JP7112589B2 - 回転電機、およびそのステータ - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

この出願は、２０１９年３月２５日に日本に出願された特許出願第２０１９－５７１６８号を基礎としており、基礎の出願の内容を、全体的に、参照により援用している。

この明細書における開示は、回転電機、およびそのステータに関する。

特許文献１は、回転電機および回転電機の製造方法を開示する。従来技術として列挙された先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。

国際公開第２０１８／２２１５６５号パンフレット

回転電機に異物が付着する場合がある。異物は、固形物、または、液体の場合がある。異物は、電気的な導体片、または電解液を含む。異物は、予期しない電気的な導通、または部材の腐蝕を生じることがある。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、回転電機、およびそのステータにはさらなる改良が求められている。

開示されるひとつの目的は、異物が溜まりにくい回転電機、およびそのステータを提供することである。

ここに開示された回転電機のステータは、複数の磁極を提供するステータコアと、ステータコアに装着されたステータコイルと、ステータコアとステータコイルとの間に配置された電気絶縁部材としてのインシュレータとを備え、ステータコイルは、磁極に装着された複数の単コイルと、複数の単コイルを接続する複数の渡り線と、ステータコイルの両端を提供する引出線であって、複数の単コイルの最も径方向内側部分より、径方向外側を経由して配置されている複数の引出線とを備え、複数の引出線は、経路において堅く巻き付けられている部分（４４ａ、４４ｂ）と、複数の単コイルの間における、たるむように緩く巻かれている部分（４４ｃ）とを有する。

開示される回転電機のステータによると、複数の引出線は、最小半径を経由することなく、敢えて最小半径より径方向外側を経由して配置される。このため、複数の引出線に液体が付着しても、複数の引出線と、他の部材との間に液膜が形成される事態が抑制される。これにより、異物が溜まりにくい回転電機のステータが提供される。

ここに開示された回転電機は、上記ステータと、ステータに回転磁界を提供するロータとを備える。開示される回転電機のステータによると、異物が溜まりにくい回転電機が提供される。

この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。

第１実施形態に係る回転電機の断面図である。 ステータコイルを示す回路図である。 ステータの第２側面を示す平面図である。 ステータの第２側面を示す斜視図である。 ステータの第１側面を示す平面図である。 ステータの第１側面を示す斜視図である。 ステータの第１側面を示す斜視図である。 ステータを示す部分断面図である。 ステータを示す部分断面図である。 コイルを除くステータの第１側面を示す斜視図である。 コイルを除くステータを示す側面図である。 コイルを除くステータを示す断面図である。 引出線を示す部分拡大断面図である。 ステータを示す部分拡大斜視図である。 ステータを示す部分拡大斜視図である。 回転電機の製造方法を示すフローチャートである。 第２実施形態に係るステータを示す平面図である。 ステータを示す斜視図である。

複数の実施形態が、図面を参照しながら説明される。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。

第１実施形態
図１において、内燃機関用回転電機（以下、単に回転電機という）１０は、発電電動機、または交流発電機スタータ（ＡＣ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｓｔａｒｔｅｒ）とも呼ばれる。回転電機１０は、インバータ回路（ＩＮＶ）と制御装置（ＥＣＵ）とを含む電気回路１１と電気的に接続されている。電気回路１１は、三相の電力変換回路を提供する。回転電機１０の用途の一例は、乗り物用の内燃機関１２の発電電動機である。乗り物は、車両、船舶、航空機、アミューズメント機器、または、シミュレーション機器である。乗り物の典型的な一例は、鞍乗り型車両である。

電気回路１１は、回転電機１０が発電機として機能するとき、出力される交流電力を整流し、バッテリを含む電気負荷に電力を供給する整流回路を提供する。電気回路１１は、回転電機１０から供給される点火制御用の基準位置信号を受信する信号処理回路を提供する。電気回路１１は、点火制御を実行する点火制御器を提供してもよい。

電気回路１１は、回転電機１０を電動機として機能させる駆動回路を提供する。電気回路１１は、回転電機１０を電動機として機能させるための回転位置信号を回転電機１０から受信する。電気回路１１は、検出された回転位置に応じて回転電機１０への通電を制御することにより回転電機１０を電動機として機能させる。

回転電機１０は、内燃機関１２に組み付けられている。内燃機関１２は、ボディ１３と、ボディ１３に回転可能に支持され、内燃機関１２と連動して回転する回転軸１４とを有する。回転電機１０は、取付対象であるボディ１３と回転軸１４とに組み付けられている。ボディ１３は、内燃機関１２のクランクケース、ミッションケースなどの構造体である。回転軸１４は、内燃機関１２のクランク軸、またはクランク軸と連動する回転軸である。回転軸１４は、内燃機関１２が運転されることによって回転する。

回転軸１４は、回転電機１０を発電機として機能させるように回転電機１０を回転させる。回転軸１４は、回転電機１０が電動機として機能するとき、回転電機１０の回転によって内燃機関１２を始動可能な回転軸である。また、回転軸１４は、回転電機１０が電動機として機能するとき、回転電機１０の回転によって内燃機関１２の回転を支援（アシスト）することができる回転軸である。

回転電機１０は、ロータ２１と、ステータ３１と、センサユニット３７とを有する。以下の説明において、軸方向ＡＤの語は、ステータ３１を円筒体とみなした場合の中心軸の方向を意味する。径方向ＲＤの語は、ステータ３１を円筒体とみなした場合の直径方向を意味する。周方向ＣＤの語は、ステータ３１を円筒体とみなした場合の円周方向を意味する。

ロータ２１は、界磁子である。ステータ３１は、電機子である。ロータ２１は、全体がカップ状である。ロータ２１は、その開口端をボディ１３に向けて位置付けられる。ロータ２１は、回転軸１４の端部に固定される。ロータ２１と回転軸１４とは、キー嵌合などの回転方向の位置決め機構を介して連結されている。ロータ２１は、固定ボルト２５によって回転軸１４に締め付けられることによって固定されている。ロータ２１は、回転軸１４とともに回転する。ロータ２１は、永久磁石によって界磁、すなわち回転界磁を提供する。

