JP5042253B2

JP5042253B2 - 回転電機の電機子およびその製造方法

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Publication number: JP5042253B2
Application number: JP2009037780A
Authority: JP
Inventors: 昌也本橋; 裕之秋田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2029-02-20
Also published as: JP2010193678A

Description

本発明は回転電機に用いられる電機子とその製造方法に関するものであり、特に、複数の磁極に跨ってコイルが巻回された電機子とその製造方法に関するものである。

回転電機の固定子や回転子等の電機子には、励磁コイルが複数の磁極を跨って巻かれ、鉄心のスロット内に収められたものがある。
励磁コイルが複数の磁極を跨って巻かれ、鉄心のスロット内に収められた固定子として、例えば、円周上に外周側に向かって突出して設けられた複数の突起部と、連続する複数の突起部に跨って設置されたコイルと、各突起部で形成されたティース部の外周部に装着されたヨーク部とを備えた固定子が開示されている。この固定子は、コイルが巻線装置と治具とを用いて予め形成され、ティース部間のスロットにはめ込まれている（例えば、特許文献１参照）。

また、ティース挿入孔を備えた環状の絶縁部材にコイルが巻回された巻線体の複数を円周状に配置して形成された円環状の巻線群と、この巻線群を形成する巻線体のティース挿入孔に、ティースが挿入されヨーク部が径方向に分割された分割鉄心とからなる固定子が開示されている。この固定子は１つの巻線体のティース挿入孔に複数の分割鉄心のティースが挿入されている。すなわち、この固定子も励磁コイルが複数の磁極を跨って巻かれ、鉄心のスロット内に収められている（例えば、特許文献２参照）。

特許第３１４４７５９号公報特開２００５−１８４８８７号公報

近年、回転電機は小型・高性能化のため、電機子の寸法を大きくせずに励磁コイルで発生させる磁界を強くし、回転電機の性能を向上させるとの要求がある。
しかし、特許文献１に記載の電機子である固定子は、コイルを別の所で巻線し、これを鉄心のスロットに挿入するものであり、コイルは周長に余裕を持たせて大きめに巻線されている。
そのため、鉄心のスロットにこのようなコイルをはめ込んだ固定子は、コイルの周長に余裕を持たせた部分が鉄心端部で余り、高く積み重なるようになり、無用の空間を有する形状となる。そして、このコイル端部の余った部分は、固定子の励磁コイルが発生する磁界を強くすることに寄与しない。
すなわち、特許文献１に記載の固定子は、コイル端部に磁界を強くするのに寄与しない部分があり、回転電機の小型・高性能化が図りにくいとの問題があった。

また、回転電機の性能を向上させるには、電機子の磁界を強くする必要がある。電機子の磁界を強くする方法の１つとして、鉄心スロット内のコイル占積率の向上が挙げられる。しかし、特許文献２に記載の電機子である固定子は、コイルを形成する巻線体に環状の絶縁部材が用いられているので、鉄心のスロット内のコイル占積率の向上に限界があり、やはり、回転電機の小型・高性能化が図りにくいとの問題があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、コイル周長の短縮と鉄心スロット内のコイル占積率を向上させることができ、回転電機の小型・高性能化を図れる回転電機の電機子およびその製造方法を提供することである。

本発明に係わる回転電機の電機子は、偶数個の分割鉄心を円周上に配列して形成され、且つヨークから径方向に延出した磁極ティースが設けられた鉄心と、鉄心を形成した各２個の分割鉄心のスロット内に、鉄心の複数の磁極ティースに跨って配設されたコイルとを備えた回転電機の電機子であって、分割鉄心が、円弧状のヨーク部と、ヨーク部の両端に設けられた磁極ティース構成部と、ヨーク部と磁極ティース構成部とで囲まれたスロットとを備え、磁極ティースが、隣接する一方の分割鉄心における一端の磁極ティース構成部と隣接する他方の分割鉄心における他端の磁極ティース構成部とで形成され、スロットに絶縁部材が設けられ、絶縁部材が設けられたスロット内にコイルを配設した各２個の分割鉄心間に、別の分割鉄心が配置されたものである。

また、本発明に係わる回転電機の電機子の製造方法は、磁性板の分割鉄心片を積層して分割鉄心を形成する第１の工程と、分割鉄心のスロットに第１の絶縁部材を装着する第２の工程と、２個の分割鉄心をワークに位置決めしてセットする第３の工程と、ワークに位置決めされた２個の分割鉄心のスロット間に電線を巻回しコイルを形成する第４の工程と、コイルが形成された分割鉄心の開口部に第２の絶縁部材を装着しコイル組合体を形成する第５の工程と、分割鉄心の端部から出たコイルをコイルエンド部の形状に成形する第６の工程と、複数のコイル組合体を所定の位置に位置決めする第７の工程と、各コイル組合体の片側の分割鉄心を隣のコイル組合体のコイルの輪の中にくぐらせた後、各コイル組合体を環状に拘束することにより複数のコイル組合体を結合する第８の工程と、分割鉄心の結合部を接合する第９の工程とを備えたものである。

