JP6486545B2 - 回転電機のステータ、これを用いた回転電機、および回転電機のステータの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、回転電機のステータ、これを用いた回転電機、および回転電機のステータの製造方法に関するものである。

回転電機のステータには、プレス等で打ち抜かれた薄板状の珪素鋼板を複数枚積層して、カシメや溶接等により一体化した構造の積層鉄心が使用されている。そして、ステータに巻線を高密度に巻くことで、回転電機の高効率化や大容量化、さらに小形化を図ることができる。作業性を向上させるため、ステータ鉄心を複数個に分割化した分割鉄心が採用されている。例えば、バックヨーク部同士が折り曲げ可能に連結されており、２個のユニットコアを１組として連続して巻線を施し、これを３組環状に配置されたステータが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
このステータでは、バックヨーク部同士が折り曲げ可能に連結することで、各磁極片にコイルを切断せずに連続して巻き付けることで、巻線端末部の接続回数を削減して、製作コストを低減できる。

特開２０１０−２４６３５２号公報（段落［００１１］、［００１２］および図１、２）

しかし、特許文献１開示発明を例えば４ティースのステータに適用して、各磁極片を環状に配置した場合、バックヨーク部が円弧形状になり、ティース部に巻線する際に、巻線機の作動範囲がバックヨーク部で制約を受ける。このため、さらに高い占積率が要求される回転電機においては、巻線作業に工夫が必要であった。

この発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、ティース部間のスペースを広く取ることができる回転電機のステータ、これを用いた回転電機、および回転電機のステータの製造方法を提供することを目的とする。

この発明に係る回転電機のステータは、環状に配置された複数個の磁極片と継鉄片とを備え、磁極片は、環状の外周部に沿って配置されたバックヨーク部と、バックヨーク部から環状の中心方向に伸長するティース部を有し、磁極片は、４以上の偶数個からなり、磁極片のバックヨーク部は、磁極片の積層方向に垂直に伸びており、少なくとも一対の隣接する前記磁極片間に少なくとも一つの前記継鉄片を有し、前継鉄片は、環状の外周部に沿って配置されたバックヨーク部のみを有し、少なくとも一対の隣接する磁極片間に少なくとも一つの継鉄片を有し、磁極片と継鉄片とが折り曲げ可能に連結され、磁極片のバックヨーク部の長手方向の両端面が環状の中心軸に対して形成する角度は、継鉄片のバックヨーク部の長手方向の両端面が環状の中心軸に対して形成する角度より大きいものである。
この発明に係る回転電機のステータは、環状に配置された複数個の磁極片と継鉄片とを備え、磁極片は、環状の外周部に沿って配置されたバックヨーク部と、バックヨーク部から環状の中心方向に伸長するティース部を有し、磁極片は、４以上の偶数個からなり、磁極片のバックヨーク部は、磁極片の積層方向に垂直に伸びており、継鉄片との継ぎ目においてもコイルが巻き付けられるバックヨーク部の径方向内面が、ほぼ傾斜のない平坦な面であり、少なくとも一対の隣接する前記磁極片間に少なくとも一つの前記継鉄片を有し、前継鉄片は、環状の外周部に沿って配置されたバックヨーク部のみを有し、少なくとも一対の隣接する磁極片間に少なくとも一つの継鉄片を有し、磁極片と継鉄片とが折り曲げ可能に連結され、磁極片のバックヨーク部の長手方向の両端面が環状の中心軸に対して形成する角度は、継鉄片のバックヨーク部の長手方向の両端面が環状の中心軸に対して形成する角度より大きいものである。

この発明に係る回転電機は、上記回転電機のステータと回転電機のステータ内に回転可能に設けられたロータとを備えたものである。

この発明に係る回転電機のステータの製造方法は、環状に配置された複数個の磁極片と継鉄片とを備え、磁極片は環状の外周部に沿って配置されたバックヨーク部と、バックヨーク部から環状の中心方向に伸長するティース部とを有し、継鉄片は環状の外周部に沿って配置されたバックヨーク部のみを有し、磁極片は、４以上の偶数個からなり、磁極片のバックヨーク部は、磁極片の積層方向に垂直に伸びており、磁極片と継鉄片は交互に環状に配置されている回転電機のステータにおいて、磁極片のバックヨーク部の長手方向の両端面が環状の中心軸に対して形成する角度は、継鉄片のバックヨーク部の長手方向の両端面が環状の中心軸に対して形成する角度より大きく、磁極片のバックヨーク部の背面と継鉄片のバックヨーク部の背面とが一直線上に展開できるように磁極片と継鉄片とを折り曲げ可能に連結して打ち抜き、軸方向に積層して固定する打ち抜き工程と、継鉄片を保持しながらティース部にコイルを巻き付け、継鉄片の環状の中心側の面に渡り線を沿わせて、隣接するティース部に連続して巻線する巻線工程と、ティース部にコイルが巻き付けられた磁極片と継鉄片を環状に折り曲げて、付き合わされる端面を結合し、一体化するコア閉じ工程と、とから成るものである。

この発明に係る回転電機のステータによれば、バックヨーク部とティース部を有する磁極片とバックヨーク部のみを有する継鉄片とから構成されるため、ティース部間のスペースを広く取ることができる。

