JP2008086059A - 回転電機および回転電機の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】環状のヨーク部の内周側から半径方向に突出する複数のティースに巻線を分布巻で巻き付けており、かつ、安価な回転電機を提供する。
【解決手段】環状のヨーク部５と、ヨーク部５の内周側からヨーク部５の半径方向に突出する複数のティース本体部２１と、ティース本体部２１それぞれに半径方向から嵌め込まれ、ティース本体部２１の側面を覆い、ティース本体部２１の先端に設けられヨーク部５の周方向に突出する鍔部２３を有する複数のティース鞘部２２と、ヨーク部５とティース鞘部２２で囲まれた複数のスロットに巻装された巻線とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ヨーク部から突出する複数のティース間のスロットに巻線が巻装されている回転電機、および、その回転電機の製造方法に関する。

従来から、回転電機のヨーク部とティースなどの鉄心として用いられている磁心は、磁性粉末を加圧成形して作製した圧粉磁心によって構成できることが知られている。圧粉磁心で鉄心を構成すると、磁性粉末の表面に形成された絶縁皮膜の絶縁性により、鉄心と巻線の間の絶縁物を薄くして巻線を巻装することが可能となり、巻線の巻装スペースを広げることができるため、電気抵抗損の小さい太い巻線を巻装でき、回転電機の効率を向上させることができる。これに基づき、鉄心の一部分を圧粉磁心で構成する技術が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。また、鉄心の全体を圧粉磁心で構成する技術が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
特開２００４−１５３９７７号公報（段落００３４〜００３６、図４） 特開２００５−１４３２３７号公報（図２） 特開２００６−６０１５号公報（図２） 特開２００５−３５４８３８号公報（図５）

しかしながら、従来の回転電機は、環状のヨーク部の内周側から半径方向に突出するティース部の各々に巻線を集中巻で巻き付け、ヨーク部とティース部に囲まれたスロットに巻線を配置しているため、巻線の跨りが１スロットまたは跨りなしの巻装のみになり、高調波特性を向上させにくいと考えられた。逆に、高調波特性を向上させるためには、スロット数を多く設定したうえで、複数のティースに巻線を分布巻で巻き付け、巻線の跨りが複数のスロットにおよびスロットピッチよりも大きくすれば良い。しかし、環状のヨーク部の内周側から半径方向に突出するティース部に、分布巻を施そうとすると、巻線がティース部の側面を滑り、ティース部から脱落しやすいので、多大の人手を要し、分布巻を施した回転電機は大変高価なものになると考えられた。また、翻って考察すると、集中巻においても、環状のヨーク部の内周側から半径方向に突出するティース部の各々に巻線を巻こうとすると、隣接するティース部によってスロットは入り口が狭くヨーク部側で広くなっているので、スロット内全域に巻線を敷設するには、少なからず人手を要し、集中巻を施した回転電機も高価なものになっている。

そこで、本発明では、前記した問題を解決し、環状のヨーク部の内周側から半径方向に突出する複数のティースに巻線が巻き付けられており、かつ、安価な回転電機を提供し、また、そのような回転電機の製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明では、環状のヨーク部と、前記ヨーク部の内周側から前記ヨーク部の半径方向に突出する複数のティース本体部と、前記ティース本体部それぞれに前記半径方向から嵌め込まれ、前記ティース本体部の側面を覆い、前記ティース本体部の先端に設けられ前記ヨーク部の周方向に突出する鍔部を有する複数のティース鞘部と、前記ヨーク部と前記ティース鞘部で囲まれた複数のスロットに巻装された巻線とを有する回転電機であることを特徴とする。そして、前記ティース鞘部に前記巻線を巻装し、巻装された前記ティース鞘部を、前記ヨーク部の半径方向から、前記ティース本体部に嵌め込む回転電機の製造方法であることを特徴とする。

このような回転電機とその製造方法によれば、環状のヨーク部の内周側から半径方向に突出する複数のティースに巻線が巻き付けられており、かつ、安価な回転電機を提供することができ、また、そのような回転電機の製造方法を提供することができる。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る回転電機は、円環状のステータ２と、ステータ２の内側に配置され、回転軸４と一体となって回転するロータ３とを有している。ステータ２は、円環状のヨーク部５と、ヨーク部５の内周側からヨーク部５の半径方向に突出する複数のティース部６と、ヨーク部５とティース部６で囲まれた複数のスロットＳ１、Ｓ２、・・・Ｓ３５、Ｓ３６に巻装された巻線１１〜１４とを有する。