本発明に係わる回転電機の電機子は、偶数個の分割鉄心を円周上に配列して形成され、且つヨークから径方向に延出した磁極ティースが設けられた鉄心と、鉄心を形成した各２個の分割鉄心のスロット内に、鉄心の複数の磁極ティースに跨って配設されたコイルとを備えた回転電機の電機子であって、分割鉄心が、円弧状のヨーク部と、ヨーク部の両端に設けられた磁極ティース構成部と、ヨーク部と磁極ティース構成部とで囲まれたスロットとを備え、磁極ティースが、隣接する一方の分割鉄心における一端の磁極ティース構成部と隣接する他方の分割鉄心における他端の磁極ティース構成部とで形成され、スロットに絶縁部材が設けられ、絶縁部材が設けられたスロット内にコイルを配設した各２個の分割鉄心間に、別の分割鉄心が配置されたものであり、分割鉄心端部より出たコイルエンド部でのコイル余りが少なく、また、鉄心のスロット内のコイル占積率が大きく、小型で磁界強度が大きいものである。

また、本発明に係わる回転電機の電機子の製造方法は、磁性板の分割鉄心片を積層して分割鉄心を形成する第１の工程と、分割鉄心のスロットに第１の絶縁部材を装着する第２の工程と、２個の分割鉄心をワークに位置決めしてセットする第３の工程と、ワークに位置決めされた２個の分割鉄心のスロット間に電線を巻回しコイルを形成する第４の工程と、コイルが形成された分割鉄心の開口部に第２の絶縁部材を装着しコイル組合体を形成する第５の工程と、分割鉄心の端部から出たコイルをコイルエンド部の形状に成形する第６の工程と、複数のコイル組合体を所定の位置に位置決めする第７の工程と、各コイル組合体の片側の分割鉄心を隣のコイル組合体のコイルの輪の中にくぐらせた後、各コイル組合体を環状に拘束することにより複数のコイル組合体を結合する第８の工程と、分割鉄心の結合部を接合する第９の工程とを備えたものであり、分割鉄心端部より出たコイルエンド部でのコイル余りが少なく、また、鉄心のスロット内のコイル占積率が大きく、小型で磁界強度が大きい回転電機の電機子を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係わる回転電機の電機子の正面模式図である。本発明の実施の形態１に係わる回転電機の電機子における鉄心の構造を示す図である。本発明の実施の形態１に係わる回転電機の電機子の製造工程を説明するフローチャートである。本発明の実施の形態１におけるコイルを巻回する前の分割鉄心の状態を示す正面模式図（ａ）と、２個の分割鉄心にコイルが巻回されて形成されたコイル組合体を示す正面模式図（ｂ）とである。本発明の実施の形態１における分割鉄心のスロットにセットされる第１の絶縁部材（ａ）とスロットの開口部にセットされる第２の絶縁部材（ｂ）とを示す図である。本発明の実施の形態１における２個の分割鉄心にコイルを設置する第１の巻線方式を説明する図である。本発明の実施の形態１における２個の分割鉄心にコイルを設置する第２の巻線方式を説明する図である。本発明の実施の形態１における２個の分割鉄心にコイルを設置する第３の巻線方式を説明する図である。本発明の実施の形態１における複数のコイル組合体から電機子を作製する各段階を示す図である。本発明の実施の形態１に係る回転電機の電機子における分割鉄心の配置とコイルの配置とを詳細に説明する図である。本発明の実施の形態２に係わる回転電機の電機子に用いられる分割鉄心の構造を示す斜視模式図（ａ）と分割鉄心の接続を説明する図（ｂ）とである。本発明の実施の形態３に係わる回転電機の電機子に用いられる分割鉄心の構造を示す正面模式図である。本発明の実施の形態４に係わる回転電機の電機子に用いられる鉄心構造を示す正面模式図である。実施の形態４における第１の分割鉄心のスロットと第２の分割のスロットとの間にコイルを巻回して形成したコイル組合体を示す図である。本発明の実施の形態４に係わる回転電機の電機子を示す正面模式図である。本発明の実施の形態１に係わる回転電機の電機子におけるコイルエンド部の構造を示す図である。本発明の実施の形態５に係わる回転電機の電機子に用いられる鉄心構造を示す正面模式図である。本発明の実施の形態５に係わる回転電機の電機子に用いられる鉄心における絶縁部材の配設状態を示す正面模式図である。本発明の実施の形態５に係わる回転電機の電機子の正面模式図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係わる回転電機の電機子の正面模式図である。
図１に示すように、本実施の形態の回転電機の電機子１００は、複数の分割鉄心３で形成される鉄心１と、鉄心１の複数の磁極ティース５に跨って巻回されたコイル２と、鉄心１とコイル２との絶縁を保持する絶縁部材２０とで構成されている。そして、絶縁部材２０は後述するスロットセルとなる第１の絶縁部材とスロット開口部を塞ぐウェッジとなる第２の絶縁部材とで構成されている。

