JP2019062681A - ステータ及びそのステータを備えたモータ - Google Patents

Abstract

【課題】シート状の第２絶縁部材を隣り合うコイル間に配置して絶縁性を向上しながら、製造工数を削減できるステータ及びそれを備えたモータを提供する。【解決手段】ティースの両端部に配置される第１絶縁部材２４と、各ティースの周方向端面に配置されるシート状の第２絶縁部材２５を有し、コイルは第１絶縁部材２４及び第２絶縁部材２５を介してティースに巻き回される。第２絶縁部材２５は、被覆部の径方向一方側の端部から径方向他方側に延びる第１延伸部２５１を有し、第１延伸部２５１は、隣り合うコイル間に配置され、折り曲げによって、径方向対向部のコイルに臨む面とは反対側の反対面に重なることができ、第１延伸部２５１及び径方向対向部のいずれか一方には径方向に突出する突起部２８が設けられるとともに他方には孔部２５１ａが設けられ、第１延伸部２５１を反対面に重ねた際に突起部２８は孔部２５１ａに係合する。【選択図】図４

Description

本発明は、ステータ及びそのステータを備えたモータに関する。

従来の固定子（ステータ）を備えたモータは、例えば、特許文献１に開示されている。固定子は、鉄心と、インシュレータと、スロット絶縁紙と、を有する。鉄心は、略同一形状に打抜かれた電磁鋼鈑を積層してなり、複数のティースとそれらをつなぐヨークとからなる。インシュレータ（第１絶縁部材）は、本体部と壁部とを一体として合成樹脂により成形されている。スロット絶縁紙（第２絶縁部材）は、インシュレータの壁部の巻線側に、スロット外周部の形状に合うように折り曲げられる。さらに、スロット絶縁紙は、インシュレータの壁部のスロットの鉄心内径側の開口部付近の巻線側の面に沿って折り曲げられている。

特開２００１−１１２２０５号公報

しかしながら、上記特許文献に開示された固定子（ステータ）によると、スロット絶縁紙がスロット側に折り曲げられている。このため、ティースに巻線を巻き回す際にスロット絶縁紙が邪魔になり、コイル形成時に製造工数が増大する問題があった。

本発明は、シート状の第２絶縁部材を隣り合うコイル間に配置して絶縁性を向上しながら、製造工数を削減できるステータ及びそれを備えたモータを提供することを目的とする。また、本発明は、シート状の第２絶縁部材を隣り合うコイル間に配置したステータを容易に形成できるステータの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の例示的なステータは、中心軸を中心とする環状のステータであって、前記ステータは、筒状のコアバックと、前記コアバックから径方向に突出して周方向に並んで配置される複数のティースをと、を有するステータコアと、各前記ティースに巻き回されるコイルと、各前記ティースの軸方向一方側端部及び軸方向他方側端部に配置される第１絶縁部材と、少なくとも各前記ティースの周方向端面に配置されるシート状の第２絶縁部材と、を有し、前記コイルは、前記第１絶縁部材及び前記第２絶縁部材を介して前記ティースに巻き回され、前記第１絶縁部材は、前記ティースの径方向一方側の端部に配置されて前記コイルと径方向に対向する径方向対向部を有し、前記第２絶縁部材は、前記コイルに覆われる被覆部と、前記被覆部の径方向一方側の端部から径方向他方側に延びる第１延伸部と、を有し、前記第１延伸部は、隣り合う前記コイル間に配置され、折り曲げによって、前記径方向対向部の前記コイルに臨む面とは反対側の反対面に重なることができ、前記第１延伸部及び前記径方向対向部のいずれか一方には径方向に突出する突起部が設けられるとともに他方には孔部が設けられ、前記第１延伸部を前記反対面に重ねた際に前記突起部は前記孔部に係合する。

本発明の例示的なモータは、上記構成のステータと、前記ステータと径方向に対向して配置されて前記中心軸回りに回転可能なロータと、を有する。

本発明の例示的なステータの製造方法は、上下に延びる中心軸に沿って延びる筒状のコアバックと、前記コアバックから径方向に突出して周方向に並んで配置される複数のティースと、各前記ティースに巻き回されるコイルと、を有するステータの製造方法であって、前記ティースの軸方向一方側端部及び軸方向他方側端部に第１絶縁部材を配置するとともに、前記ティースの少なくとも周方向端面にシート状の第２絶縁部材を配置する絶縁部材配置工程と、前記第２絶縁部材の径方向一方側の端部に設けた折返し部を、前記第１絶縁部材の径方向一方側の径方向端部であって前記コイルが収容される空間に臨む面とは反対側の反対面に重ねて、前記径方向端部及び前記折返し部のいずれか一方に設けた突起部を他方に設けた孔部に係合させる係合工程と、前記係合工程後に、前記第１絶縁部材と前記ティースの周方向端面に配置される前記第２絶縁部材とを介して前記ティースに巻線を巻き回して前記コイルを形成するコイル形成工程と、前記コイル形成工程後に、前記突起部と前記孔部との係合を解除して前記折返し部を隣り合う前記コイル間に折り返す折返し工程と、を含む。

