JP2015019505A

JP2015019505A - 回転電機ステータ及び回転電機ステータの製造方法

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Publication number: JP2015019505A
Application number: JP2013144933A
Authority: JP
Inventors: 服部　宏之; Hiroyuki Hattori; 宏之服部
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2015-01-29
Anticipated expiration: 2033-07-10
Also published as: JP6090019B2

Abstract

【課題】回転電機ステータにおいて、ステータコアに対してコイルをしっかり固定し、そのコストを低減することである。
【解決手段】回転電機ステータは、内周に沿って複数配置されるスロット１４を有する円環状のステータコアと、複数のスロット１４の配置位置に合わせて形成された複数の貫通溝４２を有し、ステータコア１２の軸方向端面に配置される樹脂製のコイル固定部材４０と、コイル固定部材４０の貫通溝４２を介してスロット１４に挿入されるコイル３０とを備え、コイル固定部材４０は、平坦面部４４と、貫通溝４２の内壁面がコイル３０の外形に密着する密着部４６と、スロット１４の内壁面とコイル３０の外形との間の隙間に侵入している侵入部４８とを含んで構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転電機ステータ及び回転電機ステータの製造方法に係り、特に、コイルを固定する固定部材を有する回転電機ステータ及び回転電機ステータの製造方法に関する。

回転電機に用いられるステータは、径方向に放射状に延びると共に軸方向に貫通した複数のスロットを設けたステータコアと、スロット内に挿入されたコイルとから構成される。複数のスロットにコイルを挿入して巻回する方法には、集中巻、分布巻、波巻等が用いられるが、ステータコアの軸方向端面におけるコイルと、ステータコアとの間にギャップが設けられることがある。このギャップは、巻線加工や、コイルとステータコアとの組付け時に、巻回されるコイルに加わるストレスの緩和、絶縁性能の確保、コイルに対しステータコアが食い込むことの防止のために設けられる。

特許文献１には、回転電機のステータにおけるステータコアとコイルの間に設けられるギャップに挿入されるコイル固定部材を開示する。このコイル固定部材は、ステータコアの径方向の外側から挿入され、周方向の一方側でコイルの周方向位置ずれを規制するくさび状の第一固定部材と、第一固定部材の周方向の他方側に径方向の内側から挿入される第二固定部材とで構成される。

特開２００９−２０７３３４号公報

特許文献１のコイル固定部材は、二つの部品で構成されているので、組付け作業性が低く、部品費や組付け費が増加する。また、二つの部品の間の寸法精度によってはガタが生じ、ステータコアに対してコイルを完全には固定できず、振動等により、場合によってはコイル固定部材が脱落する恐れが生じる。

本発明の目的は、ステータコアに対してコイルをしっかり固定でき、コストを低減できる回転電機ステータ及びその製造方法を提供することである。

本発明に係る回転電機ステータは、内周に沿って複数配置されるスロットを有する円環状のステータコアと、複数のスロットの配置位置に合わせて形成された複数の貫通溝を有し、ステータコアの軸方向端面に配置される樹脂製のコイル固定部材と、コイル固定部材の貫通溝を介してスロットに挿入されるコイルと、を備え、コイル固定部材は、貫通溝の内壁面がコイルの外形に密着し、さらにスロットの内壁面とコイルの外形との間の隙間に侵入していることを特徴とする。

本発明に係る回転電機ステータにおいて、ステータコアの内壁面またはコイルの外形の少なくとも一方に、コイル固定部材を構成する樹脂が入り込む凹凸部が設けられることが好ましい。

本発明に係る回転電機ステータにおいて、ステータコアは、所定形状のスロットが成形された磁性体薄板を複数枚積層されて構成され、コイル固定部材が配置される側の所定の枚数の磁性体薄板に成形されたスロットの形状は、他の磁性体薄板に成形されたスロットよりも周方向に沿った開口幅が大きいことが好ましい。

本発明に係る回転電機ステータにおいて、ステータコアは、所定形状のスロットが成形された磁性体薄板を複数枚積層されて構成され、コイル固定部材が配置される側から数えて、第１の所定の枚数の後の第２の所定枚数の磁性体薄板に成形されたスロットの形状は、第１の所定の枚数の磁性体薄板および第２の枚数の後の他の磁性体薄板に成形されたスロットよりも周方向に沿った開口幅が大きいことが好ましい。