図２は、本発明の実施の形態１に係わる回転電機の電機子における鉄心の構造を示す図である。
図２に示すように、本実施の形態の鉄心１は、第１の分割鉄心３ａとそれに隣接する第２の分割鉄心３ｂとを交互に円周上に配列して形成されているとともに、ヨークの円周から鉄心の径方向中心側に向かってに延出した磁極ティース部５が設けられている。
第１の分割鉄心３ａは、ヨーク部４の円周方向の両端部に磁極ティース構成部５ａを備えており、ヨーク部４と磁極ティース構成部５ａとで囲まれた部分がスロット６となっている。第２の分割鉄心３ｂは、ヨーク部４の円周方向の両端部に磁極ティース構成部５ｂを備えており、ヨーク部４と磁極ティース構成部５ｂとで囲まれた部分がスロット６となっている。
両分割鉄心３ａ，３ｂともに、磁極ティース構成部の両先端部は接触しておらず所定の間隔を保って離れ、開口部となっている。

また、第１の分割鉄心３ａは、ヨーク部４の側面に段差部が設けられ、磁極ティース構成部５ａの側面に凸部が設けられている。第２の分割鉄心３ｂは、ヨーク部４の側面に凸部が設けられ、磁極ティース構成部５ｂの側面に凹部が設けられている。そして、第１の分割鉄心３ａと第２の分割鉄心３ｂとを交互に円周上に配列したとき、第１の分割鉄心３ａの段差部が第２の分割鉄心３ｂの凸部と嵌合し、第１の分割鉄心３ａの凸部が第２の分割鉄心３ｂの凹部と嵌合している。
第１の分割鉄心３ａと第２の分割鉄心３ｂとを交互に円周上に配列して形成された鉄心１は、第１の分割鉄心３ａと第２の分割鉄心３ｂとが円周方向の側面部で接触し、第１の分割鉄心３ａの磁極ティース構成部５ａと第２の分割鉄心３ｂの磁極ティース構成部５ｂとで、鉄心１の磁極ティース部５を形成している。
すなわち、本実施の形態の鉄心１は、鉄心１のティース部で周方向に分割された分割鉄心で形成されている。

本実施の形態の回転電機の電機子の製造方法について説明する。
図３は、本発明の実施の形態１に係わる回転電機の製造工程を説明するフローチャートである。
図３に示すように、第１の工程では、珪素鋼板から打ち抜いた磁性板の分割鉄心片を積層して分割鉄心を形成する。第２の工程では、分割鉄心のスロットのＵ次状部内にスロットセルとなる第１の絶縁部材を装着する。第３の工程では、２種類の分割鉄心をワークの所定の位置に位置決めしてセットする。第４の工程では、ワークに位置決めされセットされた２種類の分割鉄心のスロット間に電線を巻回しコイルを形成する。第５の工程では、分割鉄心のスロット開口部にウェッジとなる第２の絶縁部材を装着しコイル組合体を形成する。第６の工程では、分割鉄心の端部より出たコイルをコイルエンド部の形状に成形する。第７の工程では、複数のコイル組合体を所定の位置に位置決めする。第８の工程では、各コイル組合体の片側の分割鉄心を隣のコイル組合体のコイルの輪の中にくぐらせた後、各コイル組合体を環状に拘束することにより複数のコイル組合体を結合する。最後の第９の工程では、分割鉄心の結合部を接合する。そして、上記第１の工程〜第９の工程が順次実施され、回転電機の電機子が完成する。

次に、コイル組合体の形成工程の詳細を説明する。
図４は、本発明の実施の形態１におけるコイルを巻回する前の分割鉄心の状態を示す正面模式図（ａ）と、２種類の分割鉄心にコイルが巻回されて形成されたコイル組合体を示す正面模式図（ｂ）とである。
図５は、本発明の実施の形態１における分割鉄心のスロットにセットされる第１の絶縁部材（ａ）とスロットの開口部にセットされる第２の絶縁部材（ｂ）とを示す図である。
図４(ａ)に示すように、第１の絶縁部材７であるＵ字型のフィルム状のスロットセルが分割鉄心の積層方向から装着された第１の分割鉄心３ａと第２の分割鉄心３ｂとを所定の間隔を設けてワーク（図示せず）に設置する。
図５（ａ）に示すように、第１の絶縁部材７には、その両端部に鉄心端面に係止される係止部７ａを備えているが、第１の絶縁部材７に係止部７ａが設けられていなくても絶縁上問題はない。第１の絶縁部材７に係止部７ａを設けると、第１の絶縁部材７のスロット６への装着性が改善される。

この所定の間隔を設けてワークに設置された、第１の分割鉄心３ａのスロット６と第２の分割鉄心３ｂのスロット６との間にコイル２ａを巻回し、各スロットの開口部に、第２の絶縁部材１５であるコの字型のフィルム状のウェッジ（図５（ｂ）に示す）を分割鉄心の積層方向から装着する。このようにして、図４（ｂ）に示す第１のコイル組合体８ａを作製する。
同様にして、第１の分割鉄心３ａと第２の分割鉄心３ｂとのスロット６間にコイル２ｂを巻回した第２のコイル組合体８ｂと、同様にして第１の分割鉄心３ａと第２の分割鉄心３ｂとのスロット６間にコイル２ｃを巻回した第３のコイル組合体８ｃとを作製する。

次に、２種類の分割鉄心にコイル２を設置する巻線方式を説明する。
図６は、本発明の実施の形態１における２種類の分割鉄心にコイルを設置する第１の巻線方式を説明する図である。
第１の巻線方式は、まず、図６（ａ）に示すように、電線２５を巻枠１６に巻回しコイル２を形成し、次に、図６（ｂ）に示すように、巻枠１６に形成されたコイル２を、ワークにセットされた２種類の分割鉄心のスロット６の開口部に落とし込み、分割鉄心３にコイル２を設置する方式である。

