JP2016208745A - 回転電機、回転電機の製造方法、固定子コイル、コイル樹脂構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子コイルのコイルエンド部を小型化する。【解決手段】回転電機１０は、固定子３０及び回転子２０を備え、固定子３０は、固定子周方向に複数のスロット３１が配列された固定子鉄心３２と、複数のスロット３１に分布巻方式で収容された複数の固定子コイル４１と、を有し、各固定子コイル４１は、１つのスロット３１に収容された第１コイル片部５０と、上記１つのスロット３１とは異なる他のスロット３１に収容された第２コイル片部５１と、第１コイル片部５０と第２コイル片部５１との間に延在するコイルエンド部５２，５３と、を備え、丸線４２が少なくとも固定子径方向に積層され、固定子径方向における丸線４２の積層の配置が第１コイル片部５０と第２コイル片部５１とで同じになるように構成されている。【選択図】図３Ａ

Description

開示の実施形態は、回転電機、回転電機の製造方法、固定子コイル、コイル樹脂構造体に関する。

特許文献１には、固定子鉄心の複数のスロットに収容される複数のコイル各々の第１直線部及び第２直線部が互いに異なるスロットに収容され、各コイルの周方向位置が順次ずらされて重ね巻きされた、回転電機が記載されている。

国際公開第２０１３／１８３１８８号

このような回転電機では、固定子コイルのコイルエンド部の小型化が要望されている。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、固定子コイルのコイルエンド部を小型化することが可能な、回転電機、回転電機の製造方法、固定子コイル、コイル樹脂構造体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、固定子及び回転子を備えた回転電機であって、前記固定子は、周方向に複数のスロットが配列された固定子鉄心と、前記複数のスロットに分布巻方式で収容された複数の固定子コイルと、を有し、各前記固定子コイルは、１つの前記スロットに収容された第１コイル片部と、前記１つのスロットとは異なる他の前記スロットに収容された第２コイル片部と、前記第１コイル片部と前記第２コイル片部との間に延在するコイルエンド部と、を備え、丸線が少なくとも前記固定子の径方向に積層され、前記径方向における前記丸線の積層の配置が前記第１コイル片部と前記第２コイル片部とで同じになるように構成されている、回転電機が適用される。

また、本発明の別の観点によれば、固定子及び回転子を備え、前記固定子が、周方向に複数のスロットが配列された固定子鉄心と、前記複数のスロットに分布巻方式で収容された複数の固定子コイルと、を有し、前記固定子鉄心が、分割コア要素が前記周方向に複数配列されることで構成され、各前記固定子コイルが、１つの前記スロットに収容された第１コイル片部と、前記１つのスロットとは異なる他の前記スロットに収容された第２コイル片部と、前記第１コイル片部と前記第２コイル片部との間に延在するコイルエンド部と、を備え、丸線が少なくとも前記固定子の径方向に積層され、前記径方向における前記丸線の積層の配置が前記第１コイル片部と前記第２コイル片部とで同じになるように構成されている、回転電機の製造方法であって、前記複数の固定子コイルを前記分布巻方式で配列しつつ一体的に樹脂成形し、コイル樹脂構造体を形成する工程と、形成された前記コイル樹脂構造体に、前記複数の分割コア要素を組み付けることで、前記固定子鉄心を構成する工程と、を有する、回転電機の製造方法が適用される。

また、本発明のさらに別の観点によれば、回転電機の固定子鉄心において周方向に配列された複数のスロットに分布巻方式で複数収容される固定子コイルであって、１つの前記スロットに収容される第１コイル片部と、前記１つのスロットとは異なる他の前記スロットに収容される第２コイル片部と、前記第１コイル片部と前記第２コイル片部との間に延在するコイルエンド部と、を備え、丸線が少なくとも前記固定子鉄心の径方向に積層され、前記径方向における前記丸線の積層の配置が前記第１コイル片部と前記第２コイル片部とで同じになるように構成されている、固定子コイルが適用される。

また、本発明のさらに別の観点によれば、回転電機の固定子鉄心において周方向に配列された複数のスロットに分布巻方式で収容される複数の固定子コイルが前記分布巻方式で配列され一体的に樹脂成形されたコイル樹脂構造体であって、各前記固定子コイルは、１つの前記スロットに収容される第１コイル片部と、前記１つのスロットとは異なる他の前記スロットに収容される第２コイル片部と、前記第１コイル片部と前記第２コイル片部との間に延在するコイルエンド部と、を備え、丸線が少なくとも前記固定子鉄心の径方向に積層され、前記径方向における前記丸線の積層の配置が前記第１コイル片部と前記第２コイル片部とで同じになるように構成されている、コイル樹脂構造体が適用される。

