JP6769120B2 - 集中巻回転電機のステータ構造 - Google Patents

Description

この発明は集中巻回転電機のステータ構造の改良に関する。

周方向に分割されたステータコアと、ステータコアのバックヨークの内周面及びティースを被覆するインシュレータと、インシュレータの上から巻回される単相のコイルと、を備える集中巻回転電機（集中巻モータ）のステータ構造がある（特許文献１参照）。

集中巻モータにおいて、モータのトルク・出力、および効率を向上するには、巻線占積率を上げることが必要である。そのためにはインシュレータの肉厚をできる限り薄くしてスロットの断面積を拡大し、この拡大したスロットに隙間無くコイルを埋めることが重要である。その一方で、肉厚の薄くなったインシュレータを用いると、隣接する２つのインシュレータの鍔部同士を、周方向に当接させるだけでは、スロットに巻回されているコイルとバックヨークとの距離が近くなって絶縁距離を稼げない。そこで、上記特許文献１の技術では、バックヨークの内周面の両端に切欠き部を設けている。切欠き部によって、インシュレータの鍔部とバックヨークとの間に空間を形成し、コイルとバックヨークとの間の絶縁距離を増加させる。

特開２０１３−１３５５８５号公報

ところで、モータハウジングの内部にはモータの組立製造時に発生したコンタミや外部から侵入したコンタミが存在している。上記特許文献１に記載のように切欠き部によって、インシュレータの鍔部とバックヨークとの間に空間が形成されると、この空間にモータハウジングの内部に存在するコンタミが侵入してバックヨークに付着することが考えられる。このとき、コンタミが金属であると、コンタミがバックヨークの一部を形成する。コイルを形成する電線の絶縁被膜に破れがあると、バックヨークとコイルの間に絶縁距離がないも同然となり、高電圧の電線から接地電圧のバックヨークへと電荷が飛ぶ、いわゆる短絡が生じてしまう。コンタミの存在によって絶縁信頼性を確保できない事態が生じ得るのである。かといって、コンタミが上記の空間に侵入してバックヨークに付着しても電線とバックヨークとの間の絶縁距離を確保するため、切欠き部を大きくしたのでは、バックヨークの周方向磁路を狭めてしまうことになる。バックヨークの周方向磁路を狭めると、モータのトルク・出力および効率を悪化させる。このように、巻線占積率の向上のためにインシュレータの肉厚を薄くしたことで、却ってコンタミの存在に伴う短絡といった、新たな問題が生じている。

そこで本発明は、巻線占積率を向上させつつ、コンタミの存在に伴う短絡を防止し得るステータ構造を提供することを目的とする。

本発明では、分割コアと、インシュレータと、コイルと、を備え、前記コイルが巻回された分割コアを周方向に並べてステータを構成するようにした集中巻回転電機のステータ構造を前提とする。上記分割コアは、少なくとも１つのティースを含ませて周方向に複数に分割されたものである。上記インシュレータは、前記分割コアが有するバックヨークの、径方向のうちの一方の面を被覆する鍔部と、前記分割コアが有するティースを被覆する胴部とで構成される。上記コイルは、前記インシュレータの上から巻回される。この場合に、本発明では、バックヨークが、前記径方向のうちの一方の面のうち周方向の両端に切欠き部を備える。さらに本発明では、前記インシュレータの鍔部の先端部が、鍔部の他の部分よりも径方向外側に向けて厚く形成される。周方向に隣り合う前記鍔部の２つの先端部は、径方向に一箇所以上でラップした状態で前記切欠き部によって形成される空間を埋めるよう形成され、前記切欠き部は周方向の第１面と径方向の第２面とで構成され、前記第２面の径方向幅が前記第１面の周方向幅より狭い。

本発明では、鍔部とバックヨークとの間の空間を、径方向に厚くした先端部で埋めるのであるから、モータハウジング内にコンタミが存在していても、コンタミが当該空間に侵入することが困難となる。モータ性能を悪化させるほど大きな空間を形成する切欠き部を設けなくとも、切欠き部によって形成される空間へのコンタミの侵入を防ぎ得るのである。これによって、巻線占積率を向上させつつ、コンタミの存在に伴う短絡を防止できる。

比較例のモータの概略断面図である。 比較例のコイルセグメントである。 図１のＡ部の拡大断面図である。 比較例のステータの拡大断面図である。 本発明の第１実施形態のステータの一部拡大断面図である。 第２実施形態のステータの一部拡大断面図である。 第３実施形態のステータの一部拡大断面図である。 第５実施形態のステータの一部拡大断面図である。 図８のＡ部拡大断面図である。 第３、第５の実施形態のコイルセグメントを周方向の一方向からみた側面図である。 図１０が第５実施形態のコイルセグメントである場合における図１０のＸ１−Ｘ１線断面図である。 図１０が第５実施形態のコイルセグメントである場合における図１０のＸ２−Ｘ２線断面図である。 図１０が第５実施形態のコイルセグメントである場合における図１０のＸ３−Ｘ３線断面図である。 図１０が第５実施形態のコイルセグメントである場合における図１０のＸ４−Ｘ４線断面図である。 図１０が第３実施形態のコイルセグメントである場合における図１０のＸ１−Ｘ１線断面図である。 図１０が第３実施形態のコイルセグメントである場合における図１０のＸ２−Ｘ２線断面図である。 図１０が第３実施形態のコイルセグメントである場合における図１０のＸ３−Ｘ３線断面図である。 図１０が第３実施形態のコイルセグメントである場合における図１０のＸ４−Ｘ４線断面図である。 第５実施形態の絶縁モデルを示す、空間を含む切欠き部及び第１ピースの拡大断面図である。 第６実施形態のステータの一部拡大断面図である。 単体のインシュレータで構成する場合のコイルセグメントの斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態のモータ（回転電機）と比較するためのモータ（以下、「比較例のモータ」という。）１をロータシャフト６の一方向からみたモータ１の概略断面図である。

具体的に説明すると、モータ１は、ロータ２と、ステータ１１と、を備える。

ロータ２は、ロータコア３、永久磁石５、ロータシャフト６を含んでいる。ロータコア３は、電磁鋼板で形成される薄板円盤状部材４をロータシャフト６の軸方向（以下、単に「ロータシャフト方向」という。）に複数積層した構造からなる。薄板円盤上部材４の外周側には、周方向に１６等分した位置に磁石５を収納する１６個の穴が穿設されている。この１６個の穴に磁石がロータシャフト方向から挿入され固定される。

１６個の磁石のうち、１つ飛ばしの８個の磁石５は、ロータコア３の外周側がＮ極となり、ロータコア３の内周側がＳ極となるように配置される。残り８個の磁石５はロータコア３の内周側がＮ極となり、ロータコア３の外周側がＳ極となるように配置される。このように、１６個の磁石５は、ロータ２の径方向に着磁され、磁石５の極性が隣接する磁石間で反転している。そして、１６個の磁石５に対して、後述するステータコイル１２が配置される。

実施形態では、１極当たり１枚の磁石を配置した場合を示しているが、この場合に限定されるものでない。１極当たり複数の磁石を配した場合であってよい。

また、薄板円盤状部材４には、部材４の中心位置にロータシャフト６を収納する１個の穴が穿設されている。この１個の穴にロータシャフト６がロータシャフト方向から挿入され、ロータコア１２と連結される。ロータシャフト６は、モータハウジング（図示しない）に対して回動自在に支持される。

ステータ１１は、ロータ２の外周に配置され、図示しないモータハウジングに固定される。ステータ１１は、ステータコア１２、ステータコイル６１を含んでいる。磁性体からなるステータコア１２は、径方向の外側にバックヨークを、径方向の内側に内周側に向けて突出するティースを備え、ティースの周方向の両脇に、コイルを収容する空間としてのスロット３５を有する。スロット３５の数は、三相電流の場合は極対数（極数の１／２）の３倍、つまり８個×３＝２４個である。

モータ１は、集中巻モータである。集中巻モータでは、各ティース３１に単相のコイルとしてのステータコイル６１が巻回される。こうした集中巻きの構成から、１つのティース３１が必ず含まれるようにステータコア１２を周方向に分割して構成することができる。

ここではステータコア１２を、１つのティース３１が必ず含まれるようにして周方向に等分に２４個に分割し、その分割したステータコア（以下、「分割コア」という。）２１のティース３１を被覆する単相のコイルとしてのステータコイル６１を形成する。分割コア２１のティース３１に単相のコイルを被覆した部品の全体を、以下「コイルセグメント」という。２４個のコイルセグメント１３を周方向に並べて組み立てることで、全体として円筒状のステータ１１が構成される。

比較例のモータを構成するコイルセグメント（以下、「比較例のコイルセグメント」ともいう。）１３を詳述する。２４個の各コイルセグメント１３の構成は同様であるので、１つのコイルセグメント１３を取り出して説明する。図２は１つのコイルセグメント１３の分解斜視図、図３は図１のＡ部の拡大図である。ただし、図３では１つのコイルセグメント１３についてだけ取り出して示し、ティース３１を被覆するステータコイル６１は省略して示していない。

