JP5943995B2 - 回転電機の電機子 - Google Patents

Description

この発明は、回転電機の電機子に関するものである。

従来、回転電機の電機子におけるコイルの構成として、隣接する下層のコイルと上層のコイルがクロスしてコイルが巻き回される部分を、それぞれのティースが隣接するティースと対向する側面に設けるものが提案されている。
この構成では、隣接するティースの対向する側面上では、コイルが線径の１／２ピッチの送りで巻き回されてクロス部が形成されている。
このように、隣接するティースの側面と対向するティースの２側面上にクロス部を配しコイル形状をほぼ対称形状とすることで、組立作業上、外観上、高速巻線上の観点から優れたコイルが得られるとしている（例えば特許文献１）。
しかし、コイルのクロス部では導線が重なるためにコイルの占積率は良くない。

そこで、コイルのクロス部をティースの周方向の一方の面にまとめて配置するとともに、このティースに対向するティースの周方向側面ではコイルを整然と整列した状態で巻き回した電機子のコイルとして特許文献２のような構成が提案されている。
特許文献２では、コイルを順次螺旋状に巻き回してティースの径方向一端側から他端側に送りながら巻き回し、次いで、他端側から一端側に戻しながら巻き回すことを繰り返すことでクロス部を全てのティースの一方の側面にまとめて配置することにより、隣接するティース間において整然とコイルの導線が整列された面と、クロス部の存在によって積層の高さが増大した面とが対になり、お互いのスペースを補い合って高密度なコイルを形成している。
特許文献３では、ティースに装着されるコイルボビンが、コイルの導線を巻き回す巻き枠部とコイルボビンの角部の少なくともコーナ部に巻き枠部から突出した複数の突出部を有しているため、導線がその溝にはまり込んで巻き回される。

特許第３１６９３１４号公報（図１、図２、図３） 特許第３６２５１８５号公報（図３、図４、図５） 特開２００９−１５３３１２号公報（図５）

特許文献２に示すコイルでは、１つのティース周方向の側面に整然と整列された面を設け、この面に対向する隣のティースの側面にコイルのクロス部を設けることにより、互いにスペースを補い合ってコイルの占積率の向上を図っている。
しかしながら、クロス部を有する面では、コイルを詰めて巻き回すことは難しく、その影響でコイルを整然と巻き回す側面においても導線の間に隙間が生じてコイルの中の無駄なスペースを排除できないという課題があった。
また、隣接するティースに巻き回される導線の向きが順巻きと逆巻きで交互になされる場合、隣接するティースの向かい合う２つの面が左右対称となる巻線方法では、コイルのクロス部が干渉してしまい、隣接するティースの対向する側面が、クロス部を有する面と整然とコイルの導線が整列された面と交互に配置することができないという課題があった。

また、クロス部を有する面においては、下層のコイルに対して逆方向斜めに巻き回されてクロス部を形成するため、丁寧に巻き回さなければコイルの占積率が低下するおそれがある。
特許文献３に示すコイルのクロス部の配置では、コイルの占積率向上が図れるものの、ティースの側面であって、電機子の軸方向の端面にクロス部を配置する巻線方法であるため、コイルの第１ターンを巻き回す際、クロス部を形成する側面に導線を巻き回す時間が、隣接するティースの対向する側面にクロス部を配置する巻線方法よりも短くなる。
よって、導線を巻き回してクロス部を形成する度に巻線速度を減速する必要があり、巻線速度を上げることができず巻線工程の生産性が低下するという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、コイルのクロス部を秩序だって形成し、さらにコイル巻線工程における生産性を低下させることなく、コイル全体の占積率を向上できる回転電機の電機子を提供することを目的とする。

