JPH11341748A - 分割型ステータの組立て方法及び分割型ステータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステータの各コイルの絶縁の確保を確実に行
えると共に、コイルの占積率が向上可能で、組立て工程
数を低減することのできる分割型ステータの組立て方法
及び分割型ステータを提供する。 【解決手段】 コイル収納領域１２ｂの大きさより大き
く膨れ上がりコイル収納領域１２ｂからはみ出したコイ
ル部分をステータピース１６の接合時の圧縮力でコイル
収納領域１２ｂに押し込み占積率を向上する。この時、
隣接するコイル１４間には、絶縁部材１８が配置され、
各コイル１４の電線材１４ａが直接接触することはな
い。また、ステータピース１６を組み合わせる時に、は
み出した電線材１４ａをコイル収納領域１２ｂに押し込
むので、コイル１４を所定サイズに形成する工程とコイ
ルピース組立て工程とを同時に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分割型ステータの
組立て方法及び分割型ステータ、特に、電線材の絶縁破
壊等を引き起こすことなく容易にステータのティースに
装着するコイルの電線材の占積率を向上することのでき
る分割型ステータの組立て方法及び分割型ステータに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、モータ等の回転電機のステータに
は、ロータを回転させるための回転磁界を発生する複数
のコイルが挿入配置されている。この場合、回転電機の
性能を向上させるために、ステータのティースに装着さ
れるコイルの占積率、つまりコイルを形成する電線材の
巻回密度は、できるだけ高めることが望ましい。

【０００３】しかし、コイルは環状を呈するステータの
内周面に沿って一定ピッチで形成された複数のティース
に配置されるため、ティース基部側よりコイル挿入口
（ティース先端）側の方が幅が狭くなるためコイルの挿
入作業が容易ではなかった。これに対して、例えば特開
平９−１９１６１６号公報等には、環状のステータをテ
ィース毎に分割した複数のステータピースで構成される
分割型ステータが提案されている。この分割型ステータ
は、個々のステータピースの間隔を一定以上維持した状
態で、ティースにコイルを挿入した後、各ステータピー
スの間隔を圧縮して溶接等の接合手段によって当該ステ
ータピースを一体化して、コイルの挿入性及び配置性を
向上させている。

【０００４】また、電線材を巻回するコイルは、電線材
のスプリングバックにより設計サイズより膨らむ傾向が
強く、ステータのティースの両側のコイル収納領域に収
まりきらず、隣接するティースに挿入されたコイルと接
触する場合がある。また、一般的な三相構造の回転電機
ではＵ相、Ｖ相、Ｗ相を構成するコイルの電圧がそれぞ
れ時々刻々変化するため各コイル間は確実に絶縁する必
要があった。これに対して、コイル収納領域の大きさよ
り小さい設計値のコイルを準備し、コイルが膨らんでし
まった場合でもコイルをティースに挿入配置した時に、
隣接するコイルと所定の間隔を形成することにより絶縁
を確保していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したよう
にコイル間の絶縁を確保すると、結果的にステータのコ
イル収納領域に空間が形成され、コイル（電線材）の占
積率の低下を招き、回転電機の性能を低下させてしまう
という問題がある。また、少しでも空間を少なくしよう
としてコイルの巻回数を増やすと前述したようにスプリ
ングバックによる膨らみが増加し、ステータピース毎に
コイルの圧縮成型を行う必要がありステータ組立て工程
数が増加し作業が繁雑になると共に製造コストが増加し
てしまうという問題がある。

【０００６】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、ステータの各コイルの絶縁の
確保を確実に行えると共に、コイルの占積率が向上可能
で、組立て工程数を低減することのできる分割型ステー
タの組立て方法及び分割型ステータを提供することにあ
る。

