JP7137421B2 - ステータ及び回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、ステータ及び回転電機に関する。

回転電機のステータには、ステータコアに対してコイルを波巻き状に巻き回したものがある。この種のステータには、コイルを平角線からなる複数のコイルセグメントによって構成したものがある。各コイルセグメントは、平角線の長手方向の中間部分を所定の角度で折り曲げた折曲部と、折曲部の両端から互いに平行に延びる一対の脚部を備える。
この種のステータでは、各コイルセグメントの一対の脚部を、ステータコアの一対のスロットに対してステータコアの軸方向の一方の端部側から挿入した後に、コイルセグメント脚部の先端部を曲げ、ステータコアの他方の端部側に突出した互いに異なる二つのコイルセグメントの脚部の先端部同士を溶接することで、波巻き状のコイルを製造できる。コイルセグメントの脚部を曲げる際や、コイルセグメントの脚部同士を溶接する際には、ステータコアに対してコイルセグメントが軸方向に移動しないように、ステータコアの一方の端部から突出する折曲部の先端を、ステータコアの一方の端部に向けて押さえつけて固定する必要がある。
特許文献１には、型成型により形成するコイルセグメントの折曲部の折曲角度を、複数のコイルセグメントの間で所定の範囲内に収めることが開示されている。複数のコイルセグメントの折曲部の折曲角度を所定の範囲内に収めることで、折曲部を形成する（平角線の中間部分を折り曲げる）ための型の数を減らすことができる。

特開２０１７－１８４５５９号公報

この種のステータにおいては、複数のコイルセグメントがステータコアの径方向に並ぶ。すなわち、複数のスロットはステータコアの周方向に配列されるため、同一のコイルセグメントの一対の脚部が挿入される一対のスロット同士の間隔は、ステータコアの径方向外側に向かうにしたがって大きくなる。このため、複数のコイルセグメントの折曲部の折曲角度を所定の範囲内に収める場合には、ステータコアの軸方向においてステータコアの一方の端部から突出する折曲部の突出高さが、ステータコアの径方向外側に向かうにしたがって高くなる。折曲部の突出高さが複数のコイルセグメントの間で異なると、コイルセグメント同士を溶接する際に複数のコイルセグメントの折曲部を、均等にステータコアの一方の端部に押し付けて固定することが難しくなる。これは、コイルセグメントを曲げる際や、コイルセグメントを溶接する際などに、コイルセグメントが軸方向に移動することに繋がり、溶接する脚部同士の高さに不均衡を生じさせる。このため、溶接不良の発生や、製作工程の増加の原因となる。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、溶接する脚部の軸方向高さの差を抑えることが可能なステータ及びこれを備える回転電機を提供することを目的とする。

本発明の一の態様に係るステータは、周方向に交互に形成された複数のティース及び複数のスロットを有するステータコアと、前記複数のスロットに巻回されるコイルと、前記ステータコアの軸方向の端部に配されるスペーサと、を備え、前記コイルは、所定の角度で折り曲げられた折曲部、及び、前記折曲部の両端から互いに平行に延びて前記スロットに挿入される一対の脚部を有する複数のコイルセグメントを備え、前記スペーサは、前記軸方向における前記ティースの端部と前記コイルセグメントの前記折曲部との間に配されると共に、前記軸方向において前記折曲部を支持する支持面を有するコイル支持部を備え、前記ステータコアの径方向内側における、前記ティースの端部から前記支持面までの距離が、前記ステータコアの径方向外側における、前記ティースの端部から前記支持面までの距離よりも長い。

本発明の一の態様に係る回転電機は、ロータと、前記ステータと、を備える。

本発明によれば、複数のコイルセグメントの折曲部の折曲角度を所定の範囲内に収めても、溶接する脚部の軸方向高さを抑えることができる。

本発明の一実施形態に係る回転電機を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るステータを示す斜視図である。 図２のステータにおける三相交流回路を表す回路図である。 図２のステータを構成するコイルの一部を示す斜視図である。 図２のステータを構成するメインコイルセグメントを示す正面図である。 図２のステータにおいて、スペーサ及びメインコイルセグメントをステータコアに取り付ける前の状態を示す分解斜視図である。 図２のステータにおいて、ステータコアの軸方向から見たステータコアの要部を示す平面図である。 図２のステータにおいて、スペーサ及びメインコイルセグメントをステータコアに取り付けた後の状態を模式的に示す断面図である。 図８のVIII－VIII矢視断面図である。 図８のIX－IX矢視断面図である。 本発明の他の実施形態に係るステータのステータコア及びスペーサを示す平面図である。 本発明の他の実施形態に係るステータの要部を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係るステータに備えるスペーサを示す斜視図である。 本発明の他の実施形態に係るステータを模式的に示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態について図１～図１０を参照して詳細に説明する。
＜回転電機＞
図１に示す回転電機１は、例えば図示しない建設機械の上部旋回体を下部走行体に対して旋回駆動する３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流型の永久磁石同期モータである。回転電機１は、ロータ２と、ステータ３と、を備える。
ロータ２は、ロータシャフト４及びロータコア５を備える。ロータシャフト４は、軸線Ｏを中心とする棒状の部材である。ロータシャフト４は、軸線Ｏ周りに回転可能に設けられる。ロータコア５は、軸線Ｏを中心とした円筒形状に形成されている。ロータコア５は、ロータシャフト４の外周面に固定される。

