JP6210100B2 - 回転電機用ステータ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数のスロットを有するステータコアと当該ステータコアに取り付けられたコイルとを有する回転電機用ステータ及びその製造方法に関する。

電動機又は発電機としての回転電機には、これまでにも、複数のスロットを有するステータコアと当該ステータコアに取り付けられたコイルとを有する回転電機用ステータが用いられている。このような回転電機用ステータとして、例えば下記の特許文献１には、ステータコアの周方向に分散配置された複数のスロットに、断面が円形の導体線を多数回巻き付けてコイルを構成している。

上記のように、断面が円形の導体線を用いてコイルを構成する回転電機用ステータでは、スロット内において導体線間に隙間が生じ易く、コイルの占積率を高めることが難しい。導体線間の隙間を小さくして占積率を高めるためには、導体線の径を小さくすることも有効である。しかし、導体線の径を小さくするためには、ステータコアに巻き付ける際に断線しないような工夫が必要となることや、ステータコアへの巻き付け回数が多くなって巻き付け工程に長い時間を要することといった課題がある。一方、占積率を高めるためには、断面が矩形状の導体線を用いてコイルを構成することも有効であるが、スロットの形状もほぼ矩形状に限定され、スロット或いはティースの形状を必ずしも最適な形状とすることができないという課題がある。

特開平０９−００９５８８号公報

そこで、ステータコアへの巻き付け工程を簡略化できると共に、スロット形状にかかわらずコイルの占積率を高めることができる回転電機用ステータ及びその製造方法の実現が望まれる。

本発明に係る、複数のスロットを有するステータコアと当該ステータコアに取り付けられたコイルとを有する回転電機用ステータの特徴構成は、前記コイルが、被覆導体線束を前記ステータコアに巻き付けて構成され、前記被覆導体線束が、導体線を複数本集合させてなる導体線束の外周を、可撓性を有する絶縁被覆材により被覆した構造を有し、前記導体線は裸線であり、前記導体線束は、複数本の前記裸線が撚って束ねられて構成され、前記スロットのそれぞれの中に、複数本の前記被覆導体線束が配置され、当該複数本の被覆導体線束の内の隣り合う被覆導体線束が互いに接するように配置され、前記スロット内において、前記複数本の裸線は、その延在方向に直交する断面が円形状であり、前記絶縁被覆材の中で相対移動が可能となっており、前記被覆導体線束の延在方向に直交する断面の形状は、前記スロット内において前記複数本の裸線が前記絶縁被覆材の中で相対移動することで変形可能である点にある。

ここで、導体線束の外周とは、当該導体線束の延在方向に直交する断面の周囲（外周）のことである。また、本願においては、スロットのそれぞれの中に配置された被覆導体線束の本数は、各スロットの中に配置された部分のみに着目して数えることとする。従って、各スロットの中に配置された複数本の被覆導体線束が、当該スロットの外において接続されている結果、ステータコアから取り外した状態で１本の被覆導体線束となっている場合であっても、本発明における複数本の被覆導体線束という概念に含まれる。また、裸線とは、表面が絶縁体により覆われていないむき出しの導体線のことである。従って、樹脂等の電気的絶縁材料による被覆や被膜が表面に設けられた導体線は、裸線に含まれない。但し、表面に酸化皮膜が形成された導体線は、裸線に含まれる。なお、本願において「回転電機」は、モータ（電動機）、ジェネレータ（発電機）、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。

この特徴構成によれば、被覆導体線束の延在方向に直交する断面の形状を比較的自由に変形させることができるため、被覆導体線束を挿入するスロット開口部が狭い場合等であってもスロット内への挿入を容易に行なうことができる。また、複数本の導体線を束ねて被覆導体線束を構成しているので、細い導体線を用いて占積率を高めつつステータコアへの巻き付け回数を少なく抑えることができ、被覆導体線束の巻き付け工程を効率化できる。更に、導体線束が絶縁被覆材により被覆されているので、スロット内への挿入の際に導体線が損傷することを抑制できると共に絶縁性を容易に確保できる。そして、スロット内への挿入後は、隣り合う被覆導体線束が互いに接するように配置することで複数本の被覆導体線束どうしの隙間を小さく抑えることができ、更にはスロット形状に合わせて被覆導体線束を変形させ、被覆導体線束とスロット内壁面との隙間も小さく抑えることができるため、占積率を高めることができる。従って、この特徴構成によれば、ステータコアへの巻き付け工程を簡略化できると共に、スロット形状にかかわらずコイルの占積率を高めることができる回転電機用ステータが実現できる。

また、導体線として裸線を用いているので、導体線の表面に絶縁体の被膜や被覆等が設けられている場合に比べて、被覆導体線束の断面に占める導体の断面積を大きく確保することが容易になる。従って、スロット内での導体の密度を高くすることができ、コイルの占積率を高めることが容易となっている。
また上記の特徴構成によれば、被覆導体線束における絶縁被覆材に囲まれた内部に隙間ができ、絶縁被覆材に囲まれた内部の導体線が移動し易くなるため、被覆導体線束の断面形状の変形し易さを高めることができる。これにより、被覆導体線束のスロット内への挿入を容易にすることができる。また、スロット内への挿入後に複数本の被覆導体線束どうしの隙間及び被覆導体線束とスロット内壁面との隙間を小さく抑えるように被覆導体線束を変形させ、コイルの占積率を高めることが容易になる。

ここで、同じ前記スロットの中に配置された複数本の前記被覆導体線束は、前記被覆導体線束の延在方向に直交する断面の形状がそれぞれ異なる構成となっていると好適である。

このように、各スロット内に配置された複数本の被覆導体線束の断面形状がそれぞれ異なる形状に変形することにより、スロットの形状に合わせて複数本の被覆導体線束どうしの隙間及び被覆導体線束とスロット内壁面との隙間が小さい状態とすることが容易となる。従って、スロット形状にかかわらずコイルの占積率を高めることができる。