この発明に係る回転電機の電機子は、
絶縁用インシュレータを備えた複数のティースを偶数個環状に配置し、前記ティースに導線を順巻き（当該ティースの外周側から回転軸方向に向かって右巻き）に集中巻したコイルと逆巻き（当該ティースの外周側から回転軸方向に向かって左巻き）に集中巻したコイルを交互に配置する回転電機の電機子において、
順巻き及び逆巻きした全ての前記コイルは、前記ティースを覆う前記インシュレータの側面であって、それぞれ隣接するティースと対向する２つの側面の内、第１側面（当該ティースの外周側から回転軸方向に向かって右側面）に巻き回した部分では、前記コイルの各層の前記導線が平行となる直線部が形成され、第２側面（当該ティースの外周側から回転軸方向に向かって左側面）に巻き回した部分では、隣接する下層の前記導線の上で、上層の前記導線がクロスして巻き回されるクロス部が形成され、
順巻きされた前記コイルを巻装された前記ティースに備える前記インシュレータとしての右巻用インシュレータは、前記第２側面に巻き回す前記第１ターンの前記導線を、前記電機子の軸方向に対して斜めに、前記右巻用インシュレータの鍔の根本に沿って案内するクロスガイドを、前記第１ターンの前記第２側面上の巻き終わり端部に沿って有し、
逆巻きされた前記コイルを巻装された前記ティースに備える前記インシュレータとしての左巻用インシュレータは、前記第２側面に巻き回す前記第１ターンの前記導線を、前記電機子の軸方向に対して斜めに、前記左巻用インシュレータの鍔の根本に沿って案内するクロスガイドを、前記右巻用インシュレータのクロスガイドとは軸方向に反対の位置に、前記第１ターンの前記第２側面上の巻き終わり端部に沿って有するものである。

この発明に係る回転電機の電機子は、
絶縁用インシュレータを備えた複数のティースを偶数個環状に配置し、前記ティースに導線を順巻き（当該ティースの外周側から回転軸方向に向かって右巻き）に集中巻したコイルと逆巻き（当該ティースの外周側から回転軸方向に向かって左巻き）に集中巻したコイルを交互に配置する回転電機の電機子において、
順巻き及び逆巻きした全ての前記コイルは、前記ティースを覆う前記インシュレータの側面であって、それぞれ隣接するティースと対向する２つの側面の内、第１側面（当該ティースの外周側から回転軸方向に向かって右側面）に巻き回した部分では、前記コイルの各層の前記導線が平行となる直線部が形成され、第２側面（当該ティースの外周側から回転軸方向に向かって左側面）に巻き回した部分では、隣接する下層の前記導線の上で、上層の前記導線がクロスして巻き回されるクロス部が形成され、
順巻きされた前記コイルを巻装された前記ティースに備える前記インシュレータとしての右巻用インシュレータは、前記第２側面に巻き回す前記第１ターンの前記導線を、前記電機子の軸方向に対して斜めに、前記右巻用インシュレータの鍔の根本に沿って案内するクロスガイドを、前記第１ターンの前記第２側面上の巻き終わり端部に沿って有し、
逆巻きされた前記コイルを巻装された前記ティースに備える前記インシュレータとしての左巻用インシュレータは、前記第２側面に巻き回す前記第１ターンの前記導線を、前記電機子の軸方向に対して斜めに、前記左巻用インシュレータの鍔の根本に沿って案内するクロスガイドを、前記右巻用インシュレータのクロスガイドとは軸方向に反対の位置に、前記第１ターンの前記第２側面上の巻き終わり端部に沿って有するものなので、
各コイルの第１ターンを精度良く巻き回すことができ、その後の各ターンを精度良く整列させて巻き回すことができる。

この発明の実施の形態１に係る回転電機の電機子の正面図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の電機子のティースアッセンブリの正面図、断面図、背面図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の電機子のティースアッセンブリの正面図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の電機子の鉄心のティースに装着した右巻用インシュレータを２方向から見た斜視図である。 図４に示す右巻用インシュレータを装着した鉄心のティース中央部を切断した断面図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の電機子の鉄心のティースに装着した左巻用インシュレータを２方向から見た斜視図である。 図６に示す左巻用インシュレータを装着した鉄心のティース中央部を切断した断面図である。 図４に示す右巻用インシュレータを装着した鉄心の左右の側面図とコイルの巻き回し状態を示す図である。 図６に示す左巻用インシュレータを装着した鉄心の左右の側面図とコイルの１層目の巻き回し状態を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る回転電機の電機子の鉄心のティースに装着した右巻用インシュレータの左側面の要部を示す図である。 この発明の実施の形態３に係る回転電機の電機子の正面図である。 この発明の実施の形態４に係るコイル巻回装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態４に係るティースの断面図である。 この発明の実施の形態５の係るコイル巻回装置の構成を示す図である。 図８に示すコイルの２層目の巻き回し状態の拡大図である。