この発明に係る回転電機によれば、バックヨーク部とティース部を有する磁極片とバックヨーク部のみを有する継鉄片とから構成される回転電機のステータを用いているため、ティース部間のスペースを広く取ることができる。

この発明に係る回転電機のステータの製造方法によれば、バックヨーク部とティース部を有する磁極片とバックヨーク部のみを有する継鉄片とから構成されるため、ティース部間のスペースを広く取ることができる。

この発明の実施の形態１に係る電動機の回転電機のステータの構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態１の回転電機のステータに係る磁極片、継鉄片の板取図である。 この発明の実施の形態１の回転電機のステータに係る巻線作業の説明図である。 この発明の実施の形態１の回転電機のステータに係る連結時の嵌合説明図である。 この発明の実施の形態１の回転電機のステータに係る比較例の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態１の回転電機のステータに係る比較例の磁極片の板取図である。 この発明の実施の形態１の回転電機のステータに係る比較例の巻線作業の説明図である。 この発明の実施の形態１の回転電機のステータに係る磁極片と継鉄片との関係説明図である。 この発明の実施の形態１の回転電機のステータに係る磁極片と継鉄片との関係説明図である。 この発明の実施の形態１の回転電機のステータの製造方法に係るフローチャートである。 この発明の実施の形態１の回転電機のステータに係る他の構成例を示す断面図である。 この発明の実施の形態１の回転電機のステータに係る他の構成例を示す断面図である。 この発明の実施の形態２の回転電機のステータに係る巻線作業の説明図である。 この発明の実施の形態２の回転電機のステータに係る比較例の巻線作業の説明図である。 この発明の実施の形態３の回転電機のステータに係る連結手段の説明図である。 この発明の実施の形態４の回転電機のステータに係る構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態５の回転電機の構成を示す断面図である。

実施の形態１．
実施の形態１は、磁極片と継鉄片とから構成される回転電機のステータ、および打ち抜き工程と、巻線工程と、コア閉じ工程とを備える回転電機のステータの製造方法に関するものである。

以下、本願発明の実施の形態１に係る回転電機のステータの構成、および回転電機のステータの製造方法について、回転電機のステータの構成を示す断面図である図１、磁極片、継鉄片の板取図である図２、巻線作業の説明図である図３、連結時の嵌合説明図である図４、比較例の構成を示す断面図である図５、比較例の磁極片の板取図である図６、比較例の巻線作業の説明図である図７、磁極片と継鉄片との関係説明図である図８〜図９、回転電機のステータの製造方法に係るフローチャートである図１０、および回転電機のステータの他の構成例の断面図である図１１〜図１２に基づいて説明する。

まず、実施の形態１の回転電機のステータ構成を図１に基づいて説明する。図１は、回転電機のステータ１の構成を示す断面図である。
実施の形態１では、各４個の磁極片２と継鉄片３とから構成される回転電機のステータ１を例として説明する。
磁極片２は、薄板の電磁鋼板を軸方向に沿って複数枚積層する構造である。磁極片２は、積層方向に対して垂直方向に延びるバックヨーク部４Ａとバックヨーク部４Ａからステータ径方向内側に向けて突出したティース部５を有する。
継鉄片３は、薄板の電磁鋼板を軸方向に沿って複数枚積層する構造である。継鉄片３は、積層方向に対して垂直方向に延びるバックヨーク部４Ｂだけを有する。
なお、磁極片２のバックヨーク部を４Ａ、継鉄片３バックヨーク部を４Ｂと区別しているが、特に区別する必要がない場合は、適宜バックヨーク部４と記載する。

磁極片２と継鉄片３は交互に環状に配置されており、互いに隣接するバックヨーク部４Ａおよび４Ｂの外周の薄肉部６により折り曲げ可能に連結されている。ただし、互いに隣接するバックヨーク部４Ａ、４Ｂのうち、１カ所だけは連結されておらず、一方に結合凸部７、もう一方に結合凹部８を設けて、お互いに突き合わされている。
すなわち、回転電機のステータ１は、環状に配置された複数個の磁極片２と継鉄片３とを備え、磁極片２は、環状の外周部に沿って配置されたバックヨーク部４Ａと、バックヨーク部４Ａから環状の中心方向に伸長するティース部５とを有している。継鉄片３は、環状の外周部に沿って配置されたバックヨーク部４Ｂのみを有している。
インシュレータ９が磁極片２のティース部５の周りを覆っており、コイル１０がインシュレータ９の周りに巻かれている。
なお、ここでは環状と表現したが、図１の断面図からも明らかなように、ここでいう環状とは、断面が完全な円形である環状のみに限るものではない。例えば、略４角形、略６角形、略８角形、および、その他の多角形等で広く環状である場合を含む概念である。
また、図１において、矢印Ｈは磁束が流れる方向を示している。他の図においても、同様に矢印Ｈは磁束が流れる方向を示している。

