JP2015223067A - 回転電機及び回転電機の電機子の巻線方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コアの軸心方向の小型化が可能な回転電機を提供する。【解決手段】実施形態に係る回転電機は、Ｓ極とＮ極が交互に配置される界磁石（環状磁石）と、界磁石の軸心と同心の円環部２２ｂから径方向に突出するとともに円環部２２ｂの周方向に配列される複数のティース２２ｃを有するコア２２と、隣接する２個のティース２２ｃを跨ぐコイル２４（巻回部）が円環部２２ｂの周方向に１ティース飛ばしで複数配列される第１相コイル３２と、第１相コイル３２の巻回開始位置に対して円環部２２ｂの軸心を挟んで反対側のティース２２ｃを巻回開始位置として、隣接する２個のティース２２ｃを跨ぐコイル２４（巻回部）が円環部２２ｂの周方向に１ティース飛ばしで複数配列される第２相コイル３４と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、回転電機及び回転電機の電機子の巻線方法に関する。

従来、回転電機を構成する電機子は、界磁と相互作用させトルクを得るための磁界を発生させるために、磁性材料から成るコアのまわりに巻線（マグネットワイヤ）が巻回されている。ところで、回転電機の回転子が電機子となる場合、円環状のコアの周方向に複数形成されたティースに巻回される巻線は、重量バランスを考慮して回転ムラが生じにくいようにすることが望ましく、様々な巻回態様が提案されている。

特開２００９−５５７３３号公報

上述したように、電機子に巻線を巻回する場合、重量バランスを考慮した巻回が重要であるが、それとともに回転電機全体の小型化も要求される。巻線をコアのティースに巻回する場合、巻線があるティースから他のティースに渡る場合に、コアの端部で当該コアの軸心方向に膨れあがる。しかし、この渡り部分はトルク発生に直接関与しないため、回転電機の小型化のためには、この渡り部分を縮小化することが小型化の１つの手段といえる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、コアの軸心方向の小型化が可能な回転電機及び回転電機の電機子の巻線方法を提供することを目的の１つとする。

実施形態に係る回転電機は、Ｓ極とＮ極が交互に配置される環状磁石と、前記環状磁石の軸心と同心の円環部から径方向に突出するとともに前記円環部の周方向に配列される複数のティースを有するコアと、隣接する２個の前記ティースを跨ぐ巻回部が前記円環部の周方向に１ティース飛ばしで複数配列される第１相コイルと、前記第１相コイルの巻回開始位置に対して前記円環部の軸心を挟んで反対側の前記ティースを巻回開始位置として、隣接する２個の前記ティースを跨ぐ巻回部が前記円環部の周方向に１ティース飛ばしで複数配列される第２相コイルと、を備える。この態様によれば、同相の巻回部は、１ティース飛ばしで配置されるため、同一周で隣接する同相の巻回部が重なり合うことを回避できる。その結果、回転電機の軸心方向のサイズ増加が抑制できる。また、第１相コイルの巻回部と第２相コイルの巻回部とは、軸心を挟んで反対側の位置にそれぞれ配置されるので、回転電機全体としての重量バランスの崩れ、つまり回転バランスの崩れを抑制できる。

また、実施形態に係る回転電機の前記ティースの数は、２×（Ｎ極の数＋Ｓ極の数）とすることができる。この態様によれば、ティースの数が、２×（Ｎ極の数＋Ｓ極の数）の回転電機の軸心方向のサイズ増加が抑制できる。また、ティースの数が、２×（Ｎ極の数＋Ｓ極の数）の回転電機の重量バランスの崩れ、つまり回転バランスの崩れを抑制できる。