＜ステータ＞
図１，２に示すように、ステータ３は、ステータコア６、コイル７及びスペーサ８を備える。
＜ステータコア＞
図１，６に示すように、ステータコア６は、軸線Ｏを中心とする円筒状に形成されている。ステータコア６の内部には、前述したロータ２が回転自在に収容される。図６に示すように、ステータコア６は、複数のティース１１及び複数のスロット１２を備える。

複数のティース１１及び複数のスロット１２は、ステータコア６の周方向に交互に形成されている。複数のティース１１は、互いに同じ形状及び大きさに形成されている。各ティース１１は、ステータコア６の周方向における幅寸法がステータコア６の径方向内側に向かうにしたがって小さくなるように形成されている。これにより、ステータコア６の周方向における各スロット１２の幅寸法が、ステータコア６の径方向において一定となる。また、ステータコア６の周方向に隣り合う２つのスロット１２の間隔は、ステータコア６の径方向内側に向かうにしたがって小さくなる。複数のスロット１２は、ステータコア６の周方向に等間隔で配列される。
３相のモータとして構成される本実施形態の回転電機１では、複数のティース１１及びスロット１２が等間隔で周方向に交互に形成される。

図７、図８に示すように、各スロット１２は、ステータコア６の径方向に並ぶ複数の挿入領域ＬＹを有する。各挿入領域ＬＹには、後述するコイルセグメント２２の脚部３２が一つ挿入される。すなわち、各スロット１２においては、複数の脚部３２がステータコア６の径方向に配列される。本実施形態では、８つの挿入領域ＬＹ１～ＬＹ８がステータコア６の径方向に並ぶ。以下の説明では、各挿入領域ＬＹをレイヤーＬＹと呼ぶ。ステータコア６の径方向に並ぶ８つのレイヤーＬＹ１～ＬＹ８は、それぞれステータコア６の径方向内側から順番に並ぶ第一レイヤーＬＹ１、第二レイヤーＬＹ２…、第八レイヤーＬＹ８である。以下の説明では、ステータコア６の径方向において、最も内側に位置する第一レイヤーＬＹ１を最内周レイヤーＬＹ１と呼び、最も外側に位置する第八レイヤーＬＹ８を最外周レイヤーＬＹ８と呼ぶことがある。なお、図９，１０に示すように、最内周レイヤーＬＹ１におけるスロット１２同士の間隔は、最外周レイヤーＬＹ８におけるスロット１２同士の間隔よりも大きい。

図６に示すように、ステータコア６は、円筒状に形成されて複数のティース１１を一体に連結するヨーク１３をさらに備える。ヨーク１３は、複数のティース１１のうちステータコア６の径方向外側の端に接続される。
ステータコア６は、例えば電磁鋼板を軸線Ｏ方向に複数積層することで構成される。なお、ステータコア６は、粉体成型により構成されてもよい。

＜コイル＞
図２に示すように、本実施形態のステータ３は、３相分のコイル７（７Ｕ，７Ｖ，７Ｗ）を備える。各コイル７は、複数のスロット１２に所定ピッチで波巻き状に巻回される。
図３に示すように、３相分のコイル７Ｕ，７Ｖ，７Ｗは、三相交流回路を構成する。各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイル７は、並列接続される二つの並列コイル２０を備える。三相交流回路では、３相のコイル７を中性点Ｎ１，Ｎ２で接続したダブルスター結線が採用されている。

図４に示すように、各相の並列コイル２０は、コイルセグメントとして、複数のメインコイルセグメント２２を備える。また、並列コイル２０は、コイルセグメントとして、サブコイルセグメント２３及び渡りコイルセグメント２４を備える。
図５に示すように、メインコイルセグメント２２は、略四角形断面を有する平角線に折り曲げ加工を施すことで形成される。メインコイルセグメント２２は、円形断面を有する丸線により形成されてもよい。メインコイルセグメント２２は、所定の折曲角度θに折り曲げられた折曲部３１と、折曲部３１の両端から互いに平行に延びる一対の脚部３２と、を備える。なお、径方向内側に配置されるメインコイルセグメント２２と、径方向外側に配置されるメインコイルセグメント２２とで、折曲角度θが異なっていてもよい。

