JPH1132457A

JPH1132457A - 回転電機のステータ

Info

Publication number: JPH1132457A
Application number: JP9185371A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Miura; 徹也三浦; Yasumi Kawabata; 康己川端; Ryoji Mizutani; 良治水谷; Tetsuya Sugimoto; 哲也杉本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 1999-02-02
Also published as: EP0891030A3; EP0891030A2; US6218758B1

Abstract

(57)【要約】【課題】スロット内の占積率を向上させつつ、容易に
組み立てることのできる回転電動機のステータを提供す
る。【解決手段】スロット１０ａの下部側の幅Ｗa1と隣接
する２つのスロット１０ａの内周側両端幅Ｗsとの関係
が、Ｗa1≦Ｗsとなる第１コイルピース１６と、前記第
１コイルピース１６の跨ぐティース１０ｂ1の隣接ティ
ース１０ｂ2に装着され、前記第１コイルピース１６の
挿入後の前記スロット１０ａの空きスペースに挿入され
当該空きスペースを満たす第２コイルピース１８とをス
テータコア１０のスロット１０ａに交互に挿入する。第
１コイルピース１６の挿入後のスロット１０ａの空きス
ペースは、隣接のティース１０ｂ2に対して、平行また
はスロットの上部側に向かって広がるので、第２コイル
ピース１８は他の部材に干渉することなく容易にスロッ
トに挿入され、当該スロット１０ａを埋め尽くし占積率
を向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、予め成形されたコ
イルピースをステータコアに順次挿入して組み立てられ
る回転電機のステータの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、回転電機のステータは、図７に
示すような環状で内周面にスロット１０ａとティース１
０ｂ（２つのティースで挟まれた部分をスロットとい
う）が交互に形成された金属板を複数枚重ね合わせて構
成されるステータコア１０と、当該ステータコア１０の
ティース１０ｂに、エナメル等で被覆されたコイル用巻
線材を連続的に巻き付けて形成されるコイル１２と、に
よって構成されている。図７に示すステータの場合、１
本のティース１０ｂに１つのコイル１２が形成される、
いわゆる集中巻きと呼ばれる巻き方で、直径が０．５ｍ
ｍ〜１．０ｍｍ程度の線材を１本または束ねた状態で、
所定のティース１０ｂに所定回数巻き付けたものであ
る。従って、前記スロット１０ａの両隣のティース１０
ｂに装着されたコイル１２の片側がそれぞれ挿入される
ことになる。そして、前記コイル１２を電流が通過する
と、ティース１０ｂを磁路としてコイル１２を貫通する
方向に磁束が発生し、図示しないロータを回転駆動する
ことができる。また、外力により前記ロータが回転させ
られることによって発電機として機能する。

【０００３】ところで、前述したように各ティース１０
ｂにコイル用巻線材を巻き付ける場合、巻き付け作業に
時間がかかると共に、巻線作業等の自動化等が困難であ
った。そこで、実用新案登録公報第２５２４０７４号に
は、金型等を用いて予め所定の形状に成形したコイルピ
ースを前記ティース１０ｂに装着する構造が示されてい
る。この場合、所定回数巻かれたコイルピースをティー
ス１０ｂを跨いでスロット１０ａに挿入するだけである
ためステータの組立作業を容易に行うことができると共
に、巻線作業等の自動化を容易に行うことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図７に示すよ
うに、コイルピースを挿入するスロット１０ａがステー
タコア１０の内周面に形成される場合、スロット１０ａ
の開口側（上部側）がスロット１０ａの底部側（下部
側）より狭くなっている。つまり、スロット１０ａは奥
に向かうに従って広がる形状になっている。このため、
スロット１０ａに挿入するコイルピースの断面形状の幅
は、ティース１０ｂの先端部等に干渉しないようにスロ
ット１０ａの開口側の幅以下にする必要がある。その結
果、所定形状のコイルピースをスロット１０ａに挿入す
る場合、スロット１０ａの内部に空間が生じ、十分な占
積率を確保することができず、回転電機としての性能が
低下してしまうという問題がある。