また、前記スロットのそれぞれの中に配置された複数本の前記被覆導体線束の中の少なくとも一部が、前記スロットの内壁面に沿った形状の部分を有し、当該部分において前記内壁面に面接触で接触していると好適である。

このように、各スロット内に配置された複数本の被覆導体線束の中の少なくとも一部が、スロット内壁面との隙間が小さくなるように、スロット形状に合わせて変形して面接触した状態となっていることにより、スロット形状にかかわらずコイルの占積率を高めることができる。

また、前記被覆導体線束の延在方向に直交する断面を円形とした状態での当該断面の直径が、前記被覆導体線束の延在方向に直交する面内における前記スロットの開口部の開口幅よりも大きく設定されていると好適である。

この構成によれば、ステータコアへの巻き付け回数を少なく抑え、巻き付け工程を容易に効率化できる。この場合においても、被覆導体線束の断面形状を比較的自由に変形させることができるため、スロット内への挿入は容易に行なうことができる。

また、前記スロットの中において、複数本の前記被覆導体線束が、それらの延在方向に直交する方向に開口する前記スロットの開口部側から押圧された状態での形状を保って配置されていると好適である。

この構成によれば、複数本の被覆導体線束がスロット内において互いに押圧された状態とすることができる。従って、複数本の被覆導体線束どうしの隙間及び被覆導体線束とスロット内壁面との隙間を小さくするように、スロット形状に合わせて変形させた状態で複数本の被覆導体線束を配置することができる。これにより、スロット形状にかかわらずコイルの占積率を高めることができる。

また、前記スロットは、前記ステータコアの円筒状のコア基準面の軸方向に延びると共に前記コア基準面の周方向に複数分散配置され、前記ステータコアは、隣接する２つの前記スロットの間に形成される複数のティースを有し、前記ティースのそれぞれにおける周方向を向く２つの側面が、互いに平行であると好適である。

この構成によれば、各ティースにおける磁路の断面積をティースの全体にわたって均等にすることができる。従って、各ティースにおいて必要な磁束量を確保しつつ、無駄なティース幅を削ってスロット内空間を最大限確保することができ、ステータの断面積に占めるコイルの断面積の割合を高くすることが容易となる。

また、本発明に係る、円筒状のコア基準面の周方向に複数のスロットが分散配置されていると共に前記スロットのそれぞれが前記コア基準面の径方向一方側に向かう方向を開口方向とする径方向開口部を有しているステータコアを用い、当該ステータコアに被覆導体線束を巻き付けて、回転電機用ステータを製造する回転電機用ステータの製造方法の特徴構成は、前記被覆導体線束として、断面形状が変形可能であって、当該断面形状を円形状とした状態での直径が前記径方向開口部の前記周方向の幅である開口幅よりも大きいものを用い、前記開口幅に平行な方向の線幅である周方向線幅が前記開口幅以下となった状態の前記被覆導体線束を、前記径方向開口部から前記スロット内に挿入する工程と、前記スロット内に挿入された前記被覆導体線束を前記径方向開口部側から押圧して、前記被覆導体線束の断面形状を変形させる工程と、を備える点にある。
以上

本発明の実施形態に係る回転電機用ステータの斜視図である。 本発明の実施形態に係る回転電機用ステータの部分拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る回転電機用ステータの被覆導体線束の構造を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る回転電機用ステータの被覆導体線束の構造を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る回転電機用ステータの製造工程を説明する図である。 本発明に係る回転電機用ステータのその他の実施形態を示す部分拡大断面図である。 本発明に係る回転電機用ステータのその他の実施形態を示す部分拡大断面図である。 本発明に係る回転電機用ステータのその他の実施形態を示す部分拡大断面図である。 本発明に係る回転電機用ステータのその他の実施形態を示す部分拡大断面図である。 本発明に係る回転電機用ステータのその他の実施形態を示す部分拡大断面図である。

本発明に係る回転電機用ステータの実施形態について、図面を参照して説明する。ここでは、本発明に係る回転電機用ステータを、インナーロータ型の回転電機のステータ１に適用した場合を例として説明する。本実施形態に係るステータ１は、図１に示すように、ステータコア２と、このステータコア２に取り付けられたコイル３とを備えている。コイル３は、被覆導体線束４をステータコア２に巻き付けて構成されている。図３に示すように、被覆導体線束４は、導体線４１を複数本集合させてなる導体線束４２の外周４２ａを、可撓性を有する絶縁被覆材４３により被覆した構造を有している。本実施形態に係るステータ１は、このような被覆導体線束４を用いた点に特徴を有している。以下、本実施形態に係るステータ１の構成について詳細に説明する。なお、以下の説明では、特に断らない限り、「軸方向Ｌ」、「周方向Ｃ」、「径方向Ｒ」は、後述するステータコア２の円筒状のコア基準面２１（例えばステータコア２の内周面）の軸心を基準として定義している。

１．ステータの全体構成
本実施形態に係るステータ１の全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。
図１に示すように、ステータ１は、ステータコア２及びコイル３を備えている。なお、図１では、煩雑さを避けるために、ステータコア２から軸方向Ｌに突出するコイル３の部分であるコイルエンド部については、一対のスロット２２から突出する部分のみを示し、他は省略している。従って、図１では、残りのスロット２２の軸方向Ｌの端部には、コイル３を構成する複数本の被覆導体線束４の断面が表れている。

