JP2022190332A - ステータおよびモータ - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコアへの波巻コイルの取り付けが飛躍的に容易となるコイル形状を備えたステータと、当該ステータを有するモータを提供する。【解決手段】コイル２ｕ（２ｖ，２ｗ）を各々１巻で構成する。コイル２ｕ（２ｖ，２ｗ）はコイルサイド７からステータコアの径方向外周側および周方向へ延在する第１のコイルエンド９と、径方向内周側および周方向へ延在する第２のコイルエンド８を備える。このように構成したコイル２ｕ（２ｖ，２ｗ）を、ステータコアの軸方向一方側から軸方向他方側へ向けて、コイルサイド７をステータコア１のスロット３５内に順番に挿入することによって取り付ける。【選択図】 図２

Description

本発明は、波巻コイルを備えたステータと、当該ステータを有するモータに関する。

従来から、断面形状を平角形状とした導線（以下、平角線という）をステータコアのスロット内に波巻してコイルを形成したモータは知られている。このような波巻コイルをステータコアのスロット内に設置する場合は、例えば、コイルを形成するための複数のセグメント導体を用意し、これらセグメント導体の各々をステータコアのスロット内に配置した上で、各セグメント導体の端部同士を接続することによって、ステータの波巻コイルを形成する方法などが知られている。

例えば、下記特許文献１の図３と図４には、前記複数のセグメント導体を構成するＵ字形状のセグメント導体とクランク形状のセグメント導体が図示されている。当該特許文献１の場合、これらセグメント導体をステータコアのスロットに配列することにより、Ｕ字形状セグメント導体とクランク形状のセグメント導体の両端部をステータコアの軸方向両端面側へ突出させ、当該セグメント導体の前記両端面側から突出した部位同士を接続することにより、ステータの波巻コイルを形成している。

なお、特許文献１のコイルは、３相スター結線で、２つのコイルを直列接続したものであるが、当然ながら、デルタ結線や並列接続した波巻コイルも知られている。

特開２０１４－９０５４６

然るに、上記特許文献１で開示される波巻コイルは、各種形状の異なるセグメント導体を製造し準備しておく必要がある。そして、Ｕ字セグメント導体はステータのスロット数と同数必要であり、異形セグメント導体のうち３相のＵＶＷの口出し端子として用いるものは、それぞれ１個ずつ必要となる。また、各相毎の２直列構成の渡り部として用いられる異形グメント導体は３個ずつ必要となるし、中性点として用いられる異形セグメント導体は、それぞれ１個ずつ必要になるなど、使用されるセグメント導体の数が非常に多い。

また、これらセグメント導体は、ステータコアのスロット内に収納すべく、ステータコアの径方向内周側から径方向外周側へ向けてスロット内に配列する必要があり、セグメント導体の数が多いことと相まって、各種形状の異なるセグメント導体を所定のスロット位置に配列しなければならず、作業が煩雑かつ複雑化する。

さらに、ステータコアのスロット内に配列した多数のセグメント導体の開放端部間をＴＩＧ溶接やレーザー溶接などで溶接しなければならないので、当該作業に要する負担は非常に重く、作業工数も相当に要する。仮に溶接部分に不具合が発生すれば、製造ライン又は出荷後に断線が発生してしまう問題も生じかねない。

そこで、本発明は、波巻コイルの構成部材を極力少なくし、ステータの組立作業を飛躍的に簡素化することのできる波巻コイルの構造と、これを備えたステータおよびモータに関する技術の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、ステータコアのスロット間に波巻される各相のコイルを各々１巻にて構成したことを特徴とするステータに関する。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のコイルのコイルサイドの横断面形状を、ステータコアのスロット形状の寸法より小さくした略同一形状としたことを特徴とするステータに関する。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２の何れかに記載のコイルが、ステータコアのスロット内を軸方向に延在するコイルサイドと、ステータコアの一方端面側において、コイルサイドの一方端部間を連結し、ステータコアの径方向外周側および周方向へ向けて延在する第１のコイルエンドと、ステータコアの他方端面側において、コイルサイドの他方端部間を連結し、ステータコアの径方向内周側および周方向へ向けて延在する第２のコイルエンドを備えて構成したことを特徴とするステータに関する。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載のコイルが、各相毎に、ステータコアの１つのスロット内に１相のコイルの１つのコイルサイドのみが配置されることを特徴とするステータに関する。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４の何れかに記載のコイルのコイルサイドを、ステータコアの一方端面側から他方端面側へ向けて各相毎に挿入することによって、ステータコアに取り付けられることを特徴とするステータに関する。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の各相のコイルが、第１，２のコイルエンドの一部を他相コイルの第１，２のコイルエンドの一部の上側または下側に位置するように配置することによって、各相コイルを略階段状に配置することを特徴とするステータに関する。