図７は、本発明の実施の形態１における２種類の分割鉄心にコイルを設置する第２の巻線方式を説明する図である。
第２の巻線方式は、図７に示すように、フライヤ１７の回転により、ワークにセットされた２種類の分割鉄心のスロット６内に電線２５を直接に巻回してコイル２を設置するフライヤ巻線方式である。
図８は、本発明の実施の形態１における２種類の分割鉄心にコイルを設置する第３の巻線方式を説明する図である。
第３の巻線方式は、図８に示すように、コイルガイドであるフォーマ１８を用いて、ワークにセットされた２種類の分割鉄心のスロット６内に巻線機１９により電線２５を巻き込み、コイル２を設置するフォーマ巻線方式である。

次に、複数のコイル組合体を用いた、回転電機の電機子１００を作製工程の詳細を説明する。
図９は、本発明の実施の形態１における複数のコイル組合体から電機子を作製する各段階を示す図である。
第１段階は、各コイル組合体８ａ，８ｂ，８ｃのコイル２ａ，２ｂ，２ｃの、各分割鉄心の端部より出たコイルをコイルエンド部の形状に成形するとともに、図９（ａ）に示すように、各コイル組合体８ａ，８ｂ，８ｃのコイル２ａ，２ｂ，２ｃを、分割鉄心のスロット開口部が内側になるように湾曲させる。
第２段階は、図９（ｂ）に示すように第１のコイル組合体８ａの第１の分割鉄心３ａを、第２のコイル組合体８ｂの湾曲したコイル２ｂの内周側に配置し、第２のコイル組合体８ｂの第１の分割鉄心３ａを、第３のコイル組合体８ｃの湾曲したコイル２ｃの内周側に配置し、第３のコイル組合体８ｃの第１の分割鉄心３ａを、第１のコイル組合体８aの湾曲したコイル２ａの内周側に配置する。
すなわち、湾曲した各コイル組合体８ａ，８ｂ，８ｃを巴状に配置する。

第３段階は、図９（ｃ）に示すように、第１のコイル組合体８ａの第１の分割鉄心３ａを、第２のコイル組合体８ｂの湾曲したコイル２ｂの輪内に挿入し、第２のコイル組合体８ｂの第１の分割鉄心３ａを、第３のコイル組合体８ｃの湾曲したコイル２ｃの輪内に挿入し、第３のコイル組合体８ｃの第１の分割鉄心３aを、第１のコイル組合体８ａの湾曲したコイル２ａの輪内に挿入する。
第４段階は、第２のコイル組合体８ｂの湾曲したコイル２ｂの輪内に挿入された第１のコイル組合体８ａの第１の分割鉄心３ａを、第２のコイル組合体８ｂの第２の分割鉄心３ｂと第３のコイル組合体８ｃの第２の分割鉄心３ｂとに結合する。第３のコイル組合体８ｃの湾曲したコイル２ｃの輪内に挿入された第２のコイル組合体８ｂの第１の分割鉄心３ａを、第３のコイル組合体８ｃの第２の分割鉄心３ｂと第１のコイル組合体８ａの第２の分割鉄心３ｂとに結合する。第１のコイル組合体８ａの湾曲したコイル２ａの輪内に挿入された第３のコイル組合体８ｃの第１の分割鉄心３ａを、第１のコイル組合体８ａの第２の分割鉄心３ｂと第２のコイル組合体８ｂの第２の分割鉄心３ｂとに結合する。

最後に、分割鉄心の結合部を接合して、図１に示した回転電機の電機子１００を完成する。
本実施の形態の回転電機の電機子は、上記のような工程で電機子が製造されるので、分割鉄心端部より出たコイルエンド部でのコイル余りが少なく、スロット内のコイル占積率が大きい電機子が得られる。また、分割鉄心に直接コイルを巻回するので、生産性に優れている。

図１０は、本発明の実施の形態１に係る回転電機の電機子における分割鉄心の配置とコイルの配置とを詳細に説明する図である。
図１０に示すように、円周上に、第１の分割鉄心３ａと第２の分割鉄心３ｂとが交互に配列して鉄心１が形成されている。
また、第１のコイル組合体８ａのコイル２ａと第２のコイル組合体８ｂのコイル２ｂと第３のコイル組合体８ｃのコイル２ｃとは、各々、鉄心１の３個の磁極ティース部に跨っている。
そして、コイル２ａの第１の分割鉄心３ａ側はコイル２ｂに接して鉄心径方向の内側に配置され、コイル２ｂの第１の分割鉄心３ａ側はコイル２ｃに接して鉄心径方向の内側に配置され、コイル２ｃの第１の分割鉄心３ａ側はコイル２ａに接して鉄心径方向の内側に配置されている。

