JP5061735B2 - ステータ巻線の巻崩れ防止構造及び巻崩れ防止構造を有するステータの製造方法 - Google Patents

ステータ巻線の巻崩れ防止構造及び巻崩れ防止構造を有するステータの製造方法 Download PDF

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Description

この発明は、電動機のステータのティースに巻回される巻線の巻崩れを防止する構造及びそのような構造を有するステータの製造方法に関する。
電動機のステータのティースに巻回される巻線が巻崩れては、占積率が悪化し、ひいては出力が低下してしまう。そこで従来より、種々の巻崩れ防止構造が提案されている。たとえば特許文献1では、最上層のターンを形成するときに、ティース根元では一列分あけて巻回すことで凹部を形成し、最終ターンをその凹部まで斜掛けして凹部に引っ掛けて巻線の巻崩れを防止する。
特開2005−20875号公報
しかしながら、前述した従来の巻崩れ防止構造では、最上層のターンを形成するときに、ティース根元で一列分あけて形成することで、そこを凹部とする構造を形成することが難しい。凹部の大きさが小さくては巻終わりを引っ掛けることができず、大きくては引っ掛かり部分が移動してそこを起点として巻崩れが発生する可能性がある。また長さの長いティースに、最上層ターンをティース先端付近まで巻回すときには、ティース根元まで斜掛する長さが長くなり、そこから巻崩れが生じやすくなる。
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、より確実にステータ巻線の巻崩れを防止できる構造及びそのような構造を有するステータの製造方法を提供することを目的とする。
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
本発明は、電動機のステータ(10)のティース(11)に巻回される巻線(50)の巻崩れを防止するステータ巻線の巻崩れ防止構造であって、直下の複数の巻線ターンをまとめて跨ぐ斜掛け部(511)と、前記斜掛け部(511)を形成する斜掛けターン(51)に続くターンによって形成され、斜掛けターン(51)を、斜掛け部(511)が形成された面と同一面で、上から押さえるように交差する交差部(52a)と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、直下の複数の巻線ターンをまとめて跨ぐ斜掛け部を形成する斜掛けターンを、斜掛け部が形成された面と同一面で、上から押さえるように交差部を形成した。このように巻線ターン(斜掛けターン)を巻線ターン(交差ターン)で押さえるようにしたので、巻崩れ防止構造の位置を任意に設定できる。したがって斜掛け長が無用に長くなることがなく、巻崩れを生じない。またさらに巻線ターン(押さえターン)を重ねれば巻線ターン(交差ターン)の押さえ力を増加でき、一層強固に巻崩れを防止できるのである。
以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明による巻崩れ防止構造を有するステータの製造方法の第1実施形態を説明する図である。
ステータ10のティース11を包囲するインシュレータ12の周囲に巻線50を順次巻回す。
そして最上層になったら図1(A)に示すように、巻線50の斜掛けターン51に鈍角を形成するためのジグ60を当て、直下の複数のターン(図1では7ターン)をまとめて跨いで斜掛けターン51を形成する(斜掛けターン工程#101)。なおこの斜掛けターン51の終端は位置51eになる。
続いて図1(B)に示すように、位置51eから斜掛けターン51を上から押さえるように交差する交差ターン52を形成する(交差ターン工程#102)。なおこの交差ターン52の終端は位置52eになる。
さらに続いて図1(C)に示すように、位置52eから交差ターン52を上から押さえる押さえターン53を形成する(押さえターン工程#103)。なおこの押さえターン53の終端は位置53eになる。
そしてそれ以後は、図1(D)に示すように、位置53eから巻線50を順次巻回し、巻線50をインシュレータ12に固定してステータ10が完成する。
図2は、本発明によるステータ巻線の巻崩れ防止構造の第1実施形態を示す図である。