請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６の何れかに記載のステータコアとコイルの周囲を絶縁樹脂でモールドすることを特徴とするステータに関する。

請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求項７の何れかに記載のコイルが、鋳造や鍛造、または、条材料から製造、或いは、板状材料から製造されることを特徴とするステータに関する。

請求項９記載の発明は、請求項１乃至請求項８記載のステータを有することを特徴とするモータに関する。

請求項１記載の発明によれば、波巻コイルの形成に多数の導体部材を製造し準備する必要がなく、また、多数の導体部材をステータコアの所定位置のスロット内に配列する作業や各導体部材同士を接合する作業が不要となる。

請求項２記載の発明によれば、コイル形状がステータコアのスロット形状と略同一形状であるので、スロットに対するコイルの占積率を高めることができる。

請求項３記載の発明によれば、ステータコアへのコイルの取り付ける際に、コイルがステータコアや他相のコイルと干渉することを防止できる。

請求項４記載の発明によれば、コイルの配置が単純化するので、ステータ構造を簡素化できる。

請求項５記載の発明によれば、ステータコアへのコイルの取り付けが容易となるので、作業負担の軽減、および、作業時間の飛躍的な低減が可能となる。

請求項６記載の発明によれば、コイルをステータコアへ取り付ける際に、互いに上下方向に位置するコイルエンドの部位間に絶縁部材を介在させて、ステータコアに対するコイル取付位置の位置決めを容易に行うことが可能となる。

請求項７記載の発明によれば、各相コイル間および各相コイルとステータコアなどの導体間を確実に絶縁することができる。

請求項８記載の発明によれば、波巻コイルを簡単に成形、製造することができる。

請求項９記載の発明によれば、上記請求項１乃至請求項８記載の発明の効果を有するモータを提供することが可能となる。

３相分のコイルを取り付けた本発明のステータを示す斜視図である。 本発明のステータに取り付ける１相分のコイルを示す斜視図である。 本発明のステータに取り付ける１相分のコイルの一部を拡大して示す斜視図である。 本発明のステータに取り付ける１相分のコイルの一部を拡大して示す平面図である。 本発明のステータコアを示す平面図である。 １相分のコイルを挿入した本発明に係るステータの一部を拡大して示す平面図である。 １相分のコイルを取り付けた状態の本発明のステータを示す正面図である。 ２相分のコイルを取り付けた状態の本発明のステータを示す正面図である。 ３相分のコイルを取り付けた状態の本発明のステータを示す正面図である。

本発明の内容を本明細書にて説明するが、本明細書では、「軸方向」という記載は、本発明のモータを構成する図示しないロータがステータに対して相対的に回転可能に配置されている状態において、ロータの回転中心線の延在方向を指す。

また、「周方向」という記載は、ロータがステータに対して相対的に回転可能に配置されている状態、または、コイルがステータに取り付けられている状態において、前記「軸方向」に直角な断面で見て、前記回転中心線を中心とする円周方向を指す。

さらに「径方向」という記載は、前記ロータがステータに対して相対的に回転可能に配置されている状態において、前記「軸方向」に直角な断面で見て、前記回転中心線を通る方向を指す。

また、「径方向内周側」という記載は、径方向に沿って前記回転中心線側を指し、「径方向外周側」という記載は、径方向に沿って前記回転中心線と反対側を指す。

また、本明細書では、「直線」、「平行」、「直角」、「円環」「円筒」「波形」「矩形」という記載は、それぞれ、「略直線」「略平行」、「略直角」、「略円環」、「略円筒」、「略波形」、「略矩形」を含むものとして用いられる。さらに、本明細書では、便宜的に、「上側」および「下側」という記載を、それぞれ「軸方向一方側」および「軸方向他方側」として説明し、「左側」および「右側」という記載を、それぞれ「周方向一方側」および「周方向他方側」として、また、「内側」および「外側」という記載の、それぞれ「径方向内周側」および「径方向外周側」として説明するが、「一方」および「他方」、「内側」および「外側」は、これに限定されるものではなく、適宜の方向を選択するものである。

