JP6831615B2 - ステータ及びブラシレスモータ - Google Patents

Description

本発明は、ステータ及びそのステータを備えるブラシレスモータに関するものである。

従来、ブラシレスモータのステータとしては、導線が巻回される複数のティースを一体的に備えた環状のコアを具備するものがある。導線を各ティースに巻回する際は、例えば導線を通したノズルを上下動させる巻き線機が用いられ、１つのティースへの巻き線が終わるとノズルを周方向に移動させて次のティースへ巻き線するようにしている。

このような巻き線機を用いて巻き線する場合、互いに隣り合うティース間でノズルを上下動させる必要があり、ノズルが通過するスペースを確保しなければならないことから、導線の占有面積を大きくすることができない。

そこで、導線の占有面積を大きくするためのステータとしては、上述したコアを周方向に分割した分割コアを備えたものが知られている。

例えば特許文献１には、複数の分割コアを直線状に連結した状態で、各分割コアのティースに導線を巻回して、全てのティースへの巻き線を終えたあと、両端の分割コアを連結することで、環状のコアを形成することのできるステータが開示されている。
かかる構成により、複数の分割コアを直線状に配置した状態で巻き線するようにしているので、巻き線時にティース間距離を広げることができ、ノズルの通過するスペースを確保しつつ導線をより多く巻回することができ、導線の占有面積を大きくすることが可能となる。

しかしながら、この構成では、複数の分割コアを直線状に連結した状態で巻き線をしなければならないので、上述した既存の巻き線機、すなわち１つのティースへの巻き線が終わるとノズルを周方向に移動させて次のティースへ巻き線する巻き線機を用いることはできず、新たな巻き線機を導入しなければならない。また、巻き線を終えたあとに両端の分割コアを連結する際には、一端のコアに設けられた長穴部に他端のコアに設けられたピン部を挿入すべく、連結されたコアを捻じる必要があり、専用の冶具が必要となる上に作業性が悪い。両端の分割コアを無理なく連結するためには、これらの連結部分のみ他の連結部分とは別の構成にすることが考えられるが、そうすると製造性が低下するという問題が生じる。

これに対して、複数の分割コアを環状に配置した状態で巻き線できるものとしては、特許文献２に示すステータがある。このステータは、第１の鋼板と第２の鋼板とを交互に多数枚積層させて分割コアを構成したものであり、第１の鋼板には周方向の一端側に突起が設けられており、第２の鋼板には周方向の他端側に前記突起が貫通する長孔が形成されている。
かかる構成により、周方向に隣り合う一方の分割コアに設けられた突起を、他方の分割コアに設けられた長孔内でスライドさせることで、これらの分割コアの離間距離が拡縮するので、離間距離を広げた状態で巻き線することができ、ノズルの通過するスペースを確保しつつ導線をより多く巻回することができ、導線の占有面積を大きくすることが可能となる。

しかしながら、この構成では、多数枚の鋼板それぞれに突起や長孔を交互に設ける必要があり、コアの金型が複雑でコストが高くなる。さらに、鋼板に長孔を設けているので、磁気抵抗が増加して効率が低下するという問題がある。

特開２００１−１０３６９０号公報 特開２００２−２８１６９７号公報

そこで、本願発明は、上記問題点を一挙に解決すべくなされたものであって、導線の占有面積を大きくしつつ、既存の巻き線機を用いて巻き線することができる実用的なステータ及びそのステータを備えるモータを提供することをその主たる課題とするものである。

すなわち、本願発明に係るステータは、導線が巻回されるティースを有し、環状に配置される複数の分割コアと、互いに隣り合う前記分割コアの上側又は下側の少なくとも一方に設けられて、これらの分割コアを周方向に沿った離間距離を拡縮可能に連結する連結機構とを備え、前記複数の分割コアが環状に配置された状態で、前記離間距離を拡縮することにより拡径又は縮径することを特徴とするものである。

このように構成されたステータであれば、複数の分割コアが環状に配置された状態で互いに隣り合う分割コアの離間距離を拡縮することができるので、離間距離を広げた状態で巻き線することにより、ノズルの通過スペースを確保しつつより多く巻き線することができ、新たな巻き線機などを用いることなく、既存の巻き線機を用いて導線の占有面積を大きくすることが可能となる。
そのうえ、連結機構を分割コアの上側又は下側の少なくとも一方に設けているので、分割コアを構成する鋼板は、複雑な形状にする必要なく従来のものを用いることができ、無理なく組み立てることのできる実用的なステータを提供することが可能となる。
さらに、上述したように、分割コアの鋼板としては従来のものを用いることができるので、例えば鋼板に長孔を形成する場合のように、磁気抵抗を増加させることなく分割コアを製造することができる。

互いに隣り合う分割コアの離間距離が拡がった状態において分割コアが回動してしまうと、例えばステータを組み立てる工程で分割コアを移動させる場合に、分割コアの姿勢が安定せず、専用の冶具に乗せて移動させるなどの必要があり、作業性が悪い。
そこで、前記連結機構が、互いに隣り合う前記分割コアの離間距離が拡がった状態において、これらの分割コアの拡がり角度が変わることを規制する拡がり角規制機構を有することが好ましい。
このような構成であれば、複数の分割コアが環状に配置された状態において、その姿勢を保ちながら移動させることができるので、作業性を向上させることができる。

前記拡がり角規制機構の具体的実施態様としては、前記離間距離を拡縮する方向と平行であり、互いに対向する一対の規制面を有し、これら一対の規制面が互いに面接触することにより前記拡がり角度を規制する構成が挙げられる。

前記分割コアと前記導線との間に介在してこれらを絶縁するインシュレータをさらに備え、前記インシュレータが、前記各分割コアの上側及び下側に設けられており、前記連結機構が、周方向に隣り合う前記インシュレータに設けられていることが好ましい。
これならば、連結機構を既存のインシュレータに設けているので、部品点数を増やすことなくステータに連結機構を備えさせることができる。

前記連結機構の具体的な実施態様としては、周方向に隣り合う前記インシュレータの一方に設けられたスライド溝と、他方に設けられて前記スライド溝をスライドするスライド部とを有しており、前記スライド部が前記スライド溝をスライド移動することで、前記離間距離が拡縮するように構成されたものが挙げられる。

