JP6241332B2 - 固定子巻線、固定子巻線の製造方法、固定子、回転電機および車輪 - Google Patents

Description

本発明は、固定子鉄心に設けられる複数のスロットに対して巻き回される固定子巻線、固定子巻線の製造方法、固定子、回転電機および車輪に関する。

従来では、内径側に位置するスロット収容部及びターン部の良好な位置精度や整列精度を確保し得ることを目的とする回転電機のコイル組立体製造方法に関する技術の一例が開示されている（例えば特許文献１を参照）。この回転電機のコイル組立体製造方法では、複数のコイル線材を、スロット収容部同士の間隔が狭い側となる一端側から他端側に向かって編み込んで帯状の線材集積体を成形する。編み込みは、複数のコイル線材を１スロットピッチずつずらして巻き始め、固定子コアの一方側から突出するターン部（具体的には頂部のクランク部）で交差させ、他方側から突出する次のターン部で再び交差させて同一層に戻す工法である。

特開２０１２−１１０１０６号公報

しかし、編み込んだ複数のコイル線材は、さらに渦巻き状に巻き付けて円筒状の成形体を成形する必要がある。成形体を成形する際には、編み込みが崩れないように渦巻き状に巻き付けなければならないため、手間と時間を要していた。

本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、上述した編み込むことなく重ねて巻くだけで、編み込んだ複数の固定子巻線（上記したコイル線材に相当する）と同等の構造，精度，性能等を得ることができる固定子巻線、固定子巻線の製造方法、固定子、回転電機および車輪を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、固定子鉄心（７０）に設けられる複数のスロット（３１）に対して巻き回される固定子巻線（１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｌ）において、前記スロットに収容されるスロット収容部（１１）と、前記スロットに収容されずに前記固定子鉄心（７０）の端面から突出し、所定幅（Ｌａ）でクランク状に曲げ成形されるクランク部位（１３）を備えるコイルエンド部（１４）と、前記スロット収容部と前記コイルエンド部の両端との境界部位にそれぞれ備えられ、前記所定幅以内でシフトさせるように曲げ成形されるシフト部（１２）とを有し、前記シフト部は、第１シフト部と、第２シフト部とを有し、前記第１シフト部は、前記クランク部位を挟んで前記コイルエンド部の両端に連なる前記スロット収容部が同じ層に収容されるとき、双方ともに前記クランク部位の曲げ方向とは逆方向に曲げてシフトされ、前記第２シフト部は、前記クランク部位を挟んで前記コイルエンド部の一端に連なる前記スロット収容部と他端に連なる前記スロット収容部とが異なる層に収容されるとき、双方ともに前記クランク部位の曲げ方向と同じ方向に曲げてシフトされていることを特徴とする。

この構成によれば、スロット収容部やコイルエンド部を備える点は従来の固定子巻線と変わらないが、さらに第１シフト部と第２シフト部とを有するシフト部が成形される点が相違する。当該シフト部は所定幅以内でシフトさせるように曲げ成形されるので、渦巻き状に重ねて巻くだけでよくなる。よってスロットに固定子巻線を巻き回したり、円筒状の成形体を成形してスロットに収容したりするにあたって編み込みが不要になるので、従来よりも手間と時間を低減できる。従来の編み込んだ複数の固定子巻線と同等の構造や精度（位置精度や整列精度）になるので、同等の性能（例えば磁束やトルク等）を得ることができる。

第２の発明は、固定子鉄心（７０）に設けられる複数のスロット（３１）に対して巻き回される固定子巻線（１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｌ）の製造方法において、前記スロットに収容されるスロット収容部（１１）を成形するスロット収容部成形工程と、第１成形型（２１）に線材を１周以上巻き付けてプレスすることで、前記スロットに収容されずに前記固定子鉄心の端面から突出するコイルエンド部（１４）を成形するコイルエンド部成形工程と、前記コイルエンド部に所定幅（Ｌａ）でクランク状に曲げてクランク部位（１３）を成形するクランク部位成形工程と、前記スロット収容部と前記コイルエンド部との境界部位に備えられ、前記所定幅以内でシフトさせるように曲げられるシフト部（１２）を成形するシフト部成形工程とを有し、前記スロット収容部成形工程は、前記第１成形型のうちで一部の第１成形型を移動させることで前記スロット収容部を成形することを特徴とする。

この構成によれば、スロット収容部成形工程によって、スロット収容部が成形される。コイルエンド部成形工程によって、第１成形型に線材を１周以上巻き付けてプレスすることでコイルエンド部が成形される。シフト部成形工程によって、スロット収容部とコイルエンド部との境界部位にシフト部が成形される。当該シフト部は所定幅以内でシフトさせるように曲げ成形されるので、渦巻き状に重ねて巻くだけでよくなる。よってスロットに固定子巻線を巻き回したり、円筒状の成形体を成形してスロットに収容したりするにあたって編み込みが不要になるので、従来よりも手間と時間を低減できる。従来の編み込んだ複数の固定子巻線と同等の構造や精度（位置精度や整列精度）になるので、同等の性能（例えば磁束やトルク等）を得ることができる。

第３の発明は、固定子（４０）において、請求項１または２に記載の固定子巻線（１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｌ）を有し、複数の前記固定子巻線は、所定の前記スロット（３１）ごとにピッチ（Ｐ）をずらし、重ねながら前記スロットに対して巻き回されることを特徴とする。