比較例のコイルセグメント１３は、ステータコア１２の一部を構成する分割コア２１と、インシュレータ４１と、ステータコイル６１と、を備えている。図３のように、径方向（図２では上下方向）、周方向（図２では水平方向）、ロータシャフト方向の各方向を定めるとする。

分割コア２１は、径方向の外側（図２で上方）に位置するほぼ直方体状のバックヨーク２２と、このバックヨーク２２の中央位置から径方向内側（図２で下方）に向かって突出するティース３１とから構成される。つまり、分割コア２１は、径方向の外側にバックヨーク２２を、径方向の内側にティース３１を備え、ティース２１の周方向の両脇に、ステータコイル６１を収容する空間としてのスロット３５を有している。

バックヨーク２２の周方向の一方（図３では右方）の径方向面２２Ａに凹部３７が、周方向の他方（図３では左方）の径方向面２２Ｂに凸部３８が形成される。これら一対の凹部３７と凸部３８は、隣接する分割コア２２，２２同士あるいはコイルセグメント１３，１３同士を結合する際の位置決めを容易に行わせるためのものである。

図３に示したようにコイルセグメント１３は、ロータシャフト６の中心を通るＹ軸を中心にして、断面が線対称な形状をしている。つまり、同じ機能を有する部分や部位を、Ｙ軸を中心にして周方向の２箇所に有している。このため、以下では、周方向の一方の側（図３で右側）の部分や部位であることを表すため「Ａ」を、周方向の他方の側（図３で左側）の部品や部位であることを表すため、Ｂを数字の後に付す。

ティース３１は、周方向幅が径方向に関係なく同じである。１つのティース３１の周方向にある２つの面（以下、「周方向面」という。）３２Ａ，３２Ｂの径方向内側端には、周方向の両側に突出する突出部３３Ａ，３３Ｂが形成されている。

磁性体の分割コア２１と高電圧部であるステータコイル６１を絶縁するために、絶縁体（例えば樹脂材料）から形成されるインシュレータ４１の上からステータコイル６１を構成する、例えば絶縁皮膜銅線などの電線６２が巻かれている。インシュレータ４１は、分割コア２１とステータコイル６１の間の電気絶縁、伝熱、及びステータコイル６１の保持という役割を担うものである。

インシュレータ４１は、ティース３１の周方向面３２Ａ，３２Ｂと、ロータシャフト方向にある面３２Ｃ，３２Ｄの４つ全て、及びバックヨーク２２の内周側の面（以下、「内周面」という。）２３Ａ，２３Ｂを被覆するため、８つの部位を有している。すなわち、インシュレータ４１は、バックヨーク２２の内周面（径方向のうちの一方の面）を被覆する鍔部と、ティース３１を被覆する胴部とで構成されている。このうちインシュレータ４１の鍔部は、径方向の外側にある２つの部位４６Ａ，４６Ｂのことである。また、インシュレータ４１の胴部は、周方向にある２つの部位４４Ａ，４４Ｂ及びロータシャフト方向にある２つの部位４４Ｃ，４４Ｄ（図２参照）のことである。さらに、径方向の内側にある２つの部位４５Ａ，４５Ｂを有している。この２つの部位４５Ａ，４５Ｂも鍔部である。このように、鍔部４５Ａ，４５Ｂ，４６Ａ，４６Ｂが胴部の径方向内側端及び径方向外側端に形成されている。かつ胴部から起立する起壁として鍔部が形成されている。以下では、特に径方向の外側にある２つの部位４６Ａ，４６Ｂを鍔部として扱う。

インシュレータ４１の胴部（４４Ａ，４４Ｂ）は、ティース３１の周方向面３２Ａ，３２Ｂを被覆する。インシュレータ４１の胴部（４４Ｃ，４４Ｄ）は、ティース３１のロータシャフト方向にある面３２Ｃ，３２Ｄ（図２参照）を被覆する。インシュレータ４１の鍔部４６Ａ，４６Ｂは、バックヨーク２２の内周面２３Ａ，２３Ｂを被覆する。インシュレータ４１の径方向内側部位４５Ａ，４５Ｂは、ティース３１の突出部３３Ａ，３３Ｂを被覆する。

インシュレータ４１は、図２にも示したように、ロータシャフト方向に２つのピース（部品）４２，４３に分割され、分割された側が開放端側となる。図２では一方のピース４２の右上側が開放端側、他方のピース４３の左下側が開放端側である。以下、一方のピース４２を「第１ピース」、他方のピース４３を「第２ピース」という。第１、第２の２つのピース（以下、単に「２つのピース」ともいう。）４２，４３の開放端側の部位（以下「開放端側部位」という。）がティース３１に近くなるように、分割コア２１に対してロータシャフト方向の両側に２つのピース４２，４３を配置する。そして、２つのピース４２，４３の開放端側部位で分割コア２１のティース３１を被覆しつつ、ロータシャフト方向に互いに移動して２つのピース４２，４３の開放端側部位同士を周方向にラップさせる。これによって、１つのティース３１の周方向及びロータシャフト方向の４つの面（３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ）を被覆する１つのインシュレータ４１が構成される。

このようにして、１つのティース３１の４つの面をインシュレータ４１の胴部（４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ）で被覆した後には、絶縁皮膜で被覆された電線６２をインシュレータ４１の上から巻回することで、ステータコイル６１を形成する。これによって、図２の右側にも示したように、１つのコイルセグメント１３が完成される。

次に、完成した２４個のコイルセグメント１３を、図１にも示したように、ロータ２の外側に周方向に並べる。そして、周方向に隣り合う２つのコイルセグメント１３，１３の凹部３７と凸部３８とを嵌合させた後に、２４個のステータコイル６１を電気的につなぎ合わせることによって、ステータ１１を完成する。

完成したステータ１１では、分割コア２１のバックヨーク２２が周方向に環状につながって全体としてもステータコア１２のバックヨークを構成する。周方向に環状につながったバックヨーク２２はステータコア１２の外周側部分で周方向磁路を形成する。バックヨーク２２から内周側に向けて突出するティース３１は径方向磁路を形成する。

第１実施形態は、１つの分割コア２１に対して、１つだけのティース３１を含ませた場合であるが、１つの分割コア２１に対して、複数のティースを含ませる場合であってよい。また、第１実施形態はモータ１が８極機の場合であるが、この場合に限られない。例えば、４極機、６極機、１０極機等のモータであってよい。

さて、モータ１の要求性能を達成するために、１つのティース３１に電線６２をいかに多く巻くかが重要である。そのための指標として巻線占積率（スロット３５の断面空間に対する電線６２の占める割合）がある。巻線占積率を上げるために、インシュレータ４１を薄肉にして、電線６２をたくさん巻いてやるというのが、基本的な考え方となる。

この考え方のもとで比較例のモータ１に用いられているインシュレータ（以下、「比較例のインシュレータ」ともいう。）を本発明者が再考したところを次に説明する。 図４は比較例のモータ１に用いられているステータ（以下、「比較例のステータ」ともいう。）１１の一部拡大断面図である。図４では、図４の左側に示した断面図のＢ部を拡大して図４の右側に示している。

図４に示したように、比較例のインシュレータ４１では、径方向外側の鍔部４６Ａ，４６Ｂの根元から先端部（以下、単に「鍔部先端部」ともいう。）４７Ａ，４７Ｂまで同じ厚さとなっている。そして、隣接する２つの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂの端面４８Ａ，４８Ｂを互いに周方向に当接することで、ステータコイル６１が収容される空間部としてのスロット３５を形成している。

このように、隣り合う２つの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂの端面４８Ａ，４８Ｂ（以下、「先端部端面」ともいう。）を周方向に当接させるだけの構成であると、鍔部４６Ａ，４６Ｂの厚さが薄くなっているため、バックヨーク２２のすぐ近くにステータコイル６１が位置することとなる。なお、比較例のステータでは、後述するようにバックヨーク２２の内周面の両端に切欠き部２４Ａ，２４Ｂを設けるのであるが、ここでは切欠き部２４Ａ，２４Ｂはないものとして説明する。すなわち、切欠き部２４Ａ，２４Ｂはなく、インシュレータ４１の鍔部４６Ａ，４６Ｂの径方向外側にバックヨーク２２の内周面２３Ａ，２３Ｂが当接しているものとする。以下、「内周面２３Ａ，２３Ｂ」とは、バックヨークの内周側の面のうち、ティース３１を除いた部分についていうものとする。

