JP5980181B2 - 回転子および回転子の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、簡便な構成により複数の冷却用の通風路を形成し、かつ、機械的な強度の向上および生産性の向上を図ることができる回転子および回転子の製造方法に関するものである。

一般に、回転電機の一種である回転界磁形同期発電機の界磁巻線の巻線方式には、磁極鉄心にコイルボビンを設けるか、磁極鉄心に絶縁を施し巻回する方式が採用されている。このような方式では、励磁電流による界磁巻線自体の発熱と磁極鉄心の温度上昇の両方が作用して、回転子全体が加熱され、使用している材料の許容温度範囲を超えてしまうと、必要な機能を持たせることが困難となる。このため、回転子の温度上昇を抑える方法が従来より考えられている。

例えば、従来、磁極鉄心の両端面に湾曲したガイド板をあてがって界磁巻線を巻回することにより磁極鉄心の端面とガイド板の内周面との間に冷却用通風路を形成して、界磁巻線および磁極鉄心の過熱を防止する。また、磁極鉄心に絶縁電線を巻回して線輪を形成し、該線輪間あるいは該線輪と磁極鉄心との間にスペーサを装着して、線輪間あるいは該線輪と磁極鉄心との間に冷却用通風路を形成して過熱を防止する。

また、別の冷却構造は、磁極鉄心の磁極頭部に貫通孔を設け、この貫通孔にコイル支持バーを貫通固定し、このコイル支持バーに側面コ字形の巻線ガイド絶縁部材を軸方向に複数積み重ねることで、コイルエンド部に冷却風路を形成する構造が示されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この構成では磁極鉄心の磁極頭部に貫通孔を設ける必要があるため、磁性体である磁極鉄心の一部を切り欠くために磁気抵抗の増加となり、回転子の温度上昇に繋がる可能性がある。また、磁極鉄心の磁極頭部底面と界磁コイルとの絶縁を行うために、別部品が必要となる場合がある。

特に回転中の遠心力が大きくなるような突極形回転子の場合、コイルエンド部のコイルが外径側に倒れてしまうため、磁極鉄心の磁極頭部底面（特に磁極頭部と磁極頭部底面がなす角部）とコイルとの絶縁は確実に行う必要があり、別部品が必要となる場合がある。また、磁極鉄心のスロット内側底面部に巻線ガイド絶縁部材と同形状をなす磁極鉄心となっている。これは、コイルの巻数が増加しても、巻線ガイド絶縁部材に加わる力を小さくするためには有効である。しかし、スロットに軸方向に流れる通風路を形成することができないといった課題がある。

また、他の従来の場合では、各々の突極部の両端に軸穴側の壁治具と、外周側の壁治具と、前記軸穴側の壁治具と前記外周側の壁治具を前記電気巻線の４コーナで連列した電気巻線案内用溝付ブロックを配した構成で、前記軸穴側の壁治具、前記外周側の壁治具および電気巻線案内用溝付ブロックがボルト等の固定解除により移動可能な構造である整列巻線治具が記載されている。このような構成は、電気巻線のコーナ部に通風経路を設けることができる。

さらに、電気巻線案内用溝付ブロックを使用しているため、巻線の高密度化が可能となり、突極形回転子の温度上昇を抑制することができる（例えば、特許文献２参照）。しかし、整列巻線治具を取り外す必要があるため、生産性を高めることが難しい。また、整列巻線治具を取り外した後のコイルの強度を高めるために、線束を糸やテープ等で結束処理する必要があった。特に回転中の遠心力が大きくなるような突極形回転子の場合、コイルエンド部のコイルが外径側に倒れてしまうため、磁極鉄心の磁極頭部底面（特に磁極頭部と磁極頭部底面がなす角部）とコイルとの絶縁は確実に行う必要があり、別部品が必要となる場合があった。

実開平６−４１３６３号公報（６頁、「０００９」、図３） 特開２００５−８０３１９号公報（４頁、「００２２」、図１、図９）

特許文献１の従来の回転子の前段の場合の、上述のようなガイド板やスペーサを用いて冷却用通風路を形成する方式では、巻線間に数箇所の通風路を形成し、冷却効率を向上するには優れているが、ガイド板やスペーサを固定する方法に課題があり、巻回後に、巻線束を糸やテープ等で結束処理して強度的安定性を補う必要があるという課題があった。

また、特許文献１の従来の回転子の後段の場合には、スロットに軸方向に流れる通風路を形成することができないという課題があった。

また、特許文献２の従来の回転子の場合には、整列巻線治具を取り外す必要があるため、生産性を高めることが難しいという課題、また、整列巻線治具を取り外した後のコイルの強度を高めるために、線束を糸やテープ等で結束処理する必要があった。特に回転中の遠心力が大きくなるような突極形回転子の場合、コイルエンド部のコイルが外径側に倒れてしまうため、磁極鉄心の磁極頭部底面（特に磁極頭部と磁極頭部底面がなす角部）とコイルとの絶縁は確実に行う必要があり、別部品が必要となる場合があった。この場合、別部品を取り付ける時間を要するため、生産性の更なる向上のためには工夫が必要となっていた。