この構成によれば、複数の固定子巻線を所定のスロットごとにピッチをずらし、渦巻き状に重ねながらスロットに対して巻き回したり、円筒状の成形体を成形してスロットに収容したりするだけでよい。編み込みが不要になるので、従来よりも手間と時間を低減できる。従来の編み込んだ複数の固定子巻線と同等の構造や精度（位置精度や整列精度）になるので、同等の性能（例えば磁束やトルク等）を得ることができる。

第４の発明は、回転電機（１００）において、請求項６に記載の固定子（４０）と、回転子（８０，８０Ａ，８０Ｂ）と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、固定子の製造に従来よりも手間と時間を低減できるので、回転電機の製造も従来よりも手間と時間を低減できる。

第５の発明は、車輪（２００）において、請求項７または８に記載の回転電機（１００）を有することを特徴とする。

この構成によれば、固定子の製造に従来よりも手間と時間を低減できるので、車輪の製造も従来よりも手間と時間を低減できる。

なお、「固定子巻線（線材）」は、所定長で一本の線状部材でもよく、スロット収容部とコイルエンド部からなるコイルを複数接続して一本状にした所定長の部材でもよい。導電材を絶縁性被膜で覆うが、これ以外の形態であってもよい。断面形状は問わない。スロット収容部、コイルエンド部、クランク部位およびシフト部の成形順は問わず、結果として成形されていればよい。「クランク部位」と「シフト部」は、曲げ形状が異なるに過ぎない。所定幅は任意に設定してよく、固定子巻線（線材）の太さ（径）や固定子コアの大きさ等に応じて設定してもよい。「所定のスロット」は、０以上スロット数以下の範囲内で任意に設定してよい。「回転電機」は、回転する部位（例えば軸やシャフト等）を有する機器であれば任意である。例えば、発電機，電動機，電動発電機等が該当する。「車輪」は、回転電機やリムを含み、タイヤの有無は問わない。

巻線の構成例を模式的に示す斜視図である。 巻線の構成例を模式的に示す三面図である。 巻線の通常部を模式的に示す斜視図である。 図３の矢印Ｄａ方向からみる側面図である。 巻線の層変わり部を模式的に示す斜視図である。 図５の矢印Ｄｂ方向からみる側面図である。 通常部と層変わり部が隣り合う構成例を模式的に示す斜視図である。 図７の矢印Ｄｃ方向からみる側面図である。 第１成形型の構成例を模式的に示す平面図である。 第１成形型に対して巻線を取り付ける例を模式的に示す斜視図である。 第１成形型による第１成形後の状態を模式的に示す平面図である。 図１１を部分的に拡大して示す平面図である。 第１成形型による第２成形後の状態を模式的に示す平面図である。 第１成形型による成形後の巻線を模式的に示す平面図である。 第２成形型の構成例を模式的に示す斜視図である。 第２成形型による成形後の状態を模式的に示す斜視図である。 第２成形型による成形後の状態を模式的に示す斜視図である。 巻線を重ねる過程を模式的に示す斜視図である。 巻線を重ねる過程を模式的に示す斜視図である。 巻線を重ねる過程を模式的に示す斜視図である。 全ての巻線を重ねた後の状態を模式的に示す斜視図である。 第３成形型の構成例を模式的に示す平面図である。 ティース部とピース本体を収容した状態を模式的に示す平面図である。 さらに巻線を収容した状態を模式的に示す斜視図である。 図２４を部分的に拡大して示す平面図である。 固定子鉄心の構成例を模式的に示す断面図である。 回転子の構成例を模式的に示す平面図である。 回転電機を含む車輪の構成例を模式的に示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的に接続することを意味する。各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示しているとは限らない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。

〔巻線の構成例〕
巻線の構成例について図１〜図８を参照しながら説明する。図１と図２に示す巻線１０は、固定子巻線の一部（コイル部やコイルとも呼ぶ）であって、固定子の両端面からそれぞれコイルエンド部が突出する部位を示す。巻線１０は、電流を流すことができれば材料を問わず、スロット収容部１１，シフト部１２，コイルエンド部１４などを有する。

スロット収容部１１は、ティース部３０相互間に設けられるスロット３１に収容される部位である（図２４，図２５を参照）。コイルエンド部１４は、スロット３１に収容されずに固定子鉄心７０（図２６を参照）の端面から突出する部位であって、クランク部位１３を備える。クランク部位１３は、所定幅Ｌａ（図２を参照）でクランク状に成形される部位である。シフト部１２は、スロット収容部１１とコイルエンド部１４との境界部位に備えられ、シフト幅Ｌｂ，Ｌｃ（所定幅Ｌａ以内；Ｌｂ≦Ｌａ，Ｌｃ≦Ｌａ）でシフトさせるように曲げ成形される部位である。

図２の例では、シフト幅Ｌｂとシフト幅Ｌｃでシフトさせている。所定幅Ｌａとシフト幅Ｌｂ，Ｌｃは任意に設定してよい。例えば、シフト幅Ｌｂ，Ｌｃを所定幅Ｌａの１／２となるように設定すると、図２の右下側に示すようにコイルエンド部１４の両端から延びる２つのスロット収容部１１を同じ層で維持される。「層」は、スロット３１内に重ねて収容される巻線１０の階層（周回）である。層数は、内径側から外径側に向かって増やしたり、外径側から内径側に向かって増やしたりする。２つのスロット収容部１１について、「同じ層」はともにＮ層に収容されることを意味し、「異なる層」はＮ層とＮ±１層で異ならせて収容されることを意味する。なお、所定幅Ｌａに対するシフト幅Ｌｂ，Ｌｃの比は、１／２以外の比（例えば１／４，１／３，２／３等）でもよい。