本実施の形態の回転電機の電機子１００は、上記のような構造であるので、分割鉄心端部より出たコイルエンド部でのコイル余りが少なく、また、鉄心のスロット内のコイル占積率が高く、小型で磁界強度が大きい、すなわち、小型・高性能な回転電機を実現できる電機子である。
本実施の形態の電機子は回転電機の固定子として用いることができる。
本実施の形態では、分割鉄心のスロット６に設けられたスロットセルとなる第１の絶縁部材７と、スロット開口部に設けられたウェッジとなる第２の絶縁部材１５とに、フィルム状の絶縁部材を用いているが、樹脂成形品であっても良い。
本実施の形態の回転電機の電機子１００では、鉄心１が６個の分割鉄心で形成されているが、これに限定されず６個以上の偶数個の分割鉄心で形成されれば良く、その数は用いる回転電機の仕様、組立性等の点から、適宜決められる。
本実施の形態では、２種類の分割鉄心を用いて鉄心を形成したが、円周方向の一方側の側面におけるヨーク部に段差部を設け、磁極ティース構成部に凸部を設け、他方側の側面におけるヨーク部に凸部を設け、磁極ティース構成部に凹部を設けた１種類の分割鉄心を円周上に配列して鉄心を形成しても良い。

実施の形態２．
図１１は、本発明の実施の形態２に係わる回転電機の電機子に用いられる分割鉄心の構造を示す部分斜視模式図（ａ）と分割鉄心の接続を説明する図（ｂ）とである。
図１１（ａ）に示すように、本実施の形態の鉄心１１は、第１の磁極ティース構成部５１ａ側における他の分割鉄心との結合部に、鉄心の径方向に形成し、積層方向に配列した複数の凸部９が設けられ、第２の磁極ティース構成部５１ｂ側における他の分割鉄心との結合部に、鉄心の径方向に形成し、積層方向に配列した複数の凹部１０が設けられている。
そして、第１の磁極ティース構成部５１ａ側に形成された複数の凸部９と第２の磁極ティース構成部５１ｂ側に形成された複数の凹部１０は、分割鉄心３１の積層方向における同じ位置にある。

そして、例えば、分割鉄心３１の第１の磁極ティース構成部５１ａ側に形成された複数の凸部９は、時計方向で隣接する分割鉄心３１の第２の磁極ティース構成部５１ｂ側に形成された複数の凹部１０と嵌合しており、分割鉄心３１の第２の磁極ティース構成部５１ｂ側に形成された複数の凹部１０は、反時計方向で隣接する分割鉄心３１（図示せず）の第１の磁極ティース構成部５１ａ側に形成された複数の凸部９と嵌合している。
また、分割鉄心３１どうしの結合は、図１１（ｂ）に示すように、一方の分割鉄心３１に対して、隣接する分割鉄心３１を、鉄心の径方向にスライドさせて行う。
本実施の形態の回転電機の電機子は、分割鉄心３１が上記のような構造である以外、実施の形態１の回転電機の電機子と同様である。
本実施の形態の回転電機の電機子は、実施の形態１の回転電機の電機子と同様な効果があるとともに、分割鉄心の一方の磁極ティース部側に凸部が設けられ、他方の磁極ティース部側に凹部が設けられているので、分割鉄心どうしの位置決めが容易であり、分割鉄心の結合における積層方向の位置ずれが発生しにくい。

実施の形態３．
図１２は、本発明の実施の形態３に係わる回転電機の電機子に用いられる分割鉄心の構造を示す正面模式図（ａ）と分割鉄心を結合した状態を示す図（ｂ）とである。
図１２（ａ）に示すように、本実施の形態の鉄心を形成する分割鉄心には、２種類の分割鉄心が用いられている。第１の分割鉄心３２ａは、磁極ティース構成部５２ａにおける他の分割鉄心との結合部に、鉄心の周方向に形成し積層方向に配列された突起部１１が設けられた突起を有する分割鉄心である。第２の分割鉄心３２ｂは、磁極ティース構成部５２ｂにおける他の分割鉄心との結合部に、鉄心の周方向に形成し積層方向に配列された窪み部１２が設けられた窪みを有する分割鉄心である。
そして、第１の分割鉄心３２ａと第２の分割鉄心３２ｂとが、円周上に交互に配列されて鉄心が形成される。この時、図１２（ｂ）に示すように、第１の分割鉄心３２ａの突起部１１が第２の分割鉄心３２ｂの窪み部１２と嵌合している。
また、第１の分割鉄心３２ａのヨーク部４ａにおける外周側端部の他の分割鉄心との結合部にテーパをもった窪み２１が設けられ、第２の分割鉄心３２ｂのヨーク部４ｂにおける外周側端部の他の分割鉄心との結合部にテーパを持った突起２２が設けられ、窪み２１と突起２２とが契合する。

本実施の形態の回転電機の電機子は、分割鉄心が上記のような構造である以外、実施の形態１の回転電機の電機子と同様である。
本実施の形態の回転電機の電機子は、実施の形態１の回転電機の電機子と同様な効果がある。それと、磁極ティース部に突起部が設けられた第１の分割鉄心と、磁極ティース部に窪み部が設けられた第２の分割鉄心とが交互に配列されて鉄心が形成されているので、分割鉄心どうしの位置決めが容易であり、分割鉄心の結合における径方向の位置ずれが発生しにくい。
また、本実施の形態の回転電機の電機子は、第１の分割鉄心のヨーク部にテーパをもった窪みが形成され、第２の分割鉄心のヨーク部にテーパを持った突起が形成されているので、分割鉄心を結合する際に、図９（ｃ）の状態で、第１の分割鉄心を中心側に配置することにより分割鉄心の結合面同士を干渉させずにスライドでき、鉄心の組み立て性が優れている。
また、磁極ティース構成部５２ａにおける他の分割鉄心との結合部に、鉄心の積層方向に形成された突起部を設け、磁極ティース構成部５２ｂにおける他の分割鉄心との結合部に、鉄心の積層方向に形成された窪み部１２が設けられた分割鉄心（図示せず）を円周上に配列して形成した鉄心を用いても良く、同様な効果が得られる。

