JP2008295147A - 固定子の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機を小型化することができ、且つ、コイル表面の健全性が高い固定子の製造方法及び製造装置を提供する。
【解決手段】筒状に形成された固定子鉄心１０と、導線を巻き回して形成されたコイル２０と、を有する固定子を製造するための固定子の製造方法であり、第１工程においては、固定子鉄心１０の内周部において軸方向に沿って溝状に形成され且つ周方向に配置された複数のスロット１０ｓへ、コイル２０が取り付けられた状態とする。第２工程においては、コイルエンド部２０ｅに対して押圧力を与えるための押圧機構５０、及び、固定子鉄心１０の少なくともいずれか一方を、押圧機構５０と固定子鉄心１０とで周方向への相対的な回転速度差が生じるように回転させつつ、押圧機構５０によってコイルエンド部２０ｅを軸方向について押圧する。
【選択図】図８

Description

本発明は、筒状に形成された固定子鉄心と導線を巻き回して形成されたコイルとを有する固定子を製造するための固定子の製造方法及び製造装置に関する。

回転電機の固定子は、例えば特許文献１、２に開示されているようなものであり、筒状に形成された固定子鉄心と、導線（コイル素線、巻線）を巻き回して形成されたコイルと、を有する。そして、この固定子においては、コイルの導線が、固定子鉄心の内周部において軸方向に沿って溝状に形成され且つ周方向に配置された複数のスロットへと巻き回されることで、コイルが固定子鉄心に取り付けられた状態となっている。

上記のような固定子においては、コイルの一部が固定子鉄心から軸方向について突出した状態となっており、この部分はコイルエンド部と呼ばれる。コイルエンド部は、固定子鉄心内周部のスロット間の渡り線部となっており、スロットから軸方向外側へ突出してコイルエンド部で折り返された導線が、再び軸方向内側へ戻るような構成となっている。

ところで、コイルの各導線の間には、導線同士の干渉を防止するための間隙が設けられており、その分だけコイルエンド部の軸方向高さが増大していることになる。特許文献１、２には、回転電機を小型化するために、このコイルエンド部に対して軸方向に押圧力を与え、コイルエンド部の軸方向高さを低くすることにより、固定子の全高を低くする技術が開示されている。
特開２００４−３６４４７０号公報 特開２００４−４０８９７号公報

しかし、コイルエンド部は渡り線部であるために、コイルエンド部の巻線方向が、全体的に周方向に沿ったものとなっている。そのため、上記のコイルエンド部に対して軸方向に押圧力を与えることのみによってコイルエンド部を圧縮しようとした場合、押圧装置等とコイル表面との間の摩擦等によって、コイル表面に疵等の損傷が生じてしまう。そのため、回転電機を小型化する際に、コイルの健全性を確保することができない。

そこで、本発明の目的は、回転電機を小型化することができ、且つ、コイル表面の健全性が高い固定子の製造方法及び製造装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

上記の目的を達成するために、本発明に係る固定子の製造方法は、筒状に形成された固定子鉄心と、導線を巻き回して形成されたコイルと、を有する固定子の製造方法である。そして、前記固定子鉄心の内周部において軸方向に沿って溝状に形成され且つ周方向に配置された複数のスロットへ、前記コイルが取り付けられた状態とする第１工程と、前記軸方向について前記コイルが前記固定子鉄心から突出した部分であるコイルエンド部に対して押圧力を与えるための押圧機構、及び、前記固定子鉄心の少なくともいずれか一方を、前記押圧機構と前記固定子鉄心とで前記周方向への相対的な回転速度差が生じるように回転させつつ、前記押圧機構によって前記コイルエンド部を前記軸方向について押圧する第２工程と、を有する。

この構成によると、コイルエンド部の巻線方向にあわせて、押圧機構又は固定子鉄心を回転させながら、押圧機構によってコイルエンド部を軸方向について押圧することにより、コイルエンド部の軸方向高さが低く、且つ、コイル表面に疵等の外部損傷が少ない固定子が得られる。そのため、回転電機を小型化することができ、且つ、コイル表面の健全性が高い固定子を製造することができる。

なお、ここでの「回転速度」には、押圧機構及び固定子鉄心のいずれか一方において、回転速度が「０」となる場合も含むものとする。

また、圧縮前のコイルエンド部においては、導線同士の干渉を防止するためにコイル間に間隙がある。そのため、導線に弛みがある場合に、コイルエンド部に対して軸方向に押圧すると、導線の弛みが逃げることがなく、弛みがあるまま押圧・圧縮されてしまい、導線に不自然な力が加えられ得る。しかし、本発明のように回転方向の力をコイルエンド部に与えることによって、導線の弛みが巻線方向へ逃げるために、導線の弛みを取りつつ押圧することで、導線に不自然な力が加えられることがない。そのため、コイル表面の外部損傷が少なくなる。