【０００７】

【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、第１の発明は、ティースの両側にコイル収
納領域を有するコアピースを形成するステップと、前記
コアピースのティースに、電線材を複数回巻回してコイ
ル収納領域の大きさより膨れ上がったコイルを装着しス
テータピースを形成するステップと、形成したステータ
ピースを複数個環状に配列するステップと、隣接するス
テータピースに形成されたコイル間に絶縁部材をそれぞ
れ挿入するステップと、環状に配列された複数のステー
タピースを環状の中心方向に圧縮移動させて、前記絶縁
部材を介して隣接するステータピースのコイル同士を押
し合わせて前記コイル収納領域からはみ出した電線材を
コイル収納領域に押し込むステップと、前記電線材が前
記絶縁部材を介してコイル収納領域に押し込まれた状態
で各ステータピースを接合して一体化してステータを形
成するステップと、を含むことを特徴とする。

【０００８】また、上記目的を達成するために、第２の
発明は、電線材を複数回巻回したコイルを保持可能なテ
ィースの両側にコイル収納領域を有するピースであっ
て、複数個環状に接続することにより環状のステータを
形成するステータピースと、前記コイル収納領域の大き
さより膨れ上がったコイルと、前記ステータピースの環
状接続時に隣接するステータピースのコイル間に挿入可
能で、環状接続時に接触するコイルによってコイル収納
領域に向かって押し込まれるコイル同士を絶縁する絶縁
部材と、を含むことを特徴とする。

【０００９】ここで、前記絶縁部材とは、例えば、絶縁
紙やポリイミドやポリアミド等の樹脂から成る絶縁シー
トである。前記構成によれば、コイル収納領域の大きさ
より大きく膨れ上がりコイル収納領域からはみ出したコ
イル部分をステータピースの接合時の圧縮力でコイル収
納領域に押し込むのでコイルを所定サイズに形成する工
程とコイルピース組立て工程とを同時に行うことができ
る。また、コイル収納領域の大きさより大きく膨れ上が
ったコイルをコイル収納領域に押し込むことで、コイル
収納領域の余分な空間を排除し、ステータにおけるコイ
ルの占積率を向上することができる。この時、各コイル
間には絶縁部材が介在するため、コイルの圧縮形成後も
コイル相互の絶縁を確実に行うことができる。また、隣
接するコイルが直接接触することがないので、コイルを
構成する電線材の被覆破壊等を防止することができる。

【００１０】また、上記目的を達成するために、第３の
発明は、前記絶縁部材は、前記ステータピースのティー
スの先端方向または基部方向の少なくとも一方にコイル
収納領域から電線材がはみ出すことを防止するフランジ
を有することを特徴とする。

【００１１】この構成によれば、ステータピースの接合
時に電線材が接合部に挟まれる等の不都合を防止するこ
とができる。また、絶縁部材にフランジを設けることに
よって、絶縁部材自体の剛性を向上することが可能にな
り絶縁部材の取り扱いが容易になり供給装置による自動
挿入等も容易に行うことができる。

【００１２】

【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。

【００１３】図１は、本実施形態の分割型ステータ１０
の構成を説明する説明図である。分割型ステータ１０
は、コアピース１２と、当該コアピース１２のティース
１２ａに装着されるコイル１４（コアピース１２とコイ
ル１４を合わせてステータピース１６という）と、各ス
テータピース１６の間、正確にはステータピース１６を
環状に接続した時に隣接するコイル１４間に挿入配置さ
れる絶縁部材１８と、で構成され、複数（図１の例では
１２個）のステータピース１６を環状に組み合わせるこ
とで、分割型ステータ１０を形成している。

【００１４】前記コアピース１２は、プレス加工等によ
り形成された薄板状の電磁鋼板を複数枚積層した後、溶
接等の接合手段により、一体化されている。そして、前
記コアピース１２のティース１２ａに、例えば、線径２
〜４ｍｍ程度の電線材１４ａを複数回巻回しそれぞれ独
立したコイル１４を形成している。コイル１４はティー
ス１２ａの両側のコイル収納領域１２ｂに収納されるこ
とになる。回転電機が三相構造の場合、各コイル１４は
Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を構成し、供給される電圧を時々刻々
変化させることで、回転磁界を形成し、分割型ステータ
１０の内周部に配置されるロータ（不図示）を回転させ
ている。なお、このコイル１４は別工程で巻き型等を用
いて形成して、ティース１２ａに装着するようにしても
よい。