ロータ２１は、カップ状のロータコア２２を有する。ロータコア２２は、内燃機関１２の回転軸１４に連結される。ロータコア２２は、回転軸１４に固定される内筒と、内筒の径方向外側に位置する外筒と、内筒と外筒との間に拡がる環状の底板とを有する。ロータコア２２は、後述する永久磁石のためのヨークを提供する。ロータコア２２は、磁性金属製である。

ロータ２１は、ロータコア２２の内面に配置された永久磁石２３を有する。永久磁石２３は、外筒の内側に固定されている。永久磁石２３は、径方向内側に配置された保持カップ２４によって軸方向ＡＤおよび径方向ＲＤに関して固定されている。保持カップ２４は、薄い非磁性金属製である。保持カップ２４は、ロータコア２２に固定されている。

永久磁石２３は、複数のセグメントを有する。それぞれのセグメントは、部分円筒状である。永久磁石２３は、その内側に、複数のＮ極と複数のＳ極とを提供する。永久磁石２３は、少なくとも界磁を提供する。永久磁石２３は、１２個のセグメントによって、６対のＮ極とＳ極、すなわち１２極の界磁を提供する。磁極の数は、他の数でもよい。永久磁石２３は、点火制御のための基準位置信号を提供するための部分的な特殊磁極を提供する。特殊磁極は、界磁のための磁極配列とは異なる部分的な磁極によって提供される。この結果、ロータ２１は、ステータ３１に回転磁界を提供する。

ステータ３１とボディ１３とは、固定ボルト３４を介して連結されている。ステータ３１は、複数の固定ボルト３４によってボディ１３に締め付けられることによって固定されている。ステータ３１は、ロータ２１とボディ１３との間に配置されている。ステータ３１は、ロータ２１の内面とギャップを介して対向する仮想の外周面を有する。仮想の外周面は、複数の磁極３５によって提供されている。ステータ３１は、ボディ１３に固定されている。

ステータ３１は、ステータコア３２を有する。ステータコア３２は、第１端面ＳＤ１と、第１端面ＳＤ１の反対側である第２端面ＳＤ２と、外周面とを有する。ステータコア３２は、内燃機関１２のボディ１３に固定されることによってロータ２１の内側に配置される。ステータコア３２は、複数のティース部分を有する。ひとつのティース部分は、ひとつの磁極３５を提供する。ステータコア３２は、複数の磁極３５を提供する。ステータコア３２は、外突極型の鉄心を提供する。

ステータ３１は、ステータコア３２に装着されたステータコイル３３を有する。ステータコイル３３は、電機子巻線を提供する。ステータコア３２とステータコイル３３との間にはインシュレータ３６が配置されている。インシュレータ３６は、電気絶縁部材である。インシュレータ３６は、電気絶縁性の樹脂製である。ステータコイル３３は、三相巻線である。ステータコイル３３は、ロータ２１およびステータ３１を発電機または電動機として選択的に機能させることができる。

センサユニット３７は、内燃機関用回転位置検出装置を提供する。センサユニット３７は、内燃機関１２に連動する回転電機１０に設けられている。センサユニット３７は、ステータ３１に設けられている。センサユニット３７は、回転電機１０のステータコア３２に設けられている。センサユニット３７は、固定ボルト３９によってステータコア３２の第１端面ＳＤ１に固定されている。固定ボルト３９は、第２端面ＳＤ２から第１端面ＳＤ１に向けて貫通している。センサユニット３７は、複数のセンサ３８を備える。ひとつのセンサ３８が点火制御用のセンサを提供する。複数のセンサ３８の少なくともひとつは、回転電機１０を少なくとも電動機として機能させるためのロータ２１の回転位置を検出する。センサユニット３７は、センサ３８を２つの磁極３５の間に位置づけている。

センサユニット３７は、ひとつまたは複数のセンサ３８から出力される信号を外部に取り出すための外部接続用の配線１５を有する。配線１５は、基準位置を示す点火信号および／または回転角度を示す回転位置信号を伝達することができる。回転電機１０は、ステータコイル３３と電気回路１１とを接続する複数の電力線１６を有する。電力線１６は、可撓性のケーブルによって提供されている。電力線１６は、回転電機１０が発電機として機能するとき、ステータコイル３３に誘導される電力を電気回路１１に供給する。電力線１６は、回転電機１０が電動機として機能するとき、ステータコイル３３を励磁するための電力を電気回路１１からステータコイル３３へ供給する。

図２において、ステータコイル３３は、多相結線されている。ステータコイル３３は、三相巻線を提供する。ステータコイル３３は、５相巻線、７相巻線、二組の三相巻線でもよい。ステータコイル３３は、スター結線されている。ステータコイル３３は、リング結線されていてもよい。ステータコイル３３は、複数の相巻線３３ｕ、３３ｖ、３３ｗを有する。複数の相巻線３３ｕ、３３ｖ、３３ｗは相似である。

相巻線３３ｕが、代表例として説明される。相巻線３３ｕは、複数の単コイル４１を有する。単コイル４１は、ひとつの磁極３５に装着されている。相巻線３３ｕは、単コイル４１と単コイル４１との間にわたって延びる渡り線４２を有する。相巻線３３ｕは、複数の渡り線４２を有する。複数の渡り線４２は、複数の単コイル４１を接続している。渡り線４２は、単コイル４１と単コイル４１との間において、ステータコア３２の周方向ＣＤに沿って敷設されている。渡り線４２は、単コイル４１を形成する素線と同じ素線によって提供されている。

相巻線３３ｕは、引出線４３と引出線４４とを有している。引出線４３、４４は、相巻線３３ｕの両端にそれぞれ配置されている。よって、引出線４３、４４は、ステータコイル３３の両端を提供している。引出線４３は、中性点接続のための引出線４３を提供する。引出線４４は、電力端のための引出線４４を提供する。引出線４３、４４は、単コイル４１を形成する素線と同じ素線によって提供されている。単コイル４１、渡り線４２、および引出線４３、４４は、連続する素線によって提供されている。