【０００５】また、図８に示すように、ティース１０ｂ
部分を台形形状にして、スロット１０ａの部分をストレ
ートにする構成も考えられるが、コイルピース１４を台
形ティースに装着する時にコイルピース１４を徐々に広
げながら装着する必要がある。しかし、コイル用巻線材
を複数回巻いて形成したコイルピース１４は剛性が高く
容易にその形状を広げられず、広げながらの装着作業は
大変困難であるという問題がある。

【０００６】また、分割したステータコア１０にコイル
ピース１４を装着した後、溶接等によりステータコア１
０を組み合わせる方法も提案されているが、ステータ自
体の剛性が低下すると共に形状精度を所定値以上に確保
することが困難であり回転電機の性能が低下してしまう
という問題がある。

【０００７】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
で、スロットにおけるコイルの占積率を向上させつつ、
組立作業を容易に行うことのできる回転電機のステータ
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本発明の構成は、複数のスロットとティー
スが内周面に交互に形成された環状のステータコアと、
前記ティースを跨いで前記スロットに順次挿入可能な複
数のコイルピースとからなる回転電機のステータであっ
て、前記コイルピースは、スロット下部側の幅が隣接す
る２つのスロットの内周側両端幅以下、かつ、隣接する
ティースに対する距離が平行またはスロット下部側から
上部側に向かって漸増する断面形状の第１コイルピース
と、前記第１コイルピースの跨ぐティースの隣接ティー
スに装着され、前記第１コイルピース挿入後の前記スロ
ットの空きスペースに挿入され当該空きスペースを満た
す第２コイルピースと、を含むことを特徴とする。

【０００９】ここで、スロット下部側とは、ステータコ
アの外周側の底部側であり、スロット上部側とは、ステ
ータコアの中心側のスロットの開口側である。

【００１０】この構成によれば、第１コイルピースの挿
入後のスロットの空きスペースは、第１コイルピースが
装着されたティースの隣接のティースに対して、平行空
間またはスロットの上部側に向かって広がる空間となる
ので、第２コイルピースはティースに干渉することなく
挿入され、スロット内部の空間を埋め尽くす。

【００１１】上記のような目的を達成するために、本発
明の構成は、前記構成において、第１コイルピースの断
面は、台形形状を呈し、第２コイルピースの断面は、平
行四辺形形状を呈することを特徴とする。

【００１２】この構成によれば、容易な形状の２種類の
コイルピースにより下部側に向かって広がる形状のスロ
ットの内部空間をコイルで容易に埋め尽くすことが可能
である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。図
１は、本実施形態の回転電機のステータ１００の部分図
であり、図７に示す従来のステータコア１０と同様に、
環状の内周面にスロット１０ａとティース１０ｂが交互
に形成された金属板を複数枚重ね合わせて構成されるス
テータコア１０を使用する。

【００１４】本実施形態の特徴的事項は、同一のスロッ
トに対して異なる形状の２種類のコイルピースを挿入す
ることによってスロット内に効率的にコイルピースを挿
入配置するところである。

【００１５】本実施形態では、以下の断面形状の条件を
満たす第１コイルピース１６と、第２コイルピース１８
が使用される。まず、第１コイルピース１６は、スロッ
ト１０ａの下部側（スロット１０ａの底部側）の幅Ｗa1
が、隣接する２つのスロット１０ａの内周側両端幅Ｗs
以下であり、かつ、当該第１コイルピース１６が装着さ
れたティース１０ｂ1に隣接するティース１０ｂ2に対す
る距離がスロット下部側から上部側において平行または
漸増するものである。すなわち、第１コイルピース１６
はＷa1≦Ｗsという条件を満たす。

【００１６】一方、第２コイルピース１８は、前記第１
コイルピース１６の跨ぐティース１０ｂ1の隣接ティー
ス１０ｂ2に装着され、前記第１コイルピース１６の挿
入後の前記スロット１０ａの空きスペースに挿入され当
該空きスペースを満たすものである。ここで、前記第１
コイルピース１６の断面は、隣接するティース１０ｂ2
に対する距離がスロット下部側から上部側において平行
または漸増するので、当該第２コイルピース１８のスロ
ット下部側の幅Ｗb1とスロット上部側の幅Ｗb2との関係
は、Ｗb1≦Ｗb2となる。

