JP2022149013A - 回転電機の電機子、回転電機、回転電機の電機子の製造方法、および回転電機の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを削減でき、組立性が良く、さらに、高品質、高効率、高出力な回転電機の電機子、回転電機、回転電機の電機子の製造方法、および回転電機の製造方法を提供する。【解決手段】電機子巻線３は、１本の導線を重ね巻きした複数の単位コイル３３を備え、単位コイル３３は、スロットＳ内の径方向の外側に挿通される第１直線部３４と、第１直線部３４が挿通させるスロットＳとは異なるスロットＳ内の径方向の内側に挿通される第２直線部３５と、第１直線部３４と第２直線部３５とを電機子２０の結線側および非結線側で接続するコイルエンド部３７とを備え、同じスロットＳに挿通される２つの単位コイル３３の第１直線部３４と第２直線部３５とは、径方向に並んで配置され、第１直線部３４の径方向の外側面に、絶縁部材としての第２絶縁部材４２を更に備える。【選択図】図６

Description

本願は、回転電機の電機子、回転電機、回転電機の電機子の製造方法、および回転電機の製造方法に関するものである。

例えば特許文献１には、分割鉄心のスロットを形成する一方のティースの側面に沿って設けられる第１絶縁部材と、スロットを形成する他方のティースの側面、スロットの底部、および１方のティースの側面に沿って設けられ、第１絶縁部材と周方向に重なっている第２絶縁部材を有する回転電機の電機子構造について記載されている。

同文献では、第１絶縁部材と第２絶縁部材とが固着された分割鉄心を互いに離間して、円環状に等角ピッチで配列して、同時に、径方向内方に移動させて、隣り合うコアバックの周方向側面同士を突き合わせて電機子を製造している。

特開２０１９－９２３４０号公報

例えば特許文献１に記載された回転電機の電機子においては、第２絶縁部材の第１絶縁部材と周方向で重なる部位の長さを、分割鉄心を離間させて配置した際の隙間より長くする必要がある。このため、第２絶縁部材が、本来絶縁のために必要とする長さよりも長くなるため、絶縁部材の材料費が増加し、電機子の製造コストが増加するという課題があった。また、第２絶縁部材の一部がコアに固定されていない状態となるため、電機子鉄心を組立てる際に、第２絶縁部材が折れ曲がる、はがれる、コイルとティースの間に噛み込まれる等の不具合を生じる恐れがあり、組立性が悪いという課題があった。

また、スロットの断面積に占める絶縁部材の断面積が増え、電機子の占積率が低下するため、回転電機の効率、出力が下がるという課題があった。さらに、絶縁部材が重なることで、熱抵抗が増え、電機子巻線から鉄心への放熱を阻害するため、コイルが高温になり、回転電機の品質が低下する、効率、出力が下がるという課題があった。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、製造コストを削減でき、組立性が良く、さらに、高品質、高効率、高出力な回転電機の電機子、回転電機、回転電機の電機子の製造方法、および回転電機の製造方法を提供することを目的とする。

本願に開示される回転電機の電機子は、
円環状のコアバック部と、前記コアバック部の内周面から径方向の内側に突出する複数のティース部とを有する電機子鉄心と、
前記電機子鉄心に装着された分布巻の電機子巻線と、
前記電機子巻線と、前記コアバック部の内周面および隣り合う前記ティース部の周方向側面間に形成されるスロットの内壁面とを電気的に隔離する絶縁部材としての第１絶縁部材と、を備える回転電機の電機子であって、
前記電機子巻線は、１本の導線を重ね巻きした複数の単位コイルを備え、
前記単位コイルは、前記スロット内の径方向の外側に挿通される第１直線部と、
前記第１直線部が挿通させるスロットとは異なるスロット内の径方向の内側に挿通される第２直線部と、
前記第１直線部と前記第２直線部とを前記電機子の結線側および非結線側で接続するコイルエンド部とを備え、
同じ前記スロットに挿通される２つの前記単位コイルの前記第１直線部と前記第２直線部とは、径方向に並んで配置され、
前記第１直線部の径方向の外側面に、前記絶縁部材としての第２絶縁部材を更に備えるものである。
また、本願に開示される回転電機は、
前記電機子と、
前記電機子の内周面に対向して回転可能に支持された回転子とを備えるものである。
また、本願に開示される回転電機の電機子の製造方法は、
前記単位コイルの前記第１直線部と前記第２直線部を収容する第１溝と第２溝とを備える貼付ガイドに前記単位コイルを固定する単位コイル固定工程と、
前記貼付ガイドに保持された状態における前記第１直線部と前記第２直線部の上面、または、前記第２絶縁部材下面と、前記第１直線部と前記第２直線部との間に設けられた前記絶縁部材としての第３絶縁部材の下面に接着剤を塗布、または、両面テープを貼って剥離紙を剥がす接着部材施工工程と、
前記第２絶縁部材と前記第３絶縁部材とを押圧治具に配置する絶縁部材準備工程と、
前記押圧治具によって前記第１直線部に前記第２絶縁部材を、前記第２直線部に前記第３絶縁部材を押圧して貼り付ける貼付工程とを備えるものである。
また、本願に開示される回転電機の製造方法は、
前記電機子の内周面に対向して回転可能に回転子を支持するものである。

本願に開示される回転電機の電機子、回転電機、回転電機の電機子の製造方法、および回転電機の製造方法によれば、製造コストを削減でき、組立性が良く、さらに、高品質、高効率、高出力な回転電機の電機子、回転電機、回転電機の電機子の製造方法、および回転電機の製造方法を提供できる。

実施の形態１による回転電機の断面図である。 実施の形態１による回転子の斜視図である。 実施の形態１による電機子の斜視図である。 実施の形態１による絶縁部材を貼り付けた分割コアの斜視図である。 実施の形態１による絶縁部材を貼り付けた分割コアの上面図である。 実施の形態１による電機子の要部拡大図であり、図３、破線Ａで囲んだ部分の拡大図である。 実施の形態１による単位コイルの斜視図である。 図７ＡのＢ－Ｂ断面図である。 実施の形態１による全節巻の電機子巻線を構成する単位コイルのスロット内での配置を示す模式図である。 実施の形態１による短節巻の電機子巻線を構成する単位コイルのスロット内での配置を示す模式図である。 実施の形態１による電機子巻線の結線図（Ｙ結線）の一例である。 実施の形態１による電機子の要部断面図である。 実施の形態１による絶縁部材の他の例を示す、電機子の要部斜視図である。 実施の形態１による電機子の要部断面図であり、絶縁部材の他の構成例を示す図である。 実施の形態１による電機子の要部斜視図であり、絶縁部材の他の構成例を示す図である。 実施の形態１による絶縁部材の貼付工程を示すフロー図である。 実施の形態１による貼付ガイドと、絶縁部材を貼り付け前の単位コイルを示す斜視図である。 実施の形態１による貼付ガイドに、単位コイルを装着した状態を示す斜視図である。 図１５の破線Ｃで示す領域の図であり、接着剤の塗布例を示す図である。 図１５の破線Ｃで示す領域の図であり、接着剤の他の塗布例を示す図である。 図１５の破線Ｃで示す領域の図であり、両面テープ貼付位置を示す図である。 押圧治具を用いた絶縁部材の保持状体を示す断面図である。 実施の形態１による絶縁部材に接着剤等を塗布する例を示す図である。 実施の形態１による絶縁部材の貼付工程を示すフロー図である。 実施の形態１による貼付ガイドを傾けて絶縁部材を貼り付ける方法を示す図である。 実施の形態１による電機子巻線用のコイル籠を示す斜視図である。 実施の形態１による複数の分割コアをコイル籠の周囲に配置した状態を示す斜視図である。 実施の形態１によるコイル籠に分割コアのティース部を挿入した状態を示す斜視図である。 実施の形態２による貼付ガイドと、絶縁部材を貼り付ける前の単位コイルを示す斜視図である。 実施の形態２による単位コイルを把持した状態を示す図である。 実施の形態２による絶縁部材を準備する状態を示す図である。 実施の形態２、３による絶縁部材の貼付工程を示すフロー図である。 実施の形態３による貼り付けガイドと、押圧治具と絶縁部材を貼り付け前の複数の単位コイルを示す斜視模式図である。 実施の形態３による絶縁部材をセットした状態の貼付ガイドの断面図である。 実施の形態３による、複数の単位コイルの直線部を貼付ガイドに挿入した状態を示す断面図である。 図２９Ａの破線Ｅで囲んだ部分の拡大図である。 実施の形態３による押圧治具の側面模式図である。 実施の形態３による絶縁部材を貼付中の押圧治具の状態を示す断面模式図である。 実施の形態４による電機子の斜視図である。 実施の形態４による内側コアの平面図である。 図３３の破線Ｆで囲んだ部分の拡大図であり、内側コアに絶縁部材を組み付けた図である。 実施の形態４によるスロットに収納されている直線部の配置を示す図である。

