JP5944046B2 - 回転電機の固定子 - Google Patents

Description

この発明は、例えば電動機、発電機などの回転電機の固定子に関し、特に固定子巻線のコイルエンドへのワニス含浸性を高め、かつスロット内の導体線の占積率を高めることができる巻線構造に関するものである。

電動機、発電機などの回転電機の固定子では、固定子鉄心に装着された固定子巻線を固定するために、固定子鉄心と固定子巻線との間の絶縁を確保するために、さらには固定子巻線の放熱性を高めるために、固定子巻線にワニスを含浸、硬化させていた。

従来の固定子巻線へのワニスの含浸方法としては、固定子鉄心の軸心を水平にして軸心周りに回転させながらワニスを上方から固定子巻線のコイルエンドに滴下し、ワニスをコイルエンドに含浸させるとともに、毛細管現象によりコイルエンドからスロット内にワニスを含浸させていた（例えば、特許文献１参照）。

また、他の従来の固定子巻線へのワニスの含浸方法としては、固定子鉄心の軸心を鉛直としてワニスを上方から固定子巻線のコイルエンドに滴下し、ワニスをコイルエンドに含浸させるとともに、毛細管現象によりコイルエンドからスロット内にワニスを含浸させていた（例えば、特許文献２参照）。

近年、電動機や発電機などの回転電機においては、小型高出力が求められている。この種の回転電機を小型化するに当たり、有効な磁束を発生しないコイルエンドを小型化する観点から、導体線を固定子鉄心のティースのそれぞれに巻き回した集中巻の固定子巻線が用いられていた。この種の固定子巻線は、一般的に、１ティースを有する分割鉄心のティースの軸方向両端にインシュレータを配置し、インシュレータを巻き枠として導体線をティースの周りを周回するように巻いて作製された集中巻コイルにより構成される。このように作製された集中巻コイルは、径方向から見ると、コイルエンドがインシュレータにより隠れるので、特許文献２に記載のワニス含浸方法によりワニスをコイルエンドに含浸させていた。

特開２０１２−２６９３９８号公報 特開２００８−１０９７３２号公報

集中巻コイルは、分割鉄心のティースに導体線同士を密着させて巻くことができるので、導体線の占積率を高めることができる。しかし、占積率が高くなることは、導体線が高密度に巻かれることであり、ワニスが含浸されにくい構造となる。したがって、特許文献２に記載のワニス含浸方法では、ワニスがコイルエンド、さらにはスロット内に十分に含浸されないという課題があった。

そこで、真空引きした状態でコイルエンドをワニス槽に浸漬し、その後真空状態を解いてワニスをコイルエンド、さらにはスロット内に含浸させる方法も考えられる。しかし、この方法では、設備が大型化し、製造コストが高くなるとともに、余分なワニスが固定子鉄心に付着、硬化して、その除去作業が発生するという課題があった。

この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ティースの軸方向の端部側では導体線を層間でクロスさせて、ティースの周方向両側での導体線の俵積み状の配列を可能とし、スロット内の導体線の占積率を高めることができるとともに、コイルエンドにおける導体線のクロスポイントの形成により、特殊なワニス含浸方法を用いることなく、ワニスのコイルエンドへの含浸量を増加させることができる回転電機の固定子を得ることを目的とする。

この発明に係る回転電機の固定子は、それぞれ、円弧状のバックヨーク部およびティースを有し、上記バックヨーク部の周方向側面同士を突き合わせて円環状に配列された複数の分割鉄心と、円環状に配列された上記複数の分割鉄心が内周側に挿入されている状態で保持されている筒状のフレームと、それぞれ、胴部および上記胴部の長さ方向の両端に連結された第１および第２フランジ部を有し、上記胴部の長さ方向を上記ティースの径方向に一致させて、かつ上記第１フランジ部を径方向内方に向けて、上記胴部の底面を上記ティースの軸方向両端面に沿わせて配置された第１および第２インシュレータと、上記第１および第２インシュレータの上記胴部と上記第１および第２フランジ部とにより形成されている凹空間内を通って、上記ティースのまわりを多周回巻かれている導体線により構成されている集中巻コイルと、上記ティースの周方向両側面と上記集中巻コイルとの間に配置される絶縁紙と、を備えている。そして、上記導体線のクロスポイントが上記第１インシュレータ上に位置する上記集中巻コイルのコイルエンドに形成され、上記ティースの周方向両側に位置する上記集中巻コイルのスロット収納部が上記導体線を俵積み状に多列多層に配列して構成され、ワニスが上記第１インシュレータ上に位置する上記コイルエンドに塗布され、ワニス溝が、軸方向外方から上記ワニスが塗布される上記コイルエンドの最内層の下部に至るように上記第２フランジ部の内周面と上記胴部の上面に形成されている。