本発明の回転電機等によれば、固定子コイルのコイルエンド部を小型化することができる。

一実施形態の回転電機の全体構成の一例を表す縦断面図である。 図１中ＩＩ−ＩＩ断面による横断面図である。 固定子コイルの構成の一例を表す斜視図である。 図３Ａ中矢印ＩＩＩＢ方向から見た矢視図である。 複数の固定子コイル及び複数の分割コア要素を抽出して示す平面図である。 コイル樹脂構造体の外観の一例を表す斜視図である。 回転電機の製造方法の一例を表す工程図である。 固定子コイルの製造工程の一例を説明するための模式図である。 固定子コイルの製造工程の一例を説明するための模式図である。

以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下において、回転電機等の構成の説明の便宜上、上下左右等の方向を適宜使用する場合があるが、回転電機等の各構成の位置関係を限定するものではない。

＜１．回転電機の全体構成の例＞
まず、図１及び図２を参照しつつ、本実施形態の回転電機の全体構成の一例について説明する。

図１及び図２に示すように、回転電機１０は、モータ又は発電機として使用される。回転電機１０は、固定子３０と、回転子２０と、を有する。固定子３０は、フレーム１１の内周に設けられている。回転子２０は、固定子３０の内周側に配置され、シャフト１６の外周に設けられている。

なお、本明細書では、固定子３０（固定子鉄心３２）の軸方向（図１中左右方向）を「固定子軸方向」、固定子３０（固定子鉄心３２）の周方向を「固定子周方向」、固定子３０（固定子鉄心３２）の径方向を「固定子径方向」という。また、回転電機１０に対し負荷が取り付けられる側、つまりこの例ではシャフト１６が突出する側（図１中右側）を「負荷側」、その反対側（図１中左側）を「反負荷側」という。

フレーム１１の負荷側には、負荷側ブラケット１２が設けられている。フレーム１１の反負荷側には、反負荷側ブラケット１４が設けられている。負荷側ブラケット１２の負荷側端部には、ダストシール１８が設けられている。このダストシール１８により、回転電機１０内への異物の侵入が抑制されている。

シャフト１６は、負荷側ブラケット１２に設けられた負荷側軸受１３と、反負荷側ブラケット１４に設けられた反負荷側軸受１５と、により、回転自在に支持されている。シャフト１６における負荷側軸受１３と回転子２０の負荷側端面との間には、負荷側側板８が取り付けられている。シャフト１６における反負荷側軸受１５と回転子２０の反負荷側端面との間には、反負荷側側板９が取り付けられている。これら負荷側側板８及び反負荷側側板９により、回転子２０の固定子軸方向の移動が規制されている。シャフト１６における負荷側側板８と負荷側軸受１３との間には、位置決め用側板７が取り付けられている。シャフト１６の反負荷側端部には、シャフト１６の回転位置を検出するエンコーダ１７が設けられている。

なお、この例では、回転電機１０を、エンコーダ１７を有する構成としたが、エンコーダ１７を有しない構成としてもよい。

固定子３０の固定子鉄心３２（詳細は後述）の反負荷側端面には、固定子３０の複数の固定子コイル４１（詳細は後述）が結線処理された結線部４４が配置されている。結線部４４には、図示しないリード線を介して図示しない外部電源が接続されており、外部電源からリード線及び結線部４４を介して各固定子コイル４１への給電が行われる。

回転子２０は、固定子３０の内周面と固定子径方向に磁気的空隙を介して対向配置された回転子鉄心２２と、回転子鉄心２２に１極ごとにＶ字状に埋設された複数極（この例では８極）の永久磁石２３と、を有する。回転子鉄心２２には、穴部２１が形成されており、回転子鉄心２２は、穴部２１がシャフト１６と嵌合することで、シャフト１６の外周面に固定されている。

なお、この例では、回転子２０を、永久磁石２３が回転子鉄心２２にＶ字状に埋設された構成としたが、永久磁石２３が回転子鉄心２２にＩ字状に埋設された構成としてもよい。また、この例では、回転子２０を永久磁石２３が回転子鉄心２２に埋設された、いわゆるＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）型の構成としたが、永久磁石２３が回転子鉄心２２の表面に設けられた、いわゆるＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）型の構成としてもよい。

なお、上記で説明した回転電機１０の構成は、あくまで一例であり、上記以外の構成であってもよい。

＜２．固定子の構成の例＞
固定子３０は、全周に亘って複数（この例では４８個）のスロット３１が配列された略円環状の固定子鉄心３２と、複数のスロット３１に２層重ね巻方式（「分布巻方式」「重ね巻方式」の一例に相当）で収容された複数（この例では４８個）の固定子コイル４１と、を有する。すなわち、固定子鉄心３２におけるスロット３１の数Ｎは、この例では４８である。