また、別の観点において上記の目的を達成するために、本発明に係る固定子の製造装置は、筒状に形成された固定子鉄心と、導線を巻き回して形成されたコイルと、を有する固定子を製造するための固定子の製造装置であって、前記固定子鉄心の内周部において軸方向に沿って溝状に形成され且つ周方向に配置された複数のスロットへ、前記コイルが取り付けられた状態とする固定子組立機構と、前記軸方向について前記コイルが前記固定子鉄心から突出した部分であるコイルエンド部に対して、前記軸方向についての押圧力を与える押圧機構と、前記押圧機構及び前記固定子鉄心の少なくともいずれか一方を、前記押圧機構と前記固定子鉄心とで前記周方向への相対的な回転速度差が生じるように回転させる回転機構と、を有する。

この構成によると、回転電機を小型化することができ、且つ、コイル表面の健全性が高い固定子を製造することができる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

（固定子の全体構成について）
まず、図１を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る固定子の全体構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る固定子の斜視概略図である。

本実施形態に係る固定子１は、回転電機（発電機、電動機）に用いられるもので、図１に示すように、筒状に形成された固定子鉄心１０と、導線を巻き回して形成されたコイル２０と、を有して構成されている。そして、固定子１において、コイル２０は、その部分であって、固定子鉄心１０から軸方向（図１の矢印参照）について両側に突出した（はみ出した）コイルエンド部２０ｅ、２０ｆを有している。また、このコイルエンド部２０ｅ、２０ｆを圧縮することで、コイルエンド部２０ｅ、２０ｆの軸方向高さ（図１のｈ参照）は、圧縮前の状態の軸方向高さよりも低くなっている。

（固定子鉄心）
次に、図２、３を用いて固定子鉄心１０の構成について説明する。図２は、固定子鉄心１０を示す斜視概略図であり、図３は、図２の固定子鉄心の上面概略図である。

固定子鉄心１０は、複数の環状鋼板を軸方向に積層することで筒状に形成されているもので、図２、３に示すように、固定子鉄心１０の内周部１０ｉには、複数のスロット１０ｓが形成されている（本実施形態においては、１２個のスロット１０ｓが設けられている）。スロット１０ｓは、固定子鉄心１０の軸方向（図３の紙面に垂直な方向。図３参照）に沿って溝状に形成されているもので、且つ、それぞれが周方向に配置されたものである。そして、コイル２０の導線はこのスロット１０ｓに巻き回されることになる。なお、図２では、スロット１０ｓを簡略化して示している。

（コイル）
次に、図４を用いてコイル２０について説明する。図４は、コイル２０の斜視概略図である。本実施形態において、コイル２０は、固定子鉄心１０の外部で予め巻き回して形成され、その後、固定子鉄心１０の内部へと取り付けられるものである。

図４に示すように、コイル２０は、複数の導線２０ａを巻き回すことで形成されている。そして、コイル２０は、図に示すように、全体としては筒状となっている。導線２０ａとしては、例えば銅線にポリアミドイミド被膜を施したＨ種２２０度耐熱線等が用いられる。また、図示しないが、コイル２０には、電源に接続されるリード線等が接続されている。なお、図４では、導線２０ａを簡略化して示している。

（コイルが固定子鉄心に取り付けられた状態について）
次に、固定子鉄心１０へコイル２０が取り付けられた状態について、図３、５、６を参照しながら説明する。図５は、固定子鉄心１０へコイル２０が取り付けられた状態における斜視概略図であり、図６は図５の固定子鉄心１０及びコイル２０の上面概略図である。

コイル２０が固定子鉄心１０へ取り付けられた状態においては、コイルエンド部２０ｅ、２０ｆでは、図３のスロット１０ｓに対して、導線２０ａが、ＵからＸ、ＶからＹ、ＷからＺ、というように巻き回され、三相分布巻線を形成している。その結果、図５、６に示すように、コイルエンド部２０ｅ、２０ｆでは、導線２０ａが各スロット１０ｓの軸方向端部同士を連絡するように巻き回され、コイルエンド部２０ｅ、２０ｆは、スロット１０ｓ間の渡り線部となる。そして、コイル２０においては、導線２０ａが、スロット１０ｓから軸方向外側へ突出してコイルエンド部２０ｅで折り返され、再び軸方向内側へ戻り、別のスロット１０ｓから反対方向の外側へ突出して反対側のコイルエンド部２０ｆで折り返され、再び軸方向内側へ戻る、というように巻き回されている。ここで、図６に矢印で示しているように、コイルエンド部２０ｅ（２０ｆ）においては、導線２０ａの巻線方向が、全体的に固定子鉄心１０の周方向に沿っていることが分かる。