折曲部３１の折曲角度θは、並列コイル２０を構成する全てのメインコイルセグメント２２の間で所定の範囲内に収まるとよい。これにより、メインコイルセグメントの折曲部を形成する型の種類を減らすことができる。
また、折曲部３１は、脚部３２の延長方向から見て、折曲部３１の頂点３３の両側に位置する折曲部３１の第一部位３４と第二部位３５とが、ステータコア６に挿入された状態でステータコア６の径方向に対応する方向にずれて位置するように折り曲げられている。これにより、折曲部３１の第一部位３４及び第二部位３５は、それぞれ隣り合う２つのレイヤーＬＹに対応するように、ステータコア６の径方向に互いにずれて位置する。

一対の脚部３２の延長方向の先端部３２Ａは、一対の脚部３２の間隔が広がるように折り曲げられる。一対の脚部３２の先端部３２Ａは、互いに異なるメインコイルセグメント２２同士を溶接するための部位である。一対の脚部３２の先端部３２Ａの折り曲げは、メインコイルセグメント２２をステータコア６に取り付けた後に行われる。すなわち、メインコイルセグメント２２をステータコア６に取り付ける前の状態において、一対の脚部３２の先端部３２Ａは、二点鎖線で示すように平行になっている。

図６に示すように、メインコイルセグメント２２は、一対の脚部３２をステータコア６の軸方向の一方の端部１４側から、周方向に間隔をあけて位置する一対のスロット１２に挿入することで、ステータコア６に取り付けられる。本実施形態において、一対の脚部３２は６ピッチ離れて位置する一対のスロット１２に挿入される。この状態において、折曲部３１は、折曲部３１はステータコア６の軸方向の一方の端部１４側に配される。なお、本明細書において、ピッチとは、間に含まれるティース１１の個数を指す。例えば、前述の６ピッチ離れて位置する一対のスロット１２とは、一対のスロット１２の間に６個のティース１１が含まれることを意味する。
一対の脚部３２は、所定ピッチ離れた一対のスロット１２において、ステータコア６の径方向において互いに隣り合う２つのレイヤーＬＹに挿入される。

図４に示すように、複数のメインコイルセグメント２２は、図４において矢印Ｄ１で示すステータコア６の周方向に配列されるようにステータコア６に取り付けられ、周方向に隣り合うメインコイルセグメント２２の脚部３２の先端部３２Ａ同士を溶接することで、直列に接続され、コイルを形成する。

サブコイルセグメント２３、渡りコイルセグメント２４は、それぞれメインコイルセグメント２２と同様の線材からなる。図示しないが、サブコイルセグメント２３、渡りコイルセグメント２４は、メインコイルセグメント２２と同様の折曲部及び一対の脚部を有する。ただし、サブコイルセグメント２３の一対の脚部同士の間隔は、メインコイルセグメント２２よりも１ピッチ分小さい。また、渡りコイルセグメント２４の一対の脚部３２同士の間隔は、メインコイルセグメント２２よりも１ピッチ分大きい。サブコイルセグメント２３、渡りコイルセグメント２４は、メインコイルセグメント２２と同様にステータコア６に取り付けられる。
サブコイルセグメント２３、渡りコイルセグメント２４は、それぞれ溶接によって所定のメインコイルセグメント２２に接続されることで、複数のメインコイルセグメント２２と共に図３に示した三相交流回路の並列コイル２０を構成する。

図４においては、並列コイル２０の一部を成すコイル構成体２１を示している。同一のコイル構成体２１を構成する複数のメインコイルセグメント２２は、図８のようにスロット１２のうち互いに隣り合う２つのレイヤーＬＹに対応するように配される。
並列コイル２０は、複数のコイル構成体２１をステータコア６の径方向に配列し、これらを互いに接続することで構成される。本実施形態の並列コイル２０は、４つのコイル構成体２１によって構成される。このため、同一の並列コイル２０を構成する複数のメインコイルセグメント２２は、図８のようにステータコア６の径方向に並ぶ８つのレイヤーＬＹに対応するように配される。このようにして、複数のメインコイルセグメント２２がステータコア６の径方向に配列される。

前述したように、ステータコア６の周方向におけるスロット１２同士の間隔は、ステータコア６の径方向内側に向かうにしたがって小さくなる。このため、図９，１０に示すように、径方向外側のレイヤーＬＹに対応するメインコイルセグメント２２における一対の脚部３２同士の間隔Ｌ１は、径方向内側のレイヤーＬＹに対応するメインコイルセグメント２２における一対の脚部３２同士の間隔Ｌ１よりも大きい。具体的には、図９に示すように、最内周レイヤーＬＹ１に対応するメインコイルセグメント２２Ａ（最内周メインコイルセグメント２２Ａ）における一対の脚部３２同士の間隔Ｌ１Ａが最も小さい。一方、図１０に示すように、最外周レイヤーＬＹ８に対応するメインコイルセグメント２２Ｂ（最外周メインコイルセグメント２２Ｂ）における一対の脚部３２同士の間隔Ｌ１Ｂが最も大きい。