ステータコイル３３は、電気的な接続を提供するための複数の電極５１、５２を備える。ひとつの電極５１は、中性点接続のための電極５１を提供する。電極５１は、ステータ３１に固定されている。電極５１は、複数の引出線４３と接合されている。電極５１は、それぞれに引出線４３が接続された複数の端子を有している。ひとつの電極５２は、電力端のための複数の電極５２を提供する。電極５２は、引出線４４と電力線１６との間の接続を提供する。電極５２は、ステータ３１に固定されている。電極５２は、ステータ３１を貫通している。電極５２は、第２端面ＳＤ２において引出線４４と接続されている。電極５２は、第１端面ＳＤ１において電力線１６と接続されている。

ステータコイル３３は、導体金属製である。単コイル４１の素線は、丸断面をもつ導体線である。素線は、四辺形断面、または平角断面をもつ導体線でもよい。素線は、樹脂製の被覆膜によって被覆されている。素線は、アルミニウム製、またはアルミニウム合金製である。素線は、銅製でもよい。複数の電極５１、５２は、鉄合金製である。複数の電極５１、５２は、真鍮製、銅製など多様な導体金属によって提供することができる。

素線導体金属は、被覆膜の傷、または被覆膜のピンホールに起因して、露出する場合がある。素線は、巻線工程において繰り返して曲げられる。巻線工程において、渡り線４２、および引出線４３、４４は、単コイル４１とは異なる曲げ形状を与えられる。このため、渡り線４２、および引出線４３、４４は、被覆膜に傷を受けやすい。また、渡り線４２、および引出線４３、４４は、ピンホールが拡大しやすい。

回転電機１０に付着する異物は、電解液の場合がある。海水、または融雪剤に含まれる塩は、塩化ナトリウム溶液など電解液を形成する。電解液は、アルミニウムを含む金属材料の電蝕を促進する場合がある。電解液の存在する環境において回転電機が使用される場合、電蝕を抑制することが望ましい。

さらに、素線の露出部分に電解液が付着すると、素線の金属は電蝕を生じる場合がある。素線がアルミニウム製、またはアルミニウム合金製である場合、電蝕が顕著となる。この実施形態は、電解液が溜まりにくい回転電機、回転電機の固定子、およびその製造方法を提供する。この実施形態では、渡り線４２、および／または、引出線４３、４４において、電解液が溜まりにくい回転電機、回転電機の固定子、およびその製造方法が提供されている。電解液が溜まりにくい形状は、電解液が流れ去りやすい形状、または電解液が液膜を形成しにくい形状でもある。

図３において、ステータ３１の第２端面ＳＤ２が図示されている。第２端面ＳＤ２は、ロータ２１に対向する端面である。ステータコイル３３は、第２端面ＳＤ２において三相結線されている。ステータコイル３３は、複数の引出線４３と、複数の引出線４４とを有する。この実施形態は、３つの引出線４３と、３つの引出線４４とを備える。３つの引出線４３は、接合容器５６の中において電極５１と接続されている。接合容器５６は、電極５１を囲む周壁部材と、電極５１を覆う封止樹脂とを含む。３つの引出線４４のそれぞれは、接合容器５７の中において、３つの電極５２のそれぞれと接続されている。接合容器５７は、複数の電極５２を囲む周壁部材と、複数の電極５２を覆う封止樹脂とを含む。以下、３つの相巻線のうちのひとつの相巻線を中心に詳細な説明が提供されている。３つの相巻線のそれぞれは、説明された形状を備えている。

単コイル４１ｓは、巻き始めの単コイル４１ｓを示す。単コイル４１ｓから引き出される巻き始めの素線は、引出線４３を提供する。引出線４３は、第１の引出線４３とも呼ばれる。単コイル４１ｓの最も径方向内側部分に、巻き始めが位置している。引出線４３は、巻き始めの単コイル４１ｓの最も径方向内側より外側を経由して配置されている。引出線４３は、複数の単コイル４１の最も径方向内側部分より、径方向外側を経由して、第２端面ＳＤ２に引き出されている。引出線４３は、第２端面ＳＤ２において、接合容器５６の中に引き込まれている。言い換えると、引出線４３は、単コイル４１ｓと接合容器５６との間において、最短経路よりも長い経路を経由するように、他の構成部品に対して緩く巻きつけられている。これにより、引出線４３と、他の部材との接触面が抑制される。他の部材は、単コイル４１、渡り線４２、およびインシュレータ３６を含む。この結果、電解液が付着しても、電解液が液膜となって長期間にわたって溜まることが抑制される。言い換えると、引出線４３は、複数の単コイル４１の間における、長さ方向の少なくとも一部分において空中配線として配置されている。これにより、引出線４３における電蝕が抑制される。引出線４３は、長さ方向の一部分において、単コイル４１と接触していてもよい。

単コイル４１ｅは、巻き終わりの単コイル４１ｅを示す。単コイル４１ｅから引き出される巻き終わりの素線は、引出線４４を提供する。引出線４４は、第２の引出線４４とも呼ばれる。単コイル４１ｅの径方向中間部分に、巻き終わりが位置している。引出線４４は、巻き終わりから、第１端面ＳＤ１に配置されたあとに、再び第２端面ＳＤ２に引き出されている。第１端面ＳＤ１において、引出線４４は、ステータ３１の周方向ＣＤに沿ってほぼ１ピッチ分（３つの磁極の距離）戻るように、敷設されている。引出線４４は、巻き終わりの単コイル４１ｅの最も径方向内側より外側を経由して配置されている。引出線４４は、複数の単コイル４１の最も径方向内側部分より、径方向外側を経由して、第２端面ＳＤ２に引き出されている。引出線４４は、第２端面ＳＤ２において、接合容器５７の中に引き込まれている。言い換えると、引出線４４は、単コイル４１ｅと接合容器５６との間において、最短経路よりも長い経路を経由するように、他の構成部品に対して緩く巻きつけられている。これにより、引出線４４と、他の部材との接触面が抑制される。この結果、電解液が付着しても、電解液が液膜となって長期間にわたって溜まることが抑制される。言い換えると、引出線４４は、複数の単コイル４１の間における、長さ方向の少なくとも一部分において空中配線として配置されている。これにより、引出線４４における電蝕が抑制される。引出線４４は、長さ方向の一部分において、単コイル４１と接触していてもよい。