【００１５】また、前記絶縁部材１８は、例えば、厚さ
０．５ｍｍ程度の絶縁紙やポリイミドやポリアミド等の
樹脂から成る絶縁シートであり、コイル１４間に挿入さ
れた場合でもコイル１４間での空間形成に寄与しない程
度に構成されている。

【００１６】なお、図１の場合、符号Ａで示す部分はス
テータピース１６の表面を示した上面図であり、符号Ｂ
で示す部分はステータピース１６の断面図であり、符号
Ｃで示す部分は、コイル１４を取り除きコアピース１２
と絶縁部材１８のみを示す上面図である。

【００１７】本実施形態の特徴的事項は、ティース１２
ａに装着されるコイル１４の大きさがコイル収納領域１
２ｂの大きさより大きく膨れ上がって形成されていて、
各ステータピース１６を環状に組み合わせる時に、当該
ステータピース１６を環状の中心方向に圧縮移動させる
ことによって、隣接するコイル１４同士を絶縁部材１８
を介して押し合わせ、コイル収納領域１２ｂからはみ出
した電線材１４ａを前記コイル収納領域１２ｂに押し込
むところである。

【００１８】通常、コイルを形成する電線材はスプリン
グバック作用を有し、巻回時に電線材に付加していたテ
ンションを取り除くと膨れ上がって、電線材間が疎にな
りコイル１４全体の断面積が各電線材の断面積より算出
できる設計値より大きくなってしまう。また、回転電機
のステータのコイル収納領域（スロット）に隙間なくコ
イルを配置するため（占積率を向上するため）には、エ
ナメル等で被覆された断面円形の電線材を使用するより
は、その断面を矩形に加工した電線材を使用した方が余
分な空間を排除し易い。しかし、断面を矩形にすると電
線材の剛性がさらに高くなり、スプリングバックもさら
に大きくなってしまう。

【００１９】そこで、本実施形態では、図２に示すよう
に、あえて個々のコイル１４の大きさが各コイル収納領
域１２ｂの大きさより大きく膨れ上がるように電線材１
４ａを巻回する（コイル１４を所定圧力で圧縮した時に
コイル収納領域１２ｂと等しい巻回量にすることが好ま
しい）。そして、スプリングバックによってコイル収納
領域１２ｂより大きく膨れ上がったコイル１４を装着し
たコアピース１２から成るステータピース１６を絶縁部
材１８を介して環状に組み合わせて、前記環状の径方向
に圧縮する。この時、コイル収納領域１２ｂからはみ出
した電線材１４ａは、前記絶縁部材１８を介して互いに
コイル収納領域１２ｂの内部方向（図２中矢印Ｄ方向）
に押し合うことになり、はみ出した電線材１４ａはコイ
ル収納領域１２ｂの内部に押し込まれる。この押し込み
動作によって、電線材１４ａのスプリングバックによっ
て生じていたコイル１４内部の空間や電線材１４ａの巻
き付け位置によって生じていた空間が順次潰されてい
き、コイル収納領域１２ｂに電線材１４ａが密に押し込
まれ、電線材１４ａの占積率が向上する。なお、各ステ
ータピース１６の組み合わせ時の位置合わせや組み合わ
せ後の位置ずれ等を防止するために各ステータピース１
６の係合面に凸部２０ａ及び凹部２０ｂを設けてもよ
い。また、コイル収納領域１２ｂの内周面には、コアピ
ース１２を構成する電磁鋼板のエッジによって挿入され
るコイル１４の表面が傷つくことを防止すると共に、絶
縁を確保するための絶縁紙２２が挿入される。