固定子鉄心３２は、横断面形状が略扇状の分割コア要素３３が全周に亘って複数（この例では４８個）配列されることで構成されている。各分割コア要素３３は、固定子径方向の内側に、横断面形状が略矩形状のティース部３４を備える。隣り合う分割コア要素３３，３３の各々のティース部３４，３４の間に、上記スロット３１が形成されている。各スロット３１は、横断面形状が固定子径方向の内側に向けて狭まる略扇状（略台形）となっている。

複数の固定子コイル４１は、２層重ね巻方式で配列されつつ、モールド樹脂により一体的に樹脂成形され固められることで、コイル樹脂構造体４５（詳細は後述）として形成されている。

なお、上記で説明した固定子３０の構成は、あくまで一例であり、上記以外の構成であってもよい。また、複数の固定子コイル４１は、一体的に樹脂成形されなくてもよい。

（２−１．固定子コイルの構成・配列の例）
以下、図２、図３Ａ，Ｂ及び図４を参照しつつ、固定子コイル４１の構成・配列の一例について説明する。なお、図３Ａ中では、上側が負荷側、下側が反負荷側に相当し、図３Ｂ中及び図４中では、紙面手前側が負荷側、紙面奥行き側が反負荷側に相当する。

図２、図３Ａ，Ｂ、及び図４に示すように、各固定子コイル４１は、適宜の絶縁皮膜（図示せず）で被覆された、横断面形状が略円形状の丸線４２が、後述のコイル片部５０，５１に対応する部分で固定子径方向及び固定子周方向に積層されるように複数回（この例では２２回）巻回され、所定部位が加圧成形されることで、それぞれが変形した断面形状を有する空芯コイルとして形成されている。各固定子コイル４１では、丸線４２は、コイル片部５０，５１に対応する部分で固定子径方向に複数層（この例では５層）に積層されるように（途中部分でループ状にひねり曲げられることなく）ドラム状に巻回され、またその積層の外周側で同様に複数層（この例では６層）に積層されるように巻回され、さらにその積層の外周側で同様に複数層（この例では５層）に積層されるように巻回され、またさらにその積層の外周側で同様に複数層（この例では６層）に積層されるように巻回されている。各固定子コイル４１では、丸線４２の一方の端部（例えば巻き始め端部）５４及び他方の端部（例えば巻き終わり端部）５５は、反負荷側に突出している。

なお、固定子コイル４１は、後述のコイル片部５０，５１に対応する部分で（固定子周方向に積層されず）固定子径方向に積層されるように複数回巻回される構成であってもよい。

各固定子コイル４１は、第１コイル片部５０と、第２コイル片部５１と、２つのコイルエンド部５２，５３と、を備える。

第１コイル片部５０は、例えば略亀甲型に複数回（この例では２２回）巻回された丸線４２の巻回体８０（後述の図７参照）の一方の長辺部分（図示せず）の外形が、スロット３１の固定子径方向の内側（「一方側」の一例に相当）の横断面形状に合致するように加圧成形されることで、形成されている。第１コイル片部５０は、固定子軸方向に沿って延在し、１つのスロット３１の固定子径方向の内側（以下適宜「内周側」という）に収容されている。

第１コイル片部５０では、丸線４２は、固定子周方向に４層に積層されている。また、第１コイル片部５０では、固定子コイル４１で最も内周側の丸線４２の積層（以下適宜「第１Ａ積層」という）ａは、固定子径方向に５層に積層され、上記第１Ａ積層ａの外周側の丸線４２の積層（以下適宜「第１Ｂ積層」という）ｂは、固定子径方向に６層に積層され、上記第１Ｂ積層ｂの外周側の丸線４２の積層（以下適宜「第１Ｃ積層」という）ｃは、固定子径方向に５層に積層され、上記第１Ｃ積層ｃの外周側（固定子コイル４１で最も外周側）の丸線４２の積層（以下適宜「第１Ｄ積層」という）ｄは、固定子径方向に６層に積層されている。第１コイル片部５０を構成する丸線４２の第１Ａ〜第１Ｄ積層ａ〜ｄの各々では、固定子径方向の最も内側の丸線４２部分が固定子周方向の寸法が小さくかつ固定子径方向の寸法が大きく、固定子径方向の外側の丸線４２部分になる程、断面形状が扁平状となり、固定子径方向の最も外側の丸線４２部分が固定子周方向の寸法が大きくかつ固定子径方向の寸法が小さい。