この発明によれば、集中巻コイルのスロット収納部が導体線を俵積み状に多列多層に配列して構成されているので、スロット収納部の導体線が高密度に巻かれ、占積率が高められ、高出力化が図られる。
また、ワニスが塗布される集中巻コイルのコイルエンドに導体線のクロスポイントが形成されているので、導体線間に隙間が形成され、ワニスが浸透しやすくなる。そこで、特殊なワニス塗布方法を用いることなく、コイルエンドへのワニス含浸量を簡易に増やすことができ、さらにはスロット収納部へのワニス含浸量を増やすことができる。

この発明の一実施の形態に係る回転電機の固定子を軸方向一端側から見た端面図である。 この発明の一実施の形態に係る回転電機の固定子の結線板を省略した状態を軸方向一端側から見た端面図である。 この発明の一実施の形態に係る回転電機の固定子の結線板を省略した状態を軸方向他端側から見た端面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。 図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。 この発明の一実施の形態に係る回転電機の固定子を構成するコイルアッセンブリを示す斜視図である。 この発明の一実施の形態に係る回転電機の固定子に適用される第１インシュレータを示す斜視図である。 この発明の一実施の形態に係る回転電機の固定子を構成するコイルアッセンブリの集中巻コイル装着前の状態を示す斜視図である。 この発明の一実施の形態に係る回転電機の固定子を構成するコイルアッセンブリの分解斜視図である。 この発明の一実施の形態に係る回転電機の固定子に適用される集中巻コイルの巻線装置を示す概略構成図である。 この発明の一実施の形態に係る回転電機の固定子に適用される集中巻コイルの巻線方法における導体線の配列状態を示す図である。 この発明の一実施の形態に係る回転電機の固定子におけるワニス塗布装置を示す概略構成図である。

以下、本発明の回転電機の固定子の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

図１はこの発明の一実施の形態に係る回転電機の固定子を軸方向一端側から見た端面図、図２はこの発明の一実施の形態に係る回転電機の固定子の結線板を省略した状態を軸方向一端側から見た端面図、図３はこの発明の一実施の形態に係る回転電機の固定子の結線板を省略した状態を軸方向他端側から見た端面図、図４は図１のＩＶ−ＩＶ矢視断面図、図５は図４のＶ−Ｖ矢視断面図、図６はこの発明の一実施の形態に係る回転電機の固定子を構成するコイルアッセンブリを示す斜視図、図７はこの発明の一実施の形態に係る回転電機の固定子に適用される第１インシュレータを示す斜視図、図８はこの発明の一実施の形態に係る回転電機の固定子を構成するコイルアッセンブリの集中巻コイル装着前の状態を示す斜視図、図９はこの発明の一実施の形態に係る回転電機の固定子を構成するコイルアッセンブリの分解斜視図である。なお、図９では、便宜上、集中巻コイルを省略している。

図１から図５において、固定子１は、円環状の固定子鉄心２と、１２個の集中巻コイル７からなる固定子巻線５と、固定子鉄心２の軸方向の一端側に配設され、集中巻コイル７を結線する結線板２２と、から構成され、電動機や発電機などの回転電機に適用される。

固定子鉄心２は、１２個の分割鉄心３から構成されている。つまり、分割鉄心３は、固定子鉄心２を周方向に１２等分割した形状に形成されている。分割鉄心３は、例えば、同一形状に打ち抜かれた多数枚の電磁鋼板を積層一体化して作製され、円弧形のバックヨーク部３ａと、バックヨーク部３ａの内周面の周方向中央から径方向内方に延びるティース３ｂと、を有する。

第１インシュレータ１０は、例えば、ナイロンやポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂を用いた樹脂成型体である。インシュレータ１０は、図７に示されるように、長さ方向と直交する断面を、上部側の両角部にアール加工を施した略矩形とし、長さ方向をティース３ｂの径方向に一致させて、底面をティース３ｂの軸方向の一端面に沿うように配設される胴部１１と、胴部１１の長さ方向一端に連結され、ティース３ｂの先端側の一端面および側面を覆うように配設されるコ字状の第１フランジ部１２と、胴部１１の長さ方向他端に第１フランジ部１２と相対するように配設され、バックヨーク部３ａの一端面の内周側を覆うように配設される肉厚の板状の第２フランジ部１３と、を有する。さらに、薄肉のスカート部１４が、胴部１１の幅方向両端部および第２フランジ部１３の両翼部の内周下端部から胴部１１の上面と反対側に延び出るように形成され、ティース３ｂの側面の一端面側およびバックヨーク部３ａの内周面の一端面側を覆うように配設される。