例示的な本発明によれば、シート状の第２絶縁部材を隣り合うコイル間に配置して絶縁性を向上しながら、コイル形成時の製造工数を削減できるステータ及びそれを備えたモータを提供することができる。また、例示的な本発明によれば、シート状の第２絶縁部材を隣り合うコイル間に配置したステータを容易に形成することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るモータを示す平面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るモータのステータを示す斜視図である。 図３は、本発明の一実施形態に係るモータのステータの一部を拡大した拡大平面図である。 図４は、本発明の一実施形態に係るステータのパーツ部材を示す斜視図である。 図５は、本発明の一実施形態に係るステータのパーツ部材を示す分解斜視図である。 図６は、本発明の一実施形態に係るステータのパーツ部材を示す平面図である。 図７は、本発明の一実施形態に係るステータのパーツ部材のインシュレータを取り外した状態を示す平面図である。 図８は、本発明の一実施形態に係るステータのインシュレータを示す斜視図である。 図９は、本発明の一実施形態に係るステータの上端部のインシュレータを下方から見た平面図である。 図１０は、本発明の一実施形態のステータの製造工程を示す図である。 図１１は、本発明の一実施形態のステータの係合工程を示す斜視図である。 図１２は、本発明の一実施形態のステータの係合工程を示す平面図である。 図１３は、本発明の一実施形態の第１変形例に係るステータの一部を拡大した拡大平面図である。 図１４は、本発明の一実施形態の第２変形例に係るステータを備えるモータを示す平面図である。 図１５は、本発明の一実施形態の第２変形例に係るステータの製造工程を示す図である。 図１６は、本発明の一実施形態の第２変形例に係るステータの係合工程時のコアバック素材を示す平面図である。 図１７は、本発明の一実施形態の第３変形例に係るステータの突起部を示す平面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本明細書では、モータの中心軸が延びる方向を単に「軸方向」と呼び、モータの中心軸と直交する方向を単に「径方向」と呼び、モータの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を単に「周方向」と呼ぶ。ステータ及びロータの中心軸は、モータの中心軸に一致する。また、本明細書では、説明の便宜上、軸方向を上下方向とし、図１において紙面に直交する方向をステータ、ロータ及びモータの上下方向として各部の形状や位置関係を説明する。なお、上下方向は単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係及び方向を限定しない。

また、軸方向において、一方のインシュレータから他方のインシュレータに向かう方向を単に「下方」と呼び、他方のインシュレータから一方のインシュレータに向かう方向を単に「上方」と呼ぶ。また、径方向において、中心軸に向かう方向を単に「内方」（内側）と呼び、中心軸から離れる方向を単に「外方」（外側）と呼ぶ。なお、以上に説明した方向の呼称は、実際の機器に組み込まれた場合での位置関係及び方向などを限定するものではない。

＜１．モータの構成＞
本発明の例示的な実施形態のモータについて以下説明する。図１は本発明の一実施形態に係るモータを示す平面図である。モータ１は上下に延びる中心軸Ｃを中心に回転するいわゆるインナーロータ型のモータであり、例えば鉄道車両に搭載された空気調和装置に用いられる。なお、モータ１は、鉄道車両の空気調和装置以外の用途に使用されてもよい。例えば、モータ１は、鉄道車両以外の輸送機械（例えば自動車）、ＯＡ機器、医療機器、工具、産業用の大型設備等に搭載されて種々の駆動力を発生させるものであってもよい。

モータ１は例えば金属製の筒状のハウジング（不図示）を有する。ハウジング内にはステータ２及びロータ３が収容される。これにより、ハウジングはステータ２の径方向外側に設けられてステータ２の周面を覆う。

図２は、モータ１のステータ２を示す斜視図である。図３は、ステータ２の一部を拡大した拡大平面図である。中心軸Ｃを中心とする環状のステータ２はロータ３の径方向外側に配置され、ロータ３と径方向で対向する。ステータ２は後述の複数のパーツ部材２００（図４も参照）により構成され、ステータコア２０と、複数のコイル２３と、複数のインシュレータ２４（第１絶縁部材）と、シート状の複数の絶縁紙２５（第２絶縁部材）と、を有する。

ステータコア２０は複数の電磁鋼板を軸方向に積層して構成され、筒状のコアバック２１と、複数のティース２２（図５参照）とを有する。複数のティース２２は、コアバック２１から径方向に突出して周方向に並んで配置される。本実施形態では、複数のティース２２はコアバック２１の内周面から径方向内方に突出して延びる。また、本実施形態ではティース２２は１２個設けられるが、複数であればよい。

ステータコア２０は、周方向に並ぶ複数のコアピース２９（図５も参照）により構成される。コアピース２９は片状部２１ａ及びティース２２を有する。片状部２１ａの形状は軸方向から見て周方向に延びる形状である。片状部２１ａの外周面は径方向外方に凸に湾曲する曲面であり、片状部２１ａの内周面は平面である。ティース２２は片状部２１ａの内周面から径方向内方に突出して延びる。ティース２２の内周端には周方向両側に突出するアンブレラ部２７（図５参照）が設けられる。アンブレラ部２７はティース２２と同じ磁性鋼板により構成される。

コアバック２１は、周方向に並んだ複数の片状部２１ａから構成される。また、ステータ２は、周方向に隣り合う片状部２１ａを連結する連結部２６を有する。連結部２６は凸部２６ａと、凹部２６ｂとから構成される。凹部２６ｂは片状部２１ａの周方向の一端面から周方向に凹む。凸部２６ａは片状部２１ａの周方向の他端面から周方向に突出し、他の片状部２１ａの凹部２６ｂに嵌め込まれる。凸部２６ａ及び凹部２６ｂは片状部２１ａの軸方向一端から軸方向他端にわたって延びる。周方向に隣り合う片状部２１ａを連結部２６を介して連結することによりコアバック２１が構成される。