上述のようにして製造したステータ10は、以下のような構造になっている。なおステータ10は、電動機のロータの周囲を取り囲むように配置される。ステータ10の中心軸線はロータの回転軸と同軸であるから、ステータ10の中心軸線方向は、図2の面直方向である。
最上層に位置する最初のターン51は、直下の複数ターン(図2では7ターン)をまとめて跨ぐ斜掛けターンである。この斜掛けターン51は、その直下の複数ターンをまとめて跨いだ後に斜掛け部511と鈍角を形成する屈曲部512を有する。また斜掛けターン51は、位置51aから、ステータスロット部分(図2のティース11の左側部分)では、ステータ10の中心軸線方向に沿って略面直に、すなわち斜掛けされることなく、配索される。そして、斜掛けターン51による斜掛け部511が形成されている面(すなわち図2に示されている面)の裏面に配索される。そして、ステータスロット部分(図2のティース11の右側部分)では、ステータ10の中心軸線方向に沿って略面直に、すなわち斜掛けされないように配索されて、斜掛けターン51の終端が位置51eにくる。
そして位置51eから交差ターン52が開始する。この交差ターン52は、斜掛けターン51に続く次の周回のターンである。交差ターン52は、斜掛けターン51を上から押さえるように交差する交差部52aを有する。そして交差ターン52は、その後、屈曲部512に隣設する。そしてこの交差ターン52は、位置51aに隣設した位置52bから、ステータスロット部分(図2のティース11の左側部分)では、斜掛けターン51に隣設(平行)してステータ10の中心軸線方向に沿って略面直に、すなわち斜掛けされることなく、配索される。このようにしてスロット平行部が形成される。そして裏側に配索される。そして、ステータスロット部分(図2のティース11の右側部分)では、斜掛けターン51に隣設(平行)してステータ10の中心軸線方向に沿って略面直に、すなわち斜掛けされることなく配索されて、交差ターン52の終端が位置52eにくる。このようにしてスロット平行部が形成される。
そして位置52eから押さえターン53が開始する。この押さえターン53は、交差ターン52に続く次の周回のターンである。押さえターン53は、交差ターン52を上から押さえる押さえ部53aを有する。そして押さえターン53は、その後、位置51aに隣設した位置53bに配索される。押さえターン53は、位置53bからステータスロット部分(図2のティース11の左側部分)では、斜掛けターン51に隣設(平行)してステータ10の中心軸線方向に沿って略面直に、すなわち斜掛けされることなく、配索される。このようにしてスロット平行部が形成される。そして裏側に配索される。そして、ステータスロット部分(図2のティース11の右側部分)では、斜掛けターン51に隣設(平行)してステータ10の中心軸線方向に沿って略面直に、すなわち斜掛けされることなく配索されて、押さえターン53の終端が位置53eにくる。このようにしてスロット平行部が形成される。
そして位置53eからそれ以降のターンが開始し、最後に巻線50がインシュレータ12に固定される。
本実施形態によれば、直下の複数ターンをまとめて跨ぐ斜掛けターン51を、交差ターン52で上から押さえるようにして、斜掛けターン51が位置ズレを生じないようにしたので、巻線50の巻崩れを防止できたのである。
また交差ターン52に続く次の周回の押さえターン53で、交差ターン52を押さえるようにしたので、押さえターン53による押さえ力が交差ターン52を介して斜掛けターン51にも伝達するので、斜掛けターン51の位置ズレ発生を、一層強固に防止でき、巻線50の巻崩れが発生しないのである。
さらに、斜掛けターン51には、直下の複数ターンをまとめて跨ぐ斜掛け部511と鈍角を形成する屈曲部512が形成されている。この屈曲部512が形成されていることから、斜掛けターン51の上に配置される交差ターン52の収まりがよくなる。すなわちこの屈曲部512がなければ、斜掛け部511の角度が図2において寝るようになってしまい、交差ターン52が斜掛け部511と成す角度が小さくなってしまう。すると、交差ターン52が斜掛けターン51に重なる長さが長くなるので、押さえ力が分散され押さえ圧力が低下してしまう。