次に回転電機のステータ１に係る磁極片２および継鉄片３を電磁鋼板３１から製作するための板取および打ち抜きについて説明する。
図２は回転電機のステータ１のために、帯状の電磁鋼板３１から鋼板片３２を板取りする場合の板取図である。
また、図２において、矢印Ｊは電磁鋼板３１の送り方向を示している。他の図においても、同様に矢印Ｊは電磁鋼板３１の送り方向を示している。なお、電磁鋼板３１の送り方向Ｊと電磁鋼板３１の圧延方向Ｊは一致している。
鋼板片３２は、磁極片２および継鉄片３から成り、磁極片２のバックヨーク部４Ａの長手方向と継鉄片３のバックヨーク部４Ｂの長手方向が一致している。鋼板片３２の長手方向、すなわち磁極片２と継鉄片３とのバックヨーク部４Ａ、４Ｂの長手方向が、電磁鋼板３１の送り方向Ｊと一致しており、電磁鋼板３１の送り方向Ｊに対して垂直方向に、鋼板片３２が２個並列に配置されている。
このとき、二つの鋼板片３２は、両鋼板片３２が有するティース部５が対向するように配置されるとともに、一方の鋼板片３２のティース部５とティース部５の間に、もう一方の鋼板片３２のティース部５が収まるようにして、並列配置される。

図２に示されているように、電磁鋼板３１上に配置された２つの鋼板片３２が打ち抜かれる。帯状の電磁鋼板３１から打ち抜かれた鋼板片３２は、自動的に所定枚数積層され、カシメにより固定されて、回転電機のステータ１の磁極片２および継鉄片３が構成される。
その後、絶縁材から成るインシュレータ９が、磁極片２のティース部５の外周に一体成型される。
なお、図２において、Ａ０は、斜線部の面積、即ち１つの鋼板片３２の面積である。

次に回転電機のステータ１に係る巻線作業について説明する。
図３は回転電機のステータ１を形成する場合、自動巻線機２１を使用して行う巻線作業の説明図である。図３（ａ）は、巻線作業中の磁極片２、継鉄片３および自動巻線機２１の上面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＸ−Ｘ’断面図である。
なお、巻線状態を分かり易くするために、４個の磁極片２のティース部５にコイル１０を巻き付けた状態を示し、巻線が施されたティース部５は断面を示している。
以降の説明を分かり易くするために、図３（ａ）において、左端の磁極片２を第１の磁極片２、順次第２の磁極片２、第３の磁極片２、そして右端の磁極片２を第４の磁極片２と記載する。

自動巻線機２１は、巻線前の磁極片２および継鉄片３を固定するための固定治具２２、コイル供給巻付用のフライヤ２３を備える。固定治具２２は、ベース部２４、押さえ板２５、ネジ２６、およびガイド用ピン２７を備える。
磁極片２のバックヨーク部４Ａの長手方向と継鉄片３のバックヨーク部４Ｂの長手方向が一致する形態でベース部２４の軸方向端面に設置される。図３（ｂ）に示されているように、継鉄片３の径方向外側の端面とベース部２４とを面接触させることで位置決めさせる。押さえ板２５は、継鉄片３のバックヨーク部４Ｂをベース部２４に軸方向に板挟みして固定するためのものである。押さえ板２５とベース部２４とで、継鉄片３のバックヨーク部４Ｂを挟み込んで、ネジ２６で固定される。

ガイド用ピン２７は、巻線時、各磁極片２のティース部５に巻き回されるコイル１０を接続する渡り線２０をガイドするためのものである。ガイド用ピン２７は、磁極片２と継鉄片３を接続する折り曲げ部の回転中心付近に位置するようにベース部２４に設置される。フライヤ２３は、回転軸Ｂが磁極片２のティース部５の長手方向と一致するように配置され、磁極片２のティース部５の長手方向と一致する方向Ｃにスライド動作し、また、磁極片２のバックヨーク部４Ａの長手方向と一致する方向Ｄにもスライド動作する。

第１の磁極片２のティース部５への巻線作業が終わった後、フライヤ２３を方向Ｄにスライド移動させ、隣接する巻線していない第２の磁極片２のティース部５とフライヤ２３の回転軸Ｂが対向する位置まで移動させる。このとき、第１の磁極片２のティース部に巻回したコイル１０の巻き終わり部分を切断することなく、これを渡り線２０として、固定治具２２が有するガイド用ピン２７の外側に沿わせる。続いて、コイル１０を第２の磁極片２のティース部５に対して第１のティース部５に巻き付けた方向とは逆方向にコイル１０を巻き付ける。上記説明のようにして、順次、第１の磁極片２のティース部５から第４の磁極片２のティース部５まで巻線作業を行う。

次に磁極片２のティース部の巻線作業終了後、コアを閉じて一体化し、回転電機のステータ１を完成する作業について説明する。
図４は、巻線作業終了後の各４個の磁極片２および継鉄片３を、巻線作業時の直線形状から環状に折り曲げて変形させているときの図である。各磁極片２のティース部５の自由端側の先端部を芯金３０に順次押し当て、磁極片２および継鉄片３を巻線時の直線形状から環状に折り曲げていく。
環状に閉じる際に突き合わされる磁極片２と継鉄片３の端面には、それぞれ結合凸部７と結合凹部８が形成されており、周方向からの挿入により両端面が嵌合される。嵌合後、結合凸部７と結合凹部８との嵌合部の外周側から、例えばＴＩＧ（ｔｕｎｇｓｔｅｎ ｉｎｅｒｔ ｇａｓ）溶接のような溶接手段によって突き合わせた端面同士を結合して一体化する。これで、コア閉じ作業が終了し、回転電機のステータ１が完成する。
結合凸部７と結合凹部８とを突き合わせ面に設けることで、突き合わせたときの半径方向のガタを抑制でき、内径真円度を向上できる。