本発明に係る回転電機ステータにおいて、コイルは、コイル固定部材の内壁面に密着する部分の軸方向に垂直な面の断面積が、他の部分の軸方向に垂直な面の断面積よりも小さいことが好ましい。

本発明に係る回転電機ステータにおいて、コイルは、導体セグメントで構成されていることが好ましい。

本発明に係る回転電機ステータにおいて、コイルは、所定のスロット間隔を空けた複数のスロットに渡って配置される分布巻コイルであることが好ましい。

本発明に係る回転電機ステータにおいて、コイル固定部材は、ステータコアのスロットに対応する貫通溝を有する複数の分割固定部材を複数組み合わせ熱溶融処理によって互いに接続固定されることが好ましい。

また、本発明に係る回転電機ステータの製造方法は、内周に沿って複数配置されるスロットを有する円環状のステータコアを準備し、複数のスロットの配置位置に合わせコイルが挿入される大きさの幅を有する貫通溝が形成された樹脂製のコイル固定部材をステータコアの軸方向端面に配置し、コイルをコイル固定部材の貫通溝に挿入し、コイル固定部材を軟化させてコイルに密着させ、一部をスロットの内壁面とコイルの外形との間の隙間に侵入させた後固化する密着処理を行い、コイル固定部材から突き出るコイルをコイル固定部材に沿わせて所定の形状に曲げ成形し、複数のコイルを所定の配置方法に従って複数のスロットに巻回してステータを製造することを特徴とする。

本発明に係る回転電機ステータの製造方法において、密着処理は、コイル固定部材を加圧しながら加熱して熱溶融させることが好ましい。

本発明に係る回転電機ステータ及びその製造方法によれば、樹脂製のコイル固定部材が、コイルに密着し、一部はステータコアのスロットの内壁面とコイルの外形との間の隙間に侵入するので、ステータコアに対してコイルをしっかり固定できる。また、特許文献１に比べ、一部品でコイル固定が行えるので、コストを低減できる。

本発明の実施の形態の回転電機ステータの一部を示す斜視図である。本発明の実施の形態の回転電機ステータにおけるコイル固定部材とステータコアとコイルの関係を示す平面図である。本発明の実施の形態の回転電機ステータにおける１つのスロットの断面図である。本発明の実施の形態の回転電機ステータの製造方法の手順を示すフローチャートである。１つのスロットにおける断面図を用いて、図４の手順の進み方を示す図である。（ａ）は、コイル固定部材配置後にコイル挿入が行われた状態を示し、（ｂ）は、密着処理の状態を示し、（ｃ）は、曲げ成形の状態を示す図である。密着処理の他の例を示す図である。（ａ），（ｂ）はステータコアの磁性体薄板の形状を変更する例、（ｃ）はコイルの外形の一部を変更する例である。本発明の実施の形態の回転電機ステータにおいて、コイル固定部材が分割されている例を示す図である。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、コイルが導体セグメントで構成されるものを説明するが、その形状は、スロットへ真っ直ぐな状態で挿入でき、またはスロットから真っ直ぐな状態で突き出すことができるものであればよい。例えば、予めＵ字形状に成形された導体セグメントでもよく、真っ直ぐな１本の導体線をそのまま導体セグメントとしてもよい。コイルの巻線方法として分布巻を述べるが、導体線をスロットに挿入後曲げ成形してコイルとする巻線方法であればよい。

以下で述べる寸法、形状、材質は説明のための例示であって、回転電機ステータの仕様に応じ適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、回転電機ステータ１０の一部を示す斜視図である。回転電機ステータ１０は、車両に搭載される三相同期型のモータ・ジェネレータに用いられる固定子である。以下では、回転電機ステータ１０を、特に断らない限り、ステータ１０と呼ぶ。図１は、ステータ１０の内周側からステータ１０の軸方向の他方端側のコイルエンド部を見た図である。ステータ１０は、ステータコア１２と、コイル３０と、コイル固定部材４０を含んで構成される。

ステータコア１２は、内周側に複数配置されるティース１３と、隣接するティース１３の間の空隙であるスロット１４を複数含む円環状の磁性体部品である。かかるステータコア１２は、ティース１３およびスロット１４を含む所定の形状に成形された円環状の磁性体薄板１６を複数積層したものが用いられる。磁性体薄板１６としては、電磁鋼板を用いることができる。磁性体薄板１６の積層体に代えて、磁性粉末を所定の形状に一体化成形したものを用いることもできる。