また、図９，１０に示すように、折曲部３１の折曲角度θは、複数のメインコイルセグメント２２の間で所定の範囲内に収まる。このため、径方向外側のレイヤーＬＹに対応するメインコイルセグメント２２における折曲部３１の軸方向の高さ寸法Ｈ１は、径方向内側のレイヤーＬＹに対応するメインコイルセグメント２２における折曲部３１の高さ寸法Ｈ１よりも大きくなる。具体的には、図９に示すように、最内周メインコイルセグメント２２Ａにおける折曲部３１の高さ寸法Ｈ１Ａが最も小さい。一方、図１０に示すように、最外周メインコイルセグメント２２Ｂにおける折曲部３１の高さ寸法Ｈ１Ｂが最も大きい。
なお、本明細書において、高さとは、ティース１１の端部を基準とした軸方向の距離を指すことがある。例えば、ロータシャフト４を水平に配置した場合、左右方向が高さ方向と表現されることがある。

＜スペーサ＞
図２，６に示すように、スペーサ８（以下、第一スペーサ８とも呼ぶ。）は、ステータコア６の軸方向の一方の端部１４に配される。図６～９に示すように、第一スペーサ８は、コイル支持部４１を備える。
コイル支持部４１は、ステータコア６の軸方向においてステータコア６の一方の端部１４に対応するティース１１の端部と、メインコイルセグメント２２の折曲部３１との間に配される。

コイル支持部４１は、ステータコア６の軸方向から見て、ティース１１に対応する形状に形成されている。すなわち、コイル支持部４１は、ティース１１と同様に、ステータコア６の周方向における幅寸法がステータコア６の径方向内側に向かうにしたがって小さくなるように形成されている。本実施形態において、コイル支持部４１は、ステータコア６の周方向におけるティース１１の両端から突出しないようにティース１１の端部に配される。本実施形態におけるコイル支持部４１の幅寸法は、ティース１１の幅寸法と等しい。なお、コイル支持部４１の幅寸法は、例えばティース１１の幅寸法より小さくてもよい。

コイル支持部４１は、ステータコア６の軸方向においてメインコイルセグメント２２の折曲部３１を支持する支持面４２を有する。ステータコア６の軸方向における支持面４２の高さ位置は、ステータコア６の径方向外側において低く、かつ、ステータコア６の径方向内側において高い。すなわち、ステータコア６の径方向内側における、ティース１１の端部から支持面４２までの距離が、ステータコア６の径方向外側における、ティース１１の端部から支持面４２までの距離よりも長い。

本実施形態の支持面４２は、ステータコア６の径方向において階段状に形成されている。すなわち、支持面４２は、ステータコア６の径方向に並べられ、ステータコア６の径方向の外側から内側に向かうにしたがって高さ位置が不連続に高くなる複数（二つ以上）の支持領域４３を有する。各支持領域４３は、ステータコア６の軸方向に直交する平坦な面に形成されている。そして、ステータコア６の一方の端部１４から最も径方向内側に位置する支持領域４３Ａ（最内周支持領域４３Ａ）に至るコイル支持部４１の高さ寸法Ｈ２Ａが最も大きい。一方、ステータコア６の一方の端部１４から最も径方向外側に位置する支持面４２の支持領域４３Ｂ（最外周支持領域４３Ｂ）に至るコイル支持部４１の高さ寸法Ｈ２Ｂが最も小さい。

本実施形態の支持面４２は、４つの支持領域４３を有する。各支持領域４３は、ステータコア６の径方向に隣り合う２つのレイヤーＬＹに対応する。すなわち、ステータコア６の径方向における各支持領域４３の長さ寸法は、２つのレイヤーＬＹを足し合わせた寸法に対応する。これにより、各支持領域４３は、ステータコア６の径方向に隣り合う２つのメインコイルセグメント２２の折曲部３１を支持する。

図６に示すように、本実施形態の第一スペーサ８は、上記したコイル支持部４１を複数備える。さらに、第一スペーサ８は、ステータコア６の周方向に配列された複数のコイル支持部４１を一体に連結する連結部４５を備える。
具体的に、第一スペーサ８は、ティース１１と同じ数のコイル支持部４１を備える。複数のコイル支持部４１は、複数のティース１１と同じ間隔でステータコア６の周方向に配列される。連結部４５は、このように配列された複数のコイル支持部４１を一体に連結するように、環状に形成されている。