実施の形態１．
以下、実施の形態１による回転電機の電機子、回転電機、回転電機の電機子の製造方法、および回転電機の製造方法を、図を用いて説明する。
本明細書において、特に断り無く「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内周面」、「外周面」、というときは、それぞれ、回転電機の電機子の「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内周面」、「外周面」をいうものとする。

また、この明細書で、特に断り無く電機子の「上」、「下」に言及するときは、基準となる場所において、軸方向に垂直な面を想定し、その面を境界として電機子の中心点が含まれる側を「下」、その反対を「上」とする。また、高さの高低を比較する場合は、電機子の中心からの距離が長い方を「高い」とする。

図１は、回転電機１００の断面図である。
回転電機１００は、有底円筒状のフレーム８１およびフレーム８１の開口部を塞口するブラケット８２からなるハウジング８と、フレーム８１の円筒部８１ａ内部に収納され、ボルト８４によりブラケット８２に締結された電機子２０と、フレーム８１の底部８１ｂおよびブラケット８２の軸心位置に保持されるベアリング８３を介して、電機子２０の内周面に対向して回転可能に支持された回転子７とを備える。

図２は、回転子７の斜視図である。
次に、回転子７の構成について説明する。
回転子７は、軸心位置に挿通された回転軸７１に固着された回転子鉄心７２と、回転子鉄心７２の外周面側に、それぞれ予め設定されたピッチで配列して埋設され、磁極を構成する複数の永久磁石７３とを備える永久磁石式回転子である。

なお、回転子７は、永久磁石型回転子に限定されず、絶縁しない回転子導体を、回転子鉄心のスロットに収納して、両側を短絡環で短絡したかご形回転子、又は、絶縁した導体線を回転子鉄心のスロットに装着した巻線形回転子を用いてもよい。

図３は、電機子２０の斜視図である。
次に、電機子２０の構成について説明する。
図３に示すように、電機子２０は、電機子鉄心２と、電機子鉄心２に装着された電機子巻線３と、電機子巻線３と電機子鉄心２とを電気的に隔離する後述する絶縁部材４１（第１絶縁部材）及び絶縁部材４２（第２絶縁部材）とを備える。

電機子鉄心２は、円環状の外側コア２１と、外側コア２１の内周側に収納された内側コア２２とを備える。外側コア２１には、ボルト８４が貫通する取付穴２１Ｈが、軸方向Ｚに形成されている。

ここで、説明の便宜上、回転電機１００の極数を８極、電機子鉄心２のスロット数を４８個、電機子巻線３を三相巻線とする。すなわち、スロットは、毎極毎相当たり２個の割合で電機子鉄心２に形成されている。なお、上記極数等は、これに限定されるものでなく、設計要件により、任意に変更可能である。

図４は、絶縁部材４１を貼り付けた分割コア２５の斜視図である。
図５は、絶縁部材４１を貼り付けた分割コア２５の上面図である。
図６は、電機子２０の要部拡大図であり、図３、破線Ａで囲んだ部分の拡大図である。
内側コア２２は、４８個の分割コア２５を円環状に配列して構成している。
図５に示すように、分割コア２５は、円弧状のコアバック部２５ａと、コアバック部２５ａの内周面の周方向Ｙの中央部から径方向Ｘの内側に突出するティース部２５ｂと、ティース部２５ｂの先端から周方向Ｙの両側に突出するシュー部２５ｃとからなる上面がＴ字状に構成されている。すなわち、分割コア２５は、ティース部２５ｂ毎に内側コア２２のコアバック部が、周方向Ｙに分割されていることになる。

分割コア２５にシュー部２５ｃを形成すると、回転子７と電機子２０の間の磁気抵抗が低下するため、回転子７の鉄損を低減することができる。図４に示すように分割コア２５は、例えば、電磁鋼板の帯状体である厚み０．１～１ｍｍ程度のフープ材からプレスで打ち抜かれたＴ字状のコア片２５Ｓを、予め設定された枚数分積層して作製される。内側コア２２は、隣り合う分割コア２５のコアバック部２５ａの周方向Ｙの側面同士を突き合わせて仮保持され、外側コア２１内に、圧入、焼き嵌めなどにより収納、保持される。

このように、内側コア２２を周方向Ｙに分割された複数の分割コア２５によって構成することで、電機子鉄心２を製造するために必要な金型のサイズを小型化することができるため、金型費用を低減できる。また、分割コア２５のサイズを小型化でき、重量を軽量化できるため、製品の搬送、取り扱いが容易になる。これにより、生産性にすぐれ、低コスト化を可能にする電機子２０および回転電機１００を得ることができる。

外側コア２１は、予め設定された枚数の電磁鋼板を積層して作製されるか、もしくは一体物として筒状に作製してもよい。外側コア２１は、少なくとも内側コア２２を固定保持できればよく、磁性材料に限定されず、アルミニウムなどの非磁性材料を用いて作製してもよい。

図６に示すように、分割コア２５のコアバック部２５ａの径方向内側面と、周方向に隣り合うティース部２５ｂとに囲まれた領域が、スロットＳである。詳細を後述する絶縁部材４１が、スロットＳ内に収納される電機子巻線３と内側コア２２とを、すなわち電機子巻線３と電機子鉄心２とを電気的に絶縁している。

図７Ａは、単位コイル３３の斜視図である。
図７Ｂは、図７ＡのＢ－Ｂ断面図である。
電機子巻線３は、４８個の単位コイル３３の端末部３７ａ、３７ｂ（総称して端末部３７という）を溶接で接続することにより構成されている。図７Ｂに示すように、単位コイル３３は、銅、アルミニウムなどからなる導体部３１と、導体部３１の表面を被覆する、例えばエナメル樹脂等の絶縁被膜３２とからなり、接続部のない連続した１本の導線を重ね巻き成形して構成されている。

単位コイル３３は、同じスロットＳ内に挿通して配置される直線部３４ａ、３４ｂ（総称して直線部３４（第１直線部）という）と、直線部３４とは異なるスロットＳ内に挿通して配置される直線部３５ａ、３５ｂ（総称して直線部３５（第２直線部）という）と、スロットＳの外側で直線部３４と直線部３５を連結するコイルエンド部３６ａ、３６ｂ、３６ｃ（総称してコイルエンド部３６という）と、他の単位コイル３３と電機子鉄心２の軸方向Ｚの一端側で接続する端末部３７ａ、３７ｂとで構成される。そして、単位コイル３３は、端末部３７ａ、直線部３４ａ、コイルエンド部３６ａ、直線部３５ａ、コイルエンド部３６ｂ、直線部３４ｂ、コイルエンド部３６ｃ直線部３５ｂ、端末部３７ｂと順に１本の導体が繋がっている。

電機子巻線３は、単位コイル３３をスロットＳに挿通配置し、複数本の単位コイル３３の端末部３７を溶接して繋ぐことで、電機子鉄心２に巻回される。端末部３７は、溶接される部分同士を近接させるため、曲げ成形されて狙いの位置に配置される。

図８Ａは、全節巻の電機子巻線３を構成する単位コイル３３のスロットＳ内での配置を示す模式図である。
図８Ｂは、短節巻の電機子巻線を構成する単位コイル３３のスロットＳ内での配置を示す模式図である。各図は、説明の都合上、内側コア２２を構成する各分割コア２５を直線状に並べた状態として描いている。
次に、各単位コイル３３のスロットＳ内での配置について説明する。以下、３相巻線の各相をＵ相、Ｖ相、Ｗ相として説明する。各図では、スロットＳの周方向Ｙの並び順に１～１３の番号を付けており、図８Ａ、８Ｂの上からスロットＳ１～スロットＳ１３・・とする。

また、スロットＳ内の外周側に、径方向Ｘに並べて挿通される２本の直線部３４ａ、３４ｂの径方向Ｘの位置を、直線部３４ｂが挿通される内側を第３層、直線部３４ａが挿通される外側を第４層と定義し、さらにその内側に挿通される、他の単位コイル３３の直線部３５の径方向Ｘ位置を、直線部３５ａが挿通される内側を第１層、直線部３５ｂが挿通される外側を第２層と定義する。ここでは、全節巻と短節巻それぞれについて説明する。

全節巻とは、電機子巻線３のコイルピッチと磁極のピッチとを等しくした巻線方法であり、本例の場合、スロットＳの総数が４８個、磁極数が８極なので、磁極ピッチとコイルピッチがそれぞれ６になる。すなわち、単位コイル３３を、スロットＳを６個跨いで配置する。これに対して、短節巻とは、コイルピッチを磁極のピッチより短くした巻線方法であり、本例の場合、コイルピッチを５にしている。すなわち、単位コイル３３を、スロット５個跨いで配置している。