実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態１に係る回転電機の電機子とそのインシュレータを、図を用いて説明する。
図１は、回転電機の電機子１００の正面図である。
図２（ａ）は、電機子１００のティースアッセンブリ１０１の正面図である。
図２（ｂ）は、電機子１００のティースアッセンブリ１０１の断面図である。
図２（ｃ）は、電機子１００のティースアッセンブリ１０１の背面図である。
図３は、図２（ａ）の拡大図である。
図４は、鉄心１のティースに装着した右巻用インシュレータ２ａを２方向から見た斜視図である。
図６は、鉄心１のティースに装着した左巻用インシュレータ２ｂを２方向から見た斜視図である。

図３に示すように、回転子である電機子１００のティースアッセンブリ１０１は、鉄心１の環状に配置した各ティースに、右巻用インシュレータ２ａと、左巻用インシュレータ２ｂを交互に装着して構成されている。
右巻用インシュレータ２ａ、左巻用インシュレータ２ｂは、いずれも絶縁性の樹脂で形成されている。
これらの各インシュレータの上から集中巻によって整列したコイル３ａ、３ｂを形成して、図１に示す電機子１００を得る。

右巻用インシュレータ２ａを装着したティースには、図４に示すように回転軸方向に向かって右巻き（特許請求の範囲における順巻きに相当）に導線を巻き回す。
左巻用インシュレータ２ｂを装着したティースには、図６に示すように回転軸方向に向かって左巻き（特許請求の範囲における逆巻きに相当）に導線を巻き回す。

右巻用インシュレータ２ａのティースを覆う部分の内、外周側から回転軸方向に向かって右側を右側面２１ａ（特許請求の範囲の第１側面に相当）、左側を左側面２２ａ（特許請求の範囲の第２側面に相当）という。
同様に、左巻用インシュレータ２ｂのティースを覆う部分の内、外周側から回転軸方向に向かって右側を右側面２１ｂ（特許請求の範囲の第１側面に相当）、左側を左側面２２ｂ（特許請求の範囲の第２側面に相当）という。

次に右巻用インシュレータ２ａ及び左巻用インシュレータ２ｂの構成と、それぞれのインシュレータを備えたティースに導線を巻き回してコイル３ａ、コイル３ｂを形成する工程を説明する。
図８（ａ）は、右巻用インシュレータ２ａを装着した鉄心の左右の側面図である。
図８（ｂ）は、右巻用インシュレータ２ａを装着した鉄心のティースにコイル３ａの１層目を巻き回す状態を示す図である。
図８（ｃ）は、右巻用インシュレータ２ａを装着した鉄心のティースにコイル３ａの２層目を巻き回す状態を示す図である。
図１５は、図８（ｃ）の拡大図である。
図５は、右巻用インシュレータ２ａをティース１１の中央部で切断した断面図である。
図９（ａ）は、左巻用インシュレータ２ｂを装着した鉄心の左右の側面図である。
図９（ｂ）は、左巻用インシュレータ２ｂを装着した鉄心のティースにコイル３ｂの１層目を巻き回す状態を示す図である。
図７は、左巻用インシュレータ２ｂをティース１１の中央部で切断した断面図である。

以下、説明の都合上、単に「上方」、「上部」、「下方」、「下部」等というときは、特に指定しない限り各図におけるそれぞれの方向、場所を指すものとする。
図４に示す右巻用インシュレータ２ａの内鍔２３ａの上方右端部には、この右巻用インシュレータ２ａを装着したティース１１に巻き回す導線４を外部から導入する導入口２４ａを設けている。
また、左側面２２ａの回転軸方向内側上端部、すなわち内鍔２３ａの根本に相当する部分の上側端部には、右巻用インシュレータ２ａと一体成形された、導線４の外径と同じ幅のクロスガイド２５ａを備えている。
クロスガイド２５ａは、右巻用インシュレータ２ａに巻き回すコイル３ａの最初の１ターン目の導線４を斜めに案内するためのものである。
クロスガイド２５ａの上方端部から、右巻用インシュレータ２ａのティース部の上端面における内鍔２３ａの根本には、コイル３ａの最初の１ターン目の導線４と、内鍔２３ａとの間の隙間を埋める、ダミーガイド２６ａを設けている。