また、実施形態に係る回転電機の電機子の巻線方法は、Ｓ極とＮ極が交互に配置される環状磁石の軸心と同心の円環部から径方向に突出するとともに前記円環部の周方向に配列される複数のティースを有するコアに対して、隣接する２個の前記ティースを跨ぐ巻回部を形成するとともに、当該巻回部を前記円環部の周方向に１ティース飛ばしで複数配列する第１相コイルを形成するステップと、前記コアに対して、前記第１相コイルの巻回開始位置に対して前記円環部の軸心を挟んで反対側の前記ティースを巻回開始位置として、隣接する２個の前記ティースを跨ぐ巻回部を形成するとともに、当該巻回部を前記第１相コイルの巻回部の形成方向と同方向で前記円環部の周方向に１ティース飛ばしで複数配列する第２相コイルを形成するステップと、を含み、前記第１相コイルを形成するステップと、前記第２相コイルを形成するステップを並行して実行する。この態様によれば、同相の巻回部は、１ティース飛ばしで配置されるので、同一周で隣接する同相の巻回部が重なり合うことを回避できる。その結果、回転電機の軸心方向のサイズ増加が抑制できる。また、同一周で隣接する同相の巻回部が重なり合うことを回避できるので、各巻回部の巻線密度が向上できる。また、第１相コイルの巻回部配置のための巻回処理と第２相コイルの巻回部配置のための巻回処理は、軸心を挟んで反対側の位置でそれぞれ並行して実行される。その結果、巻回部はコアの軸心に対して点対称で配置され、回転電機全体としての重量バランスの崩れの抑制、つまり回転バランスの崩れの抑制ができる。また、巻線が反対側の位置で並行して行われるので第１相コイルと第２相コイルの巻線時の干渉が回避され巻線効率の向上ができる。

図１は、実施形態に係る回転電機の概略断面図である。 図２は、実施形態に係る回転電機の電機子の巻回部の配列を説明するイメージ図である。 図３は、実施形態に係る回転電機の電機子の巻線結線図である。 図４は、従来の電機子の巻回部の配列を説明する比較例のイメージ図である。

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用及び結果（効果）は、あくまで一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能であるとともに、基本的な構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）を得ることが可能である。

図１は、本実施形態に係る回転電機１０の概略断面図である。本実施形態の回転電機１０は、一例としてインナーロータ型のブラシ付きＤＣモータである。ＤＣモータは、固定子に例えば永久磁石を使い、回転子（電機子）にコイルを備えて構成され、電機子に流れる電流の向きを切り替えることで磁力の反発、吸引の力で回転力を生成させる。具体的には、回転電機１０は、電機子１２（本実施形態の場合は回転子）、固定子１４、ブラシ１６、整流子１８、シャフト２０を主要部品として構成されている。

電機子１２は、薄板状のケイ素鋼板２２ａが複数枚積層されて形成されたコア２２と、当該コア２２の外周にその周方向に等間隔で形成されているスロット（鉄心溝）により画成されたティースにコイル（巻回部ともいう）２４が配置（巻回）されている。電機子１２は、界磁と相互作用させトルクを得るための磁界を発生させる。また、固定子１４は、回転電機１０のハウジングを兼ねるヨーク１４ａと、そのヨーク１４ａの内周面に固定された界磁石１４ｂとで構成されている。ヨーク１４ａは、界磁石１４ｂとともに磁気回路（磁界）を構成するもので、例えば鉄で形成される。界磁石１４ｂは、トルクを発生するために磁束を作るもので、例えば永久磁石を用いることができる。ブラシ１６は、整流子１８に摺動接触して電流を流す。また、整流子１８は、ブラシ１６から供給される電流をコイル２４（巻線）に流す。シャフト２０はコア２２と一体に構成され、複数のベアリング２６によって、ハウジングとして機能するヨーク１４ａやブラケット２８等に回転自在に支持される。

このように構成される回転電機１０は、回転性能を維持したままで小型化が要望されている。そして、回転電機１０の小型化を行う場合に着目される部分の１つとして電機子１２の小型化が挙げられる。前述したように、電機子１２のティースにはコイル２４が配置（巻回）されるが、コイル２４を構成する巻線（マグネットワイヤ）はコア２２の端面でティース間を渡りながら巻回される。そのため、回転性能を向上するために配置するコイル２４の数を増やしていくと、コイル２４同士が重なってしまう部分が多くなり、回転電機１０の軸心方向（シャフト２０の軸心方向、コア２２の端面）で巻線が膨れあがってしまうことが多い。この軸心方向に膨れあがった部分は、トルクの発生に直接関与しない部分なので、膨れあがりはできるだけ小さくすることが、回転電機１０の小型化のために望ましい。