また、コイル２０の各導線２０ａの間には、導線２０ａ同士の干渉を防止するための間隙（図示せず）が設けられており、その分だけコイルエンド部２０ｅ、２０ｆの軸方向高さが増大していることになる。ここで、この状態（圧縮前状態）におけるコイルエンド部２０ｅ、２０ｆの高さをｈｏとする（図５参照）。

（固定子の製造装置）
次に、本実施形態に係る固定子１を製造するための固定子の製造装置について、図７、８を用いて説明する。図７は、コイル２０が固定子鉄心１０のスロットへ取り付けられる状態を示す斜視説明概略図であり、図８は、コイルエンド２０ｅ部が圧縮される状態を示す斜視説明概略図である。

本実施形態において、固定子の製造装置２は、固定子組立機構３０と、押圧機構５０と、回転機構６０と、を有して構成されている。また、これらの製造装置は、図示しないコンピュ−タ等の制御機構に接続されており、予めプログラミングされた運転条件に従って自動的に、又は、オペレータからの入力指示を待って、制御機構からの指示により適宜動作するように構成されている。以下、固定子の製造装置２のそれぞれについて具体的に説明する。

（固定子組立機構）
固定子組立機構３０は、固定子鉄心１０のスロット１０ｓへ、コイル２０が取り付けられた図５、６の状態とするためのものである。そして、図７に示すように、固定子組立機構３０は、把持部３０ｆ、アーム部３０ａを有しており、把持部３０ｆによりコイル２０を把持でき、アーム部３０ａのスライド動作によって、コイル２０を軸方向（図の上下方向）に移動できるように構成されている。そして、把持部３０ｆの移動先に固定子鉄心１０を配置し、固定子組立機構３０のスライド方向と、固定子鉄心１０の軸方向とを一致させることで、コイル２０を把持して、コイル２０を固定子鉄心１０の内部へと挿入することが可能となる。その結果、図５、６に示すような、固定子鉄心１０のスロット１０ｓへコイル２０が取り付けられた状態となる。

本実施形態では、固定子組立機構をこのようなものとしているが、固定子鉄心１０のスロット１０ｓへコイル２０が取り付けられた状態とするものであれば異なる構成のものであってもよく、例えば、スロット１０ｓへ直接導線を巻き回していくような巻線機が用いられてもよい。このような巻線機を用いる場合、巻線機によって固定子鉄心１０の内部へ導線が挿入された後、スロット１０ｓへ導線が巻き回され、それにより固定子鉄心１０のスロット１０ｓへコイルが取り付けられた状態となる。このように、巻線機を用いて、直接導線を巻き回す方法により得られる固定子鉄心１０及びコイルの構成は、上記の実施形態のように、外部で予め巻き回して形成されたコイル２０を、固定子鉄心１０の内部へ取り付ける方法により得られる固定子鉄心１０及びコイル２０の構成と同様のものとなる（後述する第２実施形態参照）。

（押圧機構）
押圧機構５０は、コイルエンド部２０ｅに対して、固定子鉄心１０の軸方向についての押圧力を与えるためのものである。本実施形態において、押圧機構５０は、回転押圧部５０ｂを有して構成されている（図８参照）。

回転押圧部５０ｂは円柱状に形成されており、押圧面５０ｓを有している。また、回転押圧部５０ｂは、図示しない押圧力発生装置と接続されており、押圧機構５０は、回転押圧部５０ｂがその軸方向に沿って移動できるように構成されている（図８の矢印Ａ参照）。そして、回転押圧部５０ｂとコイルエンド部２０ｅとが接触した後、さらに回転押圧部５０ｂが固定子鉄心１０の軸方向に沿って前進移動することで、回転押圧部５０ｂの押圧面５０ｓにより、コイルエンド部２０ｅに対して、軸方向についての押圧力が与えられる。なお、ここではコイルエンド部２０ｅの押圧についてのみ説明しているが、反対側のコイルエンド部２０ｆも同様に押圧される（コイルエンド部２０ｆの押圧については、説明を省略する）。

（回転機構）
回転機構６０は、回転押圧部５０ｂを、周方向へ回転させるためのものである。本実施形態において、回転機構６０は、固定支持部６０ａと、軸６０ｂとを有して構成されている。そして、回転機構６０の軸６０ｂの一端は、回転押圧部５０ｂに固定接続されており、図示しない他端は、図示しない回転力発生装置（モータ等）に接続されている。そして、回転機構６０は、軸６０ｂがその周方向に回転できるように構成されている。