次に、実際に右巻用インシュレータ２ａにコイルを巻き回す手順を説明する。
まず、内鍔２３ａの導入口２４ａを通して導線４を電機子１００の回転軸側から導入する。
そして内鍔２３ａの根本に沿って、図５に示す右方向に導線４の最初の１ターン目を巻き回す。
このとき、図８（ｂ）に示すように、右側面２１ａから、内鍔２３ａにぴったりと沿って１ターン目の導線４が巻き回される。
そして、左側面２２ａの下部まで、内鍔２３ａに沿って巻き回された導線４は、左側面２２ａの下端部から、内鍔２３ａの根本を離れて斜めに、図８（ｂ）におけるクロスガイド２５ａの右側に沿うように案内される。
その後、導線４はダミーガイド２６ａに沿って巻き回される。
２ターン目以降は、その前に巻き回した導線４に案内されて整列したコイル３ａの１層目が形成される。

このようにして巻き回されたコイル３ａの第１層目は、右側面２１ａにおいては内鍔２３ａに平行に、すべてのターンがまっすぐに右巻用インシュレータ２ａの外鍔２７ａの根本まで巻き回される。
そして、外鍔２７ａの根本で折り返した導線４は、右側面２１ａにおいては第１層のコイル３ａの間に俵積みされてコイル３ａの第２層目を形成する。
このように、右側面２１ａにおいては、コイル３ａのすべてのターンが内鍔２３ａ及び外鍔２７ａに対して平行に整列して整然と巻き回されて、図８（ｃ）に示すように、コイル３ａの直線部Ｓを形成する。

一方、左側面２２ａにおいては、コイル３ａの第１層目は、内鍔２３ａに対して斜めに巻き回された第１ターンの導線４に沿ってすべてのターンが斜めに外鍔２７ａの根本まで巻き回される。
そして、外鍔２７ａの根本で折り返した導線４は、図８（ｃ）に示すように、左側面２２ａにおいては第１層のコイル３ａに対して逆方向に斜めに上層で積み重なって交差するクロス部Ｃを形成しながらコイル３ａの第２層目を形成する。
このように、左側面２２ａにおいては、コイル３ａのすべてのターンが内鍔２３ａ及び外鍔２７ａに対して斜めに、上下に隣接する層で交差しながら整列して巻き回される。

次に左巻用インシュレータ２ｂについて説明する。
図６に示す左巻用インシュレータ２ｂの内鍔２３ｂの上方左端部には、この左巻用インシュレータ２ｂを装着したティース１１に巻き回す導線４を外部から導入する導入口２４ｂを設けている。
また、左側面２２ｂの回転軸方向内側下端部、すなわち内鍔２３ｂの根本に相当する部分の下側端部には、左巻用インシュレータ２ｂと一体成形された、クロスガイド２５ｂを備えている。
クロスガイド２５ｂは、左巻用インシュレータ２ｂに巻き回すコイル３ｂの最初の１ターン目の導線４を斜めに案内するためのものである。
クロスガイド２５ｂの下方端部から、左側面２２ｂを除く左巻用インシュレータ２ｂの内鍔２３ｂの根本に沿って、コイル３ｂの最初の１ターン目の導線４と、内鍔２３ｂとの間の隙間を埋めるため、導線４の外径と同じ幅のダミーガイド２６ｂを設けている。

次に、左巻用インシュレータ２ｂにコイルを巻き回す手順を図６、７、９を用いて説明する。
まず、内鍔２３ｂの導入口２４ｂを通して導線４を電機子の回転軸側から導入する。
そして内鍔２３ｂの根本に沿って、図７に示す左方向に導線４の最初の１ターン目を巻き回す。
このとき、図９（ｂ）に示すように、左側面２２ｂ上部の内鍔２３ｂにぴったりと接触する位置から１ターン目の導線４が、内鍔２３ｂの根本を離れて斜めに、図９（ｂ）におけるクロスガイド２５ｂの右側に沿うように案内される。
そして、左側面２２ｂの下部まで巻き回された導線４は、クロスガイド２５ｂと同じ幅を有し、クロスガイド２５ｂの下端部から、内鍔２３ｂの根本に沿ってティース下端面、右側面２１ｂ、ティース上面の導入口２４ｂまでの間に設けられたダミーガイド２６ｂに沿うように、内鍔２３ｂと平行に巻き回される。
２ターン目以降は、その前に巻き回した導線４に案内されて整列したコイル３ｂの１層目が形成される。