本実施形態の回転電機１０は、この点を考慮して構成している。具体的には、界磁石１４ｂ（環状磁石、永久磁石）と、コア２２と、第１相コイルと、第２相コイルとを主構成として備える。界磁石１４ｂは、Ｓ極とＮ極が交互に配置される環状形状である。また、コア２２は、界磁石１４ｂの軸心と同心の円環部から径方向に突出するとともに円環部の周方向に配列される複数のティースを有する。第１相コイルは、隣接する２個のティースを跨ぐコイル２４が円環部の周方向に１ティース飛ばしで複数配列される。また第２相コイルは、第１相コイルの巻回開始位置に対して円環部の軸心を挟んで反対側のティースを巻回開始位置として、隣接する２個のティースを跨ぐコイル２４が円環部の周方向に１ティース飛ばしで複数配列される。なお、ティースの数は、２×（Ｎ極の数＋Ｓ極の数）で規定することができる。本実施形態の場合、一例として、２相８極１６スロット（１６ティース）タイプの回転電機１０を説明する。

図２は、本実施形態に係る回転電機１０の電機子１２のコイル２４の配列を説明するイメージ図である。また、図３は、本実施形態に係る回転電機１０の電機子１２の巻線結線図である。

図２に示すように、本実施形態の電機子１２は、シャフト２０と、当該シャフト２０の軸心と同心となる薄板略円盤状のケイ素鋼板２２ａが複数枚積層されて形成されたコア２２とで構成されている。図２は、積層端部のケイ素鋼板２２ａが見えている。ケイ素鋼板２２ａは、円環部２２ｂの外周部から外径方向に突出するとともに当該円環部２２ｂの周方向に配列される複数のティース２２ｃを有する。複数のケイ素鋼板２２ａは、例えば溶接等により積層状態が維持され、中心に形成された開口部２２ｄにシャフト２０が圧入や溶接等により固定されて一体部品とされている。なお、図２の場合、便宜的に各ティース２２ｃを区別するために番号（１〜１６）を付している。そして、必要に応じて、Ｎｏ１ティース２２ｃ〜Ｎｏ１６ティース２２ｃと称して説明に利用する。図２の場合、インナーロータ型の電機子１２（回転子）に用いるコア２２を一例として示しているが、インナーロータ型で電機子が固定子となるタイプの場合は、ティースが円環部の内周部から内径方向に突出するとともに当該円環部の周方向に複数配列されることになる。

コア２２は、等角度間隔に放射状に延びる１６本のティース２２ｃが形成されている。言い換えれば、隣接する２本のティース２２ｃによりスロット２２ｅが画成されている。したがって、スロット２２ｅの数も１６個となる。そして、このティース２２ｃにコイル２４が配置（巻回）されることにより、スロット２２ｅに巻線が詰め込まれることになる。コイル２４は、隣接する２個のティース２２ｃを跨ぐように配置（巻回）されるとともに、そのコイル２４が円環部２２ｂの周方向に１ティース飛ばしで複数配列される。さらに、本実施形態の場合、第１相コイルを形成するステップ（第１相コイル形成ステップ）と、この第１相コイルの巻回開始位置に対してコア２２の軸心（円環部２２ｂの軸心）を挟んで反対側のティース２２ｃを巻回開始位置として巻回される第２相コイルを形成するステップ（第２相コイル形成ステップ）が、並行して実行される。つまり、２台のフライヤ（巻線機）を並行して稼働させて巻回を行うダブルフライヤ方式で巻線処理が行われる。

なお、Ｓ極とＮ極が交互に配列される界磁石１４ｂは、例えば、図２におけるＮｏ１ティース２２ｃとＮｏ２ティース２２ｃに対応する位置に軸心方向に伸びるＳ極の界磁石１４ｂが配置される。またＮｏ３ティース２２ｃとＮｏ４ティース２２ｃに対応する位置に軸心方向に伸びるＮ極の界磁石１４ｂが配置される。以下Ｓ極の界磁石１４ｂとＮ極の界磁石１４ｂが交互にコア２２の周方向に当該コア２２を取り囲むように配列されている。なお、界磁石１４ｂは各磁極が分離され環状に配置される構成でも、環状の基材にＳ極とＮ極が交互に着磁されて構成されるものでもよい。

図２の場合、便宜上コイル２４に番号（１Ｌ〜８Ｌ及び１Ｒ〜８Ｒ）を付し、適宜１Ｌコイル２４〜８Ｌコイル２４及び１Ｒコイル２４〜８Ｒコイル２４と呼び、コイル２４の配置位置（巻回位置）とその巻線順番を表す。図２の場合、例えば、１Ｌコイル２４〜８Ｌコイル２４は、１号機フライヤ（Ｌフライヤ）で巻回され、１Ｒコイル２４〜８Ｒコイル２４は、２号機フライヤ（Ｒフライヤ）で巻回されることを表している。なお、１Ｌコイル２４〜８Ｌコイル２４及び１Ｒコイル２４〜８Ｒコイル２４は、同方向に順次配列される。図２の場合は反時計回り方向に配列される。