このとき、電線６２のうち径方向外側にあって２つの先端部端面４８Ａ，４８Ｂに最も近い電線（この電線を、以下「最外周電線」という。）６３Ａ，６３Ｂとバックヨーク２２との間の絶縁距離が近いものとなる。さらに、インシュレータ４１の製作バラツキにより、周方向に隣り合う２つの先端部端面４８Ａ，４８Ｂの間に隙間（空間）が生じ得ることがある。こうして、最外周電線６３Ａ，６３Ｂとバックヨーク２２との絶縁距離が短く、かつ周方向に隣り合う２つの先端部端面４８Ａ，４８Ｂの間に隙間があると、最外周電線６３Ａ，６３Ｂとバックヨーク２２との間で短絡が生じ得る。樹脂材料（電気絶縁物）であっても肉厚の薄い２つの先端部端面４８Ａ，４８Ｂを当接させるだけでは、高電圧の最外周電線６３Ａ，６３Ｂと接地電圧のバックヨーク２２との間の電気絶縁が保たれ難いのである。このように、巻線占積率の向上のためインシュレータ４１の鍔部４６Ａ，４６Ｂの肉厚を薄くしたいという要求はあるものの、電気絶縁性能との両立は難しい、というのが比較例のインシュレータの有する基本的な課題である。

さらに述べると、電線６２そのものも絶縁皮膜で被覆しているが、絶縁皮膜された電線６２を引っ張りながらインシュレータ４１の胴部（４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ）の上から巻くので、モータ１の製造時に電線６２の絶縁皮膜が破れることがある。また、理想的な絶縁皮膜は存在せず、絶縁皮膜にある確率でピンホールのような小さな孔が電線６２に絶縁皮膜を被覆する工程で生じてしまうことがある。このように絶縁皮膜が破れたり絶縁皮膜にピンホールができたりしている電線部分が、たまたま最外周電線６３Ａ，６３Ｂの位置にくると、その位置にある上記電線部分の破れた絶縁被膜やピンポールの部分で電線６２の導体部分が直接空気と触れることとなる。電線６２の導体部分が直接空気と触れている状態では、電気絶縁されていない状態となり、直接空気と触れている電線６２の導体部分からバックヨーク２２へと空気中を電荷が飛んでしまう。量産で何万台というモータを製造する際には、何万台のうちの１台といった確率で上記絶縁被膜の破れやピンホールに起因して、最外周電線６３Ａ，６３Ｂとバックヨーク２２の間に短絡が生じる可能性がある。こういった短絡は小さい確率でしか生じないといっても、生じてから対策するのでは遅いので、予め短絡を回避するための対策が必要となるわけである。

この対策のため、比較例のモータ１では、図３，図４にも示したようにバックヨーク２２の内周面２３Ａ，２３Ｂの周方向の両端を切欠くことで、鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂとバックヨーク２２との間に所定の空間３６を生じさせている。バックヨーク２２の内周面２３Ａ，２３Ｂに切欠き部２４Ａ，２４Ｂを設けて最外周電線６３Ａ，６３Ｂとバックヨーク２２とを径方向に遠ざけることで、最外周電線６３Ａ，６３Ｂとバックヨーク２２との間の物理的な絶縁距離を長くしているのである。

単純に絶縁距離を長くするだけならこの対策でよいのであるが、金属の切りくずなどの微細な異物が、分割コア２１に付着した状態でモータの組み立て製造が行われると、モータハウジングの内部に当該異物が取り残される。ここでは、上記の異物が金属などの導体である場合を扱うものとし、モータハウジングの内部に侵入した異物を「コンタミ」で定義する。モータ１の組み立て製造時には、モータハウジングの内部に存在するコンタミの存在を避けて通れないのである。

比較例のモータ１のようにバックヨーク２２の内周面２３Ａ，２３Ｂに切欠き部２４Ａ，２４Ｂを設けただけでは、鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂとバックヨーク２２との間の空間３６にコンタミ６５が図４の右側に示したように侵入してくることが考えられる。なお、図４では、コンタミ６５の存在を明確にするため拡大して示している。このため、コンタミ６５がバックヨーク２２に突き刺さっているようにみえるが、実際にコンタミ６５がバックヨーク２２に突き刺さっているわけでない。コンタミ６５はバックヨーク２２に付着するだけである。空間３６にコンタミ６５が侵入してバックヨーク２２に付着したときには、コンタミ６５がバックヨーク２２の一部を形成する。このため、コンタミ６５の分だけバックヨーク２２と鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂとの間の絶縁距離が、コンタミ６５が侵入しない場合より短くなってしまい、最外周電線６３Ａ，６３Ｂとバックヨーク２２との間に短絡が生じ得る。最外周電線６３Ａ，６３Ｂの外周と、バックヨーク２２と電気的に接続されているコンタミ６５の先端との間の最短の距離で短絡６６が生じるのである。

コンタミ６５は数ミリ長と想定される。そこで、想定される数ミリというコンタミ６５が鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂとバックヨーク２２との間の空間３６に侵入しても、コンタミ６５がバックヨーク２２と一体化しないように（つまり、バックヨーク２２に触れないように）することが考えられる。切欠き部２４Ａ，２４Ｂを径方向外側に向けて大きくかつ周方向に向けても大きくすることで、鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂとバックヨーク２２との間の空間３６を広くし、空間３６に侵入してくるコンタミがバックヨーク２２に触れることがないようにするのである。しかしながら、バックヨーク２２は、周方向磁路を形成する部位になるので、空間３６を径方向外側に向けて広くしたのでは、周方向磁路を狭めることになる。周方向磁路を狭めたのでは、モータ１の発生するトルクが低下してしまう。せっかく、インシュレータ４１の肉厚を薄くすることにより巻線占積率を上げてモータ性能をよくしようとしているのに、空間３６を広くすることで周方向磁路を狭めたのでは、モータ性能が低下する。このように、バックヨーク２２の内周面２３Ａ，２３Ｂに切欠き部２４Ａ，２４Ｂを設けるだけの対策は、モータ性能の上では得策でない。

そこで本発明の第１実施形態では、図５に示したように、バックヨーク２２の内周面２３Ａ，２３Ｂ（径方向のうちの一方の面）の周方向の両端に切欠き部２４Ａ，２４Ｂを設けた上で、さらに次の構成を追加する。すなわち、鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂを、鍔部４６Ａ，４６Ｂの他の部分よりも径方向外側に向けて厚く形成し、この厚くした鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂが、切欠き部２４Ａ，２４Ｂによって形成される空間３６を埋めるようにする。鍔部４６Ａ，４６Ｂの先端部４７Ａ，４７Ｂのみ残りの鍔部４６Ａ，４６Ｂより肉厚とするのである。

なお、図５では、図５の下方に示した断面図のＢ部を拡大して図５の上方に示している。この場合に、２つの部材同士あるいは２つの部位同士あるいは１つの部材と１つの部位を当接させた状態で示すと見にくくなるので、図５上方の拡大図では２つの部材同士あるいは２つの部位同士あるいは１つの部材と１つの部位を少しずらせた状態を示している。ずらせた状態を示しているからといって、実際にも２つの部材同士あるいは２つの部位同士あるいは１つの部材と１つの部位がこのようにずれているわけでない。

詳細には、切欠き部２４Ａ，２４Ｂは、周方向面２５Ａ，２５Ｂと径方向面２６Ａ，２６Ｂの２つの面で構成されている。以下、切欠き部の周方向面２５Ａ，２５Ｂを「第１面」と、径方向面２６Ａ，２６Ｂを「第２面」という。以下、本実施形態で「面」という場合、基本的に平面であるとして説明するが、面が平面であることは必ずしも必要ない。

バックヨーク２２の径方向面２２Ａ，２２Ｂと切欠き部２４Ａ，２４Ｂの第１面２５Ａ，２５Ｂとのなす角度のうち、バックヨーク側の角度θ１は９０度よりも少し大きな角度となっている。また、第１面２５Ａ，２５Ｂと第２面２６Ａ，２６Ｂの２つの面のなす角度のうち、空間側の角度θ２は９０度よりも少し大きな角度となっている。

一方、インシュレータの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂに、切欠き部２４Ａ，２４Ｂの第１面２５Ａ，２５Ｂに対向して当接する周方向面４９Ａ，４９Ｂと、切欠き部２４Ａ，２４Ｂの第２面２６Ａ，２６Ｂに対向して当接する径方向面５０Ａ，５０Ｂを形成する。以下、鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂに新たに形成する周方向面４９Ａ，４９Ｂを「第１面」、おなじく新たに形成する径方向面５０Ａ，５０Ｂを「第２面」という。そして、鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂの第１面４９Ａ，４９Ｂと先端部端面４８Ａ，４８Ｂとのなす角度のうち、インシュレータ側の角度θ３は９０度よりも少し小さな角度となっている。また、鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂの第１面４９Ａ，４９Ｂと第２面５０Ａ，５０Ｂの２つの面のなす角度のうち、インシュレータ側の角度θ４は９０度よりも少し大きな角度となっている。４つの角度θ１，θ２，θ３，θ４の間には、θ１＝θ２＝θ４、θ１＋θ３＝１８０度の関係を有している。

第１実施形態では、３つの角度θ１，θ２，θ４を９０度より少し大きな角度とし、角度θ３を９０度より少し小さな角度とする場合であるが、本発明はこの場合に限定されるものでない。また、２つの切欠き部２４，２４Ｂと、２つの鍔部先端部４７，４７を、図５の断面図では線対称で形成している。線対称で形成することは好ましいが、必ずしも線対称で形成することは必要でない。

