JP7247739B2 - 電機子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄心と同鉄心に巻回された巻線とを有する電機子の製造方法に関するものである。

回転電機の電機子として鉄心に巻線が巻回された構造のものがある（例えば特許文献１参照）。特許文献１の電機子では、鉄心の中心線の延びる方向（以下、中心線方向）において貫通するスリットを同鉄心が有している。そして、Ｕ字状に成形した複数の巻線部を鉄心のスリットの対応部分に各別に差し込むとともに、それら巻線部の端部同士を接合するといった態様で、鉄心への巻線の組み付けが行われる。

特開２０１４－１００００６号公報

上記電機子は、鉄心への巻線の組み付けに際して多数の接合箇所において巻線部の端部同士を接合する必要があるため、その組み付けにかかる作業が煩雑になってしまう。しかも、各接合箇所において巻線部同士の接合のためのスペースが必要になるため、電機子の大型化を招いてしまう。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型な電機子を簡素な手順で製造することのできる電機子の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するための電機子の製造方法は、中心線方向において貫通する複数のスリットを有する鉄心と、前記複数のスリットに挿通される状態で前記鉄心に巻回された巻線とを有する電機子の製造方法において、前記鉄心の前記中心線方向における端面と前記スリットの内面とにおける前記巻線に隣接する部分に絶縁材料からなる絶縁層を形成する第１工程と、前記第１工程の後に、前記巻線の一部を構成する内部巻線部を前記スリットの内部において前記中心線方向に延びる態様で配置する第２工程と、前記第２工程の後に、前記鉄心の前記中心線方向における端面に沿って延びるとともに前記内部巻線部の端部同士を接続する外部巻線部を鋳造によって成形する第３工程と、を有する。

上記製造方法によれば、巻線が隣接する部分に絶縁層を形成した状態の鉄心のスリットに巻線の一部（内部巻線部）を配置するとともに、巻線の残りの部分、すなわち内部巻線部の端部同士を接続する外部巻線部を鋳造によって成形することによって、鉄心に巻線を一体に形成することができる。これにより、電機子の製造に際して巻線を構成する巻線部同士を多数の接合箇所において接合する作業が不要になる。そのため、巻線部同士を接合する接合箇所を多数有する比較例の電機子を製造する場合と比べて、電機子を簡素な手順で製造することができる。しかも、巻線部同士を接合する接合箇所を少なくしたり無くしたりすることができるため、その接合のためのスペースが不要になる分だけ、上記比較例の電機子と比べて電機子を小型化することもできる。

本発明によれば、小型な電機子を簡素な手順で製造することができる。

一実施形態の電機子の製造方法が適用されるステータの斜視図。 同ステータの側断面図。 同ステータのスリットおよびその周辺の拡大断面図。 （ａ）～（ｄ）ステータコイルの巻き回し態様を説明するための説明図。 ステータコイルの巻き回し態様を説明するための説明図。 ステータコイルおよびその周辺を拡大して示す側面図。 各ステータコイルの連結部の位置関係を示す略図。 Ｕ相のステータコイルの（ａ）は各部を分割した状態の斜視図であり、（ｂ）は各部を結合した状態の斜視図。 Ｖ相のステータコイルの（ａ）は各部を分割した状態の斜視図であり、（ｂ）は各部を結合した状態の斜視図。 Ｗ相のステータコイルの（ａ）は各部を分割した状態の斜視図であり、（ｂ）は各部を結合した状態の斜視図。 ステータの製造工程を示すフローチャート。 インサート成形用の金型装置の断面図。 第２工程において用いられる内部巻線部の（ａ）は斜視図であり、（ｂ）はスリット内に配設された状態を示す側面図。 アルミダイカスト鋳造用の金型装置の側面図。 （ａ）および（ｂ）他の実施形態における各ステータコイルの連結部の位置関係を示す略図。

以下、電機子の製造方法の一実施形態について説明する。
本実施形態の電機子の製造方法は電動機の固定子（ステータ）に適用される。
先ず、本実施形態のステータの構造について説明する。

図１および図２に示すように、ステータ１０は、鉄心としてのステータコア１１と、鉄心に巻回された巻線としてのステータコイル１２とを有している。
ステータコア１１は円筒状をなしている。ステータコア１１は、詳しくは、中心孔を有する円板状の金属板が複数枚（例えば数百枚）積層された積層構造をなしている。各金属板は電磁鋼板（詳しくは、無方向性ケイ素鋼板）によって形成されている。