ワニス溝１５が、第２フランジ部１３の第１フランジ部１２と相対する面（内周面）および胴部１１の上面の幅方向中央に、第２フランジ部１３の上部から第１フランジ部１２に至るように形成されている。一対のインシュレータ固定穴１６が、第２フランジ部１３の上面に、ワニス溝１５を挟むように形成されている。さらに、一対の導体線引き出し溝１７が、第２フランジ部１３の両翼部に、第２フランジ部１３の上面に開口して径方向に貫通するように形成されている。

第２インシュレータ１０ａは、例えば、ナイロンやポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂を用いた樹脂成型体であり、インシュレータ固定穴１６および導体線引き出し溝１７が省略されている点を除いて、第１インシュレータ１０と同様に構成されている。

絶縁紙１８は、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルムをアラミド紙で挟み込んで作製されたシートをプレス成形して形成される。絶縁紙１８は、図８および図９に示されるように、分割鉄心３のバックヨーク部３ａおよびティース３ｂのスロットを形成する壁面に宛がわれる保護部１９と、折り返されて集中巻コイル７を覆う第１および第２カバー部２０，２１と、を有する。

そして、絶縁紙１８が、分割鉄心３の周方向両側から、保護部１９をバックヨーク部３ａおよびティース３ｂのスロットを形成する壁面に宛がわれるように配設され、第１および第２インシュレータ１０，１０ａが、分割鉄心３の軸方向両側から、胴部１１の長さ方向をティース３ｂの径方向に一致させて、分割鉄心３の端面に胴部１１の底面を沿わせて配設される。

ここで、第１および第２インシュレータ１０，１０ａは、スカート部１４が、バックヨーク部３ａおよびティース３ｂのスロットを形成する壁面と僅かな隙間を持って相対するように延び、ティース３ｂの軸方向の端面の全面およびバックヨーク部３ａの軸方向端面の内周側を覆うように配設されている。絶縁紙１８は、保護部１９の両端が、バックヨーク部３ａおよびティース３ｂのスロットを形成する壁面とスカート部１４との間に挿入されて、分割鉄心３との絶縁沿面距離を確保している。

そして、例えば、エナメル樹脂で絶縁被覆された銅線やアルミニウム線などの円形断面の導体線６が、一方の導体線引き出し溝１７から第１インシュレータ１０の第１フランジ部１２と第２フランジ部１３との間に引き入れられ、第１および第２インシュレータ１０，１０ａの胴部１１と第１および第２フランジ部１２，１３とにより形成される凹空間内を通って、分割鉄心３のティース３ｂのまわりを多周回巻き回された後、他方の導体線引き出し溝１７から引き出される。これにより、集中巻コイル７が巻装されたコイルアッセンブリ８が作製される。このコイルアッセンブリ８は、絶縁紙１８の第１および第２カバー部２０，２１が折り返され、図６に示される状態となる。

このように構成されたコイルアッセンブリ８を、分割鉄心３のバックヨーク部３ａの周方向の側面同士を突き合わせて、周方向に環状に配列して、円環状のフレーム４に圧入、固着して、あるいは焼き嵌めによりフレーム４内に挿入、固着して、固定子１が作製される。

このように作製された固定子１においては、分割鉄心３がバックヨーク部３ａの周方向の側面同士を突き合わせて円環状に配列されて固定子鉄心２を構成している。また、バックヨーク部３ａが周方向に連結して固定子鉄心２のバックヨークを構成し、バックヨークと隣り合うティース３ｂとにより形成される空間がスロットを構成する。また、分割鉄心３のティース３ｂに巻かれた１２本の集中巻コイル７により固定子巻線５が構成される。そして、集中巻コイル７の固定子鉄心２から軸方向外方に突出する部分がコイルエンド７ａを構成し、集中巻コイル７のスロット内に配設された部分がスロット収納部７ｂを構成する。また、絶縁紙１８の保護部１９が、集中巻コイル７と固定子鉄心２との間に位置し、両者間の絶縁を確保している。絶縁紙１８の第１および第２カバー部２０，２１が、折り返されて隣り合う集中巻コイル７間に位置し、相間の絶縁を確保している。

結線板２２は、例えばＰＰＳ樹脂によりリング状に作製され、その軸方向の一面に環状のスリット２４が同心状に４つ形成されたホルダ２３と、スリット２４のそれぞれに装着される４つのバスバー２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗ，２５Ｎと、を備えている。バスバー２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗ，２５Ｎは、それぞれ、例えば銅の板材をプレスにより打ち抜いて作製されている。接続端子２６ｕ，２６ｖ，２６ｗ，２６ｎがバスバー２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗ，２５Ｎのそれぞれから径方向外方に延びるように形成され、給電端子２７ｕ，２７ｖ，２７ｗがバスバー２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗのそれぞれから径方向内方に延びるように形成されている。