ところが、本発明によれば、屈曲部512を形成することで、斜掛け部511の角度が図2において立つようになり、交差ターン52が斜掛け部511と成す角度が大きくなる。すると、交差ターン52が斜掛けターン51に重なる長さが短くなり、押さえ力が分散されることなく、交差ターン52が斜掛けターン51を押さえるので、斜掛けターン51の位置ズレが生じにくくなる。さらに交差ターン52が屈曲部512に隣設するので、屈曲部512がステータ中心軸側(図1,図2の下方向)へ移動することを防止できるのである。
さらにまたスロット内部に配索される巻線は平行であり、ステータ10の中心軸線方向に沿って形成されるので、スロット内の占積率を向上することができるのである。
(第2実施形態)
図3は、本発明による巻崩れ防止構造を有するステータの製造方法の第2実施形態を説明する図である。
なお以下では前述と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
ステータ10のティース11を包囲するインシュレータ12の周囲に巻線50を順次巻回し、最上層になったら図3(A)に示すように、巻線50の斜掛けターン51に鈍角を形成するためのジグ60を当て、直下の複数のターンをまとめて跨いで斜掛けターン51を形成する(斜掛けターン工程#201)。なおこの工程は、第1実施形態の斜掛けターン工程#101と同様である。
続いて図3(B)に示すように、位置51eから斜掛けターン51を跨ぐことなく隣設するするように平行ターン501を形成する(平行ターン工程#202)。図3(B)では平行ターン501を2ターン形成している。なおこの2ターンというターン数は一例であって、1ターンでも3ターン以上であってもよく、適宜変更すればよい。この平行ターン501の終端は位置501eになる。
さらに続いて図3(C)に示すように、2つの平行ターン501及び斜掛けターン51をまとめて跨ぐように交差ターン52を形成する(交差ターン工程#203)。なおこの交差ターン52の終端は位置52eになる。
さらに続いて図3(D)に示すように、位置52eから交差ターン52をさらに上から押さえる押さえターン53を形成する(押さえターン工程#204)。なおこの押さえターン53の終端は位置53eになる。
そしてそれ以後は、図3(E)に示すように、位置53eから巻線50を順次巻回し、巻線50をインシュレータ12に固定してステータ10が完成する。
図4は、本発明によるステータ巻線の巻崩れ防止構造の第2実施形態を示す図である。
上述のようにして製造したステータ10は、以下のような構造になっている。
最上層に位置する斜掛けターン51は、その直下の複数ターンをまとめて跨いだ後にその斜掛け部511と鈍角を形成する屈曲部512を有する。斜掛けターン51の終端が位置51eにくる。基本的には第1実施形態と同様であるので詳細な説明は省略する。
そして位置51eから平行ターン501が開始する。平行ターン501は斜掛けターン51に続く周回のターンであり、この第2実施形態では、2ターン形成されている。平行ターン501は位置51aに隣設した位置501aまで屈曲部512と平行に配索される。そして平行ターン501は、位置501aから、ステータスロット部分(図4のティース11の左側部分)では、斜掛けターン51に隣設してステータ10の中心軸線方向に沿って略面直に、すなわち斜掛けされることなく、配索される。そして裏側に配索される。そして、ステータスロット部分(図4のティース11の右側部分)では、ステータ10の中心軸線方向に沿って略面直に、すなわち斜掛けされることなく配索される。これが2ターン繰り返されて平行ターン501の終端が位置501eにくる。
そして位置501eから交差ターン52が開始する。この交差ターン52は、平行ターン501に続く次の周回のターンである。交差ターン52は、斜掛けターン51を上から押さえるように交差する交差部52aを有する。そして交差ターン52は、その後、屈曲部512に隣設する。そしてこの交差ターン52は、位置51aに隣設した位置52bから、ステータスロット部分(図4のティース11の左側部分)では、斜掛けターン51に隣設(平行)してステータ10の中心軸線方向に沿って略面直に、すなわち斜掛けされることなく、配索される。このようにしてスロット平行部が形成される。そして裏側に配索される。そして、ステータスロット部分(図4のティース11の右側部分)では、平行ターン501に隣設(平行)してステータ10の中心軸線方向に沿って略面直に、すなわち斜掛けされることなく配索されて、交差ターン52の終端が位置52eにくる。このようにしてスロット平行部が形成される。