図２に示すように、ステータコア１１には、その中心線Ｌが延びる方向（以下、中心線Ｌ方向）に貫通するスリット２０が複数（本実施形態では、４８本）設けられている。各スリット２０は、ステータコア１１の内周面において開口するとともに同ステータコア１１の径方向において同一幅で直線状に延びている。これらスリット２０は、ステータコア１１の周囲方向において等間隔で並ぶように配置されている。

図２および図３に示すように、ステータコア１１の表面には絶縁材料からなる絶縁層２１が設けられている。絶縁層２１は、各スリット２０の内面とステータコア１１の中心線Ｌ方向における両端面とを覆う形状をなしている。絶縁層２１は、耐熱温度（具体的には、熱分解温度）が高く、且つ絶縁性を有する合成樹脂材料（本実施形態では、ポリベンゾイミダゾール）によって形成されている。

ステータコイル１２は、ステータコア１１の複数のスリット２０に挿通される状態で同ステータコア１１に巻回されている。ステータコイル１２の上記スリット２０に挿通される部分である内部巻線部３０は、断面矩形状で回転中心Ｌ方向（図３の上下方向）に延びている。また、ステータコイル１２における上記ステータコア１１の外部で２つのスリット２０（詳しくは、内部巻線部３０）を繋ぐように延びる部分である外部巻線部３１は、ステータコア１１の外面に沿って延びている。ステータコイル１２は、アルミニウムによって形成されている。

図４～図６に示すように、本実施形態のステータ１０は三相モータに設けられるものであり、Ｕ相のステータコイル１２Ｕ、Ｖ相のステータコイル１２Ｖ、およびＷ相のステータコイル１２Ｗからなる３本のステータコイル１２を有している。

図４（ａ）～図４（ｄ）に示すように、各ステータコイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの内部巻線部３０は、同一のスリット２０に異なる相の内部巻線部３０が配置されることのないように、互いにずれた態様で配設されている。具体的には、ステータ１０の周囲方向（図６の時計回り方向）において、「Ｕ相」のステータコイル１２Ｕの内部巻線部３０、「Ｖ相」のステータコイル１２Ｖの内部巻線部３０、「Ｗ相」のステータコイル１２Ｗの内部巻線部３０といった順に並ぶように、各相の内部巻線部３０が配置されている。

各ステータコイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗは分布巻のものであり、周囲方向において２つ置きに配置されたスリット２０内の内部巻線部３０同士を外部巻線部３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗによって繋ぐ矩形波状で延設されている。言い換えれば同一相のステータコイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの内部巻線部３０同士を外部巻線部３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗによって繋ぐ矩形波状（図４）で延設されている。

１つのスリット２０の内部には、同一相のステータコイル１２の２本の内部巻線部３０が径方向において並ぶ態様で配置されている。そして、図４および図５に示すように、各ステータコイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗは、電源端子（Ｕｉｎ，Ｖｉｎ，Ｗｉｎ）、ステータコア１１の外周側で巻回される部分、ステータコア１１の内周側で巻回される部分、「中性点」といった順に接続されている。

本実施形態では、各ステータコイル１２の外部巻線部３１の形状が、同外部巻線部３１によってステータコイル１２を流れる電流が制限されることのない形状であって、且つ、異なる相のステータコイル１２同士が接触することのない形状になっている。

以下、各ステータコイル１２の外部巻線部３１の形状について説明する。
先ず、「Ｕ相」のステータコイル１２Ｕの外部巻線部３１Ｕの形状について説明する。
図６～図８に示すように、外部巻線部３１Ｕは、スリット２０内に配置された内部巻線部３０の端部から同スリット２０の外方に向けて突出する部分である連結部３２Ｕと、異なるスリット２０に対応する一対の連結部３２Ｕの突端同士を接続する部分である接続部３３Ｕとを有している。

図７、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、連結部３２Ｕは、一辺の長さが単位長さ（例えば数ｍｍ）の正方形（単位正方形）を各面とする立方体（単位ブロック）を中心線Ｌと直交する面上に６個並べて一体にした形状をなしている。なお、ステータコイル１２の外部巻線部３１は周囲方向において延びる形状であるため、周囲方向において並ぶ単位ブロックの実際の形状も周囲方向において若干湾曲した断面円弧状をなしている。各図に示す各単位ブロックは、実際の形状が若干異なるものの、中心線Ｌ方向と直交する方向における断面の面積や体積が等しくなっている。本実施形態では、外部巻線部３１の形状についての理解を容易にするために、単位ブロックが単位正方形を各面とする立方体であるものとして説明する。