巻線１０には、コイルエンド部１４から延びるスロット収容部１１が同じ層になるようにシフト部１２が成形されるコイル部１０Ａや、コイルエンド部１４から延びるスロット収容部１１が異なる層になるようにシフト部１２が成形されるコイル部１０Ｂを含む。コイル部１０Ａの一例を図３と図４に示し、コイル部１０Ｂの一例を図５と図６に示す。

図４に示すコイル部１０Ａは、コイルエンド部１４の両端に設けられるシフト部１２の曲げ方向（矢印Ｄ１方向）が、クランク部位１３の曲げ方向（矢印Ｄ２方向）と逆方向に曲げて成形される。矢印Ｄ１方向や矢印Ｄ２方向は、図２６，図２８に示す軸線方向ＡＸに相当する。この成形によって、スロット収容部１１はスロット３１の同じ層（Ｎ層）に収容することができる。すなわち、巻き回しを同じ層で維持することができる。図４において、クランク部位１３を挟んでコイルエンド部１４の両端に連なるシフト部１２は「第１シフト部」に相当する。

図６に示すコイル部１０Ｂは、コイルエンド部１４の両端に設けられるシフト部１２の曲げ方向（矢印Ｄ３方向）が、クランク部位１３の曲げ方向（矢印Ｄ４方向；矢印Ｄ３方向とは逆方向）と同じ方向に曲げて成形される。矢印Ｄ３方向や矢印Ｄ４方向は、図２６，図２８に示す軸線方向ＡＸに相当する。この成形によって、一方のスロット収容部１１をスロット３１のＮ層に収容し、他方のスロット収容部１１をスロット３１のＮ±１層に収容することができる。すなわち、巻き回しの層を変えることができる。図６において、クランク部位１３を挟んでコイルエンド部１４の両端に連なるシフト部１２は「第２シフト部」に相当する。

図５と図６に示すコイル部１０Ｂの両端に、図３と図４に示すコイル部１０Ａを成形する例を図７と図８に示す。図８に示すように、左側のコイル部１０ＡはＮ層であるが、中側のコイル部１０ＢによってＮ層からＮ±１層に変わり、右側のコイル部１０ＡはＮ±１層になる。なお、図６と図８に示すＮ層とＮ±１層は、分かり易くするために所定の間隔を設けているが、当該所定の間隔はゼロ（すなわち密着）を含む。

次に上述した巻線１０（コイル部１０Ａやコイル部１０Ｂを含む）の製造について、図９〜図１７を参照しながら説明する。巻線１０の製造は、図９に示す第１成形型２１や、図１５に示す第２成形型２２を含む製造装置で行う。当該製造装置は、スロット収容部成形工程、コイルエンド部成形工程、クランク部位成形工程、シフト部成形工程による製造方法を実現する装置でもある。各工程は順不同で行ってよいが、順番に説明する。

〔スロット収容部成形工程とコイルエンド部成形工程〕
本形態では、第１成形型２１を用いて、スロット収容部成形工程とコイルエンド部成形工程を行う。スロット収容部成形工程はスロット収容部１１を成形する工程であり、コイルエンド部成形工程はコイルエンド部１４を成形する工程である。

図９に示す第１成形型２１は、外周側成形型２１ａ，２１ｃや、内周側成形型２１ｂ，２１ｄなどを有する。これらの成形型は、スロット収容部１１やコイルエンド部１４を成形する形状に製作されている。外周側成形型２１ａと内周側成形型２１ｂの組は、径方向（矢印Ｄ５方向）に移動可能に構成され、一方がパンチに相当し、他方がダイに相当する。外周側成形型２１ｃと内周側成形型２１ｄの組もまた、径方向（矢印Ｄ５方向）に移動可能に構成され、一方がパンチに相当し、他方がダイに相当する。

外周側成形型２１ａおよび内周側成形型２１ｂの組は、「スロット収容部成形部材」と「コイルエンド部成形部材」に相当する。同様に、外周側成形型２１ｃおよび内周側成形型２１ｄの組もまた、「スロット収容部成形部材」と「コイルエンド部成形部材」に相当する。外周側成形型２１ａおよび内周側成形型２１ｂの組と、外周側成形型２１ｃおよび内周側成形型２１ｄの組は、成形する目的形状が異なるに過ぎない。

まず図１０に示すように、外周側成形型２１ａと内周側成形型２１ｂの間、外周側成形型２１ｃと内周側成形型２１ｄの間は、巻線１０が入るだけの間隔が空けられる。間隔が空けられる状態で、巻線１０を収容して巻き回す。図１０では予め円形状に巻き回してから矢印Ｄ６に沿って収容する例を示すが、収容しながら巻き回してもよい。巻き回しの周回数は任意に設定してよい。１周未満でもよく、１周以上でもよい。

巻線１０を収容した後は、外周側成形型２１ａと内周側成形型２１ｂを相対的に狭めてプレスし、外周側成形型２１ｃと内周側成形型２１ｄを相対的に狭めてプレスすると、図１１と図１２に示すように成形される。このプレスによって、巻線１０の径方向に凹凸形状が成形される（図１２を参照）。この凹凸形状はコイルエンド部１４に含まれる。