次に、全節巻の場合の各単位コイル３３の配置について説明する。
図８Ａに示すように、１つの単位コイル３３の直線部３４ａを、スロットＳ７の第４層に、第３層に直線部３４ｂを挿入する。そして、同じ単位コイルの直線部３５ｂをスロットＳ１３の第２層に、直線部３５ａを第１層に挿通する。このとき、端末部３７ａは、スロットＳ７の第４層から軸方向Ｚの上方に立ち上がり、端末部３７ｂは、スロットＳ１３の第２層から軸方向Ｚの上方に立ち上がる。端末部３７ａ、３７ｂが立ち上がる軸方向Ｚの一端側が、端末部同士を結線する結線側とし、その軸方向Ｚの反対側を反結線側とする。

このとき、コイルエンド部３６ａは、反結線側で直線部３４ａと直線部３５ａに繋がり、コイルエンド部３６ｂは、結線側で直線部３５ａと直線部３４ｂに繋がり、コイルエンド部３６ｃは、反結線側で直線部３４ｂと直線部３５ｂに繋がっている。また、それぞれのコイルエンド部３６ａ～３６ｃは、ティース部２５ｂを６個跨いでいる。

同様に、スロットＳ８とスロットＳ１４、スロットＳ９とスロットＳ１５・・スロットＳ４２とスロットＳ４８・・スロットＳ１とスロットＳ７・・スロットＳ６とスロットＳ１２まで合計４８個の単位コイル３３がスロットＳに挿入配置されている。

結線側に突出している端末部３７ａと、他の単位コイル３３の端末部３７ｂとは、溶接などの接合手段により、他の単位コイル３３の端末部、中性点、又は、給電部に接続される。図８Ａに示すように、全節巻の場合、同一スロットＳ内に、Ｕ、Ｖ、Ｗ相のいずれか１相を構成する単位コイル３３の直線部３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂのみが挿通される。

次に、短節巻の場合の各単位コイル３３の配置について説明する。
図８Ｂに示すように、１つの単位コイル３３の直線部３４ａを、スロットＳ７の第４層に、第３層に直線部３４ｂを挿入する。そして、同じ単位コイルの直線部３５ｂをスロットＳ１２の第２層に、直線部３５ａを第１層に挿通する。このとき、端末部３７ａは、スロットＳ７の第４層から軸方向Ｚの上方に立ち上がり、端末部３７ｂは、スロットＳ１２の第２層から軸方向Ｚの上方に立ち上がる。

このとき、コイルエンド部３６ａは、反結線側で直線部３４ａと直線部３５ａに繋がり、コイルエンド部３６ｂは、結線側で直線部３５ａと直線部３４ｂに繋がり、コイルエンド部３６ｃは、反結線側で直線部３４ｂと直線部３５ｂに繋がっている。また、それぞれのコイルエンド部３６ａ～３６ｃは、ティース部２５ｂを５個跨いでいる。

同様に、スロットＳ８とスロットＳ１３、スロットＳ９とスロットＳ１４・・スロットＳ４３とスロットＳ４８・・スロットＳ１とスロットＳ６・・スロットＳ６とスロットＳ１１まで合計４８個の単位コイル３３がスロットＳに挿入配置されている。結線側に突出している端末部３７ａ、３７ｂの接続については、全節巻と同じである。

図８Ｂに示すように、短節巻構造の場合、同一スロットＳ内に、Ｕ、Ｖ、Ｗ相のうち２相が混在して収容される。ただし、第３相と４相に配置されるコイルの相を、例えば、Ｕ→Ｕ→Ｖ→Ｖ→Ｗ→Ｗ・・のように、同一相を連続して並べると、短節巻であっても、４８個のスロットＳのうち、半分の２４個のスロットＳは、Ｕ、Ｖ、Ｗ相のいずれか１相のみが挿通される。

単位コイル３３を用いて電機子巻線３を構成すると、単位コイル３３の形状が単純化されるため、設備構造が単純化でき、単位コイル３３を安価に製造することが可能となる。また、重ね巻きの単位コイル３３の直線部３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂの長さ、および、巻き数を容易に変更できるため、設計の自由度が増し。設備構成の変更を最小限に押さえつつ、多種多様な性能をもつ電機子鉄心を製造することができる。

これにより、低コスト化を可能にする回転電機の電機子を得ることができる。また、短節巻を採用することで、全節巻に比べて使用するコイルの量を減らすことができるため、材料費を低減できる。また、電機子の銅損が減り、かつ、コイルエンドの高さを低くすることができる。これにより、小型で軽量、かつ、高効率、高出力、低コスト化を可能にする回転電機の電機子および回転電機を得ることができる。

図９は、電機子巻線３の結線図（Ｙ結線）の一例である。
Ｕ１～Ｕ１６は３相交流のＵ相を構成する単位コイル３３を示す。インバータ装置９０と接続される端末部３７が給電部になり、端末部３７を接合して連結した単位コイル３３を介して、中性点Ｎに接続される。

Ｖ１～Ｖ１６はＶ相を、Ｗ１～Ｗ１６はＷ相を構成する単位コイル３３をそれぞれ示し、Ｕ相と同様に給電部および中性点Ｎを接合することで、三相巻線を構成する。なお、図９では、３相結線を一つ形成する１重３相系について示しているが、例えばＹ結線を二つ形成する２重３相系であっても問題はない。また、図９では、１相につき単位コイル３３を１６個直列に並べているが、例えば、複数個の単位コイル３３を直列に並べ、直列に並べたコイル群をさらに並列に並べるような配置であってもよい。さらに、結線はＹ結線に限られるものではなく、Δ結線であってもよい。

続いて、図４、図６、図１０を用いて本実施の形態１の電機子鉄心２と電機子巻線３の絶縁構造について説明する。
図１０は、電機子２０の要部断面図である。
電機子鉄心２と電機子巻線３とは、スロットＳの内側で最も近接する。そこで、スロットＳの内壁面を覆うように図４に示す絶縁部材４１を配置する。
絶縁部材４１は、例えば、ポリイミド（ＰｏｌｙＩｍｉｄｅ：ＰＩ）、ポリエチレンテレフタラート（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド（Ｐｏｌｙ Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ：ＰＰＳ）などの電気絶縁性に優れ、かつ熱伝導性に優れるシート状態の材料が望ましい。

電気絶縁性に優れた材料を用いることで、絶縁部材４１の厚みを薄くすることができるので、スロットＳ内の単位コイル３３装着のためのスペースを拡大できる。

これにより、スロットＳ内における電機子巻線３の断面積を増加でき、回転電機１００を高効率化する効果がある。また、熱伝導性に優れた材料を用いることで、単位コイル３３から分割コア２５への放熱性が向上するため、回転電機１００を高出力化する効果がある。

絶縁部材４１の厚みは、一般的に０．１～０．３ｍｍ程度のものが用いられるが、電機子２０に求められる絶縁仕様により任意の厚みとすることができる。なお、絶縁部材４１をシートでなく、例えば射出成形で分割コア２５のスロットＳの内壁面に直接形成してもよい。

絶縁部材４１は、図４、図６に示すように、軸方向Ｚの長さが、ティース部２５ｂの軸方向Ｚの長さよりも長く、径方向Ｘの幅が、ティース部２５ｂの周方向Ｙを向く側面の径方向Ｘの幅よりも広い矩形のシート材の幅方向の両縁を周方向Ｙの同じ方向に折り曲げて、軸方向Ｚに垂直な断面がコ字状に作製されている。すなわち、１枚の絶縁部材４１が、コアバック部２５ａの一方の内周面と、ティース部２５ｂの一方の側面と、一方のシュー部２５ｃの外周面とを連続して覆うように配置されている。コアバック部２５ａの内周面を覆う部分がコアバック部被覆部４１ａであり、ティース部２５ｂの周方向Ｙの一方の側面を覆う部分が、ティース部被覆部４１ｂであり、シュー部２５ｃの外周面を覆う部分が、シュー部被覆部４１ｃである。

絶縁部材４１と分割コア２５とは、両面テープ、または、接着剤により固着される。両面テープを使用することによって、部品同士をわずかな時間で密着させることができるため、貼り付け時間を短縮させることができる。また、接着剤を使用すると、簡易な設備構成で接着剤を塗布することが可能であるため、低コストで両部材の密着強度を高くすることができる。

図６、図１０に示すように、コアバック部被覆部４１ａの周方向Ｙの長さは、ティース部２５ｂの付け根部２５ｂｔから、コアバック部２５ａの周方向側面までの長さよりも短く形成し、さらに、図１０に示すように、コアバック部２５ａの内周面と対向する、スロットＳの第４層に挿通された直線部３４ａの径方向Ｘの外側面に、周方向Ｙの幅が直線部３４の周方向Ｙの幅よりも小さい矩形形状の絶縁部材４２を貼り付けている。この際、コアバック部被覆部４１ａと絶縁部材４２とを径方向Ｘに重ねている。