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、簡便な構成により複数の冷却用の通風路を形成し、かつ、機械的な強度の向上および生産性の向上を図ることができる回転子および回転子の製造方法を提供することを目的とする。

この発明の回転子は、
径方向に突出するとともにコイルが巻回される胴部を有する突極が複数個形成されている回転子鉄心と、
各上記胴部の軸方向の上端部および下端部にそれぞれ配設されたインシュレータと、
各上記インシュレータを介して各上記胴部に巻回される上記コイルとを備えた回転子において、
各上記インシュレータは、上記胴部の上に形成された底面部と、
上記底面部の内径側および外径側の相対する位置にそれぞれ軸方向に突出して形成される内径側コイルガイド部および外径側コイルガイド部が上記底面部に複数組形成され、
各組の上記内径側コイルガイド部および上記外径側コイルガイド部には、相対する位置に径方向に貫通された貫通孔がそれぞれ形成され、
各組の上記内径側コイルガイド部および上記外径側コイルガイド部の各上記貫通孔には各組の上記内径側コイルガイド部および上記外径側コイルガイド部を径方向において繋ぐ支持具がそれぞれ挿入して形成され、
上記コイルは、各上記インシュレータの上記底面部において、上記支持具の下部側および上部側にて巻回され形成されている。

また、この発明の上記のように構成された回転子の製造方法は、
上記インシュレータの上記底面部に上記コイルを巻回する工程と、
上記コイルを巻回した上部側であって、上記インシュレータの上記貫通孔に支持具を貫通して配設する工程と、
上記インシュレータの上記支持具の上部側に上記コイルを巻回する工程とを備えたものである。

この発明の回転子および回転子の製造方法は、上記のように構成され行われているため、
簡便な構成により複数の冷却用の通風路を形成し、かつ、機械的な強度の向上および生産性の向上を図ることができる。

この発明の実施の形態１の回転子の構成を示す斜視図である。 図１に示した回転子の平面図である。 図２に示した回転子のＴ−Ｔ線断面における片側のコイルのエンド部分を示す図。 図１に示した回転子のインシュレータの構成を示す斜視図である。 図４に示した回転子のインシュレータの構成を示す平面図、側面図および側面図のＬ−Ｌ線断面図である。 図２に示した回転子における電気結線の概略を示した平面図である。 この発明の実施の形態２の回転子のインシュレータの構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態３の回転子の構成を示す斜視図である。

実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１における回転子の構成を示す斜視図、図２は図１に示した回転子の構成を示す平面図、図３は図２に示した回転子のＴ−Ｔ線断面における片側のコイルのエンド部分を示す図、図４は図１に示した回転子のインシュレータを示した斜視図、図５は図４に示したインシュレータの構成を示す平面図、側面図および側面図のＬ−Ｌ線断面図、図６は図２に示した回転子における電気結線の概略を示した平面図である。

図において、突極形の回転子１００の回転子鉄心１は、薄板が回転子１００の回転軸の軸方向Ｚに複数枚積層されて構成されている。回転子鉄心１の軸方向Ｚの両端面には、回転子鉄心１と同形状の短絡板２がそれぞれ配設されている。回転子鉄心１は、径方向に突出してなる突極（磁極とも言う）３１、３２、３３、３４を４個有している。各突極３１、３２、３３、３４には、コイル５を巻回するための胴部３がそれぞれ形成されている。また、中央部には回転軸（図示せず）を挿入するための中央穴７が形成されている。

そして、突極３１、３２、３３、３４同士の間には、コイル５を巻回するための空間であるスロット１１（図２の点線にて囲まれた領域を参照）が形成される。さらに突極３１、３２、３３、３４と中央穴７との間に、軸方向Ｚに貫通する穴が形成されており、この穴を介してボルト８およびナット９を用いて軸方向Ｚの固定が行われている。突極３１、３２、３３、３４の胴部３の軸方向Ｚの上端部および下端部にはインシュレータ４がそれぞれ載置されている。そして、インシュレータ４を介して各突極３１、３２、３３、３４にはコイル５が巻回されている。またコイル５にはワニスが含侵して形成されている。

次に、インシュレータ４の構成の詳細について説明する。インシュレータ４は、絶縁部材にて形成され、例えば樹脂の成形や切削等により製造される。そして、胴部３上に形成された底面部４０と、底面部４０の内径側Ｘ１および外径側Ｘ２の相対する位置にそれぞれ軸方向Ｚに突出して形成される内径側コイルガイド部４１、４２および外径側コイルガイド部５１、５２が底面部４０に複数組形成されている。底面部４０の裏面側は、胴部３上に嵌合可能となる形状にて形成されており、胴部３に嵌合して配設されることとなる。