次に、磁極片２と継鉄片３とから構成される回転電機のステータ１の特徴を明確にするために、比較例との対比を行う。
図５は比較例の回転電機のステータ１０１の構成を示す断面図である。回転電機のステータ１０１は、４個の磁極片１０２のみを有する。磁極片１０２は、薄板の電磁鋼板を軸方向に沿って複数枚積層する構造であり、積層方向に対して垂直方向に延びるバックヨーク部１０４とバックヨーク部１０４から環状の中心方向に伸長するティース部１０５を有する。コイル１１０がティース部１０５を覆っているインシュレータの周りに巻かれている。磁極片１０２は、互いに隣接するバックヨーク部１０４の外周の薄肉部１０６により折り曲げ可能に連結されている。
なお、図５において、矢印Ｈは磁束が流れる方向を示している。

図６は、回転電機のステータ１０１のために、帯状の電磁鋼板３１から鋼板片１３２を板取りする場合の板取図である。鋼板片１３２は、それぞれの磁極片１０２のバックヨーク部１０４の長手方向が一致している形状である。鋼板片１３２は、磁極片１０２のバックヨーク部１０４の長手方向が電磁鋼板３１の送り方向Ｊと一致しており、電磁鋼板３１の送り方向Ｊに対して垂直方向に２個並列配置されている。
図２で説明した回転電機のステータ１と同様に、二つの鋼板片１３２は、両鋼板片１３２が有するティース部１０５が対向するように配置される。そして、一方の鋼板片１３２のティース部１０５とティース部１０５の間に、もう一方の鋼板片１３２のティース部１０５が収まるようにして、二つの鋼板片１３２は並列配置されて、打ち抜かれる。
なお、図６において、Ｂ０は、斜線部の面積、即ち１つの鋼板片１３２の面積である。

ここで、実施の形態１の回転電機のステータ１と比較例の回転電機のステータ１０１の磁性材料使用率の差異を図２および図６に基づいて説明する。
図２に示す実施の形態１の回転電機のステータ１の板取り配置では、鋼板片３２の面積をＡ０とすると、材料使用率（２Ａ０／（Ｌ１×Ｌ２））は３７．８％である。
これに対して、図６に示す比較例の回転電機のステータ１０１の板取り配置では、鋼板片１３２の面積をＢ０とすると、材料使用率（２Ｂ０／（Ｌ３×Ｌ４））は３６．７％である。
このように、磁極片２と継鉄片３とから構成される実施の形態１の回転電機のステータ１の方が、磁極片１０２のみから構成される比較例の回転電機のステータ１０１に比較して、高い材料使用率が得られる。
この理由は、図２の板取り配置では、図６の板取り配置と比較して、磁極片２と継鉄片３の各バックヨーク部４Ａ、４Ｂの長手方向が電磁鋼板３１の圧延方向Ｊに一致する量が大きいからである。

また、図２に示した回転電機のステータ１の板取り配置では、図１の磁極片２と継鉄片３のバックヨーク部４を流れる磁束の方向Ｈと電磁鋼板の圧延方向Ｊが一致している。
これに対して、図６に示した比較例の回転電機のステータ１０１の板取り配置では、図５の磁極片１０２のバックヨーク部１０４を流れる磁束の内磁束の方向が電磁鋼板３１の圧延方向Ｊと一致している量は、回転電機のステータ１の場合に比較して少ない。
一般的に、圧延方向とこれに直交する方向では、圧延方向の方が磁気抵抗は小さく、鉄損を低減することができる。このため、実施の形態１の回転電機のステータ１の板取り配置の方が、比較例の回転電機のステータ１０１の板取り配置に比較して、良好な磁気特性の磁極片２および継鉄片３が得られる。

図７は比較例の回転電機のステータ１０１において、自動巻線機２１を使用して行う巻線作業の説明図である。なお、図７では、固定治具は省略している。
磁極片１０２のティース部１０５に巻線作業しているとき、磁極片１０２のティース部５のバックヨーク部１０４側に巻線しようとすると、フライヤ２３の旋回面Ｑとバックヨーク部１０４が干渉する。このため、フライヤ２３だけを用いてこの部位に巻線することは難しい。
これに対して、実施の形態１の回転電機のステータ１では、図３で明らかなように磁極片２のティース部５に巻線作業をする時、継鉄片３のバックヨーク部４Ｂはフライヤ２３の旋回面Ｑよりも外側に位置している。このため、継鉄片３のバックヨーク部４Ｂがフライヤ２３に干渉することを確実に避けることができる。これにより、磁極片２のティース部５のバックヨーク部４Ａ側への整列巻きが容易にでき、かつ高速巻線が可能となる。