以下に、本発明の実施例を図１乃至図７を用いて説明する。図１は、本発明のステータＡを示す斜視図である。図１に示すように、本発明のステータＡは、ステータコア１と波巻コイル２によって概略構成されており、ステータコア１は、円環状のヨーク部３と、該ヨーク部２の径方向内周側へ向けて突出する複数のティース４から構成されている。

ステータコア１は、薄い鉄板を積み重ねて積層鉄心としたものであり、積層鉄心とすることにより渦電流損を抑制できるが、このような積層構造はステータコア１の必須の条件ではなく、ステータコア１を１固体として構成してもよい。また、積層構造あるいは１固体として製造したコア部材を分割構造のコア部材として、当該コア部材同士を円環状に接合することによってステータコア１を形成することも可能である。

また、図１に示すコイル２は、波形に成形、製造された導体をステータコア１のスロット内に取り付けることによって波巻コイルとしたものであり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相分のコイル、計３本によって構成されている。

なお、図１に示すステータコア１の径方向内周側の中空部４には、図示しない円筒形状のロータが回転可能に配置される。当該ロータは、コイル２が形成する回転磁界によって、中空部４内を、当該ロータの横断面で見て、ロータの円形断面の中心位置を通る回転軸周りに回転する。このとき、前記回転軸は、その延在方向が前記回転中心線と一致しており、該回転軸の両端部は図示しない軸受に枢支されることによって中空部４内で回転する。つまり、前記ロータの回転軸の長手方向が前記「軸方向」となる。

次に、図２を用いて前記コイル２の構造について説明する。コイル２は前述したとおり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のコイル２ｕ，２ｖ，２ｗから構成されているが、各相コイル２ｕ，２ｖ，２ｗは形状、構造が同一であるので、図２においては、Ｕ相コイル２ｕとして説明する。

図２に示すように、コイル２ｕは、１本の導体を波形に成形、製造して構成されている。詳しくは、コイル２ｕの一方開放端部５と他方開放端部６を備え、両開放端部５，６間を波形に成形、製造している。

一方開放端部５は、上側から下側に向けて直線状に延在する薄板形状のコイルサイド７と、コイルサイド７の下側端部（他方端部）から径方向内周側および周方向他方側に向けて延在する第２のコイルエンド８を備えている。

前記第２のコイルエンド８の周方向他方側には、径方向外周側および軸方向一方側（図２の上側）へ向けて延在する薄板形状のコイルサイド７が連結されており、コイルサイド７の上側端部（一方端部）には、径方向外周側および周方向他方側へ向けて延在する第１のコイルエンド９が連結されている。第１のコイルエンド９の周方向他方側には、径方向内周側および軸方向他方側へ向けて延在するコイルサイド７が連結している。

第１のコイルエンド９の周方向他方側に連結されたコイルサイド７の周方向他方側には、前述と同様に、第２のコイルエンド８，コイルサイド７，第１のコイルエンド９が、この順番で周方向に連続して連結されている。そして、他方開放端部６の手前においては、コイルサイド７の下側端部（他方端部）から径方向内周側および周方向他方側へ向けて第２のコイルエンド８が連結され、当該第２のコイルエンド８の周方向他方側に、径方向外周側および軸方向一方側へ向けて延在するコイルサイド７が連結され、当該コイルサイド７の軸方向一方側に前記他方開放端部６が位置する。

このように概略構成されたコイル２ｕは、コイルサイド７や第１，２のコイルエンド８，９の幅寸法や板厚寸法、コイルサイド７と第１，２のコイルエンド８，９を連結する部位の形状や寸法などの細部の構造は、コイル２ｕを組み込むモータやモータを組み込む各種機器のサイズや、コイル２ｕに電流を流すために必要な断面積、或いは、各相コイル２ｕ，２ｖ，２ｗ間の空間距離（絶縁距離）などを考慮して決定する。

図３は図２に示すコイル２ｕの一部を拡大して示す斜視図である。図３の場合であれば、コイルサイド７は内側端面１０と外側端面１１、上側端面１２，１３の板厚寸法が小さく、周方向一方側端面１４および周方向他方側端面１５の幅寸法が大きく形成されている。また、第１のコイルエンド９の上側端面１６と下側端面１７および第２のコイルエンド８の上側端面１８と下側端面１９の幅寸法はコイルサイド７の内側端面１０と外側端面１１の板厚寸法より大きく形成されている。