巻線１１〜１４は、分布巻で巻装され、巻線１１〜１４のスロットＳ１、Ｓ２、・・・Ｓ３５、Ｓ３６間の跨りは、スロットＳ１等のスロットピッチよりも大きくなっている。

巻線１１〜１４に流れる電流によって起磁力が発生するが、この起磁力には空間的な高調波成分が含まれる。高調波成分が大きくなると、電磁騒音や高調波損失が増大する。回転電機の高調波特性に影響の大きい高調波成分の高調波次数は、極数Ｐ当りのスロット数Ｎ１の２倍（２×Ｎ１／Ｐ）近辺となる。起磁力の高調波成分の大きさは、高調波次数に反比例することから、高調波成分の大きさを小さくして回転電機の高調波特性を良くするためには、毎相毎極あたりの固定子スロット数を多くとり、スロット数Ｎ１をなるべく大きくとれば良い。

第１の実施形態では、具体的に、例えば、スロットＳ１、Ｓ２、・・・Ｓ３５、Ｓ３６のスロット数Ｎ１を３６とし、極数Ｐを６とし、相数を３としている。極ピッチは、Ｎ１／Ｐ＝３６／６＝６により、スロットピッチの６倍となる。このため、巻線１１〜１４の跨りはスロットピッチの６倍前後となる。そして、巻線１１の＋Ｕ相部分と巻線１２の＋Ｕ相部分が２本隣り合って配置され、この隣に巻線１４の−Ｗ相部分と巻線１３の−Ｗ相部分が２本隣り合って配置され、この隣に＋Ｖ相の巻線部分が２本隣り合って配置され、この隣に巻線１２の−Ｕ相部分と巻線１１の−Ｕ相部分が２本隣り合って配置され、この隣に巻線１３の＋Ｗ相部分と巻線１４の＋Ｗ相部分が２本隣り合って配置され、この隣に−Ｖ相の巻線部分が２本隣り合って配置されている。そして、また、＋Ｕ相に戻って、−Ｖ相の隣に＋Ｕ相の巻線部分が２本隣り合って配置されている。以下、これらの配置が１２本ごとに３セット繰り返される。

巻線１１〜１４は、分布巻に属する種類の巻き方である同心巻で巻装されている。たとえば、巻線１１は、ティース部６を７本巻き込むように巻かれ、スロットの跨りはスロットピッチの７倍になっている。巻線１１は、スロットＳ２８とスロットＳ３５内に敷設されている。巻線１２は、ティース部６を５本巻き込むように巻かれ、スロットの跨りはスロットピッチの５倍になっている。巻線１２は、スロットＳ２９とスロットＳ３４内に敷設されている。巻線１３は、ティース部６を５本巻き込むように巻かれ、スロットの跨りはスロットピッチの５倍になっている。巻線１３は、スロットＳ３１とスロットＳ３６内に敷設されている。巻線１４は、ティース部６を７本巻き込むように巻かれ、スロットの跨りはスロットピッチの７倍になっている。巻線１４は、スロットＳ３０とスロットＳ１内に敷設されている。なお、巻線は巻線１１〜１４の他にも同様の巻き方で複数本巻かれているが、同心巻の理解を容易にするために、他の巻線は省略している。

第１の実施形態では、巻線１１〜１４の跨りをスロットピッチよりも大きくとることができ、かつ、スロット数Ｎ１を十分大きくすることができるので、毎相毎極あたりのスロット数を多くとれ、高調波特性を向上させることができる。

なお、ステータ２とロータ３とが入れ替わっても良い。すなわち、ロータ３を固定してステータとして、ステータ２を回転させてロータとしても良い。

図２と図３に示すように、ティース部６は、ヨーク部５の内周側からヨーク部５の半径方向に突出する複数のティース本体部２１と、ティース本体部２１それぞれにヨーク部５の半径方向の内側から外側へ向かう方向から嵌め込まれ、ティース本体部２１の側面を覆う複数のティース鞘部２２とを有している。ティース鞘部２２は、ティース本体部２１の先端に設けられヨーク部５の周方向に突出する鍔部２３を有している。巻線１３、１４は、ヨーク部５とティース鞘部２２で囲まれた複数のスロットＳ１、Ｓ２、・・・Ｓ３５、Ｓ３６に巻装されることになり、実質的には、巻線１３、１４は、ティース鞘部２２に巻かれることになる。

前記ティース本体部２１の部材は、前記ティース鞘部２２の部材とは異なっている。すなわち、ティース部６は２種類の部材で構成されている。前記ティース本体部２１と前記ティース鞘部２２は、もともと別個の部材であり、回転電機１の製造過程において、前記ティース本体部２１に前記ティース鞘部２２が嵌め込まれている。

図４（ａ）に示すように、前記ティース鞘部２２は、絶縁皮膜２５が施された磁性粉末２４を圧縮成形して形成されている。成形に際しては、バインダ２６を用いても良いし、焼結させても良い。