本実施形態の連結部４５には、内側連結部４５Ａと、外側連結部４５Ｂと、がある。内側連結部４５Ａは、各コイル支持部４１のうちステータコア６の径方向内側に位置する端部に接続される。一方、外側連結部４５Ｂは、各コイル支持部４１のうちステータコア６の径方向外側に位置する端部に接続される。なお、連結部４５は、例えば内側連結部４５Ａ及び外側連結部４５Ｂの一方のみであってもよい。

以上のように構成される本実施形態の第一スペーサ８は、電気的な絶縁性を有する。第一スペーサ８は、例えば樹脂材料によって形成されてよい。

図１に示すように、本実施形態のステータ３は、ステータコア６の軸方向の他方の端部１６に配されるスペーサ９（以下、第二スペーサ９と呼ぶ。）をさらに備える。図示しないが、第二スペーサ９は、第一スペーサ８と同様に、ステータコア６の軸方向においてステータコア６の他方の端部１６に対応する複数のティース１１の端部に各々配される複数のコイル支持部を備える。また、第二スペーサ９は、第一スペーサ８と同様に、複数のコイル支持部を一体に連結する連結部を備える。
第二スペーサ９のコイル支持部は、ステータコア６の他方の端部１６側に突出するメインコイルセグメント２２の脚部３２の先端部３２Ａ（図５参照）を支持する支持面を有する。ただし、第二スペーサ９では、ステータコア６の軸方向におけるコイル支持部の支持面の高さ位置が、ステータコア６の径方向において変化しない又は略変化しない。すなわち、第二スペーサ９は、ステータコア６の軸方向を厚さ方向とする平板状に形成されている。

＜作用効果＞
本実施形態のステータ３を製造する際には、図６に示すように、はじめにステータコア６の一方の端部１４に第一スペーサ８を配する。次いで、各メインコイルセグメント２２の一対の脚部３２をステータコア６の一方の端部１４側から対応する一対のスロット１２に挿入する。本実施形態では、ステータコア６の一方の端部１４を鉛直方向上側に向けた状態で、メインコイルセグメント２２の脚部３２をスロット１２に挿入する。なお、図示しないが、サブコイルセグメント２３や渡りコイルセグメント２４の脚部も同様にスロット１２に挿入する。

この状態では、図８～１０に示すように、各メインコイルセグメント２２の折曲部３１がコイル支持部４１の支持面４２によって支持される。具体的には、一対の脚部３２の近傍に位置する折曲部３１の両端部が、ステータコア６の周方向における支持面４２の縁によって支持される。例えば、最内周メインコイルセグメント２２Ａの折曲部３１は、支持面４２の最内周支持領域４３Ａによって支持される。一方、最外周メインコイルセグメント２２Ｂの折曲部３１は、支持面４２の最外周支持領域４３Ｂによって支持される。

このように折曲部３１がコイル支持部４１の支持面４２によって支持されることで、軸方向においてステータコア６の一方の端部１４から折曲部３１の頂点３３に至る高さ寸法ＨＴは、ステータコア６の一方の端部１４から支持面４２に至るコイル支持部４１の高さ寸法Ｈ２と、支持面４２から折曲部３１の頂点３３に至る折曲部３１の高さ寸法Ｈ１と、を足し合わせた寸法となる。

ここで、径方向外側のレイヤーＬＹに対応するメインコイルセグメント２２における折曲部３１の高さ寸法Ｈ１は、径方向内側のレイヤーＬＹに対応するメインコイルセグメント２２における折曲部３１の高さ寸法Ｈ１よりも大きい。ただし、支持面４２の高さ位置は、ステータコア６の径方向外側において低く、かつ、ステータコア６の径方向内側において高い。このため、径方向外側のレイヤーＬＹに対応するメインコイルセグメント２２と、径方向内側のレイヤーＬＹに対応するメインコイルセグメント２２との間において、ステータコア６の一方の端部１４から折曲部３１の頂点３３に至る高さ寸法ＨＴの差を小さくすることができる、あるいは、当該高さ寸法ＨＴの差をなくすことができる。すなわち、ステータコア６の一方の端部１４から折曲部３１の頂点３３に至る高さ寸法ＨＴを、径方向に配列された複数のメインコイルセグメント２２の間で揃えることができる。

複数のメインコイルセグメント２２の脚部３２をスロット１２に挿入した後に、図５に示すように、脚部３２の先端部３２Ａを曲げる。先端部３２Ａを曲げた後、ステータコア６の他方の端部１６から突出した互いに異なるメインコイルセグメント２２の脚部３２の先端部３２Ａ同士を溶接する。この際、ステータコア６の一方の端部１４から突出する折曲部３１の頂点３３をステータコア６の一方の端部１４に向けて押さえる。具体的には、ステータコア６の他方の端部１６が鉛直方向上側に向くように、ステータコア６を上下反転させた上で、ステータコア６を鉛直方向上側に向く治具Ｊの平坦な載置面Ｊ１上に置くことで、折曲部３１の頂点３３をステータコア６の一方の端部１４に向けて押さえる。