この実施形態では、第１の引出線４３から第２の引出線４４まで、一連の１本の素線が巻かれている。これに代えて、第１の引出線４３から第２の引出線４４まで、並列的に配置された複数の素線が巻かれてもよい。また、第１の引出線４３と第２の引出線４４との間に接合部があってもよい。

この実施形態では、第２の引出線４４は、第１の引出線４３よりも長い。第２の引出線４４は、第１の引出線４３よりも径方向外側を経由している。これに代えて、第１の引出線４３を、第２の引出線４４よりも長くしてもよい。これに代えて、第１の引出線４３は、第２の引出線４４よりも径方向外側を経由してもよい。すなわち、第１の引出線４３と、第２の引出線４４とは、異なる長さをもつことができる。また、第１の引出線４３と、第２の引出線４４とは、異なる径方向位置を経由することができる。これに代えて、第１の引出線４３と、第２の引出線４４とは、同じ長さを有していてもよい。これに代えて、第１の引出線４３と、第２の引出線４４とは、径方向に関して同じ位置を経由してもよい。

引出線４４は、ひとつ以上の単コイル４１に絡みつくように配置されている。引出線４４は、３つの単コイル４１にわたって絡みつくように配置されている。言い換えると、引出線４４は、第１端面ＳＤ１において周方向ＣＤの一方へ向けて延在し、第２端面ＳＤ２において周方向ＣＤの他方へ向けて延在する。引出線４４は、第１部分４４ａ、第２部分４４ｂ、第３部分４４ｃ、および第４部分４４ｄを有する。

第１部分４４ａは、第２端面ＳＤ２における単コイル４１ｅの巻き終わりから、複数の磁極３５の間のスロット内を軸方向ＡＤに貫通するように配置されている。第１部分４４ａは、単コイル４１ｅの巻き終わりから、やや径方向内側を経由するように配置されている。第１部分４４ａは、単コイル４１ｅと隣接する単コイル４１との間の隙間を経由して、第２端面ＳＤ２と第１端面ＳＤ１との間にわたって配置されている。第１部分４４ａは、軸方向貫通部分とも呼ばれる。

第２部分４４ｂは、第１端面ＳＤ１において、周方向ＣＤに沿って配置されている。第２部分４４ｂは、１ピッチ分、すなわち３つの単コイル４１の距離にわたって配置されている。第２部分４４ｂは、第１部分４４ａと第３部分４４ｃとの間において、周方向ＣＤに延びている。第２部分４４ｂは、第１部分４４ａと第３部分４４ｃとの間において、径方向ＲＤにも推移している。第２部分４４ｂは、周方向延在部分とも呼ばれる。

第３部分４４ｃは、隣接する２つの単コイル４１の間の隙間を経由して、第１端面ＳＤ１と第２端面ＳＤ２との間にわたって配置されている。第３部分４４ｃは、複数の単コイル４１の最も径方向内側部分より、径方向外側に配置されている。第３部分４４ｃは、複数の単コイル４１の間に位置している。第３部分４４ｃは、単コイル４１ｅの巻き終わりに相当する単コイル４１の径方向中間部分に位置している。第３部分４４ｃは、軸方向貫通部分とも呼ばれる。

第４部分４４ｄは、単コイル４１の径方向中間部分と接合容器５７との間にわたって延びている。第４部分４４ｄは、実質的に真っ直ぐに延びている。第４部分４４ｄは、第２端面ＳＤ２において、周方向ＣＤに沿って配置されている。第４部分４４ｄは、第２部分４４ｂに対して反対方向に延びている。第４部分４４ｄは、接合容器５７に導入される導入部分とも呼ばれる。

引出線４４は、第１部分４４ａ、第２部分４４ｂにおいて、単コイル４１、渡り線４２、他の引出線４４と接触している。引出線４４は、第１部分４４ａ、第２部分４４ｂにおいて、その経路に配置された単コイル４１および渡り線４２に堅く巻き付けられている。引出線４４は、第３部分４４ｃおよび第４部分４４ｄにおいて、他の部材から離れて配置されている。引出線４４は、第３部分４４ｃおよび第４部分４４ｄにおいて、敢えて意図的にたるむように緩く巻かれている。第３部分４４ｃおよび第４部分４４ｄは、空中配線のように配置されている。第３部分４４ｃおよび第４部分４４ｄは、他の部材から離れることにより、電解液による液膜の形成を抑制する。この結果、電解液は、流れ去りやすい。また、第３部分４４ｃおよび第４部分４４ｄは、接合容器５７の中における引出線４４の微調節を許容する。第３部分４４ｃがたわむことにより、第４部分４４ｄは、第４部分４４ｄの軸方向へ前後に移動可能である。第４部分４４ｄの移動可能距離は、第４部分４４ｄの軸方向に沿って数ミリの範囲（０．１ｍｍ以上、５ｍｍ以下）に及ぶ。第４部分４４ｄの移動可能距離は、最大で十数ミリの範囲（０．１ｍｍ以上、２０ｍｍ以下）に及ぶように調節可能である。

引出線４４は、第３部分４４ｃにおいて接触部分４４ｅを備える場合がある。接触部分４４ｅは、不可避に生じる部分でもある。接触部分４４ｅは、第３部分４４ｃと単コイル４１との接触部分である。

図４において、３つの引出線４４が図示されている。中央のひとつの引出線４４は、部分的に破線によって図示されている。第１部分４４ａは、多くの部分が破線によって図示されている。