仮にコアバック部被覆部４１ａを周方向Ｙに隣り合う分割コア２５間に噛み込むと、内側コア２２の外径が大きくなるため、圧入、焼き嵌めなどにより外側コア２１内に収納、保持できなくなる。もしくは、保持後に局所的な荷重の偏りが発生し、破損するなどの不具合を生じる。さらに、内側コア２２の真円度が悪化するため、回転電機の振動、騒音が大きくなる。

また、絶縁部材４２の周方向Ｙの幅が直線部３４の周方向Ｙの幅よりも大きくなると、組立時に絶縁部材４１と絶縁部材４２とが干渉して剥がれる、または、上記と同様、破損、振動、騒音の上昇といった不具合を生じる。

一方、上述の構成であれば、分割コア２５のコアバック部２５ａの側面同士を突き合わせる際に、コアバック部被覆部４１ａの分割コア２５間への噛み込みをなくすことができ、上記のような不具合は発生しない。

また、絶縁部材４１と絶縁部材４２とが径方向Ｘに重なる部分を、ティース部２５ｂの根元のわずかな範囲に抑えつつ、スロットＳの内壁面と、単位コイル３３の直線部３４、３５の外周面との間を隙間なく絶縁することができるため、電機子鉄心２と電機子巻線３との間の絶縁性能を確保しつつ、放熱性能の低下を抑え、電機子巻線３の占積率を向上させることができる。

また、予め分割コア２５、単位コイル３３のそれぞれに絶縁部材４１、絶縁部材４２を保持した状態で、双方を組み立てることによって、製造時に絶縁部材４１、４２を支える必要がなくなる。また、組み立て時に絶縁部材４１、４２が、他の部材とこすれて剥がれることも防止できる。

また、絶縁部材を、絶縁部材４１と絶縁部材４２の２つの部材に分けることによって、絶縁部材４１、４２の形状が単純化されるため、絶縁部材４１、４２の生産性が向上し、簡易に取り扱うことができ、材料の使用量も少なくなる。また、絶縁部材４１と絶縁部材４２とを重ね合わせるため、絶縁部材４１、４２の形状精度、貼り付け時の位置精度の公差を緩めることができる。

また、絶縁部材４２の周方向Ｙの幅を、単位コイル３３の直線部３４の周方向Ｙの幅よりも小さくしているため、絶縁部材４２が他部材とこすれて剥がれ落ちることを防止し、簡易に組立てることができる。さらに、絶縁部材４２が他部材と干渉、挟み込まれることで、電機子鉄心２の外径、真円度が悪化することを抑制できるため、圧入、焼き嵌めなどによる保持の不具合、破損、騒音振動の発生を抑えることができる。これにより、高品質、低騒音、高効率、高出力、さらに、生産性にすぐれ、低コスト化を可能にする回転電機１００の電機子２０を得ることができる。

図１１は、絶縁部材の他の例を示す電機子２０の要部斜視図である。
これまでの説明では、絶縁部材４１のコアバック部被覆部４１ａと絶縁部材４２とを径方向に重ねているが、これに限らず、例えば、図１１に示すように、絶縁部材４１のコアバック部被覆部４１ａを省略し、絶縁部材４２Ａをコアバック部２５ａの内周面と対向する基部４２Ａ１と、基部４２Ａ１の周方向Ｙの両端部を径方向Ｘの内側に折り曲げた折り曲げ部４２Ａ２とで形成し、絶縁部材４１と、絶縁部材４２Ａの折り曲げ部４２Ａ２を周方向Ｙに重ねてもよい。

この場合、ティース部２５ｂの付け根部分であって、絶縁部材４１と折り曲げ部４２Ａ２とが周方向Ｙに重なる部分に相当する部分に、周方向Ｙに凹んだ切り欠き２５ｂｋを設けることで、絶縁部材４１、４２Ａと内側コア２２とを干渉させずに組み立てることができる。また、絶縁部材４２Ａに折り曲げ部４２Ａ２を設けることで、絶縁部材４２Ａを支持し易くなり、搬送性に優れるという効果がある。

図１２は、電機子２０の要部断面図であり、絶縁部材の他の構成例を示す図である。
図１３は、電機子２０の要部斜視図であり、絶縁部材の他の構成例を示す図である。
図１２、１３に示すように、同一のスロットＳに挿通される異なる単位コイル３３の直線部３４ｂと直線部３５ｂとの径方向Ｘの間（２層目と３層目の間）に、矩形形状の絶縁部材４３（第３絶縁部材）を更に設けてもよい。

このような構成であれば、異なる単位コイル３３の間を絶縁部材４３で保護することができるため、後述するコイル籠を組み立てる際、および組み立てたコイル籠に分割コア２５を挿入する際に、単位コイル３３同士の加圧、接触により単位コイル３３の絶縁被膜３２を傷つけることがなくなる。また、例えば、短節巻の電機子２０など、同一のスロットＳに電位差を有する２つの単位コイル３３の直線部３４と直線部３５とが混在する場合に、それぞれの単位コイル３３間を絶縁することができる。これにより、高品質で信頼性に優れる回転電機１００の電機子２０を得ることができる。

また、図１２、図１３に示す電機子２０では、絶縁部材４１、４２、４３の軸方向Ｚの両端部は、内側コア２２の軸方向両端面から軸方向Ｚの上方に突出している。すなわち、絶縁部材４１、４２、４３の軸方向Ｚの長さは、電機子鉄心２の軸方向Ｚの長さよりも長い。このような構成であれば、単位コイル３３の絶縁被膜３２を分割コア２５の軸方向の両端面の角部で傷つけることがなくなる。また、コイルエンド部３６ａ～３６ｃと内側コア２２の近接部も絶縁することができるため。電機子鉄心２の絶縁性能を向上させることができる。

また、分割コア２５は、コア片２５Ｓの積厚誤差によってその高さが異なるが、絶縁部材４１、４２、４３の軸方向Ｚの長さに裕度を持たせることで、絶縁部材４１、４２、４３の形状、大きさを変更することなく、共通化された部品を用いて電機子２０の絶縁性能を確保することができる。これにより、高品質で生産性に優れ、低コスト化を可能にする回転電機１００の電機子２０を得ることができる。

また、図１３に示す電機子２０では、分割コア２５の軸方向Ｚの端面から上方への絶縁部材４３の突出長を、絶縁部材４１及び絶縁部材４２の突出長に比べて大きくしている。このような構成であれば、絶縁部材４３は、単位コイル３３の直線部３４ｂと直線部３５ｂとの間のみならず、直線部３４ｂ、３５ｂと、それぞれがコイルエンド部３６に繋がる変形部間も同時に絶縁することができるため、電機子２０の絶縁性能が向上する。また、電機子２０を組み立てた後、絶縁部材４３の有無を目視で確認することができる。したがって、高品質かつ、信頼性の高い回転電機１００の電機子２０を得ることができる。

なお、絶縁部材４３についても絶縁部材４２と同様、矩形形状に限らず、折り曲げ部を設けてもよい。

次に、図１４～図１９を用いて単位コイル３３に絶縁部材４２と絶縁部材４３とを貼り付ける方法について説明する。
図１４は、絶縁部材４２、４３の貼付工程を示すフロー図である。
図１５Ａは、貼付ガイド６０と、絶縁部材４２、４３を貼り付け前の単位コイル３３を示す斜視図である。
図１５Ｂは、貼付ガイド６０に、単位コイル３３を装着した状態を示す斜視図である。
図１６Ａは、図１５の破線Ｃで示す領域の図であり、接着剤の塗布例を示す図である。
図１６Ｂは、図１５の破線Ｃで示す領域の図であり、接着剤の他の塗布例を示す図である。
図１６Ｃは、図１５の破線Ｃで示す領域の図であり、両面テープ貼付位置を示す図である。

絶縁部材貼付工程では、絶縁部材４２を、単位コイル３３の直線部３４ａ（第４層に挿通）の径方向Ｘ外側面に、絶縁部材４３を直線部３５ｂ（第２層に挿通）の径方向Ｘの外側面に貼り付ける。単位コイル３３は、１本の導線を重ね巻き成形したものであり、剛性が低く容易に変形する。

そこで、図１５Ａ、１５Ｂに示すように、絶縁部材４２、４３を単位コイル３３に貼り付ける際に、貼付ガイド６０を使用する。貼付ガイド６０は、単位コイル３３の直線部３４と直線部３５を収容する溝６４（第１溝）と溝６５（第２溝）とを備える。