連結部３２Ｕは、単位ブロックを周囲方向において３列で並べた形状をなしている。３列における最も外周側の列（外周列）は３個の単位ブロックが周囲方向に並べられた形状をなし、外周側から２番目の列（中間列）は２個の単位ブロックが周囲方向に並べられた形状をなし、外周側から３番目の列、すなわち最も内周側の列（内周列）は１個の単位ブロックからなる形状をなしている。このように連結部３２Ｕの断面は三段の階段状をなしている。

図７に示すように、接続部３３Ｕの両端に配置される一対の連結部３２Ｕは、一方の内部巻線部３０を起点に他方の内部巻線部３０に向けて突出する形状に形成されている。一対の連結部３２Ｕは、ステータコア１１の中心線Ｌを含む面を対称面として面対称の形状に形成されている。

図８に示すように、内部巻線部３０の断面形状は、ステータコア１１の径方向において単位正方形が３個並んだ形状をなしている。こうした内部巻線部３０の中心線Ｌ方向における端部は、外部巻線部３１Ｕの同内部巻線部３０側の端面における３個の単位ブロックが並んだ部分と一体になっている。本実施形態では、内部巻線部３０と連結部３２Ｕとの接続部分（図８（ａ）中にハッチングＨ１で示す部分）の断面積が単位正方形を３個分の値になっている。

図６および図７に示すように、接続部３３Ｕは、中心線Ｌを中心とする円弧状で延びている。図８に示すように、接続部３３Ｕの径方向における断面は、中心線Ｌ方向において３個の単位正方形を並べた形状をなしている。接続部３３Ｕは、連結部３２の外周列におけるステータコア１１から遠い側の面３４Ｕに沿う位置で延びている。そして、接続部３３Ｕの連結部３２側の面と、連結部３２の外周列におけるステータコア１１から遠い側の面３４Ｕの全体とが一体になっている。本実施形態では、接続部３３Ｕと連結部３２Ｕとの接続部分（図８（ａ）中にハッチングＨ２で示す部分）の断面積が単位正方形を３個分の値になっている。

ステータコイル１２Ｕでは、内部巻線部３０の断面積や、外部巻線部３１Ｕの接続部３３Ｕの断面積、内部巻線部３０と連結部３２Ｕとの接続部分の断面積、並びに、連結部３２Ｕと接続部３３Ｕとの接続部分の断面積がいずれも単位正方形を３個分の値になっている。また、外部巻線部３１Ｕの連結部３２Ｕの断面積は単位正方形を６個分の値になっている。こうしたことから、ステータコイル１２Ｕ（詳しくは、内部巻線部３０）を流れる電流は内部巻線部３０の断面積（単位正方形を３個分の値）によって規制される構造であると云える。このように本実施形態では、連結部３２Ｕおよび接続部３３Ｕからなる外部巻線部３１Ｕの形状が、同外部巻線部３１Ｕによってステータコイル１２Ｕ（詳しくは、内部巻線部３０）を流れる電流が制限されることのない形状に定められている。

次に、「Ｖ相」のステータコイル１２Ｖの外部巻線部３１Ｖの形状について説明する。
図６、図７および図９に示すように、外部巻線部３１Ｖは、スリット２０内に配置された内部巻線部３０の端部から同スリット２０の外方に向けて突出する連結部３２Ｖと、異なるスリット２０に対応する一対の連結部３２Ｖの突端同士を接続する接続部３３Ｖとを有している。

図７、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、連結部３２Ｖは、中心線Ｌと直交する面上に単位ブロックを６個並べて一体にした形状をなしている。詳しくは、連結部３２Ｖは、単位ブロックを周囲方向において３列で並べた形状をなしている。連結部３２Ｖの外周列は２個の単位ブロックが周囲方向に並べられた形状をなし、中間列は３個の単位ブロックが周囲方向に並べられた形状をなし、内周列は１個の単位ブロックからなる形状をなしている。

図７に示すように、接続部３３Ｖの両端に配置される一対の連結部３２Ｖは、一方の内部巻線部３０を起点に他方の内部巻線部３０に向けて突出する形状に形成されている。一対の連結部３２Ｖは、ステータコア１１の中心線Ｌを含む面を対称面として面対称の形状に形成されている。