また、脚部２８が、それぞれホルダ２３から径方向外方に突出して周方向に等ピッチで１２対形成されている。脚部２８の下面には、ホルダ２３を固定子鉄心２の軸方向一端側に配設した際に、インシュレータ固定穴１６に嵌着されるピン（図示せず）が形成されている。さらに、円筒状の周壁２９が、ホルダ２３の内周端から軸方向に突出するように形成され、ホルダ２３が固定子鉄心２の軸方向一端側に配設された際に、第１インシュレータ１０の第１フランジ部１２の内周面に接して第１インシュレータ１０を覆うようになっている。なお、バスバー２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗ，２５Ｎをスリット２４に装着した後、樹脂ポッティングによりホルダ２３に固定してもよく、インサートモールドによりバスバー２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗ，２５Ｎをホルダ２３に一体に成形してもよい。

つぎに、コイルアッセンブリ８の組み立て方法について図８から図１１を参照しつつ説明する。図１０はこの発明の一実施の形態に係る回転電機の固定子に適用される集中巻コイルの巻線装置を示す概略構成図、図１１はこの発明の一実施の形態に係る回転電機の固定子に適用される集中巻コイルの巻線方法における導体線の配列状態を示す図である。なお、図１１は、分割鉄心３の軸方向と直交する断面を示し、便宜上、第１インシュレータ１０側を結線側、第２インシュレータ１０ａ側を反結線側、ティース３ｂの左側のスロットを左スロット、ティース３ｂの右側のスロットを右スロットとする。また、結線側の導体線６を実線で示し、反結線側の導体線６を点線で示す。

まず、図９に示されるように、絶縁紙１８が、分割鉄心３の周方向両側から、保護部１９をバックヨーク部３ａおよびティース３ｂのスロットを形成する壁面に宛がわれるように配設され、第１および第２インシュレータ１０，１０ａが、分割鉄心３の軸方向両側から、胴部１１の長さ方向をティース３ｂの径方向に一致させて、分割鉄心３の端面に胴部１１の底面を沿わせて配設される。

これにより、図８に示されるように、第１および第２インシュレータ１０，１０ａおよび絶縁紙１８を分割鉄心３に装着したアッセンブリ９が組み立てられる。このとき、保護部１９の両端が、バックヨーク部３ａおよびティース３ｂのスロットを形成する壁面とスカート部１４との間に挿入され、絶縁紙１８が分割鉄心３の周方向両側に保持される。

ついで、回転主軸３０に取り付けられたクランパ３１に分割鉄心３のバックヨーク部３ａを固定させる。そして、図１０に示されるように、ボビン３２から引き出した導体線６を、テンショナ３３を構成するプーリ３３ａ，３３ｂ，３３ｃに順番に掛けた後、巻線ノズル３４に通す。そして、巻線ノズル３４から引き出された導体線６を第１インシュレータ１０の左スロット側の導体線引き出し溝１７に通して固定する。これにより、テンショナ３３により導体線６にテンションが発生する。また、巻線ノズル３４はガイド３５に取り付けられ、アクチュエータ（図示せず）により図１０中Ｘ方向に往復移動可能となっている。

ついで、回転主軸３０を図１０中矢印の方向に回転させて、１ターン毎に設定したタイミングで巻線ノズル３４をＸ方向に移動させながら、導体線６をアッセンブリ９に巻き取っていく。

図１１の（ａ）は１層目の導体線の配列状態を示している。結線側から導入された導体線６は、左スロット内を反結線側に進み、反結線側の胴部１１の上面に沿って右スロット側に進み、右スロット内を結線側に進んで、１ターン目の巻線が完了する。ついで、結線側でＸ方向＋側に巻線ノズル３４を送り、導体線６を１ピッチ（導体線の線径１本分）ずらしてから、２ターン目の巻線に入る。同様にして、導体線６を２ターン目、３ターン目と順次巻き、８ターン目を巻いたところで１層目の巻線が完了する。

このとき、１層目の巻線においては、結線側の胴部１１上の導体線６は、それぞれティース３ｂの幅方向中央を通る径方向と直交する平面に対して傾斜して、互いに接して径方向に配列されている。また、左スロット内、右スロット内および反結線側の胴部１１上の導体線６は、それぞれティース３ｂの幅方向中央を通る径方向と直交する平面に対して平行となって、互いに接して径方向に配列している。