各ティース２２にはインシュレータ２４及び絶縁紙２５が配置される。インシュレータ２４及び絶縁紙２５を介してティース２２に巻線（不図示）を巻き回すことによりコイル２３が構成される。すなわち、コイル２３は、インシュレータ２４及び絶縁紙２５を介してティース２２に巻き回される。なお、インシュレータ２４及び絶縁紙２５の詳細については後述する。

図４は、ステータ２のパーツ部材２００を示す斜視図である。図５は、パーツ部材２００を示す分解斜視図である。図６は、パーツ部材２００を示す平面図である。図７は、パーツ部材２００のインシュレータ２４及びコイル２３を取り外した状態を示す平面図である。なお、図４〜図６では、コイル２３の図示を省略している。

各パーツ部材２００は、１個のコアピース２９と、一対のインシュレータ２４と、一対の絶縁紙２５と、コイル２３とから構成される。周方向に並べられたパーツ部材２００が連結部２６を介して連結されてステータ２が構成される。なお、本実施形態では、インシュレータ２４及び絶縁紙２５の数はそれぞれ一対であるが、これに限定されない。

各パーツ部材２００において、インシュレータ２４は、ティース２２の軸方向上端部（軸方向一方側端部）及び軸方向下端部（軸方向他方側端部）に配置される。各パーツ部材２００において、絶縁紙２５は、ティース２２の周方向両端面と、片状部２１ａの内周面と、アンブレラ部２７の外周面とを覆う。なお、絶縁紙２５は、少なくとも各ティース２２の周方向両端面に配置されればよい。インシュレータ２４及び絶縁紙２５は例えば樹脂により構成される。

＜１−１．インシュレータ及び絶縁紙の構成＞
図８は、上端部のインシュレータ２４を上方から見た斜視図である。図９は、上端部のインシュレータ２４を下方から見た平面図である。なお、下端部のインシュレータ２４も上端部のインシュレータ２４と同様に構成されるため、上端部のインシュレータ２４を代表して以下説明する。また、上端部のインシュレータ２４と下端部のインシュレータ２４とは、ティース２２の軸方向中央を通って軸方向に垂直な面に対して対称になっている。

インシュレータ２４は、覆い部２４ａと、外周側鍔部２４ｂと、内周側鍔部２４ｃ（径方向対向部）と、を有する。覆い部２４ａは、径方向に延びる溝部２４ｇを有する樋形状であり、ティース２２の軸方向上端部を覆う。覆い部２４ａは、軸方向上方に凹む。外周側鍔部２４ｂは覆い部２４ａの径方向外端部に連結され、周方向両側及び軸方向上方に延びる。外周側鍔部２４ｂの一部はコアバック２１の上方に配置される。内周側鍔部２４ｃは覆い部２４ａの径方向内端部に連結され、周方向両側及び軸方向上方に延びる。内周側鍔部２４ｃ（径方向対向部）は、ティース２２の先端部（径方向一方側の端部）に配置されてコイル２３と径方向に対向する。内周側鍔部２４ｃの一部はアンブレラ部２７の上方に配置される。ティース２２の軸方向上端部が覆い部２４ａの溝部２４ｇに嵌め込まれることにより、インシュレータ２４はティース２２に取り付けられる。

内周側鍔部２４ｃには一対の第１溝部２４１が設けられ、外周側鍔部２４ｂには一対の第２溝部２４２が設けられる。一対の第１溝部２４１は内周側鍔部２４ｃの周方向両側部に配置され、内周側鍔部２４ｃの下端面から軸方向上方に凹んで周方向に延びる。なお、本実施形態では、第１溝部２４１の径方向内周側は開放されているが、閉塞されてもよい。一対の第２溝部２４２は外周側鍔部２４ｂの周方向両側部に配置され、外周側鍔部２４ｂの下端面から軸方向上方に凹んで周方向に延びる。

第１溝部２４１の周方向端面には第１開口部２４１ａが設けられる。第１開口部２４１ａは周方向に開口する。第２溝部２４２の周方向端面には第２開口部２４２ａが設けられる。第２開口部２４２ａは周方向に開口する。

内周側鍔部２４ｃ（径方向対向部）のコイル２３に臨む面とは反対側の反対面２４ｈには径方向に突出する一対の突起部２８が設けられる。一対の突起部２８は周方向に並び、突起部２８の先端は、ティース２２の先端（径方向一方端）よりも径方向他方側に位置する。各ティース２２において、突起部２８は、コイル２３から径方向に離れる方向に突出する第１突出部２８ａと、第１突出部２８ａの先端から、周方向に突出する第２突出部２８ｂと、を有する。本実施形態では、一対の突起部２８の第２突出部２８ｂは互いに近づく方向に突出している。なお、一対の突起部２８の第２突出部２８ｂは互いに離れる方向に突出してもよい。

図５に示すように、絶縁紙２５は、被覆部２５ａと、外周部２５ｂと、内周部２５ｃと、を有する。被覆部２５ａはティース２２の周方向端面に沿って配置され、コイル２３に覆われる。被覆部２５ａの軸方向上端部は覆い部２４ａの溝部２４ｇ内に配置される。絶縁紙２５の被覆部２５ａは、インシュレータ２４の覆い部２４ａの上端部の内面に接触する。すなわち、絶縁紙２５は、インシュレータ２４のティース２２と軸方向に対向する面に接触する。外周部２５ｂは、軸方向に延びる折り線９０を介して被覆部２５ａの径方向外端に接続される。外周部２５ｂは片状部２１ａの内周面に沿って配置され、被覆部２５ａよりも軸方向上方及び軸方向下方に突出する突出部２５ｄを有する。内周部２５ｃは、折り線９０を介して被覆部２５ａの径方向内端に接続される。内周部２５ｃはアンブレラ部２７の外周面に沿って配置され、被覆部２５ａよりも軸方向上方及び軸方向下方に突出する突出部２５ｅを有する。