そして、各組の内径側コイルガイド部４１、４２および外径側コイルガイド部５１、５２には、相対する位置（軸方向Ｚにおいて同一位置）に径方向Ｘに貫通された貫通孔４１ａ、５１ａ、貫通孔４１ｂ、５１ｂ、貫通孔４２ａ、５２ａ、貫通孔４２ｂ、５２ｂがそれぞれ形成されている。ここでは、内径側コイルガイド部４１および外径側コイルガイド部５１の組には、軸方向Ｚの高さの異なる位置に、貫通孔４１ａ、４１ｂおよび貫通孔５１ａ、５１ｂが複数形成され、内径側コイルガイド部４２および外径側コイルガイド部５２の組には、軸方向Ｚの高さの異なる位置に、貫通孔４２ａ、４２ｂおよび貫通孔５２ａ、５２ｂが複数形成されている。

そして、各組の内径側コイルガイド部４１、４２および外径側コイルガイド部５１、５２の貫通孔４１ａ、５１ａ、貫通孔４１ｂ、５１ｂ、貫通孔４２ａ、５２ａ、貫通孔４２ｂ、５２ｂには各組の内径側コイルガイド部４１、４２および外径側コイルガイド部５１、５２を径方向Ｘにおいて繋ぐ支持具６がそれぞれ挿入して形成されている。そして各支持具６は、ピン６０と、ピン６０を固定するナット６１とにて構成されている。そして、各貫通孔４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂの軸方向Ｚの長さＺ１は、ピン６０の各貫通孔４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂを貫通する箇所の径の軸方向Ｚの長さＺ２より長くなる長穴形状にて形成されている。

ピン６０の具体的な形状は、例えば、２つの径を有する段付形状となっている。そして、１つを例に説明すると、内径側コイルガイド部４１の貫通孔４１ａに当接する面は、この貫通孔４１ａの径よりも大きな径を有している。また、外径側コイルガイド部５１の貫通孔５１ａにピン６０の細い方の径の部分を貫通させる。そして、ピン６０の先端部にはオネジが設けられており、外径側からナット６１を締め付けることで、ピン６０の固定が可能となる。

さらに、インシュレータ４の底面部４０の上面側には、凹部４３が形成されている。よって、底面部４０上に形成されるコイル５はこの凹部４３を跨いで巻回されるように構成されている。また、底面部４０の上面側には、コイル５の外形に合わせた複数の溝部４６が形成されており、コイル５はこの溝部４６が巻回作業時にコイル５の位置決めのガイドなり底面部４０に巻回されている。

そして、各インシュレータ４の各内径側コイルガイド部４１、４２の全てには、内径側Ｘ１から外径側Ｘ２に連通し突出方向が開口する導入溝４１ｃ、４２ｃが形成されている。そして、各導入溝４１ｃ、４２ｃは、外径側Ｘ２が深く内径側Ｘ１が浅くなる傾きを有して形成されている。そして、コイル５は、各突極３１、３２、３３、３４において、回転子鉄心１の内径側Ｘ１から１つの内径側コイルガイド部４１の導入溝４１ｃを介してインシュレータ４の底面部４０に導入され巻回され、１つの突極３１、３２、３３、３４の巻き終わりを他の内径側コイルガイド部４２の導入溝４２ｃを介して回転子鉄心１の外径側Ｘ２から回転子鉄心１の内径側Ｘ１に導入され連続して巻回されている。

そして、インシュレータ４の底面部４０の周方向Ｙの両端には、内径側Ｘ１および外径側Ｘ２に周方向Ｙにそれぞれ突出し、かつ、周方向Ｙにおいてコイル５を覆う箇所に内径側側面コイルガイド部４４、４５および外径側側面コイルガイド部５４、５５がそれぞれ形成されている。そして、図２に示すように、インシュレータ４の内径側側面コイルガイド部４４、４５の内径側の形成位置ａと、回転子鉄心１の突極３１、３２、３３、３４が形成されていない外径側の形成位置ｂとが軸方向Ｚにおいて重ならない位置関係となるように形成されている。これは、回転子鉄心１の突極３１、３２、３３、３４が形成されていない外径側の形成位置ｂが円弧状にて形成することにより可能となる。よって、この位置の軸方向Ｚは、貫通することとなり軸貫通孔ｃが形成されることとなる。

次に上記のように構成された実施の形態１の回転子の製造方法について説明する。まず、回転子鉄心１の軸方向Ｚの両端面に短絡板２を配置し、ボルト８およびナット９にて固定する。このボルト８とナット９との軸方向Ｚの高さは、インシュレータ４の凹部４３の底面より低くなるように設定されている。よって、凹部４３による径方向Ｘの風の流れを妨げることがない。尚、ボルト８およびナット９以外の構成方法、例えば、穴をあけずに溶接等で積層固定を行う方法を用いてもよい。次に、回転子鉄心１の各突極３１、３２、３３、３４の胴部３上にインシュレータ４の底面部４０を挿入して嵌合固定する。