プレスした後は、外周側成形型２１ａおよび内周側成形型２１ｂの組と、外周側成形型２１ｃおよび内周側成形型２１ｄの組をそれぞれ中心方向（内側に向かう径方向）に向かって移動させる。ただし図１３に示すように、外周側成形型２１ａおよび内周側成形型２１ｂが、外周側成形型２１ｃおよび内周側成形型２１ｄよりも中心寄りに位置するように移動させる。図示しないが、外径方向（外側に向かう径方向）に移動させてもよく、中心方向と外径方向を組み合わせて移動させてもよい。

上述した成形型の移動量の相違によって、スロット収容部１１とコイルエンド部１４が成形される。成形後の巻線１０を図１４に示す。図１４に示す巻線１０は、１層（１周）分の成形例を示し、両端部は接続に用いられる端子部１０ｔである。図示しないが、図１０に示す巻線１０を複数回巻き回す場合には、２層（２周）以上が成形される。本形態における現段階では、まだシフト部１２やクランク部位１３が成形されていない。

〔クランク部位成形工程とシフト部成形工程〕
本形態では、第２成形型２２を用いて、クランク部位成形工程とシフト部成形工程を行う。クランク部位成形工程はクランク部位１３を成形する工程であり、シフト部成形工程はシフト部１２を成形する工程である。

図１５に示す第２成形型２２は、パンチ２２ａやダイ２２ｂなどを有し、クランク部位１３とシフト部１２を成形する形状に製作されている。パンチ２２ａおよびダイ２２ｂは、「クランク部位成形部材」と「シフト部成形部材」に相当する。

まず、第２成形型２２の所定面（図１５では上面）に図１４の巻線１０を置く。この状態でパンチ２２ａとダイ２２ｂを相対的に狭めてプレスすると（矢印Ｄ７方向や矢印Ｄ８方向）、図１６のようになる。プレス後にパンチ２２ａを外すと、図１７に示すように巻線１０にクランク部位１３とシフト部１２が成形される。こうして、スロット収容部１１，シフト部１２，コイルエンド部１４などを有する巻線１０が製造される。

〔巻線体の製造例〕
上述した巻線１０を複数本用いて、巻線体を成形する例について図１８〜図２１を参照しながら説明する。本形態では、巻線１０をＵ相として用いるＵ相巻線１０Ｕ、巻線１０をＶ相として用いるＶ相巻線１０Ｖ、巻線１０をＷ相として用いるＷ相巻線１０Ｗを用いて巻線体１０Ｌ（図２１を参照）を製造する例について明する。なお図１９と図２０に示すピッチＰは、所定のスロット数（１以上で任意に設定する）に対応する間隔である。本形態では分かり易くするために、ピッチＰを「１」とする例について説明する。

図１８に示すＵ相巻線１０Ｕに対して、Ｗ相巻線１０Ｗを重ねると図１９に示すような状態になる。Ｕ相巻線１０ＵとＶ相巻線１０Ｖは、ピッチＰだけずらす。図１９に示すＵ相巻線１０ＵおよびＶ相巻線１０Ｖに対して、さらにＷ相巻線１０Ｗを重ねると図２０に示すような状態になる。

図２０に示すように重ねた状態のまま、渦巻き状に複数層（２層以上で任意に設定；例えば４層や８層等）となるように巻き回すと、図２１に示す巻線体１０Ｌが製造される。この渦巻き状は、コイル部１０Ｂによって層が段差状に変わってゆく形態である（図５，図７，図８を参照）。巻き回しは、加工機で行ってもよく、手作業で行ってもよい。Ｕ相巻線１０Ｕ，Ｖ相巻線１０Ｖ，Ｗ相巻線１０Ｗは、それぞれ１本以上で任意に設定してよい。通常は同じ本数を設定するが、異なる本数を設定してもよい。

図２１に示す巻線体１０Ｌは、隣り合うスロット収容部１１の相互間に空間が確保され、当該空間には後述するティース部３０（図２４，図２５を参照）が入る。Ｕ相巻線１０Ｕ，Ｖ相巻線１０Ｖ，Ｗ相巻線１０Ｗの各端部である端子部１０ｔが一箇所にまとまるように設定するとよい。こうすれば、端子部１０ｔどうしの接続や、端子部１０ｔと外部機器（例えばＥＣＵや制御装置等）との接続が行い易くなる。また、巻線１０を用いたΔ結線とＹ結線の変更も行い易い。

〔固定子（ステータ）の製造例〕
上述のようにして成形される巻線１０や巻線体１０Ｌを有する固定子４０（図２６を参照）の製造方法について、図２２〜図２６を参照しながら説明する。当該製造方法は、配置工程，巻回工程，成形固定工程などを有する。各工程は、特に明記しない限り、順不同で行ってよい。

配置工程は、第３成形型２３に対して、センターピース６０や、当該センターピース６０の周縁に沿って一以上のティース部３０などを配置する。センターピース６０は支軸９０（図２８を参照）に固定するための部位であり、成形する材料を問わない。ティース部３０は回転子８０（図２８を参照）との間で磁束を流す部位であり、複数の磁性鋼板（磁性薄板を含む）を積層する積層体で成形してもよく、単体で成形してもよい。