次に、図２及び図３を用いて電機子１２に対するコイル２４の巻線方法を詳細に示す。なお、図３は、円周方向に配置されるティース２２ｃを展開した状態を示す図であり、Ｎｏ１ティース２２ｃとＮｏ１６ティース２２ｃとが隣接するが、展開した場合の結線状態の理解を容易にするために、Ｎｏ１ティース２２ｃ〜Ｎｏ４ティース２２ｃを重複して記載している。また、図３において、Ｎｏ１ティース２２ｃ〜Ｎｏ１６ティース２２ｃ（Ｎｏ４ティース２２ｃ）の列の下方には、整流子１８に形成された巻線フック用のセグメント３０の配列が表されている。このセグメント３０は、ティース２２ｃに対応して設けられ、巻線がセグメント３０を経由する（引っ掛けられる）ことで巻線のティース２２ｃ間の渡りを容易にするとともに、巻線の渡り状態を整えることができる。なお、複数配列（連結）されるコイル２４の端部（後述する第１相コイル３２、第２相コイル３４の巻始め、巻き終わり）は、セグメント３０で電気的に接続され、整流子１８から電流の供給を受けることができる。なお、セグメント３０にもそれぞれ番号（１〜１６）を付して、区別する必要がある場合は、Ｎｏ１セグメント３０〜Ｎｏ１６セグメント３０と呼び、適宜説明に利用する。

前述したように、本実施形態の電機子１２は、ダブルフライヤ方式で、第１相コイル３２と第２相コイル３４を並行して形成する。図２の場合、第１相コイル３２は１Ｌコイル２４〜８Ｌコイル２４で構成され、第２相コイル３４は１Ｒコイル２４〜８Ｒコイル２４で構成される。また、図３の場合、第１相コイル３２は実線で示され、第２相コイル３４は破線で示されている。

例えば、Ｎｏ１セグメント３０を巻回開始位置ＳＬ（Ｌフライヤの巻始め位置）として、Ｎｏ１ティース２２ｃとＮｏ２ティース２２ｃにＬフライヤにより巻線（マグネットワイヤ）を所定回数巻回して１Ｌコイル２４を形成し、巻線をＮｏ２セグメント３０に引き出す。続いて引き出した巻線をＮｏ２セグメント３０からＮｏ１４セグメント３０に渡らせＮｏ１４ティース２２ｃとＮｏ１５ティース２２ｃに巻線を所定回数巻回して２Ｌコイル２４を形成し、巻線をＮｏ１５セグメント３０に引き出す。この場合、Ｎｏ１ティース２２ｃとＮｏ２ティース２２ｃに形成（巻回）された１Ｌコイル２４と、Ｎｏ１４ティース２２ｃとＮｏ１５ティース２２ｃに形成（巻回）された２Ｌコイル２４との間には、Ｎｏ１６ティース２２ｃが存在する。つまり、隣接する２個のティース２２ｃを跨ぐコイル２４（巻回部）を形成するとともに、円環部２２ｂの周方向に１ティース飛ばしでコイル２４（巻回部）を形成していることになる。

続いて、引き出した巻線をＮｏ１５セグメント３０からＮｏ１１セグメント３０に渡らせＮｏ１１ティース２２ｃとＮｏ１２ティース２２ｃに巻線を所定回数巻回して３Ｌコイル２４を形成し、巻線をＮｏ１２セグメント３０に引き出す。以下同様に、引き出した巻線をＮｏ１２セグメント３０からＮｏ８セグメント３０に渡らせＮｏ８ティース２２ｃとＮｏ９ティース２２ｃに巻線を所定回数巻回して４Ｌコイル２４を形成し、巻線をＮｏ９セグメント３０に引き出す。また、引き出した巻線をＮｏ９セグメント３０からＮｏ５セグメント３０に渡らせＮｏ５ティース２２ｃとＮｏ６ティース２２ｃに巻線を所定回数巻回して５Ｌコイル２４を形成し、巻線をＮｏ６セグメント３０に引き出す。また、引き出した巻線をＮｏ６セグメント３０からＮｏ２セグメント３０に渡らせＮｏ２ティース２２ｃとＮｏ３ティース２２ｃに巻線を所定回数巻回して６Ｌコイル２４を形成し、巻線をＮｏ３セグメント３０に引き出す。続いて、引き出した巻線をＮｏ３セグメント３０からＮｏ１５セグメント３０に渡らせＮｏ１５ティース２２ｃとＮｏ１６ティース２２ｃに巻線を所定回数巻回して７Ｌコイル２４を形成し、巻線をＮｏ１６セグメント３０に引き出す。最後に、引き出した巻線をＮｏ１６セグメント３０からＮｏ１２セグメント３０に渡らせＮｏ１２ティース２２ｃとＮｏ１３ティース２２ｃに巻線を所定回数巻回して８Ｌコイル２４を形成する。そして、巻線をＮｏ１３セグメント３０に引き出し、Ｎｏ９セグメント３０に渡らせて巻回終了位置ＥＬとする（Ｌフライヤの巻き終わり位置）。以上で、第１相コイル３２を形成するステップが終了する。