ステータコア２は、磁性材料を用いて形成されており、コイル３を巻き付け可能とすべく、複数のスロット２２を有する。ここでは、スロット２２は、ステータコア２の円筒状のコア基準面２１の軸方向Ｌに延びると共に、当該コア基準面２１の周方向Ｃに複数分散配置されている。また、複数のスロット２２は、ステータコア２の軸心から放射状に径方向Ｒに延びるように形成されている。なお、「円筒状のコア基準面２１」とは、スロット２２の配置や構成に関して基準となる仮想的な面である。本実施形態では、図１に示すように、隣接する２つのスロット２２の間に形成される複数のティース２３の径方向Ｒの内側の端面を含む仮想的な円筒状の面であるコア内周面を、コア基準面２１としている。なお、円筒状のコア内周面と同心であって、軸方向Ｌ視（軸方向Ｌに沿って見た場合）における断面形状が当該コア内周面の軸方向Ｌ視における断面形状と相似の関係にある円筒状の面（仮想面を含む）も、本発明における「円筒状のコア基準面２１」になり得る。本実施形態では、図１に示すように、ステータコア２は円筒状に形成されているため、例えば、ステータコア２の外周面を「円筒状のコア基準面２１」とすることもできる。

ステータコア２は、周方向Ｃに沿って一定間隔で分散配置された複数のスロット２２を有している。そして、これら複数のスロット２２は互いに同じ形状とされている。また、ステータコア２は、隣接する２つのスロット２２の間に形成される複数のティース２３を有する。本実施形態では、スロット２２は、軸方向Ｌ及び径方向Ｒに延びると共に周方向Ｃに所定の幅を有する溝状に形成されている。本実施形態では、図２に示すように、各ティース２３の周方向Ｃを向く２つの側面２３ａが互いに平行な平行ティースとしているため、各スロット２２は、周方向Ｃの幅が径方向Ｒの外側へ向うに従って次第に広くなるように形成されている。従って、各スロット２２の内壁面２２ａは、周方向Ｃに互いに対向すると共に径方向Ｒの外側へ向うに従って互いの間隔が広くなるように形成された２つの平面と、当該２つの平面よりも径方向Ｒの外側に形成されて軸方向Ｌに延びる断面円弧状の面と、を有している。また、各スロット２２は径方向Ｒの内側に開口（ステータコア２の内周面に開口）する径方向開口部２２ｂを有すると共にステータコア２の軸方向Ｌの両側（軸方向両端面）に開口する軸方向開口部２２ｃを有するように形成されている。スロット２２の内壁面２２ａには、スロット絶縁部２４が設けられている。本実施形態では、内壁面２２ａの全体に絶縁粉体塗装が施されており、この絶縁粉体塗装の塗膜によってスロット絶縁部２４が形成されている。

ステータコア２における周方向Ｃに互いに隣接する２つのスロット２２間に、各ティース２３が形成されている。本実施形態では、各ティース２３は、当該ティース２３における周方向Ｃを向く２つの側面２３ａ（以下、単に「ティース側面２３ａ」という。）が互いに平行となるように形成されている。すなわち、本実施形態におけるステータコア２は、平行ティースを備えている。ここでは、各ティース２３の先端部には、ティース側面２３ａの他の部分に対して周方向Ｃに突出する周方向突出部２３ｂが形成されている。これにより、２つのティース側面２３ａにおける周方向突出部２３ｂを形成するための段差部を除いた大部分が、互いに平行となるように形成されている。図２から明らかなように、これらの２つのティース側面２３ａは、径方向Ｒに平行に配置されている。

上記のように、各ティース２３が先端部に周方向突出部２３ｂを備えることにより、各スロット２２の径方向開口部２２ｂの開口幅Ｗは、それより径方向Ｒの外側の部分に比べて狭くなっている。ここで、径方向開口部２２ｂの開口幅Ｗは、径方向開口部２２ｂにおける周方向Ｃの幅、すなわち径方向Ｒに直交する方向の幅である。この開口幅Ｗは、図２の断面に示されるように、ステータ１の軸方向Ｌに直交する面内における径方向開口部２２ｂの幅である。そして、各スロット２２は、径方向開口部２２ｂの開口幅Ｗが、コイル３が配置される部分における周方向Ｃの幅よりも狭くなっている。このようなスロット２２は、一般的にセミオープンスロットと呼ばれる。本実施形態では、後述するように、被覆導体線束４の延在方向Ａが軸方向Ｌに平行であることから、径方向開口部２２ｂが被覆導体線束４の延在方向Ａに直交する方向に開口するスロット２２の開口部に相当する。また、径方向開口部２２ｂの周方向Ｃの開口幅Ｗが、被覆導体線束４の延在方向Ａに直交する面内におけるスロット２２の開口部の開口幅に相当する。

本実施形態では、回転電機は三相交流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）で駆動される三相交流電動機又は三相交流発電機である。従って、ステータ１のコイル３は、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のそれぞれに対応して、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルに分けられている。そのため、ステータコア２には、Ｕ相用、Ｖ相用及びＷ相用のスロット２２が、周方向Ｃに沿って繰り返し現れるように配置されている。本例では、ステータコア２には、毎極毎相あたりのスロット数が「２」となるように、Ｕ相コイルが挿入される２つのＵ相用スロットと、Ｖ相コイルが挿入される２つのＶ相用スロットと、Ｗ相コイルが挿入される２つのＷ相用スロットとが、記載の順に周方向Ｃに沿って繰り返し現れるように配置されている。コイル３は、被覆導体線束４をステータコア２に巻き付けて構成される。この際のステータコア２への被覆導体線束４の巻き方としては、公知の各種方法を用いることができる。例えば、重ね巻及び波巻のいずれか一方と集中巻及び分布巻のいずれか一方との組合せにより被覆導体線束４をステータコア２に巻き付けて、コイル３を構成することができる。

以上により、ステータ１は、回転電機の電機子として構成されている。一方、図示は省略するが、ステータ１（ステータコア２）の径方向Ｒの内側には、永久磁石や電磁石を備えた界磁としてのロータが、ステータ１に対して相対回転可能に配置される。そして、ステータ１から発生する回転磁界によりロータが回転する。すなわち、本実施形態に係るステータ１は、インナーロータ型で回転界磁型の回転電機に用いられる構成となっている。