このようにして巻き回されたコイル３ｂの第１層目は、右側面２１ｂにおいては内鍔２３ｂに平行に、すべてのターンがまっすぐに左巻用インシュレータ２ｂの外鍔２７ｂの根本まで巻き回される。
そして、外鍔２７ｂの根本で折り返した導線４は、右側面２１ｂにおいては第１層のコイル３ｂの間に俵積みされてコイル３ｂの第２層目を形成する。
このように、右側面２１ｂにおいては、コイル３ｂのすべてのターンが内鍔２３ｂ及び外鍔２７ｂに対して平行に整列して整然と巻き回されてコイル３ｂの直線部Ｓを形成する。

一方、左側面２２ｂにおいては、コイル３ｂの第１層目は、内鍔２３ｂに対して斜めに巻き回された第１ターンの導線４に沿ってすべてのターンが斜めに、外鍔２７ｂの根本まで巻き回される。
そして、外鍔２７ｂの根本で折り返した導線４は、左側面２２ｂにおいては第１層のコイル３ｂに対して逆方向に斜めに上層で積み重なって交差するクロス部Ｃを形成しながらコイル３ｂの第２層目を形成する。
このように、左側面２２ｂにおいては、コイル３ｂのすべてのターンが内鍔２３ｂ及び外鍔２７ｂに対して斜めに、上下に隣接する層で交差しながら整列して巻き回される。

以上のように、図１に示す電機子１００は、交互に反対方向に集中巻で整列して巻き回されたコイル３ａ、３ｂを備え、いずれのコイル３ａ、３ｂも、電機子１００の外周から中心軸に向かってティースの周方向の左側面２２ａ、２２ｂ側にクロス部Ｃを有し、右側面２１ａ、２１ｂは整然と平行に巻き回された直線部Ｓを有していることとなる。

俵積み状に１／２ピッチで整然と整列させた巻線コイルは、そのコイル径をφｄとするとｎ層目までの積層高さＨ１は、Ｈ１＝ｄ＋（ｎ−１）×０．８６６ｄで表されるのに対し、クロス部の積層高さＨ２はＨ２＝ｎ×ｄで表される。このようにクロス部では、巻線密度が低くなる。

そこで、電機子１００の各コイルの構成を、隣接するコイル３ａ、３ｂの直線部とクロス部が対向するように構成することにより、巻線スペースの有効利用が可能となり、コイル３ａ、３ｂの巻数を増やしたり、コイル外径サイズを大きくしたりすることができる。
これにより、バランス良く各コイル３ａ、３ｂを巻き回すことができる。

本発明の実施の形態１にかかる電機子とそのインシュレータによれば、各コイルの第１ターンを精度良く巻き回されるので、その後の各ターンを精度良く整列させて巻き回すことができる。
特に、クロスガイドを設けることにより、クロス部を形成するティースの側面のコイルを精度良く斜めに巻けるので、クロス部における巻き乱れを防止し、占積率の高いコイルを得ることができる。
また、クロスガイドに接続した、ダミーガイドを設けることにより、クロス部を形成するティースの側面からコイルの第１ターンを巻き始める場合でも、その反対面に形成する直線部を精度良くインシュレータの内鍔、外鍔に対して平行に、まっすぐに巻き回すことができる。

なお、本発明の効果を得るためには、コイルの右巻き・左巻きの組み合わせと、クロス部、直線部の配置側面の組み合わせは逆であってもよい。

実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２に係る回転電機の電機子のインシュレータに設けたクロスガイドを、図を用いて説明する。
図１０は、この発明の実施の形態２に係る回転電機の電機子の鉄心のティースに装着した右巻用インシュレータ２０２ａの左側面２２２ａの要部を示す図である。
実施の形態１では、クロスガイド２５ａ、２５ｂは、導線４の外径と同じ幅のものを用いた。
本実施の形態では、クロスガイド２２５ａを、斜めに巻き回す導線４と内鍔２２３ａの間の空間を埋めるように、最もティースの上面に近い左側面の端部においては導線４の外径と同じ幅とし、下側に次第に細くなる形状としている。
斜めに巻き回すコイルの第１ターンを高精度にクロスガイド２２５ａに沿わせることにより、すべてのターンを順次直前ターンに倣わせて精度良くコイルを巻き回すことができる。
なお、クロスガイド２２５ａは、左側面の上下方向に全体に渡って設けても良いし、一部としても良い。