【００１７】つまり、第１コイルピース１６は、装着さ
れるティース１０ｂ1の両隣のティースの干渉を受ける
ことなく所定のスロット内に挿入可能であると共に、第
１コイルピース１６の挿入によって形成されるスロット
１０ａの空きスペースは、第２コイルピース１８が装着
されるティース１０ｂ2に対して、平行またはスロット
１０ａの上部側に向かって広がる形状を呈するので、当
該空きスペースを満たす形状の第２コイルピース１８は
他の部材の干渉を受けることなく挿入することができ
る。

【００１８】図１に示す実施形態は、第１コイルピース
１６を台形形状とし、第２コイルピース１８を平行四辺
形形状とした場合を示している。この場合、各コイルピ
ースは金型等を用いた巻線機によって形成されるが、図
２に示すように、巻き付け回数を適宜増減すれば容易に
台形形状や平行四辺形形状のコイルピースを作成するこ
とができる。また、台形形状と平行四辺形形状のコイル
ピースでは明らかに形状が異なるため、ステータコア１
０に挿入装着する場合でも混同するおそれが無く組立作
業性が向上する。なお、第１コイルピース１６の断面積
と第２コイルピース１８の断面積とは、等しくすること
が望ましい。各断面積を等しくすることによって、第１
コイルピース１６に基づく回転磁界の発生量と第２コイ
ルピース１８に基づく回転磁界の発生量とが等しくな
り、安定した回転電機の運転を行うことができるからで
ある。

【００１９】図３には、ステータコア１０の一部を破断
し、第１コイルピース１６及び第２コイルピース１８の
挿入イメージを説明する斜視図が示されている。前記ス
テータコア１０に前記第１コイルピース１６及び第２コ
イルピース１８を挿入装着する場合に、まず、１つ置き
のティース１０ｂに第１コイルピース１６を装着する。
図１から明らかなように、第１コイルピース１６の装着
によって形成されるスロット１０ａの空きスペースは、
コイルピースが装着されていないティース１０ｂに対し
て平行に形成されるので、第２コイルピース１８は他の
ティース１０ｂや先に挿入した第１コイルピース１６に
干渉されることなく挿入することができる。なお、ティ
ース１０ｂの先端側（スロット１０ａの開口側）を根本
側（スロット１０ａの底部側）より若干先細りにするこ
とによって、コイルピースをさらに容易にティース１０
ｂに挿入することができる。

【００２０】図２に示したように、コイルピースを作成
する場合、一般に丸断面の銅線材（丸線材）が使用され
るが、前述したようにコイルピースを台形形状や平行四
辺形形状に成形する場合、必ず各丸線材間や丸線材とス
ロット内壁との間に隙間が形成され、形成される隙間に
よって所望の占積率が得られない場合がある。そこで、
図４（ａ），（ｂ）に示すように、丸線材を互い違いに
配列すると共に、形成されてしまうと予想される隙間分
だけ丸線材をはみ出して巻いたコイルピースを形成す
る。その後、理想とするコイルピースの断面形状にプレ
ス型でプレスすることによって、理想とするコイルピー
スの断面形状を成形し、所望の占積率に近づける。な
お、コイルピースのプレス成形を行う場合、丸線材の組
成変質や丸線材に被覆されたエナメル等を破棄しない程
度に行うことが必要である。

【００２１】また、図５（ａ），（ｂ）に示すように、
平角断面の銅線材（平角線材）を用いてコイルピースを
作成することによって、さらに占積率を向上することが
できる。前記平角線材の場合、当該平角線材自体が直線
部分を有しているため、平角線材同士や成形されたコイ
ルピースとスロット内壁面との密着度を丸線材の場合に
比べて向上することができる。また、巻き位置を少しず
つずらすことによって、前記台形形状や平行四辺形形状
の理想形状により近づけることができる。また、台形形
状の斜辺部分は丸線材を使用する場合と同様に巻き付け
数を適宜増減することによって形成することができる。
さらに、平角線材の縦横の寸法を適宜選択することによ
って、理想の断面形状に近づけることが容易にできる。