図９に示すように、ステータコイル１２Ｖの内部巻線部３０における中心線Ｌ方向の端部は、外部巻線部３１Ｖの同内部巻線部３０側の端面における３個の単位ブロックが並んだ部分と一体になっている。本実施形態では、内部巻線部３０と連結部３２Ｖとの接続部分（図９（ａ）中にハッチングＨ３で示す部分）の断面積が単位正方形３個分の値になっている。

図６および図７に示すように、接続部３３Ｖは、中心線Ｌを中心とする円弧状で延びている。図９に示すように、接続部３３Ｖの径方向における断面は、中心線Ｌ方向において３個の単位正方形を並べた形状をなしている。接続部３３Ｖは、連結部３２Ｖの中間列におけるステータコア１１から遠い側の面３４Ｖに沿う位置で延びている。そして、接続部３３Ｖの連結部３２Ｖ側の面と、連結部３２Ｖの中間列におけるステータコア１１から遠い側の面３４Ｖの全体とが一体になっている。本実施形態では、接続部３３Ｖと連結部３２Ｖとの接続部分（図９（ａ）中にハッチングＨ４で示す部分）の断面積が単位正方形３個分の値になっている。

ステータコイル１２Ｖでは、内部巻線部３０の断面積や、外部巻線部３１Ｖの接続部３３Ｖの断面積、内部巻線部３０と連結部３２Ｖとの接続部分の断面積、並びに、連結部３２Ｖと接続部３３Ｖとの接続部分の断面積がいずれも単位正方形３個分の値になっている。また、外部巻線部３１Ｖの連結部３２Ｖの断面積は単位正方形６個分の値になっている。こうしたことから、ステータコイル１２Ｖ（詳しくは、内部巻線部３０）を流れる電流は内部巻線部３０の断面積（単位正方形３個分の値）によって規制される構造であると云える。このように本実施形態では、連結部３２Ｖおよび接続部３３Ｖからなる外部巻線部３１Ｖの形状が、同外部巻線部３１Ｖによってステータコイル１２Ｖ（詳しくは、内部巻線部３０）を流れる電流が制限されることのない形状に定められている。

次に、「Ｗ相」のステータコイル１２Ｗの外部巻線部３１Ｗの形状について説明する。
図６、図７および図１０に示すように、外部巻線部３１Ｗは、スリット２０内に配置された内部巻線部３０の端部から同スリット２０の外方に向けて突出する連結部３２Ｗと、異なるスリット２０に対応する一対の連結部３２Ｗの突端同士を接続する接続部３３Ｗとを有している。

図７、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、連結部３２Ｗは、中心線Ｌと直交する面上に単位ブロックを６個並べて一体にした形状をなしている。詳しくは、連結部３２Ｗは、単位ブロックを周囲方向において３列で並べた形状をなしている。連結部３２Ｗの外周列は１個の単位ブロックからなる形状をなし、中間列は２個の単位ブロックが周囲方向に並べられた形状をなし、内周列は３個の単位ブロックが周囲方向に並べられた形状をなしている。このように連結部３２Ｗの断面は三段の階段状をなしている。

図７に示すように、接続部３３Ｗの両端に配置される一対の連結部３２Ｗは、一方の内部巻線部３０を起点に他方の内部巻線部３０に向けて突出する形状に形成されている。一対の連結部３２Ｗは、ステータコア１１の中心線Ｌを含む面を対称面として面対称の形状に形成されている。

図１０に示すように、ステータコイル１２Ｗの内部巻線部３０における中心線Ｌ方向の端部は、外部巻線部３１Ｗの同内部巻線部３０側の端面における３個の単位ブロックが並んだ部分と一体になっている。本実施形態では、内部巻線部３０と連結部３２Ｗとの接続部分（図１０（ａ）中にハッチングＨ５で示す部分）の断面積が単位正方形３個分の値になっている。

図６および図７に示すように、接続部３３Ｗは、中心線Ｌを中心とする円弧状で延びている。図１０に示すように、接続部３３Ｗの径方向における断面は、中心線Ｌ方向において３個の単位正方形を並べた形状をなしている。接続部３３Ｗは、連結部３２Ｗの内周列におけるステータコア１１から遠い側の面３４Ｗに沿う位置で延びている。そして、接続部３３Ｗの連結部３２側の面と、連結部３２Ｗの内周列におけるステータコア１１から遠い側の面３４Ｗの全体とが一体になっている。本実施形態では、接続部３３Ｗと連結部３２Ｗとの接続部分（図１０（ａ）中にハッチングＨ６で示す部分）の断面積が単位正方形３個分の値になっている。