実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３に係る回転電機の電機子３００を、図を用いて説明する。
図１１は、固定子である電機子３００の正面図である。
本発明の構成は、クロス部を精度良く構成するコイルに有効であり、このことは電機子の種類が回転子であろうと固定子であろうと異なるものではない。
固定子の場合は、コイルの第１ターンが、ティースの外周側から始まる点を除いて、他は実施の形態１と同じである。

なお、図１および図１１に示すように、本発明は、電機子の回転子もしくは固定子に適用できる。
特に、ティースを偶数個備え、ティースに導線を順巻きに集中巻したコイルと逆巻きに集中巻したコイルとを交互に配置した回転子又は固定子は、それぞれ隣接するティースの対向する一方の側面がクロス部Ｃを形成する面で、他方の側面が直線部Ｓを形成する面となる。
よって、隣接するティースの対向する側面が、クロス部Ｃを形成する面と直線部Ｓを形成する面と交互に配置される。
また、回転子および固定子の鉄心は、一体鉄心であっても分割鉄心であっても良い。

本実施の形態においても、隣接するティースに巻き回されたコイルが対向する部分では一方のコイルのクロス部と他方のコイルの直線部が対向することとなり、占積率の高いコイルを精度良く巻き回すことができる。
また、隣接するティースの対向する側面が、クロス部を形成する面と直線部を形成する面と交互に配置されることにより、コイルの占積率向上効果を最大限に活かすことができ、高速に巻線することで生産性をも確保することができる。

実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４に係るコイル巻回装置４００を、図を用いて説明する。
図１２は、コイル巻回装置４００の構成を示す図である。
コイル巻回装置４００は、右巻用インシュレータ又は左巻用インシュレータを装着したティース１１に導線４を巻き回してコイルを形成する装置である。
コイル巻回装置４００は、テンショナ部４４とフライヤ位置制御部４３とフライヤ部４２とホルダ部４１で構成される。
テンショナ部４４は、導線４を弛ませないように調整する。
フライヤ位置制御部４３は、ティース１１の中心軸方向に移動可能であり、フライヤ部４２のティース１１に対する位置を制御する。
フライヤ部４２の位置の制御の詳細は、後述する。
フライヤ部４２はティース１１の周囲を回動し、ティース１１の側面に導線４を巻き回す。
ホルダ部４１は、ティース１１を固定する。

次に、コイル巻回装置４００が右巻用インシュレータ２ａを装着したティース１１に導線４を巻き回す動作について、図４、図５、図８、図１２を用いて説明する。
コイルの巻き始めにおいては、ボビンに巻き回された導線４は、テンショナ部４４を通過した後、フライヤ位置制御部４３を通って、インシュレータの内鍔２３ａの導入口２４ａの外側に係止されている。
フライヤ位置制御部４３は、ノズルの先端が導線４が最初の１ターン目を巻き始める位置（図４のインシュレータの内鍔２３ａの導入口２４ａ）にくるようにフライヤ部４２の位置を調整する。

次に、フライヤ部４２は、ティース１１の周方向（図５に示す右方向）に右側面２１ａ上部から回転し始め、右側面２１ａに導線４を巻き始める。
フライヤ部が左側面２２ａの下部まで回転するに従って、図８（ｂ）に示すように、右側面２１ａにおいては、内鍔２３ａにぴったりと沿って導線４が巻き回される。
さらに、フライヤ部４２が、左側面２２ａ下部から右巻用インシュレータ２ａのティース部の上端面（以下、ティース部の上端面という）まで回転するに従って、導線４は、クロスガイド２５ａ、ダミーガイド２６ａに倣って巻き回される。

２ターン目以降は、導線４は、その前に巻き回された導線４に倣って巻き回され、外鍔２７ａまで巻き回されるとコイル３ａの１層目が形成される。
次に、コイル３ａの第２層目における導線４を巻き回す動作について説明する。
コイル３ａの第１層目の最後のターンは、導線４が左側面２２ａ下端部の角まで巻き回されると、フライヤ部４２が左側面２２ａ下端部の角から回転して第２層目を巻き回す直前に、フライヤ位置制御部４３がフライヤ部４２の位置をティースの中心軸方向に所定の幅だけ前進移動させる。