このように径方向外側に厚くした鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂの第１、第２の２つの面４９Ａ，４９Ｂ，５０Ａ，５０Ｂと、切欠き部２４Ａ，２４Ｂの第１、第２の２つの面２５Ａ，２５Ｂ，２６Ａ，２６Ｂとをモータの組み立て製造時に当接させる。また、隣り合う鍔部４６Ａ，４６Ｂの２つの先端部端面４８Ａ，４８Ｂを当接させる。これによって、切欠き部２４Ａ，２４Ｂにより形成される空間３６に、径方向外側に向けて厚くした２つの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂを隙間無く収容させる。こうして、径方向外側に厚くした鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂを空間３６に隙間無く収容させることとしたのは、鍔部４６Ａ，４６Ｂとバックヨーク２２との間の空間３６に、モータハウジング内に存在するコンタミ６５が侵入しにくくするためである。

なお、径方向外側に向けて厚くした鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂが、鍔部４６Ａ，４６Ｂとバックヨーク２２との間の空間３６の全てを埋めるのが好ましい。しかしながら、製作バラツキがあるので、切欠き部Ｂの第１面２５Ａ，２５Ｂと、鍔部先端部の第１面４９Ａ，４９Ｂとの間、あるいは切欠き部の第２面２６Ａ，２６Ｂと、鍔部先端部の第２面５０Ａ，５０Ｂとの間に多少の空間は生じるものと考えている。それでも、製作バラツキに伴う空間であるため、コンタミが侵入することは殆ど考えられない。

ここで、本実施形態の作用効果を説明する。

第１実施形態では、分割コア２１と、インシュレータ４１と、ステータコイル６１と、を備え、ステータコイル６１が巻回されている分割コア２１を周方向に並べてステータ１１を構成するようにした集中巻回転電機のステータ構造を前提とする。上記分割コア２１（ステータコア）は、少なくとも１つのティース３１を含ませて周方向に複数に分割されたものである。上記インシュレータ４１は、分割コア２１が有するバックヨーク２２の内周面２３Ａ，２３Ｂ（径方向のうちの一方の面）を被覆する鍔部４６Ａ，４６Ｂと、分割コア２１が有するティース３１を被覆する胴部（４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ）とで構成される。上記ステータコイル６１（コイル）は、インシュレータ４１の上から巻回される。この場合に、第１実施形態では、バックヨーク２２が、内周面２３Ａ，２３Ｂ（径方向のうちの一方の面）のうち周方向の両端に切欠き部２４Ａ，２４Ｂを備える。さらに、インシュレータ４１の鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂが、鍔部４６Ａ，４６Ｂの他の部分よりも径方向外側に向けて厚く形成され、この厚くした鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂが切欠き部２４Ａ，２４Ｂによって形成される空間３６を埋める。第１実施形態では、鍔部４６Ａ，４６Ｂとバックヨーク２２との間の空間３６を、径方向に厚くした鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂで埋めるのであるから、モータハウジング内にコンタミ６５が存在していても、コンタミ６５が当該空間３６に侵入することが困難となる。モータ性能を悪化させるほど大きな空間３６を形成する切欠き部２４Ａ，２４Ｂを設けなくとも、切欠き部２４Ａ，２４Ｂによって形成される空間３６へのコンタミ６５の侵入を防ぐことができるのである。これによって、巻線占積率を向上させつつ、コンタミ６５の存在に伴う短絡を防止することができる。

（第２実施形態）
図６は第２実施形態のステータ１１の一部拡大断面図である。第１実施形態の図５と同一部分には同一の符号を付している。

なお、図６においても、図６の下方に示した断面図のＢ部を拡大して図６の上方に示している。この場合に、図５と同様に、図６の上方の拡大図では２つの部材同士あるいは２つの部位同士あるいは１つの部材と１つの部位を少しずらせた状態を示している。

第２実施形態は、第１実施形態を前提として、さらに、径方向外側に厚くした鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂにラビリンス構造を設けてやることで、コンタミ６５が、鍔部４６Ａ，４６Ｂとバックヨーク２２との間の空間３６に侵入することを確実に阻止するものである。ここで、２つの部材を当接させたとき、当接させた２つの面の間の空間が入り組んでいるような構造を、「ラビリンス構造」で定義する。

このため、第２実施形態では、径方向外側に厚くした２つの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂを、断面が線対称の形状ではなく、非線対称の形状とする。すなわち、鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂに周方向に延びるくさび状部位７１，７５を設け、２つのくさび状部位７１，７５の当接面が周方向に生じるようにする。言い換えると、くさび状部位７１，７５を有する２つの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂの当接面が、バックヨークの径方向面２２Ａ，２２Ｂの延長上と交わるようにする。

まず一方（図６で右側）の鍔部先端部４７Ｂを、周方向（図６で左方）の先端にゆくほど先細るくさび状部位７１を形成する。すなわち、鍔部４６Ｂの先端部端面４８Ｂを第１実施形態よりも周方向（図５で左方）に延び出させる。また、鍔部先端部４７Ｂの第２面５０Ｂのうち径方向の内周側のみを残し、残した鍔部先端部４７Ｂの第２面５０Ｂと鍔部４６Ｂの先端部端面４８Ｂとを、周方向先端に向けて周方向に傾斜する面（以下、「斜面」という。）７２でつなぐ。

他方（図６で左側）の鍔部先端部４７Ａについても周方向（図６で右側）の先端にゆくほど先細るくさび状部位７５を形成する。すなわち、鍔部４６Ａの先端部端面４８Ａを径方向の外側（図６で上側）と内側（図６で下側）の２つの部分に大きく分ける。このうち、鍔部４６Ａの先端部端面４８Ａの径方向外側を周方向（図６で右方）に延び出させて、切欠き部２４Ｂの第２面２６Ｂに当接させると共に、切欠き部２４Ｂの第１面２５Ｂと当接する面７６を新たに形成する。また、鍔部４６Ａの先端部端面４８Ａの径方向内側を周方向（図６で左方）に縮めて、一方の鍔部４６Ｂの先端部端面４８Ｂと当接させるようにする。また、鍔部４６Ａの先端部端面４８Ａのうちの径方向外側部分と、鍔部４６Ａの先端部端面４８Ａのうちの径方向内側部分とを、周方向先端に向けて周方向に傾斜する面（以下、「斜面」という。）７７でつなぐ。この斜面７７は上記の斜面７２と対向して当接させる。

このように断面が非線対称なくさび状部位７１，７５を２つの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂに形成することで、隣接する２つのくさび状部位７１，７５を当接させたとき、くさび状部位７１，７５で隣り合うインシュレータ同士が径方向に一箇所でラップする。言い換えると、周方向に隣接する２つのくさび状部位７１，７５の当接面は、２つの斜面７２，７７と先端部端面４８Ａ，４８Ｂになる。第１実施形態では、２つの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂの当接面が先端部端面４８Ａ，４８Ｂの１つの面のみであったのが、第２実施形態では鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂの当接面が２つの面（折れ曲がった２つの面）に増加するわけである。

このように、鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂの当接面を２つに折り曲げて複雑にしたのは、物理的な絶縁距離を稼ぐという意味もあるが、本来の目的は次の点にある。すなわち、ラビリンス構造とすることによって、モータハウジング内に存在するコンタミ６５が、鍔部４６Ａ，４６Ｂとバックヨーク２２との間の空間３６に入り込みにくくすることにある。要は、折れ曲がった２つの面の隙間をぬって這うように入るコンタミ６５はあり得ない。鍔部４６Ａ，４６Ｂとバックヨーク２２との間の空間３６に、コンタミ６５が予め存在しない限りは、インシュレータ４１をティース３１に被覆した直ぐ後から当該空間３６にコンタミ６５が侵入してくることはなくなる。第２実施形態では、空間３６に、径方向外側に厚くした鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂを隙間無く収容させた上で、さらに２つの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂを有効活用することで、コンタミ６５が侵入することを確実に排除するようにしたのである。

一方、第２実施形態と相違して、先端部４７Ａ，４７Ｂを含む鍔部４６Ａ，４６Ｂの全体を先端部４７Ａ，４７Ｂの肉厚と同じ肉厚で形成した上で、先端部４７Ａ，４７Ｂにラビリンス構造を設ける、とする対策が考えられる。しかしながら、この対策では、巻線占積率を上げることができない。

第２実施形態では、周方向に隣り合う鍔部４６Ａ，４６Ｂの２つの先端部４７Ａ，４７Ｂが、径方向に一箇所でラップした状態で切欠き部２４Ａ，２４Ｂによって形成される空間を埋めている。これによって、断面が線対称となるように鍔部４６Ａ，４６Ｂの先端部端面４８Ａ，４８Ｂを径方向に設け、２つの先端部端面４８Ａ，４８Ｂを当接するだけの場合より、鍔部４６Ａ，４６Ｂとバックヨーク２２との間の空間３６へのコンタミの侵入をさらに防止することができる。