なお、上記のようなステータコア２は、例えば、円環板状の電磁鋼板を複数枚積層した積層構造体とし、或いは磁性材料の粉体を加圧成形してなる圧粉材を主な構成要素として形成することができる。また、本実施形態では、ステータコア２には毎極毎相あたりのスロット数が「２」となるように複数のスロット２２が形成されているが、当然ながら、毎極毎相あたりのスロット数は適宜変更可能である。例えば、毎極毎相あたりのスロット数を「１」や「３」等とすることができる。また、回転電機を駆動する交流電源の相数も適宜変更可能であり、例えば「１」、「２」、「４」等とすることができる。

２．被覆導体線束の構成
次に、コイル３を構成する被覆導体線束４のそれぞれについて説明する。被覆導体線束４は、各相のコイル３を構成する導体であり、この被覆導体線束４をステータコア２に巻き付けることにより、ステータ１のコイル３が構成される。図３に示すように、この被覆導体線束４は、導体線４１を複数本集合させてなる導体線束４２と、当該導体線束４２の外周４２ａを被覆する可撓性の絶縁被覆材４３と、を有する。

導体線４１は、例えば銅やアルミニウム等により構成された線状の導体である。本実施形態では、各導体線４１は、延在方向に直交する断面の形状が円形状であり、比較的小径のものが用いられる。例えば、直径が０．２ｍｍ以下の円形断面の導体線４１が好適に用いられる。また、本実施形態では、導体線４１として、裸線を用いている。すなわち、この裸線でなる導体線４１は、銅やアルミニウム等の導体の表面が絶縁体によって覆われておらず、導体表面がむき出しになっている。ところで、導体の表面が酸化してできる酸化皮膜は弱い電気的絶縁性を有する場合があるが、このような酸化皮膜はここでいう絶縁体には含まれない。従って、導体の表面に酸化皮膜が形成されたものも、この裸線でなる導体線４１に含まれる。なお、導体線４１の表面に、樹脂（例えばポリアミドイミド樹脂やポリイミド樹脂等）等の電気的絶縁材料にからなる絶縁皮膜が形成されていても好適である。この絶縁皮膜は、後述する絶縁被覆材４３とは異なり、各導体線４１の表面を覆う皮膜として形成されている。

そして、複数本の導体線４１が集合して導体線束４２が構成される。導体線束４２を構成する導体線４１の本数は、最終的な被覆導体線束４の太さ（断面積）と、各導体線４１の太さ（断面積）及び形状と、によって決定される。本実施形態では、図２に示すように、各スロット２２内の空間を６本の被覆導体線束４によって満たすように、各被覆導体線束４の太さ（断面積）が設定されており、それに合わせて導体線束４２の太さ（断面積）、並びに導体線４１の本数及び太さ（断面積）等が設定されている。図３に示すように、本実施形態では、複数本の導体線４１を撚って束ねることにより１本の導体線束４２を構成している。

絶縁被覆材４３は、可撓性を有する電気的絶縁部材であり、導体線束４２の外周４２ａを被覆するように設けられている。ここで、導体線束４２の外周４２ａとは、当該導体線束４２の延在方向Ａに直交する断面の周囲（外周）のことであり、導体線束４２の延在方向Ａの端部は含まれない。すなわち、絶縁被覆材４３は、導体線束４２の外周４２ａの全周を覆うと共に、導体線束４２の延在方向Ａの端部に設けられた接続部を除いて延在方向Ａに沿った全域を覆うように設けられている。ここで、接続部は、一つの被覆導体線束４を他の被覆導体線束４又は他の導体に電気的に接続するための部分である。なお、導体線束４２の延在方向Ａは、被覆導体線束４の延在方向と等しいため、以下では、被覆導体線束４の延在方向も同じ符号「Ａ」で表す。絶縁被覆材４３としては、可撓性を有すると共に電気的絶縁性を有する材質が用いられ、例えば、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリフェニレンスルファイド等の各種合成樹脂が用いられる。ここで、「可撓性」とは、曲げたり撓ませたりすることができる性質のことである。

絶縁被覆材４３は、例えば、溶融した樹脂材料を導体線束４２の外周４２ａに適量供給しつつ、導体線束４２を延在方向Ａに移動させることにより形成できる。このように、溶融した樹脂材料によって絶縁被覆材４３を形成した場合、図４に示すように、絶縁被覆材４３の内周面は、導体線束４２の外周４２ａの形状に適合した凹凸を有する形状とすることができる。この場合、絶縁被覆材４３と導体線束４２の外周４２ａとの間、より詳しくは絶縁被覆材４３と導体線束４２の径方向最外側に配置された導体線４１の表面との間には、隙間は形成されない。しかし、上記のとおり、本実施形態では、導体線４１として、延在方向に直交する断面の形状が円形状でのものを用いている。このため、導体線束４２を構成する複数の導体線４１どうしの間には、隙間Ｇが形成される。また、絶縁被覆材４３は、例えば、シート状材料又は筒状材料によって導体線束４２の外周４２ａを包むことによっても形成できる。この場合、図４に示す例とは異なり、導体線束４２を構成する複数の導体線４１どうしの間、及び絶縁被覆材４３の内周面と導体線束４２の外周４２ａとの間に、隙間Ｇが形成される。いずれにしても、本実施形態に係る被覆導体線束４は、絶縁被覆材４３に囲まれた内部に隙間Ｇを有している。