コイル３０は、適当な絶縁被覆が行われた導体線を所定の形状に曲げ成形し、これを、予め定められた配置方法で、周方向に沿って所定のスロット間隔だけ離れた複数のスロット１４の間に渡って配置し、ステータ１０における三相巻線を形成するものである。図１では、予め定めた配置方法として、分布巻が示されている。なお、図１に、ステータ１０における軸方向、径方向、周方向を示した。軸方向については、一方端側と他方端側を示した。

コイル３０に用いられる絶縁被覆付きの導体線としては、断面形状が矩形の平角線を用いる。平角線を用いることで、スロット１４内のコイル占積率の向上を図ることができる。平角線に代えて、断面が円形、楕円形のものを用いてもよい。コイル３０としては、複数の導体セグメントで構成されるセグメントコイルを用いる。導体セグメントは、所定の長さの導体線を、必要に応じて所定の形状に曲げ加工したものである。導体セグメントとしては、周方向に沿って所定のスロット間隔だけ離れた複数のスロット１４の間に渡って配置するために、１本の導体線を予めＵ字形やＶ字形に成形したＵ字形導体セグメントやＶ字形導体セグメントを用いることができる。

Ｕ字形導体セグメントの場合で説明すると、Ｕ字形の両脚部となる真っ直ぐな導体部が、ステータコア１２において周方向に所定のスロット間隔だけ離れた２つのスロット１４にそれぞれ挿入される。両脚部を結ぶＵ字形の部分は、ステータコア１２の軸方向の一方端側に突き出して、一方端側のコイルエンド部となる。２つのスロット１４にそれぞれ挿入された脚部に相当する真っ直ぐな２つの導体部は、ステータコア１２の軸方向の他方端側にそれぞれ突き出すので、これを適当に曲げ成形してその先端部を接続端部とする。他の導体セグメントも同様にステータコア１２の軸方向の他方端側で適当に曲げ加工されて接続端部が形成される。接続端部等は、ステータコア１２の他方端側のコイルエンド部となる。そこで、同相のコイルを構成する複数の導体セグメントの接続端部同士を溶接等の適当な接続方法で順次電気的に接続することで、分布巻のコイル３０を形成することができる。

図１では、コイル３０のスロット１４内に挿入された導体部３２が真っ直ぐな形状として図示されている。図１では、１つのスロット１４に、この真っ直ぐな導体部３２が径方向に沿って一本ずつ合計で４本配置される。スロット１４の周方向に沿った開口幅Ｗは、スロット１４内の導体部３２の周方向に沿った外形寸法Ｗ_SCよりも大きく設定されるので、スロット１４の内壁面と導体部３２の外形との間には隙間２０が形成される。なお、ＷとＷ_SCの関係は、後述する図５に示される。

コイル固定部材４０は、ステータコア１２とほぼ同じ形状を有する樹脂製部材である。樹脂としては、加熱によって軟化し塑性流動化し、加熱を止めて冷却することで固化する熱可塑性樹脂を用いる。熱可塑性樹脂としては、ＡＢＳ樹脂、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＭＭＡ（アクリル）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＰＡ（ナイロン／ポリアミド）、ＰＣ（ポリカーボネイト）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、エラストマー等を用いることができる。

コイル固定部材４０と、ステータコア１２と、ステータコア１２のスロット１４内における導体部３２の関係を図２に示す。図２は、図１に示すステータ１０の上面図に相当するが、コイル３０については、コイル固定部材４０の上面で切断し、スロット１４内の４本の導体部３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが示されるようにした。

図２に示すようにコイル固定部材４０は、ステータコア１２の複数のスロット１４の配置位置に合わせて形成された複数の貫通溝４２を有する。コイル固定部材４０がステータコア１２と相違するのは、形状について、ステータコア１２の外径よりも小さな外径を有すること、貫通溝４２の溝幅がステータコアのスロット１４の開口幅よりも狭いことである。材質的には、ステータコア１２が磁性体であるのに対し、コイル固定部材４０は、樹脂で形成される絶縁体である。

再び図１に戻り、コイル固定部材４０は、単なる平板でなく、貫通溝４２の内壁面がコイル３０の外形に密着し、さらにスロット１４の内壁面とスロット１４内の導体部３２の外形との間の隙間２０に侵入している。図３に、その様子の詳細を示す。