図４（ｂ）に示すように、前記ヨーク部５と前記ティース本体部２１は、両面に絶縁皮膜２７が施された鋼板７を複数枚積層した積層鋼板で構成されている。

これらのことにより、ティース本体部２１と巻線１３、１４の間には、ティース鞘部２２の圧粉磁心が配置されている。絶縁皮膜２５により、ティース鞘部２２は絶縁性を示すので、ティース鞘部２２と巻線１３、１４との間の絶縁膜１０を薄くして巻線１３、１４を巻装することが可能となり、巻線１３、１４の巻装スペースを広げることができるため、電気抵抗損の小さい太い巻線１３、１４を巻装でき、回転電機１の効率を向上させることができる。

図３に示すように、スロットＳ１、Ｓ２、・・・Ｓ３５、Ｓ３６には、モールド樹脂９が充填されている。このことにより、前記ティース鞘部２２は、モールド樹脂９でモールドされ、ティース鞘部２２の機械的強度および絶縁強度を増すことができる。なお、図１と図２では、煩雑にしないために、絶縁膜１０とモールド樹脂９の記載を省略している。

図２と図３に示すように、ヨーク部５とティース本体部２１は、ティース本体部２１からヨーク部５までが一枚である鋼板７を複数枚積層して一体の積層鋼板として構成されている。このように構成された積層鋼板によれば、ヨーク部５とティース本体部２１との間にギャップが生じず磁気抵抗が減少するため磁気特性を向上させることができる。

複数の前記ティース鞘部２２は、互いに離れている。特に、ティース鞘部２２の鍔部２３は、隣接するティース鞘部２２の対向する鍔部２３から離れている。このことにより、隣り合うティース鞘部２２、特に、鍔部２３から漏れる磁束が減少するため、回転電機１の効率を向上させることができる。一方、鍔部２３は、ティース鞘部２２の先端において、ヨーク部５の周方向に突出しており、ロータ３に対して対向するティース部６の対向面積を大きくし、鍔部２３を含めティース部６からロータ３へ磁束が漏れずに結合するため、回転電機１の効率を向上させることができる。

次に、本発明の第１の実施形態に係る回転電機の製造方法について説明する。

図５に示すように、まず、図４（ａ）の磁性粉末２４を圧縮成形してティース鞘部２２を形成する。ティース鞘部２２には貫通孔２８と鍔部２３が設けられる。

図６に示すように、複数の位置決め部３１が放射状に配置された冶具２９を用意する。複数のティース鞘部２２の貫通孔２８を、複数の位置決め部３１に嵌め込む。図７に示すように、冶具２９上に複数のティース鞘部２２が放射状に固定される。図示を省略したが、ティース鞘部２２の側面には、絶縁膜（図３の符号１０に相当）を巻く。

次に、巻線１３、１４を、スロットピッチよりも大きく跨るように、ティース鞘部２２に同心巻により巻装する。なお、回転電機１の設計の要請に応じて同心巻等の分布巻でなく、集中巻を施すことができる。ここで、重要なのは、同心巻を施すと、巻線１３、１４は、巻き上げられて、ティース鞘部２２の側面を滑っても、冶具２９の方向に滑り、ティース鞘部２２から脱落しないことである。そして、このような巻装には、巻線機を使用でき、人手が極力省け、製造コストが低減できることである。また、集中巻においても、ティース鞘部２２は放射状に配置され、巻線が巻かれるいわゆるスロットに相当する領域は入り口が広く奥ほど狭くなっているので、領域全域に巻線を容易に敷設することができ、人手が省け、製造コストが低減できる。そして、安価な回転電機１を提供できる。

図８に示すように、予め、積層鋼板で、ティース本体部２１とヨーク部５を一体に形成しておく。ティース本体部２１それぞれの先端が、冶具２９のそれぞれの位置決め部３１の先端に重なるように、積層鋼板を配置する。複数の巻装されたティース鞘部２２を、ヨーク部５の半径方向の外側に進行する方向に、巻装されたまま一斉に移動させ、ティース本体部２１に嵌め込む。すなわち、冶具２９の外周側に配置したティース本体部２１に、ティース鞘部２２と巻線１３、１４を外周側に膨らませながらスライドさせて、ティース鞘部２２を嵌め込む。そして、冶具２９を積層鋼板から離す。

図３に示すように、最後に、スロットＳ１、Ｓ２、Ｓ３５、Ｓ３６にモールド樹脂９を充填する。以上で、回転電機１が完成する。

冶具２９にティース鞘部２２を嵌め込み巻線１３、１４を巻装することで、巻線１３、１４の跨りをスロットＳ１、Ｓ２、Ｓ３５、Ｓ３６のスロットピッチよりも大きく巻装することが可能となる。冶具２９を使用せずティース鞘部２２がバラバラの状態で巻装すると、巻装そのものが困難になり、巻線１３、１４の跨りをスロットピッチよりも大きく巻装することは非常に困難になる。また、ティース鞘部２２をティース本体部２１に嵌め込んだ後に巻線１３、１４を巻装すると、スロットＳ１、Ｓ２、Ｓ３５、Ｓ３６の内周側が狭く巻装が困難となるため巻装コストが増大する。さらに、ティース本体部２１の内周側からティース鞘部２２と巻線１３、１４を外周側に膨らませながらティース鞘部２２をティース本体部２１に嵌め込むことができる構造であるため、ヨーク部５とティース本体部２１を一体の積層鋼板で構成することが可能となっている。ヨーク部５とティース本体部２１が一体でなく分割されていると、分割部分に空気のギャップができてしまい、磁気抵抗が増え、回転電機の磁気特性が低下してしまうが、ヨーク部５とティース本体部２１が一体に成形されているので、ギャップができずに、磁気抵抗が低減でき、回転電機の磁気特性を向上できる。