ところで、分割コアが多数の電磁鋼板を積層してなるところ、製造タイミングなどにより分割コアの高さ寸法にばらつきが発生する。その場合、インシュレータに設けられたスライド部が隣の分割コアに干渉して組み立てられない恐れがある。
そこで、前記スライド溝が、前記インシュレータの底面に形成されて周方向に延在する凹溝であり、前記スライド部が、前記インシュレータの周方向端面から周方向外側に延在して前記スライド溝に挿入されるものであり、前記スライド部の上下にクリアランスが形成されていることが好ましい。
このような構成であれば、分割コアに高さ寸法のばらつきが生じたとしても、そのばらつきをスライド部の上下に形成されたクリアランスによって吸収することができ、スライド部と分割コアとの干渉を防ぐことができる。

ステータが拡径した状態や縮径した状態を保つためには、前記連結機構が、前記スライド溝の一端側から他端側又は他端側から一端側に前記スライド部が移動することを防ぎ、前記スライド部が前記スライド溝の一端側又は他端側に位置する状態を保つストッパ機構を有していることが好ましい。

前記ストッパ機構の具体的実施態様としては、前記スライド溝に形成され、当該スライド溝の幅寸法が途中で狭くなる括れ部から構成されている態様が挙げられる。

ところで、例えば三相交流モータを作成すべく、ティースにＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻き線を施す場合、導線の一部が各ティース間に掛け渡されることがある。このような渡線部分があると、分割コアの離間距離を縮めた場合に、この渡線部分に弛みが生じて、各相の導線間の絶縁距離を確保できなくなる恐れがある。
そこで、本発明に係るステータは、環状に配置される複数の分割コアと、これらの分割コアに巻回される導線とを備え、前記導線が少なくとも２つの分割コアに切断されることなく連続して巻回されているステータにおいて、互いに隣り合う前記分割コアの上側又は下側の少なくとも一方に設けられ、前記導線の一部であり２つの前記ティース間に掛け渡される渡線部分に生じる弛みを低減する弛み低減機構をさらに備え、前記弛み低減機構は、互いに隣り合う前記分割コアの離間距離が縮まった場合にその機能を発揮するものであることを特徴とするものである。
このような構成であれば、弛み低減機構によって離間距離を縮めた場合に渡線部分に生じる弛みを低減することができるので、各相の導線間の絶縁距離を確実に確保することができる。

前記弛み低減機構の具体的な実施態様としては、前記渡線部分が引っ掛かけられるとともに前記離間距離の拡縮に連動して互いに接近又は離間する一対の引っ掛かり部を有し、一方の前記引っ掛かり部が、他方の前記引っ掛かり部よりも上下方向又は径方向にオフセットしており、前記渡線部分が、前記一方の引っ掛かり部の上方から、前記一対の引っ掛かり部のオフセットされた間を通って前記他方の引っ掛かり部の下方に掛け渡される構成が挙げられる。

前記分割コアと前記導線との間に介在してこれらを絶縁するインシュレータをさらに備え、前記インシュレータが、前記各分割コアの上側及び下側に設けられており、前記弛み低減機構が、周方向に隣り合う前記インシュレータに設けられていることが好ましい。
これならば、弛み低減機構を既存のインシュレータに設けているので、部品点数を増やすことなくステータに弛み低減機構を備えさせることができる。

前記一対の引っ掛かり部が、前記インシュレータの外周面に設けられるとともに、その一部が前記外周面から周方向外側に突出しており、互いに隣り合う前記分割コアの離間距離が最も短くなった状態において、前記引っ掛かり部の周方向外側に突出している部分が、隣に位置する前記インシュレータの外周面に対向して、互いに隣り合うインシュレータが径方向に位置ずれすることを防ぐことが好ましい。
このような構成であれば、上述した弛み低減機構にインシュレータの径方向の位置ずれを防止する機能を兼ね備えさせることができる。

ところで、分割コアを環状に配置して周方向に隣り合う分割コアの離間距離を縮める際、分割コアが軸方向に位置ずれしてしまうと、作業性が悪くなるし、位置ずれにより加わる応力を考慮してインシュレータの強度を高めておく必要が生じる。
そこで、本発明に係るステータは、周方向に隣り合う前記分割コアの間に介在して、これらの分割コアが軸方向に位置ずれすることを防ぐ軸方向ずれ防止機構をさらに備えており、前記軸方向ずれ防止機構が、周方向に隣り合う一方の分割コアに設けられて軸方向一方側を向く上向き面と、他方の分割コアに設けられて軸方向他方側を向く下向き面とを有し、周方向に隣り合う前記分割コアが離間している状態で、前記上向き面と前記下向き面とが接触するように構成されたものが好ましい。
このような構成であれば、周方向に隣り合う分割コアが離間している状態で一方の分割コアの上向き面と他方の分割コアの下向き面とが接触するように構成されているので、上向き面によって下向き面を下方から支持することができる。これにより、環状に配置された分割コアが軸方向に位置ずれることを防止することでき、ステータの組み立てを容易にすることができる。そのうえ、分割コアの軸方向の位置ずれを防止しているので、分割コアの上方や下方に設けられるインシュレータへ加わる応力を小さくすることができ、インシュレータに必要とされる強度を低くすることができ、材料の削減や製造コストの低減を図れる。

具体的な実施態様としては、周方向に隣り合う前記分割コアの互いに向かい合う側面において、一方の前記分割コアの側面に第１凸部が設けられるとともに、他方の前記分割コアの側面に第２凸部が設けられており、前記第１凸部の上面が前記上向き面として形成され、前記第２凸部の下面が前記下向き面として形成されている構成が挙げられる。

前記他方の分割コアの側面における前記第２凸部とは異なる位置に第３凸部が設けられており、前記第３凸部の上面が前記上向き面として形成されており、前記第１凸部の下面が前記下向き面として形成されていることが好ましい。
このような構成であれば、第１凸部を第２凸部及び第３凸部によって挟むことができるので、分割コアの軸方向一方側への位置ずれ及び軸方向他方側への位置ずれの両方を防ぐことができる。