単位コイル３３の直線部３４、３５を溝６４、６５内に保持することによって、絶縁部材４２、４３の貼り付け作業時に直線部３４、３５が動かないようにしている。また、溝６４と６５の開口部に、面取り、または、Ｒ加工によって、単位コイル３３の位置をガイドする誘い込み部６４ａ、６５ａを形成している。

次に、絶縁部材４２と絶縁部材４３とを単位コイル３３に貼り付ける手順を示す。
まず、図１５Ｂに示すように、単位コイル３３を手、もしくは、設備によって搬送し、貼付ガイド６０に保持する（ステップＳ００１：単位コイル固定工程）。次に、図１６Ａ～図１６Ｃに示すように、貼付ガイド６０に保持された状態における直線部３４ａ、３５ｂの上面（電機子２０の径方向Ｘの外側面に相当）に接着剤を塗布、または、両面テープを貼り付ける（ステップＳ００２：接着部材施工工程）。

接着剤を塗布する場合、球状に数カ所（図１６Ａ）、あるいは、線状（図１６Ｂ）に塗布する。両面テープを貼る場合（図１６Ｃ）は、貼り付け後、剥離紙を剥がしておく。

必要サイズに切断された絶縁部材４２、４３に両面テープを貼ることが困難であれば、ロール、または、シート状態の絶縁部材に両面テープを貼り付けた後、細長く切断してもよい。

図１７は、押圧治具６６を用いた絶縁部材４２、４３の保持状体を示す断面図である。
図１７に示すように、予め必要な幅と長さに切断した絶縁部材４２と絶縁部材４３とを押圧治具６６によって、例えば、真空吸着した後（ステップＳ００３：絶縁部材準備工程）、単位コイル３３の貼り付け面に押圧して貼る（ステップＳ００４：貼付工程）。

なお、直線部３４と直線部３５の径方向Ｘの外側面は、全節巻用の単位コイル３３であれば６×４８／３６０＝４５°短節巻用の単位コイル３３であれば６×４８／３６０＝３７．５°の角度差が生じている。

そのため、図１７に示すように、２つの押圧治具６６は、必要な角度だけ傾けた状態で設置する。押圧治具６６の絶縁部材の吸着面は平面としているが、例えば、単位コイル３３を成形する際に、直線部に曲がり等の変形が生じる際には、吸着面を単位コイルの直線部３４、３５の形状に合わせて変形させてＲ形状にすると貼り付け保持力がさらに向上する。

このような絶縁部材４２、４３の貼り付け方法であれば、直線部３４と直線部３５とを貼付ガイド６０の溝６４内と溝６５内に固定できるので、絶縁部材４２、４３の貼付時に単位コイルを変形させる恐れがない。また、絶縁部材４２と絶縁部材４３の位置も溝６４、６５によって調整することができるので、絶縁部材４２および絶縁部材４３の位置ズレ、はみ出しを抑制し、皺を生じさせることなく単位コイル３３の直線部３４、３５に貼り付けることができる。

また、溝６４と溝６５の開口部に誘い込み部６４ａ、６５ａを形成しているため、単位コイル３３の絶縁被膜３２を傷つけることなく、単位コイル３３、および、押圧治具６６の位置を調整することができる。

また、貼付ガイド６０によって、押圧治具６６による絶縁部材４２、４３への貼り付け荷重を受けることができるため、絶縁部材４２および絶縁部材４３の接着力を確保するために必要な荷重を付加することができる。

さらに、絶縁部材４２、４３を単位コイル３３の径方向Ｘの外側から貼り付けるため、単位コイル３３を移動、反転させる必要なく２枚の絶縁部材４２、４３を貼り付けることができるため、絶縁部材４２、４３の貼り付け作業時間を短縮でき、かつ、組み立てし易く、設備構造も単純化できる。これにより、高品質で生産性に優れ、低コスト化を可能にする回転電機の電機子２０および回転電機１００を得ることができる。

図１８は、絶縁部材４２に接着剤等を塗布する例を示す図である。
図１９は、絶縁部材４２、４３の貼付工程を示すフロー図である。
なお、図１８に示すように接着剤、両面テープを単位コイル３３側ではなく、絶縁部材４２と絶縁部材４３に塗布、または、貼り付けてもよい。その場合の工程は、図１９に示す通りである。なお、図１４のフローと比較してステップＳ００２Ｂは、Ｓ００３と順序が入れ替わっただけであり、ステップＳ００３Ｂは、接着剤等の塗布対象が変わっただけである。

図２０は、貼付ガイド６０を傾けて絶縁部材４２、４３を貼り付ける方法を示す図である。
押圧治具６６を傾けることが困難であれば、図２０に示すように、押圧治具６６を鉛直方向に設置して、貼付ガイド６０を必要な角度だけ傾けてもよい。

次に、電機子２０の組立方法を図４、図２０～図２３を用いて説明する。
図２１は、電機子巻線３用のコイル籠３８を示す斜視図である。
図２２は、複数の分割コア２５をコイル籠３８の周囲に配置した状態を示す斜視図である。
図２３は、コイル籠３８に分割コア２５のティース部を挿入した状態を示す斜視図である。
電機子２０を組み立てるには、まず、絶縁部材４２、４３を貼り付けた４８本の単位コイル３３を環状に配列して、図２１に示すコイル籠３８を組み立てる（コイル籠組み立て工程）。

図２１に示すように、このように組み立てられたコイル籠３８は、直線部３４と直線部３５とが径方向Ｘに１列に並んで構成されたスロット部列３３Ｓが、周方向に４８列配列されている。次に、図４に示すように、絶縁部材４１を分割コア２５のティース部２５ｂの周方向Ｙの両側面に、両面テープ、または接着剤を用いて装着する。

次に、図２２に示すように、絶縁部材４１を貼り付けた４８個の分割コア２５をコイル籠３８の外周側に環状に配列する（分割鉄心配置工程）。このとき、それぞれの分割コア２５は、ティース部２５ｂを径方向内側に向けて、ティース部２５ｂが、周方向Ｙに隣り合うスロット部列３３Ｓの間の径方向外側に位置している。次に、４８個の分割コア２５を、同時に径方向Ｘの内側に移動させ、ティース部２５ｂを隣り合うスロット部列３３Ｓの間に挿入する。

なお、分割コア２５のティース部２５ｂの径方向Ｘの内側先端には、周方向Ｙに突出するシュー部２５ｃが形成されているため、コイル籠３８を電機子２０完成後の位置で組むと、各分割コア２５をスロット部列３３Ｓ間に挿入する際に、直線部３４、３５とシュー部２５ｃとが干渉する。そのため、コイル籠３８を電機子２０完成後の正規位置よりも径方向Ｘの外側にずらした位置で組み立てておき、隣り合うスロット部列３３Ｓの隙間を広げておく必要がある。

この状態で、分割コア２５をスロット部列３３Ｓの隙間に挿入し、径方向Ｘの内側へ移動させると共に、コイル籠３８の内径を縮小しつつ、電機子２０の完成後の最終位置に移動させる。このとき、分割コア２５のコアバック部２５ａの周方向Ｙの側面同士が突き合わされ、４８個の分割コア２５が、コアバック部２５ａの周方向Ｙの側面同士を突き合わせて円環状の内側コア２２となる。これにより、コイル籠３８が内側コア２２に完全に装着される。

次に、コイル籠３８が装着された内側コア２２を外側コア２１内に圧入、焼き嵌めなどにより挿入する。次に、単位コイル３３の端末部３７を、溶接などの接合手段により、他の単位コイル３３の端末部３７、中性点、又は給電部に接続し、電機子巻線３が構成される。これにより内側コア２２が外側コア２１内に固定状態に保持された電機子２０が完成する。

以上のような回転電機の電機子の組み立て方法によれば、コイル籠３８の径方向位置を電機子完成後の正規位置よりも径方向外側にずらした位置に保持し、コイル籠３８の径方向Ｘの外側から分割コア２５を挿入し、コイル籠３８および内側コア２２の径方向位置を径方向Ｘの内側に移動させて電機子完成後の正規位置にしたので、ティース部２５ｂの先端にシュー部２５ｃを有する内側コア２２をコイル籠３８と干渉することなく径方向Ｘの外側から挿入することができるため、回転子と電機子の間の磁気抵抗を下げ、回転子の鉄損を低減できる回転電機１００の電機子２０を簡易に組立てることができる。