図３は、１つのスロット１４の断面図である。ステータコア１２の内周側に突き出す部分であるティース１３は磁性体薄板１６の積層体で、２つのティース１３の間の空隙であるスロット１４には、コイル固定部材４０の貫通溝４２を介してコイル３０の導体部３２が挿入される。挿入方向は、ステータコア１２の軸方向の一方端側から他方端側に向かって行われる。

コイル固定部材４０は、平坦面部４４と、貫通溝４２の内壁面がコイル３０の外形に密着した密着部４６と、さらにスロット１４の内壁面とコイル３０の外形との間の隙間２０に侵入している侵入部４８を含んで構成される。

コイル３０は、スロット１４に挿入され、コイル固定部材４０の侵入部４８のところで隙間２０がなくなって侵入部４８の樹脂によってティース１３に固定される導体部３２と、コイル固定部材４０の密着部４６によって固定保持され、平坦面部４４に沿うように曲げられる曲げ部３４と、曲げ部３４から立ち上がってコイル固定部材４０から離れる段部３６を含んで構成される。

このように、コイル固定部材４０が、コイル３０に密着する密着部４６と、スロット１４の内壁面と導体部３２の外形との間の隙間２０に侵入する侵入部４８を有するものとなっているのは、コイル固定部材４０が熱可塑性樹脂で構成され、加圧加熱によって軟化して流動化し、コイル３０に密着し、さらに一部が隙間２０に侵入し、その後固化することができるからである。

上記構成の作用、特に、コイル固定部材４０が軟化して流動化し、その後固化することでコイル３０に密着し、さらに一部が隙間２０に侵入することについて、図４と図５を用いて詳細に説明する。

図４は、ステータ製造方法の手順を示すフローチャートである。図５は、図４の手順の内容を示す図である。図５（ａ）は、図４のＳ１４のコイル固定部材配置後にコイル挿入が行われた状態を示し、図５（ｂ）は、図４のＳ１６の密着処理の状態を示し、図５（ｃ）は、図４のＳ１８の曲げ成形の状態を示す図である。

ステータ１０を製造する手順の最初は、ステータコア１２を準備する（Ｓ１０）。ここでは、ティース１３およびスロット１４を含む所定の形状に成形された円環状の磁性体薄板１６を複数積層して形成されたステータコア１２が準備される。

次に、コイル固定部材４０をステータコア１２の軸方向端面に配置する（Ｓ１２）。次に、コイル３０を、コイル固定部材４０の貫通溝４２に挿入する（Ｓ１４）。

図５（ａ）は、Ｓ１２によってステータコア１２の軸方向端面にコイル固定部材４０が配置され、コイル固定部材４０の貫通溝４２にコイル３１が挿入された様子が示される。コイル３１は、曲げ成形前の真っ直ぐな導体線である。コイル３０が複数の導体セグメントで構成されるセグメントコイルであるので、この真っ直ぐな導体線であるコイル３１は、導体セグメントの脚部に相当する。ここでのコイル固定部材４０は、初期状態の形状のままである。初期状態のコイル固定部材４０は、貫通溝４２は、その縁部４１が平坦面部４４よりも盛り上がった形状を有する。つまり、初期状態のコイル固定部材４０は、平坦面部４４から段付で縁部４１があり、その縁部４１で貫通溝４２が囲まれている。初期状態のコイル固定部材４０の貫通溝４２の開口幅は、コイル３０の外形寸法Ｗ_SCよりもやや大きめに設定される。やや大きめとは、これにより、コイル３０を貫通溝４２に挿入したときにコイル３０に損傷を与えない程度である。かかる初期形状のコイル固定部材４０は、熱可塑性樹脂を用いて所定の形状に成形したものを用いることができる。

図５（ａ）に示すように、スロット１４の開口幅の寸法をＷとし、コイル３１の外形寸法をＷ_SCとすると、スロット１４の内壁面とコイル３１の外形との間の隙間２０の寸法は、（Ｗ−Ｗ_SC）である。コイル３１がスロット１４のちょうど中央に配置されると、コイル３１の両側に生じる隙間２０のそれぞれの寸法は、（Ｗ−Ｗ_SC）／２である。コイル３１の外形寸法Ｗ_SCは、スロット１４に挿入するときに周方向となる寸法である。平角線の場合は、矩形断面を形成する２辺の長さ寸法のうち、スロット１４に挿入されるときに周方向となる辺の寸法になる。