図１１の（ｂ）は１層目および２層目の導体線の配列状態を示している。２層目の最初のターンである９ターン目では、結線側でＸ方向＋側に巻線ノズル３４を送り、導体線６を０．５ピッチ（線径の１／２）ずらしてから９ターン目の巻線に入る。９ターン目の導体線６は、８ターン目の導体線６のＸ方向＋側に０．５ピッチずれた状態で巻かれる。
ついで、巻線ノズル３４をＸ軸−方向に送り、導体線６を１ピッチずらしてから、１０ターン目の巻線に入る。そして、導体線６は、右スロットから結線側の胴部１１上の巻線上を通って左スロット側に進み、左スロット内を７ターン目と８ターン目の導体線６間上を通って反結線側まで進む。ついで、反結線側では、巻線ノズル３４をＸ軸−方向に送り、導体線６を１ピッチずらしてから、反結線側の胴部１１上の巻線上を通って右スロット側に進み、右スロット内を６ターン目と７ターン目の導体線６間上を通って結線側まで進んで、１０ターン目の巻線が完了する。

このとき、図１１の（ｂ）に示されるように、右スロット内では、９ターン目と１０ターン目の導体線６間に導体線６の一本分のスペースができる。ついで、巻線ノズル３４の送りなしで、１１ターン目の巻線に入る。そして、導体線６は、巻線ノズル３４の送りなしに右スロットから結線側の胴部１１上の１層目の巻線上を通って左スロットまで進み、左スロット内の７ターン目と６ターン目の導体線６間上を通って反結線側まで進む。そこで、巻線ノズル３４をＸ軸−方向に送り、導体線６を１ピッチずらしてから、反結線側の胴部１１上の１層目の巻線上を通って右スロットまで進み、右スロット内の５ターン目と６ターン目の導体線６間上を通って結線側まで進み、１１ターン目の巻線が完了する。同様の動作を繰返して、１２ターン目、１３ターン目・・・１６ターン目を巻いて、２層目の巻線が完了する。

このとき、２層目の巻線の１０ターン目以降では、左スロット内、右スロット内および結線側の胴部１１上の導体線６は、それぞれティース３ｂの幅方向中央を通る径方向と直交する平面に対して平行となって、互いに接して径方向に配列している。また、反結線側の胴部１１上の導体線６は、それぞれティース３ｂの幅方向中央を通る径方向と直交する平面に対して傾斜して、互いに接して径方向に配列されている。

図１１の（ｃ）、（ｄ）は１層目から３層目の導体線の配列状態を示している。３層目も２層目と同様に、導体線６を１７ターン目から２１ターン目まで巻く。つまり、巻線ノズル３４の送りなしに右スロットから結線側の胴部１１上の巻線上を通って左スロットまで進み、左スロット内の巻線上を通って反結線側まで進み、そこで、巻線ノズル３４をＸ軸＋方向に送り、導体線６を１ピッチずらしてから、反結線側の胴部１１上の巻線上を通って右スロットまで進み、右スロット内の巻線上を通って結線側まで進み、各ターンが完了する。

そして、２２ターン目の巻線中、反結線側にて、巻線ノズル３４をＸ軸＋方向に送り、導体線６を１．５ピッチずらしてから、反結線側の胴部１１上の巻線上を通って右スロットまで進み、右スロット内の２層目の９ターン目と１０ターン目の導体線６間を通って結線側に進み、２２ターン目の巻線を完了する。ついで、結線側にて、巻線ノズル３４をＸ軸−方向に送り、導体線６を０．５ピッチずらしてから、２３ターン目の巻線に入る。そして、導体線６は、右スロットから結線側の胴部１１上の巻線上を通って左スロットまで進み、左スロット内の１０ターン目と１１ターン目の導体線６間上を通って反結線側まで進み、そこで、巻線ノズル３４の送りなしに反結線側の胴部１１上の巻線上を通って右スロットまで進み、右スロット内の１０ターン目と２２ターン目の導体線６間上を通って結線側まで進み、２３ターン目の巻線が完了する。

２４ターン目および２５ターン目は、図１１の（ｄ）に示されるように、結線側では巻線ノズル３４をＸ軸＋方向に送って導体線６を１ピッチずらしてから胴部１１上の巻線上を通し、反結線側では巻線ノズル３４の送りなしに導体線６を胴部１１上の巻線上を通して巻線する。これにより、３層目の巻線が完了する。

図１１の（ｅ）は１層目から４層目の導体線の配列状態を示している。４層目の最初のターンである２６ターン目では、結線側でＸ方向−方向に巻線ノズル３４を送り、導体線６を０．５ピッチずらしてから２６ターン目の巻線に入る。そして、導体線６は、右スロットから結線側の胴部１１上の巻線上を通って左スロットまで進み、左スロット内の２４ターン目と２５ターン目の導体線６間上を通って反結線側まで進み、そこで、巻線ノズル３４の送りなしに反結線側の胴部１１上の巻線上を通って右スロットまで進み、右スロット内の２４ターン目と２５ターン目の導体線６間上を通って結線側まで進み、２６ターン目の巻線が完了する。