（第２の実施形態）
図９に示すように、本発明の第２の実施形態に係る回転電機は、ティース鞘部２２のそれぞれを、回転電機１の回転軸の方向に、少なくとも２個以上に分割されている点が、第１の実施形態に係る回転電機と異なっている。このように分割されたティース鞘部２２によれば、組立性が向上するため製造コストを低減することができる。また、ティース本体部２１の回転電機１の回転軸の方向の長さが、貫通孔２８の回転電機１の回転軸の方向の長さより長くて、ティース本体部２１を貫通孔２８に嵌め込めない場合であっても、ティース本体部２１の両側から挟むように分割されたティース鞘部２２を配置することで、巻線からティース本体部２１を絶縁でき、第１の実施形態と同様の効果を発揮することができる。

（第３の実施形態）
図１０に示すように、本発明の第３の実施形態に係る回転電機は、ティース鞘部２２のそれぞれを、前記ヨーク部５の周方向に、少なくとも２個以上に分割されている点が、第１の実施形態に係る回転電機と異なっている。このように分割されたティース鞘部２２によれば、組立性が向上するため製造コストを低減することができる。また、ティース本体部２１の前記ヨーク部５の周方向の幅が、貫通孔２８の前記ヨーク部５の周方向の幅より広くて、ティース本体部２１を貫通孔２８に嵌め込めない場合であっても、ティース本体部２１の両側から挟むように分割されたティース鞘部２２を配置することで、巻線からティース本体部２１を絶縁でき、第１の実施形態と同様の効果を発揮することができる。

（第４の実施形態）
図１１に示すように、本発明の第４の実施形態に係る回転電機は、巻線１１〜１４が、同心巻でなく重ね巻で巻装されている点が、第１の実施形態に係る回転電機と異なっている。重ね巻は、同心巻と同様に、分布巻の一種であり、巻線１１〜１４のスロットＳ１、Ｓ２、・・・Ｓ３５、Ｓ３６間の跨りはスロットピッチよりも大きく、高調波成分を減少させることができ、第１の実施形態と同様の効果を発揮することができる。

重ね巻では、具体的に、巻線１１は、ティース部６を５本巻き込むように巻かれ、スロットの跨りはスロットピッチの５倍になっている。巻線１１は、スロットＳ２９とスロットＳ３４内に敷設されている。巻線１２は、ティース部６を５本巻き込むように巻かれ、スロットの跨りはスロットピッチの５倍になっている。巻線１２は、スロットＳ３０とスロットＳ３５内に敷設されている。巻線１３は、ティース部６を５本巻き込むように巻かれ、スロットの跨りはスロットピッチの５倍になっている。巻線１３は、スロットＳ３１とスロットＳ３６内に敷設されている。巻線１４は、ティース部６を５本巻き込むように巻かれ、スロットの跨りはスロットピッチの５倍になっている。巻線１４は、スロットＳ３２とスロットＳ１内に敷設されている。なお、巻線は巻線１１〜１４の他にも同様の巻き方で複数本巻かれているが、重ね巻の理解を容易にするために、他の巻線は省略している。

第４の実施形態でも、巻線１１〜１４の跨りをスロットピッチよりも大きくとることができ、かつ、スロット数Ｎ１を十分大きくすることができるので、毎相毎極あたりのスロット数を多くとれ、高調波特性を向上させることができる。

（第５の実施形態）
図１２乃至図１４に示すように、本発明の第５の実施形態に係る回転電機は、前記ヨーク部５が周方向に分割されている点と、前記ティース鞘部２２がそれぞれ、隣接するティース鞘部２２と、前記鍔部２３において接続するように、一体成形されている点が、第１の実施形態に係る回転電機と異なっている。また、第５の実施形態に係る回転電機は、巻線１３〜１６が、第４の実施形態と同様に同心巻でなく重ね巻で巻装されている点が、第１の実施形態に係る回転電機と異なっている。