次に、コイル５の巻回作業を図６に基づいて説明する。まず、インシュレータ４の内径側コイルガイド部４２の導入溝４２ｃにコイル５の巻き始め部５ａを沿わせ、巻き始め部５ａを内径側に逃がした状態で、１つ目の突極３１にコイル５を所定巻数だけ巻回する。次に、コイル５を導入した内径側コイルガイド部４２とは別の内径側コイルガイド部４１の導入溝４１ｃに対してコイル５を係止めし、突極３１から隣接する２つ目の突極３２にコイル５の渡り部分５ｂを介して、突極３２の内径側コイルガイド部４２の導入溝４２ｃにコイル５を沿わせ、２つ目の突極３２にコイル５を所定巻数だけ巻回する。

次に、コイル５を導入した内径側コイルガイド部４２とは別の内径側コイルガイド部４１の導入溝４１ｃに対してコイル５を係止めし、突極３２から隣接する３つ目の突極３２にコイル５の渡り部分５ｃを介して、突極３３の内径側コイルガイド部４２の導入溝４２ｃにコイル５を沿わせ、３つ目の突極３３にコイル５を所定巻数だけ巻回する。次に、コイル５を導入した内径側コイルガイド部４２とは別の内径側コイルガイド部４１の導入溝４１ｃに対してコイル５を係止めし、突極３３から隣接する４つ目の突極３４にコイル５の渡り部分５ｄを介して、突極３４の内径側コイルガイド部４２の導入溝４２ｃにコイル５を沿わせ、４つ目の突極３４にコイル５を所定巻数だけ巻回する。そして、最後に、コイル５を導入した内径側コイルガイド部４２とは別の内径側コイルガイド部４１の導入溝４１ｃに対してコイル５を係止めし、巻き終わり部５ｅとしてコイル５を切断する。

図６に示した矢印の方向は、コイル５の巻回方向を示している。よって、突極３１と突極３３とは、同一方向にコイル５が巻回され、突極３２と突極３４は、突極３１とは反対方向にコイル５が巻回されている。そしてこのように、回転子１００を構成しているためコイル５は途中にて切断されることなく、各突極３１、３２、３３、３４に連続して巻回されている。

次にこのコイル５の巻回作業において、各突極３１、３２、３３、３４のコイル５のエンド部分の製造方法について、突極３１を例に図３に基づいて説明する。導入溝４２ｃより導入したコイル５を所定方向にインシュレータ４の底面部４０の凹部４３を跨ぐようにして所定の回数だけコイル５を巻回する。これにより、第１コイル群５０ａが形成され、第１コイル群５０ａとインシュレータ４の凹部４３との間に径方向Ｘに貫通した第１通風路Ａが形成される。

次に、インシュレータ４に支持具６を挿入する。まず、内径側コイルガイド部４１の貫通孔４１ａと外径側コイルガイド部５１の貫通孔５１ａとを径方向Ｘにて繋ぐようにピン６０を挿入する。そして、ピン６０の先端部に形成されたオネジにナット６１を締め付け支持具６を固定する。また、内径側コイルガイド部４２の貫通孔４２ａと外径側コイルガイド部５２の貫通孔５２ａにも同様に、径方向Ｘにて繋ぐようにピン６０を挿入し、ナット６１を締め付け支持具６を固定する。この際、ピン６０は第１コイル群５０ａと接触しておらず、隙間を有している。次に、この２つの支持具６を周方向Ｙにおいて跨ぐようにして第２コイル群５０ｂを巻回し、この支持具６の上部側に形成された第２コイル群５０ｂと、支持具６の下部側に形成された第１コイル群５０ａとの間に第２通風路Ｂが形成される。

次に、内径側コイルガイド部４１の貫通孔４１ｂと外径側コイルガイド部５１の貫通孔５１ｂとを、また、内径側コイルガイド部４２の貫通孔４２ｂと外径側コイルガイド部５２の貫通孔５２ｂとを同様に、径方向Ｘにて繋ぐようにピン６０を挿入し、ナット６１を締め付け支持具６を固定する。次に、この２つの支持具６を周方向Ｙにおいて跨ぐようにして第３コイル群５０ｃを巻回し、この支持具６の上部側に形成された第３コイル群５０ｃと、支持具６の下部側に形成された第２コイル群５０ｂとの間に第３通風路Ｃが形成される。