【００２２】ところで、平角線材でコイルピースを作成
する場合、微妙に巻き位置をずらしながら巻いていく作
業は、手間がかかると共に、巻き位置が安定しない。そ
こで、図６（ａ），（ｂ）に示すように、最初の巻き付
け作業では平角線材をずらさずに整列巻きとする。そし
て、所望の台形形状や平行四辺形形状の成形型にはめ込
み、プレスすることによって型形状に倣った形状に矯正
する。平角線材の場合、各線材は面接触しているため容
易に矯正することが可能であり、コイルピースの作成工
程を簡略化することができる。

【００２３】また、前述したように、予め別工程でコイ
ル用巻線材を複数回巻き付けてコイルピースを作成する
場合、スロット１０ａに挿入するまで所望のコイルピー
ス形状を維持する必要がある。この場合、コイルピース
巻き付け終了時点で、例えば、熱硬化型接着剤等の樹脂
を用いて硬化させることが望ましい。この時、使用する
樹脂は、コイルピースの成形後に注入して硬化させても
よいし、予めコイル用巻線材の表面に被覆しておいた樹
脂を一度溶融して、再硬化させるようにしてもよい。な
お、被覆樹脂の溶融はコイル用巻線材に電流を流すこと
によって、短時間で容易に行うことができる。また、再
硬化もコイル用巻線材に対する電流停止後、エアブロー
等によって容易に行うことができる。

【００２４】なお、本実施形態では、第１コイルピース
１６を台形形状として、また第２コイルピース１８を平
行四辺形形状として説明したが、先に述べた第１コイル
ピース１６と第２コイルピース１８の形状条件を満足す
れば、その形状は任意に選択可能である。例えば、スロ
ット底部側に広がった第１コイルピースとスロット開口
側が広がった第２コイルピースとを使用しても同様な効
果を得ることができる。また、第１コイルピースと第２
コイルピースとの接触する境界面が曲面を有しても同様
な効果を得ることができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、第１コイルピースの挿
入後のスロットの空きスペースは、第１コイルピースが
装着されたティースの隣接のティースに対して、平行ま
たはスロットの上部側に向かって広がる空間になるの
で、第２コイルピースは他の部材に干渉することなく容
易にスロットに挿入される。また、スロット内部の空間
を容易に埋め尽くし占積率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の回転電機のステータの構
成を説明する部分説明図である。

【図２】本発明の実施形態の回転電機のステータに使
用するコイルピースの形状を説明する説明図である。

【図３】本発明の実施形態の回転電機のステータの構
成を説明する一部を破断した斜視図である。

【図４】本発明の実施形態の回転電機のステータに使
用する丸線材からなるコイルピースの作製方法を説明す
る説明図である。

【図５】本発明の実施形態の回転電機のステータに使
用する平角線材からなるコイルピースの作製方法を説明
する説明図である。

【図６】本発明の実施形態の回転電機のステータに使
用する平角線材からなるコイルピースの作製方法を説明
する説明図である。

【図７】従来の回転電機のステータの構成を説明する
説明図である。

【図８】従来の回転電機のステータの構成を説明する
説明図である。

【符号の説明】

１０ステータコア、１０ａスロット、１０ｂ，１０
ｂ1，１０ｂ2 ティース、１６第１コイルピース、１
８第２コイルピース、１００ステータ、Ｗa1 スロ
ットの下部側の幅、Ｗs 隣接する２つのスロットの内
周側両端幅。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉本哲也愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のスロットとティースが内周面に交
互に形成された環状のステータコアと、前記ティースを
跨いで前記スロットに順次挿入可能な複数のコイルピー
スとからなる回転電機のステータであって、前記コイルピースは、スロット下部側の幅が隣接する２つのスロットの内周側
両端幅以下、かつ、隣接するティースに対する距離が平
行またはスロット下部側から上部側に向かって漸増する
断面形状の第１コイルピースと、前記第１コイルピースの跨ぐティースの隣接ティースに
装着され、前記第１コイルピース挿入後の前記スロット
の空きスペースに挿入され当該空きスペースを満たす第
２コイルピースと、を含むことを特徴とする回転電機のステータ。
【請求項２】請求項１記載のステータにおいて、前記第１コイルピースの断面は、台形形状を呈し、前記
第２コイルピースの断面は、平行四辺形形状を呈するこ
とを特徴とする回転電機のステータ。