また、実施の形態１の回転電機のステータ１の巻線時の各磁極片２のティース部５間ピッチＥ１（図３）と、比較例の回転電機のステータ１０１に係る巻線時の各磁極片１０２のティース部１０５間ピッチＥ２（図７）を比較すると、Ｅ１＞Ｅ２である。このため、磁極片２のティース部５に巻線する際、隣接する磁極片２のティース部５が、フライヤ２３と干渉することを避けやすい。

次に、実施の形態１の回転電機のステータ１に係る磁極片２と継鉄片３との関係について、図８および図９に基づいて説明する。図８、図９において、薄肉部６に対応する部分を継ぎ目１１としている。
図８は、回転電機のステータ１を構成する磁極片２のバックヨーク部４Ａと継鉄片３バックヨーク部４Ｂの周方向の長さ、つまり継ぎ目１１の間隔が異なっている場合を示している。ここで、図８（ａ）は回転電機のステータ１の構成を示す断面であり、図８（ｂ）は巻線時の配置形状を示している。
図８（ａ）において、磁極片２の両端の継ぎ目１１と中心軸により形成される角度はθ１であり、継鉄片３の両端の継ぎ目１１と中心軸により形成される角度はθ２である。ここで、磁極片２と継鉄片３は、θ１＞θ２となるように配置されている。
このため、図８（ｂ）に示すように、インシュレータ９のバックヨーク側の背面に磁極片２のバックヨーク部４Ａが存在する。したがって、磁極片２のバックヨーク部４Ａの長手方向と継鉄片３のバックヨーク部４Ｂの長手方向が一致するように配置して、磁極片２のティース部５にコイルを巻き付ける際、インシュレータ９のバックヨーク側への倒れを抑制できる。

一方、図９は、回転電機のステータ１を構成する磁極片２のバックヨーク部４Ａと継鉄片３バックヨーク部４Ｂの周方向の長さ、つまり継ぎ目１１の間隔は等しい場合を示している。ここで、図９（ａ）は回転電機のステータ１の構成を示す断面であり、図９（ｂ）は巻線時の配置形状を示している。
図９（ａ）において、磁極片２の両端の継ぎ目１１と中心軸により形成される角度はθ３であり、継鉄片３の両端の継ぎ目１１と中心軸により形成される角度はθ４である。ここで、磁極片２と継鉄片３は、θ３＝θ４となるように配置されている。
このため、図９（ｂ）に示すように、インシュレータ９のバックヨーク側の背面の一部には磁極片２のバックヨーク部４Ａが存在しない。したがって、磁極片２のバックヨーク部４Ａの長手方向と継鉄片３のバックヨーク部４Ｂの長手方向が一致するように配置して、磁極片２のティース部５にコイルを巻き付ける際、背面にバックヨーク部４Ａがない部分では、インシュレータ９のバックヨーク側への倒れが生じる。

したがって、実施の形態１の回転電機のステータ１では、磁極片２と継鉄片３はθ１＞θ２となるように配置されており、図８の構成のように磁極片２のバックヨーク部４Ａの周方向の長さを継鉄片３バックヨーク部４Ｂの周方向の長さより大きくする。

次に上記で説明した本実施の形態１の回転電機のステータの製造方法について、図１０のフローチャートに基づいて説明する。
なお、本実施の形態１の回転電機のステータの製造方法は、磁極片２と継鉄片３とから構成される回転電機のステータ１の製造方法であって、以下のステップ１（Ｓ０１）からステップ３（Ｓ０３）の工程から成るものである。

ステップ１（Ｓ０１）の打ち抜き工程では、磁極片２のバックヨーク部４Ａの長手方向と継鉄片３のバックヨーク部４Ｂの長手方向が電磁鋼板３１の圧延方向Ｊに一致するように配置して薄板を磁極片２と継鉄片３とを折り曲げ可能に連結して打ち抜き、この薄板を所定枚数軸方向に積層して、カシメにて固定することで、磁極片２と継鉄片３とが形成される。

ステップ２（Ｓ０２）の巻線工程では、磁極片２のティース部５に自動巻線機を使用してコイル１０を巻き付ける。

ステップ３（Ｓ０３）のコア閉じ工程では、磁極片２のティース部５にコイル１０が捲き付けられた直線状の磁極片２と継鉄片３とを、環状に折り曲げて、磁極片２と継鉄片３の端面の結合凸部７と結合凹部８とを嵌合し、端面同士を溶接で結合して一体化する。

以上、実施の形態１では、各４個の磁極片と継鉄片とから構成される回転電機のステータを例にとり説明したが、磁極片２と継鉄片３の数は、各４個に限られず、６個であっても、８個であっても、または、それ以上であってもよい。
以上は、磁極片２と継鉄片３とは薄板の電磁鋼板を軸方向に沿って複数枚積層する構造であることを想定して説明した。しかし、磁極片２は継鉄片３とは、ブロックであってもよい。

次に、他の構成例を図１１、図１２に基づいて説明する。なお、区別するために、図１１において、回転電機のステータ７１、磁極片７２、継鉄片７３、磁極片７２のバックヨーク部７４Ａ、継鉄片７３のバックヨーク部７４Ｂおよび磁極片７２のティース部７５としている。また、図１２において、回転電機のステータ８１、磁極片８２、継鉄片８３、磁極片８２のバックヨーク部８４Ａ、継鉄片８３のバックヨーク部８４Ｂおよび磁極片８２のティース部８５としている。
以上は、磁極片と継鉄片の数が同数である場合、すなわち、磁極片と継鉄片とが交互に環状に配置されている場合についての説明であった。しかし、図１１に示したように、磁極片７２と磁極片７２との間に継鉄片７３が複数個存在する箇所がある場合、すなわち、磁極片に対し継鉄片の数が多い場合でも、バックヨーク部が巻線機のフライヤに干渉することを避けることができる。