以上のように、被覆導体線束４は、導体線４１を複数本集合させてなる導体線束４２の外周４２ａを、可撓性を有する絶縁被覆材４３により被覆した構造を有するため、絶縁被覆材４３の中で複数本の導体線４１の相対移動が可能となっている。このため、被覆導体線束４は、延在方向Ａに直交する断面の形状を比較的自由に変形させることができる構成となっている（図５参照）。また、本実施形態の構成によれば、上記のように、被覆導体線束４は、各導体線４１を比較的小径の円形断面としており、絶縁被覆材４３に囲まれた内部に隙間Ｇを形成している。これによって、被覆導体線束４の断面形状が更に容易に変形するように構成されている。従って、この被覆導体線束４は、延在方向Ａ（長さ方向）に沿って撓ませて変形させることが容易なだけでなく、延在方向Ａに直交する断面の形状を変形させることも容易な構成となっている。なお、図５（ａ）に示すように、本実施形態では、被覆導体線束４の延在方向Ａに直交する断面を円形とした状態での当該断面の直径Ｄ（図４も参照）は、被覆導体線束４の延在方向Ａに直交する面内におけるスロット２２の径方向開口部２２ｂの開口幅Ｗよりも大きく設定されている。

３．ステータコアに対する被覆導体線束の配置構成
次に、本実施形態に係る被覆導体線束４のステータコア２に対する配置構成について詳細に説明する。図２に示すように、ステータコア２が有する複数のスロット２２のそれぞれの中には、複数本の被覆導体線束４が配置され、当該複数本の被覆導体線束４の内の隣り合う被覆導体線束４が互いに接するように配置されている。図示の例では、各スロット２２に６本の被覆導体線束４が配置されている。本実施形態では、各スロット２２内の複数本の被覆導体線束４が、周方向Ｃの同じ位置において径方向Ｒに沿った列を形成して並ぶように配置されている。ここでは、各スロット２２内に配置される複数本（ここでは６本）の被覆導体線束４の全部が径方向Ｒに沿って一列に並ぶように配置されている。従って、このステータ１は、被覆導体線束４が径方向Ｒに複数本配列された複数層巻構造（ここでは６層巻構造）とされている。そして、各被覆導体線束４は、各スロット２２内において、当該スロット２２に沿って軸方向Ｌに平行な方向を延在方向Ａとして直線状に配置されている。

本願では、各スロット２２内に配置された被覆導体線束４の本数は、各スロット２２内に配置される部分のみに着目して数える。従って、ステータコア２から取り外した状態で１本につながっている被覆導体線束４を、同じスロット２２に６回巻き付けることにより、各スロット２２内に６本の被覆導体線束４が配置された構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。同様に、ステータコア２から取り外した状態で２本の被覆導体線束４を、同じスロット２２に３回ずつ巻き付け、或いはステータコア２から取り外した状態で３本の被覆導体線束４を、同じスロット２２に２回ずつ巻き付けることにより、各スロット２２内に６本の被覆導体線束４が配置された構成としても好適である。また、各スロット２２内の６本の被覆導体線束４が、ステータコア２から取り外した状態でも６本独立している構成としても好適である。いずれにしても、ステータコア２が有する複数のスロット２２のそれぞれの中に、複数本（ここでは６本）の被覆導体線束４が配置されるように、被覆導体線束４をステータコア２に巻き付けることにより、コイル３が構成されている。

上記のように、被覆導体線束４は、延在方向Ａに直交する断面の形状（以下、適宜「断面形状」という。）を変形させることが容易な構成となっている。従って、各スロット２２内において、当該スロット２２の形状に合わせて被覆導体線束４を変形させ、複数本の被覆導体線束４どうしの隙間及び被覆導体線束４とスロット２２の内壁面２２ａとの隙間を小さく抑え、コイル３の占積率を高めることができる。このように隙間が小さい状態を実現するため、各スロット２２内において、隣り合う被覆導体線束４どうしが互いに接した状態となっている。より詳しくは、図２に示すように、複数本の被覆導体線束４のそれぞれが、隣接する他の被覆導体線束４の接触面に沿った形状の接触面を有し、当該接触面において互いに面接触で接触している。また、本実施形態では、各スロット２２内に配置された複数本の被覆導体線束４の全てが、スロット２２の内壁面２２ａに沿った形状の部分を有し、当該部分において内壁面２２ａに面接触で接触している。すなわち、各被覆導体線束４は、内壁面２２ａに平行であって当該内壁面２２ａに面接触で接触する接触面を有する。本実施形態において、面接触とは、所定面積以上の２つの面が互いに接触している状態を指す。この所定面積としては、例えば、導体線４１の断面積（延在方向Ａに直交する断面積）以上に設定される。

上記のような被覆導体線束４の接触面は、スロット２２内において、複数の被覆導体線束４のそれぞれが、内壁面２２ａ又は他の被覆導体線束４に押し付けられて変形することにより形成されている。すなわち、本実施形態では、各スロット２２内において、複数本の被覆導体線束４が、それらの延在方向Ａに直交する方向に開口するスロット２２の径方向開口部２２ｂ側から押圧された状態での形状を保って配置されている。ここで、「押圧された状態での形状を保って」とは、スロット２２内において径方向開口部２２ｂ側から少しでも押圧力が作用して、被覆導体線束４に外力が全く作用していない自然状態に比べて変形した状態となっていることを指す。従って、後述するようなステータ１の製造過程においてスロット２２内の複数本の被覆導体線束４に対して作用する押圧力よりも低い押圧力で押圧された状態の形状を保っていることも含まれる。言い換えると、ステータ１の製造過程において加えられた押圧力が解除され、被覆導体線束４の形状に戻りが生じた後の状態も含まれる。