図５において、ステータ３１の第１端面ＳＤ１が図示されている。第１端面ＳＤ１は、ボディ１３に対向する端面である。ステータ３１は、第１端面ＳＤ１にすべての渡り線４２を有する。第１端面ＳＤ１における渡り線４２の集中的な配置は、ロータ２１とステータ３１との間の隙間を抑制するために貢献する。

インシュレータ３６は、少なくともひとつの径方向案内板６７、６８、６９を有する。径方向案内板６７、６８、６９は、径方向に広がる板状の部材である。径方向案内板６７、６８、６９は、複数の渡り線４２を案内するために利用される。この実施形態は、３つの径方向案内板６７、６８、６９を有する。径方向案内板６７、６８、６９は、連続する樹脂材料によって、インシュレータ３６に一体的に成形されている。径方向案内板６７、６８、６９は、渡り線４２を周方向ＣＤに沿って敷設するための基準面を提供する。渡り線４２は、径方向案内板６７、６８、６９よりも径方向外側に配置されている。径方向案内板６７、６８、６９は、径方向ＲＤに沿って広がる板状の突起である。径方向案内板６７、６８、６９は、位置決め部材とも呼ばれる。径方向案内板６８、６９は、センサユニット３７の周方向両側に位置づけられている。これにより、径方向案内板６８、６９は、センサユニット３７と複数の単コイル４１との間に複数の渡り線４２を位置づけている。径方向案内板６７、６８、６９は、径方向内側へ渡り線４２の侵入を阻止している。

径方向案内板６７、６８、６９は、周方向ＣＤに沿って薄い厚さをもつ板状である。しかも、径方向案内板６７、６８、６９は、径方向ＲＤに長い長さをもって広がっている。径方向案内板６７、６８、６９の周方向厚さは、径方向長さより小さい。よって、径方向案内板６７、６８、６９は、異物を排出しやすい。例えば、液体の異物が径方向案内板６７、６８、６９に付着しても、液体は径方向ＲＤに流れ去りやすい。渡り線４２と径方向案内板６７、６８、６９が接触している場合、渡り線４２に付着した液体の異物が径方向案内板６７、６８、６９を伝い、流れ去りやすい。特に、径方向案内板６７、６８、６９が重力方向に広がるように配置された場合には、重力によって液体の排出が促進される。

ステータコイル３３は、第１端面ＳＤ１において電力線１６に接続されている。図中には、ひとつの電力線１６が破線によって図示されている。電力線１６は、ステータ３１に沿って湾曲するように配置されている。電力線１６は、一端において電極５２と接続されている。電力線１６と電極５２との間の接続は、ハンダ付けによって提供されている。電力線１６と電極５２との間の接続は、機械的かしめ付け、溶接など多様な手法によって提供することができる。

ステータ３１は、電力線１６を保持するためのホルダ６１を有する。ホルダ６１は、金属製である。ホルダ６１は、ステータ３１に固定されている。ホルダ６１は、第１端面ＳＤ１に固定されている。ホルダ６１は、ステータコア３２に圧入されることによって固定されている。ホルダ６１は、電力線１６を規定の位置に保持している。ホルダ６１は、ステータコイル３３に沿って径方向ＲＤに延びだしている腕部６２を有する。ホルダ６１は、ステータコア３２、またはインシュレータ３６に対して圧入される圧入部６３を有する。

インシュレータ３６は、径方向外側では、ステータコイル３３を巻くためのボビンを提供している。さらに、インシュレータ３６は、径方向内側では、ボディ１３との取付面３２ａに向けて、ステータコア３２の端面に沿って板状に広がる板状部分を有する。板状部分は、複数の磁極３５を包むボビン部分から、ステータコア３２の取付面３２ａの境界線までの範囲を覆っている。取付面３２ａは、３つのボルト用貫通穴を含む花びら状の面である。インシュレータ３６の径方向内側縁は、取付面３２ａの近傍にまで延びだしている。インシュレータ３６の板状部分は、ステータコア３２とステータコイル３３との間における電気的絶縁部材の沿面距離を提供する。インシュレータ３６は、沿面距離を長くするために貢献する。

図６において、ホルダ６１は、圧入部６３においてステータコア３２に圧入されている。インシュレータ３６は、圧入部６３を受け入れるために、軸方向に沿って延びだす筒状カバー６４を有する。筒状カバー６４は、ステータコア３２の端面において、圧入部６３の表面を覆っている。インシュレータ３６は、筒状カバー６４より径方向内側において板状に広がっている。

接着樹脂７１は、渡り線４２をインシュレータ３６に接着している。接着樹脂７１は、径方向案内板６７の径方向外側を経由する複数の渡り線４２を径方向案内板６７に接着している。接着樹脂７１は、複数の渡り線４２と径方向案内板６７との間をブリッジするように存在している。接着樹脂７１は、複数の渡り線４２を固定するための部材として機能する。これにより、径方向案内板６７の近傍における複数の渡り線４２の損傷が抑制される。さらに、接着樹脂７１は、複数の渡り線４２を覆うカバー部材として機能する。これにより、複数の渡り線４２が保護される。複数の渡り線４２が被覆膜の傷、または被覆膜のピンホールを有していても、接着樹脂７１が傷、またはピンホールを覆う。この結果、径方向案内板６７の近傍に付着する異物から複数の渡り線４２が保護される。接着樹脂７１は、例えば、径方向案内板６７、６８、６９の近傍に付着した電解液から複数の渡り線４２を保護する。

図７において、接着樹脂７１が図示されている。接着樹脂７１から、覆われた渡り線４２の一部が突出している。複数の渡り線４２は、センサユニット３７と複数の単コイル４１との間の隙間を経由している。それらの複数の渡り線４２は、径方向案内板６９の径方向外側に位置づけられている。