突出部２５ｅはインシュレータ２４の第１溝部２４１に収容され、突出部２５ｄはインシュレータ２４の第２溝部２４２に収容される。すなわち、絶縁紙２５の一部が第１溝部２４１及び第２溝部２４２に収容される。この時、絶縁紙２５の一部は第１開口部２４１ａ及び第２開口部２４２ａから周方向に突出する。

図６及び図７に示すように、絶縁紙２５は、第１開口部２４１ａから径方向外側（径方向他方側）に延びる第１延伸部２５１を有する。第１延伸部２５１は、周方向に隣り合うコイル２３間に配置される。図５に示すように、第１延伸部２５１は折り線９０を介して内周部２５ｃに接続される。これにより、ティース２２のロータ３の対向する面（先端面）とコイル２３との沿面距離を大きくすることができ、ステータ２の絶縁性を向上させることができる。

図４に示すように、第１延伸部２５１の径方向外側（径方向他方側）の上端部及び下端部には矩形形状の孔部２５１ａが設けられる。なお、孔部２５１ａの形状は矩形形状に限定されず、例えば円形、楕円形、矩形以外の多角形等でもよい。

後述のように、第１延伸部２５１は、折り線９０を介した折り曲げによって、内周側鍔部２４ｃ（径方向対向部）のコイル２３に臨む面とは反対側の反対面２４ｈに重なることができる。そして、第１延伸部２５１を反対面２４ｈに重ねた際に突起部２８は孔部２５１ａに係合する。

本実施形態では、上端部のインシュレータ２４及び下端部のインシュレータ２４の両方に第１溝部２４１及び第２溝部２４２の両方が設けられているが、上端部のインシュレータ２４及び下端部のインシュレータ２４の一方のみに第１溝部２４１及び第２溝部２４２の一方または両方が設けられてもよい。また、上端部のインシュレータ２４及び下端部のインシュレータ２４の両方に第１溝部２４１及び第２溝部２４２の一方のみが設けられてもよい。

また、本実施形態において、突起部２８が第１延伸部２５１に設けられ、孔部２５１ａが内周側鍔部２４ｃに設けられてもよい。すなわち、第１延伸部２５１及び内周側鍔部２４ｃ（径方向対向部）のいずれか一方には径方向に突出する突起部２８が設けられるとともに他方には孔部２５１ａが設けられる。

以上のように、中心軸Ｃを中心とする環状のステータ２は、筒状のコアバック２１と、コアバック２１から径方向に突出して周方向に並んで配置される複数のティース２２と、を有するステータコア２０と、各ティース２２に巻き回されるコイル２３と、各ティース２２の軸方向一方側端部及び軸方向他方側端部に配置されるインシュレータ２４（第１絶縁部材）と、少なくとも各ティース２２の周方向端面に配置されるシート状の絶縁紙２５（第２絶縁部材）と、を有する。コイル２３は、インシュレータ２４及び絶縁紙２５を介してティース２２に巻き回され、インシュレータ２４は、ティース２２の先端部（径方向一方側の端部）に配置されて前記コイルと径方向に対向する内周側鍔部２４ｃ（径方向対向部）を有し、絶縁紙２５は、コイル２３に覆われる被覆部２５ａと、被覆部２５ａの径方向一方側の端部から径方向他方側に延びる第１延伸部２５１と、を有し、第１延伸部２５１は、隣り合うコイル２３間に配置され、折り曲げによって、内周側鍔部２４ｃのコイル２３に臨む面とは反対側の反対面２４ｈに重なることができる。第１延伸部２５１及び内周側鍔部２４ｃのいずれか一方には径方向に突出する突起部２８が設けられるとともに他方には孔部２５１ａが設けられる。第１延伸部２５１を反対面２４ｈに重ねた際に突起部２８は孔部２５１ａに係合する。

これにより、ティース２２のロータ３に対向する面（先端面）とコイル２３との沿面距離を十分確保することができ、ステータ２の絶縁性を向上させることができる。また、後述の図１１及び図１２に示すように、コイル２３を形成する際に、第１延伸部２５１を折り曲げて、突起部２８を孔部２５１ａに係合させることができる。この時、第１延伸部２５１をコイル２３を収容する空間ＣＳから退避させた状態で維持することができる。これにより、コイル２３の巻線をティース２２に容易に巻き回すことができる。したがって、ステータ２のコイル形成時の製造工数を削減することができる。

突起部２８は内周側鍔部２４ｃ（径方向対向部）に配置されるとともに、孔部２５１ａは第１延伸部２５１に配置される。これにより、突起部２８及び孔部２５１ａを容易に形成することができる。特に、絶縁紙２５はシート状であるため、孔部２５１ａを容易に形成することができる。

突起部２８の先端は、ティース２２の先端（径方向一端）よりも径方向他方側に位置する。これにより、ステータ２の径方向内側に治具等を配置して作業を行う場合に治具等と突起部２８との干渉を防止することができる。ステータ２に対してロータ３を配置した場合には、ロータ３と突起部２８との干渉を防止することができる。

各ティース２２において、突起部２８は、コイル２３から径方向に離れる方向に突出する第１突出部２８ａと、第１突出部２８ａの先端から、周方向に突出する第２突出部２８ｂと、を有する。これにより、コイル２３の形成時に突起部２８が孔部２５１ａから外れにくくなり、コイル２３の形成時の作業性をより向上させることができる。