実施の形態４．
図１３は、本発明の実施の形態４に係わる回転電機の電機子に用いられる鉄心構造を示す正面模式図である。
図１３に示すように、鉄心１４の径方向におけるスロット６の位置が異なる２種類の分割鉄心３４ａ，３４ｂが用いられている。すなわち、第２の分割鉄心３４ｂは、そのスロット位置が、第１の分割鉄心３４ａのスロット位置より、鉄心１４の径方向において外周側にずれている。そして、鉄心１４は、第１の分割鉄心３４ａと第２の分割鉄心３４ｂとが円周上に交互に配列して形成されている。

図１４は、本発明の実施の形態４における第１の分割鉄心のスロットと第２の分割鉄心のスロットとの間にコイルを巻回して形成したコイル組合体を示す図である。
図１５は、本発明の実施の形態４に係わる回転電機の電機子を示す正面模式図である。
図１４に示すように、第１の分割鉄心３４ａと第２の分割鉄心３４ｂとにコイル２４を巻回して形成したコイル組合体８４も、実施の形態１と同様、分割鉄心のスロット開口部が内側になるように湾曲させてある。このようにして形成したコイル組合体８４の３個を、実施の形態１と同様にして組合せ、分割鉄心を結合させるとともに、結合部を接合することにより、図１５に示す、本実施の形態の回転電機の電機子２００を得る。
本実施の形態の回転電機の電機子２００も、複数の磁極ティースに跨って、コイル２４が配置されている。

図１６は、本発明の実施の形態１に係わる回転電機の電機子におけるコイルエンド部の構造を示す図である。
実施の形態１の回転電機の電機子１００では、他のコイルが内周側で重なる、分割鉄心３のコイル端部は、内周側で重なるコイルを避けるためにコイル２が、鉄心１の径方向における外周側に折り曲げられている。
例えば、図１０に示した電機子１００では、図１６に示すように、コイル２ａが配設された第２の分割鉄心３ｂのコイル端部では、内周側で重なるコイル２ｃを避けるため、コイル２ａが、鉄心１の径方向における外周側に折り曲げられている。
そして、コイル２ｂ、コイル２ｃともに、第２の分割鉄心３ｂのコイル端部では、同様に鉄心１の径方向における外周側に折り曲げられている。

しかし、図１５に示すように、本実施の形態の回転電機の電機子２００では、鉄心１４の径方向における外周側にずらしてスロットを設けた第２の分割鉄心３４ｂのコイルエンド部の内周側に、他のコイルが配置されるように構成されているので、コイルエンド部からのコイルと内周側に配置される他のコイルとの干渉を防止できる。
本実施の形態では、第１の分割鉄心３４ａと第２の分割鉄心３４ｂとが交互に配列しているが、第２の分割鉄心３４ｂ間に配設する第１の分割鉄心３４ａは複数であっても良い。ただし、各第２の分割鉄心３４ｂ間に配設される第１の分割鉄心３４ａの個数は、同じである。すなわち、各１個の第２の分割鉄心は第１の分割鉄心で挟まれ、且つ同一の間隔で配置されている。
本実施の形態の回転電機の電機子２００は、分割鉄心が上記のような構造である以外、実施の形態１〜実施の形態３の回転電機の電機子と同様である。
本実施の形態の回転電機の電機子２００は、実施の形態１〜実施の形態３の回転電機の電機子と同様な効果があるとともに、コイルエンド部からのコイルと、このコイルの内周側に配置される他のコイルとの干渉を防止できるので、コイルエンド部のコイル余りをさらに少なくできる。

実施の形態５．
図１７は、本発明の実施の形態５に係わる回転電機の電機子に用いられる鉄心構造を示す正面模式図である。
図１７に示すように、本実施の形態の鉄心４１は、第１の分割鉄心４３ａとそれに隣接する第２の分割鉄心４３ｂとを交互に円周上に配列して形成しているとともに、ヨークの円周から鉄心の径方向外側に向かってに延出した磁極ティース部４５が設けられている。
第１の分割鉄心４３ａは、ヨーク部４４の円周方向の両端部に磁極ティース構成部４５ａを備えており、ヨーク部４４と磁極ティース構成部４５ａとで囲まれた部分がスロット４６となっている。第２の分割鉄心４３ｂは、ヨーク部４４の円周方向の両端部に磁極ティース構成部４５ｂを備えており、ヨーク部４４と磁極ティース構成部４５ｂとで囲まれた部分がスロット４６となっている。
両分割鉄心４３ａ，４３ｂともに、磁極ティース構成部の両先端部は接触しておらず所定の間隔を保って離れ、開口部となっている。