また、各スロット２２内の空間を複数本（ここでは６本）の被覆導体線束４によって満たすように、各被覆導体線束４の太さ（延在方向Ａに直交する断面積）が設定されている。従って、複数本（ここでは６本）の被覆導体線束４がスロット２２内に収容された状態では、図２に示すように、各被覆導体線束４が互いに接触して或いはスロット２２の内壁面２２ａと接触して変形し、複数本の被覆導体線束４どうしの隙間及び被覆導体線束４とスロット２２の内壁面２２ａとの隙間が非常に小さい状態となる。この状態では、複数本の被覆導体線束４の断面形状を合わせた形状は、スロット２２の軸方向Ｌに直交する断面の形状に適合している。本実施形態では、各スロット２２の内壁面２２ａは、互いに平行でなく対向する２つの平面や軸方向Ｌに延びる断面円弧状の面を有している。このようなスロット２２に、断面形状が固定された比較的太い線状導体を配置すると、当該線状導体とスロット２２の内壁面２２ａとの間の隙間が大きくなり易い。しかし、本実施形態の構成によれば、各被覆導体線束４の断面形状がスロット２２の内壁面２２ａの形状に追従して変形することにより、内壁面２２ａとの隙間を小さくすることが容易になっている。このように各被覆導体線束４の断面形状が変形することによって、隣接する被覆導体線束４どうしが密着し、或いは被覆導体線束４と内壁面２２ａとが密着して隙間が小さくなっている。この際、各被覆導体線束４の断面形状が内壁面２２ａの形状に追従して変形することにより、或いは、断面形状が変形容易な被覆導体線束４どうしが互いに押圧されることにより、複数本の被覆導体線束４のそれぞれの断面形状は様々に変形する。このため、同じスロット２２の中に配置された複数本の被覆導体線束４は、断面形状がそれぞれ異なるものとなっている。

上記のように隙間が少ない状態で複数本の被覆導体線束４がスロット２２内に収容されるためには、各スロット２２内において、複数本の被覆導体線束４がスロット２２の径方向開口部２２ｂ側から押圧された状態での形状を保っていると好適である。本実施形態では、径方向開口部２２ｂからの被覆導体線束４の飛び出しを抑えるために、スロット２２の径方向開口部２２ｂに、当該径方向開口部２２ｂを塞ぐための閉塞部材２５が配置されている。ここでは、閉塞部材２５は、径方向開口部２２ｂの全体を塞ぐ形状の平板状部材とされている。このような部材は、いわゆるウェッジと呼ばれるものである。この閉塞部材２５は、ティース２３の先端部に形成された周方向突出部２３ｂの径方向Ｒの外側の面に当接することにより、被覆導体線束４を径方向Ｒの内側から支持する。このため、閉塞部材２５は、スロット２２の径方向開口部２２ｂの開口幅Ｗより大きい周方向Ｃの幅を有し、ステータコア２の軸方向Ｌの長さと同じ軸方向Ｌの長さを有する。この閉塞部材２５は、各種合成樹脂等、磁気抵抗及び電気抵抗の比較的大きい材質により形成されていると好適である。なお、径方向開口部２２ｂに閉塞部材２５を配置しない構成とすることも、好適な実施形態の一つである。この場合でも、径方向開口部２２ｂに最も近い被覆導体線束４が、スロット２２内で径方向開口部２２ｂの開口幅Ｗより周方向Ｃに大きくなるように変形して閉塞部材２５の役割を担う。これにより、複数本の被覆導体線束４が、径方向開口部２２ｂ側から押圧された状態での形状を保って配置される。

図１に示すように、一つのスロット２２内に収容された複数本の被覆導体線束４は、ステータコア２の軸方向Ｌの端部から突出し、周方向Ｃに延びて他のスロット２２内に収容される。図示の例では、ステータコア２は周方向Ｃに分散して４８本のスロット２２を有しており、毎極毎相あたりのスロット数が「２」に設定されている。そして、一つのスロット２２内の被覆導体線束４は、当該スロット２２から６スロット離れて配置された他のスロット２２内の被覆導体線束４に接続されている。図１では一対のスロット２２間を結ぶ被覆導体線束４の部分のみを示しているが、実際には全てのスロット２２について同様に、ステータコア２から軸方向Ｌに突出した被覆導体線束４の部分が、スロット２２間を結んで周方向Ｃに延びるように配置される。このようにステータコア２から突出する被覆導体線束４の部分が集まってコイルエンド部が形成される。ここで、コイルエンド部は、ステータコア２から軸方向Ｌの外側へ突出したコイル３の部分を指す。このコイルエンド部における被覆導体線束４の具体的な配置構成は、重ね巻や波巻等の具体的なコイル３の巻き方によって異なる。なお、本願発明においては、上記のとおり、コイル３の巻き方を自由に選択することが可能である。

４．ステータの製造方法
次に、本実施形態に係るステータ１の製造方法について説明する。図５は、本実施形態に係るステータ１の製造工程を順に説明するための図である。なお、図５及びこれを用いた以下の説明では、ステータコア２が備える複数のスロット２２の中の一つのみを対象とするが、他のスロット２２についても同様の工程を実行することにより、ステータ１を製造することができる。まず、図５（ａ）に示すように、複数本の被覆導体線束４をスロット２２内に挿入する。ここでは、複数本の被覆導体線束４を、１本ずつ順に径方向開口部２２ｂから挿入する。これにより、被覆導体線束４は、径方向Ｒの内側から外側へ向って径方向開口部２２ｂを介してスロット２２内へ挿入される。ところで、本実施形態では、被覆導体線束４の断面形状を円形とした状態での当該断面形状の直径Ｄが、スロット２２の径方向開口部２２ｂの周方向Ｃの開口幅Ｗよりも大きい。従って、被覆導体線束４を径方向開口部２２ｂからスロット２２内へ挿入する際には、被覆導体線束４の断面形状を変形させて当該被覆導体線束４の周方向Ｃの幅を開口幅Ｗ以下とした状態で挿入する。このように、被覆導体線束４の直径を径方向開口部２２ｂの開口幅Ｗよりも大きくしているので、被覆導体線束４のステータコア２への巻き付け回数を少なく抑え、巻き付け工程を効率化することが可能になっている。