第２実施形態では、２つの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂが径方向に一箇所でラップする構造が、ラビリンス構造である。これによって、鍔部４６Ａ，４６Ｂとバックヨーク２２との間の空間３６へのコンタミの侵入をさらに防止することができる。

第２実施形態では、２つの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂが、周方向に延び出すくさび状部位７１，７５を備えている。そして、これら２つのくさび状部位７１，７５を径方向に当接させた状態の２つの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂで切欠き部２４Ａ，２４Ｂによって形成される空間３６を埋めている。これによって、簡単な構成で、２つの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂが径方向に一箇所でラップする構造とすることができる。

（第３実施形態）
図７は第３実施形態のステータ１１の一部拡大断面図である。第１実施形態の図５と同一部分には同一の符号を付している。

なお、図７においても、図７の下方に示した断面図のＢ部を拡大して図７の上方に示している。この場合に、図５と同様に、図７の上方の拡大図では２つの部材同士あるいは２つの部位同士あるいは１つの部材と１つの部位を少しずらせた状態を示している。

第３実施形態も、第１実施形態を前提として、径方向外側に厚くした２つの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂにラビリンス構造を設けてやることで、コンタミ６５が、鍔部４６Ａ，４６Ｂとバックヨーク２２との間の空間３６に侵入することを確実に阻止するものである。

ただし、ラビリンス構造が第２実施形態の場合と相違する。すなわち、一方（図７で右側）の鍔部４６Ｂの先端部端面４８Ｂに、径方向のほぼ中央から周方向（図７で左方）に飛び出す、断面が台形状の突起部８１を設ける。他方（図７で左側）の鍔部４６Ａの先端部端面４８Ａには、周方向（図７で左方）に引っ込む凹部８５を設ける。一方の鍔部４６Ｂの先端部端面４８Ｂに形成した突起部８１を、他方の鍔部４６Ａの先端部端面４８Ａに形成した凹部８５に嵌り込ませることで、２つの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂが径方向に二箇所でラップする構造とするのである。

具体的には、突起部８１を３つの面８２，８３，８４で、凹部８５を３つの面８６，８７，８８で構成する。そして、モータの組み立て製造時に突起部８１の面８２と凹部８５の面８６を、突起部８１の面８３と凹部８５の面８７を、突起部８１の面８４と凹部８５の面８８を対向させ、当接する。このように断面が線対称な先端部４７Ａ，４７Ｂの一部に、断面が非線対称な突起８１と凹部８５の組み合わせを形成するわけである。

こうして、径方向外側に厚くした鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂに突起８１と凹部８５の組み合わせを形成することで、隣接する２つの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂを当接させたとき、鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂで隣り合うインシュレータ同士が径方向に二箇所でラップする。言い換えると、２つの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂの当接面は、面８２，８６、面８３，８７、面８４，８８の３つの面と先端部端面４８Ａ，４８Ｂになる。このうち、面８２，８６と面８４，８８の２つの面がバックヨークの径方向面２２Ａ，２２Ｂの延長上と交わる当接面となる。第２実施形態ではバックヨークの径方向面２２Ａ，２２Ｂの延長上と交わる当接面が斜面７２，７７のみ（１つの面のみ）であったのが、第３実施形態では径方向面２２Ａ，２２Ｂの延長上と交わる当接面が面８２，８６と面８４，８８の２つに増加するわけである。

第３実施形態では、２つの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂが、一方に周方向に延び出す突起部８１を、他方にこの突起部８１の嵌り込む凹部８５を備えている。そして、突起部８１を凹部８１に嵌り込ませた状態の２つの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂで切欠き部２４Ａ，２４Ｂによって形成される空間３６を埋めている。これによって、２つの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂが径方向に一箇所でラップする場合と比較して、コンタミの侵入を確実に防ぐことができる。また、２つの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂが径方向に一箇所でラップする場合と比較して、さらに絶縁距離が長くなり、絶縁信頼性を向上できる。また、２つの鍔部先端部が径方向に二箇所でラップすることで、切欠き部２４Ａ，２４Ｂの第２面２６Ａ，２６Ｂの径方向幅を短くしても、絶縁距離を確保できることとなる。

（第４実施形態）
第１、第２、第３の実施形態では、切欠き部２４Ａ，２４Ｂを構成する第１、第２の２つの面について、第１面２５Ａ，２５Ｂの周方向幅と第２面２６Ａ，２６Ｂの径方向幅がほぼ同等となるようにしているが、この場合に限定されるものでない。例えば、切欠き部２４Ａ，２４Ｂを構成する第１、第２の２つの面について、第２面２６Ａ，２６Ｂの径方向幅を第１面２５Ａ，２５Ｂの周方向幅より狭くすることが、モータの性能上好ましい。

これは、次の理由による。すなわち、ステータコアの外周側にある円環状のバックヨーク２２は周方向磁路となり、磁束がバックヨーク２２を周方向に流れる。この周方向に流れる磁束が主磁束であり、モータ性能と強く相関する。言い換えると、モータ性能への影響は径方向のほうが周方向より大きい。この場合に、バックヨーク２２の内周側に切欠き部２４Ａ，２４Ｂを設けることは、周方向磁路の断面積を減少させる、つまり、モータ性能への影響が大きいことを意味する。絶縁距離を確保するために切欠き部２４Ａ，２４Ｂを設けるにせよ、モータ性能への影響を最低限にとどめるには、第２面２６Ａ，２６Ａの径方向幅を第１面２５Ａ，２５Ｂの周方向幅より狭くすることが効果的であるためである。

このように、第４の実施形態では、切り欠き部２４Ａ，２４Ｂが周方向の第１面２５Ａ，２５Ｂと径方向の第２面２６Ａ，２６Ｂとで構成される場合に、第２面２６Ａ，２６Ｂの径方向幅を第１面２５Ａ，２５Ｂの周方向幅より狭くしている。モータ性能への影響は径方向より周方向のほうが小さいため、第２面２６Ａ，２６Ｂの径方向幅を第１面２５Ａ，２５Ｂの周方向幅より短くすることで、絶縁距離を確保しつつ、モータ性能の悪化を抑えることができる。

（第５実施形態）
図８は第５実施形態のステータ１１の一部拡大断面図、図９は図８のＡ部の拡大断面図である。第３実施形態の図７と同一部分には同一の符号を付している。

なお、図９においても、図９の下方に示した断面図のＢ部を拡大して図９の上方に示している。この場合に、図５と同様に、図９の上方の拡大図では２つの部材同士あるいは２つの部位同士あるいは１つの部材と１つの部位を少しずらせた状態を示している。

第３実施形態では、切欠き部２４Ａ，２４Ｂが第１、第２の２つの面２５Ａ，２５Ｂ，２６Ａ，２６Ｂからなる１段の切欠き部であった。一方、第５実施形態は、図９にも示したように第１面２５Ａ，２５Ｂ，第２面２６Ａ，２６Ｂにさらに第３面２７Ａ，２７Ｂ，第４面２８Ａ，２８Ｂを加えて、合計で４つの面からなる２段の切欠き部２４Ａ，２４Ｂとするものである。

このように切欠き部２４Ａ，２４Ｂを２段とした理由を、図１０〜図１８を参照して説明すると、図１０は第３、第５の実施形態のコイルセグメント１３を周方向の一方向からみた側面図である。コイルセグメント１３を周方向からみた側面図においては、第３実施形態と第５実施形態とで変わらない。

一方、切欠き部２４Ａ，２４Ｂ及びインシュレータ４１を構成する２つのピース４２，４３の形状が第３実施形態と第５実施形態とで異なる。この点を示すと、図１１，図１２，図１３，図１４は、図１０が第５実施形態のコイルセグメントである場合における、図１０のＸ１−Ｘ１線、Ｘ２−Ｘ２線、Ｘ３−Ｘ３線、Ｘ４−Ｘ４線の各断面図である。また、図１５，図１６，図１７，図１８は、図１０が第３実施形態のコイルセグメントである場合における、図１０のＸ１−Ｘ１線、Ｘ２−Ｘ２線、Ｘ３−Ｘ３線、Ｘ４−Ｘ４線の各断面図である。

なお、図１５〜図１８においても、２つの部材同士あるいは２つの部位同士あるいは１つの部材と１つの部位を少しずらせた状態を示している。

先に、第３実施形態のコイルセグメント１３の場合から説明する。２つの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂを径方向外側に厚く形成するにしても、インシュレータを分割した２つのピース４２，４３で構成する場合には、２つのピースの開放端側部位がラップする境界でピースとバックヨークとの間に空間を生じることを避けることができない。

この点について、図１５〜図１８を参照して具体的に説明する。図１０のＸ２−Ｘ２線断面図を示す図１６では第１ピース４２，４２の開放端側部位の外周に第２ピース４３，４３がラップしている。そして、第２ピース４３，４３の開放端側部位に形成された、径方向外側に向けて厚くした鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂが、鍔部４６Ａ，４６Ｂとバックヨーク２２との間の空間３６’に隙間無く収容されている。図１０のＸ３−Ｘ３線、Ｘ４−Ｘ４線の断面図を示す図１７，図１８では、第１ピース４２，４２と第２ピース４３，４３のいずれかに形成された、径方向外側に向けて厚くした鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂが、同じく空間３６’に隙間無く収容されている。このように、Ｘ２−Ｘ２線、Ｘ３−Ｘ３線、Ｘ４−Ｘ４線の断面図では、ピース４２，４３とバックヨーク２２との間に空間３６’を生じていない。