前記ヨーク部５は周方向に分割され、分割された前記ヨーク部５はそれぞれ前記ティース本体部２１に１つずつ面で接している。

図１３に示すように、積層鋼板のある１枚の鋼板７においては、鋼板７は、周方向に複数の分割された鋼板７１に分割される。分割された鋼板７１は、分割されたヨーク部５１と、分割されたヨーク部５１に面で接する前記ティース本体部２１を１つずつ有している。ティース本体部２１は、分割されたヨーク部５１の右端に面接触し、一体化している。分割されたヨーク部５１とティース本体部２１とは、分割後も１枚の鋼板７１として一体であるので、磁気抵抗を低減でき、磁気特性を向上することができる。

図１４に示すように、積層鋼板の図１３に示した鋼板とは異なる他の鋼板７においては、その鋼板７は、周方向に複数の分割された鋼板７２に分割される。分割された鋼板７２は、分割されたヨーク部５２と、分割されたヨーク部５２に面で接する前記ティース本体部２１を１つずつ有している。ティース本体部２１は、分割されたヨーク部５２の左端に面接触し、一体化している。分割されたヨーク部５２とティース本体部２１とは、分割後も１枚の鋼板７２として一体であるので、磁気抵抗を低減でき、磁気特性を向上することができる。

ティース本体部２１が、分割されたヨーク部５１では右端に接続し、分割されたヨーク部５２では左端に接続しているので、図１２に示すように、分割された鋼板７１に分割した鋼板７と、分割された鋼板７２に分割した鋼板７とを１枚毎あるいは数枚毎に交互に積み重ねていくことで、分割による磁気抵抗の増加を抑えることができ、磁気特性の低下を緩和できる。

また、後で説明する第５の実施形態に係る回転電機の製造方法でも説明するが、第１の実施形態の回転電機の製造方法ように、ティース鞘部２２に巻いた巻線１３〜１６を冶具２９からティース本体部２１へシフトさせないので、ティース鞘部２２に巻いた巻線１３〜１６はシフトによって半径方向外側に広がり、密に巻いた巻線が疎になることがなく、巻線１３〜１６を密に巻けば、スロットＳ１、Ｓ２、Ｓ３５、Ｓ３６に高い占有率の巻線を得ることができる。

また、第１の実施形態と異なる点として、前記ティース鞘部２２がそれぞれ、隣接するティース鞘部２２と、前記鍔部２３において接続するように、一体成形されている。前記鍔部２３と隣接し対向する鍔部２３との間には、橋梁部３２が設けられ、隣接する鍔部２３同士を隔てながら互いに固定し、全体として、隣接するティース鞘部２２同士を互いに固定し一体化している。このことによれば、ステータ２ひいては回転電機１の機械強度が増し信頼性を向上させることができる。また、後で説明する第５の実施形態に係る回転電機の製造方法でも説明するが、第１の実施形態の回転電機の製造方法ように、冶具２９を用いて複数のティース鞘部２２を放射状に配置することに換えて、第５の実施形態によれば、冶具２９を用いることなく、複数のティース鞘部２２を放射状に配置することができる。

そして、一体化を推し進め、すべてのティース鞘部２２を一体成形することにより、ステータ２ひいては回転電機１の機械強度をさらに増強でき、信頼性を向上することができる。また、一体化の範囲を、毎極毎相に限っても良い。このように構成すれば、巻線の相変わりに起因した高調波起磁力が減少して高調波特性を向上させることができる。

次に、本発明の第５の実施形態に係る回転電機の製造方法について説明する。

図１５に示すように、まず、図４（ａ）の磁性粉末２４を圧縮成形してティース鞘部２２を形成する。このとき、前記ティース鞘部２２がそれぞれ、隣接するティース鞘部２２と、前記鍔部２３において接続するように、一体成形する。ティース鞘部２２には貫通孔２８と鍔部２３と橋梁部３２が設けられる。橋梁部３２は、隣り合うティース鞘部２２の対向する鍔部２３に設けられ、複数のティース鞘部２２を放射状に配置しながら一体化する。なお、複数のティース鞘部２２を、ヨーク部５の全周にわたり一体に生成する。図１５では、ティース鞘部２２を３個分しか記載していないが、実際は、全周にわたり一体に生成している。このように、一体化することで、第１の実施形態の回転電機の製造方法ように、冶具２９を用いて複数のティース鞘部２２を放射状に配置することに換えて、冶具２９を用いることなく、複数のティース鞘部２２を放射状に配置することができる。図示を省略したが、ティース鞘部２２の側面には、絶縁膜（図１３の符号１０に相当）を巻く。

図１６に示すように、巻線１３〜１６を、第１の実施形態と同様に、スロットピッチよりも大きく跨らせながら、ティース鞘部２２に第４の実施形態の重ね巻により巻装する。

図１７に示すように、予め、分割された鋼板７１を複数枚形成しておく。同様に、図１４に示す分割された鋼板７２も複数枚形成しておく。なお、分割された鋼板７２は、分割された鋼板７１を裏返すことで得ることができる。分割された鋼板７１のみを製造し、分割された鋼板７１を分割された鋼板７２に転用することで、資材管理が容易になり製造コストを低減することができる。