また、コイル籠３８と分割コア２５との間を絶縁部材４１と絶縁部材４２で、単位コイル３３の直線部３４と直線部３５との間を絶縁部材４３で保護しつつ、分割コア２５を径方向Ｘの内側に加圧して押し込むため、電機子２０の組み立て時に単位コイル３３の絶縁被膜３２を傷つけることを抑制し、電機子鉄心２と電機子巻線３の絶縁性能を確保することができる。また、分割コア２５を組み合わせてスロットＳを形成するため、スロットＳ内のコイルの占積率を高め、電機子巻線３と電機子鉄心２との接触熱抵抗を低減することができる。これにより、高品質、高効率、高出力、かつ、信頼性が高く、生産性に優れ、低コストを可能にする回転電機の電機子２０および回転電機１００を得ることができる。

実施の形態２．
以下、実施の形態２による回転電機の電機子、回転電機、回転電機の電機子の製造方法、および回転電機の製造方法を、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
なお、実施の形態２に示す電機子２０の構造において、実施の形態１と実質的に同じ構成部品に対しては同じ符号を付し、説明を省略する。
図２４は、貼付ガイド６０Ｂと、絶縁部材４２、４３を貼り付ける前の単位コイル３３を示す斜視図である。
図２５Ａは、単位コイル３３を把持した状態を示す図である。
図２５Ｂは、絶縁部材４２を準備する状態を示す図である。
図２６は、絶縁部材４２、４３の貼付工程を示すフロー図である。

実施の形態２による電機子２０は、絶縁部材４３を単位コイル３３の直線部３４ｂの径方向Ｘの内側面に貼り付けていることのみ実施の形態１と異なる。直線部３４ａと直線部３４ｂは、径方向Ｘに並んでいるので、貼付ガイド６０Ｂは１つの溝６４Ｂを備えていればよい。

まず、必要な幅と長さに切断した絶縁部材４２の下面と、絶縁部材４３の上面に接着剤を塗布、もしくは、剥離紙をはがした両面テープを貼る（ステップＳ３０１：接着部材施工工程）。次に、溝６４Ｂを形成した貼付ガイド６０Ｂに絶縁部材４３を保持する（ステップＳ３０２：絶縁部材準備工程１）。次に、単位コイル３３の直線部３４ａ、３４ｂ（第１直線部）を溝６４Ｂに嵌め込む（ステップＳ３０３：単位コイル固定工程）。次に、絶縁部材４２を吸着して保持した押圧治具６６Ｂ（ステップＳ３０４：絶縁部材準備工程２）によって直線部３４ａ、３４ｂを加圧して、絶縁部材４２および絶縁部材４３を単位コイル３３に貼り付ける（ステップＳ３０５：貼付工程）。溝６４Ｂの入口部に、面取り、または、Ｒ加工により、単位コイル３３、および、押圧治具６６Ｂの位置をガイドする誘い込み部６４Ｂａを形成している。また、押圧治具６６Ｂにも、コイルの絶縁被膜３２を傷つけないように、面取り、または、Ｒ加工による誘い込み部６６Ｂａを形成している。

まず、図２５Ａに示すように、直線部３５（絶縁部材４２および絶縁部材４３を貼らない側の直線部）を手、もしくは、設備で把持する。この際、貼付ガイド６０Ｂの溝６４Ｂの底に、必要な幅と長さに切断し、かつ、上面に接着剤を塗布、もしくは、剥離紙をはがした両面テープを貼り付けた絶縁部材４３を保持しておく。

次に、図２５Ｂに示すように、把持した単位コイル３３の直線部３４ｂの径方向Ｘの内側となる部分を下向きにして、そのまま、貼付ガイド６０Ｂの溝６４Ｂの底に保持された絶縁部材４３に向けて、単位コイル３３を下降させる。

次に、予め必要な幅と長さに切断し、かつ、下面に接着剤を塗布、もしくは、剥離紙を剥がした両面テープを貼り付けた絶縁部材４２を押圧治具６６Ｂで吸着保持した後、単位コイル３３の直線部３４ａの径方向Ｘの外側面となる部分に向けて押圧治具６６Ｂを下ろし、絶縁部材４２を直線部３４ａに貼る。この際、押圧治具６６Ｂで単位コイル３３の直線部３４ａを加圧することで、絶縁部材４２と絶縁部材４３とを、直線部３４ａ、３４ｂに密着させる。

本構成の貼り付け方法であれば、絶縁部材４２および絶縁部材４３を単位コイル３３の径方向Ｘの一方の直線部３４ａ、３４ｂに、径方向Ｘ内側及び外側から貼り付けることができるので、貼り付け作業時に単位コイル３３の向きを変更する必要がない。これによって、１度の加圧作業で絶縁部材４２と絶縁部材４３とを同時に直線部３４ａと直線部３４ｂとに貼り付けることができるため、貼り付け作業時間を短縮し、かつ、組み立てし易く、設備構造も単純化できる。

また、絶縁部材４２と絶縁部材４３とを単位コイル３３の一方の直線部３４にのみ貼ることで、他方の直線部３５を自由に把持することができるため、貼り付けた絶縁部材４２、４３を剥がす、傷つける等の製造不具合を抑制することができる。

また、直線部３４を貼付ガイド６０Ｂの溝６４Ｂで固定しつつ、絶縁部材４２と絶縁部材４３の位置も溝６４Ｂで調整することができるので、絶縁部材４２と絶縁部材４３の位置ズレ、はみ出しを抑制し、皺なく貼り付けることができる。

また、溝６４Ｂの開口部に誘い込み部６４Ｂａを形成しているため、単位コイル３３の絶縁被膜３２を傷つけることなく、単位コイル３３、および、押圧治具６６Ｂの位置を調整することができる。

さらに、貼付ガイド６０Ｂによって、押圧治具６６Ｂによる絶縁部材４２、４３への貼り付け荷重を受け止めることができるため、絶縁部材４２と絶縁部材４３の接着力を確保するために必要な荷重を付加することができる。これにより高品質で生産性に優れ、低コスト化できる回転電機の電機子２０及び回転電機１００を得ることができる。

なお、貼付ガイド６０Ｂに保持する絶縁部材を絶縁部材４２、押圧治具６６Ｂで吸着保持する絶縁部材を絶縁部材４３にしてもよい。また、接着剤、もしくは、剥離紙を剥がした両面テープを、絶縁部材４２、４３でなく、単位コイル３３の直線部３４ａ、３４ｂに塗布、または、貼り付けておいてもよい。また、必要サイズに切断された絶縁部材４２、４３に両面テープを貼ることが困難であれば、ロール、または、シート状態の絶縁部材に両面テープを貼り付けた後、細長く切断してもよい。

実施の形態３．
以下、実施の形態３による回転電機の電機子、回転電機、回転電機の電機子の製造方法、および回転電機の製造方法を図を用いて、実施の形態２と異なる部分を中心に説明する。
なお、実施の形態３に示す電機子２０の構造において、実施の形態２と実質的に同じ構成部品に対しては同じ符号を付し、説明を省略する。
図２７は、貼付ガイド６０Ｃと、押圧治具６６Ｃと絶縁部材４２、４３を貼り付け前の複数の単位コイル３３を示す斜視模式図である。
図２８は、絶縁部材４３をセットした状態の貼付ガイド６０Ｃの断面図である。
図２９Ａは、複数の単位コイル３３の直線部３４を貼付ガイド６０Ｃに挿入した状態を示す断面図である。
図２９Ｂは、図２９Ａの破線Ｅで囲んだ部分の拡大図である。
図３０は、押圧治具６６Ｃの側面模式図である。
図３１は、絶縁部材４２を貼付中の押圧治具６６Ｃの状態を示す断面模式図である。
実施の形態３による電機子２０は、絶縁部材４２と絶縁部材４３とを、複数個の単位コイル３３の直線部３４ａと直線部３４ｂに、同時に貼り付けることのみ実施の形態１、２と異なる。
なお、貼付工程を示すフロー図は、実施の形態２の図２６と同じである。

説明の便宜上、絶縁部材４２、４３を同時に貼り付ける単位コイル３３の数を４個にする。
図２７～図２９Ｂに示すように、本実施の形態４では、４本の溝６４Ｃを形成した貼付ガイド６０Ｃに絶縁部材４３を保持した後、単位コイル３３を４個、溝６４Ｃに嵌め込む。その後、絶縁部材４２を４本吸着保持した押圧治具６６Ｃを用いてそれぞれの単位コイル３３の直線部３４を加圧して、絶縁部材４２、４３を直線部３４ａ、３４ｂに貼り付ける。溝６４Ｃの開口部に、面取り、または、Ｒ加工により、単位コイル３３の位置をガイドする誘い込み部６４Ｃａを形成している。

押圧治具６６Ｃは、ベース部６６Ｃ１と、上下に移動可能で、かつ、先端で絶縁部材４２を吸着保持するスライド部６６Ｃ２とで構成されている。貼付ガイド６０Ｃには、垂直に突出するガイドピンＰを２カ所に設けている。また押圧治具６６Ｃのベース部６６Ｃ１には、ガイドピンＰの径に対応する穴６６Ｈが２カ所設けられている。ガイドピンＰは、それぞれ穴６６Ｈに挿入され、押圧治具６６Ｃは、ガイドピンＰにガイドされて上下に移動可能である。