ところが、図１０のＸ１−Ｘ１線断面図を示す図１５に限っては、第１ピース４２，４２の開放端側部位のみが存在する。第１ピース４２，４２の開放端側部位の鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂは径方向外側に向けて厚くなっておらず、鍔部４６Ａ，４６Ｂの厚さと同じになっている。つまり、第１ピース４２，４２の開放端側部位の鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂが径方向外側に向けて厚くされていないために、第１ピース４２，４２とバックヨーク２２との間に空間３６’が生じている。

この理由は次の通りである。すなわち、Ｘ２−Ｘ２線断面とＸ１−Ｘ１線断面とはロータシャフト方向にわずかしか離れていない。しかしながら、Ｘ１−Ｘ１線断面は、２つのピース４２，４３の開放端側部位がラップする境界の断面であるので、当該断面である図１５では第１ピース４２の開放端側部位の外周をラップする第２ピース４３の開放端側部位が存在していないためである。

さらに述べると、２つのピース４２，４３を開放端側部位同士でラップさせる場合に、理論的には２つのピース４２，４３の開放端側部位同士がラップする境界まで、第１ピース４２の開放端側部位の外周を第２ピース４３の開放端側部位でラップさせることができる。しかしながら、２つのピース４２，４３の製作バラツキを考えると、実際には第１ピース４２の開放端側部位の外周側の全てを第２ピース４３の開放端側部位でラップすることができない。２つのピース４２，４３の開放端側部位同士がラップする境界には、製作バラツキによって第１ピース４２の開放端側部位を第２ピース４３の開放端側部位でラップできない部分が図１０にも示したようにロータシャフト方向のほんの短い範囲で生じ得るのである。

このように、２つのピース４２，４３の開放端側部位同士のラップ部のうちロータシャフト方向のほんの短い範囲である境界で、第１ピース４２，４２とバックヨーク２２との間に空間３６’が生じている。この空間３６’は比較例のステータに生じていた空間３６と同様のものであるが、次の点で両者は相違している。すなわち、比較例のステータに生じていた空間３６はロータシャフト方向の全体に生じるものであたった。一方、図１５に示した空間３６’はロータシャフト方向のほんの短い範囲にしか生じない。

そこで、ロータシャフト方向のほんの短い範囲に空間３６’が生じる場合の問題を考えると、この空間３６’にコンタミが侵入してくることはまず考えられないので、コンタミの空間３６’への侵入を考える必要はない。すると、残る問題は、空間３６’が存在することによって最外周電線６３Ａ，６３Ｂとバックヨーク２２との間の絶縁距離が不足すると考えられる点である。すなわち、２つのピース４２，４３の開放端側部位をラップさせることでインシュレータ４１を構成するときには、２つのピース４２，４３の開放端側部位がラップする境界において最外周電線６３Ａ，６３Ｂとバックヨーク２２との間の絶縁距離を保つ必要がある。

さて、電気絶縁物で隔離することなく、一の導電体上の点と当該導電体と空間的に離れた他の導電体上の点の２点の電気的絶縁を考えるときに、絶縁距離として空間距離と沿面距離の双方を確保する必要がある。ここで、空間距離とは、上記２つの導電体上の２点の間の空間を通る最短の距離のことである。一方、沿面距離とは、上記２つの導電体上の２点の間の、絶縁物の表面に沿った最短の距離のことである。

通常、空間距離というのは、瞬時で決まるものなので、沿面距離に比べて短い距離で良い。一方、沿面距離というのは、長い時間かけて絶縁不良が進行して生じるので、空間距離に比べて長めの距離をとらないといけない。このように、空間距離と沿面距離とでは求められる距離が異なっている。

上記絶縁距離の考え方を図１５の場合に適用するため、まず図１９の絶縁モデルを考える。図１９は空間３６’を含む切欠き部２４Ａ及び第１ピース４２，４２の拡大断面図である。図１９はモデルであるので、説明の便宜上、各面は平面であるとする。

ここでも、断面の形状が線対称であるので、周方向の２箇所に最外周電線６３Ａ，６３Ｂが生じる。電気絶縁を考える上で２つの最外周電線６３Ａ，６３Ｂは同様の位置づけとなる。ここでは一方の最外周電線６３Ａの場合で代表させて述べるため、図１９には２つの切欠き部２４Ａ，２４Ｂのうちの一方（２４Ａ）だけを示している。

第３実施形態の場合から先に説明する。第３実施形態の切欠き部２４Ａを実線で示している。なお、平行でない２つの平面が交わるとき、交わった部分に直線（交線）が生じる。図１９は断面図であるため、交線に含まれる点をＡ，Ｂ，Ｄ，Ｅ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍで表示している。交線は当該点を通り紙面に直交する方向に生じる。

第１ピース４２の先端部端面４８Ａの径方向外側端をＥ線とし、Ｅ線から最外周電線６３Ａに接する円筒Ｃ１を描き、最外周電線６３Ａとの接線をＡとする。また、当該円筒Ｃ１に接するように、切欠き部２４Ａの第１面２５Ａを描き、第１面２５Ａとの接線をＦ線とする。この場合、第１面２５Ａとバックヨーク２２の径方向面２２Ａのなす角度のうちバックヨーク側の角度θ１は９０度より少し大きい角度とする。第１ピース４２の先端部端面４８Ａの径方向内側端をＤ線とする。

このようにＡ，Ｄ，Ｅ，Ｆの４つの交線を定めたとき、電荷がＡ線からＤ線、Ｅ線を経由してＦ線まで最短距離で飛ぶと仮定すれば（白抜き矢印参照）、Ａ−Ｄ−Ｅ−Ｆを結んだ合計の距離が空間距離となる。

一方、沿面距離については、第１ピース４２（絶縁物）の表面上の線からの空間距離がある距離を超えると、その線から電荷がバックヨーク２２に向けて最短距離で飛ぶこととなる。この距離は予め決まっている。この距離を所定値Ｌｓｕｒとする。

最外周電線６３Ａと第１ピース４２の径方向内側面４２ａとの接線をＢ線とする。円筒Ｃ１と第１ピース４２の径方向外側面４２ｂとの交線をＧ線とし、Ｇ線を中心として半径を所定値Ｌｓｕｒとする円筒Ｃ２を描く。当該円筒Ｃ２と交わるように、切欠き部２４Ａの第２面２６Ａを描き、円筒Ｃ２との交線をＨ線とする。この場合、第１面２５Ａと第２面２６Ａのなす角度のうち空間側の角度θ２はθ１に等しいとする。第１面２５Ａと第２面２６Ａの交線をＩ線とする。

このようにＢ，Ｈ，Ｉの３つの交線を定めたとき、電荷はＢ線から第１ピース４２の径方向内側面４２ａに沿ってＤ線まで流れ、Ｄ線からはＥ線へと流れ、さらにＥ線からは今度は第１ピース４２の径方向外側面４２ｂに沿ってＧ線に到達する。そして、Ｇ線からＨ線へと電荷が最短距離で飛ぶと仮定すれば（ドット入り矢印参照）、Ｂ−Ｄ−Ｅ−Ｇ−Ｈを結んだ合計の距離が沿面距離となる。

第３実施形態のように切欠き部２４Ａが１段の場合、径方向外側への切欠きが深く、第１ピース４２とバックヨーク２２との間に大きな空間３６’が生じている。大きな空間３６’が問題となるのは、径方向外側への切欠きが深いほど周方向磁路の断面積が狭くなるためである。切欠き部２４Ａが形成される部位は、ちょうど、バックヨークの周方向磁路の一部に当たっている。モータの発生するトルクはバックヨーク２２の周方向磁路の断面積と強い相関があり、周方向磁路の断面積を切欠き部２４Ａによって狭くしたのではモータの発生するトルクが低下する。従って、第３実施形態と同じに空間距離と沿面距離の両方を満たしつつ、周方向磁路の断面積を広くする必要がある。

沿面距離は第１ピース４２の径方向内側面４２ａや径方向外側面４２ｂに沿う距離であるので、径方向には必ずしも長く必要でなく、周方向に長いような距離が必要になる。一方、空間距離は、沿面距離と相違して、周方向には必要なく、径方向に長い距離が必要になる。このように、径方向に必要な絶縁距離は空間距離≧沿面距離の関係にあり、周方向に必要な絶縁距離は沿面距離≧空間距離の関係にある。

そこで、第５実施形態では、切欠き部２４Ａに新たに２つの面２７Ａ，２８Ａを追加して切欠き部２４Ａを２段の階段状にする。第５実施形態の場合の切欠き部２４Ａを図１９に破線で重ねて示す。第５実施形態で新たに追加される径方向面２７Ａを「第３面」、新たに追加される周方向面２８Ａを「第４面」とする。第５実施形態では、第１面２５Ａ、第２面２６Ａに、第３面２７Ａと第４面２８Ａを追加することで、切欠き部２４Ａを２段の階段状にするのである。