次に、複数の分割された鋼板７１を、ヨーク部５の半径方向の内側に進行する方向に移動させ、複数の巻装されたティース本体部２１の貫通孔２８に、ティース本体部２１を嵌め込む。ここで、重要なのは、第１の実施形態の回転電機の製造方法のように、冶具２９の外周側に配置したティース本体部２１に、ティース鞘部２２と巻線１３〜１６を外周側に膨らませながらスライドさせていないので、密に巻いた巻線がスライドによって疎になることがなく、巻線１３〜１６を密に巻けば、スロットＳ１、Ｓ２、・・・Ｓ３５、Ｓ３６に高い占有率の巻線を得ることができる。

図１３に示すように、最後に、スロットＳ１、Ｓ２、・・・Ｓ３５、Ｓ３６にモールド樹脂９を充填する。以上で、回転電機１が完成する。

複数のティース鞘部２２を全周にわたり一体に生成することで、巻線１３〜１６の跨りをスロットＳ１、Ｓ２、・・・Ｓ３５、Ｓ３６のスロットピッチよりも大きく巻装することが可能となる。一体化せずに複数のティース鞘部２２がバラバラの状態で巻装すると、巻装そのものが困難になり、巻線１３〜１６の跨りをスロットピッチよりも大きく巻装することは非常に困難になる。

（第６の実施形態）
図１８に示すように、本発明の第６の実施形態に係る回転電機は、前記ティース鞘部２２が前記ティース本体部２１から抜けないように、前記ティース鞘部２２を前記ヨーク部５に固定する固定機構部３３を有している点が、第１の実施形態に係る回転電機と異なっている。また、第６の実施形態に係る回転電機は、巻線１３〜１６が、第４の実施形態と同様に同心巻でなく重ね巻で巻装されている点が、第１の実施形態に係る回転電機と異なっている。固定機構部３３は、前記ティース鞘部２２に固定され、前記ヨーク部５に引っ掛けられる爪部３４と、前記ヨーク部５の内周面に設けられ、前記爪部３４を差し込んで引っ掛ける支持部３５とを有している。支持部３５は、前記ヨーク部５の内周面に設けられ、内部に段差を有する溝である。固定機構部３３によれば、ティース鞘部２２がヨーク部５の内周側に抜けることの防止になる。

支持部３５がヨーク部５に設けられるので、支持部３５に引っ掛ける爪部３４は、ヨーク部５の内部に設けられることになる。したがって、爪部３４は、ヨーク部５の内周面よりも外周側に配置されることになる。すなわち、スロットＳ１、Ｓ２、・・・Ｓ３５、Ｓ３６の深さよりも爪部３４を含めたティース鞘部２２の高さの方が高くなる。図１９に示すように、回転電機の製造方法の巻線１３〜１６の巻装の工程において、ティース鞘部２２の高さが高いので、巻線１３〜１６の巻装用のスペースを大きくとることができ、爪部３４の分だけ、多くの巻線１３〜１６を巻くことができる。このことが重要になるのは、第１の実施形態の回転電機の製造方法のように、冶具２９の外周側に配置したティース本体部２１に、ティース鞘部２２と巻線１３〜１６を外周側に膨らませながらスライドさせるときである。巻線１３〜１６が外周側に膨らんでも、爪部３４に巻かれた巻線がスロットＳ１、Ｓ２、Ｓ３５、Ｓ３６内に押し込まれるので、巻線１３〜１６をスロットＳ１、Ｓ２、・・・Ｓ３５、Ｓ３６内に密に巻装することができる。スロットＳ１、Ｓ２、・・・Ｓ３５、Ｓ３６に高い占有率の巻線１３〜１６を得ることができ、回転電機１の効率を向上させることが可能となる。

（第７の実施形態）
図２０乃至図２２に示すように、本発明の第７の実施形態に係る回転電機は、固定機構部３３がヨーク部５の外周面およびその近傍に設けられている点が、第６の実施形態に係る回転電機と異なっている。また、第７の実施形態に係る回転電機は、巻線１３〜１６が、第４の実施形態と同様に同心巻でなく重ね巻で巻装されている。固定機構部３３を構成する爪部３４は、前記ティース鞘部２２に固定され、前記ヨーク部５の外周面まで伸び、その外周面に引っ掛けられている。したがって、その外周面がそのまま支持部３５を兼ねている。支持部３５としての特別な加工は不要である。また、第６の実施形態と同様に、ティース鞘部２２がヨーク部５の内周側に抜けることを防止することができる。