図２２に示す第３成形型２３は、一以上で所定数の収容部２３ａや、突起部２３ｂ，２３ｃなどを有する。収容部２３ａは、ティース部３０を配置して収容する部位である。収容部２３ａの数はティース部３０の数と同じである。ティース部３０の数（Ｓｃ）は、相数（Ｐｈ）と極数（Ｐｏ）とを乗算した数以上（すなわちＳｃ≧Ｐｈ×Ｐｏ）で設定する。この設定によれば、相数に応じた回転子８０（図２７，図２８を参照）の回転制御を行うことができる。突起部２３ｂは必要に応じて設けられ、例えば配線用の穴として用いる。突起部２３ｃは、センターピース６０の軸穴６３と同心軸上にあり、支軸９０を通す貫通孔８３（図２７，図２８を参照）になる。図２３には、センターピース６０やティース部３０を収容部２３ａに配置した後の第３成形型２３を示す。

巻回工程は、収容部２３ａに収容した複数のティース部３０に対して巻線１０の巻回（巻き回すこと）を行ったり、同じく複数のティース部３０に対して図２１に示すように製造された巻線体１０Ｌを挿入したりする。ティース部３０と巻線１０の間にインシュレータ４１を介在させてもよく、介在させなくてもよい。巻線１０や巻線体１０Ｌは、相数（例えば二相，三相，六相等）に応じた本数で巻き回す。図２４と図２５には、巻回した後の巻線体１０Ｌ，ティース部３０，センターピース６０などを示す。ただし分かり易くするために、図２４では第３成形型２３の図示を省略している。同様にして、図２５では第３成形型２３やインシュレータ４１の図示を省略している。

成形固定工程は、配置工程と巻回工程の後に行われる。当該成形固定工程は、溶融物を第３成形型２３に入れて、巻線体１０Ｌ，センターピース６０，ティース部３０を一体化して固定する。溶融物の材料は任意に設定してよいが、本形態では樹脂５０を用いる。樹脂５０が固形化した後に第３成形型２３から外すと、図２６に示す固定子４０が製造される。固定子４０は、固定子鉄心７０，巻線体１０Ｌ，インシュレータ４１などを有する。固定子鉄心７０は、センターピース６０や複数のティース部３０などを有する。センターピース６０は、ピース本体６１や、ピース本体６１に設けた軸穴６３などを有する。穴６２は必要に応じて設けてよい。巻線１０を巻き回す対象となるティース部３０の面を覆う樹脂５０は、インシュレータの役割をも担う。

〔回転子（ロータ）の構成例〕
回転子８０（回転子８０Ａと回転子８０Ｂ）の構成例について、図２７を参照しながら説明する。なお、回転子８０Ａと回転子８０Ｂは同等に構成してよいので、以下では回転子８０Ａを代表して説明する。

図２７に示すように、回転子８０Ａは回転子鉄心８２や複数の磁石８１などを有する。回転子鉄心８２は任意の形状で成形可能であるが、本形態では円板状（円盤状）に成形している。この回転子鉄心８２は、支軸９０（図２８を参照）と同心軸上にあり、支軸９０よりも径が大きい貫通孔８３（軸孔）を有する。複数の磁石８１は板状に成形された磁性体であり、図示するように外周の周縁に沿ってタイル状に配置して固定される。各磁石８１の固定は、回転子鉄心８２の周縁部に直接行ってもよく、当該周縁部の内周側に成形されたボス（図示せず）に対して行ってもよい。固定手段は任意であり、例えばボルトやネジ等の締結部材を用いる締結や、母材を溶かすことでハンダ付けやアーク溶接等を行う接合、接着剤を用いる接着などが該当する。隣り合う磁石８１どうしを磁気的に分離するため、ギャップが設けられる。

〔回転電機と車輪の構成例〕
上述のように構成される固定子４０を含む回転電機１００と、当該回転電機１００を備える車輪２００の構成例を図２８に示す。

図２８の回転電機１００は、図２４に示す固定子４０や、図２７に示す回転子８０（８０Ａ，８０Ｂ）などを有する。固定子４０と回転子８０は、軸線方向ＡＸ（アキシャル方向）にギャップＧ２を介して対向する。ギャップＧ２の間隔は任意に設定してよいが、外力を受けて回転子８０が変形してもティース部３０と磁石８１が接触しないような値を設定するのが望ましい。図示しないが、一の固定子４０と一の回転子８０で回転電機１００を構成してもよい。また、径方向ＲＹ（ラジアル方向）にギャップを介して固定子（固定子４０に相当する）と回転子（回転子８０に相当する）を対向させて回転電機１００を構成してもよい。

図２８に示す車輪２００は、上述した回転電機１００のほかにホイールリム８４などを有する。タイヤ１１０の有無は問わない。回転電機１００を構成する支軸９０は車軸に相当し、回転子８０はホイールキャップを兼ねる。ホイールリム８４は、図２８に示すように一方または双方の回転子８０と一体成形してもよく、別体に成形したうえで固定してもよい。回転子８０と支軸９０の間には、ベアリング９１（９１Ａ，９１Ｂ）が介在される。この構成によって、回転子８０は支軸９０に対して回転自在に支持される。

タイヤ１１０はホイールリム８４に取り付けられ、図２８の例ではチューブレスタイヤを示す。制御装置（例えばＥＣＵ等）から伝達される制御信号に基づいて回転電機１００が作動し、回転子８０とともにタイヤ１１０が径方向ＲＹ（ラジアル方向）に沿って回転する。よって、車輪２００を自動車（車輪数を問わない）の駆動輪として用いることができる。なお、制御装置は車輪２００の内部に備えてもよく、車輪２００の外部（例えば車両等）に備えてもよい。