図３に示すように、コイル２３の周方向間で隣り合う第１延伸部２５１の少なくとも一部は互いに接触する。これにより、周方向に隣り合うコイル２３間（スロット間）に第１延伸部２５１を容易に配置することができる。

少なくとも軸方向一方側のインシュレータ２４（第１絶縁部材）の径方向内端部（径方向一方側の端部）には、軸方向他方側の端面から軸方向一方側に凹んで周方向に延びる第１溝部２４１が設けられる。第１溝部２４１の周方向端面には第１開口部２４１ａが設けられ、絶縁紙２５（第２絶縁部材）の一部は第１溝部２４１に収容される。

これにより、絶縁紙２５をステータコア２０に対して容易に取り付けることができる。この時、絶縁紙２５の一部を第１開口部２４１ａから周方向に突出させることができる。これにより、絶縁紙２５の大きさにバラツキ等があっても絶縁紙２５を円滑に第１溝部２４１に収容することができる。また、第１開口部２４１ａは周方向に開口するため、例えばステータ２と径方向に対向してロータ３を配置した時にロータ３と絶縁紙２５との接触を防止することができる。また、例えばステータ２に対して径方向内側に治具等を配置して作業等を行う場合に、絶縁紙２５と治具等との接触を防止することができる。したがって、絶縁紙２５の破損を防止でき、絶縁性の低下を防止してステータ２の信頼性を向上させることができる。

少なくとも軸方向一方側のインシュレータ２４の径方向外端部（径方向他方側の端部）には、軸方向他方側の端面から軸方向一方側に凹んで周方向に延びる第２溝部２４２が設けられる。第２溝部２４２の周方向端面には第２開口部２４２ａが設けられ、絶縁紙２５の一部は第２溝部２４２に収容される。これにより、絶縁紙２５を径方向外端部でもインシュレータ２４により支持することができる。したがって、絶縁紙２５の取付性をより向上させることができる。

絶縁紙２５は、第２開口部２４２ａから径方向内側（径方向一方側）に延びる第２延伸部２５２を有し、第２延伸部２５２は、周方向に隣り合うコイル２３間に配置される。図５に示すように、第２延伸部２５２は折り線９０を介して外周部２５ｂに接続される。これにより、コイル２３とコアバック２１の周面との沿面距離を長くすることができ、ステータ２の絶縁性をより向上させることができる。

図３に示すように、コイル２３間で周方向に隣り合う第２延伸部２５２の少なくとも一部は互いに接触する。これにより、周方向に隣り合うコイル２３間に第２延伸部２５２を容易に配置することができる。

絶縁紙２５は、インシュレータ２４のティース２２と軸方向に対向する面に接触する。これにより、絶縁紙２５の第１溝部２４１内への配置による位置決めに加え、絶縁紙２５をより容易に位置決めでき、軸方向の位置ズレをより防止することができる。

コアバック２１は、周方向に並んだ複数の片状部２１ａから構成され、ステータ２は、周方向に隣り合う片状部２１ａを連結する連結部２６を有する。これにより、後述のように、ステータ２の形成の際に、インシュレータ２４、絶縁紙２５及びコイル２３を容易に取り付けることができ、作業性を向上させることができる。

＜１−２．ロータの構成＞
図１に示すように、ロータ３はステータ２の径方向内側に配置される。ロータ３は筒状のロータコア３０及び複数のマグネット（不図示）を有する。複数のマグネットはロータコア３０の外周面に配置される。各マグネットの外周面は、ティース２２の径方向内端面に対向する。複数のマグネットはＮ極の磁極面とＳ極の磁極面とが周方向に交互に並び、周方向に等間隔に配置される。

なお、複数のマグネットに替えて、単一の環状のマグネットを用いてもよい。この場合、マグネットの外周面にＮ極とＳ極とが周方向に交互に着磁されていればよい。また、マグネット及びロータコアが磁性体粉を配合した樹脂により一体に成形されてもよい。

ロータコア３０は軸方向に延びるシャフト４（図１参照）を保持する。シャフト４は上下の軸受部（不図示）により支持され、中心軸Ｃを中心としてロータ３とともに回転する。

上下の軸受部は例えばボールベアリングから成る。なお、上下の軸受部は他の方式の軸受（例えば、すべり軸受等）を有してもよい。シャフト４の軸方向一端部または軸方向下端部はハウジングから軸方向に突出し、駆動対象（不図示）に接続される。

＜２．モータの動作＞
上記構成のモータ１において、回路基板（不図示）等を介してコイル２３に電力が供給されると、ステータコア２０の複数のティース２２に径方向の磁束が生じる。そして、ステータ２に発生した磁束とマグネットの磁束との相互作用により周方向のトルクが発生する。これにより、ステータ２に対してロータ３が中心軸Ｃを中心として回転する。

モータ１は、ステータ２と、ステータ２と径方向に対向して配置されて中心軸Ｃ回りに回転可能なロータと、を有する。これにより、コイル２３の形成時の作業性を向上させ、モータ１の製造工数を削減することができる。

＜３．ステータの製造方法＞
次に、上記構成のステータ２の製造方法について説明する。図１０は、ステータ２の製造工程を示す図である。ステータ２の製造工程は、コアピース形成工程、絶縁部材配置工程、係合工程、コイル形成工程、折返し工程及びコアバック組立工程を含む。