筒状カバー６４は、インシュレータ３６から、圧入部６３に沿ってステータ３１の軸方向ＡＤに延びだしている。筒状カバー６４は、インシュレータ３６の一部である。筒状カバー６４は、複数の渡り線４２とホルダ６１との間における電気的絶縁部材の沿面距離を提供する。筒状カバー６４は、沿面距離を長くするために貢献する。さらに、インシュレータ３６は、筒状カバー６４の頂部から径方向外側に延びだす庇部６５を備える。庇部６５は、腕部６２に沿って広がっている。庇部６５は、ステータコイル３３と腕部６２との間に延びだしている。庇部６５は、複数の単コイル４１および複数の渡り線４２と、腕部６２との直接的な接触を抑制する。腕部６２が変形する場合、庇部６５と、複数の単コイル４１および複数の渡り線４２とが接触する場合がある。この場合も、庇部６５は、複数の単コイル４１および複数の渡り線４２と、腕部６２との間における電気的な絶縁性を提供する。また、庇部６５は、複数の渡り線４２とホルダ６１との間における電気的絶縁部材の沿面距離を提供する。インシュレータ３６は、筒状カバー６４および径方向案内板６７より径方向内側において板状に広がっている。

図８は、図５のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線における断面を示している。図９は、図５のＩＸ－ＩＸ線における断面を示している。接着樹脂７１は、複数の渡り線４２と径方向案内板６７との間において樹脂塊を形成している。接着樹脂７１は、径方向案内板６７に複数の渡り線４２を固定している。径方向案内板６７は、接着樹脂７１を付与するための目標物としても機能している。インシュレータ３６は、径方向案内板６７より径方向内側において板状に広がっている。

図１０は、ステータコイル３３を除いたステータ３１の斜視図を示している。図１１は、ステータコイル３３を除いたステータ３１の側面図を示している。接着樹脂７１は、複数の単コイル４１の痕跡、および複数の渡り線４２の痕跡を有している。庇部６５は、腕部６２と接している。庇部６５は、腕部６２に沿って広がっている。

図１０および図１１において、ステータコア３２は、磁極３５の径方向外端部に、周方向に拡大された拡大部分３５ａを有する。インシュレータ３６は、多くの磁極３５において、拡大部分３５ａの周方向端面を覆っている。なお、一部の磁極３５では、周方向端面は露出している。インシュレータ３６は、拡大部分３５ａの周方向端面を覆うことによって、多くの磁極３５の露出面積を抑制する。これにより、ステータコア３２とインシュレータ３６との間への液体を含む異物の浸入が抑制される。また、素線とステータコア３２との両方にわたって電解液が付着する確率が抑制される。

図１２は、図１０および図１１における接着樹脂７１を通る断面を示している。接着樹脂７１は、複数の渡り線４２の痕跡としての空洞を有している。インシュレータ３６は、軸方向半部３６ａと、軸方向半部３６ｂとを有している。インシュレータ３６は、軸方向半部３６ａと、軸方向半部３６ｂとによってステータコア３２を磁極３５において包んでいる。軸方向半部３６ａと、軸方向半部３６ｂとは、隙間なく合わせ面３６ｃにおいて突き合わせられている。インシュレータ３６は、ステータコア３２とステータコイル３３との間における電気的な絶縁を提供している。隙間のない合わせ面３６ｃは、電解液が溜まることを抑制する。

電極５１は、接合容器５６の中に配置されている。電極５１は、インシュレータ３６によってステータコア３２から電気的に絶縁されている。電極５２は、接合容器５７の中に配置されている。電極５２は、ステータコア３２を貫通している。電極５２は、インシュレータ３６によってステータコア３２から電気的に絶縁されている。

図１３は、ステータ３１の軸方向ＡＤに対して垂直な断面を示している。図１３は、図１２におけるステータコア３２の厚さＴＨの１／２における断面を示している。インシュレータ３６および単コイル４１は、ステータ３１の径方向ＲＤにおいて、ステータコイル３３の素線を配置可能な最も径方向内側の最小半径Ｒ３１を規定している。ステータコア３２は、ステータ３１の外周面を規定する最大半径Ｒ３２を規定している。

すべての引出線４４は、最小半径Ｒ３１より径方向外側を経由するように配置されている。引出線４４の第３部分４４ｃは、引出線４４が最も堅く巻き付けられた場合、最小半径Ｒ３１に接して、または最小半径Ｒ３１の極めて近くに配置される。

しかし、この実施形態では、すべての第３部分４４ｃは、中間半径Ｒ４４を経由するように配置されている。中間半径Ｒ４４は、最小半径Ｒ３１より遥かに大きい。中間半径Ｒ４４は、最大半径Ｒ３２より小さい。すべての第３部分４４ｃは、ステータコア３２の厚さＴＨの１／２における断面において、最小半径Ｒ３１より径方向外側であって、最大半径Ｒ３２より径方向内側に配置されている（Ｒ３１＜Ｒ４４＜Ｒ３２）。言い換えると、すべての引出線４４は、中間半径Ｒ４４を経由している。引出線４４は、ステータコア３２の厚さ（ＴＨ）の１／２における断面において、ステータコア３２において引出線４４を配置可能なステータコア３２の最小半径Ｒ３１に配置されることなく、最小半径Ｒ３１より径方向外側の中間半径Ｒ４４を経由して配置されている。なお、ここでは代表として厚さＴＨの１／２における断面について述べたが、これに限らず、厚さＴＨのいずれかの断面で、以上に述べた構成となっていてもよい。よって、第２の引出線４４は、ステータコア３２の厚さ方向における任意の断面において、ステータコア３２において引出線を配置可能なステータコア３２の最小半径Ｒ３１に配置されることなく、最小半径Ｒ３１より径方向外側の中間半径Ｒ４４を経由して配置されている。

図１４と図１５とは、接合容器５６の近傍における引出線４３を示している。引出線４３は、ひとつ以上の単コイル４１に絡みつくように配置されている。引出線４３は、単一の単コイル４１に絡みつくように配置されている。引出線４３は、第１部分３４ａ、および第２部分４３ｂを有する。