さらに、第１のコイルエンド９の内側端面１９と外側端面２０および第２のコイルエンド８の内側端面２１と外側端面２２の高さ寸法は、第１のコイルエンド９の上側端面１６と下側端面１７や、第２のコイルエンド８の上側端面１８と下側端面１９の幅寸法と略同一寸法か若干大きく形成されている。

また、コイルサイド７の第１のコイルエンド９の連結部位（コイルサイド７の一方端部）は、径方向内周側かつ軸方向一方側に曲線部２３が形成され、径方向外周側かつ軸方向他方側には直角部２４が形成されている。コイルサイド７と第２のコイルエンド８との連結部位（コイルサイド７の他方端部）は、径方向内周側かつ軸方向一方側に傾斜部２５が形成され、径方向外周側かつ軸方向他方側には曲線部２６が形成されている。

図４は前記コイル２ｕの一部を拡大して示す平面図である。図４で示すように、第１のコイルエンド９とコイルサイド７は、径方向外周側の円弧部２７，２８と、径方向内周側の拡開部２９，３０で連結されている。拡開部２９，３０は、コイルサイド７から第１のコイルエンド９側に向かうにつれて幅寸法が拡大する方向に拡開している。

また、第２のコイルエンド８とコイルサイド７は、径方向内種側の円弧部３１，３２と、径方向外周側の段差部３３，３４によって連結されている。

以上のようなコイル２ｕの構造は、モータやこれを組み込む各種機器のサイズや、通電に必要な断面積、他相間の絶縁距離を考慮して決定されてものであるが、各種機器の相違する場合など、当該構造を別な構造となることは当然であり、前述した要素を総合的に判断してコイル２ｕの構造を適宜決定すればよいので、本発明に係るコイル２ｕは、図２乃至図４に示す構造に限定されるものではない。

また、コイル２ｕの一方開放端部５と他方開放端部間の波形の個数は、図２に示す個数に限定されるものではなく、ステータコア１のスロット数の１／３の数のコイルサイド７が形成される波形となる。

なお、各相のコイル２ｕ，２ｖ，２ｗは、いずれも図２乃至図４に示す構造と同一であるので、２ｖ，２ｗについてはその説明を割愛する。

以上説明したコイル２ｕ，２ｖ，２ｗの製造方法としては、例えば、鋳造や鍛造にて成形したり、条材料や板状材料から製造することが可能である。何れかの方法を採用することによって、従来のごとく、多数の部材を溶接等によって接合する必要がなくなるので、コイルの成形、製造作業に係る負担と作業コストを低減できる。なお、このようなメリットが必要ないのであれば、多数の部材を溶接等によって接合することによって、図２に示すコイルを製造してもよい。

図５は図１に示すステータコア１を、前述したロータの図示しない回転軸の軸方向から見た平面図である。図５に示すように、本発明のステータコア１は、円環状のヨーク部３と当該ヨーク部３から径方向内周側に突出する複数のティース４によって構成されている。

ティース３によって、ティース間に複数のスロット３５が形成されている。スロット３５の形状は、図２のコイル２ｕの横断面形状と略同一形状をなしている。具体的には、図２に示すように、コイル２ｕの横断面形状が矩形状の場合、スロット３５の形状も矩形状となり、かつ、スロット３５の寸法はコイル２の寸法より若干大きく形成されることとなる。

また、図５に示すステータコア１は、１固体として形成した分割構造の複数のコア部材を円環状に接合することによってステータコア１を形成した場合を例示している。そのため、ステータコア１は、周方向に幅広な第１のティース３６と、周方向に幅狭な第２，第３のティース３７，３８を備えている。そして、第１のティース３６は、分割構造のコア部材の中央部に配置され、第２のティース３７は、分割構造のコア部材の周方向一方側に配置され、第３のティース３８は、分割構造のコア部材の周方向他方側に配置される。

このような構造のコア部材の第２のティース３７と第３のティース３８を接合面３９で接合することにより、第２，第３のティース３７，３８の双方の幅寸法を加算して第１のティース３６と同一の幅寸法となるように形成されている。