周方向に隣り合う分割コアの間に隙間が生じると磁束が損失してしまうことから、これを抑えるためには、前記一方の分割コアの側面に前記第２凸部が嵌る第２凹部及び前記第３凸部が嵌る第３凹部が設けられており、前記他方の分割コアの側面に前記第１凸部が嵌る第１凹部が設けられており、前記各凸部が対応する前記各凹部に嵌ることにより、周方向に隣り合う前記分割コアの互いに向かい合う側面同士が接触することが好ましい。

具体的な構成としては、前記第１凸部の軸方向長さと、前記第２凸部の軸方向長さ及び前記第３凸部の軸方向長さの合計とが等しい構成が挙げられる。

より確実に分割コアの軸方向に沿った位置ずれを防ぐためには、前記軸方向ずれ防止機構が、前記一方の接触面における前記凸部とは別の位置に設けられた第２凹部と、前記他方の接触面における前記凹部とは別の位置に設けられて、前記第２凹部に嵌る第２凸部とをさらに有していることが好ましい。

また、本発明に係るブラシレスモータは、上述したステータと、前記ステータの内側又は外側又は両側に設けられたロータとを備えることを特徴とするものである。
このようなブラシレスモータであれば、上述したステータと同様の作用効果を得ることができる。

このように構成した本発明によれば、導線の占有面積を大きくしつつ、既存の巻き線機を用いて巻き線することができる実用的なステータやそのステータを備えるモータを提供することが可能となる。

第１実施形態におけるステータの構成を部分的に示す図。 同実施形態におけるステータの構成を部分的に示す図。 同実施形態のインシュレータの構成を模式的に示す図。 同実施形態の連結機構の構成を説明するための図。 同実施形態の連結機構の構成を説明するための図。 同実施形態の導線の巻き方を説明するための図。 同実施形態の弛み低減機構の構成を説明するための図。 同実施形態の弛み低減機構の設計を説明するための図。 第１実施形態の変形例におけるインシュレータの構成を模式的に示す図。 第１実施形態の変形例における連結機構の構成を説明するための図。 第１実施形態の変形例における弛み低減機構の構成を説明するための図。 第２実施形態のステータの構成を部分的に示す図。 同実施形態のステータの構成を部分的に示す図。 同実施形態の軸方向ずれ防止機構の構成を模式的に示す図。 同実施形態の鋼板の構成を模式的に示す図。 第２実施形態の変形例のステータの構成を部分的に示す図。 第２実施形態の変形例のステータの構成を部分的に示す図。

以下に本発明に係るステータの第１実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態のステータ１００は、当該ステータ１００の内側に設けられるロータと、導線を巻回してなるコイルとともに例えば三相交流のブラスレスモータを構成するものであり、具体的には図１及び図２に示すように、環状に配置される複数の分割コア１０と、分割コア１０と導線とを絶縁し、導線が巻回されてなるコイルのコイルエンドを保持するインシュレータ２０とを備えている。

分割コア１０は、図１に示すように、部分円環状のヨーク１１と、ヨーク１１から径方向内側に突出して導線が巻回されるティース１２とを有し、多数枚の鋼板を積層してなるものである。
なお、本実施形態では、複数の分割コア１０は、いずれも同じ形状をなし、各分割コア１０それぞれに１つのティース１２が設けられているが、分割コア１０の形状は全て同じである必要はないし、１つの分割コア１０に複数のティース１２が設けられていても良い。

インシュレータ２０は、例えば樹脂などの絶縁部材により成型されたものであり、ここでは分割コア１０の上部及び下部それぞれに圧入するなどして設けられており、インシュレータ２０が簡単に外れたり、位置ずれを起こさないようにしてある。これにより、作業性を担保することができる。
本実施形態では、分割コア１０の上部に上方から嵌め込む、或いは、分割コア１０の下部に下方から嵌め込むことができるように、インシュレータ２０の底面に分割コア１０の上部及び下部のティース形状に対して先端が狭まったテーパ形状の凹部（図示しない）が形成されている。
なお、インシュレータ２０の分割コア１０への固定方法は、前述の方法に限る必要はない。

本実施形態では、各分割コア１０は、上方から視た形状と下方から視た形状とが互いに略同じであり、各インシュレータ２０は、いずれも同じ形状をなす。以下では、これらのインシュレータ２０を代表して分割コア１０の上部に設けられるものについて説明する。
なお、分割コア１０の形状は、上方から視た場合と下方から視た場合とで異なる形状であっても良い。また、インシュレータ２０に関しても、分割コア１０の上部に設けられるものと下部に設けられるものとで形状が互いに異なっていても構わない。

具体的にこのインシュレータ２０は、図３に示すように、ティース１２の上部を覆うティース被覆部２１と、ティース被覆部２１の内側に設けられた内側起立部２２と、ティース被覆部２１の外側に設けられて内側起立部２２と対向配置された外側起立部２３とを有している。そして、これらのティース被覆部２１、内側起立部２２、及び外側起立部２３に囲まれた空間が、導線が巻回されてなるコイル（不図示）が収容されるコイル収容空間Ｓとして形成されている。なお、ティース被覆部２１、内側起立部２２、及び外側起立部２３は、一体的に形成されている。
かかる構成により、コイル収容空間Ｓに収容されたコイルを固定させつつ、コイルとティース１２とを絶縁することができる。

しかして、本実施形態のステータ１００は、図４及図５に示すように、互いに隣り合う分割コア１０の上側及び下側に設けられて、これらの分割コア１０を周方向に沿った離間距離を拡縮可能に連結する連結機構３０をさらに備えている。
なお、ここでいう離間距離は、互いに隣り合う分割コア１０における互いに対向する側面同士の離間距離である。

本実施形態の連結機構３０は、互いに隣り合う分割コア１０を回動させることなく周方向に沿ってスライド移動させるものであり、上述したインシュレータ２０に設けられている。より具体的にこの連結機構３０は、複数の分割コア１０が環状に配置された状態で、互いに隣り合うインシュレータ２０を周方向に沿ってスライド可能に連結することで、これらのインシュレータ２０が装着された分割コア１０の離間距離を拡縮可能にするものである。