第２コイル片部５１は、上記巻回体８０の他方の長辺部分（図示せず）の外形が、スロット３１の固定子径方向の外側（「他方側」の一例に相当）の横断面形状に合致するように加圧成形されることで、形成されている。すなわち、第２コイル片部５１は、上記第１コイル片部５０よりも扁平状に形成されている。第２コイル片部５１は、第１コイル片部５０と略固定子周方向に所定離間した位置で固定子軸方向に沿って延在し、上記１つのスロット３１とは異なる（この例では固定子周方向に４つ離間した）他のスロット３１の固定子径方向の外側（以下適宜「外周側」という）に収容されている。

第２コイル片部５１では、丸線４２は、固定子周方向に４層に積層されている。また、第２コイル片部５１では、固定子コイル４１で最も内周側の丸線４２の積層（以下適宜「第２Ａ積層」という）ｅは、固定子径方向に５層に積層され、上記第２Ａ積層ｅの外周側の丸線４２の積層（以下適宜「第２Ｂ積層」という）ｆは、固定子径方向に６層に積層され、上記第２Ｂ積層ｆの外周側の丸線４２の積層（以下適宜「第２Ｃ積層」という）ｇは、固定子径方向に５層に積層され、上記第２Ｃ積層ｇの外周側（最も外周側）の丸線４２の積層（以下適宜「第２Ｄ積層」という）ｈは、固定子径方向に６層に積層されている。第２コイル片部５１を構成する丸線４２の第２Ａ〜第２Ｄ積層ｅ〜ｈの各々では、固定子径方向の最も内側の丸線４２部分が固定子周方向の寸法が小さくかつ固定子径方向の寸法が大きく、固定子径方向の外側の丸線４２部分になる程、断面形状が扁平状となり、固定子径方向の最も外側の丸線４２部分が固定子周方向の寸法が大きくかつ固定子径方向の寸法が小さい。

すなわち、各スロット３１の内周側には、１つの固定子コイル４１の第１コイル片部５０が収容され、外周側には、固定子周方向に４つ離間したスロット３１の内周側に第１コイル片部５０が収容された他の固定子コイル４１の第２コイル片部５１が収容されている。このような配置を実現するために、各固定子コイル４１のコイル片部５０，５１間の離間距離Ｌは、（上記内・外周側の位置の違いを加味した）略固定子周方向における４つのスロット３１分の離間距離Ｘにほぼ等しくなっている。

そして、各固定子コイル４１では、第１コイル片部５０を構成する丸線４２の第１Ａ〜第１Ｄ積層ａ〜ｄの各々での固定子径方向における丸線４２の積層の配置（順番）と、第２コイル片部５１を構成する丸線４２の第２Ａ〜第２Ｄ積層ｅ〜ｈの各々での固定子径方向における丸線４２の積層の配置（順番）と、が同じになっている。

すなわち、第１コイル片部５０側の第１Ａ積層ａにおいて固定子径方向の最も内側に位置する丸線４２部分は、第２コイル片部５１側の第２Ａ積層ｅにおいても固定子径方向の最も内側に配置されている。また、第１コイル片部５０側の第１Ａ積層ａにおいて固定子径方向の２番目の内側に位置する丸線４２部分は、第２コイル片部５１側の第２Ａ積層ｅにおいても固定子径方向の２番目の内側に配置されている。また、第１コイル片部５０側の第１Ａ積層ａにおいて固定子径方向の３番目の内側に位置する丸線４２部分は、第２コイル片部５１側の第２Ａ積層ｅにおいても固定子径方向の３番目の内側に配置されている。また、第１コイル片部５０側の第１Ａ積層ａにおいて固定子径方向の４番目の内側に位置する丸線４２部分は、第２コイル片部５１側の第２Ａ積層ｅにおいても固定子径方向の４番目の内側に配置されている。また、第１コイル片部５０側の第１Ａ積層ａにおいて固定子径方向の最も外側に位置する丸線４２部分は、第２コイル片部５１側の第２Ａ積層ｅにおいても固定子径方向の最も外側に配置されている。他の、第１コイル片部５０側の第１Ｂ積層ｂ及び第２コイル片部５１側の第２Ｂ積層ｆ、第１コイル片部５０側の第１Ｃ積層ｃ及び第２コイル片部５１側の第２Ｃ積層ｇ、第１コイル片部５０側の第１Ｄ積層ｄ及び第２コイル片部５１側の第２Ｄ積層ｈにおいても同様である。