【００２０】次に図３〜図６を用いて、本実施形態の分
割型ステータ１０の組立て手順を説明する。

【００２１】図３（ａ）に示すように、プレス加工等に
より所定形状に打ち抜かれた電磁鋼板２４は、図３
（ｂ）に示すように所定枚数積層され、溶接等の接合手
段によって、接合・固定されコアピース１２になる。な
お、図３（ｂ）では、符号２４ａで示す３カ所で溶接し
ているが、溶接数や溶接位置は任意である。

【００２２】次に、図４（ａ），（ｂ）に示すように、
前記コアピース１２は、巻線機のテーブル２６上に配置
された開閉自在なチャック２８に保持される。前記テー
ブル２６は図示しない送り機構によって、図４（ａ）に
おける矢印Ｅ方向に電線材１４ａの巻回ピッチに応じて
移動可能であると共に、モータ３０によって、図４
（ｂ）中矢印Ｆ方向に回転可能である。すなわち、テー
ブル２６は矢印Ｅ方向に移動すると共に矢印Ｆ方向に回
転することで、コアピース１２に所定ピッチで所定巻回
数の電線材１４ａを巻き付けることができる。なお、電
線材１４ａの巻回時には、前述したように、絶縁紙２２
がコアピース１２のコイル収納領域１２ｂに挿入され
る。また、図４（ｂ）の場合、巻回される電線材１４ａ
は、変形ローラ３２を通過することで、断面が丸形状の
電線材１４ａから断面が矩形形状の電線材１４ａに整形
され、さらに、反返りローラ３４によって、電線材１４
ａが搬送用のボビンに巻かれていた時に付いてしまった
巻き癖を矯正している。なお、本実施形態では、直接コ
アピース１２に電線材１４ａを巻回してコイル１４を形
成しているが、前述したように別工程で巻き型を用いて
コイル１４を作成してコアピース１２に装着してもよ
い。

【００２３】このように、形成されたステータピース１
６は、図５に示すように環状に組み合わされる。この
時、各ステータピース１６の間には、絶縁部材１８が挿
入される。この時、組み合わされたステータピース１６
は、コイル収納領域１２ｂからはみ出した電線材１４ａ
により所望のステータ直径より大きい直径Ｇを有してい
る。この直径Ｇを有するステータピース群は、組合せ治
具３６を用いて径方向に圧縮される。前記組合せ治具３
６は、上端部にテーパ３６ａを有する環状形状を呈し、
入口付近の直径は前記直径Ｇより大きく開口している。
前記テーパ３６ａは徐々に組合せ治具３６の直径を小さ
くし、ステータピース群を最終的に所望のステータ直径
Ｈに圧縮する。この結果、各ステータピース１６は図１
に示すように密着され、コイル収納領域１２ｂからはみ
出していた電線材１４ａは、コイル収納領域１２ｂに押
し込まれる。この時、絶縁部材１８が存在するため隣接
するコイル１４の電線材１４ａ同士は、直接接触するこ
とはなく、電線材１４ａの面圧が上昇することがなく絶
縁破壊等を起こすことが防止される。なお、図５、図６
では説明上、別図面で示しているが、実際は組合せ治具
３６上でステータピース１６の組合せを行い連続して圧
縮作業を行うことが望ましい。また、組合せ治具とし
て、径方向に開閉可能なチャックを用いてステータピー
ス群の直径Ｇを直径Ｈまで圧縮してもよい。

【００２４】このように、コイル収納領域の大きさより
大きく膨れ上りコイル収納領域１２ｂからはみ出したコ
イル部分をステータピース１６の接合時の圧縮力でコイ
ル収納領域１２ｂに押し込むようにすることで、コイル
１４を所定サイズに形成する工程とコイルピース組立て
工程とを同時に行うことができる。また、コイル収納領
域１２ｂの大きさより大きく膨れ上がったコイル１４を
コイル収納領域１２ｂに押し込むことで、コイル収納領
域１２ｂの余分な空間を排除し、ステータにおけるコイ
ル１４の占積率を向上することができる。この時、各コ
イル１４間には絶縁部材１８が介在するため、コイル１
４の圧縮形成後もコイル相互の絶縁を確実に行うことが
できる。また、隣接するコイル１４が直接接触すること
がないので、コイルを構成する電線材１４ａの被覆破壊
等を防止することができる。