固定支持部６０ａは、図５、６に示すような、スロット１０ｓへコイル２０が取り付けられた状態の固定子鉄心１０を、回転しないように、且つ、軸方向押圧力に耐えられるように固定しつつ、下方から支持するものであり、基部に対して固定設置されている。ここで、固定支持部６０ａ表面は、固定子鉄心１０との間で回転方向（周方向）の滑りが生じにくいように、摩擦係数の高い材質の層がコーティングされていたり、ローレット加工が施されていたりすることが望ましい。また、固定支持部６０ａには、固定子鉄心１０の端部を軸方向について支持するための受け部６０ｔが設けられており、これにより、コイルエンド部２０ｅが軸方向押圧力を受けても、固定子鉄心１０は、受け部６０ｔによって軸方向についての移動量が規制される。

また、回転押圧部５０ｂ及び軸６０ｂは、その軸方向が、固定支持部５０ａ上に固定された固定子鉄心１０の軸方向と一致するように配置されている。そして、回転機構６０の軸６０ｂの回転により、回転押圧部５０ｂが図のように固定子鉄心１０の周方向に回転する（図８の矢印Ｂ参照）。その結果、押圧機構５０（回転押圧部５０ｂ）と固定子鉄心１０とで、周方向への相対的な回転速度差が生じるように（周方向への回転速度が異なるように）、押圧機構５０（回転押圧部５０ｂ）が回転する。

なお、ここでの「回転速度」には、押圧機構５０及び固定子鉄心１０のいずれか一方において、回転速度が「０」となる場合も含む。ここでは、固定子鉄心１０の回転速度が（ほぼ）０であり、押圧機構５０の回転速度が軸６０ｂの回転速度となるために、押圧機構５０と固定子鉄心１０とで、周方向への相対的な回転速度差が生じていることになる。

（回転動作及び押圧動作について）
そして、固定子の製造装置２においては、以上のように、固定子鉄心１０の軸方向に沿って、固定支持された固定子鉄心１０及びコイル２０の方向へ回転押圧部５０ｂが移動し（図８の矢印Ａ参照）、且つ、回転押圧部５０ｂが周方向に回転することで（図８の矢印Ｂ参照）、押圧機構５０が、押圧機構５０（回転押圧部５０ｂ）と固定子鉄心１０（及びコイル２０）とで周方向への相対的な回転速度差が生じるように回転しつつ、押圧機構５０がコイルエンド部２０ｅを固定子鉄心１０の軸方向について押圧する。

（製造方法）
次に、本実施形態に係る固定子１を製造するための、固定子の製造方法について説明する。

（コイル形成工程）
まず、導線を巻き回してコイル２０を形成する（コイル形成工程。図４参照）。

（第１工程）
次に、固定子組立機構３０を用いて、固定子鉄心１０へコイル２０を挿入し、固定子鉄心１０へコイル２０を取り付ける（第１工程。図７参照）。この第１工程により、固定子鉄心１０の内周部のスロット１０ｓへコイル２０が取り付けられた状態となる（図５、６参照）。

（第２工程）
次に、回転機構６０（軸６０ｂ）を用いて、回転押圧部５０ｂを、固定子鉄心１０の周方向へ回転させつつ、押圧機構５０（回転押圧部５０ｂ）によって、コイルエンド部２０ｅを固定子鉄心１０の軸方向について押圧する（第２工程。図８参照）。すなわち、上記のように回転押圧部５０ｂ（回転速度：軸６０ｂの回転速度）と、固定子鉄心１０（回転速度：（ほぼ）０）とで、周方向への相対的な回転速度差が生じるように、回転押圧部５０ｂ（押圧機構５０）を回転させつつ、コイルエンド部２０ｅを、固定子鉄心１０の軸方向について押圧している。

以上のようにして、図１の固定子１を製造することができる。ここで、図１の固定子１は、本発明の固定子の製造方法によりコイルエンド部２０ｅ、２０ｆが圧縮された後のものであるが、ここでのコイルエンド部２０ｅ、２０ｆの軸方向高さｈは、圧縮前のコイルエンド部２０ｅ、２０ｆの軸方向高さｈｏ（図５参照）に比べて低くなっている（ｈ＜ｈｏ）。そのため、圧縮前に比べて全高が低くなっている。