なお、前述したとおり、本発明に係るステータコア１は、このような分割構造を採用する必要はなく、全体を１固体として構成してもよい。

ステータコア１のスロット３５は、図５の場合、４８個形成されているが、これに限定されない。図２に示すコイル２が３相であるので、３の倍数のスロットを形成すればよい。なお、選択するスロット数に応じて図２に示すコイル２ｕのコイルサイド７の個数もそれに応じて変化することは前述したとおりである。

つづいて、図２に示すコイル２ｕを図５に示すステータコア１に取り付ける場合について説明する。本発明のステータコア１を製造するにあたり、図２に示すコイル２ｕ，２ｖ，２ｗをそれぞれ１つずつ、計３本用意する。

ステータコア１へは各相のコイル２ｕ，２ｖ，２ｗを順番に取り付ける。ステータコア１に取り付ける順番は、本実施例では、Ｖ相のコイル２ｖ、Ｕ相のコイル２ｕ，Ｗ相のコイル２ｗの順番に１つずつ取り付ける場合について説明するが、この順番に限られない。相互に順番を入れ替えた６通りの何れを選択してもよい。

最初にＶ相のコイル２ｖをステータコア１に取り付ける場合は、コイル２ｖを図５に示すステータコア１の軸方向一方側（紙面手前側）から軸方向他方側（紙面奥側）へ向けて、コイルサイド７がステータコア１のスロット１２内に配列するように挿入する。

このとき、図２に示す隣り合うコイルサイド７は、スロット１２を２つ置きにスロット１２内に挿入される。図６はコイル２ｖをステータコア１に取り付けた状態を示す要部拡大平面図である。

図６に示すように、コイルサイド７をステータコア１のスロット３５内に挿入する際、コイル２ｖの第２のコイルエンド８は、ステータコア１の径方向内周側の位置において周方向に延在しているので、コイルサイド７をステータコア１のスロット３５内に挿入する過程において、第２のコイルエンド８がステータコア１に干渉（接触）することはない。

また、第１のコイルエンド９は、ステータコア１の径方向外周側のステータコア１の一方端面上において周方向に延在しているので、コイルサイド７をステータコア１のスロット３５内に深く挿入していった場合、ある深さ位置以上では、第１のコイルエンド９がステータコア１の一方端面に干渉（接触）することとなるので、それ以上は深く挿入できない。

図７はコイル２ｖをステータコア１に取り付けた状態を示す正面図である。コイル２ｖは、図７に示す上側（軸方向一方側）から下側（軸方向他方側）へ向けてステータコア１のスロット３５（図５参照）内にコイルサイド７を一定深さで挿入した状態であるが、この状態では、第２のコイルエンド８はステータコア１の下側（軸方向他方側）に位置し、第１のコイルエンド９はステータコア１の上側（軸方向一方側）に位置する。

第１のコイルエンド９は、ステータコア１の一方側端面（図５の上側面）との間に絶縁距離が確保できる隙間を形成するように、コイルサイド７のスロット３５への挿入量を調節する。なお、ステータコア５に絶縁被膜を塗布するなどした場合は、第１のコイルエンド９をステータコア１の一方側端面に当接させてもよい。

スロット３５へのコイルサイド７の挿入量の調節は、例えば、図示しないスペーサ等の絶縁部材をステータコア１の上側面と第１のコイルエンド９の下側端面１７間に介在させて調節してもよい。このようにすれば、コイル２ｖのステータコア１のスロット３５に対する挿入量を簡単かつ確実に調節することが可能となる。

コイル２ｖのステータコア１への取り付けた完了したら、次に、コイル２ｕをステータコア１に取り付ける。コイル２ｕの取り付け方は、コイル２ｖの場合と同様、図５に示すステータコア１の軸方向一方側（図７の上側）から軸方向他方側（図７の下側）へ向けて、図２に示すコイルサイド７を図５に示すスロット３５内に挿入することによって行う。

このとき、コイル２ｕのコイルサイド７は、図５の時計周り方向に、コイル２ｖのコイルサイド７が挿入されているスロット３５の１つ隣りのスロット３５に挿入してもよいし、２つ隣りのスロット３５に挿入してもよい。

このようにして、コイル２ｕをステータコア１に取り付けた状態では、コイル２ｕの第２のコイルエンド８の一部が、コイル２ｖの第２のコイルエンド８の上側に位置し、第１のコイルエンド９の一部がコイル２ｖの第１のコイルエンド７ｂの上側に位置する。