また、図１２は磁極片８２と磁極片８２との間に継鉄片８３が存在しない箇所がある場合を示している。すなわち、磁極片に対し継鉄片の数が少ない場合でも、バックヨーク部が巻線機のフライヤに干渉することを避けることができる。
上記に示した説明から、少なくとも一つの隣接する磁極片間に少なくとも継鉄片を有する構成とすれば、一つの隣接する磁極片間に継鉄片を有する部分については、巻線時にフライヤの旋回面から離すことができるため、バックヨーク部が巻線機のフライヤに干渉することを避けることができる。

以上説明したように、実施の形態１は、磁極片と継鉄片とから構成される回転電機のステータ、および打ち抜き工程と、巻線工程と、コア閉じ工程とを備える回転電機のステータの製造方法に関するものである。
このため、実施の形態１の回転電機のステータおよびその製造方法は、ティース部間のスペースを広く取り、バックヨーク部が巻線機のフライヤに干渉することを避けることができる。

実施の形態２．
実施の形態２の回転電機のステータ、およびその製造方法は、２台の自動巻線機を使用して二つの磁極片のティース部に同時に巻線作業を行うものである。

以下、実施の形態２の回転電機のステータおよびその製造方法について、巻線作業の説明図である図１３、および比較例の巻線作業の説明図である図１４に基づいて、実施の形態１との差異を中心に説明する。図１３、図１４において、実施の形態１の図３、図７と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。なお、図１４において、固定治具は省略している。

実施の形態１の回転電機のステータに係る巻線作業では、１台の自動巻線機２１を使用して、複数個の磁極片２のティース部５に順次巻線作業を行っていた。実施の形態２の回転電機のステータに係る巻線作業では、２台の自動巻線機２１を使用して、２個の磁極片２のティース部５に同時に巻線作業を行う。
図１３においても、説明を分かり易くするために、左端の磁極片２を第１の磁極片２、順次第２の磁極片２、第３の磁極片２、そして右端の磁極片２を第４の磁極片２と記載する。

図１３に示すように、２台の自動巻線機２１のフライヤ２３で２個の磁極片２のティース部５に同時に巻線作業を行っている。２台の自動巻線機２１（フライヤ２３）は、ぞれぞれの回転軸Ｂが磁極片２のティース部５の長手方向と一致するように、並列して配置される。第１および第３の磁極片２のティース部５への巻線作業が終わった後、２台の自動巻線機２１を方向Ｄに同時にスライド動作させ、隣接する巻線していない第２および第４の磁極片２のティース部５と自動巻線機２１の回転軸Ｂが対向する位置まで移動させる。

このとき、第１および第３の磁極片２のティース部５に巻回したコイル１０の巻き終わり部分を切断することなく、これを渡り線２０として、固定治具２２が有するガイド用ピン２７の外側に沿わせる。続いて、第２および第４の磁極片２のティース部５に対して第１および第３の磁極片２のティース部５に巻いた方向とは逆方向に巻線を施す。このようにして、順次、巻線していない磁極片２のティース部５に巻線作業を施していく。
２台の自動巻線機２１を使用することで、巻線作業の時間は実施の形態１と比べて大幅に短縮される。

また、比較例として、実施の形態１で説明した回転電機のステータ１０１に対して、２台の自動巻線機２１を使用することは可能である。しかし、図１４に示すように、比較例の回転電機のステータ１０１では磁極片１０２のティース部１０５間ピッチＥ２が図１３に示す回転電機のステータ１の磁極片２のティース部５間ピッチのＥ１よりも狭い。このため、自動巻線機２１の２台のフライヤ２３が干渉しやすく、同時巻線を回転電機のステータ１０１に適用することは、回転電機のステータ１に適用する場合よりも難しい。

なお、実施の形態２では、回転電機のステータ１は４個の磁極片２のティース部５を備えるものであるため、２台の自動巻線機２１を使用した。さらに多くの磁極片２のティース部５を備える回転電機のステータに対しては、２台の自動巻線機２１に限定されずに、３台以上の自動巻線機２１を同時に適用することができる。

以上説明したように、実施の形態２の回転電機のステータ、およびその製造方法は、２台の自動巻線機を使用して２個の磁極片のティース部に同時に巻線作業を行うものである。このため、実施の形態２の回転電機のステータおよびその製造方法は、ティース部間のスペースを広く取り、バックヨーク部が巻線機のフライヤに干渉することを避けることができる。さらに、巻線作業の時間を大幅に短縮することができる。

実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態１の回転電機のステータのバックヨーク部外周の薄肉部に替わる連結手段として、磁極片と継鉄片に設けた凸部と凹部とで行う構造の回転電機のステータに関するものである。