ステータコイル１２Ｗでは、内部巻線部３０の断面積や、外部巻線部３１Ｗの接続部３３Ｗの断面積、内部巻線部３０と連結部３２Ｗとの接続部分の断面積、並びに、連結部３２Ｗと接続部３３Ｗとの接続部分の断面積がいずれも単位正方形３個分の値になっている。また、外部巻線部３１Ｗの連結部３２Ｗの断面積は単位正方形６個分の値になっている。こうしたことから、ステータコイル１２Ｗ（詳しくは、内部巻線部３０）を流れる電流は内部巻線部３０の断面積（単位正方形３個分の値）によって規制される構造であると云える。このように本実施形態では、連結部３２Ｗおよび接続部３３Ｗからなる外部巻線部３１の形状が、同外部巻線部３１によってステータコイル１２Ｗ（詳しくは、内部巻線部３０）を流れる電流が制限されることのない形状に定められている。

図７に示すように、各ステータコイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの連結部３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗはいずれも、スリット２０（詳しくは、内部巻線部３０）の端部を起点に周囲方向の一方側（図７の時計回り方向、または反時計回り方向）に向けて延びている。

本実施形態のステータ１０では、隣り合うスリット２０の間隔が単位正方形を２つ並べた長さよりも長くなっている。そのため、隣り合うスリット２０に対応する連結部３２が周囲方向における同一方向に延びる部分では、それら連結部３２は接触しない。

ただし、隣り合うスリット２０に対応する連結部３２が周囲方向において対向する態様で延びる特定部分（図７中に矢印Ｐで示す部分）では、それら連結部３２の先端間の距離が近くなるため、単に２つの連結部３２を配設すると、それら連結部３２同士が接触するおそれがある。この特定部分は、具体的には、「Ｗ相」のステータコイル１２Ｗの連結部３２Ｗと「Ｕ相」のステータコイル１２Ｕの連結部３２Ｕとが隣り合う部分であって、且つ、それら連結部３２Ｗ，３２Ｕが周囲方向において対向する態様で延びる部分である。本実施形態のステータ１０は、そうした特定部分を、ステータコイル１２の外周側に配置される部分に８箇所と内周側に配置される部分に８箇所との合計１６箇所有している。

本実施形態のステータ１０では、上記特定部分において各連結部３２Ｗ，３２Ｕの断面形状が三段の階段状になるとともに、連結部３２Ｗの段差面と連結部３２Ｕの段差面とが同一の方向に延びる形状をなしている。これにより、図７から明らかなように、「Ｕ相」のステータコイル１２Ｕの連結部３２Ｕと「Ｗ相」のステータコイル１２Ｗの連結部３２Ｗとが接触しない構造になっている。

このように本実施形態のステータ１０は、ステータコイル１２Ｕの連結部３２Ｕと、ステータコイル１２Ｖの連結部３２Ｖと、ステータコイル１２Ｗの連結部３２Ｗとが互いに接触しない構造になっている。

また、図６に示すように、本実施形態のステータ１０では、外部巻線部３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗの接続部３３Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗが、径方向に並ぶように中心線Ｌを中心とする円弧状で延びている。そして、各接続部３３Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗの間には隙間が形成されており、それら接続部３３Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗが互いに接触しない構造になっている。

こうしたことから、本実施形態のステータ１０では、３本のステータコイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗが互いに接触しない構造になっている。
以下、本実施形態のステータ１０を製造する際の各工程について、図１１に示すフローチャートを参照しつつ説明する。

図１１に示すように、ステータ１０を製造する際には先ず、第１工程が実行される。
第１工程では、インサート成形により、ステータコア１１の各スリット２０の内面と同ステータコア１１の中心線Ｌ方向における両端面とに前記絶縁層２１が形成される。詳しくは、図１２に示すように、固定型４１と可動型４３とからなるインサート成形用の金型装置４０が用意される。そして、金型装置４０の内部にステータコア１１が組み込まれるとともに、その状態で同金型装置４０の内部に溶融した合成樹脂材料が射出される。これにより、ステータコア１１の表面に絶縁層２１（図３参照）が形成される。この絶縁層２１により、ステータコア１１の中心線Ｌ方向における両端面や各スリット２０内部において、ステータコイル１２とステータコア１１とが絶縁される。