具体的には、図１９に示したように、第２面２６Ａから第１面２５Ａと平行でかつ第２の円筒Ｃ２に接するように第４面２８Ａをとり、第４面２８Ａと第２の円筒Ｃ２との接線をＪ線とする。また、第４面２８Ａと第２面２６Ａとの交線をＫ線とする。Ｊ線から第２面２６Ａと平行な面をとり、第３面２７Ａとする。第３面２７Ａと第１面２５Ａとが交わる線をＬ線とする。第１面２５Ａとバックヨークの径方向面２２Ａの交線をＭ線とする。

このように、Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍの交線をとったとき、Ｍ−Ｌ−Ｊ−Ｋ−Ｈを結んでできる４つの面２５Ａ，２６Ａ，２７Ａ，２８Ａで第５実施形態の切欠き部２４Ａが構成される。これによって、一方の切欠き部２４Ａについて、Ｌ−Ｊ−Ｋ−Ｉの交線で囲まれる断面積の分だけ、周方向磁路の断面積を、１段の切欠き部を設ける第３実施形態の場合より増やすことができる。１段の切欠き部で空間距離と沿面距離の２つを満足しようとすると、径方向外側に向けて空間３６’が大きくなり勝ちである。そこで、切欠き部２４Ａ，２４Ｂを２段の階段状にして、それぞれ空間距離と沿面距離に必要な距離を設けることで、バックヨーク２２の内周面２３Ａ，２３Ｂを不必要に切り欠くことがないようにするのである。

図１９ではバックヨークの径方向面２２Ａと第１面２５Ａとがなす角度のうちバックヨーク側の角度θ１、第１面２５Ａと第２面２６Ａがなす角度のうち空間側の角度θ２は９０度より少し大きい角度であり、かつθ１＝θ２である場合で説明した。第５実施形態は、この場合に限定されるものでない。

図１９では、周方向に隣り合う２つの切欠き部２４Ａ，２４Ｂのうち一方の切欠き部２４Ａについてだけ説明した。周方向に隣り合う２つの切欠き部２４Ａ，２４Ｂの全体を示すと、図８，図９のようになる。すなわち、第５実施形態では、第３面２７Ａ，２７Ｂと第４面２８Ａ，２８Ｂを追加した、２段の階段状の切欠き部２４Ａ，２４Ｂを、バックヨークの２２内周面２３Ａ，２３Ｂの周方向の両端に形成する。

かつ、２段の階段状の切欠き部２４Ａ，２４Ｂを、２つのピース４２，４３の開放端側部位と当接する部位だけでなく、図１１〜図１４のように、ロータシャフト方向の全体にわたって形成する。ここで、２段の階段状の切欠き部２４Ａ，２４Ｂをロータシャフト方向の全体にわたって形成することとした理由は次の通りである。すなわち、基本的には、空間３６’が生じる部位、つまり２つのピース４２，４３の開放端側部位と当接する部位だけに２段の階段状の切欠き部２４Ａ，２４Ｂを形成すればよい。しかしながら、このようにロータシャフト方向の一部だけに２段の階段状の切欠き部２４Ａ，２４Ｂを形成するのでは、製造上の工数が増加する。そこで、２段の階段状の切欠き部２４Ａ，２４Ｂをロータシャフト方向の全体にわたって形成することで、工数が増加しないようにするためである。従って、工数が増加してもかまわないのであれば、２段の階段状の切欠き部２４Ａ，２４Ｂを２つのピース４２，４３の開放端側部位と当接する部位だけに形成することとしてよい。

次に、第３面２７Ａ，２７Ｂと第４面２８Ａ，２８Ｂを切欠き部２４Ａ，２４Ｂに追加したことに対応して、インシュレータ４１の鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂにも、第３面２７Ａ，２７Ｂと対向して当接する２つの面を形成する。すなわち、図９にも示したように、切欠き部２４Ａ，２４Ｂの第３面２７Ａ，２７Ｂと対向して当接する径方向面５１Ａ，５１Ｂと、第４面２８Ａ，２８Ｂと対向する周方向面５２Ａ，５２Ｂを、インシュレータ４１の鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂに追加して形成する。以下、鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂに新たに形成する径方向面５１Ａ，５１Ｂを「第３面」、おなじく新たに形成する周方向面５２Ａ，５２Ｂを「第４面」という。モータの製作時には切欠き部の第３面２７Ａ，２７Ｂと鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂの第３面５１Ａ，５１Ｂを、切欠き部の第４面２８Ａ，２８Ｂと鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂの第４面５２Ａ，５２Ｂを当接させることで、第５実施形態でも、コンタミの侵入を防止する。

ここで、切欠き部２４，２４に追加した第３、第４の２つの面２７Ａ，２７Ｂ，２８Ａ，２８Ｂは、第１、第２の２つの面２５Ａ，２５Ｂ，２６Ａ，２６Ｂの途中に形成される。このため、４つの面を一連の面の連なりとみれば、一方の切欠き部２４Ａについて２５Ａ，２７Ａ，２８Ａ，２６Ａと、また他方の切欠き部２４Ｂについて２５Ｂ，２７Ｂ，２８Ｂ，２６Ｂと連なっている。そこで、この連なりの順序に従い、第５実施形態では、面２５Ａ，２５Ｂを第１面、面２７Ａ，２７Ｂを第２面、面２８Ａ，２８Ｂを第３面、面２６Ａ，２６Ｂを第４面として取り直す。これより、切欠き部は、周方向に延びる第１面２５Ａ，２５Ｂと、この第１面から径方向に延びる第２面２７Ａ，２７Ｂと、この第２面から周方向に延びる第３面２８Ａ，２８Ｂと、この第３面から径方向に延びる第４面２６Ａ，２６Ｂとを有する２段の階段状となる。

同様に、鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂに追加した第３、第４の２つの面５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂは、第１、第２の２つの面４９Ａ，４９Ｂ，５０Ａ，５０Ｂの途中に形成される。このため、４つの面を一連の面の連なりとみれば、一方の鍔部先端部４７Ａについて４９Ａ，５１Ａ，５２Ａ，５０Ａと、また他方の鍔部先端部４７Ｂについて４９Ｂ，５１Ｂ，５２Ｂ，５０Ｂと連なっている。そこで、この連なりの順序に従い、第５実施形態では、面４９Ａ，４９Ｂを第１面、面５１Ａ，５１Ｂを第２面、面５２Ａ，５２Ｂを第３面、面５０Ａ，５０Ｂを第４面として取り直す。これより、鍔部先端部は、周方向に延びる第１面４９Ａ，４９Ｂと、この第１面から径方向に延びる第２面５１Ａ，５１Ｂと、この第２面から周方向に延びる第３面５２Ａ，５２Ｂと、この第３面から径方向に延びる第４面５０Ａ，５０Ｂとを有するとなる。

第５実施形態では、２つに分割されたピース４２，４３の開放端側部位をラップさせることで１つのインシュレータ４１が構成される。周方向に隣り合う２つの切欠き部２４Ａ，２４Ｂは、周方向に延びる第１面２５Ａ，２５Ｂと、この第１面から径方向に延びる第２面２７Ａ，２７Ｂと、この第２面から周方向に延びる第３面２８Ａ，２８Ｂと、この第３面から径方向に延びる第４面２６Ａ，２６Ｂとを有する２段の階段状である。２つの鍔部先端部２４Ａ，２４Ｂは、前記４つの面に対向し、周方向に延びる第１面４９Ａ，４９Ｂと、この第１面から径方向に延びる第２面５１Ａ，５１Ｂと、この第２面から周方向に延びる第３面５２Ａ，５２Ｂと、この第３面から径方向に延びる第４面５０Ａ，５０Ｂとを有する２段の階段状である。鍔部先端部の第１，第２，第３，第４の４つの面と切欠き部の第１，第２，第３，第４の４つの面とを当接させた状態の２つの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂで切欠き部２４Ａ，２４Ｂによって形成される空間３６’を埋めている。２つのピースに分割されたインシュレータの場合、２つのピース４２，４３の開放端側部位がラップする境界では第２ピース４２とバックヨーク２２との間に空間３６’を生じるため、絶縁距離として空間距離の他に沿面距離を確保する必要がある。この場合に、径方向に必要な絶縁距離は空間距離≧沿面距離の関係にあり、周方向に必要な絶縁距離は沿面距離≧空間距離の関係にある。第５実施形態では、切欠き部２４Ａ，２４Ｂを２段の階段状とし、この階段状の切欠き部２４Ａ，２４Ｂと当接する鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂの面も２段の階段状とすることで、空間距離及び沿面距離としてそれぞれに必要な分を確保しつつ、周方向磁路の断面積の減少を抑制した。これによって、２つのピース４２，４３の開放端側部位同士がラップする境界に空間３６’が生じる場合で合っても、不必要に空間３６’を大きくしてモータ性能を悪化させることなく絶縁距離を確保できる。なお、ピース４２，４３の開放端側部位同士がラップする境界に生じる空間３６’は、そのロータシャフト方向の両側を、径方向外側に向けて厚くした鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂによって挟まれているため、コンタミが侵入してくることは無い。