ベース部６６Ｃ１とスライド部６６Ｃ２の間には、ばね、ゴムなどの弾性体ＳＰをはさんでおり、各部品の寸法のばらつきによる位置ずれ量を吸収している。これにより、絶縁部材４２を４枚同時に吸着し、単位コイル３３に絶縁部材４２を４枚同時に貼り付け加圧することができる。

貼付ガイド６０Ｃと押圧治具６６Ｃは、ガイドピンＰによって位置決めされているため、押圧治具６６Ｃのスライド部６６Ｃ２と貼付ガイド６０Ｃの溝６４Ｃを４カ所ともずれなく合わせて、絶縁部材４２を吸着し、嵌め込むことができる。

まず、図２８に示すように、貼付ガイド６０Ｃの溝６４Ｃの底に、必要な幅と長さに切断し、かつ、上面に接着剤を塗布、もしくは、剥離紙を剥がした両面テープを貼り付けた絶縁部材４３を保持しておく（ステップＳ３０１：絶縁部材準備工程１、ステップＳ３０２：接着部材施工工程）。

次に、図２９Ａに示すように、人、もしくは設備によって把持した１個乃至４個の単位コイル３３の直線部３４ｂの径方向Ｘの内側面（絶縁部材４３を貼り付ける面）を下向きにあわせ、そのまま、貼付ガイド６０Ｃの溝６４Ｃの底に保持された絶縁部材４３に向けて、単位コイル３３を下ろしていく（ステップＳ３０２：単位コイル固定工程）。

この作業を、単位コイル３３を１個ずつ、あるいは４個まとめて行う。次に、図２７に示すように、必要な幅と長さに切断し、かつ、接着剤を塗布、もしくは、剥離紙をはがした両面テープを貼り付けた４本の絶縁部材４２を押圧治具６６Ｃで吸着保持する（ステップＳ３０４：絶縁部材準備工程２）。

この際、絶縁部材４２を、予め、整列治具６８内に収納し、必要な間隔で整列しておく。次に、図３１に示すように、単位コイル３３の直線部３４ａの径方向Ｘの外側面となる部分に向けて押圧治具６６Ｃを下ろし、絶縁部材４２を直線部３４ａに貼る（ステップＳ３０５：貼付工程）。この際、押圧治具６６Ｃによって単位コイル３３の直線部３４を加圧することで、絶縁部材４２と絶縁部材４３とを直線部３４に密着させる。

押圧治具６６Ｃの絶縁部材４２の吸着面は平面としているが、例えば単位コイル３３を成形する際に、直線部３４、３５に曲がり等の変形が生じている際には、吸着面をコイルの変形に合わせてＲ形状にすると、貼り付け保持力がさらに向上する。

実施の形態３による回転電機の電機子、回転電機、回転電機の電機子の製造方法、および回転電機の製造方法によれば、絶縁部材４２と絶縁部材４３とを複数個の単位コイル３３の直線部３４に同時に貼り付け可能なので、貼り付け作業時間を短縮し、かつ、組み立てし易く、設備構造も単純化できる。また、単位コイル３３の直線部３４と絶縁部材４３の位置を貼付ガイド６０Ｃの溝６４Ｃで位置決めでき、貼付ガイド６０Ｃと押圧治具６６Ｃの位置をガイドピンＰと穴６６Ｈで位置決めでき、さらに、絶縁部材４２の位置を整列治具６８で位置決めできるため、絶縁部材４２と絶縁部材４３の位置ズレ、はみ出しを抑制し、皺なく複数の単位コイル３３に貼り付けることができる。

また、貼付ガイド６０Ｃによって貼り付け荷重を受けることができるため、絶縁部材４２と絶縁部材４３の保持力を確保するために必要な加圧力を付加することができる。これにより、生産性に優れ、高品質、低コスト化を可能にする回転電機の電機子２０および回転電機１００を得ることができる。

なお、貼付ガイド６０Ｃに保持する絶縁部材を絶縁部材４２、押圧治具６６Ｃで吸着保持する絶縁部材を絶縁部材４３にしてもよい。また、接着剤、もしくは、剥離紙を剥がした両面テープを、絶縁部材４２、４３側でなく、単位コイル３３の直線部３４ａ、３４ｂに塗布、または、貼り付けておいてもよい。

実施の形態４．
以下、実施の形態４による回転電機の電機子、回転電機、回転電機の電機子の製造方法、および回転電機の製造方法を図を用いて、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
なお、実施の形態４に示す電機子の構造において、実施の形態１～３と実質的に同じ構成部品に対しては同じ符号を付し、説明を省略する。

図３２は、電機子２２０の斜視図である。
図３３は、内側コア２２２の平面図である。
図３４は、図３３の破線Ｆで囲んだ部分の拡大図であり、内側コア２２２に絶縁部材２４１を組み付けた図である。
図３５は、スロットＳに収納されている直線部３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂの配置を示す図である。

実施の形態４による電機子２２０は、一体としで形成された内側コア２２２と、外側コア２１とからなる電機子鉄心２０２を備え、絶縁部材２４１を、スロットＳの径方向外周面部分で分割せずに、スロットＳの内壁面に保持させていることのみ、実施の形態１～３と異なる。

図３２、図３３に示すように、内側コア２２２は、円環状のコアバック部２２２ａと、コアバック部２２２ａの内周面から径方向Ｘの内側に突出する複数のティース部２２２ｂと、ティース部２２２ｂの先端から周方向Ｙに突出するシュー部２２２ｃとからなる。

コアバック部２２２ａの径方向Ｘの内側面と周方向に隣り合うティース部２２２ｂの周方向Ｙの側面に囲まれた領域がスロットＳとなり、内側コア２２２のスロットＳの内側には、絶縁部材２４１が保持されている。

図３４に示すように、絶縁部材２４１は、矩形のシート材を断面コ字型に折り曲げて作製されている。したがって、１枚の絶縁部材２４１によって、スロットＳの内壁面が全て覆われている。

絶縁部材２４１と内側コア２２２とは、両面テープ、または、接着剤により固着される。図３５に示すように、単位コイル３３の直線部３４ｂと直線部３５ｂとの間には絶縁部材４３が挿入されており、直線部３５ａの径方向Ｘの内側には絶縁部材４４が保持されている。

実施の形態４による回転電機の電機子、回転電機、回転電機の電機子の製造方法、および回転電機の製造方法によれば、予め一体の内側コア２２２と単位コイル３３に、それぞれ絶縁部材２４１、４３、４４を保持した状態で、単位コイルを内側コア２２２に組み付けることで、製造時に絶縁部材２４１、４３、４４を支える必要がなくなる。また、絶縁部材を２４１、４３、４４の３つに分けることで、各絶縁部材の形状が単純化されるため、絶縁部材の取り扱い、貼り付け作業性が向上する。また、絶縁部材４１と絶縁部材４４との重なり部が無いので、絶縁部材の材料の使用量を少なくすることができる。

さらに、スロットＳ内壁面を覆うように保持される絶縁部材２４１に位置ズレが生じたとしても、絶縁部材２４１を一体として配置することで、確実にスロットＳの全域を絶縁することができるため、絶縁部材２４１の形状精度、貼り付け時の位置精度（公差）を緩めることができる。これにより、高品質で生産性に優れ、さらに、低コスト化を可能にする回転電機の電機子２２０を得ることができる。

なお、実施の形態１～３と同様、同一スロットＳに挿通された異なる単位コイル３３の直線部３４と直線部３５の径方向に生じる隙間（外周側の２本と内周側の２本との間の隙間）に挿入する矩形形状の絶縁部材４３は省略してもよい。これまで説明した実施の形態１～４の回転電機は例えば自動車のＥＶ、ＨＥＶ用のモータ、発電機等に使用されるが、用途はこれに限定するものではない。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示す技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１００ 回転電機、２，２０２ 電機子鉄心、２０，２２０ 電機子、
２１ 外側コア、２１Ｈ 取付穴、２２，２２２ 内側コア、
２５ａ，２２２ａ コアバック部、２５ｂ，２２２ｂ ティース部、
２５ｃ，２２２ｃ シュー部、４１，２４１，４２，４２Ａ，４３，４４ 絶縁部材、
２５ 分割コア、２５ｂｋ 切り欠き、２５Ｓ コア片、３ 電機子巻線、
３１ 導体部、３２ 絶縁被膜、３３ 単位コイル、３３Ｓ スロット部列、
３４，３４ａ，３４ｂ，３５，３５ａ，３５ｂ 直線部、
３６，３６ａ，３６ｂ，３６ｃ コイルエンド部、３７，３７ａ，３７ｂ 端末部、
３８ コイル籠、４１ａ コアバック部被覆部、４１ｂ ティース部被覆部、
４１ｃ シュー部被覆部、６０，６０Ｂ，６０Ｃ 貼付ガイド、
６４，６４Ｂ，６４Ｃ，６５ 溝、
６４ａ，６４Ｂａ，６４Ｃａ，６６Ｂａ 誘い込み部、
６６，６６Ｂ，６６Ｃ 押圧治具、６６Ｃ１ ベース部、６６Ｃ２ スライド部、
６６Ｈ 穴、６８ 整列治具、７ 回転子，７１ 回転軸、７２ 回転子鉄心、
７３ 永久磁石、８ ハウジング、８１ フレーム、８１ａ 円筒部、８１ｂ 底部、
８２ ブラケット、８３ ベアリング、８４ ボルト、９０ インバータ装置、
Ｐ ガイドピン、Ｓ スロット、ＳＰ 弾性体、Ｘ 径方向、Ｙ 周方向、Ｚ 軸方向。