なお、コイル固定部材４０を配置する前に、コイル固定部材４０が接触するステータコア１２の上面、スロット１４の内壁面、コイル３０の表面に、適当な接着剤を予め塗布しておいてもよい。

再び図４に戻り、次に密着処理が行われる（Ｓ１６）。密着処理は、コイル固定部材４０を加圧しながら加熱して熱溶融させることで行われる。ここで熱溶融とは、コイル固定部材４０の材料である熱可塑性樹脂の軟化温度以上に加熱して、熱可塑性樹脂を流動化させることをいう。熱溶融状態にする箇所は、コイル固定部材４０の貫通溝４２の近辺のみでよい。したがって、図５（ａ）で説明した縁部４１の部分を局部的に加熱することで、縁部４１の部分を軟化させ、流動化した樹脂をコイル３１に密着させ、さらにその一部を隙間２０に侵入させる密着処理を行うことができる。加熱と共に縁部４１の部分を局部的に加圧することで、段付となっている縁部４１を軟化させると共に、隙間２０の中に押し込んで侵入させることがより容易となる。

図５（ｂ）には、Ｓ１６によって、コイル固定部材４０の縁部４１の箇所が局部的に加熱加圧され、縁部４１の部分を軟化させ、流動化した樹脂をコイル３１に密着させ、さらにその一部を隙間２０に侵入させる様子が示される。図５（ｂ）には、局部的な加熱加圧が行われることを下向きの矢印で示した。矢印のように、縁部４１の箇所を局部的に加熱加圧するために、縁部４１の上面の面積よりやや広めの面積の押付面を有する治具を用いることができる。治具にはヒータを内蔵し、押付力を発生する加圧源を接続したものを用いることができる。加圧源としては、押付バネや圧縮気体等を用いることができる。この加熱加圧により、図５（ａ）で説明した段付の縁部４１が流動化して平坦面化し、これにより、コイル固定部材４０に、コイル３１に密着する密着部４６と、隙間２０に侵入した侵入部４８が形成される。段付の縁部４１が消失した後に、加圧を外し、加熱を停止して冷却を行うことで、流動化した樹脂は固化する。これによって、密着部４６においてコイル３１は樹脂によってティース１３の上面に強固に固定され、侵入部４８においてコイル３１はティース１３の内壁面に強固に固定される。

再び図４に戻り、次にコイルの曲げ成形が行われる（Ｓ１８）。曲げ成形は、コイル固定部材４０に密着固定されて貫通溝４２から突き出るコイル３１について、コイル固定部材４０の平坦面部４４に沿うように曲げ、さらに、平坦面部４４から立ち上げてコイル固定部材４０から離れるように曲げることで行われる。

図５（ｃ）は図３と同じ図であるが、曲げ成形されたコイル３０が示される。図３で述べたように、コイル３０は、スロット１４に挿入され、コイル固定部材４０の侵入部４８の樹脂によってティース１３に固定される導体部３２と、コイル固定部材４０の密着部４６によって固定保持され、平坦面部４４に沿うように曲げられる曲げ部３４と、曲げ部３４から立ち上がってコイル固定部材４０から離れる段部３６を含んで構成される。

再び図４に戻り、複数のコイル３０を所定の配置方法に従って複数のスロット１４に巻回した後、コイルの端部をそれぞれ接続する（Ｓ２０）。これによって、複数のコイル３０をコイル固定部材４０に固定したステータ１０が得られる（Ｓ２２）。

上記では、密着処理として、初期状態のコイル固定部材４０の貫通溝４２の開口幅をコイル３０の外形寸法Ｗ_SCよりもやや大きめに設定し、その貫通溝４２にコイル３１をそのまま挿入し、コイル固定部材４０の軟化、流動化、固化によってコイル３１の外形と貫通溝４２の内壁面とが密着し、一部が隙間に侵入するものとした。ここで、ティース１３の内壁面に凹凸部を形成し、またはコイル３１の外形に凹凸部を形成することで、軟化、流動化した樹脂が、凹凸部に入り込んで接触面積を増やし、あるいは楔状となって、これが固化することで、コイル３１の固定をより強固にすることができる。