そして、フライヤ部４２がティース部の上端部の角まで回転するに従って、図８（ｃ）に示すように、導線４は、第１層のコイル３ａの上を逆方向斜めにクロスして巻き回される。
そして、フライヤ部４２がさらに右側面２１ａの下部まで回転するに従って、導線４は、第１層目のコイル３ａの間に巻き回される。
以上のように右側面２１ａでは、俵積みされたコイル３ａの第２層目が形成され、左側面２２ａでは、第１層のコイル３ａに対して逆方向に斜めに上層で積み重なって交差するクロス部Ｃを形成しながらコイル３ａの２層目が形成される。
このようにして２層目以降についても同様に巻き回され、コイル３ａが形成される。

また、コイル巻回装置４００が左巻用インシュレータ２ｂを装着したティース１１に導線４を巻き回す動作について、図６、図７を用いて説明する。
右巻用インシュレータ２ａを装着した場合とは、クロスガイド２５ｂとダミーガイド２６ｂの位置とフライヤ部４２の回転方向が図７に示す左方向になる点と導線４をクロス部を形成する面から巻き回す点が異なる。
上記の点が異なっていても、フライヤ部４２が図７に示す左方向に回転すると、導線４は左側面２２ｂでは、クロスガイド２５ｂ、ダミーガイド２６ｂに倣って巻き回され、さらに回転すると、右側面２１ｂでは、内鍔２３ｂにぴったりと沿って導線４が巻き回される点は同じである。
また、第２層目の左側面２２ｂのクロス部を形成する際のフライヤ位置制御部４３の動作も、フライヤ部４２がティース部の上端面から回転して第２層目を巻き回す直前に、フライヤ位置制御部４３がフライヤ部４２の位置をティース中心軸方向に所定の幅だけ前進移動させる点も同じである。
また、電機子が固定子の場合であっても、１ターンがティースの外周側からはじまる点を除いて同じである。

次に、ティースの側面であって、電機子の軸方向の端面にクロス部Ｃを設けた場合と、隣接するティースの対向する側面にクロス部Ｃを設けた場合との導線４を巻き回す時間について説明する。
図１３は、ティース１１の電機子の径方向に垂直な断面図である。
ティースの側面であって、電機子の軸方向の端面を上端面２８ａとする。
図１３において、ティース１１の２つの対角線がなす角度に注目する。
上端面２８ａに対向するティース１１の２つの対角線がなす角度を角度Ｈとする。
左側面２２ａに対向するティース１１の２つの対角線がなす角度を角度Ｉとする。
ティース１１の側面に導線４を巻き回す時間は、その側面に対向する角度の大きさに比例するので、角度が大きいほどその側面に導線４を巻き回している時間が長くなる。
そうすると、角度Ｉは、角度Ｈよりも大きいので、同じ回転速度で導線４を巻き回すとすると、左側面２２ａにクロス部Ｃを設けた場合は、上端面２８ａにクロス部Ｃを設けた場合よりも長い時間をかけてクロス部Ｃを形成することができる。
よって、クロス部Ｃを形成する度に導線４を巻き回す速度を減速する必要はなく、フライヤ部４２の回転速度を一定にできる。
これにより、巻線工程の生産性が向上する。

以上のように、本発明の実施の形態４に係るコイル巻回装置４００によれば、導線をクロスして巻き回す直前に、フライヤ位置制御部がフライヤ部の位置をティースの中心軸方向に移動させることによって、クロス部の位置決めを正確にできる。
また、導線同士の干渉や導線とガイドとの過度な干渉も抑制することが可能となり、導線を整然と巻き回して、コイルの品質を向上させることができる。
また、クロスガイド、ダミーガイドをインシュレータに備えているので、フライヤ部が回転すると導線がそれらのガイドに倣って巻き回され、さらに導線を整然と巻き回すことができる。
また、クロス部を隣接するティースの対向する側面に設けているため、フライヤ部がティースの周囲を高速に回動することができ、高密度に整列巻きするとともに、コイルの生産性も向上させることができる。

実施の形態５．
以下、本発明の実施の形態５に係るコイル巻回装置５００を、図を用いて実施の形態４と異なる部分について説明する。
図１４は、コイル巻回装置５００の構成を示す図である。
コイル巻回装置５００は、右巻用インシュレータ又は左巻用インシュレータを装着したティース１１に導線４を巻き回してコイルを形成する装置である。
コイル巻回装置５００は、テンショナ部４４と巻線位置制御部５１とホルダ部５２で構成される。
テンショナ部４４は、導線４を弛ませないように調整する。
巻線位置制御部５１は、ティース１１の中心軸方向に移動可能であり、導線４をティース１１に巻き回す際の巻線の位置を制御する。
巻線の位置の制御の詳細は、後述する。
ホルダ部５２は、ティース１１を回転させ、導線４をティース１１の側面に巻き回す。