その後、図５（ｂ）に示すように、スロット２２内に全て（ここでは６本）の被覆導体線束４が挿入されると、それら複数本の被覆導体線束４を、スロット２２の径方向開口部２２ｂから押圧する。ここでは、押圧ジグ５を径方向開口部２２ｂから挿入して被覆導体線束４を径方向Ｒ外側へ向って押圧する。これにより、スロット２２内の複数本の被覆導体線束４を、当該スロット２２の形状に合わせて変形させ、当該被覆導体線束４とスロット２２の内壁面２２ａとの隙間及び複数本の被覆導体線束４どうしの隙間を小さくする。そして最後に、図５（ｃ）に示すように、閉塞部材２５をスロット２２の径方向開口部２２ｂに挿入する。ここでは、スロット２２内の複数本の被覆導体線束４における最も径方向開口部２２ｂ側（径方向Ｒ内側）の面とティース２３の周方向突出部２３ｂとの間に閉塞部材２５を配置する。例えば、平板状の閉塞部材２５は、スロット２２の軸方向開口部２２ｃから軸方向Ｌに沿って挿入することができる。このように閉塞部材２５を配置することにより、スロット２２内に配置された被覆導体線束４が径方向開口部２２ｂから飛び出すことを抑制できる。そして、複数本の被覆導体線束４が、径方向開口部２２ｂ側から押圧された状態での形状を保って配置される。なお、上記のとおり、閉塞部材２５を備えない構成としても好適である。以上のようにして、各スロット２２の中に配置された複数本の被覆導体線束４のそれぞれは、同じスロット２２内の他の被覆導体線束４と比べて断面形状が異なるものとなっている。

５．その他の実施形態
最後に、本発明のその他の実施形態について説明する。なお、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記の実施形態では、図２及び図５に示すように、スロット２２内の隣り合う被覆導体線束４どうしの接触面が、径方向Ｒに直交する方向（周方向Ｃ）に延びる面となっている場合を例として説明した。しかし、現実には、隣り合う被覆導体線束４どうしの接触面がこのように整然と配置されることは少なく、例えば図６に示すように、スロット２２内の隣り合う被覆導体線束４どうしの接触面が、無作為に様々な方向を向くように配置される場合も多いと考えられる。この場合、同じスロット２２の中に配置された複数本の被覆導体線束４は、断面形状がそれぞれ大きく異なるものとなる。このような構成であっても、上記の実施形態と同様に、複数本の被覆導体線束４が径方向開口部２２ｂ側から押圧された状態での形状を保って配置されることにより、スロット２２内の隙間を小さく抑えることができ、コイル３の占積率を高めることができる。したがって、このような構成も本発明の好適な実施形態の一つである。

（２）上記の実施形態では、各ティース２３の２つの側面２３ａが互いに平行な平行ティースとし、スロット２２の周方向Ｃの幅が径方向Ｒの外側へ向うに従って次第に広くなるように形成されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこのような構成に限定されない。例えば、図７に示すように、スロット２２の周方向Ｃの幅が径方向Ｒの位置に関わらず一定とされた、いわゆる平行スロットとすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合、各スロット２２の内壁面２２ａは、周方向Ｃに互いに対向すると共に互いに平行に形成された２つの平面を有する。なお、図７の例では、スロット２２は、内壁面２２ａにおける径方向Ｒ外側の部分に、径方向Ｒに直交する平面を有するように形成されている。また、図８に示すように、スロット２２の周方向Ｃの幅が径方向Ｒの外側へ向うに従って次第に狭くなるように形成することも可能である。この場合、各スロット２２の内壁面２２ａは、周方向Ｃに互いに対向すると共に径方向Ｒの外側へ向うに従って互いの間隔が狭くなるように形成された２つの平面を有する。

（３）上記の実施形態では、各ティース２３が先端部に周方向突出部２３ｂを備え、各スロット２２の径方向開口部２２ｂの開口幅Ｗが他の部分に比べて狭く形成された、いわゆるセミオープンスロットである構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこのような構成に限定されない。例えば、図９に示すように、各ティース２３の先端部に周方向突出部２３ｂが形成されておらず、スロット２２の内壁面２２ａが平面のまま径方向開口部２２ｂまで連続している構成とすること、すなわちスロット２２をいわゆるオープンスロットとすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合において、径方向開口部２２ｂを塞ぐためのウェッジ等の閉塞部材２５が設けられてもよいが、図９に示すように、このような閉塞部材２５を備えない構成としてもよい。

（４）上記の実施形態では、各スロット２２内に配置される複数本（６本）の被覆導体線束４の全部が径方向Ｒに沿って一列に並ぶように配置されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこのような構成に限定されない。各スロット２２内に配置される複数本の被覆導体線束４が、径方向Ｒに沿った列を周方向Ｃに複数列有するように配置された構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。例えば、図１０に示すように、各スロット２２内に、１２本の被覆導体線束４が、径方向Ｒに沿った６本の被覆導体線束４による列を周方向Ｃに隣接して２列有するように配置された構成としても好適である。

（５）図２及び図６〜図１０に示すように、上記の実施形態では、各スロット２２内に配置された複数本の被覆導体線束４の全てが内壁面２２ａに面接触している構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこのようなものに限定されず、各スロット２２内に配置された複数本の被覆導体線束４の中の一部のみが、スロット２２の内壁面２２ａに沿った形状の部分を有し、当該部分において内壁面２２ａに面接触で接触している構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。例えば、図１０に示す例から更に被覆導体線束４の周方向Ｃの配列数を増やし、被覆導体線束４が周方向Ｃに３列以上並ぶように配列しても好適である。このような構成とした場合、一部の被覆導体線束４は他の被覆導体線束４と接するだけで、スロット２２の内壁面２２ａには接しない位置に配置される。この場合においても、各スロット２２内に配置される複数本の被覆導体線束４の内の隣り合う被覆導体線束４は、互いに接するように配置される。

（６）上記の実施形態では、被覆導体線束４の断面形状を円形とした状態での当該断面形状の直径Ｄが、スロット２２の径方向開口部２２ｂの開口幅Ｗよりも大きい構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこのような構成に限定されない。すなわち、被覆導体線束４の断面形状を円形とした状態での当該断面形状の直径Ｄが、スロット２２の径方向開口部２２ｂの開口幅Ｗより小さく設定されていることも、本発明の好適な実施形態の一つである。