そして位置52eから押さえターン53が開始する。この押さえターン53は、交差ターン52に続く次の周回のターンである。押さえターン53は、交差ターン52を上から押さえる押さえ部53aを有する。そして押さえターン53は、その後、位置501bに隣設した位置53bに配索される。押さえターン53は、位置53bからステータスロット部分(図4のティース11の左側部分)では、平行ターン501に隣設(平行)してステータ10の中心軸線方向に沿って略面直に、すなわち斜掛けされることなく、配索される。このようにしてスロット平行部が形成される。そして裏側に配索される。そして、ステータスロット部分(図4のティース11の右側部分)では、平行ターン501に隣設(平行)してステータ10の中心軸線方向に沿って略面直に、すなわち斜掛けされることなく配索されて、押さえターン53の終端が位置53eにくる。このようにしてスロット平行部が形成される。
そして位置53eからそれ以降のターンが開始し、最後に巻線50がインシュレータ12に固定される。
第1実施形態では、斜掛けターン51に続く次の周回ターンで交差ターン52を形成したのに対して、この第2実施形態では、斜掛けターン51に続く周回ターンで平行ターン501を形成してから、続く周回ターンで交差ターン52を形成した点が相違する。このように形成することで、交差ターン52及び押さえターン53の角度が立つようになり、巻線を巻いたときに、より強く巻くことができ、斜掛けターン51の位置ズレを一層強固に防止できるのである。
(第3実施形態)
図5は、本発明による巻崩れ防止構造を有するステータの製造方法の第3実施形態を説明する図である。
ステータ10のティース11を包囲するインシュレータ12の周囲に巻線50を順次巻回し、最上層になったら図5(A)に示すように、巻線50の斜掛けターン51に鈍角を形成するためのジグ60を当て、直下の複数のターンをまとめて跨いで斜掛けターン51を形成する(斜掛けターン工程#301)。なおこの工程は、第1実施形態の斜掛けターン工程#101と同様である。
続いて図5(B)に示すように、位置51eから斜掛けターン51を上から押さえるように交差する交差ターン52を形成する(交差ターン工程#302)。この交差ターン52の終端は位置52eになる。なお位置52eは、第1実施形態では交差ターン52の下側であったが、この第3実施形態では交差ターン52の上側になっており、ティース11の裏側においても交差ターン52が斜掛けターン51を上から押さえている。
そしてそれ以後は、図5(C)に示すように、位置52eから巻線50を順次巻回し、巻線50をインシュレータ12に固定してステータ10が完成する。
図6は、本発明によるステータ巻線の巻崩れ防止構造の第3実施形態を示す図である。
上述のようにして製造したステータ10は、以下のような構造になっている。
最上層に位置する斜掛けターン51は、その直下の複数ターンをまとめて跨いだ後、その斜掛け部511と鈍角を形成する屈曲部512を有する。斜掛けターン51の終端が位置51eにくる。なお図6(B)には図6(A)と同じ面側のターンを実線で示し、裏面側のターンを破線で示した。また図6(B)の矢印は、巻線を巻いていく方向を示す。さらに丸のなかの数字は巻線が通過する順番を示す。基本的には第1実施形態と同様であるので詳細な説明は省略する。
そして位置51eから交差ターン52が開始する。交差ターン52は、斜掛けターン51を上から押さえるように交差する交差部52aを有する。交差ターン52の終端は位置52eにくる。この位置52eは、第1実施形態では交差ターン52の下側であったが、この第3実施形態では交差ターン52の上側になっている。そのため図6(B)に示すようにティース11の裏側においても交差ターン52が斜掛けターン51を上から押さえている裏側交差部502cが形成される。それ以外は基本的には第1実施形態と同様であるので詳細な説明は省略する。
第1実施形態では、位置52eを交差ターン52の下側にしたのに対し、この第3実施形態では位置52eを交差ターン52の上側にした。このようにすることで、ティース11の裏側においても交差ターン52で斜掛けターン51を上から押さえることができ、巻線の交差する場所を表裏に分離できるので、片面だけが凸設されることを防止できるのである。