（効果）
コイルエンド部２０ｅは渡り線部であるために、コイルエンド部２０ｅの巻線方向が、全体的に周方向に沿ったものとなっている（図６等参照）。そのため、コイルエンド部２０ｅに対して軸方向に押圧力を与えることのみによってコイルエンド部２０ｅを圧縮しようとした場合、回転押圧部５０ｂとコイル２０の表面との間の摩擦等によって、コイル２０表面（導線２０ａの表面）に疵等の損傷が生じてしまう。そのため、回転電機を小型化する際に、コイルの健全性を確保することができない。そこで、本実施形態に係る製造方法（製造装置）を用いることで、コイルエンド部２０ｅ（２０ｆ）の巻線方向にあわせて、押圧機構５０（又は固定子鉄心１０）を回転させながら、回転押圧部５０ｂによってコイルエンド部２０ｅ（２０ｆ）を軸方向について押圧することにより、導線間の間隙が減少し、コイルエンド部２０ｅ（２０ｆ）の軸方向高さが低く（すなわち、固定子の全高が低く）、且つ、コイル表面に疵等の外部損傷が少ない固定子１が得られる。そのため、回転電機を小型化することができ、且つ、コイル表面の健全性が高い固定子１を製造することができる。

また、圧縮前のコイルエンド部２０ｅ、２０ｆにおいて導線２０ａに弛みがある場合に、コイルエンド部２０ｅ、２０ｆに対して軸方向に押圧すると、導線２０ａの弛みが逃げることがなく、弛みがあるまま押圧・圧縮されてしまい、導線２０ａに不自然な力が加えられ得る。しかし、本実施形態に係る製造方法（製造装置）を用いて、押圧力に加えて回転方向の力をコイルエンド部２０ｅ、２０ｆに与えることによって、導線２０ａの弛みが巻線方向へ逃げるために、導線２０ａの弛みを取りつつ押圧することが可能となり、巻線方向に沿った自然な力が導線２０ａに加えられる。そのため、導線２０ａに不自然な力が加えられることがなく、コイル表面の外部損傷が少なくなる。

（第１変形例）
次に、上記の実施形態に係る固定子の製造方法及び製造装置の第１変形例について、図９を参照しながら、上記の実施形態と異なる部分を中心に説明する。図９は第１変形例に係る固定子の製造装置を示す斜視説明概略図である。なお、上記の実施形態と同様の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

本変形に係る固定子の製造装置１０２は、（固定子組立機構３０と）押圧機構１５０と、回転機構１６０と、を有して構成されている。ここで、押圧機構１５０は、押圧部１５０ｂを有して構成されている。また、押圧部１５０ｂは円柱状に形成されており、押圧面１５０ｓを有している。そして、押圧機構１５０は、押圧部１５０ｂがその軸方向に沿って移動できるように構成されている（図９の矢印Ａ参照）。

また、回転機構１６０は、固定子鉄心１０を、周方向へ回転させるためのものであり、固定台１６０ｄと、円柱形状を有する二つのローラ１６０ｒ、１６０ｒと、を有して構成されている。また、ローラ１６０ｒ、１６０ｒは、回転軸を中心にその周方向へ回転可能となるように固定台１６０ｄの上部へ設置されている。そして、固定子鉄心１０は、ローラ１６０ｒ、１６０ｒの回転軸の軸方向が、固定子鉄心１０の軸方向に一致するように、回転機構１６０の上部へ設置され、ローラ１６０ｒ、１６０ｒが回転することによって、固定子鉄心１０（及びコイル２０）が（固定子鉄心１０の）周方向に回転するようになっている（図９の矢印Ｃ参照）。

これにより、コイルエンド部２０ｅ（２０ｆ）の巻線方向にあわせて、回転機構１６０のロ−ラ１６０ｒ、１６０ｒを回転させながら、押圧部１５０ｂによってコイルエンド部２０ｅ（２０ｆ）を固定子鉄心１０の軸方向について押圧することになる。すなわち、固定子の製造装置１０２においては、押圧機構１５０（回転速度：０）と、固定子鉄心１０（回転速度：ローラ１６０ｒ、１６０ｒの回転速度）とで、周方向への相対的な回転速度差が生じるように、固定子鉄心１０が回転しつつ、押圧機構１５０がコイルエンド部２０ｅ（２０ｆ）を固定子鉄心１０の軸方向について押圧する。

そして、固定子の製造方法の第２工程においては、回転機構１６０（ローラ１６０ｒ、１６０ｒ）を用いて、固定子鉄心１０を、固定子鉄心１０の周方向へ回転させつつ、押圧機構１５０を用いて、コイルエンド部２０ｅを固定子鉄心１０の軸方向について押圧する。このような構成にすることによっても、回転電機を小型化することができ、且つ、コイル表面の健全性が高い固定子を製造することができる。なお、第１工程については、上記の実施形態と同様であるために説明を省略する。