より詳細に説明すると、前記連結機構３０は、外側起立部２３のさらに外側に位置するフランジ部２４に設けられている。
このフランジ部２４は、周方向に沿って延在するとともに、その途中に段部２４１が形成されており、一端部２４２が他端部２４３よりも低く、且つ、他端部２４３がその隣に位置するインシュレータ２０のフランジ部２４における一端部２４２よりも上方に位置するように構成されている。なお、本実施形態のフランジ部２４は、外側起立部２３と一体的に形成されている。

そして、前記連結機構３０は、前記フランジ部２４の一端部２４２に形成されたスライド溝３１と、前記フランジ部２４の他端部２４３に設けられて下方に突出するスライド部３２とから構成されている。
なお、連結機構３０は、フランジ部２４の一端部２４２に設けられて上方に突出するスライド部３２と、他端部２４３に形成されたスライド溝３１とから構成されていても良い。

前記スライド溝３１は、図３に示すように、前記フランジ部２４を貫通して形成された長孔であり、ここでは一端部２４２から他端部２４３に向かうに連れて径方向外側から内側に傾かせてある。つまり、フランジ部２４におけるスライド溝３１の外側は、一端部２４２に向かうほど薄肉になり、他端部２４３に向かうほど厚肉になる。

前記スライド部３２は、その隣に位置するインシュレータ２０のスライド溝３１に差し込まれて当該スライド溝３１をスライドするものであり、具体的には図３に示すように、フランジ部２４の下面から下方に突出する円柱状をなすものである。

このように構成された連結機構３０により、周方向に隣り合う分割コア１０をスライドさせてこれらの離間距離を拡縮することで、本実施形態のステータ１００は拡径又は縮径する。なお、図４には、ステータ１００が最も拡径した拡径状態にある場合のインシュレータ２０の配置を示しており、図５には、ステータ１００が最も縮径した縮径状態にある場合のインシュレータ２０の配置を示している。

本実施形態の連結機構３０は、スライド部３２がスライド溝３１の一端側から他端側又は他端側から一端側に意図せずスライド移動することを防ぐストッパ機構を備えている。
このストッパ機構は、図３に示すように、スライド溝３１に形成されて、その幅寸法が途中で狭くなる括れ部３１１から構成されている。そして、前記スライド部３２の外径は、スライド溝３１の幅寸法と略同一かやや小さく、括れ部３１１の幅寸法よりもやや大きい。
この構成により、スライド部３２がスライド溝３１の一端側又は他端側に位置した状態を保つことができ、ステータ１００を拡径状態又は縮径状態に保つことが可能となる。

ところで、本実施形態のステータ１００は、上述したように三相交流のブラシレスモータに用いられるものであり、各ティース１２にはＵ相、Ｖ相、Ｗ相の導線が巻回される。

この巻き線の仕方の一例としては、図６（ａ）に示すように、まず１つ目のティース１２にＵ相を巻き線したあと導線を切断し、次にその隣の２つ目のティース１２にＷ相を巻き線したあと導線を切断し、次に更に隣の３つ目のティース１２にＶ相を巻き線したあと導線を切断する。そして、これらの切断箇所を束ねて中性点結線する。なお、各相を巻き線する順番や、各相の配列順は適宜変更して構わない。
この方法では、３つのティース１２全てに巻き線を完了するまでに、導線の巻き始めが３回、導線の切断が３回必要となる。

上記の方法で巻き線しても構わないが、本実施形態では、別の方法で巻き線している。具体的には、図６（ｂ）に示すように、１つ目のティース１２にU相を巻き線したあと、導線を切断することなくそのまま２つ隣の２つ目のティース１２にV相を巻き線し、次いでその導線を切断することなく１つ目と２つ目との間に位置する３つ目のティース１２にW相を巻き線し、最後に導線を切断する。そして、Ｖ相及びＷ相の間に架け渡される渡線部分Ｌとを切断して、各相を形成する導線の端部を束ねて中性点結線する。なお、各層を巻き線する順番や、各相の配列順は適宜変更して構わない。
この方法であれば、３つのティース１２全てに巻き線を完了するまでに、導線の巻き始めは１回、導線の切断は２回で済み、巻き線時間の短縮化を図れる。

なお、本実施形態のインシュレータ２０は、図３〜図５に示すように、中性点結線するための例えば図示しない圧接端子を取り付ける結線用端子取付部２５を有しており、ここでは、前記結線用端子取付部２５を外側起立部２３の外周面に設けてある。

ここで、本実施形態の巻き線方法を用いた場合、図６（ｂ）に示すように、導線のうち各ティース１２間に掛け渡される部分が渡線部分Ｌとして生じる。
このように渡線部分Ｌが生じると、連結機構３０により互いに隣り合う分割コア１０の離間距離を縮めた場合に、前記渡線部分Ｌに弛みが生じて各相の導線間における絶縁距離を確保できなくなる恐れがある。

そこで、本実施形態のステータ１００は、図４、５、７に示すように、前記離間距離を縮めた場合に、上述した渡線部分Ｌに生じる弛みを低減する弛み低減機構４０をさらに具備している。

この弛み低減機構４０は、互いに隣り合う分割コア１０の上側及び下側の両方に設けられており、これらの分割コア１０の離間距離を縮めた場合にその機能を発揮するように、つまり渡線部分Ｌに生じる弛みを前記離間距離が縮まることにより低減できるように構成されている。
なお、本実施形態の弛み低減機構４０は、分割コア１０の上側と下側とで同じ構成であるので、以下ではこれらを代表して、分割コア１０の上側に設けられたものについて説明する。

具体的にこの弛み低減機構４０は、図４及び図５に示すように、互いに隣り合うインシュレータ２０に設けられており、前記渡線部分Ｌが引っ掛かけられるとともに前記離間距離の拡縮に連動して互いに接近又は離間する一対の引っ掛かり部４１ａ、ｂを有している。

本実施形態では、互いに隣り合うインシュレータ２０の一方に引っ掛かり部４１ａ、ｂの一方が設けられ、他方のインシュレータ２０に引っ掛かり部４１ａ、ｂの他方が設けられており、一方の引っ掛かり部４１ａは他方の引っ掛かり部４１ｂよりも上方に位置している。より詳細には、各引っ掛かり部４１ａ、ｂは、外側起立部２３の外周面における周方向端部に設けられた正面視矩形状のものであり、前記外周面から径方向外側に突出するとともに、前記外周面から周方向外側に飛び出している。これにより、一対の引っ掛かり部４１ａ、ｂは、ステータ１００の縮径状態、すなわち互いに隣り合う分割コア１０の離間距離が最も短くなった状態において、軸方向から視て少なくとも一部が互いに重なり合う。