(第4実施形態)
図7は、本発明による巻崩れ防止構造を有するステータの製造方法の第4実施形態を説明する図である。
ステータ10のティース11を包囲するインシュレータ12の周囲に巻線50を順次巻回し、最上層になったら図7(A)に示すように、巻線50の斜掛けターン51に鈍角を形成するためのジグ60を当て、直下の複数のターンをまとめて跨いで斜掛けターン51を形成する(斜掛けターン工程#401)。
そして図7(B)に示すように、位置51eから斜掛けターン51を跨ぐことなく隣設するするように平行ターン501を形成する(平行ターン工程#402)。なおこの工程までは第2実施形態の斜掛けターン工程#201、平行ターン工程#202と同様である。
続いて図7(C)に示すように、2つの平行ターン501及び斜掛けターン51をまとめて跨ぐように交差ターン52を形成する(交差ターン工程#403)。なおこの交差ターン52の終端は位置52eになる。なお位置52eは、第2実施形態では平行ターン501の下側であったが、この第4実施形態では交差ターン52の上側になっており、ティース11の裏側においても交差ターン52が斜掛けターン51を上から押さえている。
そしてそれ以後は、図7(D)に示すように、位置52eから巻線50を順次巻回し、巻線50をインシュレータ12に固定してステータ10が完成する。
図8は、本発明によるステータ巻線の巻崩れ防止構造の第4実施形態を示す図である。
上述のようにして製造したステータ10は、以下のような構造になっている。
最上層に位置する斜掛けターン51は、その直下の複数ターンをまとめて跨いだ後にその斜掛け部511と鈍角を形成する屈曲部512を有する。斜掛けターン51の終端が位置51eにくる。そして位置51eから平行ターン501が開始する。平行ターン501は斜掛けターン51に続く周回のターンであり、終端が位置501eにくる。ここまでは基本的には第2実施形態と同様であるので詳細な説明は省略する。
そして位置501eから交差ターン52が開始する。この交差ターン52は、平行ターン501に続く次の周回のターンである。交差ターン52の終端は位置52eにくる。この位置52eは、第2実施形態では平行ターン501の下側であったが、この第4実施形態では交差ターン52の上側になっている。そのため図8(B)に示すようにティース11の裏側においても交差ターン52が斜掛けターン51を上から押さえている裏側交差部502cが形成される。それ以外は基本的には第2実施形態と同様であるので詳細な説明は省略する。
第2実施形態では、位置52eを平行ターン501の下側にしたのに対し、この第4実施形態では位置52eを交差ターン52の上側にした。このようにすることで、ティース11の裏側においても交差ターン52で斜掛けターン51を上から押さえることができ、巻線の交差する場所を表裏に分離できるので、片面だけ凸設されることを防止できるのである。
また第3実施形態では、斜掛けターン51に続く次の周回ターンで交差ターン52を形成したのに対して、この第4実施形態では、斜掛けターン51に続く周回ターンで平行ターン501を形成してから、続く周回ターンで交差ターン52を形成した点が相違する。このように形成することで、交差ターン52の角度が立つようになり、巻線を巻いたときに、より強く巻くことができ、斜掛けターン51の位置ズレを一層強固に防止できるのである。
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。
例えば、使用する巻線は、丸線であっても平角線であってもよい。また巻線の巻数(ターン数)は一例にすぎず、適宜変更すればよい。
本発明による巻崩れ防止構造を有するステータの製造方法の第1実施形態を説明する図である。 本発明によるステータ巻線の巻崩れ防止構造の第1実施形態を示す図である。 本発明による巻崩れ防止構造を有するステータの製造方法の第2実施形態を説明する図である。 本発明によるステータ巻線の巻崩れ防止構造の第2実施形態を示す図である。 本発明による巻崩れ防止構造を有するステータの製造方法の第3実施形態を説明する図である。 本発明によるステータ巻線の巻崩れ防止構造の第3実施形態を示す図である。 本発明による巻崩れ防止構造を有するステータの製造方法の第4実施形態を説明する図である。 本発明によるステータ巻線の巻崩れ防止構造の第4実施形態を示す図である。