コアピース形成工程では、複数の電磁鋼板を積層してコアピース２９（図５参照）を複数形成する。複数のコアピース２９は互いに独立している。

次に、コアピース形成工程後の絶縁部材配置工程では、ティース２２の軸方向一方側端部及び軸方向他方側端部にインシュレータ２４（第１絶縁部材）を配置するとともに、ティース２２の少なくとも周方向端面にシート状の絶縁紙２５（第２絶縁部材）を配置する。具体的には、軸方向一方のインシュレータ２４をティース２２に配置した後に突出部２５ｅ（絶縁紙２５の一部）を第１溝部２４１に収容し、その後に軸方向他方のインシュレータ２４をティース２２に配置する。これにより、コアピース２９にインシュレータ２４及び絶縁紙２５が配置される。

また、絶縁部材配置工程では、少なくとも軸方向一方側のインシュレータ２４の径方向他方側の端部の軸方向他方側の端面から軸方向一方側に凹んで周方向に延びる第２溝部２４２に突出部２５ｄ（絶縁紙２５の一部）を収容する。この時、絶縁紙２５は第２開口部２４２ａから周方向に張り出す張出部２５ｈを有する。すなわち、絶縁紙２５の径方向他方側の端部には周方向に張り出す張出部２５ｈが設けられる。

なお、絶縁部材配置工程において、絶縁紙２５をティース２２に配置した後に、軸方向両側からインシュレータ２４をティース２２に同時に配置するとともに突出部２５ｅ（絶縁紙２５の一部）を第１溝部２４１に収容してもよい。例えば、絶縁紙２５を巻いたロール（不図示）から絶縁紙２５を引き出し、ティース２２に対して絶縁紙２５を押し付けて絶縁紙２５をティース２２に沿って配置する。

図１１は、係合工程を示す斜視図である。図１２は、係合工程を示す平面図である。次に、絶縁部材配置工程後の係合工程では、絶縁紙２５の径方向内端部（径方向一方側の端部）に設けた折返し部２５ｒを、インシュレータ２４の径方向一方側の内周側鍔部２４ｃ（径方向端部）であってコイル２３が収容される空間ＣＳに臨む面とは反対側の反対面２４ｈに重ねる。なお、折返し部２５ｒは第１延伸部２５１に相当する。その後に、内周側鍔部２４ｃに設けた突起部２８を折返し部２５ｒに設けた孔部２５１ａに係合させる。これにより、図１１及び図１２に示すように、コイル２３を収容する空間ＣＳから折返し部２５ｒを退避された状態を維持することができる。なお、折返し部２５ｒに突起部２８を設け、内周側鍔部２４ｃに孔部２５１ａを設けてもよい。すなわち、内周側鍔部２４ｃ及び折返し部２５ｒのいずれか一方に設けた突起部２８を他方に設けた孔部２５１ａに係合させる。

次に、係合工程後のコイル形成工程では、各ティース２２の軸方向一方側端部及び軸方向他方側端部に配置されるインシュレータ２４と、各ティース２２の周方向端面に配置される絶縁紙２５とを介してティース２２に巻線（不図示）を巻き回してコイル２３を形成する。

次に、コイル形成工程後の折返し工程では、突起部２８と孔部２５１ａとの係合を解除して折り線９０を介して折返し部２５ｒをコイル２３側に折り返す。また、張出部２５ｈをティース２２の先端側（径方向一方側）に折り曲げる。これにより、図４に示すパーツ部材２００が形成される。この時、折返し部２５ｒ及び張出部２５ｈはそれぞれ第１延伸部２５１及び第２延伸部２５２に相当する。

次に、折返し工程後のコアバック組立工程では、複数のパーツ部材２００を周方向に並べ、連結部２６を介して周方向に隣り合う片状部２１ａを連結する。これにより、コアバック２１が組み立てられる。以上のステータ２の製造工程により、図２に示すステータ２が形成される。この時、隣り合うコイル２３間に配されて折り返された２つの折返し部２５ｒを互いに接触させる。

本実施形態のステータ２の製造方法は、絶縁部材配置工程と、係合工程と、コイル形成工程と、折返し工程と、を含む。これにより、コイル２３を形成する際に、突起部２８を孔部２５１ａに係合させて折返し部２５ｒをコイル２３が収容される空間ＣＳから退避させることができる。これにより、巻線をティース２２に容易に巻き回してコイル２３を容易に形成することができる。したがって、絶縁紙２５を隣り合うコイル２３間に配置して絶縁性を向上できるステータ２を容易に形成することができる。

また、折返し工程後に、隣り合うコイル２３間に配されて折り返された２つの折返し部２５ｒを互いに接触させる。これにより、折り返された２つの折返し部２５ｒが互いに周方向に押し合い、コイル２３間に２つの折返し部２５ｒを安定して配置することができる。

＜４．第１変形例＞
図１３は、本実施形態の第１変形例に係るステータ２の一部を拡大した拡大平面図である。各インシュレータ２４（第１絶縁部材）において第１開口部２４１ａ及び第２開口部２４２ａはティース２２に対して周方向の同じ側に配置される。絶縁紙２５（第２絶縁部材）は、第１開口部２４１ａから径方向外側（径方向他方側）に延びる第１延伸部２５１と、第２開口部２４２ａから径方向内側（径方向一方側）に延びる第２延伸部２５２と、を有する。そして、第１延伸部２５１と第２延伸部２５２とは互いに接触する。これにより、コアバック２１の周面とコイル２３との絶縁性、及びティース２２のロータ３に対向する面（先端面）とコイル２３との絶縁性をより向上させることができる。