ここで、ステータコア６の一方の端部１４から折曲部３１の頂点３３に至る高さ寸法ＨＴは、径方向に配列された複数のメインコイルセグメント２２の間で揃っている。また、メインコイルセグメント２２の折曲部３１は、第一スペーサ８の支持面４２により支持され、第一スペーサ８は、ステータコア６の一方の端部１４により支持されている。このため、メインコイルセグメント２２は治具Ｊの載置面Ｊ１と、第一スペーサ８の支持部の間で固定される。
これにより、メインコイルセグメント２２の曲げ加工を行う際、または、溶接を行う際、もしくはその両方において、メインコイルセグメント２２が軸方向へ移動し、溶接する脚部３２の高さに不均衡が生じることを防ぐことができる。

以上説明したように、本実施形態に係るステータ３及びこれを備える回転電機１によれば、コイル支持部４１の支持面４２の高さ位置がステータコア６の径方向外側において低く、かつ、ステータコア６の径方向内側において高い第一スペーサ８を備える。これにより、複数のメインコイルセグメント２２の間で折曲部３１の折曲角度θが所定の範囲内に収まっていても、ステータコア６の一方の端部１４から折曲部３１の頂点３３に至る高さ寸法ＨＴを、径方向に配列された複数のメインコイルセグメント２２の間で揃えることができる。

また、本実施形態に係るステータ３及び回転電機１によれば、コイル支持部４１の支持面４２がステータコア６の径方向において階段状に形成され、支持面４２の各支持領域４３がステータコア６の軸方向に直交する平坦な面に形成されている。このため、メインコイルセグメント２２の折曲部３１を支持面４２（支持領域４３）に対して線接触させることができる。したがって、メインコイルセグメント２２の折曲部３１をコイル支持部４１によって安定に支持することができる。

また、本実施形態に係るステータ３及び回転電機１によれば、第一スペーサ８が、ステータコア６の周方向に配列された複数のコイル支持部４１を一体に連結する連結部４５を備える。このため、一つの第一スペーサ８をステータコア６の一方の端部１４に配するだけで、複数のコイル支持部４１を同時に複数のティース１１の端部に配することができる。特に、本実施形態の連結部４５は、環状に形成され、ティース１１と同じ数のコイル支持部４１を一体に連結する。このため、一つの第一スペーサ８をステータコア６の一方の端部１４に配するだけで、全てのコイル支持部４１を同時に全てのティース１１の端部に配することができる。したがって、第一スペーサ８を含むステータ３の製造効率を向上できる。

また、本実施形態に係るステータ３及び回転電機１によれば、第一スペーサ８が電気的な絶縁性を有するため、ステータ３とコイル７との絶縁を確保することができ、ステータ３の耐久性、信頼性を向上させることができる。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明のステータにおいて、スペーサ８が上記実施形態のように環状に形成される場合には、例えば図１１に示すように、スペーサ８の周方向の一部に切欠４６が形成されている。切欠４６は、外側連結部４５Ｂの外周縁から径方向内側に窪むように形成されている。スペーサ８に形成される切欠４６の数は、単数でも複数でもよい。複数の切欠４６は、スペーサ８の周方向に間隔をあけて並んでいればよい。図１１に例示する構成においては、２つの切欠４６がスペーサ８の周方向に等間隔で並んでいる。

一方、ステータコア６の一方の端部１４には、スペーサ８の切欠４６に挿入される係止部１７を設けられている。図１１に例示する構成において、係止部１７は、ステータコア６と別個に形成され、ステータコア６に対して着脱可能に固定される。なお、係止部１７は、例えばステータコア６に一体に形成されてもよい。

図１１に例示した構成では、係止部１７をステータコア６に固定した状態でスペーサ８をステータコア６の一方の端部１４に配する際に、係止部１７をスペーサ８の切欠４６に挿入することで、スペーサ８がステータコア６に対してその周方向に位置ずれすることを抑制又は防止できる。すなわち、スペーサ８の各コイル支持部４１が、各ティース１１に対してステータコア６の周方向に位置ずれすることを抑制又は防止できる。したがって、スペーサ８をステータコア６に対して簡単に位置決めすることができ、ステータの製造効率を向上できる。
なお、係止部１７は、スペーサ８をステータコア６の一方の端部１４に配し、メインコイルセグメント２２をステータコア６に取り付けた後に、ステータコア６から取り外されてよい。