また、第１の分割鉄心４３ａは、磁極ティース構成部４５ａの側面に段差部が設けられ、ヨーク部４４の側面に凸部が設けられている。第２の分割鉄心４３ｂは、磁極ティース構成部４５ｂの側面に凸部が設けられ、ヨーク部４４の側面に凹部が設けられている。そして、第１の分割鉄心４３ａと第２の分割鉄心４３ｂとを交互に円周上に配列したとき、第１の分割鉄心４３ａの段差部が第２の分割鉄心４３ｂの凸部と嵌合し、第１の分割鉄心４３ａの凸部が第２の分割鉄心４３ｂの凹部と嵌合している。
第１の分割鉄心４３ａと第２の分割鉄心４３ｂとを交互に円周上に配列して形成された鉄心４１は、第１の分割鉄心４３ａと第２の分割鉄心４３ｂとが円周方向の側面部で接触し、第１の分割鉄心４３ａの磁極ティース構成部４５ａと第２の分割鉄心４３ｂの磁極ティース構成部４５ｂとで、鉄心４１の磁極ティース部４５を形成している。
すなわち、本実施の形態の鉄心４１も、鉄心４１の磁極ティース部で周方向に分割された分割鉄心で形成されたものである。

図１８は、本発明の実施の形態５に係わる回転電機の電機子に用いられる鉄心における絶縁部材の配設状態を示す正面模式図である。
図１８に示すように、全ての分割鉄心のスロット４６に第１の絶縁部材４７であるスロットセルが装着され、各スロットの開口部に、第２の絶縁部材４８であるウェッジが装着されている。
図１９は、本発明の実施の形態５に係わる回転電機の電機子の正面模式図である。
鉄心４１が上記のような構造であるので、本実施の形態の回転電機の電機子３００は、図１９に示すように、円周上に、第１の分割鉄心４３ａと第２の分割鉄心４３ｂとが交互に配列して鉄心１が形成されている。
本実施の形態の回転電機の電機子３００では、３個のコイル４２ａ，４２ｂ，４２ｃを備えており、各コイルとも、２個の分割鉄心を挟んで設置されている第１の分割鉄心４３ａと第２の分割鉄心４３ｂの間に巻回されている。すなわち、各コイルは、鉄心４１の３個の磁極ティース部４５に跨っている。
また、コイル４２ａの第１の分割鉄心４３ａ側はコイル４２ｂに接して鉄心径方向の内側に配置され、コイル４２ｂの第１の分割鉄心４３ａ側はコイル４２ｃに接して鉄心径方向の内側に配置され、コイル４２ｃの第１の分割鉄心４３ａ側はコイル４２ａに接して鉄心径方向の内側に配置されている。

本実施の形態の回転電機の電機子３００は、分割鉄心の磁極ティース構成部が、ヨーク部から鉄心の径方向外側に延出した物である以外、実施の形態１の回転電機の電機子１００と同様であり、実施の形態１の回転電機の電機子１００と同様な効果を有する。
そして、本実施の形態の回転電機の電機子３００は、回転電機の回転子に用いることができる。
本実施の形態では、実施の形態２と同様に、分割鉄心の一方の磁極ティース構成部における他の分割鉄心との結合部に、鉄心の径方向に形成し、積層方向に配列した複数の凸部を設け、他方の磁極ティース構成部における他の分割鉄心との結合部に、鉄心の径方向に形成し、積層方向に配列した複数の凹部を設けても良い。
このようにすると、実施の形態２の回転電機の電機子と同様な効果が得られる。
また、本実施の形態では、実施の形態３と同様に、第１の分割鉄心の径方向の外側、すなわち磁極ティース構成部にテーパをもった窪みを形成し、第２の分割鉄心の径方向の外側、すなわち磁極ティース構成部にテーパを持った突起を形成しても良い。
このようにすると、実施の形態３の回転電機の電機子と同様な効果が得られる。

本発明に係わる回転電機の電機子は、２個の分割鉄心とコイルとでなるコイル組合体を結合して電機子を形成しているので、コイルエンド部でのコイル余りが少なく、また、鉄心のスロット内のコイル占積率が大きい電機子であり、小型・高性能な回転電機に適用できる。

１鉄心、２，２ａ，２ｂ，２ｃコイル、３分割鉄心、３ａ第１の分割鉄心、
３ｂ第２の分割鉄心、４，４ａ，４ｂヨーク部、５磁極ティース部、
５ａ，５ｂ磁極ティース構成部、６スロット、７第１の絶縁部材、７ａ係止部、
８ａ第１のコイル組合体、８ｂ第２のコイル組合体、８ｃ第３のコイル組合体、
９凸部、１０凹部、１１突起部、１２窪み部、１４鉄心、
１５第２の絶縁部材、１６巻枠、１７フライヤ、１８フォーマ、１９巻線機、
２０絶縁部材、２１窪み、２２突起、２４コイル、２５電線、
３１分割鉄心、３２ａ第１の分割鉄心、３２ｂ第２の分割鉄心、
３４ａ第１の分割鉄心、３４ｂ第２の分割鉄心、
４１鉄心、４２ａ，４２ｂ，４２ｃコイル、４３ａ第１の分割鉄心、
４３ｂ第２の分割鉄心、ヨーク部４４、４５磁極ティース部、
４５ａ，４５ｂ磁極ティース構成部、４６スロット、４７第１の絶縁部材、
４８第２の絶縁部材、５１ａ第１の磁極ティース構成部、
５１ｂ第２の磁極ティース構成部、５２ａ，５２ｂ磁極ティース構成部、
８４コイル組合体、１００，２００，３００回転電機の電機子。