（７）上記の実施形態では、スロット２２の内壁面２２ａに設けられるスロット絶縁部２４が、絶縁粉体塗装により形成されている場合を例として説明した。しかし、スロット絶縁部２４の構成はこれに限定されない。例えば、スロット絶縁シートをスロット２２の内壁面２２ａに沿って配置することにより、スロット絶縁部２４を形成することも、本発明の好適な実施形態の一つである。このようなスロット絶縁シートを用いる場合、スロット２２の径方向開口部２２ｂにまでスロット絶縁部２４を形成する必要がなく、基本的には被覆導体線束４が配置される領域だけにスロット絶縁部２４が形成される。このようなスロット絶縁部２４の構成の一例を図７に示している。また、図示は省略するが、スロット２２の内壁面２２ａにスロット絶縁部２４が設けられない構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合であっても、被覆導体線束４は、外周面が絶縁被覆材４３により被覆されているため、ステータコア２との間の電気的絶縁性は確保される。

（８）上記の実施形態では、導体線４１が断面円形状のものである場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこのような構成に限定されない。導体線４１の延在方向に直交する断面の形状を、例えば、四角形状、三角形状、五角形状、六角形状、八角形状等の各種多角形状とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。

（９）上記の実施形態では、複数のスロット２２が径方向Ｒの内側に開口する径方向開口部２２ｂを備える構成を例として説明した。このような構成は、ステータ１に対して径方向Ｒの内側にロータが配置されるインナーロータ型の回転電機に適している。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、複数のスロット２２が径方向Ｒの外側に開口する径方向開口部を備える構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。このような構成は、ステータ１に対して径方向Ｒの外側にロータが配置されるアウターロータ型の回転電機に適している。また、本発明は、これらのラジアルギャップ型の回転電機に限らず、アキシャルギャップ型の回転電機にも好適に利用可能である。

本発明は、複数のスロットを有するステータコアと当該ステータコアに取り付けられたコイルとを有する回転電機用ステータに好適に利用可能である。

１：ステータ（回転電機用ステータ）
２：ステータコア
３：コイル
４：被覆導体線束
２１：コア基準面
２２：スロット
２２ｂ：径方向開口部（スロットの開口部）
２２ａ：スロットの内壁面
２３：ティース
２３ａ：ティースの側面
４１：導体線
４２：導体線束
４２ａ：導体線束の外周
４３：絶縁被覆材
Ｗ：スロット開口部の開口幅
Ｄ：被覆導体線束の円形断面の直径
Ａ：被覆導体線束の延在方向
Ｇ：被覆導体線束の内部の隙間
Ｌ：軸方向
Ｃ：周方向

Claims (7)

1. 複数のスロットを有するステータコアと当該ステータコアに取り付けられたコイルとを有する回転電機用ステータであって、
   前記コイルは、被覆導体線束を前記ステータコアに巻き付けて構成され、
   前記被覆導体線束は、導体線を複数本集合させてなる導体線束の外周を、可撓性を有する絶縁被覆材により被覆した構造を有し、
   前記導体線は裸線であり、
   前記導体線束は、複数本の前記裸線が撚って束ねられて構成され、
   前記スロットのそれぞれの中に、複数本の前記被覆導体線束が配置され、当該複数本の被覆導体線束の内の隣り合う被覆導体線束が互いに接するように配置され、
   前記スロット内において、前記複数本の裸線は、その延在方向に直交する断面が円形状であり、前記絶縁被覆材の中で相対移動が可能となっており、
   前記被覆導体線束の延在方向に直交する断面の形状は、前記スロット内において前記複数本の裸線が前記絶縁被覆材の中で相対移動することで変形可能である、回転電機用ステータ。
2. 同じ前記スロットの中に配置された複数本の前記被覆導体線束は、前記被覆導体線束の延在方向に直交する断面の形状がそれぞれ異なる請求項１に記載の回転電機用ステータ。
3. 前記スロットのそれぞれの中に配置された複数本の前記被覆導体線束の中の少なくとも一部が、前記スロットの内壁面に沿った形状の部分を有し、当該部分において前記内壁面に面接触で接触している請求項１又は２に記載の回転電機用ステータ。
4. 前記被覆導体線束の延在方向に直交する断面を円形とした状態での当該断面の直径が、前記被覆導体線束の延在方向に直交する面内における前記スロットの開口部の開口幅よりも大きい請求項１から３のいずれか一項に記載の回転電機用ステータ。
5. 前記スロットの中において、複数本の前記被覆導体線束が、それらの延在方向に直交する方向に開口する前記スロットの開口部側から押圧された状態での形状を保って配置されている請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機用ステータ。
6. 前記スロットは、前記ステータコアの円筒状のコア基準面の軸方向に延びると共に前記コア基準面の周方向に複数分散配置され、
   前記ステータコアは、隣接する２つの前記スロットの間に形成される複数のティースを有し、
   前記ティースのそれぞれにおける周方向を向く２つの側面が、互いに平行である請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機用ステータ。
7. 円筒状のコア基準面の周方向に複数のスロットが分散配置されていると共に前記スロットのそれぞれが前記コア基準面の径方向一方側に向かう方向を開口方向とする径方向開口部を有しているステータコアを用い、当該ステータコアに被覆導体線束を巻き付けて、回転電機用ステータを製造する回転電機用ステータの製造方法であって、
   前記被覆導体線束として、断面形状が変形可能であって、当該断面形状を円形状とした状態での直径が前記径方向開口部の前記周方向の幅である開口幅よりも大きいものを用い、前記開口幅に平行な方向の線幅である周方向線幅が前記開口幅以下となった状態の前記被覆導体線束を、前記径方向開口部から前記スロット内に挿入する工程と、
   前記スロット内に挿入された前記被覆導体線束を前記径方向開口部側から押圧して、前記被覆導体線束の断面形状を変形させる工程と、を備える回転電機用ステータの製造方法。

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