ついで、巻線ノズル３４をＸ軸−方向に送り、導体線６を１ピッチずらしてから、２７ターン目の巻線に入る。そして、導体線６は、右スロットから結線側の胴部１１上の巻線上を通って左スロットまで進み、左スロット内の２３ターン目と２４ターン目の導体線６間上を通って反結線側まで進み、そこで、巻線ノズル３４の送りなしに反結線側の胴部１１上の巻線上を通って右スロットまで進み、右スロット内の２３ターン目と２４ターン目の導体線６間上を通って結線側まで進み、２７ターン目の巻線が完了する。同様の動作を繰返して、２８ターン目、２９ターン目・・・３３ターン目を巻いて、４層目の巻線が完了する。

図１１の（ｆ）は１層目から５層目の導体線の配列状態を示している。５層目の最初のターンである３４ターン目では、結線側でＸ方向−方向に巻線ノズル３４を送り、導体線６を０．５ピッチずらしてから３４ターン目の巻線に入る。そして、導体線６は、右スロットから結線側の胴部１１上の巻線上を通って左スロットまで進み、左スロット内の３３ターン目の導体線６と第２フランジ部１３との間を通って反結線側まで進み、そこで、巻線ノズル３４の送りなしに反結線側の胴部１１上の巻線上を通って右スロットまで進み、右スロット内の３３ターン目の導体線６と第２フランジ部１３との間を通って結線側まで進み、３４ターン目の巻線が完了する。

ついで、巻線ノズル３４をＸ軸＋方向に送り、導体線６を１ピッチずらしてから、３５ターン目の巻線に入る。そして、導体線６は、右スロットから結線側の胴部１１上の巻線上を通って左スロットまで進み、左スロット内の３２ターン目と３３ターン目の導体線６間上を通って反結線側まで進み、そこで、巻線ノズル３４の送りなしに反結線側の胴部１１上の巻線上を通って右スロットまで進み、右スロット内の３２ターン目と３３ターン目の導体線６間上を通って結線側まで進み、３５ターン目の巻線が完了する。同様の動作を繰返して、３６ターン目、３７ターン目を巻いて、５層目の巻線が完了する。

図１１の（ｇ）は１層目から６層目の導体線の配列状態を示している。６層目の最初のターンである３８ターン目では、結線側でＸ方向−方向に巻線ノズル３４を送り、導体線６を０．５ピッチずらしてから３８ターン目の巻線に入る。そして、導体線６は、右スロットから結線側の胴部１１上の巻線上を通って左スロットまで進み、左スロット内の３６ターン目と３７ターン目の導体線６間上を通って反結線側まで進み、そこで、巻線ノズル３４の送りなしに反結線側の胴部１１上の巻線上を通って右スロットまで進み、右スロット内の３６ターン目と３７ターン目の導体線６間上を通って結線側まで進み、３８ターン目の巻線が完了する。同様の動作を繰返して、３９ターン目、４０ターン目を巻いて、６層目の巻線が完了する。

ついで、導体線６を切断し、分割鉄心３をクランパ３１から取り外し、導体線６の巻き始め端部６ａおよび巻き終わり端部６ｂを導体線引き出し溝１７のそれぞれに収納するとともに、絶縁紙１８の第１および第２カバー部２０，２１を折り返して、図６に示されるコイルアッセンブリ８が組み立てられる。なお、導体線６が第１および第２インシュレータ１０，１０ａをガイドとして分割鉄心３のティース３ｂのまわりに多周回巻かれて集中巻コイル７を構成している。

この巻線方法では、第１および第２インシュレータ１０，１０ａ上で導体線６をレーンチェンジさせて、導体線６がスロット内で俵積み状に配列できるようにしている。これにより、層間の導体線６が交差するクロスポイントは、コイルエンドのみに発生し、スロット内では、導体線６が俵積み状に多列多層に配列される。

このように組み立てられたコイルアッセンブリ８を、分割鉄心３のバックヨーク部３ａの周方向の側面同士を突き合わせて、周方向に環状に配列して、円環状のフレーム４に圧入、固着して、あるいは焼き嵌めによりフレーム４内に挿入、固着して、固定子１が作製される。ついで、脚部２８の下面に形成されたピンを第１インシュレータ１０の第２フランジ部１３に形成されたインシュレータ固定穴１６に圧入し、結線板２２を固定子鉄心２の軸方向一端側に取り付ける。これにより、ホルダ２３が周方向に配列された集中巻コイル７を覆い、周壁２９が第１インシュレータ１０の第１フランジ部１２の内周面に接して第１インシュレータ１０を覆っている。