本実施形態においては、第１相コイル３２を形成するステップと並行に第２相コイル３４を形成するステップが実行される。

具体的には、第１相コイル３２の巻回開始位置ＳＬに対し、シャフト２０の軸心（円環部２２ｂの軸心）を挟んで反対側に位置するＮｏ９ティース２２ｃのＮｏ９セグメント３０（図２、図３参照）を巻回開始位置ＳＲ（Ｒフライヤの巻始め位置）とする。そして、Ｎｏ９ティース２２ｃとＮｏ１０ティース２２ｃにＲフライヤにより巻線を所定回数巻回して１Ｒコイル２４を形成し、巻線をＮｏ１０セグメント３０に引き出す。続いて引き出した巻線をＮｏ１０セグメント３０からＮｏ６セグメント３０に渡らせＮｏ６ティース２２ｃとＮｏ７ティース２２ｃに巻線を所定回数巻回して２Ｒコイル２４を形成し、巻線をＮｏ７セグメント３０に引き出す。この場合、第１相コイル３２と同様に、Ｎｏ９ティース２２ｃとＮｏ１０ティース２２ｃに形成（巻回）された１Ｒコイル２４と、Ｎｏ６ティース２２ｃとＮｏ７ティース２２ｃに形成（巻回）された２Ｒコイル２４との間には、Ｎｏ８ティース２２ｃが存在する。つまり、隣接する２個のティース２２ｃを跨ぐコイル２４（巻回部）を形成するとともに、円環部２２ｂの周方向に１ティース飛ばしでコイル２４（巻回部）を形成していることになる。

続いて、引き出した巻線をＮｏ７セグメント３０からＮｏ３セグメント３０に渡らせＮｏ３ティース２２ｃとＮｏ４ティース２２ｃに巻線を所定回数巻回して３Ｒコイル２４を形成し、巻線をＮｏ４セグメント３０に引き出す。以下同様に、引き出した巻線をＮｏ４セグメント３０からＮｏ１６セグメント３０に渡らせＮｏ１６ティース２２ｃとＮｏ１ティース２２ｃに巻線を所定回数巻回して４Ｒコイル２４を形成し、巻線をＮｏ１セグメント３０に引き出す。また、引き出した巻線をＮｏ１セグメント３０からＮｏ１３セグメント３０に渡らせＮｏ１３ティース２２ｃとＮｏ１４ティース２２ｃに巻線を所定回数巻回して５Ｒコイル２４を形成し、巻線をＮｏ１４セグメント３０に引き出す。また、引き出した巻線をＮｏ１４セグメント３０からＮｏ１０セグメント３０に渡らせＮｏ１０ティース２２ｃとＮｏ１１ティース２２ｃに巻線を所定回数巻回して６Ｒコイル２４を形成し、巻線をＮｏ１１セグメント３０に引き出す。続いて、引き出した巻線をＮｏ１１セグメント３０からＮｏ７セグメント３０に渡らせＮｏ７ティース２２ｃとＮｏ８ティース２２ｃに巻線を所定回数巻回して７Ｒコイル２４を形成し、巻線をＮｏ８セグメント３０に引き出す。最後に、引き出した巻線をＮｏ８セグメント３０からＮｏ４セグメント３０に渡らせＮｏ４ティース２２ｃとＮｏ５ティース２２ｃに巻線を所定回数巻回して８Ｒコイル２４を形成する。そして、巻線をＮｏ５セグメント３０に引き出し、Ｎｏ１セグメント３０に渡らせて巻回終了位置ＥＲとする（Ｒフライヤの巻き終わり位置）。以上で、第２相コイル３４を形成するステップが終了する。なお、第１相コイル３２及び第２相コイル３４のコイル端（巻回開始位置ＳＬ，ＳＲ及び巻回終了位置ＥＬ，ＥＲ）は、セグメント３０にて電気的に接続される。したがって、第１相コイル３２及び第２相コイル３４を備える電機子１２は、整流子１８を介して電流の供給を受け、界磁と相互作用させトルクを得るための磁界を発生する。