【００２５】なお、前述した実施形態では、絶縁部材１
８が平面である場合を説明したが、図７に示すように、
フランジ３８ａを有する絶縁部材３８としてもよい。こ
のような形状にすることにより、ステータピース１６の
コイル１４間に絶縁部材３８を挿入する際の位置決めが
容易になると共に、フランジ３８ａがコイル収納領域１
２ｂからはみ出している電線材１４ａをコイル収納領域
１２ｂに押し込む際のガイドとなり、はみ出した電線材
１４ａをコイル収納領域１２ｂに導き入れる。また、ス
テータピース１６の接合部等に電線材１４ａが挟まるこ
とを防止することができる。また、絶縁部材３８自体の
剛性が向上するので、取り扱いが容易になり、インサー
ター等による絶縁部材３８の自動挿入も容易に行うこと
ができる。なお、図７に示す絶縁部材３８の形状は一例
であり、フランジ３８ａの形状や形成位置、形成数等
は、適宜選択可能である。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、分割型ステータの各コ
イルの絶縁の確保を確実に行えると共に、コイルの占積
率向上を容易に行うことが可能になる。さらに、組立て
工程数を低減することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の分割型コイルピースの構
成概念説明図である。

【図２】 本発明の実施形態の分割型コイルピースのス
テータピースの一部拡大説明図である。

【図３】 本発明の実施形態の分割型コイルピースのコ
アピースの作成を説明する説明図である。

【図４】 本発明の実施形態の分割型コイルピースの電
線材の巻回方法を説明する説明図である。

【図５】 本発明の実施形態の分割型コイルピースのス
テータピースの環状組合せ状態を説明する説明図であ
る。

【図６】 本発明の実施形態の分割型コイルピースの圧
縮組合せ手順を説明する説明図である。

【図７】 本発明の実施形態の分割型コイルピースに使
用可能な絶縁部材の他の形状を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０ 分割型ステータ、１２ コアピース、１２ａ テ
ィース、１２ｂ コイル収納領域、１４ コイル、１４
ａ 電線材、１６ ステータピース、１８ 絶縁部材。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ティースの両側にコイル収納領域を有す
   るコアピースを形成するステップと、 前記コアピースのティースに、電線材を複数回巻回して
   コイル収納領域の大きさより膨れ上がったコイルを装着
   しステータピースを形成するステップと、 形成したステータピースを複数個環状に配列するステッ
   プと、 隣接するステータピースに形成されたコイル間に絶縁部
   材をそれぞれ挿入するステップと、 環状に配列された複数のステータピースを環状の中心方
   向に圧縮移動させて、前記絶縁部材を介して隣接するス
   テータピースのコイル同士を押し合わせて前記コイル収
   納領域からはみ出した電線材をコイル収納領域に押し込
   むステップと、 前記電線材が前記絶縁部材を介してコイル収納領域に押
   し込まれた状態で各ステータピースを接合して一体化し
   てステータを形成するステップと、 を含むことを特徴とする分割型ステータの組立て方法。
2. 【請求項２】 電線材を複数回巻回したコイルを保持可
   能なティースの両側にコイル収納領域を有するピースで
   あって、複数個環状に接続することにより環状のステー
   タを形成するステータピースと、 前記コイル収納領域の大きさより膨れ上がったコイル
   と、 前記ステータピースの環状接続時に隣接するステータピ
   ースのコイル間に挿入可能で、環状接続時に接触するコ
   イルによってコイル収納領域に向かって押し込まれるコ
   イル同士を絶縁する絶縁部材と、 を含むことを特徴とする分割型ステータ。
3. 【請求項３】 前記絶縁部材は、前記ステータピースの
   ティースの先端方向または基部方向の少なくとも一方に
   コイル収納領域から電線材がはみ出すことを防止するフ
   ランジを有することを特徴とする請求項２記載の分割型
   ステータ。