また、この際、図３に示すように、ピン６０と第１コイル群５０ａ、ピン６０と第２コイル群５０ｂの間に隙間Ｌ１およびＬ２を設けたが、この隙間は設けないようにすることも可能である。この場合、通風路は狭くなるが、より多くのコイルを巻回する場合、ピン６０に加わる力を低減することができる。より多くのコイルを巻回すれば、電流密度が小さくなるため、回転子の発熱を抑制する効果が期待できるため、使用する回転子の仕様により有利な方を選択すればよい。

そして、図３に示すように、コイル５のエンド部分（回転子鉄心１より軸方向Ｚに突出した部分のコイル５）は、第１コイル群５０ａ、第２コイル群５０ｂ、第３コイル群５０ｃを有しており、これらのコイル５は切断されることなく連続に巻回される。そして、各コイル群５０ａ、５０ｂ、５０ｃ同士は、凹部４３および支持具６によって隙間があけられており、この隙間が各通風路Ａ、Ｂ、Ｃとなっている。よって、１個の突極３１に対して、コイル５を切断することなく、連続に巻回し、かつ各通風路Ａ、Ｂ、Ｃを形成することができる。次に、コイル５全体にワニスを含侵して形成することで、回転子１００を構成することができる。

上記のように構成された実施の形態１の回転子によれば、インシュレータに支持具を挿入してコイルに隙間（第２、第３通風路）を形成することができ、冷却性能を向上することが可能である。また、１つの突極内においても、複数のコイル群を構成する際に、コイル群毎にコイルを切断する必要なく、連続してコイルを巻回することができるため、毎回コイルを切断する場合に比べ、結線作業時間を短縮することができる。

さらに、軸方向の高さが異なる位置に支持具を複数形成するため、この隙間は複数個となり、冷却性能をさらに向上することができる。

また、支持具を、ピンとナットとにて形成し、外径側コイルガイド部と内径側コイルガイド部とを固定としたため、インシュレータの剛性が強くなる。これによって回転子が回転した際に遠心力が発生しても、インシュレータでこの力を受けることができ、別の手段の紐や糸などでコイルエンド部分を固定する必要がない。また、インシュレータの破損やコイルと回転子鉄心との接触を防止することができ、耐久性が向上する。

また、インシュレータの貫通孔の軸方向の長さを、ピンの軸方向の長さより長く形成したため、コイルの線径バラツキを許容することができ、生産歩留まりが向上する。

また、インシュレータの底面部には凹部を設けたので、コイルに第１通風路を形成することができ、冷却性能をさらに向上することができる。
さらに、インシュレータに凹部を設け、第１通風路を形成したため、ワニスを含侵する作業において、凹部がない場合と比べ、コイル内にワニスが浸透しやすい。これにより、コイル全体に満遍なくワニスを含侵することができ、絶縁性能、コイル剛性、冷却性能を向上することが可能である。

また、インシュレータの周方向には、コイルが巻かれる領域全てをカバーするように外径側側面コイルガイド部（内径側側面コイルガイド部）の長さが設定されているため、回転子を回転させた場合に外径方向に遠心力が働いても、インシュレータの剛性が強く、紐や糸などでコイルエンドを固定する必要がない。

また、回転子鉄心のスロットの部分に軸貫通孔が形成されるため、冷却性能を向上することができる。

また、インシュレータの内径側コイルガイド部に、コイルの導入溝から導入し、巻き始め部を導入溝から径方向内側に逃がす、コイルを連続して巻回すことができる。
また、巻き終わり部を導入溝に係止めすることができるため、１度巻回したコイルがほどけるといったことを防止することができる。

また、この導入溝が内径側に倒れるような傾きを有している形状としているため、巻き始め部と胴部とに巻かれるコイルとの干渉を避けることができ、コイルの整列性を高めることができる。

さらに、１つの突極の巻き始め部を一方の内径側コイルガイド部の導入溝に配置し、巻き終わりを他方の内径側コイルガイド部の導入溝に配置し、コイルを切断することなく、隣接する他の突極の巻き始めとなる線を一方の内径側コイルガイド部の導入溝に配置することを、全ての突極に対して行って、全ての突極に対してコイルを切断することなく連続にコイルを巻回したので、１個の突極毎にコイルを切断する場合に比べ、結線処理の時間を短縮することができる。

また、インシュレータの底面部にはコイルの外形の形状に合わせた溝部を形成しているため、インシュレータにコイルを整列して巻回することが容易にでき、コイルの高密度化が可能となる。よってこの巻回において従来のような整列巻線治具を必要としないため、巻回後に整列巻線治具を取り外す必要がないため、生産性を高めることができる。

また、内径側コイルガイド部の軸方向高さは、コイルエンドの高さよりも高いため、絶縁距離を大きくかせぐことができ、突極間を繋いでいるコイルに特別な絶縁処理が必要とならない。これにより絶縁処理に必要となる材料費や労力を抑制できる。

尚、上記実施の形態１においては、底面部の内径側および外径側に２組の内径側コイルガイド部および外径側コイルガイド部を形成する例を示したが、これに限られることはなく、３組以上形成することも可能であり、回転子鉄心が大きい場合などに有効である。