以下、実施の形態３の回転電機のステータの構成について、回転電機のステータの連結手段の説明図である図１５に基づいて、実施の形態１との差異を中心に説明する。
図１５（ａ）は、実施の形態３の回転電機のステータの構成を示す断面図、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＹ−Ｙ’断面図である。
図１５において、実施の形態１の図１と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
なお、実施の形態１の回転電機のステータ１と区別するために、回転電機のステータ５１、磁極片５２、継鉄片５３、各バックヨーク部５４Ａ、５４Ｂ、ティース部５５としている。

実施の形態１の回転電機のステータ１では、磁極片２と継鉄片３は薄肉部６により折り曲げ可能に連結されていた。
実施の形態３の回転電機のステータ５１では、図１５（ｂ）に示すように磁極片５２と継鉄片５３は、互いに隣接する周方向端部に凸部５７と凹部５８とを設けている。この凸部５７と凹部５８とを積層方向に互いにカシメ止めして、折り曲げ可能に連結する連結手段を構成している。

実施の形態３の回転電機のステータ５１では、コイル１０巻付後の磁極片５２と継鉄片５３を環状に折り曲げる際の取り扱いが、薄肉部６を連結手段としている実施の形態１の回転電機のステータ１と比べて容易になる。このため、さらに生産性の向上を図ることができる。また、機械的な精度を向上させることができる。さらに複数回折り曲げても亀裂が生じて、その結果、磁気抵抗が高くなって磁気特性を低下させるなどの不具合が生じるのを避けることができる。

以上説明したように、実施の形態３は、回転電機のステータの連結手段として、磁極片と継鉄片に設けた凸部と凹部で行う構造の回転電機のステータに関するものである。
このため、実施の形態３の回転電機のステータは、ティース部間のスペースを広く取り、バックヨーク部が巻線機のフライヤに干渉することを避けることができる。さらに、回転電機のステータの製造の生産性および機械的な精度を向上させることができる。

実施の形態４．
実施の形態４は、実施の形態１の回転電機のステータよりも磁極片および継鉄片の数を増やして、多極化した構造の回転電機のステータに関するものである。

以下、実施の形態４の回転電機のステータの構成について、回転電機のステータの構成を示す断面図である図１６に基づいて、実施の形態１との差異を中心に説明する。
図１６において、実施の形態１の図１と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
なお、実施の形態１の回転電機のステータ１と区別するために、回転電機のステータ６１、磁極片６２、継鉄片６３、各バックヨーク部６４Ａ、６４Ｂ、ティース部６５としている。

図１６の回転電機のステータ６１は、実施の形態１の回転電機のステータ１よりも磁極片２のティース部５の数を増やし、磁極片６２と継鉄片６３を各６個備える構成としたものである。
磁極片２のティース部５の数を増やし多極化することで、回転電機に生じるトルクリップルを低減できる。

なお、実施の形態４では、多極化の例として、磁極片６２と継鉄片６３を各６個備える回転電機のステータ６１を説明した。磁極片６２と継鉄片６３の数については、各６個に限定されずに、さらに多数の磁極片６２と継鉄片６３とを備える回転電機のステータを構成することができる。

以上説明したように、実施の形態４は、実施の形態１の回転電機のステータよりも磁極片および継鉄片の数を増やして、多極化した構造の回転電機のステータに関するものである。このため、実施の形態３の回転電機のステータは、ティース部間のスペースを広く取り、バックヨーク部が巻線機のフライヤに干渉することを避けることができる。さらに、回転電機に生じるトルクリップルを低減できる。

実施の形態５．
実施の形態５は、実施の形態１の回転電機のステータを用いた回転電機に関するものである。

以下、実施の形態５の回転電機の構成について、回転電機の構成を示す断面図である図１７に基づいて説明する。
図１７において、実施の形態１の図１と同一あるいは相当部分は、同一の符番号を付している。

図１７において、各４個の磁極片２と継鉄片３とから構成される回転電機のステータ１を用いた場合を例に取り説明する。なお、図１７において、実施の形態１の図１と同一符番号で示された箇所は、上記実施の形態１で説明した箇所と同様の構成を示すため、ここでは説明を省略する。

回転電機２０１は、ステータ１とステータ１内に回転可能に設けられたロータ２０２とを備えている。ロータ２０２は、シャフト２０３とマグネット２０４とを有する。
回転電機２０１は、ステータ１に設けられたコイル１０に電流を流して磁界を発生させ、ロータ２０２を回転させることで必要な回転力が得られる構造となっている。このように構成された回転電機２０１は、ステータ１のティース部５間のスペースを広く取り、バックヨーク部４Ａ、４Ｂが巻線機のフライヤに干渉することを避けることができる。したがって、ステータ１に対して、効率的にコイル１０を巻回すことが可能であり、回転電機２０１の生産性を上げることができる。

ここでは、実施の形態１の各４個の磁極片と継鉄片とから構成される回転電機のステータを例として説明した。磁極片と継鉄片の数は、各４個に限られず、６個であっても、８個であっても、それ以上であってもよい。
また、ここでは、磁極片と継鉄片の数が同数である場合について説明したが、実施の形態１の図１１に示したように、磁極片に対し継鉄片の数が多い場合、または、図１２に示したように、磁極片に対し継鉄片の数が少ない場合であってもよい。
さらに、実施の形態３、４で説明した回転電機のステータを使用することもできる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