（第２変形例）
次に、上記の実施形態に係る固定子の製造方法及び製造装置の第２変形例について、図１０を参照しながら、上記の実施形態と異なる部分を中心に説明する。図１０は第２変形例に係る固定子の製造装置を示す斜視説明概略図である。なお、上記の実施形態と同様の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

本変形に係る固定子の製造装置２０２は、（固定子組立機構３０と）押圧機構２５０と、回転機構２６０と、を有して構成されている。ここで、押圧機構２５０は、支持部２５０ａと押圧部２５０ｂとを有して構成されている。

また、支持部２５０ａは、固定子鉄心１０を下方から支持しつつ、固定子鉄心１０の軸方向に沿って移動できるようになっている（図１０の矢印Ｅ参照）。すなわち、押圧機構２５０（支持部２５０ａ）により、固定子鉄心１０（及びコイル２０）が、その軸方向に沿って移動できるようになっている（図１０の矢印Ｄ参照）。また、押圧部２５０ｂは円柱状に形成されており、押圧面２５０ｓを有し、基部に対して固定設置されている。ここで、基部は支持部２５０ａと押圧部２５０ｂとで共通のものである。

また、回転機構２６０は、固定子鉄心１０を、周方向へ回転させるためのものであり、円柱形状を有する二つのローラ２６０ｒ、２６０ｒを有して構成されている。また、ローラ２６０ｒ、２６０ｒは回転軸を中心にその周方向へ回転可能となるように支持部２５０ａの上部へ設置されている。そして、固定子鉄心１０は、ローラ２６０ｒ、２６０ｒの回転軸の軸方向が、固定子鉄心１０の軸方向に一致するように、回転機構２６０の上へ設置され、ローラ２６０ｒ、２６０ｒが回転することによって、固定子鉄心１０（及びコイル２０）が周方向に回転するようになっている（図１０の矢印Ｃ参照）。

これにより、コイルエンド部２０ｅ（２０ｆ）の巻線方向にあわせて、回転機構２６０のロ−ラ２６０ｒ、２６０ｒを回転させながら、押圧機構（支持部２５０ａ、押圧部２５０ｂ）によってコイルエンド部２０ｅ（２０ｆ）を軸方向について押圧することになる。すなわち、固定子の製造装置２０２においては、押圧部２５０ｂ（回転速度：０）と、固定子鉄心１０（回転速度：ローラ２６０ｒ、２６０ｒの回転速度）とで、周方向への相対的な回転速度差が生じるように、固定子鉄心１０が回転しつつ、押圧機構２５０がコイルエンド部２０ｅ（２０ｆ）を固定子鉄心１０の軸方向について押圧する。

そして、固定子の製造方法の第２工程においては、回転機構２６０（ローラ２６０ｒ、２６０ｒ）を用いて、固定子鉄心１０を、固定子鉄心１０の周方向へ回転させつつ、押圧機構２５０を用いて、コイルエンド部２０ｅを固定子鉄心１０の軸方向について押圧する。このような構成にすることによっても、回転電機を小型化することができ、且つ、コイル表面の健全性が高い固定子を製造することができる。なお、第１工程については、上記の実施形態と同様であるために説明を省略する。
（第３変形例）
次に、上記の実施形態に係る固定子の製造方法及び製造装置の第２変形例について、図１１を参照しながら、上記の実施形態と異なる部分を中心に説明する。図１１は第３変形例に係る固定子の製造装置を示す斜視説明概略図である。なお、上記の実施形態と同様の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。上記の実施形態に係る製造工程では、固定子鉄心１０は、その軸方向が水平方向となるように配置されているが、本変形例では、固定子鉄心１０は、軸方向が鉛直方向となるように配置される。

本変形に係る固定子の製造装置３０２は、（固定子組立機構３０と）押圧機構３５０と、回転機構３６０と、を有して構成されている。また、回転機構３６０は、固定支持部３６０ａと、軸３６０ｂとを有して構成されている。押圧部３５０ｂは円柱状に形成されており、押圧面３５０ｓを有している。そして、押圧部３５０ｂは、固定子鉄心１０の軸方向に沿って移動できるようになっている（図１１の矢印Ｆ参照）。固定支持部３６０ａは、スロット１０ｓへコイル２０が取り付けられた状態の固定子鉄心１０を、回転しないように、且つ、軸方向押圧力に耐えられるように固定しつつ、下方から支持するものであり、コイルエンド部２０ｆを受け入れ可能となるように筒状に形成され、基部に対して固定設置されている。

