１方向、３ｂ 第２方向、１１ ティース、１１ａ 先端突起、１２ スロット、１３ コイル、４０ 相コイル部、４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗ 相コイル、６１，６２ コイル接続体、１００ ステータブロック、１０１，４００，５００，６００，７００ ブロック片、１０１ａ，１０１ｂ 第１及び第２ブロック片、１０２ コアバック片、１０３ ティース片、１０３ａ ティース本体片、１０３ｂ 先端突起片、１１０，１１１ 第１及び第２ティース、５０１ 根元切欠部。

Claims (9)

1. 周方向に互いに間隔を置いて複数のティースが設けられたステータと、前記ステータと同軸に配置されたロータとを備え、最大公約数が１となる前記ロータの極数と前記ステータのスロット数との比がｍ：ｎ（但し、ｍは正の整数、ｎは３の倍数）となる３相の回転電機であって、
   周方向に沿って連続するｎ÷３個のティースを１組として、隣り合うティースに対して反転された巻回方向で各組のティースに対してコイルが集中巻で巻回されることにより複数の相コイル部が形成されるとともに、周方向に沿って２つ置きに各相コイル部が互いに結線されることにより３相の相コイルが形成されており、
   前記相コイルは、複数の前記相コイル部が直列に接続されることで構成された複数のコイル接続体が互いに並列に接続されることで形成されており、
   前記ティースには、周方向に沿う第１方向に偏って突出された先端突起を有する第１ティースと、前記第１方向とは逆向きの第２方向に偏って突出された先端突起を有する第２ティースとが含まれており、
   前記第１及び第２ティースの配置並びに前記相コイル部の結線は、各コイル接続体内における前記第１ティースの数と前記第２ティースの数との差が０となるとともに、並列に接続される前記コイル接続体間で各相コイル部内での周方向に沿う前記第１及び第２ティースの配列の組み合わせが等しくなるように行われていることを特徴とする回転電機。
2. 周方向に互いに間隔を置いて複数のティースが設けられたステータと、前記ステータと同軸に配置されたロータとを備え、最大公約数が１となる前記ロータの極数と前記ステータのスロット数との比がｍ：ｎ（但し、ｍは正の整数、ｎは６の倍数）となる３相の回転電機であって、
   周方向に沿って連続するｎ÷３個のティースを１組として、隣り合うティースに対して反転された巻回方向で各組のティースに対してコイルが集中巻で巻回されることにより複数の相コイル部が形成されるとともに、周方向に沿って２つ置きに各相コイル部が互いに並列に接続されることにより３相の相コイルが形成されており、
   前記ティースには、周方向に沿う第１方向に偏って突出された先端突起を有する第１ティースと、前記第１方向とは逆向きの第２方向に偏って突出された先端突起を有する第２ティースとが含まれており、
   前記第１及び第２ティースの配列は、各相コイル部内における前記第１ティースの数と前記第２ティースの数との差が０となるとともに、並列に接続される各相コイル部間で各相コイル部内での周方向に沿う前記第１及び第２ティースの配列が等しくなるように行われていることを特徴とする回転電機。
3. 前記第１ティース及び前記第２ティースは、それぞれ周方向に沿って所定の個数だけ連続して設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転電機。
4. 複数の前記第１ティース及び複数の前記第２ティースのいずれか一方を各々含む複数のステータブロックを周方向に沿って連結することで請求項３記載の回転電機のステータを形成することを特徴とする回転電機のステータの製造方法。
5. 前記ステータブロックは、複数のティース片がコアバック片により連結された同一形状の複数のブロック片を同じ向きで積層することで形成されており、
   第１ブロック片の前記ティース片の間に第２ブロック片の前記ティース片が挿入された配置で２列一組として板部材から前記ブロック片を打ち抜くことを特徴とする請求項４記載の回転電機のステータの製造方法。
6. 各ティース片には、前記コアバック片から延出されたティース本体片と、前記ティース本体片から突出されるとともに、前記ブロック片が積層された際に前記先端突起を形成する先端突起片とが設けられており、
   前記第１及び第２ブロック片の前記ティース本体片の根元位置には、前記ティース本体片の左右一方の側部にのみ、前記第１及び第２ブロック片の一方の前記ティース本体片の根元位置から他方の前記先端突起片が打ち抜かれることにより形成された根元切欠部が設けられていることを特徴とする請求項５記載の回転電機のステータの製造方法。
7. 前記ティース本体片の幅方向に沿う前記根元切欠部の切欠量は、
   前記第１ブロック片と前記第２ブロック片とを前記板部材から打ち抜くときに、各ブロック片における各ティース本体片の幅方向に沿う中央直線を等間隔に配置した場合に、前記第１及び第２ブロック片の一方の前記先端突起片が他方の前記ティース本体片と重なる量に所定の打抜しろを加えた量であることを特徴とする請求項６記載の回転電機のステータの製造方法。
8. 前記第１及び第２ブロック片の何れか一方を板面に垂直な軸を中心に１８０°回転することで、前記一方が他方に対して表裏が反転された関係となる配置で、前記板部材から前記ブロック片を打ち抜くことを特徴とする請求項５から請求項７までのいずれか１項に記載の回転電機のステータの製造方法。
9. 前記第１ティース及び前記第２ティースは、周方向に沿って交互に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転電機。

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