第１部分４３ａは、第１端面ＳＤ１における単コイル４１ｓの巻きはじめから、複数の磁極３５の間のスロット内を軸方向ＡＤに貫通するように配置されている。第１部分４３ａは、単コイル４１ｓの巻きはじめから、巻き始めよりも径方向外側を経由するように配置されている。第１部分４３ａは、複数の単コイル４１の最も径方向内側部分より、径方向外側に配置されている。第１部分４３ａは、単コイル４１ｓと隣接する単コイル４１との間の隙間を経由して、第２端面ＳＤ２と第１端面ＳＤ１との間にわたって配置されている。第１部分４３ａは、軸方向貫通部分とも呼ばれる。

第２部分４３ｂは、第１部分４３ａと接合容器５６との間にわたって延びている。第２部分４３ｂは、実質的に真っ直ぐに延びている。第２部分４３ｂは、第２端面ＳＤ２において、周方向ＣＤに沿って配置されている。第２部分４３ｂは、接合容器５７に導入される導入部分とも呼ばれる。

引出線４３は、第１部分４３ａおよび第２部分４３ｂにおいて、他の部材から離れて配置されている。引出線４３は、第１部分４３ａおよび第２部分４３ｂにおいて、敢えて意図的にたるむように緩く巻かれている。第１部分４３ａおよび第２部分４３ｂは、空中配線のように配置されている。第１部分４３ａおよび第２部分４３ｂは、他の部材から離れることにより、電解液による液膜の形成を抑制する。この結果、電解液は、流れ去りやすい。また、第１部分４３ａおよび第２部分４３ｂは、接合容器５６の中における引出線４３の微調節を許容する。第１部分４３ａがたわむことにより、第２部分４３ｂは、第２部分４３ｂの軸方向へ前後に移動可能である。第２部分４３ｂの移動可能距離は、第２部分４３ｂの軸方向に沿って数ミリの範囲（０．１ｍｍ以上、５ｍｍ以下）に及ぶ。第２部分４３ｂの移動可能距離は、最大で十数ミリの範囲（０．１ｍｍ以上、２０ｍｍ以下）に及ぶように調節可能である。

引出線４３は、第１部分４３ａおよび第２部分４３ｂにおいて、単コイル４１ｓから離れている非接触部分４３ｆを備える。非接触部分４３ｆは、意図的に形成されている。

図１６は、回転電機１０の製造方法、およびステータ３１の製造方法を示す。製造方法１８０は、以下に述べる複数のステップを備える。ステップは、工程とも呼ばれる。ステップ１８１では、ステータ３１が製造される。ステップ１８１は、ステップ１８１－１８８を含む。ステップ１８２では、ステータコア３２が製造される。ステータコア３２は、複数の鋼板を積層することにより製造される。ステップ１８３では、ステータコア３２にインシュレータ３６が装着される。ステップ１８４では、インシュレータ３６に、ステータコイル３３が巻かれる。素線は、自動巻線機によって、インシュレータ３６に巻きつけられる。素線は、単コイル４１と、渡り線４２とを、交互に形成するように巻かれる。複数の電極５１、５２は、ステップ１８４までに装着されている。

ステップ１８５では、複数の引出線４３、４４が、大回りに配置される。ここでは、複数の引出線４３、４４は、単コイル４１およびインシュレータ３６に対して緩く巻きつけられる。複数の引出線４３、４４は、対応する接合容器５６、５７に導入される。ステップ１８５は、複数の引出線４３、４４を、最小半径Ｒ３１より外側に位置するように曲げ加工する工程でもある。複数の引出線４３、４４は、単コイル４１に対して堅く巻きつけられることなく、多くの隙間を形成するように、単コイル４１に対して緩く巻きつけられる。これにより、接合容器５６、５７において引出線４３、４４の微調整が許容される。さらに、異物としての流体が付着した場合に、流体が液膜を形成して長期間にわたって溜まる事態が回避される。

ステップ１８６では、複数の引出線４３、４４の端部が、接合容器５６、５７に位置づけられる。ステップ１８７では、接合容器５６、５７の中において、複数の引出線４３、４４が、対応する電極５１、５２に接合される。ステップ１８８では、接合容器５６、５７が樹脂封止される。樹脂封止は、接合容器５６、５７の中に接合部分を埋設するように封止用樹脂を付与することによって実行される。こうして、回転電機１０のステータが製造される。ステップ１８９では、ロータ２１とステータ３１とを組み合わせることによって、回転電機１０が製造される。

以上に述べた実施形態によると、異物が溜まりにくい回転電機、ステータ、およびその製造方法が提供される。異物の典型例は、電解液である。この実施形態によると、電解液が溜まりにくい。この結果、ステータ３１の構成部品の電蝕が抑制される。

引出線４３、４４は、複数の単コイル４１など構成部品の形状に起因して許容される最小経路よりも長く配置されている。このため、引出線４３、４４と構成部品との間に隙間が生成される。この結果、液体の異物が引出線４３、４４に付着しても、液膜となって長期間にわたって溜まる事態が抑制される。

渡り線４２は、径方向案内板６７、６８、６９に接着樹脂７１によって接着されている。渡り線４２に付着した液体の異物は、径方向案内板６７、６８、６９と接着樹脂７１とを伝い、流れ去りやすい。異物が溜まりにくい径方向案内板６７、６８、６９の形状と、接着樹脂７１による保護とに起因して、渡り線４２の腐蝕が抑制される。

インシュレータ３６は、第１端面ＳＤ１において径方向内側においてステータコア３２の端面を板状に覆っている。このため、ステータコア３２と、他の構成部品、例えば渡り線４２、との間における電気絶縁部材の沿面距離を長くすることができる。また、構成部品とボディ１３との間における電気絶縁部材の沿面距離を長くすることができる。この結果、ステータ３１の構成部品の電蝕が抑制される。

インシュレータ３６は、ホルダ６１の圧入部６３に沿って軸方向に延びだす筒状カバー６４を有している。筒状カバー６４は、ホルダ６１と、他の構成部品、例えば渡り線４２、との間における電気絶縁部材の沿面距離を長くする。この結果、ステータ３１の構成部品の電蝕が抑制される。