これらの引っ掛かり部４１ａ、ｂは、図７に示すように、渡線部分Ｌが前記一方の引っ掛かり部４１ａの上方から両方の引っ掛かり部４１ａ、ｂの間を通って前記他方の引っ掛かり部４１ｂの下方に掛け渡されるように配置されている。
ここでは、一方の引っ掛かり部４１ａの上端から他方の引っ掛かり部４１ｂの下端までの導線の長さが、ステータ１００の拡径状態、すなわち互いに隣り合う分割コア１０の離間距離が最も長くなった状態と、上述した縮径状態とにおいて互いに略同じ長さとなるように構成されている。
なお、各引っ掛かり部４１ａ、ｂの上端部及び下端部には、渡線部分Ｌ（導線）を引っ掛かけるための凹溝が形成されている。

より具体的に説明すると、図８に示すように、ステータ１００の拡径状態における一対の引っ掛かり部４１ａ、ｂの周方向に沿った離間距離をｘ、一方の引っ掛かり部４１ａの上端から他方の引っ掛かり部４１ｂの下端までの軸方向に沿った距離をｙ、ステータ１００の縮径状態において軸方向から視て一対の引っ掛かり部４１ａ、ｂが重なり合う部分の周方向に沿った長さをｚとしたときに、以下の式（１）を満たすように設計されている。

なお、本実施形態の引っ掛かり部４１ａ、ｂは、外側起立部２３から周方向外側に飛び出しているので、ステータ１００の縮径状態において、飛び出した部分が隣に位置するインシュレータ２０の外側起立部２３の外周面に対向する。これにより、本実施形態の引っ掛かり部４１ａ、ｂは、ステータ１００の縮径状態において、隣に位置するインシュレータ２０が径方向に位置ずれすることを防ぐ位置ずれ防止部としての機能をも兼ね備えている。

このように構成された本実施形態のステータ１００によれば、複数の分割コア１０が環状に配置された状態で互いに隣り合う分割コア１０の離間距離を拡縮することができるので、離間距離を広げた状態で巻き線することにより、巻き線機のノズルの通過スペースを確保しつつより多く巻き線することができ、既存の巻き線機を用いて導線の占有面積を大きくすることができる。

そのうえ、連結機構３０を分割コア１０の上側及び下側に設けているので、分割コア１０を構成する鋼板は複雑な形状にする必要なく従来のものを用いることができ、無理なく組み立てることのできる実用的なステータ１００を提供することが可能となる。
さらに、上述したように、分割コア１０の鋼板としては従来のものを用いることができるので、例えば鋼板に長孔を形成する場合のように、磁気回路を低減させることなく分割コア１０を製造することができる。

加えて、連結機構３０を既存のインシュレータ２０に設けているので、部品点数を増やすことなくステータ１００に連結機構３０を備えさせることができる。

また、分割コア１０の離間距離が縮まった場合に、弛み低減機構４０が渡線部分Ｌに生じる弛みを低減するので、各ティース１２にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻き線を短時間で施そうとした場合に、各ティース１２間に掛け渡される渡線部分Ｌが生じたとしても、各相の導線間の絶縁距離を確保することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、連結機構３０は、図９及び図１０に示すように、フランジ部２４に設けられて周方向に延在する凹状のスライド溝３１と、フランジ部２４の周方向端面から周方向外側に直線状に延在して前記スライド溝３１に挿入されるスライド部３２とから構成されていても良い。なお、この実施形態では、外側起立部２３の外側に、周方向の一方側及び他方側に間を隔てて一対のフランジ部２４が設けられている。

前記スライド溝３１は、前記実施形態と同様に、その幅寸法が途中で狭くなる括れ部３１１が形成されており、この括れ部３１１の前後両側に凹部３１３が形成されている。

前記スライド部３２は、先端部から延在方向と垂直な方向に膨出して括れ部３１１に引っ掛かる膨出部３２１を有しており、この膨出部３２１が前記スライド溝３１に形成された凹部３１３に係合するように構成されている。なお、このスライド部３２には、ここでは材料の使用量を低減すべく、肉抜き部３２３が形成されている。

この実施形態の連結機構３０は、ステータ１００の拡径状態、すなわち互いに隣り合う分割コア１０の離間距離が拡がった状態において、互いに隣り合う分割コア１０の拡がり角度が変わることを規制する拡がり角規制機構を備えている。
具体的にこの拡がり角規制機構は、一対の規制面である、前記スライド溝３１の内側面３１２と、前記スライド部３２の外側面３２２とから構成されている。前記内側面３１２及び前記外側面３２は、スライド方向と平行な互いに対向する平面であり、膨出部３２１が前記凹部３１３に係合した状態において互いに面接触するように構成されている。

このような構成であれば、スライド溝３１の内側面３１２とスライド部３２の外側面３２２とが面接触するので、ステータの拡径状態において、分割コア１０が回動することを防ぐとともに拡がり角度が変わることを規制することができ、互いに隣り合う分割コアの拘束力を向上させて分割コアのガタつきを抑制することができる。

さらに、この実施形態のでは、スライド溝３１の深さ寸法が、スライド部３２の高さ寸法よりも大きく設定されており、スライド部３２の上下、すなわちスライド部３２とスライド溝３１との間及びスライド部３２と分割コア１０との間それぞれにクリアランスが形成されている。
かかる構成により、分割コア１０に高さ寸法のばらつきが生じたとしても、そのばらつきをスライド部３２の上下に形成されたクリアランスによって吸収することができ、スライド部３２と分割コア１０との干渉を防ぐことができる。

また、前記実施形態のフランジ部は円柱状であったが、その形状は限られず、例えば外周面にスライド方向と平行な平面部分が形成されており、この平面部分が前記スライド溝の内周面に面接触するような形状であっても良い。
このような構成であれば、スライド部の外周面とスライド溝の内周面とによって上述した拡がり角規制機構を構成することができ、互いに隣り合う分割コアの拘束力を向上させて分割コアのガタつきを抑制することができる。