図６は、そのような例を示す図である。ここで、図６（ａ），（ｂ）は、ステータコア１２の磁性体薄板の形状を変更してティース１３の内壁面に凹凸部を形成する例、図６（ｃ）はコイル３１の外形の一部を変更して、コイル３１の外形に凹凸部を形成する例である。これらの図は、図３、図５と同様に、１つのスロット１４についての断面図である。

図６（ａ）において、ステータコア１２のティース１３は、コイル固定部材４０が配置される側から数えて１枚目と２枚目の２枚の磁性体薄板１６ａに成形されたスロット１４の周方向に沿った開口幅Ｗａは、他の磁性体薄板１６に成形されたスロット１４の周方向に沿った開口幅Ｗよりも大きい。これによって、ティース１３の内壁面の軸方向に沿って凹凸部が形成される。すなわち、軟化、流動化して固化したときのコイル固定部材５０は、この２枚の磁性体薄板１６ａに対応する部分が、図３、図５（ｃ）の場合に比べ、周方向に沿って広くなる。これにより、コイル固定部材５０にコイル３１がよりしっかりと固定される。なお、磁性体薄板１６ａの枚数は、２枚以外であっても構わない。

図６（ｂ）において、ステータコア１２のティース１３は、コイル固定部材４０が配置される側から数えて、２枚目、３枚目、４枚目の３枚の磁性体薄板１６ａに成形されたスロット１４の周方向に沿った開口幅Ｗａは、他の磁性体薄板１６に成形されたスロット１４の周方向に沿った開口幅Ｗよりも大きい。これによって、ティース１３の内壁面の軸方向に沿って凹凸部が形成される。すなわち、軟化、流動化して固化したときのコイル固定部材６０は、この３枚の磁性体薄板１６ａに対応する部分６４が、図３、図５（ｃ）の場合に比べ、周方向に沿って広い。したがって、相対的に、その上の１枚目の磁性体薄板１６に対応する部分６４に対して楔状に張り出す状態となる。これにより、コイル固定部材６０にコイル３１がよりしっかりと固定される。なお、磁性体薄板１６ａの枚数は、３枚以外であってもよく、その配置位置は、コイル固定部材４０が配置される側から数えて２枚目以外であっても構わない。

図６（ｃ）において、コイル３３は、コイル固定部材７０の内壁面に密着する部分の外形寸法Ｗ_bが、他の部分の外形寸法Ｗ_SCよりも小さい。すなわち、コイル固定部材７０の内壁面に密着する部分の軸方向に垂直な面の断面積が、他の部分の軸方向に垂直な面の断面積よりも小さい。これによって、コイル３３の形状について、軸方向に沿って凹凸部が形成される。これによって、軟化、流動化して固化したときのコイル固定部材７０は、コイル３３が細くなってその外形寸法がＷ_bとなっている箇所に対応する部分７２が、コイル３３に向かって楔状に張り出す状態となる。これにより、コイル固定部材７０にコイル３３がよりしっかりと固定される。

上記構成のステータ１０は、以下の作用効果を奏する。すなわち、コイル固定部材が一部品で構成され、コイル固定のためのワニスや樹脂モールドが不要になる。また、絶縁材料を用いる場合にも、その絶縁仕様等を緩和することができ、また、絶縁材料の使用を簡素化することができる。これらにより、ステータ製造の生産性が向上し、コストを低減できる。

また、コイルがコイル固定部材にしっかり固定されて動かないので、コイルの絶縁被覆や電気的接合部へ損傷を与えない。また、ステータコアとコイルとの間の絶縁隙間が確実に保たれる。また、コイル固定部材を配置するときにもコイルとコイル固定部材の貫通溝との間に隙間があるので、コイルの貫通溝への挿入の際に、コイルに損傷を与えない。これらにより、ステータ１０の絶縁信頼性が向上する。

上記で、コイル固定部材４０は、円環状形状を一体物で成形されるものとしたが、周方向に分割されて構成されるものであっても構わない。図７は、そのような構造例を示す図である。

図７は、図２に対応する上面図である。コイル固定部材９０は、ステータコア１２のスロットに対応する貫通溝を有する複数の分割固定部材９２を複数組み合わせ、熱溶融処理によって互いに接続固定される分割コイル固定部材である。図７には、分割固定部材９２を互いに接続する接続箇所９４が示される。熱溶融処理としては、図４の密着処理で説明したように、分割固定部材９２を構成する熱可塑性樹脂を加熱し、軟化、流動化させて、接続箇所９４において隣接する分割固定部材９２同士を一体化し、その後冷却する処理である。加熱と共に、接続箇所９４を加圧してもよい。分割固定部材９２の接続のための熱溶融処理を、図４の密着処理と同時に行うものとしてもよい。