コイルエンド部５２は、上記巻回体８０における上記２つの長辺部分の一端部を繋ぐように当該２つの長辺部分間に延在する一方の略山なり部分８１（後述の図６参照）の外形が加圧成形されることで、形成されている。コイルエンド部５２は、コイル片部５０，５１の各々の負荷側端部を繋ぐようにコイル片部５０，５１間に延在し、スロット３１の外部に配置されている。コイルエンド部５２では、丸線４２は、（固定子軸方向に概ね沿って積層されるのではなく）固定子軸方向に垂直な面方向に概ね沿って積層されている。コイルエンド部５２は、固定子軸方向の外方側、つまりこの例では負荷側に隆起した隆起部５６と、固定子軸方向に垂直な面方向に対し傾斜した２つの傾斜部５７，５８と、を備える。傾斜部５７，５８は、隆起部５６とコイル片部５０，５１の各々の負荷側端部とを各々繋ぐように隆起部５６の両側に位置し、互いに逆向きに傾斜している。隆起部５６は、コイルエンド部５２の中間部分（この例では略中央部分）が、当該コイルエンド部５２の延在方向両側から挟み込むように加圧成形されることで、形成されている。

コイルエンド部５３は、上記巻回体８０における上記２つの長辺部分の他端部を繋ぐように当該２つの長辺部分間に延在する他方の略山なり部分（図示せず）の外形が加圧成形されることで、形成されている。コイルエンド部５３は、コイル片部５０，５１の各々の反負荷側端部を繋ぐようにコイル片部５０，５１間に延在し、スロット３１の外部に配置されている。コイルエンド部５３では、丸線４２は、（固定子軸方向に概ね沿って積層されるのではなく）固定子軸方向に垂直な面方向に概ね沿って積層されている。コイルエンド部５３は、固定子軸方向の外方側、つまりこの例では反負荷側に隆起した隆起部５９と、固定子軸方向に垂直な面方向に対し傾斜した２つの傾斜部６０，６１と、を備える。傾斜部６０，６１は、隆起部５９とコイル片部５０，５１の各々の反負荷側端部とを各々繋ぐように隆起部５９の両側に位置し、互いに逆向きに傾斜している。隆起部５９は、コイルエンド部５３の中間部分（この例では略中央部分）が、当該コイルエンド部５３の延在方向両側から挟み込むように加圧成形されることで、形成されている。

各隆起部５６，５９は、各々の固定子周方向における角度範囲θが３６０°を上記スロット３１の数Ｎ（この例ではＮ＝４８）で割った範囲（スロットピッチ）以下となるように、つまりθ≦３６０°／Ｎとなるように、形成されている。

すなわち、複数の固定子コイル４１は、コイルエンド部５２側では、隆起部５６の固定子周方向位置が順次ずれつつ、隣り合う固定子コイル４１，４１の傾斜部５７，５７同士及び傾斜部５８，５８同士が固定子軸方向に重なるように、コイルエンド部５３側では、隆起部５９の固定子周方向位置が順次ずれつつ、隣り合う固定子コイル４１，４１の傾斜部６０，６０同士及び傾斜部６１，６１同士が固定子軸方向に重なるように、密集して配列されている。

なお、上記で説明した固定子コイル４１の構成・配列は、あくまで一例であり、上記以外の構成・配列であってもよい。例えば、一方のコイルエンド部のみ上記のような構成として小型化を図ってもよい。

（２−２．コイル樹脂構造体の構成の例）
次に、図５を参照しつつ、上記コイル樹脂構造体４５の構成の一例について説明する。

図５に示すように、コイル樹脂構造体４５は、上記複数の固定子コイル４１が、θ≦３６０°／Ｎとなるように２層重ね巻方式で配列されつつ、モールド樹脂により一体的に樹脂成形され固められることで、全体として円筒形に近い糸巻き形に形成されている。コイル樹脂構造体４５は、短い略円筒状の端部６５と、短い略円筒状の端部６６と、端部６５，６６間に位置する中間部６７と、を有する。

端部６５には、各固定子コイル４１のコイルエンド部５２が被覆され内包されている。端部６６には、各固定子コイル４１のコイルエンド部５３が被覆され内包されている。端部６６からは、各固定子コイル４１の端部５４，５５が突出している。

中間部６７の外径は、端部６５，６６の外径よりも小さくなっている。中間部６７には、コイル樹脂構造体４５の周方向に、略矩形状の複数の板部６８が配列されている。各板部６８には、１つの固定子コイル４１の第１コイル片部５０、及び、当該１つの固定子コイル４１とは異なる（この例ではコイル樹脂構造体４５の周方向に４つ離間した）他の固定子コイル４１の第２コイル片部５１が、コイル樹脂構造体４５の径方向の内側及び外側の各々に配置されるように重ねられ積層された状態で、被覆され内包されている。隣り合う板部６８，６８間の隙間６９には、コイル樹脂構造体４５の径方向外側から上記分割コア要素３３のティース部３４が嵌め込まれる。

すなわち、コイル樹脂構造体４５に複数の分割コア要素３３が組み付けられることで、上記固定子鉄心３２が構成されると共に、コイル樹脂構造体４５と固定子鉄心３２とが一体に組み付けられ、固定子３０が組み立てられる。組み立てられた固定子３０は、コイル樹脂構造体４５の端部６５が上記負荷側ブラケット１２に嵌合されることで、負荷側ブラケット１２に取り付けられる。このとき、各固定子コイル４１のコイルエンド部５２は、負荷側ブラケット１２と上記モールド樹脂を介して密着する。