また、前記実施形態の連結機構は、インシュレータに設けられていたが、例えば分割コアの上部又は下部や外周面などにインシュレータとは別体で設けられていても良い。

さらに、前記実施形態では、分割コアの上側及び下側の両方に連結機構を設けていたが、分割コアの上側又は下側の何れか一方に連結機構を設けても良い。

弛み低減機構は、前記実施形態では、一対の引っ掛かり部が正面視矩形状のものであったが、形状は種々変更して構わない。例えば、導線が硬くて曲げ難い場合には、図１１に示すように、引っ掛かり部４１ａ、ｂを導線に向かって徐々に細くなる先細り形状にすることで、導線を無理なく曲げることができ、確実に弛みを低減させることができる。

さらに、前記実施形態では、分割コアの上側及び下側の両方に弛み低減機構を設けていたが、分割コアの上側又は下側の何れか一方に弛み低減機構を設けても良い。

また、前記実施形態のステータは、内側にロータが配置されるインナーロータタイプのブラシレスモータを構成するものであったが、外側にロータが配置されるアウターロータタイプのブラシレスモータを構成するものであっても良いし、内側と外側との両方にロータが配置されるブラシレスモータを構成するものであっても良い。
また、ブラシレスモータは三相交流のものには限られず、単相交流のものであっても良い。

次に、第２実施形態に係るステータについて説明する。

第２実施形態のステータ１００は、図１２及び図１３に示すように、周方向に隣り合う分割コア１０の間に介在して、これらの分割コア１０が軸方向に位置ずれすることを防ぐ軸方向ずれ防止機構５０を備えるものである。なお、図１３は、図１２に示される分割コア１０の互いに向かい合う側面１３の構成の理解容易のため、これらの分割コア１０の姿勢を傾けた状態を示している。

この軸方向ずれ防止機構５０は、周方向に互いに隣り合う分割コア１０において、一方の分割コア１０に設けられて軸方向一方側（以下、この向きを上方とする）を向く上向き面５１と、他方の分割コア１０に設けられて軸方向他方側（以下、この向きを下方とする）を向く下向き面５２とを有している。以下、一方の分割コア１０及び他方の分割コア１０を区別する場合、一方の分割コア１０ａ及び他方の分割コア１０ｂと付す。

上述した上向き面５１と下向き面５２とは、分割コア１０が環状に配置された状態において、軸方向に沿って略同じ高さ位置に設けられており、上向き面５１と下向き面５２とが接触することで、上向き面５１が下向き面５２を下方から支持するように構成されている。

より具体的に説明すると、図１３に示すように、周方向に隣り合う分割コア１０の互いに向かい合う側面１３において、一方の分割コア１０ａの側面１３に他方の分割コア１０ｂに向かって突出する第１凸部１４１を設けるとともに、他方の分割コア１０ｂの側面１３に一方の分割コア１０ａに向かって突出する第２凸部１４２を設けてある。そして、第１凸部１４１の上面が前記上向き面５１として形成され、第２凸部１４２の下面が前記下向き面５２として形成されている。第１凸部１４１及び第２凸部１４２は、軸方向に沿って延びる突条として形成されており、軸方向に沿って等断面形状のものである。

さらにここでは、他方の分割コア１０ｂの側面１３に、第２凸部１４２とは異なる位置に一方の分割コア１０ａに向かって突出する第３凸部１４３を設けてあり、この第３凸部１４３の上面が前記上向き面５１として形成され、第１凸部１４１の下面が前記下向き面５２として形成されている。この第３凸部１４３は、第１凸部１４１及び第２凸部１４２と同様、軸方向に沿って延びる突条として形成されており、軸方向に沿って等断面形状のものである。
なお、ここでは第１凸部１４１、第２凸部１４２、及び第３凸部１４３は、軸方向に直交する平面で切った断面が互いに同じ形状である。

これらの凸部１４１〜１４３は、図１２及び図１３に示すように、分割コア１０が環状に配置された状態において、上方から第２凸部１４２、第１凸部１４１、及び第３凸部１４３がこの順で配置され、第２凸部１４２の下面と第１凸部１４１の上面とが軸方向に沿って略同じ高さ位置に形成されており、第１凸部１４１の下面と第３凸部１４３の上面とが軸方向に沿って略同じ高さ位置に形成されている。
上述した構成により、分割コア１０が環状に配置された状態において、第２凸部１４２の下向き面５２と第１凸部１４１の上向き面５１とが接触して第２凸部１４２が第１凸部１４１に支持されるとともに、第１凸部１４１の下向き面５２と第３凸部１４３の上向き面５１とが接触して第１凸部１４１が第３凸部１４３に支持される。

そして、本実施形態の軸方向ずれ防止機構５０は、図１４に示すように、周方向に隣り合う分割コア１０が離間している状態で、上向き面５１と下向き面５２とが接触するように構成されている。

より詳細には、周方向に隣り合う分割コア１０を、周方向に隣り合うティース１２間に当該ティース１２にコイルを巻回すためのノズルが通る程度に離間させた状態において、上向き面５１と下向き面５２とが接触するように、各凸部１４１〜１４３の突出長さが設定されている。

またここでは、図１３に示すように、一方の分割コア１０ａの側面１３には第２凸部１４２が嵌る第２凹部１５２及び第３凸部１４３が嵌る第３凹部１５３が形成されており、他方の分割コア１０ｂの側面１３には第１凸部１４１が嵌る第１凹部１５１が形成されている。

これらの凹部１５１〜１５３は、対応する凸部１４１〜１４３の突出長さと略同じ深さ側面１３から周方向内側に窪んだ空間であり、軸方向に沿って延びる溝である。ここでの凹部１５１〜１５３は、対応する凸部１４１〜１４３と略同じ形状であり、各凹部１５１〜１５３に対応する凸部１４１〜１４３がガタ無く嵌り、これにより周方向に隣り合う分割コア１０において互いに向かい合う側面１３同士が接触するように構成されている。