図８は、ステータコア１にコイル２ｖとコイル２ｕを取り付けた状態を示す正面図である。図８に示すように、コイル２ｕの第１のコイルエンド９は、コイル２ｖの第１のコイルエンド９との間に絶縁距離が確保できる隙間を形成するように取り付けられる。また、コイル２ｕの第２のコイルエンド８ｄは、コイル２ｖの第２のコイルエンド８との間に絶縁距離が確保できる隙間を形成するように取り付けられる。

コイル２ｕのコイルサイド７のスロット３５への挿入量の調節は、前述したコイル２ｖの場合と同様に、コイル２ｕの第２のコイルエンド８の一部が、コイル２ｖの第２のコイルエンド８の上側に位置し、また、第１のコイルエンド９の一部がコイル２ｖの第１のコイルエンド９の上側に位置することから、図示しないスペーサ等の絶縁部材をコイル２ｖの第２のコイルエンド８上側端面１８または第１のコイルエンド９上側端面１６と、コイル２ｕの第２のコイルエンド８下側端面１９または第１のコイルエンド９下側端面１７の間に介在させて調節することも可能である。

コイル２ｕのステータコア１への取り付けた完了したら、次に、コイル２ｗをステータコア１に取り付ける。コイル２ｗの取り付け方は、コイル２ｖ，２ｕの場合と同様、図８に示すステータコア１の軸方向一方側（図８の上側）から軸方向他方側（図８の下側）へ向けて、図２に示すコイルサイド７を図５に示すスロット３５内に挿入することによって行う。

このとき、コイル２ｕのコイルサイド７を、コイル２ｖのコイルサイド７が挿入されているスロット３５の図４に示す時計回り方向に１つ隣りのスロット３５に挿入している場合は、コイル２ｗのコイルサイド７は、コイル２ｖのコイルサイド７が挿入されているスロット３５の時計周り方向に２つ隣りのスロット３５に挿入し、コイル２ｕのコイルサイド７が、コイル２ｖのコイルサイド７が挿入されているスロット５の図４に示す時計周り方向に２つ隣りのスロット３５に挿入されている場合は、コイル２ｗのコイルサイド７を、コイル２ｕのコイルサイド７が挿入されているスロット３５の時計周り方向に１つ隣りのスロット３５に挿入する。

このようにして、コイル２ｗをステータコア１に取り付けた状態では、コイル２ｗの第２のコイルエンド８の一部が、コイル２ｕの第２のコイルエンド８の上側に位置し、第１のコイルエンド９の一部がコイル２ｕの第１のコイルエンド９の上側に位置する。

図９は、ステータコア１にコイル２ｖ，２ｕ，２ｗが取り付けられた状態を示す正面図である。図９に示すように、コイル２ｗの第１のコイルエンド９は、コイル２ｕの第１のコイルエンド９との間に絶縁距離が確保できる隙間を形成して取り付けられる。また、コイル２ｗの第２のコイルエンド８ｄは、コイル２ｕの第２のコイルエンド８との間に絶縁距離が確保できる隙間を形成して取り付けられる。

コイル２ｗのコイルサイド７のスロット３５への挿入量の調節は、前述のごとく、コイル２ｗの第２のコイルエンド８の一部が、コイル２ｕの第２のコイルエンド８の上側に位置しており、また、第１のコイルエンド９の一部がコイル２ｕの第１のコイルエンド９の上側に位置することから、図示しないスペーサ等の絶縁部材をコイル２ｕの第２のコイルエンド８の上側端面１８または第１のコイルエンド９上側端面１６と、コイル２ｕの第２のコイルエンド８の下側端面１９または第１のコイルエンド９の下側端面１７の間に介在させて調節することも可能である。

コイル２ｕ，２ｗもコイル２ｖと同様、図６に示すように、コイルサイド７をステータコア１のスロット３５内に挿入する際、コイル２ｕ，２ｗの第２のコイルエンド８は、ステータコア１の径方向内周側の位置において周方向に延在しているので、コイルサイド７をステータコア１のスロット３５内に挿入する過程において、第２のコイルエンド８がステータコア１に干渉（接触）することはない。