本発明のステータにおいては、例えば図１２に示すように、ステータコア６の周方向におけるコイル支持部４１の両端に位置する支持面４２とコイル支持部４１の側面との角部が、支持面４２とコイル支持部４１の側面とを滑らかに接続する円弧状の湾曲面に形成されてよい。なお、コイル支持部４１の側面は、ステータコア６の周方向に向く面である。
支持面４２とコイル支持部４１の側面との間に湾曲面が形成されていることで、メインコイルセグメント２２が支持面４２とコイル支持部４１の側面との角部に接触しても、メインコイルセグメント２２の絶縁被膜が損傷することを防止できる。

本発明のステータにおいて、スペーサ８のコイル支持部４１は、例えば図１２に示すように、ステータコア６の周方向におけるティース１１の両端から突出する突出部４７を備えてよい。すなわち、コイル支持部４１の幅寸法は、例えばティース１１の幅寸法よりも大きくてもよい。
図１２に例示する構成において、突出部４７は、コイル支持部４１のうちステータコア６の軸方向において支持面４２側の部位に寄せて位置する。また、ステータコア６の軸方向において突出部４７よりもステータコア６の一方の端部１４側に位置するコイル支持部４１の部位には、ステータコア６の周方向においてティース１１の両端よりも内側に窪む窪み部４８が形成されている。なお、コイル支持部４１には、突出部４７が形成されずに、窪み部４８が形成されてもよい。または、コイル支持部４１には、窪み部４８が形成されずに、突出部４７が形成されてもよい。

さらに、ステータコア６の軸方向に延びるコイル支持部４１の窪み部４８の側面５１と、ステータコア６の一方の端部１４に対向するコイル支持部４１の対向面５２との角部は、面取りされている。すなわち、窪み部４８の側面５１とコイル支持部４１の対向面５２との間には、窪み部４８の側面５１及びコイル支持部４１の対向面５２の両方に対して傾斜する傾斜面５３が形成されている。なお、窪み部４８の側面５１は、ステータコア６の周方向に向く面である。また、コイル支持部４１の対向面５２は、ステータコア６の軸方向において窪み部４８の側面５１に対してステータコア６側に隣り合わせて位置し、ステータコア６の軸方向や窪み部４８の側面５１に直交する平坦な面である。傾斜面５３は、平坦な面であるため、窪み部４８の側面５１及びコイル支持部４１の対向面５２に対して、それぞれ９０度よりも小さい角度で傾斜する。
窪み部４８の側面５１とコイル支持部４１の対向面５２との角部は、例えば、窪み部４８の側面５１とコイル支持部４１の対向面５２とを滑らかに接続する円弧状の湾曲面に形成されてもよい。

コイル支持部４１が突出部４７を有する場合には、スロット１２に挿入されて、メインコイルセグメント２２の脚部３２とティース１１との間に介在するスロット絶縁紙６０を、コイル支持部４１の突出部４７によってステータコア６の軸方向から支持することができる。これにより、スロット絶縁紙６０がステータコア６に対してその軸方向に位置ずれすることを抑制できる。
また、コイル支持部４１に窪み部４８が形成されている場合には、ステータコア６の一方の端部１４から突出するスロット絶縁紙６０の突出部位６１を窪み部４８に収容することができる。

また、窪み部４８の側面５１とコイル支持部４１の対向面５２との間に傾斜面５３や湾曲面が形成されている場合には、スペーサ８をステータコア６の一方の端部１４を配する際に、スロット絶縁紙６０の突出部位６１を容易に窪み部４８に入り込ませることができる。具体的に説明すれば、ステータを製造するためには、スロット絶縁紙６０をステータコア６のスロット１２に挿入した後に、スペーサ８をステータコア６の一方の端部１４を配する。この際、スロット絶縁紙６０の突出部位６１は、窪み部４８の側面５１とコイル支持部４１の対向面５２との間の傾斜面５３や湾曲面によって窪み部４８内に向けて案内される。これにより、スロット絶縁紙６０の突出部位６１を容易に窪み部４８に入り込ませることができる。したがって、ステータの製造を簡単に行うことができる。
なお、窪み部４８の側面５１とコイル支持部４１の対向面５２との間に傾斜面５３や湾曲面が形成されない場合には、スロット絶縁紙６０の突出部位６１がコイル支持部４１の対向面５２に当たりやすくなるため、スロット絶縁紙６０の突出部位６１を窪み部４８に入り込ませることが難しくなる。また、スロット絶縁紙６０の突出部位６１がコイル支持部４１の対向面５２に当たると、スロット絶縁紙６０の突出部位６１が折れ曲がって、ステータコア６とスペーサ８との間に挟まる可能性もある。この場合、スペーサ８がステータコア６に対して部分的に浮き上がり、この部分的に浮き上がったスペーサ８により支持される一部のメインコイルセグメント２２が軸方向に移動する。このため、溶接する脚部３２の高さに不均衡を生じる。よって、窪み部４８の側面５１とコイル支持部４１の対向面５２との間に、傾斜面や湾曲面を形成することが好ましい。