ここで上述した凸部１４１〜１４３や凹部１５１〜１５３は、分割コア１０を構成する多数の鋼板Ｔを軸方向に積層させることにより形成されている。

より具体的に説明すると、図１５に示すように、鋼板Ｔは周方向一端部から周方向外側に突出する突起部ｔ１と、周方向他端部に周方向内側に切り欠かれた切欠部ｔ２とを有している。そして、この鋼板Ｔを積層することにより、突起部ｔ１が多数重なり合って凸部１４１〜１４３が形成され、切欠部ｔ２が多数重なり合って凹部１５１〜１５３が形成される。なお、ここでは凸部１４１〜１４３を凹部１５１〜１５３に嵌め易くすべく、突起部ｔ１の先端部を例えば半円状などの先窄まり形状としてある。

この実施形態における分割コア１０は、上述した鋼板Ｔを積層させてなる上段鋼板群Ｔ１、中段鋼板群Ｔ２、及び下段鋼板群Ｔ３を備えており、各鋼板群Ｔ１〜Ｔ３を構成する鋼板はいずれも互いに同じ形状である。

具体的には、上段鋼板群Ｔ１を構成する鋼板Ｔは、突起部ｔ１が周方向一方側に位置し、切欠部ｔ２が周方向他方側に位置する状態で積層されている。
また、下段鋼板群Ｔ３を構成する鋼板Ｔは、上段鋼板群Ｔ１を構成する鋼板Ｔと同様、突起部ｔ１が周方向一方側に位置し、切欠部ｔ２が周方向他方側に位置する状態で積層されている。
一方、中段鋼板群Ｔ２を構成する鋼板Ｔは、上段鋼板群Ｔ１及び下段鋼板群Ｔ３を構成する鋼板Ｔとは表裏が逆の状態、すなわち突起部ｔ１が周方向他方側に位置し、切欠部ｔ２が周方向一方側に位置する状態で積層されている。

これにより、上段鋼板群Ｔ１及び下段鋼板群Ｔ３においては、周方向一方側に凸部が形成されるとともに、周方向他方側に凹部が形成される。一方、中段鋼板群Ｔ２においては、周方向一方側に凹部が形成され、周方向他方側に凸部が形成される。
このような鋼板群Ｔ１〜Ｔ３によって各分割コア１０を構成することにより、周方向に隣り合う分割コア１０の間の全てに軸方向ずれ防止機構５０が設けられる。

このように、本実施形態における軸方向ずれ防止機構５０によれば、第１凸部１４１の上面を上向き面５１、第２凸部１４２の下面を下向き面５２として形成するとともに、第３凸部１４３の上面を上向き面５１、第１凸部１４１の下面を下向き面５２として形成して、周方向に隣り合う分割コア１０が離間している状態で上向き面５１と下向き面５２とが接触するように構成されているので、各上向き面５１によって各下向き面５２を下方から支持することができる。これにより、環状に配置された分割コア１０が軸方向に位置ずれすることを防止することでき、ステータ１００の組み立てを容易にすることができる。そのうえ、分割コア１０の軸方向の位置ずれを防止しているので、インシュレータへ加わる応力を小さくすることができ、インシュレータに必要とされる強度を低くすることができ、材料の削減や製造コストの低減を図れる。

また、各凸部１４１〜１４３を対応する凹部１５１〜１５３に嵌めることにより、周方向に隣り合う分割コア１０における互いに向かい合う側面１３同士が接触するので、これらの側面１３同士に生じる隙間を可及的に小さくすることができ、磁束の損失を抑制することができる。

上段鋼板群Ｔ１及び下段鋼板群Ｔ３を構成する鋼板Ｔと、中段鋼板群Ｔ２を構成する鋼板Ｔとが表裏を逆にした状態で積層されているので、各鋼板群Ｔ１〜Ｔ３を構成する鋼板Ｔを互いに同一形状にすることができ、製造コストを低減することができる。

なお、軸方向ずれ防止機構５０の構成は、前記実施形態に限られるものではない。

例えば、一方の分割コア５０ａに設けられた上向き面５１或いは下向き面５２の数や、他方の分割コア５０ｂに設けられた上向き面５１或いは下向き面５２の数は適宜変更して良い。すなわち、一方の分割コア５０ａの側面１３に設けられた凸部或いは凹部の数や、他方の分割コア５０ｂの側面１３に設けられた凸部或いは凹部の数は適宜変更して良い。
その一例としては、図１６に示すように、前記実施形態のおける第３凸部を設けておらず、一方の分割コア５０ａの側面１３に第１凸部１４１及び第２凹部１５２を設け、他方の分割コア５０ｂの側面１３に第２凸部１４２及び第１凹部１５１を設けた構成を挙げることができる。

また、一方の分割コア５０ａの側面１３や他方の分割コア５０ｂの側面１３には、必ずしも凹部を設ける必要はない。
その一例としては、図１７に示すように、他方の分割コア５０ｂの側面１３に凹部を設けていない構成を挙げることができる。この場合、他方の分割コア５０ｂの側面１３に設けた第２凸部１４２の下面が下向き面５２として形成され、一方の分割コア５０ａの中段鋼板群Ｔ２の上面において前記下向き面５２と対向する部分が上向き面５１として形成される。また、他方の分割コア５０ｂの側面１３に設けた第３凸部１４３の上面が上向き面５１として形成され、一方の分割コア５０ａの中段鋼板群Ｔ２の下面において前記上向き面５１と対向する部分が下向き面５２として形成される。この構成では、例えば前記実施形態よりも凸部１４２、１４３の突出長さを長くすることで、ティース１２間にノズルが通る程度に分割コア１０を離間させた状態で、上向き面５１と下向き面５２とを接触させることができる。

さらに、軸方向ずれ防止機構５０は、周方向に隣り合う分割コア１０の間の全てに設けられていることが好ましいが、周方向に隣り合う分割コア１０の間の一部にのみ設けられていても構わない。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００・・・ステータ
１０ ・・・分割コア
１２ ・・・ティース
２０ ・・・インシュレータ
３０ ・・・連結機構
３１ ・・・スライド溝
３２ ・・・スライド部
Ｌ ・・・渡線部分
４０ ・・・弛み低減機構
５０ ・・・軸方向ずれ防止機構
５１ ・・・上向き面
５２ ・・・下向き面
１４１・・・第１凸部
１４２・・・第２凸部
１４３・・・第３凸部
１５１・・・第１凹部
１５２・・・第２凹部
１５３・・・第３凹部