そして、回転機構３６０（軸３６０ｂ）を用いて、回転押圧部３５０ｂを、固定子鉄心１０の周方向へ回転させつつ、押圧機構３５０（回転押圧部３５０ｂ）によって、コイルエンド部２０ｅを固定子鉄心１０の軸方向について押圧する。すなわち、固定子の製造装置３０２においては、回転押圧部３５０ｂと、固定子鉄心１０とで、周方向への相対的な回転速度差が生じるように、回転押圧部３５０ｂ（押圧機構３５０）を回転させつつ、コイルエンド部２０ｅを、固定子鉄心１０の軸方向について押圧している。

そして、固定子の製造方法の第２工程においては、回転機構３６０（軸３６０ｂ）を用いて、固定子鉄心１０を、固定子鉄心１０の周方向へ回転させつつ、押圧機構３５０を用いて、コイルエンド部２０ｅを固定子鉄心１０の軸方向について押圧する。このような構成にすることによっても、回転電機を小型化することができ、且つ、コイル表面の健全性が高い固定子を製造することができる。なお、第１工程については、上記の実施形態と同様であるために説明を省略する。
（第４変形例）
次に、上記の実施形態に係る固定子の製造方法及び製造装置の第４変形例について、図１２を参照しながら、上記の実施形態と異なる部分を中心に説明する。図１２は第４変形例に係る固定子の製造装置を示す斜視説明概略図である。なお、上記の実施形態と同様の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。上記の実施形態に係る製造工程では、固定子鉄心１０は、その軸方向が水平方向となるように配置されているが、本変形例では、固定子鉄心１０は、軸方向が鉛直方向となるように配置される。

本変形に係る固定子の製造装置４０２は、（固定子組立機構３０と）押圧機構４５０と、二つの回転機構４６０、４６０と、を有して構成されている。ここで、押圧機構４５０は、支持部４５０ａと押圧部４５０ｂとを有して構成されている。

支持部４５０ａは、スロット１０ｓへコイル２０が取り付けられた状態の固定子鉄心１０を、軸方向押圧力に耐えられるように固定しつつ、下方から支持するものであり、コイルエンド部２０ｆを受け入れ可能となるように筒状に形成され、基部に対して固定設置されている。支持部４５０ａは基部に対して固定されているが、支持部４５０ａに固定子鉄心１０（及びコイル２０）が設置されたときに、支持部４５０ａに対して、固定子鉄心１０が周方向に回転可能となるように構成されている。また、押圧機構４５０は、押圧部４５０ｂが固定子鉄心１０の軸方向に沿って移動できるように構成されている（図１２の矢印Ｇ参照）。また、押圧部４５０ｂは円柱状に形成されており、押圧面４５０ｓを有している。

また、二つの回転機構４６０、４６０は、固定子鉄心１０を、周方向へ回転させるためのものであり、それぞれが、円柱形状を有する二つのローラ４６０ｒ、４６０ｒを有して構成されている。また、ローラ４６０ｒ、４６０ｒは回転軸を中心にその周方向へ回転可能となるように固定台４６０ｄへ設置されている。そして、固定子鉄心１０は、ローラ４６０ｒ、４６０ｒの回転軸の軸方向（鉛直方向に一致）が、固定子鉄心１０の軸方向に一致し、且つ、計４つのローラ４６０ｒと固定子鉄心１０とが接触するように、二つの回転機構４６０、４６０の間に設置され、それぞれの回転機構４６０においてローラ４６０ｒ、４６０ｒが回転することによって、固定子鉄心１０（及びコイル２０）が周方向に回転するようになっている（図１２の矢印Ｈ参照）。

これにより、コイルエンド部２０ｅ（２０ｆ）の巻線方向にあわせて、回転機構４６０のロ−ラ４６０ｒ、４６０ｒを回転させながら、押圧機構（支持部４５０ａ、押圧部４５０ｂ）によってコイルエンド部２０ｅ（２０ｆ）を軸方向について押圧することになる。すなわち、固定子の製造装置４０２においては、押圧部４５０ｂと、固定子鉄心１０とで、周方向への相対的な回転速度差が生じるように、固定子鉄心１０が回転しつつ、押圧機構４５０がコイルエンド部２０ｅ（２０ｆ）を固定子鉄心１０の軸方向について押圧する。

そして、固定子の製造方法の第２工程においては、回転機構４６０（ローラ４６０ｒ、４６０ｒ）を用いて、固定子鉄心１０を、固定子鉄心１０の周方向へ回転させつつ、押圧機構４５０を用いて、コイルエンド部２０ｅを固定子鉄心１０の軸方向について押圧する。このような構成にすることによっても、回転電機を小型化することができ、且つ、コイル表面の健全性が高い固定子を製造することができる。なお、第１工程については、上記の実施形態と同様であるために説明を省略する。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る固定子鉄心の製造方法の第２実施形態について、上記の実施形態及びその変形例と異なる部分を中心に説明する。