図１１に示すように、第１工程の後には、第２工程が実行される。
図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、第２工程では、各スリット２０の内部に中心線Ｌ方向に延びる態様で内部巻線部３０が配置される。具体的には、図１４に一例を示すように、アルミダイカスト鋳造用の金型装置５０が複数用意される。そして、それら金型装置５０のうちの１つの内部に、絶縁層２１が形成されたステータコア１１が配置されるとともに、図１３（ｂ）に示すように、同ステータコア１１の各スリット２０に内部巻線部３０が２つずつ配置される。第２工程で用いられる内部巻線部３０は、図１３（ａ）に示すように、断面形状が単位正方形を３つ並べた形状の矩形板状をなしている。この内部巻線部３０は、中心線Ｌ方向に内部巻線部３０を貫通するとともに径方向において等間隔で並ぶように配置された３つの貫通孔３５を有している。

図１１に示すように、第２工程の後には、第３工程が実行される。
第３工程では、金型装置５０（図１４参照）を用いたアルミダイカスト鋳造によって、ステータコア１１内に配置された内部巻線部３０と一体に形成する態様で、外部巻線部３１が成形される。

先ず、ステータコア１１と内部巻線部３０とがインサートされた金型装置５０を用いて、アルミダイカスト鋳造により、「Ｕ相」のステータコイル１２Ｕの一部をなす外部巻線部３１Ｕのうち、ステータコア１１における中心線Ｌ方向の一方側（図１の矢印Ｄ１側）に配置されるものが内部巻線部３０と一体に成形される。ここでは、全ての外部巻線部３１Ｕのうちの半分、詳しくは、外周側のステータコイル１２Ｕの一方側に配置される外部巻線部３１Ｕと、内周側のステータコイル１２Ｕの一方側に配置される外部巻線部３１Ｕとが成形される。

その後、ステータコア１１と内部巻線部３０と成形済みの外部巻線部３１とがインサートされた金型装置５０を用いて、アルミダイカスト鋳造により、「Ｖ相」のステータコイル１２Ｖの一部をなす外部巻線部３１Ｖのうち、ステータコア１１における中心線Ｌ方向の一方側に配置されるものが内部巻線部３０と一体に成形される。ここでは、全ての外部巻線部３１Ｖのうちの半分、詳しくは、外周側のステータコイル１２Ｖの一方側に配置される外部巻線部３１Ｖと、内周側のステータコイル１２Ｖの一方側に配置される外部巻線部３１Ｖとが成形される。

その後、ステータコア１１と内部巻線部３０と成形済みの外部巻線部３１とがインサートされた金型装置５０を用いて、アルミダイカスト鋳造により、「Ｗ相」のステータコイル１２Ｗの一部をなす外部巻線部３１Ｗのうち、ステータコア１１における中心線Ｌ方向の一方側に配置されるものが内部巻線部３０と一体に成形される。ここでは、全ての外部巻線部３１Ｗのうちの半分、詳しくは、外周側のステータコイル１２Ｗの一方側に配置される外部巻線部３１Ｗと、内周側に配置されるステータコイル１２Ｗの一方側に配置される外部巻線部３１Ｗとが成形される。

その後、ステータコア１１と内部巻線部３０と成形済みの外部巻線部３１とがインサートされた金型装置５０を用いて、アルミダイカスト鋳造により、「Ｕ相」のステータコイル１２Ｕの一部をなす外部巻線部３１Ｕのうち、ステータコア１１における中心線Ｌ方向の他方側（図１の矢印Ｄ２側）に配置されるものが内部巻線部３０と一体に成形される。ここでは、全ての外部巻線部３１Ｕのうちの残りの半分、詳しくは、外周側のステータコイル１２Ｕの他方側に配置される外部巻線部３１Ｕと、内周側のステータコイル１２Ｕの他方側に配置される外部巻線部３１Ｕとが成形される。