インシュレータ３６は、ホルダ６１の腕部６２に沿って延びる庇部６５を有している。庇部６５は、ホルダ６１と、他の構成部品、例えば渡り線４２、との直接的な接触を抑制する。また、庇部６５は、ホルダ６１と、他の構成部品との間における電気絶縁部材の沿面距離を長くする。この結果、ステータ３１の構成部品の電蝕が抑制される。

第２実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、引出線４３、４４は、部分的に第３部分４４ｃにおいて隣接する単コイル４１に接触する場合がある。これに代えて、第３部分４４ｃと第４部分４４ｄとは、単コイル４１に全く接触しないように管理されてもよい。

図１７および図１８において、この実施形態による引出線４４が図示されている。なお、図１７および図１８では、接合容器５７において封止樹脂を充填する前の状態が図示されている。

すべての引出線４４は、第１部分４４ａおよび第２部分４４ｂにおいて、単コイル４１に部分的に接触している。しかし、すべての引出線４４は、第３部分４４ｃおよび第４部分４４ｄにおいて、単コイル４１に全く接触することなく、配置されている。第３部分４４ｃは、単コイル４１に最も接近する部分においても、非接触部としての最小隙間２４４ｇを規定している。最小隙間２４４ｇは、第３部分４４ｃと、第３部分４４ｃにおける曲がりの外側に位置する単コイル４１との間に区画されている。このような第３部分４４ｃおよび第４部分４４ｄは、接合容器５７における接続作業において、第３部分４４ｃおよび第４部分４４ｄの比較的自由な移動を許容する。また、第３部分４４ｃおよび第４部分４４ｄは、液膜の形成を抑制する。

他の実施形態
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。

上記実施形態では、ステータコイル３３は、多相巻線を提供している。これに代えて、ステータコイル３３は、単相巻線を提供してもよい。この場合も、ステータコイル３３は、その両端に引出線を備える。

上記実施形態では、ステータコイル３３は、ひとつの相巻線において、直列接続された複数の単コイル４１を備える。これに代えて、ステータコイル３３は、ひとつの相巻線において、並列接続された複数の単コイル４１を備えていてもよい。また、ステータコイル３３は、ひとつの相巻線において、直列接続または並列接続された複数の単コイル４１を含む複数の群を備えていてもよい。それら複数の群は、互いに並列接続または直列接続されてもよい。上記実施形態では、ひとつの磁極３５に巻かれた一連の素線によってひとつの単コイル４１が形成されている。これに代えて、ひとつの磁極３５に巻かれた複数の素線によってひとつの単コイル４１が形成されてもよい。

Claims (11)

1. 複数の磁極（３５）を提供するステータコア（３２）と、
   前記ステータコアに装着されたステータコイル（３３）と、
   前記ステータコアと前記ステータコイルとの間に配置された電気絶縁部材としてのインシュレータ（３６）とを備え、
   前記ステータコイルは、
   前記磁極に装着された複数の単コイル（４１）と、
   複数の前記単コイルを接続する複数の渡り線（４２）と、
   前記ステータコイルの両端を提供する引出線であって、複数の前記単コイルの最も径方向内側部分より、径方向外側を経由して配置されている複数の引出線（４３、４４）とを備え、
   複数の前記引出線は、
   経路において堅く巻き付けられている部分（４４ａ、４４ｂ）と、
   複数の前記単コイルの間における、たるむように緩く巻かれている部分（４４ｃ）とを有する回転電機のステータ。
2. 複数の前記引出線（４３、４４）は、複数の前記単コイルの間における、長さ方向の少なくとも一部分において空中配線として配置されている請求項１に記載の回転電機のステータ。
3. 複数の前記引出線は、巻き始めの前記単コイル（４１ｓ）の最も径方向内側から引き出される巻き始めの第１の引出線（４３）を含み、
   前記第１の引出線（４３）は、巻き始めの前記単コイル（４１ｓ）の最も径方向内側より外側を経由して配置されている請求項１または請求項２に記載の回転電機のステータ。
4. 複数の前記引出線は、巻き終わりの前記単コイル（４１ｅ）の中間部位から引き出される巻き終わりの第２の引出線（４４）を含み、
   前記第２の引出線（４４）は、巻き終わりの前記単コイル（４１ｅ）の最も径方向内側より外側を経由して配置されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の回転電機のステータ。
5. 前記第２の引出線（４４）は、前記ステータコアの厚さ方向における任意の断面において、前記ステータコアにおいて前記引出線を配置可能な前記ステータコアの最小半径（Ｒ３１）に配置されることなく、前記最小半径より径方向外側の中間半径（Ｒ４４）を経由して配置されている請求項４に記載の回転電機のステータ。
6. 前記インシュレータは、取付対象であるボディ（１３）との取付面（３２ａ）に向けて、前記ステータコアの端面に沿って板状に広がる板状部分を有する請求項１から請求項５のいずれかに記載の回転電機のステータ。
7. 前記インシュレータは、径方向に広がる板状の部材であって、前記渡り線を案内するための径方向案内板（６７、６８、６９）を有し、
   前記渡り線と前記径方向案内板とが接触している請求項１から請求項６のいずれかに記載の回転電機のステータ。
8. さらに、前記渡り線を前記インシュレータに接着する接着樹脂（７１）を備え、
   前記接着樹脂は、前記渡り線を前記径方向案内板に接着している請求項７に記載の回転電機のステータ。
9. さらに、可撓性のケーブルによって提供される電力線（１６）と、
   前記電力線を保持する金属製のホルダ（６１）と備え、
   前記インシュレータは前記ホルダの圧入部（６３）を受け入れるために前記インシュレータから軸方向に沿って延びだす筒状カバー（６４）を有する請求項１から請求項８のいずれかに記載の回転電機のステータ。
10. 前記ホルダは、前記ステータコイルに沿って延びだしている腕部（６２）を備え、
    前記インシュレータは、前記ステータコイルと前記腕部との間に延びだしている庇部（６５）を有する請求項９に記載の回転電機のステータ。
11. 請求項１から請求項１０のいずれかに記載のステータと、
    前記ステータに回転磁界を提供するロータ（２６）とを備える回転電機。

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