なお、上記で説明したコイル樹脂構造体４５の構成は、あくまで一例であり、上記以外の構成であってもよい。

＜３．回転電機の製造方法の例＞
次に、図６〜図８を参照しつつ、回転電機１０の製造方法の一例について説明する。

図６に示すように、固定子コイル４１の製造工程では、まず、丸線４２が例えば略亀甲型に複数回巻回される。このとき、丸線４２は、上述のように、コイル片部５０，５１に対応する部分で固定子径方向に複数層に積層されるように（途中部分でループ状にひねり曲げられることなく）ドラム状に巻回され、またその積層の外周側で同様に複数層に積層されるように巻回され、さらにその積層の外周側で同様に複数層に積層されるように巻回され、またさらにその積層の外周側で同様に複数層に積層されるように巻回される。

その後、図７に示すように、巻回体８０を治具７０，７１間にセットし、治具７１が固定された状態で治具７０を下降させ、巻回体８０の幅方向（図７中左右方向）の一方側と他方側とを巻回体８０の厚み方向（図７中上下方向）にずらす。

そして、巻回体８０の幅方向の一方側と他方側との向きを調整する。その後、巻回体８０の一方の長辺部分の外形を上記スロット３１の内周側の横断面形状に合致するように金型で加圧成形して、第１コイル片部５０を形成する。また、巻回体８０の他方の長辺部分の外形を上記スロット３１の外周側の横断面形状に合致するように金型で加圧成形して、第２コイル片部５１を形成する。

そして、図８に示すように、巻回体８０を金型７２，７３，７４間にセットし、金型７４が固定された状態で金型７２，７３を下降させ、巻回体８０の略山なり部分８１の外形を金型７２，７３と金型７４との間で挟み込むように加圧成形して、コイルエンド部５２を形成する。その後、コイルエンド部５２の略中央部分を金型７２，７３間で挟み込むように加圧成形して、隆起部５９及び傾斜部５７，５８を形成する。なお、コイルエンド部５３側も上記と同様にして形成される。これにより、固定子コイル４１が完成する。

また、コイル樹脂構造体４５の製造工程では、まず、上記製造された複数の固定子コイル４１をθ≦３６０°／Ｎとなるように２層重ね巻方式で配列する。その後、配列した複数の固定子コイル４１をモールド樹脂により一体的に樹脂成形し固める。これにより、コイル樹脂構造体４５が完成する。

また、固定子３０の製造工程では、上記製造されたコイル樹脂構造体４５の各隙間６９に、コイル樹脂構造体４５の径方向外側から各分割コア要素３３のティース部３４を嵌め込むことで、コイル樹脂構造体４５に複数の分割コア要素３３を組み付ける。これにより、固定子鉄心３２を構成すると共に、コイル樹脂構造体４５と固定子鉄心３２とを一体に組み付ける。この結果、固定子３０が完成する。

その後、上記製造された固定子３０をコイル樹脂構造体４５の端部６５が負荷側ブラケット１２に嵌合するように負荷側ブラケット１２に取り付ける。そして、負荷側ブラケット１２に取り付けられた固定子３０をフレーム１１の内周に挿入して取り付ける。その後、シャフト１６、及び、シャフト１６の外周に取り付けられた回転子２０を、フレーム１１の内周に取り付けられた固定子３０の内周側に挿入して取り付ける。そして、反負荷側ブラケット１４をフレーム１１の反負荷側端部に取り付ける。これにより、回転電機１０が完成する。

なお、上記で説明した回転電機１０の製造方法は、あくまで一例であり、回転電機１０の製造方法は、上記で説明した順序に沿って時系列的に行われる工程はもちろん、必ずしも時系列的に実行されなくても、並列的に又は個別的に実行される工程をも含む。また、時系列的に実行される工程でも、場合によっては適宜順序を変更することが可能である。

＜４．本実施形態による効果の例＞
以上説明したように、本実施形態の回転電機１０では、固定子鉄心３２の複数のスロット３１に、複数の固定子コイル４１が分布巻方式で収容されている。各固定子コイル４１は、丸線４２が少なくとも固定子径方向に積層され、固定子径方向における丸線４２の積層の配置が第１コイル片部５０と第２コイル片部５１とで同じになるように構成されている。これにより、コイルエンド部５２，５３において、丸線４２を（固定子軸方向に概ね沿って積層するのではなく）固定子軸方向に垂直な面方向に概ね沿って積層することができる。その結果、コイルエンド部５２，５３において丸線４２を固定子軸方向に概ね沿って積層する場合に比べ、コイルエンド部５２，５３の固定子軸方向の寸法を小さくできる。したがって、コイルエンド部５２，５３を小型化できる。また、本実施形態では、固定子コイル４１の導体として丸線４２を用いるので、固定子コイル４１の各部の形状を加圧成形により容易に調整できる。その結果、導体として平角線を用いる場合に比べ、より大きな導体断面積で巻回でき、また種々の形状のスロット３１に対応可能である。また、本実施形態のようにスロット３１の形状が略扇状等の場合には、導体として平角線を用いる場合に比べ、占積率を高くできる。