ついで、接続端子２６ｕ，２６ｖ，２６ｗが各導体線引き出し溝１７に引き出された集中巻コイル７の巻き始め端部６ａに、ＴＩＧ溶接などにより接続される。また、接続端子２６ｎが各導体線引き出し溝１７に引き出された集中巻コイル７の巻き終わり端部６ｂに、ＴＩＧ溶接などにより接続される。これにより、１２個の集中巻コイル７がＹ結線され、三相交流巻線に構成された固定子巻線５が得られる。

つぎに、ワニスの塗布方法について説明する。図１２はこの発明の一実施の形態に係る回転電機の固定子におけるワニス塗布装置を示す概略構成図である。

ワニス塗布装置は、図１２に示されるように、軸受３６により回転可能に支持された保持治具４６と、カップリング３７を介して保持治具４６に接続された、位置決め可能なサーボモータやステッピングモータなどにより構成されるモータ３８と、ワニス４５を塗付するための塗布ノズル３９と、塗布ノズル３９を図中Ｙ，Ｚ方向に移動できるように位置決め制御が可能なアクチュエータ４０，４１と、ワニス４５を貯蔵する圧力タンク４２と、ワニス４５を圧力タンク４２からホース４３を介して塗布ノズル３９に供給するポンプ４４と、を備えている。

まず、固定子１を高温槽あるいは誘導加熱により加熱する。そして、昇温された固定子１を、軸心を鉛直にし、かつ第１インシュレータ１０を上にして保持治具４６により固定する。ついで、モータ３８により保持治具４６を回転させて固定子１の１つのコイルアッセンブリ８を塗布位置まで移動させ、アクチュエータ４０，４１により、塗布ノズル３９をワニス溝塗布位置に位置決めする。そして、ポンプ４４を作動させて、規定量のワニス４５を１つのコイルアッセンブリ８の第１インシュレータ１０のワニス溝１５に塗布する。ついで、モータ３８により保持治具４６を回転させて固定子１のつぎのコイルアッセンブリ８を塗布位置まで移動させ、アクチュエータ４０，４１により、塗布ノズル３９をワニス溝塗布位置に位置決めする。そして、ポンプ４４を作動させて、規定量のワニス４５をつぎのコイルアッセンブリ８の第１インシュレータ１０のワニス溝１５に塗布する。この動作を順次繰返して、１２個のコイルアッセンブリ８の第１インシュレータ１０のワニス溝１５にワニス４５を塗布する。

１２個のコイルアッセンブリ８の第１インシュレータ１０のワニス溝１５へのワニス４５の塗布が終了すると、固定子１を取り外し、固定子１の温度を測定する。そして、固定子１の温度が規定温度より下がっていれば、固定子１を再加熱する。固定子１の温度が規定温度を確保されていれば、固定子１を１８０度反転し、軸心を鉛直にし、かつ第２インシュレータ１０ａを上にして保持治具４６により固定する。

ついで、モータ３８により保持治具４６を回転させて固定子１の１つのコイルアッセンブリ８を塗布位置まで移動させ、アクチュエータ４０，４１により、塗布ノズル３９をワニス溝塗布位置に位置決めする。そして、ポンプ４４を作動させて、規定量のワニス４５を１つのコイルアッセンブリ８の第２インシュレータ１０ａのワニス溝１５に塗布する。ついで、アクチュエータ４０，４１により、塗布ノズル３９をコイルエンド塗布位置に位置決めする。そして、ポンプ４４を作動させて、規定量のワニス４５をそのコイルアッセンブリ８のコイルエンド７ａに塗布する。この動作を順次繰返して、１２個のコイルアッセンブリ８の第２インシュレータ１０ａのワニス溝１５およびコイルエンド７ａにワニス４５を塗布し、固定子１へのワニス４５の塗布が完了する。

コイルアッセンブリ８は、クロスポイントをコイルエンド７ａに集中させているので、コイルエンド７ａ内の導体線６間に隙間が形成されている。第１および第２インシュレータ１０，１０ａでは、ワニス溝１５が、第２フランジ部１３の内周面を頂部から底部に至り、ついで胴部１１の上面を第１フランジ部１２に至るように形成されている。

そこで、第１インシュレータ１０側では、ワニス溝１５に供給されたワニス４５は、コイルエンド７ａの最内層から導体線６間の隙間を通って最外層側に浸透する。そして、コイルエンド７ａ内に浸透したワニス４５は、導体線６間の隙間を通ってスロット収納部７ｂの俵積み状に配列された導体線６間に浸透する。