本変形例の上記の折返し工程において、第２開口部２４２ａで張出部２５ｈを径方向内側に折返し、折り返された折返し部２５ｒと張出部２５ｈとを接触させる。その後に、コアバック組立工程を行う。これにより、図１３に示すステータ２を容易に形成することができる。

＜５．第２変形例＞
図１４は、本実施形態の第２変形例に係るステータ２を備えるモータ１を示す平面図である。本変形例では、周方向に隣り合う片状部２１ａは折曲部２１ｃにより連結される。折曲部２１ｃは径方向に切り欠いた切欠部２１ｄを有する。また、折曲部２１ｃは周方向に隣り合う片状部２１ａの電磁鋼板の一部により構成される。すなわち、折曲部２１ｃと片状部２１ａとは単一の部材により構成される。折曲部２１ｃにより連結部が構成される。

図１５は、本変形例のステータ２の製造工程を示す図である。ステータ２の製造工程は、素材形成工程、上記の絶縁部材配置工程、上記の係合工程、上記のコイル形成工程、上記の折返し工程及びコアバック形成工程を含む。

素材形成工程では、各々にティース２２を配した複数の片状部２１ａを線状に連結してコアバック２１のコアバック素材２１０（素材）を形成する。具体的には、図１６に示すように、隣り合う片状部２１ａを折曲部２１ｃにより連結する。すなわち、複数のコアピース２９を折曲部２１ｃを介して線状に連結し、いわゆるストレートコアであるコアバック素材２１０を形成する。また、コアバック素材２１０の一端の片状部２１ａに凸部２６ａを形成し、他端の片状部２１ａに凹部２６ｂを形成する。

図１６は、係合工程時のコアバック素材２１０を示す平面図である。コアバック素材２１０に対して、上記のように、絶縁部材配置工程、係合工程、コイル形成工程、折返し工程を順に行う。

本変形例のステータ２の製造工程は、折返し工程の後に、コアバック組立工程に替えてコアバック形成工程を有する。コアバック形成工程では、コアバック素材２１０を環状に成形してコアバック２１を形成する。これにより、図１４に示すステータ２が形成される。

なお、本変形例では、コアバック素材２１０は複数の片状部２１ａを直接連結して構成されているが、片状部２１ａとは異なる部材を介して連結して構成されてもよい。例えば、片状部２１ａはインシュレータ２４を介して連結されてもよい。また、隣り合う片状部２１ａを溶接により連結してもよい。この場合、インシュレータ２４または溶接部分が連結部になる。

＜６．第３変形例＞
図１７は、本実施形態の第３変形例に係るステータ２の突起部２８を示す平面図である。本変形例の突起部２８は、第１突出部２８ａ及び第２突出部２８ｂに加えて、第３突出部２８ｃを有する。第３突出部２８ｃは第２突出部２８ｂの先端から径方向でコイル２３に近づく方向に突出して延びる。これにより、係合工程において、突起部２８と孔部２５１ａとが一層外れにくくなり、コイル２３の形成時の作業性をより向上させることができる。

なお、本実施形態ではモータ１はインナーロータ型のモータであるが、いわゆるアウターロータ型のモータでもよい。すなわち、複数のティース２２はコアバック２１の外周面から径方向外方に突出して延びてもよい。

また、本実施形態において、予め環状に形成されたコアバック２１に対して、絶縁部材配置工程、係合工程、コイル形成工程及び折返し工程を順に行ってステータ２を形成してもよい。

＜７．その他＞
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。また、上記実施形態やその変形例は適宜任意に組み合わせることができる。

本発明によると、例えばステータ及びモータに利用することができる。

１・・・モータ、２・・・ステータ、２００・・・パーツ部材、２０１・・・単位体素材、２０・・・ステータコア、２１・・・コアバック、２１ａ・・・片状部、２１ｃ・・・折曲部、２１ｄ・・・切欠き部、２１０・・・コアバック素材（素材）、２２・・・ティース、２３・・・コイル、２４・・・インシュレータ（第１絶縁部材）、２４ａ・・・覆い部、２４ｂ・・・外周側鍔部、２４ｃ・・・内周側鍔部（径方向対向部）、２４ｇ・・・溝部、２４ｈ・・・反対面、２４１・・・第１溝部、２４１ａ・・・第１開口部、２４２・・・第２溝部、２４２ａ・・・第２開口部、２５・・・絶縁紙（第２絶縁部材）、２５ａ・・・被覆部、２５ｂ・・・外周部、２５ｃ・・・内周部、２５ｄ・・・突出部、２５ｅ・・・突出部、２５ｈ・・・張出部、２５ｒ・・・折返し部、２５１・・・第１延伸部、２５１ａ・・・孔部、２５２・・・第２延伸部、２６・・・連結部、２６ａ・・・凸部、２６ｂ・・・凹部、２７・・・アンブレラ部、２８・・・突起部、２８ａ・・・第１突出部、２８ｂ・・・第２突出部、２９・・・コアピース、３・・・ロータ、３０・・・ロータコア、４・・・シャフト、９０・・・折り線、Ｃ・・・中心軸

Claims (16)