上記の実施形態では、まず、固定子鉄心１０の外部でコイル２０を形成してから、そのコイル２０を固定子鉄心１０のスロット１０ｓへと挿入している。しかし、本実施形態では、巻線機を用いて、導線（コイル素線）を固定子鉄心１０のスロット１０ｓへ直接巻き回すことでコイル２０を形成する。以下、本実施形態に係る固定子の製造方法について説明する。

（第１工程）
まず、巻線機（図示せず）により、筒状の固定子鉄心１０（図２参照）の内側へ導線２０ａを挿入し、固定子鉄心１０に形成された複数のスロット１０ｓの内部へ導線２０ａを配置する。そして、さらに導線２０ａを巻き回して、固定子鉄心１０の内部においてコイル２０を形成する（図５参照）。その結果、固定子鉄心１０の内周部のスロット１０ｓへコイル２０が取り付けられた状態となる（図５、６参照）。本実施形態においては、第１工程は以上のような内容となる。

第２工程については、上記の実施形態（変形例を含む）と同様であるために説明を省略する。

このような構成にすることによっても、回転電機を小型化することができ、且つ、コイル表面の健全性が高い固定子を製造することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。

例えば、上記の実施形態においては、押圧機構のみ又は固定子鉄心のみが回転しているが、このような形態には限られず、押圧機構及び固定子鉄心の少なくともいずれか一方が回転していればよい。そのため、押圧機構及び固定子鉄心の両方が（異なる回転速度で）回転していてもよい。

また、本発明に係る固定子を、運搬作業用リフティングマグネットを搭載する建設機械の発電機へ用いることにより、当該発電機を小型化することができる。

また、本発明に係る固定子に使用するワニスに熱伝達率の高いシリカを混入することで、放熱性能等が向上する。

本発明の第１実施形態に係る固定子の斜視概略図。 固定子鉄心を示す斜視概略図。 図２の固定子鉄心の上面概略図。 コイルの斜視概略図。 固定子鉄心へコイルが取り付けられた状態における斜視概略図。 図５の固定子鉄心及びコイルの上面概略図。 コイルが固定子鉄心のスロットへ取り付けられる状態を示す斜視説明概略図。 コイルエンド部が圧縮される状態を示す斜視説明概略図。 第１実施形態の第１変形例に係る固定子の製造装置を示す斜視説明概略図。 第１実施形態の第２変形例に係る固定子の製造装置を示す斜視説明概略図。 第１実施形態の第３変形例に係る固定子の製造装置を示す斜視説明概略図。 第１実施形態の第４変形例に係る固定子の製造装置を示す斜視説明概略図。

符号の説明

１ 固定子
２、１０２、２０２、３０２、４０２ 固定子の製造装置
１０ 固定子鉄心
１０ｓ スロット
２０ コイル
２０ｅ、２０ｆ コイルエンド部
５０、１５０、２５０、３５０、４５０ 押圧機構
６０、１６０、２６０、３６０、４６０ 回転機構

Claims (2)

1. 筒状に形成された固定子鉄心と、導線を巻き回して形成されたコイルと、を有する固定子の製造方法であって、
   前記固定子鉄心の内周部において軸方向に沿って溝状に形成され且つ周方向に配置された複数のスロットへ、前記コイルが取り付けられた状態とする第１工程と、
   前記軸方向について前記コイルが前記固定子鉄心から突出した部分であるコイルエンド部に対して押圧力を与えるための押圧機構、及び、前記固定子鉄心の少なくともいずれか一方を、前記押圧機構と前記固定子鉄心とで前記周方向への相対的な回転速度差が生じるように回転させつつ、前記押圧機構によって前記コイルエンド部を前記軸方向について押圧する第２工程と、を有することを特徴とする固定子の製造方法。
2. 筒状に形成された固定子鉄心と、導線を巻き回して形成されたコイルと、を有する固定子を製造するための固定子の製造装置であって、
   前記固定子鉄心の内周部において軸方向に沿って溝状に形成され且つ周方向に配置された複数のスロットへ、前記コイルが取り付けられた状態とする固定子組立機構と、
   前記軸方向について前記コイルが前記固定子鉄心から突出した部分であるコイルエンド部に対して、前記軸方向についての押圧力を与える押圧機構と、
   前記押圧機構及び前記固定子鉄心の少なくともいずれか一方を、前記押圧機構と前記固定子鉄心とで前記周方向への相対的な回転速度差が生じるように回転させる回転機構と、を有する固定子の製造装置。

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