Claims

偶数個の分割鉄心を円周上に配列して形成され、且つヨークから径方向に延出した磁極ティースが設けられた鉄心と、上記鉄心を形成した各２個の上記分割鉄心のスロット内に、上記鉄心の複数の磁極ティースに跨って配設されたコイルとを備えた回転電機の電機子であって、上記分割鉄心が、円弧状のヨーク部と、上記ヨーク部の両端に設けられた磁極ティース構成部と、上記ヨーク部と上記磁極ティース構成部とで囲まれた上記スロットとを備え、上記磁極ティースが、隣接する一方の上記分割鉄心における一端の上記磁極ティース構成部と隣接する他方の上記分割鉄心における他端の上記磁極ティース構成部とで形成され、上記スロットに絶縁部材が設けられ、上記絶縁部材が設けられたスロット内に上記コイルを配設した各２個の上記分割鉄心間に、別の上記分割鉄心が配置された回転電機の電機子。
一端の磁極ティース構成部における他の分割鉄心との結合部に、鉄心の径方向に形成し積層方向に配列した複数の凸部が設けられ、他端の磁極ティース構成部における他の分割鉄心との結合部に、上記鉄心の径方向に形成し積層方向に配列した複数の凹部が設けられた分割鉄心を、円周上に配列して上記鉄心が形成され、上記一端の磁極ティース構成部側に形成された上記複数の凸部が、隣接する上記他の分割鉄心の上記他端の磁極ティース構成部側に形成された上記複数の凹部と嵌合していることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の電機子。
磁極ティース構成部における他の分割鉄心との結合部に鉄心の周方向に形成し積層方向に配列された突起部が設けられた突起を有する分割鉄心と、上記磁極ティース構成部における他の分割鉄心との結合部に、上記鉄心の周方向に形成し積層方向に配列された窪み部が設けられた窪みを有する分割鉄心とを、円周上に交互に配列して上記鉄心が形成され、上記突起を有する分割鉄心の上記突起部が上記窪みを有する分割鉄心の上記窪み部と嵌合していることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の電機子。
鉄心を形成する円周上に接して配列された分割鉄心が、第１の分割鉄心とスロット位置が上記第１の分割鉄心のスロット位置より上記鉄心の径方向において外周側にずれている第２の分割鉄心とを備え、各１個の上記第２の分割鉄心は上記第１の分割鉄心で挟まれ、且つ同一の間隔で配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の回転電機の電機子。
鉄心の磁極ティース部が、ヨークから上記鉄心の径方向における中心側に向かってに延出していることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の電機子。
鉄心の磁極ティース部が、ヨークから上記鉄心の径方向における外側に向かってに延出していることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の電機子。
絶縁部材が、分割鉄心のスロットのＵ字状部に配設される第１の絶縁部材と上記スロット開口部を塞ぐ第２の絶縁部材とでなることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の電機子。
絶縁部材が、フィルム状の絶縁材料であることを特徴とする請求項７に記載の回転電機の電機子。
絶縁部材が、樹脂成形品であることを特徴とする請求項７に記載の回転電機の電機子。
磁性板の分割鉄心片を積層して分割鉄心を形成する第１の工程と、上記分割鉄心のスロットに第１の絶縁部材を装着する第２の工程と、２個の上記分割鉄心をワークに位置決めしてセットする第３の工程と、上記ワークに位置決めされた２個の上記分割鉄心の上記スロット間に電線を巻回しコイルを形成する第４の工程と、上記コイルが形成された上記分割鉄心の開口部に第２の絶縁部材を装着しコイル組合体を形成する第５の工程と、上記分割鉄心の端部から出た上記コイルをコイルエンド部の形状に成形する第６の工程と、複数の上記コイル組合体を所定の位置に位置決めする第７の工程と、各上記コイル組合体の片側の上記分割鉄心を隣の上記コイル組合体の上記コイルの輪の中にくぐらせた後、各上記コイル組合体を環状に拘束することにより複数の上記コイル組合体を結合する第８の工程と、上記分割鉄心の結合部を接合する第９の工程とを備えた回転電機の電機子の製造方法。
第４の工程が、電線を巻枠に巻回しコイルを形成し、上記巻枠に形成された上記コイルを、ワークにセットされた２個の分割鉄心のスロットの開口部に落とし込み、上記分割鉄心に上記コイルを設置する方式であることを特徴とする請求項１０に記載の回転電機の電機子の製造方法。
第４の工程が、フライヤの回転により、ワークにセットされた２個の分割鉄心のスロット内に電線を直接に巻回してコイルを設置する方式であることを特徴とする請求項１０に記載の回転電機の電機子の製造方法。
第４の工程が、コイルガイドであるフォーマを用いて、ワークにセットされた２個の分割鉄心のスロット内に巻線機により電線を巻き込み、コイルを設置する方式であることを特徴とする請求項１０に記載の回転電機の電機子の製造方法。