一方、第２インシュレータ１０ａ側では、コイルエンド７ａに供給されたワニス４５は、コイルエンド７ａの最外層から導体線６間の隙間を通って最内層側に浸透する。同時に、ワニス溝１５に供給されたワニス４５は、コイルエンド７ａの最内層から導体線６間の隙間を通って最外層側に浸透する。そして、コイルエンド７ａ内に浸透したワニス４５は、導体線６間の隙間を通ってスロット収納部７ｂの俵積み状に配列された導体線６間に浸透する。

また、第２インシュレータ１０ａ側のコイルエンド７ａへのワニス塗布工程において、ワニス４５が第１インシュレータ１０側のコイルエンド７ａまで浸透し、第１インシュレータ１０側のコイルエンド７ａ内のワニス含浸量が増えても、ワニス４５は結線板２２のホルダ２３の底面と円筒状の周壁２９により塞き止められ、固定子１からの流出を回避できる。そこで、固定子１の不要な箇所に付着したワニスを除去するような後作業を省略できる。

この発明では、クロスポイントをコイルエンド７ａに集中させているので、コイルエンド７ａのワニス含浸量が増加し、コイルエンド７ａからスロット収納部７ｂへのワニス４５の浸透量を増加させることができる。さらに、ワニス溝１５がコイルエンド７ａの最内層に面するように形成されているので、ワニス４５がコイルエンド７ａの最内層側から最外層側に浸透するとともに、コイルエンド７ａの最内層側からスロット収納部７ｂの最内層側に浸透する。

したがって、この発明によれば、集中巻コイル７へのワニス含浸量を増加させることができる。そこで、導体線６間および集中巻コイル７と固定子鉄心２との間の熱抵抗が下がるので、固定子巻線５の放熱性が高められ、高効率のモータが得られる。また、導体線６同士がワニス４５により強固に連結されるので、外部からの振動や電磁加振力により導体線６同士が擦れあうことがなく、耐久性が増し、絶縁性能が高められ、高品質のモータが得られる。

また、層間の導体線６が交差するクロスポイントは、コイルエンド７ａのみに発生し、スロット収納部７ｂの導体線６は俵積み状に多列多層に配列されている。そこで、導体線６をスロット内に高密度に配置でき、占積率（スロット断面積に対する導体線の断面積の占める割合）を高めることができ、モータ効率を向上させることができる。

Claims (3)

1. それぞれ、円弧状のバックヨーク部およびティースを有し、上記バックヨーク部の周方向側面同士を突き合わせて円環状に配列された複数の分割鉄心と、
   円環状に配列された上記複数の分割鉄心が内周側に挿入されている状態で保持されている筒状のフレームと、
   それぞれ、胴部および上記胴部の長さ方向の両端に連結された第１および第２フランジ部を有し、上記胴部の長さ方向を上記ティースの径方向に一致させて、かつ上記第１フランジ部を径方向内方に向けて、上記胴部の底面を上記ティースの軸方向両端面に沿わせて配置された第１および第２インシュレータと、
   上記第１および第２インシュレータの上記胴部と上記第１および第２フランジ部とにより形成されている凹空間内を通って、上記ティースのまわりを多周回巻かれている導体線により構成されている集中巻コイルと、
   上記ティースの周方向両側面と上記集中巻コイルとの間に配置される絶縁紙と、を備えた回転電機の固定子において、
   上記導体線のクロスポイントが上記第１インシュレータ上に位置する上記集中巻コイルのコイルエンドに形成され、
   上記ティースの周方向両側に位置する上記集中巻コイルのスロット収納部が上記導体線を俵積み状に多列多層に配列して構成され、
   ワニスが上記第１インシュレータ上に位置する上記コイルエンドに塗布され、
   ワニス溝が、軸方向外方から上記ワニスが塗布される上記コイルエンドの最内層の下部に至るように上記第２フランジ部の内周面と上記胴部の上面に形成されていることを特徴とする回転電機の固定子。
2. 上記導体線のクロスポイントが上記第２インシュレータ上に位置する上記集中巻コイルのコイルエンドに形成され、
   上記ワニスが上記第２インシュレータ上に位置する上記コイルエンドに塗布されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機の固定子。
3. 円環状に配列された上記複数の分割鉄心の上記第１インシュレータ側に配設された結線板をさらに備え、
   上記結線板は、絶縁部材により上記集中巻コイルを覆うリング状に形成されたホルダと、上記ホルダに装着されて、上記集中巻コイルを結線するバスバーと、上記ホルダの内周端から軸方向に突出する円筒状に形成され、上記第１インシュレータの内周側に位置して上記第１インシュレータを覆う周壁と、を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転電機の固定子。

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