このように、第１相コイル３２の各コイル２４を１スロット飛ばしで順次配置（巻回）することにより、第１相コイル３２を構成するコイル２４同士の重なり合いが回避され、重なりにより巻線が軸心方向に膨れあがることを抑制できる。同様に第２相コイル３４の各コイル２４を１スロット飛ばしで順次配置（巻回）することにより、第２相コイル３４を構成するコイル２４同士の重なり合いが回避され、重なりにより巻線が軸心方向に膨れあがることを抑制できる。なお、図２において、第１相コイル３２の４Ｌコイル２４及び５Ｌコイル２４は、先に巻回が完了している第２相コイル３４の１Ｒコイル２４及び２Ｒコイル２４と一部干渉する可能性がある。同様に、第２相コイル３４の４Ｒコイル２４及び５Ｒコイル２４は、先に巻回が完了している第１相コイル３２の１Ｌコイル２４及び２Ｌコイル２４と一部干渉する可能性がある。しかし、先に巻回されるコイル２４は、隣接するコイル２４と接触することなく、ティース２２ｃの端面にほぼ平坦な状態で配置（巻回）される。そして、後から配置（巻回）されるコイル２４は、先に配置されているコイル２４に対して隣接して空いているティース２２ｃを巻回の一方に利用し、他方は先にコイル２４が巻回されているティース２２ｃを使用する。その結果、先に巻回されているコイル２４との重なり部分は僅かな領域で抑えられる、または容易にずらして重ならないようにすることができる。また、先に配置されているコイル２４の姿勢はティース２２ｃの端面にほぼ平坦な状態となっているので、後から配置（巻回）されるコイル２４の一部が重なったとしても平坦姿勢の上に重なるので、重なり高さは軽減される。このように、本実施形態によれば、電機子１２全体としてコイル２４同士が重なる領域を低減可能であり、軸心方向の巻線の膨れあがりを軽減または抑制できる。

また、円環部２２ｂの軸心を挟んで対向する位置から巻回が開始される第１相コイル３２と第２相コイル３４とは、構成する各コイル２４の配置態様が軸心を挟んで点対称となるので、電機子１２が回転子として機能する場合の良好な重量バランスが確保しやすく、安定した回転電機１０の回転性能の確保ができる。

図４は、従来の電機子のコイル（巻回部）の配列を説明する比較例のイメージ図である。図４の比較例の回転電機の電機子１１２の場合もダブルフライヤ方式により第１相コイル１３２及び第２相コイル１３４が形成される。電機子１１２の場合も図２と同様に、便宜上コイル１２４に番号（１Ｒ〜８Ｒ及び１Ｌ〜８Ｌ）を付し、適宜１Ｒコイル１２４〜８Ｒコイル１２４及び１Ｌコイル１２４〜８Ｌコイル１２４と呼び、配置位置（巻回位置）とその巻線順番を表す。１Ｒコイル１２４〜８Ｒコイル１２４は、１号機フライヤ（Ｒフライヤ）で形成（巻回）され、１Ｌコイル１２４〜８Ｌコイル１２４は、２号機フライヤ（Ｌフライヤ）で形成（巻回）されることを表している。なお、１Ｒコイル１２４〜８Ｒコイル１２４及び１Ｌコイル１２４〜８Ｌコイル１２４は、同方向に順次配列される。図４の場合は時計回り方向に配列される。図４においても、便宜的に各ティース１２２ｃを区別するために番号（１〜１６）を付して、Ｎｏ１ティース１２２ｃ〜Ｎｏ１６ティース１２２ｃと呼び、適宜説明に利用する。