また、爪部３４はヨーク部５の外周面の近傍まで延びていることになるので、伸びた爪部３４の分だけ、さらに多くの巻線１３〜１６を巻くことができる。そして、最終的に巻線１３〜１６をスロットＳ１、Ｓ２、Ｓ３５、Ｓ３６内に押し込むことにより、スロットＳ１、Ｓ２、・・・Ｓ３５、Ｓ３６内に高密度に巻装することができる。

（第８の実施形態）
図２３と図２４に示すように、本発明の第８の実施形態に係る回転電機は、ヨーク部５の外周面に設置した回転軸方向に切り欠かれた切り欠き３６内に爪部３４を配置して、切り欠き３６の底部に爪部３４を引っ掛けている点が、第７の実施形態に係る回転電機と異なっている。このことにより、爪部３４を、ヨーク部５の最外周面よりも内側にすることができ、ヨーク部５と回転電機１のフレームを密着させることができる。ヨーク部５と回転電機１のフレームとの間の伝熱性が上がり、冷却性能を高めることができる。

（第９の実施形態）
図２５と図２６に示すように、本発明の第９の実施形態に係る回転電機は、ヨーク部５の外径を回転軸方向の両端部のみ小さくする周方向の切り欠き３７内に爪部３４を配置して、切り欠き３７の底部に爪部３４を引っ掛けている点が、第７の実施形態に係る回転電機と異なっている。このことにより、第８の実施形態と同様に、爪部３４を、ヨーク部５の最外周面よりも内側にすることができ、ヨーク部５と回転電機１のフレームを密着させることができる。ヨーク部５と回転電機１のフレームとの間の伝熱性が上がり、冷却性能を高めることができる。

（第１０の実施形態）
本発明の第１０の実施形態に係る回転電機は、図１５に示すような、複数のティース鞘部２２が一体成形されている場合に適用される。

図２７は、複数のティース鞘部２２を、回転軸から半径方向に眺めた図である。図２７に示すように、本発明の第１０の実施形態に係る回転電機は、スロットＳ１、Ｓ２、Ｓ３５、Ｓ３６が、ティース鞘部２２の鍔部２３と隣接するティース鞘部２２の鍔部２３と橋梁部３２とに囲まれたスロット開口部３８を有する点において、第５の実施形態に係る回転電機と異なっている。このように、第５の実施形態の全閉スロット構造から、第１０の実施形態の半閉スロット構造にすることにより、鍔部２３から隣接する鍔部２３に漏れる磁束が減少するため磁気特性を向上させることができる。

第１の実施形態に係る回転電機の回転軸より上側の斜視図である。 第１の実施形態に係る回転電機のステータの要部を拡大した斜視図である。 図２のＡ−Ａ方向の断面図である。 （ａ）はティース鞘部の任意の場所での断面の拡大図であり、（ｂ）はティース本体部の任意の場所での回転軸と平行な平面で切った断面の拡大図である。 ティース鞘部の斜視図であり、第１の実施形態に係る回転電機の製造方法における製造途中の回転電機の斜視図である。 図２のＡ−Ａ方向に対応するティース鞘部と冶具の断面図であり、第１の実施形態に係る回転電機の製造方法における製造途中の回転電機の断面図（その１）である。 図２のＡ−Ａ方向に対応するティース鞘部と冶具の断面図であり、第１の実施形態に係る回転電機の製造方法における製造途中の回転電機の断面図（その２）である。 図２のＡ−Ａ方向に対応するヨーク部とティース本体部とティース鞘部と冶具の断面図であり、第１の実施形態に係る回転電機の製造方法における製造途中の回転電機の断面図（その３）である。 第２の実施形態に係る回転電機のティース鞘部の斜視図である。 第３の実施形態に係る回転電機のティース鞘部の斜視図である。 第４の実施形態に係る回転電機の回転軸より上側の斜視図である。 第５の実施形態に係る回転電機のステータの要部を拡大した斜視図である。 図１２のＢ−Ｂ方向の断面図である。 図１２のＣ−Ｃ方向の断面図である。 ティース鞘部の斜視図であり、第５の実施形態に係る回転電機の製造方法における製造途中の回転電機の斜視図である。 図１２のＢ−Ｂ方向に対応するティース鞘部の断面図であり、第５の実施形態に係る回転電機の製造方法における製造途中の回転電機の断面図（その１）である。 図１２のＢ−Ｂ方向に対応するヨーク部とティース本体部とティース鞘部の断面図であり、第５の実施形態に係る回転電機の製造方法における製造途中の回転電機の断面図（その２）である。 第６の実施形態に係る回転電機のステータの要部の図２のＡ−Ａ方向の断面に相当する断面図である。 図２のＡ−Ａ方向に対応するティース鞘部と冶具の断面図であり、第６の実施形態に係る回転電機の製造方法における製造途中の回転電機の断面図である。 第７の実施形態に係る回転電機のステータの要部を拡大した斜視図である。 図２０の方向Ｄからの側面図である。 図２１のＥ−Ｅ方向の断面図である。 第８の実施形態に係る回転電機のステータの要部を拡大した図２０の方向Ｄに相当する方向からの側面図である。 図２３のＦ−Ｆ方向の断面図である。 第９の実施形態に係る回転電機のステータの要部を拡大した図２０の方向Ｄに相当する方向からの側面図である。 図２５のＧ−Ｇ方向の断面図である。 第１０の実施形態に係る回転電機の複数のティース鞘部の回転軸から半径方向に眺めた側面図である。