この発明は、バックヨーク部とティース部を有する磁極片とバックヨーク部のみを有する継鉄片とから構成されており、ティース部間のスペースを広く取ることができるため回転電機のステータに広く適用できる。

Claims (9)

1. 環状に配置された複数個の磁極片と継鉄片とを備え、
   前記磁極片は、前記環状の外周部に沿って配置されたバックヨーク部と、前記バックヨーク部から前記環状の中心方向に伸長するティース部とを有し、
   前記継鉄片は、前記環状の外周部に沿って配置されたバックヨーク部のみを有し、
   前記磁極片は、４以上の偶数個からなり、
   前記磁極片の前記バックヨーク部は、前記磁極片の積層方向に垂直に伸びており、
   少なくとも一対の隣接する前記磁極片間に少なくとも一つの前記継鉄片を有し、前記磁極片と前記継鉄片とが折り曲げ可能に連結され、
   前記磁極片の前記バックヨーク部の長手方向の両端面が前記環状の中心軸に対して形成する角度は、前記継鉄片の前記バックヨーク部の長手方向の両端面が前記環状の前記中心軸に対して形成する角度より大きい回転電機のステータ。
2. 前記磁極片の前記バックヨーク部の背面と前記継鉄片の前記バックヨーク部の背面とが一直線上に展開できる請求項１に記載の回転電機のステータ。
3. 前記環状に結合するための前記磁極片と前記継鉄片は、前記磁極片および前記継鉄片の一方の端面には結合凹部を他方の端面には結合凸部を設けた請求項１または請求項２に記載の回転電機のステータ。
4. 前記磁極片と前記継鉄片とを折り曲げ可能に連結するために、前記磁極片の前記バックヨーク部および前記継鉄片の前記バックヨーク部の外周に薄肉部を設けた請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機のステータ。
5. 前記磁極片と前記継鉄片とが軸方向に沿って薄板を積層して形成され、前記磁極片と前記継鉄片とを折り曲げ可能に連結するために、前記磁極片および前記継鉄片の周方向端部に軸方向に互いに嵌合する凸部と凹部とを設けた請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機のステータ。
6. 環状に配置された複数個の磁極片と継鉄片とを備え、前記磁極片は、前記環状の外周部に沿って配置されたバックヨーク部と、前記バックヨーク部から前記環状の中心方向に伸長するティース部とを有し、前記磁極片は、４以上の偶数個からなり、前記磁極片の前記バックヨーク部は、前記磁極片の積層方向に垂直に伸びており、前記継鉄片は、前記環状の外周部に沿って配置されたバックヨーク部のみを有し、前記磁極片と前記継鉄片は交互に環状に配置されている回転電機のステータにおいて、
   前記磁極片の前記バックヨーク部の長手方向の両端面が前記環状の中心軸に対して形成する角度は、前記継鉄片の前記バックヨーク部の長手方向の両端面が前記環状の前記中心軸に対して形成する角度より大きく、前記磁極片の前記バックヨーク部の背面と前記継鉄片の前記バックヨーク部の背面とが一直線上に展開できるように前記磁極片と前記継鉄片とを折り曲げ可能に連結して打ち抜き、軸方向に積層して固定する打ち抜き工程と、
   前記継鉄片を保持しながら前記ティース部にコイルを巻き付け、前記継鉄片の前記環状の中心側の面に渡り線を沿わせて、隣接する前記ティース部に連続して巻線する巻線工程と、
   前記ティース部に前記コイルが巻き付けられた前記磁極片と前記継鉄片を環状に折り曲げて、付き合わされる端面を結合し、一体化するコア閉じ工程と、
   とから成る回転電機のステータの製造方法。
7. 前記巻線工程において、複数の自動巻線機を用いて前記継鉄片を保持しながら複数個の前記ティース部に同時に前記コイルを巻き付ける請求項６に記載の回転電機のステータの製造方法。
8. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機のステータと前記回転電機のステータ内に回転可能に設けられたロータとを備えた回転電機。
9. 環状に配置された複数個の磁極片と継鉄片とを備え、
   前記磁極片は、前記環状の外周部に沿って配置されたバックヨーク部と、前記バックヨーク部から前記環状の中心方向に伸長するティース部とを有し、
   前記継鉄片は、前記環状の外周部に沿って配置されたバックヨーク部のみを有し、
   前記磁極片は、４以上の偶数個からなり、
   前記磁極片の前記バックヨーク部は、前記磁極片の積層方向に垂直に伸びており、前記継鉄片との継ぎ目においてもコイルが巻き付けられる前記バックヨーク部の径方向内面が、ほぼ傾斜のない平坦な面であり、
   少なくとも一対の隣接する前記磁極片間に少なくとも一つの前記継鉄片を有し、前記磁極片と前記継鉄片とが折り曲げ可能に連結され、
   前記磁極片の前記バックヨーク部の長手方向の両端面が前記環状の中心軸に対して形成する角度は、前記継鉄片の前記バックヨーク部の長手方向の両端面が前記環状の前記中心軸に対して形成する角度より大きい回転電機のステータ。

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