1. 中心軸を中心とする環状のステータであって、
   前記ステータは、
   筒状のコアバックと、前記コアバックから径方向に突出して周方向に並んで配置される複数のティースと、を有するステータコアと、
   各前記ティースに巻き回されるコイルと、
   各前記ティースの軸方向一方側端部及び軸方向他方側端部に配置される第１絶縁部材と、
   少なくとも各前記ティースの周方向端面に配置されるシート状の第２絶縁部材と、
   を有し、
   前記コイルは、前記第１絶縁部材及び前記第２絶縁部材を介して前記ティースに巻き回され、
   前記第１絶縁部材は、前記ティースの径方向一方側の端部に配置されて前記コイルと径方向に対向する径方向対向部を有し、
   前記第２絶縁部材は、前記コイルに覆われる被覆部と、前記被覆部の径方向一方側の端部から径方向他方側に延びる第１延伸部と、を有し、
   前記第１延伸部は、隣り合う前記コイル間に配置され、折り曲げによって、前記径方向対向部の前記コイルに臨む面とは反対側の反対面に重なることができ、
   前記第１延伸部及び前記径方向対向部のいずれか一方には径方向に突出する突起部が設けられるとともに他方には孔部が設けられ、
   前記第１延伸部を前記反対面に重ねた際に前記突起部は前記孔部に係合する、ステータ。
2. 前記突起部は前記径方向対向部に配置されるとともに、前記孔部は前記第１延伸部に配置される、請求項１に記載のステータ。
3. 前記突起部の先端は、前記ティースの径方向一方端よりも径方向他方側に位置する、請求項２に記載のステータ。
4. 各前記ティースにおいて、
   前記突起部は、
   前記コイルから径方向に離れる方向に突出する第１突出部と、
   前記第１突出部の先端から、周方向に突出する第２突出部と、
   を有する、請求項２または請求項３に記載のステータ。
5. 前記コイルの周方向間で隣り合う前記第１延伸部の少なくとも一部は互いに接触する、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のステータ。
6. 少なくとも軸方向一方側の前記第１絶縁部材の径方向一方側の端部には、軸方向他方側の端面から軸方向一方側に凹んで周方向に延びる第１溝部が設けられ、
   前記第１溝部の周方向端面には第１開口部が設けられ、
   前記第２絶縁部材の一部は前記第１溝部に収容される、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のステータ。
7. 少なくとも軸方向一方側の前記第１絶縁部材の径方向他方側の端部には、軸方向他方側の端面から軸方向一方側に凹んで周方向に延びる第２溝部が設けられ、
   前記第２溝部の周方向端面には第２開口部が設けられ、
   前記第２絶縁部材の一部は前記第２溝部に収容される、請求項６に記載のステータ。
8. 前記第２絶縁部材は、前記第２開口部から径方向一方側に延びる第２延伸部を有し、
   前記第２延伸部は、周方向に隣り合う前記コイル間に配置される、請求項７に記載のステータ。
9. 前記コイル間で周方向に隣り合う前記第２延伸部の少なくとも一部が互いに接触する、請求項８に記載のステータ。
10. 各前記第１絶縁部材において前記第１開口部及び前記第２開口部は前記ティースに対して周方向の同じ側に配置され、
    前記第２絶縁部材は、
    前記第１開口部から径方向他方側に延びる第１延伸部と、
    前記第２開口部から径方向一方側に延びる第２延伸部と、
    を有し、
    前記第１延伸部と前記第２延伸部とは互いに接触する、請求項７に記載のステータ。
11. 前記コアバックは、周方向に並んだ複数の片状部から構成され、
    前記ステータは、周方向に隣り合う前記片状部を連結する連結部を有する、請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のステータ。
12. 請求項１〜請求項１１のいずれかに記載のステータと、
    前記ステータと径方向に対向して配置されて前記中心軸回りに回転可能なロータと、
    を有する、モータ。
13. 上下に延びる中心軸に沿って延びる筒状のコアバックと、前記コアバックから径方向に突出して周方向に並んで配置される複数のティースと、各前記ティースに巻き回されるコイルと、を有するステータの製造方法であって、
    前記ティースの軸方向一方側端部及び軸方向他方側端部に第１絶縁部材を配置するとともに、前記ティースの少なくとも周方向端面にシート状の第２絶縁部材を配置する絶縁部材配置工程と、
    前記第２絶縁部材の径方向一方側の端部に設けた折返し部を、前記第１絶縁部材の径方向一方側の径方向端部であって前記コイルが収容される空間に臨む面とは反対側の反対面に重ねて、前記径方向端部及び前記折返し部のいずれか一方に設けた突起部を他方に設けた孔部に係合させる係合工程と、
    前記係合工程後に、前記第１絶縁部材と前記ティースの周方向端面に配置される前記第２絶縁部材とを介して前記ティースに巻線を巻き回して前記コイルを形成するコイル形成工程と、
    前記コイル形成工程後に、前記突起部と前記孔部との係合を解除して前記折返し部を前記コイル側に折り返す折返し工程と、
    を含む、ステータの製造方法。
14. 前記折返し工程後に、
    隣り合う前記コイル間に配されて折り返された２つの前記折返し部を互いに接触させる、請求項１３に記載のステータの製造方法。
15. 前記第２絶縁部材の径方向他方側の端部には周方向に張り出す張出部が設けられ、
    前記折返し工程において、
    前記張出部を径方向一方側に折り曲げ、
    折り返された前記折返し部と前記張出部とを互いに接触させる、請求項１３または請求項１４に記載のステータの製造方法。
16. 各々に前記ティースを配置した複数の片状部を線状に連結して前記コアバックの素材を形成する素材形成工程と、
    前記素材を環状にして前記コアバックを形成するコアバック形成工程と、
    をさらに含み、
    前記素材形成工程後に前記係合工程を行い、
    前記折返し工程の後に前記コアバック形成工程を行う、請求項１３〜請求項１６のいずれかに記載のステータの製造方法。

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