符号の説明

１ 回転電機
２ ステータ
４ 回転軸
５ ヨーク部
６ ティース部
７ 鋼板
９ モールド樹脂
１０ 絶縁膜
１１乃至１６ 巻線
２１ ティース本体部
２２ ティース鞘部
２３ 鍔部
２４ 磁性粉末
２５ 絶縁皮膜
２７ 絶縁皮膜
３２ 橋梁部
３３ 固定機構部
３４ 爪部
３５ 支持部
３８ スロット開口部

Claims (20)

1. 環状のヨーク部と、
   前記ヨーク部の内周側から前記ヨーク部の半径方向に突出する複数のティース本体部と、
   前記ティース本体部それぞれに前記半径方向から嵌め込まれ、前記ティース本体部の側面を覆い、前記ティース本体部の先端に設けられ前記ヨーク部の周方向に突出する鍔部を有する複数のティース鞘部と、
   前記ヨーク部と前記ティース鞘部で囲まれた複数のスロットに巻装された巻線とを有することを特徴とする回転電機。
2. 前記ティース本体部の部材は、前記ティース鞘部の部材とは異なっていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記ヨーク部と前記ティース本体部は、積層鋼板で構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機。
4. 前記ティース鞘部は、絶縁皮膜が施された磁性粉末を圧縮成形して形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
5. 前記ヨーク部と前記ティース本体部は、前記ティース本体部から前記ヨーク部までが一枚である鋼板を複数枚積層して構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
6. 前記ヨーク部は周方向に分割され、分割された前記ヨーク部は前記ティース本体部に１つずつ接することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の回転電機。
7. 前記巻線は、分布巻で巻装され、前記巻線の前記スロット間の跨りは、前記スロットのスロットピッチよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の回転電機。
8. 前記巻線は、重ね巻で巻装されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の回転電機。
9. 前記巻線は、同心巻で巻装されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の回転電機。
10. 前記ティース鞘部のそれぞれを、少なくとも２個以上に分割していることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の回転電機。
11. 前記ティース鞘部のそれぞれを、前記回転電機の回転軸の方向に、少なくとも２個以上に分割していることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の回転電機。
12. 前記ティース鞘部のそれぞれを、前記ヨーク部の周方向に、少なくとも２個以上に分割していることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の回転電機。
13. 前記ティース鞘部はそれぞれ、隣接する前記ティース鞘部と、前記鍔部において接続するように、一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の回転電機。
14. 前記ティース鞘部はそれぞれ、隣接する前記ティース鞘部と、前記鍔部において接続するように、毎相毎極に一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の回転電機。
15. すべての前記ティース鞘部は、隣接する前記ティース鞘部と、前記鍔部において接続するように、一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の回転電機。
16. 前記ティース鞘部が前記ティース本体部から抜けないように、前記ティース鞘部を前記ヨーク部に固定する固定機構部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の回転電機。
17. 前記固定機構部は、
    前記ティース鞘部に固定され、前記ヨーク部に引っ掛けられる爪部と、
    前記ヨーク部に設けられ、前記爪部を引っ掛ける支持部とを有していることを特徴とする請求項１６に記載の回転電機。
18. 前記ティース鞘部は、モールド樹脂でモールドされていることを特徴とする請求項１乃至請求項１７のいずれか１項に記載の回転電機。
19. 前記ティース鞘部の前記鍔部と隣接する前記ティース鞘部の前記鍔部との間には、前記ティース鞘部の前記鍔部と隣接する前記ティース鞘部の前記鍔部とを隔てる橋梁部が設けられ、
    前記スロットは、前記ティース鞘部の前記鍔部と隣接する前記ティース鞘部の前記鍔部と前記橋梁部とに囲まれたスロット開口部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１８のいずれか１項に記載の回転電機。
20. 環状のヨーク部と、
    前記ヨーク部の内周側から前記ヨーク部の半径方向に突出する複数のティース本体部と、
    前記ティース本体部の先端に設けられ前記ヨーク部の周方向に突出する鍔部を有する複数のティース鞘部と、
    前記ヨーク部と前記ティース鞘部で囲まれた複数のスロットに巻装された巻線とを有する回転電機の製造方法において、
    前記ティース鞘部に前記巻線を巻装し、
    巻装された前記ティース鞘部を、前記ヨーク部の半径方向から、前記ティース本体部に嵌め込むことを特徴とする回転電機の製造方法。

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