また、内径側コイルガイド部および外径側コイルガイド部には軸方向の異なる位置、２箇所に貫通孔を形成する例を示したが、これに限られることはなく、１箇所でも通風孔を形成することは可能であり、同様の効果を奏することができる。また、３箇所以上に貫通孔を形成すれば、さらに多くの通風孔を構成することができる。この箇所数は、冷却性能およびコイルの巻数に応じて適宜設定することができる。

実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２における回転子のインシュレータの構成を示す斜視図である。図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。周方向Ｙにおいて相対する位置に形成された内径側側面コイルガイド部４４、４５および外径側側面コイルガイド部５４、５５のそれぞれには、相対する位置に径方向Ｘに貫通された側面貫通孔４４ａ、５４ａ、側面貫通孔４５ａ、５５ａが形成されている。そして、周方向Ｙにおいて相対する位置の内径側側面コイルガイド部４４、４５および外径側側面コイルガイド部５４、５５の側面貫通孔４４ａ、５４ａ、側面貫通孔４５ａ、５５ａには、内径側側面コイルガイド部４４、４５および外径側側面コイルガイド部５４、５５を径方向において繋ぐ側面支持具（図示せず）がそれぞれ挿入して形成されることとなる。そしてコイル５は、各インシュレータ４の内径側側面コイルガイド部４４、４５および外径側側面コイルガイド部５４、５５の間において、側面支持具の上部側にて巻回されている。

そして各側面支持具は、オネジが形成されている側面ピンと、側面ピンのオネジにて固定する側面ナットにて構成され、側面貫通孔４４ａ、５４ａ、側面貫通孔４５ａ、５５ａに挿抜可能に形成されている。また、側面貫通孔４４ａ、４５ａ、５４ａ、５５ａの周方向Ｙの長さは、側面ピンの側面貫通孔４４ａ、４５ａ、５４ａ、５５ａを貫通する箇所の径の周方向Ｙの長さより長く形成されている。そして、各インシュレータ４は、内径側コイルガイド部４１、４２同士を接続する内径側リブ部４７と、外径側コイルガイド部５１、５２同士を接続する外径側リブ部５７とが形成されている。そして、内径側リブ部４７および外径側リブ部５７の軸方向Ｚの位置は、貫通孔４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂの軸方向Ｚの位置と異なる位置に形成されている。

上記のように構成された実施の形態２の回転子のインシュレータを上記実施の形態１と同様に製造する場合、上記実施の形態１に示した貫通孔４１ａ、５１ａ、貫通孔４２ａ、５２ａに支持具６を挿入する際と同時に、この側面貫通孔４４ａ、５４ａ、側面貫通孔４５ａ、５５ａに、側面支持具の側面ピンおよび側面ナットを上記実施の形態１と同様に挿入して装着する。そして、上記実施の形態１と同様に、この側面支持具の上部側にコイル５が巻回され、コイル５の軸方向においての隙間をあけ、通風路を形成することができる。

上記のように構成された実施の形態２の回転子によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、上記実施の形態１においてはコイルのエンド部分に通風路を形成していたが、本実施の形態２においては、それに加えて、スロットの部分にも通風路が形成されるため、冷却性能を向上することが可能となる。

また、内径側側面コイルガイド部と外径側側面コイルガイド部とを側面支持具として側面ピンおよび側面ナットにて、ネジ固定できるため、内径側側面コイルガイド部および外径側側面ガイド部としての剛性を高めることが可能となる。このため、外径側側面コイルガイド部がコイルの力でたわみ、回転子鉄心の突極の頭部との距離が近くなるとことを抑制できる。

また、側面貫通孔の周方向の長さは、側面ピンの側面貫通孔を貫通する箇所の径の周方向の長さより長く形成されているため、側コイルの線径バラツキを許容することができ、生産歩留まりが向上する。

また、外径側コイルガイド部同士を外径側リブ、内径側コイルガイド部同士を内径側リブで接続しているため、外径側コイルガイド部と内径側コイルガイド部の剛性を高めることができる。これにより、コイルの巻回時のたわみや、回転時の遠心力によるたわみを小さくすることができる。

また、内径側リブおよび外径側リブの軸方向位置は、各コイルガイド部に設けた貫通孔の軸方向の位置とは異なる軸方向の位置に形成していため、支持具により形成される通風路を塞ぐことがない。このため、各コイルガイド部の剛性を高めつつ、冷却性能は低下しにくい回転子を得ることができる。

尚、本実施の形態２においては、内径側リブ部および外径側リブ部の両方を備える例を示したが、これに限られることはなく、少なくともいずれか一方に形成するようにしてもよい。いずれか一方でも形成されていれば、これらが形成されていない場合よりは剛性を高めることができる。