また、コイル２ｕ，２ｗの第１のコイルエンド９は、ステータコア１の径方向外周側のステータコア１の一方端面上の位置において周方向に延在しているので、コイルサイド７をステータコア１のスロット３５内に挿入したとき、ある深さ位置に達した状態では、第１のコイルエンド９が、コイル２ｖの第１のコイルエンド９の上側端面１６上方（または、コイル２ｕの第１のコイルエンド９の上側端面１６上方）に位置することになる。

図１はこのようにしてＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３相コイル２ｕ，２ｖ，２ｗをステータコア１に取り付けた状態を示す斜視図である。図１に示すように各相のコイル２ｕ，２ｖ，２ｗはステータコア１のスロット３５に波巻され、各相コイル２ｕ，２ｖ，２ｗの第１，第２のコイルエンド９，８が略階段状に配置される。

なお、図１では、各相コイル２ｕ，２ｖ，２ｗの第１，第２のコイルエンド９，８が、軸方向他方側（図１の下側）から順に、ｖ相、ｕ相、ｗ相の順番に略階段状に配置されているが、本発明のステータはこの構成に限定されず、各相コイル２ｕ，２ｖ，２ｗの第１，第２のコイルエンド９，８の順番が適宜入れ替わった状態で配置されていても良い。

図１に示すように、各相コイル２ｕ，２ｖ，２ｗがステータコア１に取り付けられた状態では、コイル２ｕ，２ｖ，２ｗの一方開放端部５は、コイル２ｕ，２ｖ，２ｗのコイルサイド７が挿入されているスロット３５から時計周り方向に２つのスロット３５を隔てた位置にあるスロット３５に挿入されて、ステータコア１の一方側端面（図１の上側端面）から上方へ向けて突出している。

また、各相コイル２ｕ，２ｖ，２ｗの他方開放端部６は、コイル２ｕ，２ｖ，２ｗの一方開放端部５が挿入されているスロット３５から時計周り方向に２つのスロット３５を隔てた位置にあるスロット３５に挿入されて、ステータコア１の一方側端面（図１の上側端面）から上方へ向けて突出している。

前記各相コイル２ｕ，２ｖ，２ｗの一方開放端部５は、図示しない外部電源に電気的に接続され、当該外部電源から各相コイル２ｕ，２ｖ，２ｗに３相交流電源を供給することにより、各相コイル２ｕ，２ｖ，２ｗによって回転磁界を生成し、ステータコア１の径方向内周側の中空部４に配置する図示しないロータを回転させる。

このとき、一方側開放端部５の形状を、外部電源の図示しない給電接続用のコネクタに嵌合可能な形状とすれば、一方側開放端部５を当該コネクタに取り付けるだけで、煩雑な端末処理を回避することが可能となる。

図１に示す他方側開放端部６は、各相コイル２ｕ，２ｖ，２ｗをスター結線する場合は中性点として機能し、３つの他方側開放端部６を図１に示す中性コイル４０にて接続すればよい。また、各相コイル２ｕ，２ｖ，２ｗをデルタ結線する場合は、図１に示す中性点コイル４０は使用せず、３つの他方側開放端部６を、各相コイル２ｕ，２ｖ，２ｗがデルタ結線されるように結線すればよい。つまり、本発明に係るモータは、スター結線、デルタ結線の別なく適用可能である。

そして、図１のように各相コイル２ｕ，２ｖ，２ｗを取り付けたステータコア１は、ステータコア１と各相コイル２ｕ，２ｖ，２ｗの周囲を絶縁樹脂でモールドすることによって、ステータコア１とコイル２ｕ，２ｖ，２ｗ間および各相コイル２ｕ，２ｖ，２ｗ間を確実に絶縁することができる。

なお、前記実施例では、各相コイル２ｕ，２ｖ，２ｗのコイルサイド７の横断面形状が矩形状の導線にて形成した場合について説明したが、本発明に係るコイル２ｕ，２ｖ，２ｗは、横断面形状が円形や楕円形、正方形その他、四角形以外の多角形であってもよい。その場合、図５に示すステータコア１のスロット３５の形状も、コイル２ｕ，２ｖ，２ｗの横断面形状と略同一形状とし、かつ、コイル２ｕ，２ｖ，２ｗのコイルサイド７を収納すべく、コイルサイド７より若干大きな寸法で形成することにより、スロット３５内のコイル２ｕ，２ｖ，２ｗの占積率を高めることができる。