分割固定部材を一体化した後は、一体物で成形されたコイル固定部材を用いるステータ１０と同様の作用効果を奏する。

１０（回転電機）ステータ、１２ステータコア、１３ティース、１４スロット、１６，１６ａ磁性体薄板、２０隙間、３０，３１，３３コイル、３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ導体部、３４曲げ部、３６段部、４０，５０，６０，７０，９０コイル固定部材、４１縁部、４２貫通溝、４４平坦面部、４６密着部、４８侵入部、６４，７２部分、９２分割固定部材、９４接続箇所。

Claims

内周に沿って複数配置されるスロットを有する円環状のステータコアと、
複数のスロットの配置位置に合わせて形成された複数の貫通溝を有し、ステータコアの軸方向端面に配置される樹脂製のコイル固定部材と、
コイル固定部材の貫通溝を介してスロットに挿入されるコイルと、
を備え、
コイル固定部材は、貫通溝の内壁面がコイルの外形に密着し、さらにスロットの内壁面とコイルの外形との間の隙間に侵入していることを特徴とする回転電機ステータ。
請求項１に記載の回転電機ステータにおいて、
ステータコアの内壁面またはコイルの外形の少なくとも一方に、コイル固定部材を構成する樹脂が入り込む凹凸部が設けられることを特徴とする回転電機ステータ。
請求項２に記載の回転電機ステータにおいて、
ステータコアは、
所定形状のスロットが成形された磁性体薄板を複数枚積層されて構成され、
コイル固定部材が配置される側の所定の枚数の磁性体薄板に成形されたスロットの形状は、他の磁性体薄板に成形されたスロットよりも周方向に沿った開口幅が大きいことを特徴とする回転電機ステータ。
請求項２に記載の回転電機ステータにおいて、
ステータコアは、
所定形状のスロットが成形された磁性体薄板を複数枚積層されて構成され、
コイル固定部材が配置される側から数えて、第１の所定の枚数の後の第２の所定枚数の磁性体薄板に成形されたスロットの形状は、第１の所定の枚数の磁性体薄板および第２の枚数の後の他の磁性体薄板に成形されたスロットよりも周方向に沿った開口幅が大きいことを特徴とする回転電機ステータ。
請求項２に記載の回転電機ステータにおいて、
コイルは、
コイル固定部材の内壁面に密着する部分の軸方向に垂直な面の断面積が、他の部分の軸方向に垂直な面の断面積よりも小さいことを特徴とする回転電機ステータ。
請求項１に記載の回転電機ステータにおいて、
コイルは、導体セグメントで構成されていることを特徴とする回転電機ステータ。
請求項１に記載の回転電機ステータにおいて、
コイルは、所定のスロット間隔を空けた複数のスロットに渡って配置される分布巻コイルであることを特徴とする回転電機ステータ。
請求項１に記載の回転電機ステータにおいて、
コイル固定部材は、ステータコアのスロットに対応する貫通溝を有する複数の分割固定部材を複数組み合わせ熱溶融処理によって互いに接続固定されることを特徴とする回転電機ステータ。
内周に沿って複数配置されるスロットを有する円環状のステータコアを準備し、
複数のスロットの配置位置に合わせコイルが挿入される大きさの幅を有する貫通溝が形成された樹脂製のコイル固定部材をステータコアの軸方向端面に配置し、
コイルをコイル固定部材の貫通溝に挿入し、
コイル固定部材を軟化させてコイルに密着させ、一部をスロットの内壁面とコイルの外形との間の隙間に侵入させた後固化する密着処理を行い、
コイル固定部材から突き出るコイルをコイル固定部材に沿わせて所定の形状に曲げ成形し、
複数のコイルを所定の配置方法に従って複数のスロットに巻回してステータを製造することを特徴とする回転電機ステータの製造方法。
請求項９に記載の回転電機ステータの製造方法において、
密着処理は、
コイル固定部材を加圧しながら加熱して熱溶融させることを特徴とする回転電機ステータ製造方法。