また、本実施形態では特に、各固定子コイル４１のコイルエンド部５２は、固定子軸方向の外方側に隆起した隆起部５６と、隆起部５６の両側に各々位置する、固定子軸方向に垂直な面方向に対し傾斜した２つの傾斜部５７，５８と、を備える。また、各固定子コイル４１のコイルエンド部５３は、固定子軸方向の外方側に隆起した隆起部５９と、隆起部５９の両側に各々位置する、固定子軸方向に垂直な面方向に対し傾斜した２つの傾斜部６０，６１と、を備える。これにより、複数の固定子コイル４１を、コイルエンド部５２側では、隆起部５６の固定子周方向位置が順次ずれつつ、隣り合う固定子コイル４１，４１の傾斜部５７，５７同士及び傾斜部５８，５８同士が固定子軸方向に重なるように、コイルエンド部５３側では、隆起部５９の固定子周方向位置が順次ずれつつ、隣り合う固定子コイル４１，４１の傾斜部６０，６０同士及び傾斜部６１，６１同士が固定子軸方向に重なるように、近接させて配列できる。その結果、分布巻方式で収容される複数の固定子コイル４１を実現できる。

また、本実施形態では特に、各固定子コイル４１における隆起部５６，５９は、コイルエンド部５２，５３の中間部分の加圧成形により形成されている。これにより、隆起部５６，５９を、コイルエンド部５２，５３の中間部分を複数の金型で挟み込むように加圧成形して形成することで、隆起部５６，５９が設けられたコイルエンド部５２，５３の径方向の寸法を小さくすることが可能となる。その結果、固定子３０を小型化したり、固定子３０の大きさはそのままにして固定子３０における固定子コイル４１の数（スロット３１の数）を増加させることが可能となる。また、隆起部５６，５９を加圧成形により形成することで、隆起部５６，５９の幅を所望の幅に調整できるので、固定子コイル４１を種々の大きさの回転電機１０に対し用いることが可能となる。

また、本実施形態では特に、複数の固定子コイル４１は、複数のスロット３１に重ね巻方式で収容されている。これにより、複数のスロット３１に重ね巻方式で複数の固定子コイル４１が収容された回転電機１０において、コイルエンド部５２，５３の小型化を実現できる。

また、本実施形態では特に、各固定子コイル４１は、第１コイル片部５０が１つのスロット３１の内周側に収容されると共に、第２コイル片部５１が他のスロット３１の外周側に収容されている。これにより、複数のスロット３１に２層重ね巻方式で複数の固定子コイル４１が収容された回転電機１０において、コイルエンド部５２，５３の小型化を実現できる。

また、本実施形態では特に、各固定子コイル４１における隆起部５６，５９は、θ≦３６０°／Ｎとなるように（角度範囲θがスロットピッチ以下となるように）形成されている。これにより、複数の固定子コイル４１を密集させて配列できるので、２層重ね巻方式で収容される複数の固定子コイル４１を実現できる。

＜５．変形例等＞
なお、実施形態は、上記内容に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「平面」等とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」等という意味である。

また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさが「同一」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「等しい」「異なる」等とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に等しい」「実質的に異なる」等という意味である。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用してもよい。

その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１０ 回転電機
２０ 回転子
３０ 固定子
３３ 分割コア要素
３１ スロット
３２ 固定子鉄心
４１ 固定子コイル
４５ コイル樹脂構造体
５０ 第１コイル片部
５１ 第２コイル片部
５２ コイルエンド部
５３ コイルエンド部
５６ 隆起部
５７ 傾斜部
５８ 傾斜部
５９ 隆起部
６０ 傾斜部
６１ 傾斜部

Claims (10)