実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３の回転子の構成を示す斜視図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。インシュレータ４の底面部４０と、回転子鉄心１の軸方向Ｚの上端部および下端部とを連結するための連結具６２を備えている。具体的に、連結具６２は、例えばＺ字の形状を有し、穴を備えているものである。そして、回転子鉄心１の積層固定に使用したボルト８に、連結具６２の穴を通して、ナット９で共締めすることで、連結具６２を固定している。この連結具６２は、インシュレータ４の底面部４０に接するような形状にて形成されており、ボルト８で固定することで、インシュレータ４の軸方向Ｚの位置を固定する。

上記のように構成された実施の形態３の回転子によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、回転子が回転した際の遠心力で外径側コイルガイド部が外径側方向にたわもうとしても、連結具で強固に固定できるため、インシュレータの浮き上がりを抑制することができる。これは、インシュレータが浮いてしまうと、外径方向にたわんでしまい、回転子の外径側に配置される部品（通常は固定子）と干渉してしまうといったことを抑制することができる。

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。

１ 回転子鉄心、１１ スロット、１００ 回転子、２ 短絡板、３ 胴体、
３１ 突極、３２ 突極、３３ 突極、３４ 突極、４ インシュレータ、
４０ 底面部、４１ 内径側コイルガイド部、４１ａ 貫通孔、４１ｂ 貫通孔、
４１ｃ 導入溝、４２ 内径側コイルガイド部、４２ａ 貫通孔、４２ｂ 貫通孔、
４２ｃ 導入溝、４３ 凹部、４４ 内径側側面コイルガイド部、
４５ 内径側側面コイルガイド部、４６ 溝部、４７ 内径側リブ部、５ コイル、
５ａ 巻き始め部、５ｂ 渡り部分、５ｃ 渡り部分、５ｄ 渡り部分、
５ｅ 巻き終わり部、５０ａ 第１コイル群、５０ｂ 第２コイル群、
５０ｃ 第３コイル群、５１ 外径側コイルガイド部、５１ａ 貫通孔、
５１ｂ 貫通孔、５２ 外径側コイルガイド部、５２ａ 貫通孔、５２ｂ 貫通孔、
５４ 外径側側面コイルガイド部、５５ 外径側側面コイルガイド部、
５７ 外径側リブ部、６ 支持具、６０ ピン、６１ ネジ、６２ 連結具、
７ 中央穴、８ ボルト、９ ナット、Ａ 第１通風路、Ｂ 第２通風路、
Ｃ 第３通風路、ａ 形成位置、ｂ 形成位置、ｃ 軸貫通孔、Ｘ 径方向、
Ｘ１ 内径側、Ｘ２ 外径側、Ｙ 周方向、Ｚ 軸方向。

Claims (22)