巻線体１０Ｌは高密度で巻き回すことができるので、ティース部３０とホイールリム８４の隙間が少なくても確実に巻き回すことができる。逆に言えば、同じ剛性で成形されるティース部３０とホイールリム８４の隙間を従来よりも狭めることができる。

車輪２００が回転している時（例えば自動車の走行時）には、凹凸のある路面に接したり、障害物等に接触したりする場合がある。この場合において図２８に示すように成形される回転子８０（８０Ａ，８０Ｂ）は、路面や障害物等から支軸９０に向かう方向に外力を受ける。このような外力を受けても、回転子８０Ａは左方向に変形し、回転子８０Ｂは右方向に変形する。このように外力を受けて回転子８０Ａ，８０Ｂは非接触方向に変形するので、ティース部３０と磁石８１とが接触する事態を防止できる。

〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。

上述した実施の形態では、第１成形型２１を用いてスロット収容部成形工程とコイルエンド部成形工程を行うことでスロット収容部１１とコイルエンド部１４を成形した後（図１１〜図１４を参照）、第２成形型２２を用いてクランク部位成形工程とシフト部成形工程を行うことでクランク部位１３とシフト部１２を成形する構成とした（図１５〜図１７を参照）。この形態に代えて、クランク部位成形工程とシフト部成形工程を行うことでクランク部位１３とシフト部１２を成形した後、スロット収容部成形工程とコイルエンド部成形工程を行うことでスロット収容部１１とコイルエンド部１４を成形する構成としてもよい。この場合は、第１成形型２１と第２成形型２２とは異なる成形型を用いる。また、スロット収容部成形工程，コイルエンド部成形工程，クランク部位成形工程，シフト部成形工程について各工程に応じた成形型を用いて対応する部位を成形する構成としてもよい。この場合は、複数の部位を同時に成形してもよく、時間的に前後して成形してもよい。要するに、図１や図２等に示す巻線１０を成形できればよい。成形するための型や順番が相違するに過ぎないので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、コイルエンド部１４は径方向ＲＹに対して１段の階段形状を成形する構成とした（図１や図２等を参照）。この形態に代えて、２段以上の階段形状を成形する構成としてもよい。階段形状の段数が相違するに過ぎないので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、スロット収容部１１やシフト部１２は直線状に成形する構成とした（図１や図２等を参照）。この形態に代えて、曲線状に成形してもよく、直線と曲線を組み合わせた合成形状に成形してもよい。形状が相違するに過ぎないので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、軸線方向ＡＸからみるティース部３０の側面形状は、外径側が広がり、内径側が狭くなるように成形する構成とした（図２５を参照）。この形態に代えて、外径側と内径側が同じ幅となるようにティース部３０を成形してもよい。その他、外径側が狭くなり、内径側が広がるように成形してもよい。ティース部３０の側面形状が相違するに過ぎないので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、径方向ＲＹからみるティース部３０の側面形状は、四角形状で成形する構成とした（図２６，図２８を参照）。この形態に代えて、外径側が内径側よりも幅広となる台形状に成形してもよい。その他の形状（四角形状や台形状を除く多角形状、楕円形状を含む円形状、複数の形状を合成した合成形状など）で成形してもよい。ティース部３０の側面形状が相違するに過ぎないので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、ティース部３０は巻線１０と接触し得る角部をインシュレータ４１で覆う構成とした（図２６，図２８を参照）。この形態に代えて、巻線１０と接触し得る一以上の角部を丸める構成としてもよく、角部を面取りする構成としてもよい。丸められた角部や面取りされた角部は、覆うインシュレータ４１の強度を低くしてもよく、インシュレータ４１で覆わなくてもよい。丸める角部や面取りする角部が増えるにつれて、インシュレータ４１を薄くでき、巻線１０を太くすることができる。したがって、巻線１０の占積率を従来よりも向上させ、性能を向上させることができる。

上述した実施の形態では、固定子鉄心７０は、センターピース６０とティース部３０を樹脂５０で一体成形する構成とした（図２６を参照）。この形態に代えて、樹脂５０以外の材料（例えばアルミニウムなどの金属や、ステンレスなどの合金等）で一体成形する構成としてもよい。センターピース６０の外周縁にティース部３０の一部（例えば積層体を構成する磁性鋼板等）または全部（単体）を成形してもよい。センターピース６０とティース部３０を別体で成形し、固定手段で両者を固定する構成としてもよい。いずれの構成にせよ、固定子鉄心７０の構造が相違するに過ぎないので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、回転電機１００を自動車の駆動輪である車輪２００に適用した（図２８を参照）。この形態に代えて、自動車以外の輸送機器（例えば自転車の駆動輪、機関車や電車の駆動輪、船舶のプロペラなど）に適用することもできる。対象となる輸送機器の相違に過ぎないので、上述した実施の形態と同様の作用効果が得られる。

〔他の発明の態様〕
以上では発明の実施の形態について説明したが、当該実施の形態には特許請求の範囲に記載した発明の態様だけでなく他の発明の態様を含む。この発明の態様を以下に列挙するとともに、必要に応じて関連説明を行う。