本発明のスペーサは、例えば１つのコイル支持部４１だけを備えてもよい。
また、本発明においては、例えば図１３に示すように、スペーサ８Ｅが、複数、かつ、ティース１１の数よりも少ない数のコイル支持部４１を備えてよい。図１３に例示するスペーサ８Ｅにおいて、複数のコイル支持部４１は、上記実施形態と同様に、複数のティース１１と同じ間隔でステータコア６の周方向に配列される。この場合、連結部４５は、環状の一部をなす弧状に形成されてよい。

このような構成のスペーサ８Ｅにおいて、コイル支持部４１の数は任意であってよいが、ティース１１の数の約数であるとよい。例えば、ティース１１の数が４８個である場合、コイル支持部４１の数は、２個、３個、４個、６個、８個、１２個、１６個、２４個であってよい。図示例におけるコイル支持部４１の数は、３個である。コイル支持部４１の数がティース１１の数の約数である場合には、所定数のコイル支持部４１を備える一種類のスペーサ８Ｅを用いるだけで、コイル支持部４１を全てのティース１１の端部に配することができる。

本発明において、コイル支持部４１の支持面４２は、例えば図１４に示すように、ステータコア６の径方向の外側から内側に向かうにしたがって高さ位置が連続的に高くなるように、ステータコア６の軸方向に対して傾斜する傾斜面であってよい。支持面４２が傾斜面であっても、上記実施形態と同様の効果を奏する。ただし、支持面４２が傾斜面である場合には、折曲部３１が支持面４２に対して点接触するため、支持面４２は階段状に形成されることがより好ましい。

本発明の回転電機は、ステータ３のコイル７に交流電流を流すことでロータ２を駆動回転するモータに限らず、エンジン等の動力によってロータ２を回転させることで発電する発電機であってもよい。

本発明のステータにおいて、挿入領域ＬＹは８つ以外であってよい。例えば、４、６、１０、１２、またはそれ以上の挿入領域ＬＹを有するステータに適用することもできる。

本発明の回転電機は、油圧ショベル、ブルドーザ、フォークリフトなどの作業車両に用いる回転電機として好適である。

１…回転電機、２…ロータ、３…ステータ、４…ロータシャフト、５…ロータコア、６…ステータコア、７…コイル、８，８Ｅ…スペーサ、１１…ティース、１２…スロット、１４…一方の端部、１７…係止部、２２，２２Ａ，２２Ｂ…メインコイルセグメント（コイルセグメント）、２３…サブコイルセグメント、２４…渡りコイルセグメント、３１…折曲部、３２…脚部、４１…コイル支持部、４２…支持面、４３，４３Ａ，４３Ｂ…支持領域、４５，４５Ａ，４５Ｂ…連結部、４６…切欠、４７…突出部、４８…窪み部、５１…側面、５２…対向面、５３…傾斜面、Ｏ…軸線、θ…折曲部３１の折曲角度

Claims (8)

1. 周方向に交互に形成された複数のティース及び複数のスロットを有するステータコアと、
   前記複数のスロットに巻回されるコイルと、
   前記ステータコアの軸方向の端部に配されるスペーサと、を備え、
   前記コイルは、所定の角度で折り曲げられた折曲部、及び、前記折曲部の両端から互いに平行に延びて前記スロットに挿入される一対の脚部を有する複数のコイルセグメントを備え、
   前記スペーサは、前記軸方向における前記ティースの端部と前記コイルセグメントの前記折曲部との間に配されると共に、前記軸方向において前記折曲部を支持する支持面を有するコイル支持部を備え、
   前記ステータコアの径方向内側における、前記ティースの端部から前記支持面までの距離が、前記ステータコアの径方向外側における、前記ティースの端部から前記支持面までの距離よりも長いステータ。
2. 前記支持面は、前記ステータコアの径方向において階段状に形成されている請求項１に記載のステータ。
3. 前記スペーサは、前記周方向に配列された複数の前記コイル支持部を一体に連結する連結部を備える請求項１又は請求項２に記載のステータ。
4. 前記連結部は、環状に形成されている請求項３に記載のステータ。
5. 前記コイル支持部は、前記周方向における前記ティースの両端から突出する突出部を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のステータ。
6. 前記コイルセグメントが平角線からなる請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のステータ。
7. 前記コイル支持部のうち少なくとも前記ステータコアの軸方向の端部側に位置する部位には、前記ステータコアの周方向において前記ティースの両端よりも内側に窪む窪み部が形成され、
   前記ステータコアの軸方向に延びる前記窪み部の側面と、前記ステータコアの軸方向の端部に対向する前記コイル支持部の対向面との間には、前記コイル支持部の側面及び前記コイル支持部の対向面の両方に対して傾斜する傾斜面が形成されている請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のステータ。
8. ロータと、前記ロータを収容する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のステータと、を備える回転電機。

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