1. 径方向に突出するとともにコイルが巻回される胴部を有する突極が複数個形成されている回転子鉄心と、
   各上記胴部の軸方向の上端部および下端部にそれぞれ配設されたインシュレータと、
   各上記インシュレータを介して各上記胴部に巻回される上記コイルとを備えた回転子において、
   各上記インシュレータは、上記胴部の上に形成された底面部と、
   上記底面部の内径側および外径側の相対する位置にそれぞれ軸方向に突出して形成される内径側コイルガイド部および外径側コイルガイド部が上記底面部に複数組形成され、
   各組の上記内径側コイルガイド部および上記外径側コイルガイド部には、相対する位置に径方向に貫通された貫通孔がそれぞれ形成され、
   各組の上記内径側コイルガイド部および上記外径側コイルガイド部の各上記貫通孔には各組の上記内径側コイルガイド部および上記外径側コイルガイド部を径方向において繋ぐ支持具がそれぞれ挿入して形成され、
   上記コイルは、各上記インシュレータの上記底面部において、上記支持具の下部側および上部側にて巻回され形成されている回転子。
2. 各組の上記内径側コイルガイド部および上記外径側コイルガイド部には、軸方向の高さの異なる位置に、上記貫通孔が複数形成され、それぞれの上記貫通孔に上記支持具がそれぞれ挿入して形成されている請求項１に記載の回転子。
3. 各上記支持具は、オネジが形成されているピンと、上記ピンの上記オネジにて固定するナットにて構成され、上記貫通孔に挿抜可能に形成されている請求項１または請求項２に記載の回転子。
4. 各上記貫通孔の軸方向の長さは、上記ピンの上記貫通孔を貫通する箇所の径の軸方向の長さより長く形成されている請求項３に記載の回転子。
5. 各上記インシュレータは、上記内径側コイルガイド部同士を接続する内径側リブ部または上記外径側コイルガイド部同士を接続する外径側リブ部の少なくともいずれか一方が形成されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転子。
6. 上記内径側リブ部または上記外径側リブ部の少なくともいずれか一方の軸方向の位置は、上記貫通孔の軸方向の位置と異なる位置に形成されている請求項５に記載の回転子。
7. 各上記インシュレータの上記底面部の上面側には、凹部が形成され、
   上記コイルは、各上記インシュレータの上記底面部において上記凹部を跨いで巻回され形成されている請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転子。
8. 各上記インシュレータの上記底面部の周方向両端には、内径側および外径側に周方向にそれぞれ突出し、かつ、周方向において上記コイルを覆う箇所に内径側側面コイルガイド部および外径側側面コイルガイド部がそれぞれ形成されている請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の回転子。
9. 周方向において相対する位置に形成された上記内径側側面コイルガイド部および上記外径側側面コイルガイド部のそれぞれには、相対する位置に径方向に貫通された側面貫通孔が形成され、
   周方向において相対する位置の上記内径側側面コイルガイド部および上記外径側側面コイルガイド部の各上記側面貫通孔には、上記内径側側面コイルガイド部および上記外径側側面コイルガイド部を径方向において繋ぐ側面支持具がそれぞれ挿入して形成され、
   上記コイルは、各上記インシュレータの上記内径側側面コイルガイド部および上記外径側側面コイルガイド部の間において、上記側面支持具の上部側にて巻回されている請求項８に記載の回転子。
10. 各上記側面支持具は、オネジが形成されている側面ピンと、上記側面ピンの上記オネジにて固定する側面ナットにて構成され、上記側面貫通孔に挿抜可能に形成されている請求項９に記載の回転子。
11. 上記側面貫通孔の周方向の長さは、上記側面ピンの上記側面貫通孔を貫通する箇所の径の周方向の長さより長く形成されている請求項１０に記載の回転子。
12. 上記インシュレータの上記内径側側面コイルガイド部の内径側の形成位置と、
    上記回転子鉄心の上記突極が形成されていない外径側の形成位置とが
    軸方向において重ならない位置にて形成されている請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の回転子。
13. 各上記インシュレータの各上記内径側コイルガイド部の全てには、内径側から外径側に連通し突出方向が開口する導入溝が形成され、
    上記コイルは、各上記突極において、上記回転子鉄心の内径側から１つの上記内径側コイルガイド部の上記導入溝を介して上記インシュレータの上記底面部に導入され巻回され、１つの上記突極の巻き終わりを他の上記内径側コイルガイド部の上記導入溝を介して上記回転子鉄心の外径側から上記回転子鉄心の内径側に導入され連続して巻回されている請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の回転子。
14. 上記導入溝は、外径側が深く内径側が浅くなる傾きを有して形成されている請求項１３に記載の回転子。
15. 上記底面部の上面側には、上記コイルの外形に合わせた複数の溝部を備えた請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の回転子。
16. 上記インシュレータの上記底面部と、上記回転子鉄心の軸方向の上端部および下端部とを連結するための連結具を備えた請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の回転子。
17. 上記コイルは、ワニスが含侵して形成されている請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の回転子。
18. 請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の回転子の製造方法において、
    上記インシュレータの上記底面部に上記コイルを巻回する工程と、
    上記コイルを巻回した上部側であって、上記インシュレータの上記貫通孔に支持具を貫通して配設する工程と、
    上記インシュレータの上記支持具の上部側に上記コイルを巻回する工程とを備えた回転子の製造方法。
19. 請求項２に記載の回転子の製造方法において、
    上記インシュレータの上記底面部に上記コイルを巻回する工程と、
    上記コイルを巻回した上部側であって、上記インシュレータの上記貫通孔に上記支持具を貫通して配設する工程および上記インシュレータの上記支持具の上部側に上記コイルを巻回する工程を繰り返し行う工程を備えた回転子の製造方法。
20. 請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の回転子の製造方法において、
    上記インシュレータの上記底面部に上記コイルを巻回する工程と、
    上記コイルを巻回した上部側であって、上記インシュレータの上記貫通孔には上記支持具を上記側面貫通孔には上記側面支持具をそれぞれ貫通して配設する工程と、
    上記インシュレータの上記支持具および上記側面支持具の上部側に上記コイルを巻回する工程とを備えた回転子の製造方法。
21. 請求項１３または請求項１４に記載の回転子の製造方法において、
    上記回転子鉄心の内径側から上記導入溝を介して上記インシュレータの上記底面部に上記コイルを導入して上記コイルを巻回する工程と、
    上記コイルを巻回した上部側であって、上記インシュレータの上記貫通孔に上記支持具をを貫通して配設する工程と、
    上記インシュレータの上記支持具の上部側に上記コイルを巻回し上記導入溝を介して上記インシュレータの上記底面部側から上記回転子鉄心の内径側に上記コイルを導出する工程とを備えた回転子の製造方法。
22. 各上記インシュレータの上記コイルの巻回を上記導入溝を介して連続して行う請求項２１に記載の回転子の製造方法。

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