符号の説明
10 ステータ
11 ティース
12 インシュレータ
50 巻線
51 斜掛けターン
511 斜掛け部
512 屈曲部
52 交差ターン
52a 交差部
53 押さえターン
53a 押さえ部
#101,#201,#301,#401 斜掛けターン工程
#202, #402 平行ターン工程
#102,#203,#302,#403 交差ターン工程
#103,#204 押さえターン工程

Claims (9)

  1. 電動機のステータのティースに巻回される巻線の巻崩れを防止するステータ巻線の巻崩れ防止構造であって、
    直下の複数の巻線ターンをまとめて跨ぐ斜掛け部と、
    前記斜掛け部を形成する斜掛けターンに続くターンによって形成され、斜掛けターンを、斜掛け部が形成された面と同一面で、上から押さえるように交差する交差部と、
    を有することを特徴とするステータ巻線の巻崩れ防止構造。
  2. 電動機のステータのティースに巻回される巻線の巻崩れを防止するステータ巻線の巻崩れ防止構造であって、
    直下の複数の巻線ターンをまとめて跨ぐ斜掛け部、その斜掛け部と鈍角を形成する屈曲部、を含む斜掛けターンと、
    記斜掛けターンを、斜掛け部が形成された面と同一面で、上から押さえるように交差する交差部、交差部を形成した後に前記斜掛けターンの屈曲部に隣設する隣設部、を含む交差ターンと、
    を有することを特徴とするステータ巻線の巻崩れ防止構造。
  3. 記斜掛けターンに続くターンによって形成され、斜掛けターンを跨ぐことなくその斜掛けターンに隣設する平行部を有し、
    前記交差部は、前記平行部を形成する平行ターンに続き、その平行ターン及び前記斜掛けターンをまとめて跨ぐターンによって形成される、
    ことを特徴とする請求項に記載のステータ巻線の巻崩れ防止構造。
  4. 前記交差部を形成した交差ターンに続くターンによって形成され、交差部が形成された面と同一面で、その交差ターンを上から押さえる押さえ部を有する、
    ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のステータ巻線の巻崩れ防止構造。
  5. 前記交差部を形成した後の交差ターンによって、その交差部が形成された面の裏側に形成され、前記斜掛けターンを上から押さえるように交差する裏側交差部を有する、
    ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のステータ巻線の巻崩れ防止構造。
  6. 前記斜掛け部は、ステータ中心軸線に直交する面に形成される、
    ことを特徴とする請求項1から請求項までのいずれか1項に記載のステータ巻線の巻崩れ防止構造。
  7. 前記交差部を形成した後の交差ターンによって形成され、ステータ中心軸線に平行な面で、前記斜掛けターンに隣設するスロット側平行部を有する、
    ことを特徴とする請求項1から請求項までのいずれか1項に記載のステータ巻線の巻崩れ防止構造。
  8. 電動機のステータのティースに巻回される巻線の巻崩れ防止構造を有するステータの製造方法であって、
    直下の複数の巻線ターンをまとめて跨ぐ斜掛けターン工程と、
    前記斜掛けターン工程で形成された斜掛けターンに続くターンによって形成され、斜掛けターンを、斜掛け部が形成された面と同一面で、上から押さえるようにターンを交差する交差ターン工程と、
    を有することを特徴とするステータの製造方法。
  9. 電動機のステータのティースに巻回される巻線の巻崩れ防止構造を有するステータの製造方法であって、
    直下の複数の巻線ターンをまとめて跨ぐ斜掛け部、その斜掛け部と鈍角を形成する屈曲部、を形成する斜掛けターン工程と、
    前記斜掛けターン工程で形成された斜掛けターンを、斜掛け部が形成された面と同一面で、上から押さえるように交差する交差部、交差部を形成した後に前記斜掛けターンの屈曲部に隣設する隣設部、を形成する交差ターン工程と、
    を有することを特徴とするステータの製造方法。
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