以上説明したように、本発明のステータに用いられる波巻コイルは各相毎に１巻で構成したので、当該コイルの形成に多数のコイル部材を用意する必要がなく、波巻コイルを形成する際の溶接作業等が不要となる。

また、波巻コイルのコイルサイドの横断面形状がステータコアのスロット形状と略同一形状であるので、スロットに対するコイルの占積率を高めることができる。

さらに、各相毎に１巻で形成したコイルは、コイルサイドから径方向内周側へ向けて延在する第２のコイルエンドと、径方向外周側へ向けて延在する第１のコイルエンドを備えて構成されるので、ステータコアへの当該コイルの取り付けは、ステータコアの一方側端面方向から他方側端面方向へ向けて、各コイルのコイルサイドをステータコアのスロット内へ挿入するだけで、ステータコアへ取り付けることが可能となり、ステータの製造作業が飛躍的に簡単になる。

しかも、各相コイルのコイルエンドはその一部が他相のコイルエンドの一部と上下位置関係にあるので、各相コイルをステータコアに取り付ける際に、当該一部間に絶縁部材を介在させれば、ステータコアへの各相コイルの取付位置を容易に設定することができる。

そのうえ、各相コイルは、鋳造や鍛造、または、条材料から製造、或いは、板状材料から製造することで、簡易かつ確実にコイルの成形、製造が可能となる。

なお、本発明の技術的範囲は、前述した発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々に変更した構成についても及ぶことは当然である。例えば、ステータコアのスロット内にスロット内絶縁フィルムを設けたり、または、各相コイルを成形、製造した後、エナメル、ポリウレタン、ポリエステルなどの絶縁樹脂で被覆して構成することもできる。

各種モータを構成するステータに利用可能である。

１ ステータコア
２ コイル
２ｕ Ｕ相コイル
２ｖ Ｖ相コイル
２ｗ Ｗ相コイル
３ ヨーク部
４ ティース
５ 一方側開放端部
６ 他方側開放端部
７ コイルサイド
８ 第２のコイルエンド
９ 第１のコイルエンド
１０，２１ 内側端面
１１，２０，２２ 外側端面
１２，１３，１６，１８ 上側端面
１４ 周方向一方側端面
１５ 周方向他方側端面
１７，１９ 下側端面
２０ 径方向外側端面
２３，２６ 曲線部
２４ 直角部
２５ 傾斜部
２７，２８，３１，３２ 円弧部
２９，３０ 拡開部
３３，３４ 段差部
３５ スロット
３６ 第1のティース
３７ 第２のティース
３８ 第３のティース
３９ 接合面
４０ 中性点コイル
Ａ ステータ
Ｈ 中空部

Claims (9)

1. ステータコアのスロット間に波巻される各相のコイルを各々１巻にて構成したことを特徴とするステータ。
2. 前記コイルは、コイルサイドの横断面形状を、前記ステータコアのスロット形状より小さな略同一形状としたことを特徴とする請求項１記載のステータ。
3. 前記コイルは、前記スロット内を、前記ステータコアの軸方向に延在するコイルサイドと、前記ステータコアの一方端面側において、前記コイルサイドの一方端部間を連結し、前記ステータコアの径方向外周側および周方向へ向けて延在する第１のコイルエンドと、前記ステータコアの他方端面側において、前記コイルサイドの他方端部間を連結し、前記ステータコアの径方向内周側および周方向へ向けて延在する第２のコイルエンドを備えて構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載のステータ。
4. 前記コイルは、各相毎に前記ステータコアの１つのスロット内に１相のコイルの１つのコイルサイドのみが配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のステータ。
5. 前記コイルは、前記ステータコアの一方端面側から他方端面側へ向けて、前記コイルサイドを前記スロット内に、各相毎に挿入することによって、ステータコアに取り付けられることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のステータ。
6. 前記各相のコイルは、前記第１，２のコイルエンドの一部が他相コイルの第１，２のコイルエンドの一部の上側または下側に位置することにより、各相コイルが略階段状に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載のステータ。
7. 前記ステータコアおよびコイルの周囲を絶縁樹脂でモールドすることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載のステータ。
8. 前記コイルは、鋳造や鍛造、または、条材料から製造、或いは、板状材料から製造することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載のステータ。
9. 請求項１乃至請求項８記載のステータを有することを特徴とするモータ。

Images