その後、ステータコア１１と内部巻線部３０と成形済みの外部巻線部３１とがインサートされた金型装置５０を用いて、アルミダイカスト鋳造により、「Ｖ相」のステータコイル１２Ｖの一部をなす外部巻線部３１Ｖのうち、ステータコア１１における中心線Ｌ方向の他方側に配置されるものが内部巻線部３０と一体に成形される。ここでは、全ての外部巻線部３１Ｖのうちの残りの半分、詳しくは、外周側のステータコイル１２Ｖの他方側に配置される外部巻線部３１Ｖと、内周側のステータコイル１２Ｖの他方側に配置される外部巻線部３１Ｖとが成形される。

その後、ステータコア１１と内部巻線部３０と成形済みの外部巻線部３１とがインサートされた金型装置５０を用いて、アルミダイカスト鋳造により、「Ｗ相」のステータコイル１２Ｗの一部をなす外部巻線部３１Ｗのうち、ステータコア１１における中心線Ｌ方向の他方側に配置されるものが内部巻線部３０と一体に成形される。ここでは、全ての外部巻線部３１Ｗのうちの残りの半分、詳しくは、内周側のステータコイル１２Ｗの他方側に配置される外部巻線部３１Ｗと、外周側のステータコイル１２Ｗの他方側に配置される外部巻線部３１Ｗとが成形される。

このように第３工程では、複数の金型装置５０を用いた複数回のアルミダイカスト鋳造を通じて、内部巻線部３０および外部巻線部３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗによって構成されるとともにアルミニウムからなる３本のステータコイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗがステータコア１１に一体成形される。

以下、このようにしてステータ１０を製造することによる作用について説明する。
本実施形態では、第２工程において、各ステータコイル１２が隣接する部分に絶縁層２１を形成した状態のステータコア１１のスリット２０に、各ステータコイル１２の一部をなす内部巻線部３０が配置される。そして、その後の第３工程において、各ステータコイル１２の残りの部分、すなわち内部巻線部３０の端部同士を接続する外部巻線部３１がアルミダイカスト鋳造によって成形される。これにより、ステータコア１１に３本のステータコイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗが一体成形される。

こうした製造方法によれば、ステータ１０の製造に際してステータコイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗを構成する巻線部同士を多数の接合箇所において溶接する作業が不要になる。そのため、巻線部同士を溶接する接合箇所を多数有する比較例のステータを製造する場合と比べて、ステータ１０を簡素な手順で製造することができる。しかも、巻線部同士を溶接する接合箇所を無くすことができるため、溶接のためのスペースが不要になる分だけ、上記比較例のものと比べてステータ１０を小型化することもできる。

また本実施形態では、第２工程においてステータコア１１のスリット２０内に配置する内部巻線部３０として、中心線Ｌ方向に貫通する貫通孔３５を有するものが用いられている。そのため、第３工程において、アルミダイカスト鋳造によって内部巻線部３０の端部に外部巻線部３１を一体成形する際に、溶湯（具体的には、溶融アルミニウム）の一部が内部巻線部３０の貫通孔３５内に進入して一体に硬化するようになる。そのため、そうした貫通孔を有していない内部巻線部を用いる場合と比較して、内部巻線部３０の端部から外部巻線部３１が外れ難い構造にすることができ、それら内部巻線部３０および外部巻線部３１を強固に接合することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られる。
（１）巻線部同士を溶接する接合箇所を多数有する比較例のステータを製造する場合と比べて、ステータ１０を簡素な手順で製造することができる。しかも、巻線部同士を溶接する接合箇所を無くすことができるため、溶接のためのスペースが不要になる分だけ、上記比較例のものと比べてステータ１０を小型化することもできる。

（２）貫通孔を有していない内部巻線部を用いる場合と比較して、内部巻線部３０の端部から外部巻線部３１が外れ難い構造にすることができ、それら内部巻線部３０および外部巻線部３１を強固に接合することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・ステータコア１１に絶縁層２１を形成する第１工程は、任意に変更することができる。例えば、第１工程において、溶融した合成樹脂材料を溜めた溶融樹脂槽にステータコアを浸けることによって絶縁層を形成するようにしてもよい。その他、第１工程において、予め成形された絶縁部材をステータコアに取り付けることによって絶縁層を形成することなども可能である。この場合には、絶縁層の形成材料として、合成樹脂材料以外の材料（セラミックなど）を採用することができる。

・第２工程においてステータコア１１のスリット２０内に配置する内部巻線部３０として、中心線Ｌ方向の端部に同内部巻線部３０を貫通しない穴が設けられたものを用いるようにしてもよい。また、第２工程においてステータコア１１のスリット２０内に配置する内部巻線部３０としては、貫通孔３５や穴を有していないものを用いることもできる。