〔態様１〕
固定子鉄心（７０）に設けられる複数のスロット（３１）に対して巻き回される固定子巻線（１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｌ）を製造する固定子巻線の製造装置（２１，２２）において、
前記スロットに収容されるスロット収容部（１１）を成形するスロット収容部成形部材（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）と、
前記スロットに収容されずに前記固定子鉄心の端面から突出するコイルエンド部（１４）を成形するコイルエンド部成形部材（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）と、
前記コイルエンド部に所定幅（Ｌａ）でクランク状に曲げてクランク部位（１３）を成形するクランク部位成形部材（２２ａ，２２ｂ）と、
前記スロット収容部と前記コイルエンド部との境界部位に備えられ、前記所定幅以内でシフトさせるように曲げられるシフト部（１２）を成形するシフト部成形部材（２２ａ，２２ｂ）と、を有することを特徴とする固定子巻線の製造装置。

〔態様１の関連説明〕
態様１の構成によれば、シフト部成形部材（第２成形型２２；パンチ２２ａおよびダイ２２ｂに相当する）によって、スロット収容部１１とコイルエンド部１４との境界部位にシフト部１２が成形される。当該シフト部１２は所定幅Ｌａ以内でシフトさせるように曲げ成形されるので、渦巻き状に重ねて巻くだけでよくなる。よってスロット３１に固定子巻線１０を巻き回したり、円筒状の巻線体１０Ｌを成形してスロット３１に収容したりするにあたって編み込みが不要になるので、従来よりも手間と時間を低減できる。従来の編み込んだ複数の固定子巻線１０と同等の構造や精度（位置精度や整列精度）になるので、同等の性能（例えば磁束やトルク等）を得ることができる。

上述した実施の形態および他の実施の形態によれば、以下に示す各効果を得ることができる。

（１）固定子巻線１０において、スロット３１に収容されるスロット収容部１１と、スロット３１に収容されずに固定子鉄心７０の端面から突出し、所定幅Ｌａでクランク状に成形されるクランク部位１３を備えるコイルエンド部１４と、スロット収容部１１とコイルエンド部１４との境界部位に備えられ、所定幅Ｌａ以内でシフトさせるように曲げ成形されるシフト部１２とを有する構成とした（図１，図２，図２６を参照）。この構成によれば、シフト部１２は所定幅Ｌａ以内でシフトさせるように曲げ成形されるので、渦巻き状に重ねて巻くだけでよくなる。よって従来のような編み込みが不要になるので、従来よりも手間と時間を低減できる。また、従来の編み込んだ固定子巻線と同等の構造や精度になるので、同等の性能を得ることができる。

（２）巻線１０の一部をなすコイル部１０Ａのシフト部１２は、クランク部位１３の曲げ方向とは逆方向に曲げてシフトさせる構成とした（図３，図４を参照）。この構成によれば、コイルエンド部１４の両端から延びる２つのスロット収容部１１を同じ層で維持することができる。

（３）巻線１０の一部をなすコイル部１０Ｂのシフト部１２は、層ごとにクランク部位１３の曲げ方向と同じ方向に曲げてシフトさせる構成とした（図５，図６を参照）。この構成によれば、コイルエンド部１４の両端から延びる２つのスロット収容部１１を異なる層に変えることができる。

（４）固定子巻線１０の製造方法において、スロット３１に収容されるスロット収容部１１を成形するスロット収容部成形工程と、スロット３１に収容されずに固定子鉄心７０の端面から突出するコイルエンド部１４を成形するコイルエンド部成形工程と、コイルエンド部１４に所定幅Ｌａでクランク状に曲げてクランク部位１３を成形するクランク部位成形工程と、スロット収容部１１とコイルエンド部１４との境界部位に備えられ、所定幅Ｌａ以内でシフトさせるように曲げられるシフト部１２を成形するシフト部成形工程とを有する構成とした（図１１〜図１３，図１５〜図１７を参照）。この構成によれば、シフト部成形工程によって、スロット収容部１１とコイルエンド部１４との境界部位にシフト部１２が成形される。当該シフト部１２は所定幅Ｌａ以内でシフトさせるように曲げ成形されるので、渦巻き状に重ねて巻くだけでよくなる。よってスロット３１に固定子巻線１０を巻き回したり、円筒状の成形体を成形してスロット３１に収容したりするにあたって編み込みが不要になるので、従来よりも手間と時間を低減できる。従来の編み込んだ複数の固定子巻線１０と同等の構造や精度になるので、同等の性能を得ることができる。

（５）コイルエンド部成形工程は、第１成形型２１に線材を１周以上巻き付けてプレスすることでコイルエンド部１４を成形し、スロット収容部成形工程は、第１成形型２１のうちで一部の第１成形型２１を移動させることでスロット収容部１１を成形する構成とした（図１１〜図１３を参照）。この構成によれば、第１成形型２１を用いてコイルエンド部１４とスロット収容部１１を成形することができる。

（６）シフト部成形工程は、巻線１０の一部をなすコイル部１０Ａのシフト部１２について、第２成形型２２を用いてクランク部位１３の曲げ方向とは逆方向に曲げてシフトさせる構成とした（図３，図４，図１５〜図１７を参照）。この構成によれば、コイルエンド部１４の両端から延びる２つのスロット収容部１１が同じ層となるように成形することができる。

（７）シフト部成形工程は、巻線１０の一部をなすコイル部１０Ｂのシフト部１２について、第２成形型２２を用いてクランク部位１３の曲げ方向と同じ方向に曲げてシフトさせる構成とした（図５，図６，図１５〜図１７を参照）。この構成によれば、コイルエンド部１４の両端から延びる２つのスロット収容部１１が異なる層となるように成形することができる。