次に、コイル巻回装置５００が導線４をティース１１に巻き回す動作を、実施の形態４と異なる部分について図４、図８を用いて説明する。
実施の形態４では、フライヤ部４２がティース１１の周囲を回動することにより、ティース１１の側面に導線４を巻き回している。
本実施の形態では、ホルダ部５２が、ティース１１を回転させることにより、ティース１１の側面に導線４を巻き回している。
実施の形態４のフライヤ位置制御部４３に相当するのが巻線位置制御部５１である。
図４に示す左側面２２ａにおいて、巻線位置制御部５１は、ホルダ部５２が回転して導線４を巻き回す直前に、ティース１１の中心軸方向に所定の幅だけ移動する。
そして、ホルダ部５２が回転すると、図８（ｃ）に示すように、導線４が第１層のコイル３ａの上を逆方向斜めにクロスして巻き回される。

以上のように、本発明の実施の形態５に係るコイル巻回装置５００によれば、実施の形態４と同様の効果を奏するとともに、導線をクロスして巻き回す直前に、巻線位置制御装置が導線をティースに巻き回す際の巻線の位置をティースの中心軸方向に移動させることによって、クロス部の位置決めを正確にできる。
また、導線同士の干渉や導線とガイドとの過度な干渉も抑制することが可能となり、導線を整然と巻き回して、コイルの品質を向上させることができる。
また、クロスガイド、ダミーガイドをインシュレータに備えているので、ホルダ部が回転すると導線がそれらのガイドに倣って巻き回され、さらに導線を整然と巻き回すことができる。

尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

Claims (5)

1. 絶縁用インシュレータを備えた複数のティースを偶数個環状に配置し、前記ティースに導線を順巻き（当該ティースの外周側から回転軸方向に向かって右巻き）に集中巻したコイルと逆巻き（当該ティースの外周側から回転軸方向に向かって左巻き）に集中巻したコイルを交互に配置する回転電機の電機子において、
   順巻き及び逆巻きした全ての前記コイルは、前記ティースを覆う前記インシュレータの側面であって、それぞれ隣接するティースと対向する２つの側面の内、第１側面（当該ティースの外周側から回転軸方向に向かって右側面）に巻き回した部分では、前記コイルの各層の前記導線が平行となる直線部が形成され、第２側面（当該ティースの外周側から回転軸方向に向かって左側面）に巻き回した部分では、隣接する下層の前記導線の上で、上層の前記導線がクロスして巻き回されるクロス部が形成され、
   順巻きされた前記コイルを巻装された前記ティースに備える前記インシュレータとしての右巻用インシュレータは、前記第２側面に巻き回す前記第１ターンの前記導線を、前記電機子の軸方向に対して斜めに、前記右巻用インシュレータの鍔の根本に沿って案内するクロスガイドを、前記第１ターンの前記第２側面上の巻き終わり端部に沿って有し、
   逆巻きされた前記コイルを巻装された前記ティースに備える前記インシュレータとしての左巻用インシュレータは、前記第２側面に巻き回す前記第１ターンの前記導線を、前記電機子の軸方向に対して斜めに、前記左巻用インシュレータの鍔の根本に沿って案内するクロスガイドを、前記右巻用インシュレータのクロスガイドとは軸方向に反対の位置に、前記第１ターンの前記第２側面上の巻き終わり端部に沿って有する回転電機の電機子。
2. 前記ティースの、前記電機子の軸方向の長さは、前記ティースの、前記電機子の周方向の長さよりも長く形成されている請求項１に記載の回転電機の電機子。
3. 前記クロスガイドに接続され、前記ティースの前記第２側面以外の面の少なくとも一部に、前記導線を前記インシュレータの鍔に平行に案内するダミーガイドを備えた請求項１又は請求項２に記載の回転電機の電機子。
4. 前記ダミーガイドは、前記第１ターンの前記導線と前記インシュレータとの間の隙間の少なくとも一部を埋め合わせる形状をしている請求項３に記載の回転電機の電機子。
5. 前記インシュレータの前記鍔は、前記電機子が回転子の場合は、内鍔であり、前記電機子が固定子の場合は、外鍔である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の電機子。

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