1. 固定子及び回転子を備えた回転電機であって、
   前記固定子は、
   周方向に複数のスロットが配列された固定子鉄心と、
   前記複数のスロットに分布巻方式で収容された複数の固定子コイルと、を有し、
   各前記固定子コイルは、
   １つの前記スロットに収容された第１コイル片部と、
   前記１つのスロットとは異なる他の前記スロットに収容された第２コイル片部と、
   前記第１コイル片部と前記第２コイル片部との間に延在するコイルエンド部と、を備え、
   丸線が少なくとも前記固定子の径方向に積層され、前記径方向における前記丸線の積層の配置が前記第１コイル片部と前記第２コイル片部とで同じになるように構成されている
   ことを特徴とする回転電機。
2. 前記各固定子コイルの前記コイルエンド部は、
   前記固定子の軸方向の外方側に隆起した隆起部と、
   前記隆起部の両側に各々位置する、前記軸方向に垂直な面方向に対し傾斜した傾斜部と、を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記各固定子コイルにおける前記隆起部は、
   前記コイルエンド部の中間部分の加圧成形により形成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
4. 前記複数の固定子コイルは、
   前記複数のスロットに重ね巻方式で収容されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
5. 前記各固定子コイルは、
   前記第１コイル片部が前記１つのスロットの前記径方向の一方側に収容されると共に、前記第２コイル片部が前記他のスロットの前記径方向の他方側に収容されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
6. 前記各固定子コイルにおける前記隆起部は、
   前記周方向における角度範囲をθ、前記スロットの数をＮとした場合に、
   θ≦３６０°／Ｎ
   となるように形成されている
   ことを特徴とする請求項５に記載の回転電機。
7. 固定子及び回転子を備え、
   前記固定子が、
   周方向に複数のスロットが配列された固定子鉄心と、
   前記複数のスロットに分布巻方式で収容された複数の固定子コイルと、を有し、
   前記固定子鉄心が、
   分割コア要素が前記周方向に複数配列されることで構成され、
   各前記固定子コイルが、
   １つの前記スロットに収容された第１コイル片部と、
   前記１つのスロットとは異なる他の前記スロットに収容された第２コイル片部と、
   前記第１コイル片部と前記第２コイル片部との間に延在するコイルエンド部と、を備え、
   丸線が少なくとも前記固定子の径方向に積層され、前記径方向における前記丸線の積層の配置が前記第１コイル片部と前記第２コイル片部とで同じになるように構成されている、
   回転電機の製造方法であって、
   前記複数の固定子コイルを前記分布巻方式で配列しつつ一体的に樹脂成形し、コイル樹脂構造体を形成する工程と、
   形成された前記コイル樹脂構造体に、前記複数の分割コア要素を組み付けることで、前記固定子鉄心を構成する工程と、を有する
   ことを特徴とする回転電機の製造方法。
8. 前記複数の固定子コイルは、
   前記複数のスロットに重ね巻方式で収容され、
   前記各固定子コイルは、
   前記第１コイル片部が前記１つのスロットの前記径方向の一方側に収容されると共に、前記第２コイル片部が前記他のスロットの前記径方向の他方側に収容され、
   前記各固定子コイルの前記コイルエンド部は、
   当該コイルエンド部の中間部分の加圧成形により形成された、前記固定子の軸方向の外方側に隆起した隆起部と、
   前記隆起部の両側に各々位置する、前記軸方向に垂直な面方向に対し傾斜した傾斜部と、を備え、
   前記コイル樹脂構造体を形成する工程は、
   前記複数の固定子コイルを、前記周方向における前記隆起部の角度範囲をθ、前記スロットの数をＮとした場合に、
   θ≦３６０°／Ｎ
   となるように、前記重ね巻方式で配列する工程を備える
   ことを特徴とする請求項７に記載の回転電機の製造方法。
9. 回転電機の固定子鉄心において周方向に配列された複数のスロットに分布巻方式で複数収容される固定子コイルであって、
   １つの前記スロットに収容される第１コイル片部と、
   前記１つのスロットとは異なる他の前記スロットに収容される第２コイル片部と、
   前記第１コイル片部と前記第２コイル片部との間に延在するコイルエンド部と、を備え、
   丸線が少なくとも前記固定子鉄心の径方向に積層され、前記径方向における前記丸線の積層の配置が前記第１コイル片部と前記第２コイル片部とで同じになるように構成されている
   ことを特徴とする固定子コイル。
10. 回転電機の固定子鉄心において周方向に配列された複数のスロットに分布巻方式で収容される複数の固定子コイルが前記分布巻方式で配列され一体的に樹脂成形されたコイル樹脂構造体であって、
    各前記固定子コイルは、
    １つの前記スロットに収容される第１コイル片部と、
    前記１つのスロットとは異なる他の前記スロットに収容される第２コイル片部と、
    前記第１コイル片部と前記第２コイル片部との間に延在するコイルエンド部と、を備え、
    丸線が少なくとも前記固定子鉄心の径方向に積層され、前記径方向における前記丸線の積層の配置が前記第１コイル片部と前記第２コイル片部とで同じになるように構成されている
    ことを特徴とするコイル樹脂構造体。

Images