（８）固定子４０は、固定子巻線１０を有し、複数の固定子巻線１０は、所定のスロット３１ごとにピッチをずらし、重ねながらスロット３１に対して巻き回される構成とした（図１８〜図２０を参照）。この構成によれば、複数の固定子巻線１０を所定のスロット３１ごとにピッチをずらし、渦巻き状に重ねながらスロット３１に対して巻き回したり、円筒状の成形体を成形してスロット３１に収容したりするだけでよい。編み込みが不要になるので、従来よりも手間と時間を低減できる。従来の編み込んだ複数の固定子巻線１０と同等の構造や精度になるので、同等の性能を得ることができる。

（９）回転電機１００は、固定子４０と、回転子８０，８０Ａ，８０Ｂとを有する構成とした（図２８を参照）。この構成によれば、固定子４０の製造に従来よりも手間と時間を低減できるので、回転電機１００の製造も従来よりも手間と時間を低減できる。

（１０）一の固定子４０に対して軸線方向ＡＸ（アキシャル方向）にギャップＧを挟んで複数の回転子８０，８０Ａ，８０Ｂを対向させた構成とした（図２８を参照）。この構成によれば、固定子４０の製造に従来よりも手間と時間を低減できるので、アキシャルギャップ型の回転電機１００の製造も従来よりも手間と時間を低減できる。

（１１）車輪２００は、回転電機１００を有する構成とした（図２８を参照）。この構成によれば、固定子４０の製造に従来よりも手間と時間を低減できるので、車輪２００の製造も従来よりも手間と時間を低減できる。

１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｌ） 固定子巻線
１１ スロット収容部
１２ シフト部
１３ クランク部位
１４ コイルエンド部
３１ スロット
４０ 固定子
７０ 固定子鉄心
８０（８０Ａ，８０Ｂ） 回転子
１００ 回転電機
２００ 車輪
Ｌａ 所定幅

Claims (9)

1. 固定子鉄心（７０）に設けられる複数のスロット（３１）に対して巻き回される固定子巻線（１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｌ）において、
   前記スロットに収容されるスロット収容部（１１）と、
   前記スロットに収容されずに前記固定子鉄心（７０）の端面から突出し、所定幅（Ｌａ）でクランク状に曲げ成形されるクランク部位（１３）を備えるコイルエンド部（１４）と、
   前記スロット収容部と前記コイルエンド部の両端との境界部位にそれぞれ備えられ、前記所定幅以内でシフトさせるように曲げ成形されるシフト部（１２）とを有し、
   前記シフト部は、第１シフト部と、第２シフト部とを有し、
   前記第１シフト部は、前記クランク部位を挟んで前記コイルエンド部の両端に連なる前記スロット収容部が同じ層に収容されるとき、双方ともに前記クランク部位の曲げ方向とは逆方向に曲げてシフトされ、
   前記第２シフト部は、前記クランク部位を挟んで前記コイルエンド部の一端に連なる前記スロット収容部と他端に連なる前記スロット収容部とが異なる層に収容されるとき、双方ともに前記クランク部位の曲げ方向と同じ方向に曲げてシフトされていることを特徴とする固定子巻線。
2. 前記シフト部は、前記所定幅の１／２のシフト幅（Ｌｂ，Ｌｃ）で曲げてシフトされていることを特徴とする請求項１に記載の固定子巻線。
3. 固定子鉄心（７０）に設けられる複数のスロット（３１）に対して巻き回される固定子巻線（１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｌ）の製造方法において、
   前記スロットに収容されるスロット収容部（１１）を成形するスロット収容部成形工程と、
   第１成形型（２１）に線材を１周以上巻き付けてプレスすることで、前記スロットに収容されずに前記固定子鉄心の端面から突出するコイルエンド部（１４）を成形するコイルエンド部成形工程と、
   前記コイルエンド部に所定幅（Ｌａ）でクランク状に曲げてクランク部位（１３）を成形するクランク部位成形工程と、
   前記スロット収容部と前記コイルエンド部との境界部位に備えられ、前記所定幅以内でシフトさせるように曲げられるシフト部（１２）を成形するシフト部成形工程とを有し、
   前記スロット収容部成形工程は、前記第１成形型のうちで一部の第１成形型を移動させることで前記スロット収容部を成形することを特徴とする固定子巻線の製造方法。
4. 前記シフト部成形工程は、前記固定子巻線（１０Ａ）の前記シフト部について、第２成形型（２２）により前記クランク部位の曲げ方向とは逆方向に曲げてシフトさせることを特徴とする請求項３に記載の固定子巻線の製造方法。
5. 前記シフト部成形工程は、前記固定子巻線（１０Ｂ）の前記シフト部について、第２成形型（２２）により前記クランク部位の曲げ方向と同じ方向に曲げてシフトさせることを特徴とする請求項３または４に記載の固定子巻線の製造方法。
6. 請求項１または２に記載の固定子巻線（１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｌ）を有し、
   複数の前記固定子巻線は、所定の前記スロット（３１）ごとにピッチ（Ｐ）をずらし、重ねながら前記スロットに対して巻き回されることを特徴とする固定子（４０）。
7. 請求項６に記載の固定子（４０）と、回転子（８０，８０Ａ，８０Ｂ）と、を有することを特徴とする回転電機（１００）。
8. 一の前記固定子に対して軸線方向（ＡＸ）にギャップ（Ｇ）を挟んで複数の前記回転子を対向させたことを特徴とする請求項７に記載の回転電機。
9. 請求項７または８に記載の回転電機（１００）を有することを特徴とする車輪（２００）。

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