第５実施形態との比較のため、次の比較例２を考える。すなわち、第５実施形態では先端部４７Ａ，４７Ｂを第３実施形態と同じに、径方向外側に向けて厚くしている。この先端部４７Ａ，４７Ｂの径方向厚さと同じ厚さで径方向外側部位４６Ａ，４６Ｂの全体を形成すると共に、バックヨーク２２の内周面２３Ａ，２３Ｂに切欠き部２４Ａ，２４Ｂを形成しないものを比較例２とする。この比較例２と第５実施形態とで巻線占積率がどうなるかを比較してみた。この結果、比較例２に対して、第５実施形態では巻線占積率が約１割向上することを確認している。

また、第５実施形態では、切欠き部を２段の階段状としない場合より低車速側の最大トルクについてのトルク低下が０．０４％以下に抑えられていることを確認している。

（第６実施形態）
図２０は第６施形態のステータ１１の一部拡大断面図で、第５実施形態の図９と置き換わるものである。第５実施形態の図９と同一部分には同一の符号を付している。

なお、図２０においても、図２０の下方に示した断面図のＢ部を拡大して図２０の上方に示している。この場合に、図５と同様に、図２０の上方の拡大図では２つの部材同士あるいは２つの部位同士あるいは１つの部材と１つの部位を少しずらせた状態を示している。

第１〜第５の実施形態では、絶縁皮膜を除いた断面が略円形の電線６２をティース３１に巻回してステータコイル６１を形成する場合を前提としていた。一方、第６実施形態は、絶縁皮膜を除いた断面が略長方形の平角線（電線）９１をティース３１に巻回してステータコイル６１を形成する場合を前提とするものである。平角線９１をステータコイル６１に用いるときには、絶縁皮膜を除いた断面が略円形の電線６２をティース３１に巻回してステータコイル６１を形成する場合より巻線占積率を上げることができる。

平角線９１を用いる場合であっても、第５実施形態と同様の構成とすることができる。すなわち、第６実施形態でも、鍔部４６Ａ，４６Ｂとバックヨーク２２との間の空間３６を埋めるように、インシュレータの２つの鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂを径方向外側に向けて厚くする。そして、２つの鍔部４６Ａ，４６Ｂの先端部端面４８Ａ，４８Ｂに突起部８１と凹部８５とで構成されるラビリンス構造を設ける。また、第５実施形態と同様に、第１面２５Ａ，２５Ｂ，第２面２７Ａ，２７Ｂ，第３面２８Ａ，２８Ｂ，第４面２６Ａ，２６Ｂの４つの面からなる２段の階段状の切欠き部２４Ａ，２４Ｂとする。さらに、インシュレータ４１の鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂにも、切欠き部の第２、第３の面２７Ａ，２７Ｂ，２８Ａ，２８Ｂと対向して当接する２つの面を形成する。すなわち、切欠き部２４Ａ，２４Ｂの第２面２７Ａ，２７Ｂと対向して当接する径方向の第２面５１Ａ，５１Ｂと、第３面２８Ａ，２８Ｂと対向する周方向の第３面５２Ａ，５２Ｂを、インシュレータ４１の鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂに追加して形成する。モータの製作時には切欠き部２４Ａ，２２Ｂの第１〜第４の４つの面と鍔部先端部４７Ａ，４７Ｂの第１〜第４の４つの面を当接させた状態の２つの鍔部先端部で切欠き部によって形成される空間を埋めることで、第６実施形態でも、コンタミの侵入を防止する。

平角線９１をステータコイルに用いる第６実施形態でも、第５実施形態と同様の作用効果が得られる。

第１〜第６の実施形態では、分割コア２１のティース３１に対して、２つのピース４２，４３の開放端側部位をラップさせることで、１つのインシュレータ４１を構成するものを前提とした。第１〜第６実施形態の前提となるインシュレータ４１の構成はこの場合に限られない。インシュレータを分割することなく、単体のインシュレータで分割コア２１のティース３１を被覆する構成としたものを前提とする場合であってよい。

例えば、分割コア２１に対してインシュレータ１０１をモールド成形した（コア一体モールドインシュレータ）のコイルセグメント１３を図２１に示すと、図２１は当該コイルセグメント１３の斜視図である。ただし、図２１ではステータコイルを形成する前の状態を示している。第１実施形態の図２と同一部分には同一の符号を付している。なお、図２１は、前述した比較例のステータ１１のさらに前提となる周知のものであるので、バックヨーク２２の内周面に切欠き部すら設けられていない。

単体のインシュレータで構成する方法はこの場合に限らず、単体のインシュレータ１０１を分割コア２１のティース３１に内径側から嵌め込む構成の場合であってよい。

このように、単体のインシュレータ１０１で分割コア２１のティース３１を被覆する構成のコイルセグメント１３であっても、本発明の第１〜第４、第６の実施形態を適用することができる。

実施形態では、ロータが筒状のステータの内部で回動する、いわゆるインナーロータ型の場合であるが、ロータがステータの外周側で回動する、いわゆるアウターロータ型であってもよい。回転同期モータか誘導モータかを問わずに本発明の適用がある。

１ モータ（回転電機）
１１ ステータ
１３ コイルセグメント
２１ 分割コア
２２ バックヨーク
２３Ａ，２３Ｂ 内周面
２４Ａ，２４Ｂ 切欠き部
２５Ａ，２５Ｂ 第１面
２６Ａ，２６Ｂ 第２面（第５実施形態では第４面）
２７Ａ，２７Ｂ 第２面
２８Ａ，２８Ｂ 第３面
３１ ティース
３５ スロット
３６ 空間
３６’ 空間
４１ インシュレータ
４２ 第１ピース
４３ 第２ピース
４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ インシュレータの胴部
４６Ａ，４６Ｂ インシュレータの鍔部
４７Ａ，４７Ｂ 鍔部の先端部
４８Ａ，４８Ｂ 先端部端面
４９Ａ，４９Ｂ 第１面
５０Ａ，５０Ｂ 第２面（第５実施形態では第４面）
５１Ａ，５１Ｂ 第２面
５２Ａ，５２Ｂ 第３面
６１ ステータコイル（コイル）
７１，７５ くさび状部位
８１ 突起部
８５ 凹部

Claims (4)

1. 少なくとも１つのティースを含ませて周方向に複数に分割された分割コアと、
   前記分割コアが有するバックヨークの、径方向のうちの一方の面を被覆する鍔部と、前記分割コアが有するティースを被覆する胴部とで構成されるインシュレータと、
   前記インシュレータの上から巻回されるコイルと、
   を備え、
   前記コイルが巻回された前記分割コアを周方向に並べてステータを構成するようにした集中巻回転電機のステータ構造において、
   前記バックヨークは、前記径方向のうちの一方の面のうち周方向の両端に切欠き部を備え、
   前記インシュレータの前記鍔部の先端部は、前記鍔部の他の部分よりも径方向外側に向けて厚く形成され、
   周方向に隣り合う前記鍔部の２つの先端部は、径方向に一箇所以上でラップした状態で前記切欠き部によって形成される空間を埋めるよう形成され、
   前記切欠き部は周方向の第１面と径方向の第２面とで構成され、前記第２面の径方向幅が前記第１面の周方向幅より狭い
   ことを特徴とする集中巻回転電機のステータ構造。
2. 前記２つの先端部は、周方向に延び出すくさび状部位を備え、
   これら２つのくさび状部位を径方向に当接させた状態の前記２つの先端部で前記切欠き部によって形成される空間を埋めることを特徴とする請求項１に記載の集中巻回転電機のステータ構造。
3. 前記２つの先端部は、一方に周方向に延び出す突起部を、他方にこの突起部の嵌り込む凹部を備え、
   前記突起部を前記凹部に嵌り込ませた状態の前記２つの先端部で前記切欠き部によって形成される空間を埋めることを特徴とする請求項１に記載の集中巻回転電機のステータ構造。
4. ２つに分割されたピースの開放端側部位をラップさせることで１つのインシュレータが構成される場合に、
   周方向に隣り合う２つの前記切欠き部は、周方向に延びる第１面と、この第１面から径方向に延びる第２面と、この第２面から周方向に延びる第３面と、この第３面から径方向に延びる第４面とを有する２段の階段状であり、
   前記２つの先端部は、前記４つの面に対向し、周方向に延びる第１面と、この第１面から径方向に延びる第２面と、この第２面から周方向に延びる第３面と、この第３面から径方向に延びる第４面とを有する２段の階段状であり、
   前記先端部の４つの面と前記切欠き部の４つの面とを当接させた状態の前記２つの先端部で前記切欠き部によって形成される空間を埋めることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の集中巻回転電機のステータ構造。

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