・アルミダイカスト鋳造によって、ステータコア１１の中心線Ｌ方向における両側に外部巻線部３１を成形することに代えて、ステータコア１１の中心線Ｌ方向における一方側のみに外部巻線部３１を成形するようにしてもよい。この場合には、２本の内部巻線部と１本の外部巻線部とを有するＵ字状のＵ字巻線部を複数用意するようにすればよい。そして、アルミダイカスト鋳造による外部巻線部の成形に先立ち、複数のＵ字巻線部を、ステータコア１１のスリット２０に各内部巻線部３０が挿通される態様で同ステータコア１１に組み付けるようにすればよい。

・各ステータコイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの巻き回し態様は、任意に変更可能である。同構成においては、図１５（ａ）に示すように、「Ｕ相」のステータコイル１２Ｕの連結部３２Ｕと「Ｖ相」のステータコイル１２Ｖの連結部３２Ｖとの隣り合う部分が、それら連結部３２Ｕ，３２Ｖが周囲方向において対向する態様で延びる特定部分になる場合であっても、連結部３２Ｕ，３２Ｖが互いに接触しない構造になる。この場合には、連結部３２Ｕと連結部３２Ｖとの間（図１５（ａ）中に太線で示す部分）に隙間が形成される。また図１５（ｂ）に示すように、「Ｖ相」のステータコイル１２Ｖの連結部３２Ｖと「Ｗ相」のステータコイル１２Ｗの連結部３２Ｗとの隣り合う部分が、それら連結部３２Ｖ，３２Ｗが周囲方向において対向する態様で延びる特定部分になる場合であっても、連結部３２Ｖ，３２Ｗが互いに接触しない構造になる。この場合には、連結部３２Ｖと連結部３２Ｗとの間（図１５（ｂ）中に太線で示す部分）に隙間が形成される。

・各ステータコイル１２において内部巻線部３０の断面積や、接続部３３の断面積、内部巻線部３０と連結部３２との接続部分の断面積、並びに接続部３３と連結部３２との接続部分の断面積が連結部３２の断面積以下になるのであれば、各ステータコイル１２の連結部３２の形状は任意に変更可能である。例えば、各ステータコイル１２の連結部３２を、単位ブロックを５個並べて一体にした形状に形成したり、外面が滑らかな曲線からなる形状に形成したりすることができる。

・上記実施形態にかかる電機子の製造方法は、集中巻のステータコイルを有するステータにも適用することができる。
・ステータコイル１２を、ダイカスト鋳造によって成形することに代えて、低圧鋳造や重力鋳造によって成形するようにしてもよい。

・ステータコイル１２の形成材料として、「銅」を採用することができる。
・上記実施形態にかかる電機子の製造方法は、ブラシモータの回転子（ロータ）にも適用することができる。

１０…ステータ、１１…ステータコア、１２，１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗ…ステータコイル、２０…スリット、２１…絶縁層、３０…内部巻線部、３１，３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗ…外部巻線部、３２，３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗ…連結部、３３，３３Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗ…接続部、３４Ｕ，３４Ｖ，３４Ｗ…面、３５…貫通孔、４０…金型装置。４１…固定型、４３…可動型、５０…金型装置。

Claims (2)

1. 中心線方向において貫通する複数のスリットを有する鉄心と、前記複数のスリットに挿通される状態で前記鉄心に巻回された巻線とを有する電機子の製造方法において、
   前記鉄心の前記中心線方向における端面と前記スリットの内面とにおける前記巻線に隣接する部分に絶縁材料からなる絶縁層を形成する第１工程と、
   前記第１工程の後に、前記巻線の一部を構成する内部巻線部を前記スリットの内部において前記中心線方向に延びる態様で配置する第２工程と、
   前記第２工程の後に、前記鉄心の前記中心線方向における端面に沿って延びるとともに前記内部巻線部の端部同士を接続する外部巻線部を鋳造によって成形する第３工程と、を有し、
   前記第２工程では、前記内部巻線部として、前記鉄心の径方向に延在する板状をなすものであり、且つ、前記中心線方向における端部に同中心線方向に延びる穴が前記径方向に並ぶように複数設けられたものを用いる
   ことを特徴とする電機子の製造方法。
2. 前記第３工程における前記鋳造は、アルミダイカスト鋳造である
   請求項１に記載の電機子の製造方法。

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