Claims (22)

1. 円環状のコアバック部と、前記コアバック部の内周面から径方向の内側に突出する複数のティース部とを有する電機子鉄心と、
   前記電機子鉄心に装着された分布巻の電機子巻線と、
   前記電機子巻線と、前記コアバック部の内周面および隣り合う前記ティース部の周方向側面間に形成されるスロットの内壁面とを電気的に隔離する絶縁部材としての第１絶縁部材と、を備える回転電機の電機子であって、
   前記電機子巻線は、１本の導線を重ね巻きした複数の単位コイルを備え、
   前記単位コイルは、前記スロット内の径方向の外側に挿通される第１直線部と、
   前記第１直線部が挿通させるスロットとは異なるスロット内の径方向の内側に挿通される第２直線部と、
   前記第１直線部と前記第２直線部とを前記電機子の結線側および非結線側で接続するコイルエンド部とを備え、
   同じ前記スロットに挿通される２つの前記単位コイルの前記第１直線部と前記第２直線部とは、径方向に並んで配置され、
   前記第１直線部の径方向の外側面に、前記絶縁部材としての第２絶縁部材を更に備える回転電機の電機子。
2. 前記電機子鉄心は、前記コアバック部が、前記ティース部毎に、周方向に複数に分割された分割コアからなり、
   前記第１絶縁部材は、前記コアバック部の内周面を覆うコアバック部被覆部と、
   前記ティース部の周方向の一方の側面を覆うティース部被覆部を有し、
   前記コアバック部被覆部の周方向の長さは、前記ティース部の付け根部から、前記コアバック部の周方向側面までの長さよりも短く、
   前記第２絶縁部材は、前記第１直線部の径方向の外周面に備えられている請求項１に記載の回転電機の電機子。
3. 前記第２絶縁部材の周方向の幅は、前記単位コイルの前記第１直線部の周方向の幅よりも小さい請求項１又は請求項２に記載の回転電機の電機子。
4. 前記電機子鉄心は、前記コアバック部が、前記ティース部毎に、周方向に複数に分割された分割コアからなり、
   前記第１絶縁部材は、前記ティース部の周方向の一方の側面を覆うティース部被覆部を有し、
   前記第２絶縁部材は、前記コアバック部の内周面と対向する基部と、前記基部の周方向の両端部を径方向の内側に折り曲げた折り曲げ部を備え、前記第１絶縁部材と、前記折り曲げ部は周方向に重なっている請求項１に記載の回転電機の電機子。
5. 前記ティース部の付け根部であって、前記絶縁部材と前記折り曲げ部とが周方向に重なる部分に相当する部分に、周方向に凹んだ切り欠きを備える請求項４に記載の回転電機の電機子。
6. 同一の前記スロット内に電位差のある２つの前記単位コイルの一方の前記第１直線部と、他方の前記第２直線部が挿通され、
   前記第１直線部と前記第２直線部との間に前記絶縁部材としての第３絶縁部材を備える請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機の電機子。
7. 前記絶縁部材の少なくとも１つの軸方向の長さは、前記電機子鉄心の軸方向の長さよりも長い請求項６に記載の回転電機の電機子。
8. 前記電機子鉄心の軸方向の端面から上方への前記第３絶縁部材の突出長は、他の前記絶縁部材の突出長に比べて大きい請求項７に記載の回転電機の電機子。
9. 前記第２絶縁部材は、前記第１直線部の径方向の外側面に貼り付けられている請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の回転電機の電機子。
10. 前記第２絶縁部材は、前記第１直線部の径方向の外側面に貼り付けられ、前記第３絶縁部材は、前記第２直線部の径方向外側面に貼り付けられている請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の回転電機の電機子。
11. 前記第２絶縁部材は、前記第１直線部の径方向の外側面に貼り付けられ、前記第３絶縁部材は、前記第１直線部の径方向内側面に貼り付けられている請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の回転電機の電機子。
12. 前記第１絶縁部材は、接着剤または両面テープによって、前記電機子鉄心に貼り付けられている請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の回転電機の電機子。
13. 前記第１絶縁部材は、前記スロットの内壁面に射出成形にて形成されている請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の回転電機の電機子。
14. 前記第２絶縁部材および前記第３絶縁部材は、接着剤または両面テープによって貼り付けられている請求項１０又は請求項１１に記載の回転電機の電機子。
15. 前記電機子巻線は、全節巻で構成されている請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の回転電機の電機子。
16. 前記電機子巻線は、短節巻で構成されている請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の回転電機の電機子。
17. 請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の回転電機の電機子と、
    前記電機子の内周面に対向して回転可能に支持された回転子とを備える回転電機。
18. 請求項１０に記載の回転電機の電機子の製造方法であって、
    前記単位コイルの前記第１直線部と前記第２直線部を収容する第１溝と第２溝とを備える貼付ガイドに前記単位コイルを固定する単位コイル固定工程と、
    前記貼付ガイドに保持された状態における前記第１直線部と前記第２直線部の上面、または、前記第２絶縁部材と前記第３絶縁部材の下面に接着剤を塗布、または、両面テープを貼って剥離紙を剥がす接着部材施工工程と、
    前記第２絶縁部材と前記第３絶縁部材とを押圧治具に配置する絶縁部材準備工程と、
    前記押圧治具によって前記第１直線部に前記第２絶縁部材を、前記第２直線部に前記第３絶縁部材を押圧して貼り付ける貼付工程とを備える回転電機の電機子の製造方法。
19. 請求項１１に記載の回転電機の電機子の製造方法であって、
    前記単位コイルの前記第１直線部を収容する第１溝を備える貼付ガイドの前記第１溝に前記第２絶縁部材または前記第３絶縁部材の一方を保持する絶縁部材準備工程１と、
    前記第１直線部の径方向の外側面と、前記第１直線部の径方向の内側面に接着剤を塗布、又は両面テープを貼って剥離紙を剥がす接着部材施工工程と、
    前記単位コイルの前記第１直線部を前記第１溝に嵌め込む単位コイル固定工程と、
    前記第２絶縁部材または前記第３絶縁部材の他方を押圧治具に保持する絶縁部材準備工程２と、
    前記押圧治具によって前記第１直線部を加圧して、前記第２絶縁部材および前記第３絶縁部材を前記単位コイルに貼り付ける貼付工程とを備える回転電機の電機子の製造方法。
20. 請求項１１に記載の回転電機の電機子の製造方法であって、
    前記第２絶縁部材と前記第３絶縁部材に接着剤を塗布、又は両面テープを貼って剥離紙を剥がす接着部材施工工程と、前記単位コイルの前記第１直線部を収容する第１溝を備える貼付ガイドの前記第１溝に前記第２絶縁部材または前記第３絶縁部材の一方を、粘着面を上側にして保持する絶縁部材準備工程１と、前記単位コイルの前記第１直線部を前記第１溝に嵌め込む単位コイル固定工程と、前記第２絶縁部材または前記第３絶縁部材の他方を、粘着面を下側にして押圧治具に保持する絶縁部材準備工程２と、前記押圧治具によって前記第１直線部を加圧して、前記第２絶縁部材および前記第３絶縁部材を前記単位コイルに貼り付ける貼付工程とを備える回転電機の電機子の製造方法。
21. 複数の前記第１溝を備える貼付ガイドと、複数の前記押圧治具を用い、複数の前記単位コイルに同時に前記第２絶縁部材と前記第３絶縁部材とを貼り付ける請求項１９又は請求項２０に記載の回転電機の電機子の製造方法。
22. 請求項１８から請求項２０のいずれか１項に記載の回転電機の電機子の製造方法で製造した回転電機の電機子の内周面に対向して回転可能に回転子を支持する回転電機の製造方法。

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