電機子１１２は、例えばＲフライヤにより、Ｎｏ１ティース１２２ｃとＮｏ２ティース１２２ｃに１Ｒコイル１２４を形成する。続いてＮｏ２ティース１２２ｃとＮｏ３ティース１２２ｃに２Ｒコイル１２４を形成し、Ｎｏ３ティース１２２ｃとＮｏ４ティース１２２ｃに３Ｒコイル１２４を形成する。以下順次コイル１２４を形成して第１相コイル１３２を形成する。それと並行して、１Ｒコイル１２４を形成したＮｏ１ティース１２２ｃに対してシャフト１２０（電機子１１２）の軸心を挟んで反対側に位置するＮｏ９ティース１２２ｃを巻始めとして当該Ｎｏ９ティース１２２ｃとＮｏ１０ティース１２２ｃに１Ｌコイル１２４をＬフライヤにより形成する。続いてＮｏ１０ティース１２２ｃとＮｏ１１ティース１２２ｃに２Ｌコイル１２４を形成し、Ｎｏ１１ティース１２２ｃとＮｏ１２ティース１２２ｃに３Ｌコイル１２４を形成する。以下順次コイル１２４を形成して第２相コイル１３４を形成する。

図４に示す電機子１１２の場合、各コイル１２４は、隣接する２個のティース１２２ｃを跨いでコイル１２４が形成されるものの、隣接するコイル１２４は本実施形態とは異なり、１ティース飛ばしで配列されない。つまり、隣接するコイル１２４は、常時重なり合うことになる。コイル１２４同士が重なり合うことにより、当該コイル１２４の姿勢はティース１２２ｃの端面に対し軸心方向に傾斜した態様となる。その傾斜姿勢のコイル１２４に重なる形で次のコイル１２４が形成されることになる。この傾斜姿勢の重なりは電機子１１２のほぼ全周において生じ、コイル１２４を構成する巻線の軸心方向の膨らみの増大を招いている。

それに対し、本実施形態の電機子１２においては、上述したようなコイル２４の重なりまたは傾斜姿勢の重なりは存在しないので、従来の電機子１１２に比べて巻線の軸心方向の膨らみは軽減され、回転電機１０の小型化、特に軸心方向の小型化に寄与することができる。

なお、上述した実施形態では、２相８極１６スロット（１６ティース）タイプの回転電機１０を一例として説明したが、ティース数が２×（Ｎ極の数＋Ｓ極の数）で規定される回転電機であれば、同様の効果を得ることができる。

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。また実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…回転電機、１２…電機子、２０…シャフト、２２…コア、２４…コイル、１４ｂ…界磁石、２２ｂ…円環部、２２ｃ…ティース、２２ｅ…スロット、３２…第１相コイル、３４…第２相コイル。

Claims (3)

1. Ｓ極とＮ極が交互に配置される環状磁石と、
   前記環状磁石の軸心と同心の円環部から径方向に突出するとともに前記円環部の周方向に配列される複数のティースを有するコアと、
   隣接する２個の前記ティースを跨ぐ巻回部が前記円環部の周方向に１ティース飛ばしで複数配列される第１相コイルと、
   前記第１相コイルの巻回開始位置に対して前記円環部の軸心を挟んで反対側の前記ティースを巻回開始位置として、隣接する２個の前記ティースを跨ぐ巻回部が前記円環部の周方向に１ティース飛ばしで複数配列される第２相コイルと、
   を備える回転電機。
2. 前記ティースの数は、２×（Ｎ極の数＋Ｓ極の数）である請求項１記載の回転電機。
3. Ｓ極とＮ極が交互に配置される環状磁石の軸心と同心の円環部から径方向に突出するとともに前記円環部の周方向に配列される複数のティースを有するコアに対して、隣接する２個の前記ティースを跨ぐ巻回部を形成するとともに、当該巻回部を前記円環部の周方向に１ティース飛ばしで複数配列する第１相コイルを形成するステップと、
   前記コアに対して、前記第１相コイルの巻回開始位置に対して前記円環部の軸心を挟んで反対側の前記ティースを巻回開始位置として、隣接する２個の前記ティースを跨ぐ巻回部を形成するとともに、当該巻回部を前記第１相コイルの巻回部の形成方向と同方向で前記円環部の周方向に１ティース飛ばしで複数配列する第２相コイルを形成するステップと、
   を含み、
   前記第１相コイルを形成するステップと、前記第２相コイルを形成するステップを並行して実行する回転電機の電機子の巻線方法。

Images