Claims (16)

1. 導線が巻回されるティースを有し、環状に配置される複数の分割コアと、
   互いに隣り合う前記分割コアの上側又は下側の少なくとも一方に設けられて、これらの分割コアを周方向に沿った離間距離を拡縮可能に連結する連結機構とを備え、
   前記複数の分割コアが環状に配置された状態で、前記離間距離を拡縮することにより拡径又は縮径し、
   前記連結機構が、互いに隣り合う前記分割コアの離間距離が拡がった状態において、これらの分割コアの拡がり角度が変わることを規制する拡がり角規制機構を有し、
   前記拡がり角規制機構が、前記離間距離を拡縮する方向と平行であり、互いに対向する一対の規制面を有し、これら一対の規制面が互いに面接触することにより前記拡がり角度を規制するように構成されているステータ。
2. 前記連結機構が、互いに隣り合う前記分割コアの離間距離が拡がった拡径状態及び互いに隣り合う前記分割コアの離間距離が縮まった縮径状態を保つように構成されている請求項１記載のステータ。
3. 前記分割コアと前記導線との間に介在してこれらを絶縁するインシュレータをさらに備え、
   前記インシュレータが、前記各分割コアの上側及び下側に設けられており、
   前記連結機構が、周方向に隣り合う前記インシュレータに設けられている請求項１又は２記載のステータ。
4. 前記連結機構が、
   周方向に隣り合う前記インシュレータの一方に設けられたスライド溝と、他方に設けられて前記スライド溝をスライドするスライド部とを有しており、
   前記スライド部が前記スライド溝をスライド移動することで、前記離間距離が拡縮するように構成されている請求項３記載のステータ。
5. 前記スライド溝が、前記インシュレータの底面に形成されて周方向に延在する凹溝であり、
   前記スライド部が、前記インシュレータの周方向端面から周方向外側に延在して前記スライド溝に挿入されるものであり、
   前記スライド部の上下にクリアランスが形成されている請求項４記載のステータ。
6. 前記連結機構が、前記スライド溝の一端側から他端側又は他端側から一端側に前記スライド部が移動することを防ぎ、前記スライド部が前記スライド溝の一端側又は他端側に位置する状態を保つストッパ機構を有している請求項４又は５のうち何れか一項に記載のステータ。
7. 前記ストッパ機構が、前記スライド溝に形成され、当該スライド溝の幅寸法が途中で狭くなる括れ部から構成されている請求項６記載のステータ。
8. 環状に配置される複数の分割コアと、これらの分割コアに巻回される導線とを備え、前記導線が少なくとも２つの分割コアに切断されることなく連続して巻回されているステータにおいて、
   互いに隣り合う前記分割コアの上側又は下側の少なくとも一方に設けられ、前記導線の一部であり２つの前記分割コアのティース間に掛け渡される渡線部分に生じる弛みを低減する弛み低減機構をさらに備え、
   前記弛み低減機構は、互いに隣り合う前記分割コアの離間距離が縮まった場合にその機能を発揮するものであり、前記渡線部分が引っ掛かけられるとともに前記離間距離の拡縮に連動して互いに接近又は離間する一対の引っ掛かり部を有し、
   前記分割コアと前記導線との間に介在してこれらを絶縁するインシュレータをさらに備え、
   前記一対の引っ掛かり部が、前記インシュレータの外周面に設けられるとともに、その一部が前記外周面から周方向外側に突出しており、
   互いに隣り合う前記分割コアの離間距離が最も短くなった状態において、前記引っ掛かり部の周方向外側に突出している部分が、隣に位置する前記インシュレータの外周面に対向して、互いに隣り合うインシュレータが径方向に位置ずれすることを防ぐステータ。
9. 一方の前記引っ掛かり部が、他方の前記引っ掛かり部よりも上下方向又は径方向にオフセットしており、
   前記渡線部分が、前記一方の引っ掛かり部から、前記一対の引っ掛かり部のオフセットされた間を通って前記他方の引っ掛かり部に掛け渡される請求項８記載のステータ。
10. 前記インシュレータが、前記各分割コアの上側及び下側に設けられており、
    前記弛み低減機構が、周方向に隣り合う前記インシュレータに設けられている請求項８又は９記載のステータ。
11. 周方向に隣り合う前記分割コアの間に介在して、これらの分割コアが軸方向に位置ずれすることを防ぐ軸方向ずれ防止機構をさらに備えており、
    前記軸方向ずれ防止機構が、周方向に隣り合う一方の分割コアに設けられて軸方向一方側を向く上向き面と、他方の分割コアに設けられて軸方向他方側を向く下向き面とを有し、
    周方向に隣り合う前記分割コアが離間している状態で、前記上向き面と前記下向き面とが接触する請求項１乃至１０のうち何れか一項に記載のステータ。
12. 周方向に隣り合う前記分割コアの互いに向かい合う側面において、一方の前記分割コアの側面に第１凸部が設けられるとともに、他方の前記分割コアの側面に第２凸部が設けられており、
    前記第１凸部の上面が前記上向き面として形成され、前記第２凸部の下面が前記下向き面として形成されている請求項１１記載のステータ。
13. 前記他方の分割コアの側面における前記第２凸部とは異なる位置に第３凸部が設けられており、
    前記第３凸部の上面が前記上向き面として形成されており、前記第１凸部の下面が前記下向き面として形成されている請求項１２記載のステータ。
14. 前記一方の分割コアの側面に前記第２凸部が嵌る第２凹部及び前記第３凸部が嵌る第３凹部が設けられており、
    前記他方の分割コアの側面に前記第１凸部が嵌る第１凹部が設けられており、
    前記各凸部が対応する前記各凹部に嵌ることにより、周方向に隣り合う前記分割コアの互いに向かい合う側面同士が接触する請求項１３記載のステータ。
15. 前記第１凸部の軸方向長さと、前記第２凸部の軸方向長さ及び前記第３凸部の軸方向長さの合計とが等しい請求項１４記載のステータ。
16. 請求項１乃至１５のうち何れか一項に記載されたステータと、
    前記ステータの内側又は外側又は両側に設けられたロータとを備えるブラシレスモータ。