JP7254140B1

JP7254140B1 - 回転電機

Info

Publication number: JP7254140B1
Application number: JP2021163245A
Authority: JP
Inventors: 宏紀立木; 淳平安冨
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-10-04
Filing date: 2021-10-04
Publication date: 2023-04-07
Anticipated expiration: 2041-10-04
Also published as: JP2023054419A; US20230108657A1; CN115940465A

Abstract

【課題】製造が容易で、かつ小型化を実現する回転電機を提供する。【解決手段】コイルエンド部（２１３）の頂部に電機子鉄心（１１）の径方向に変位するクランク部（２１９）を設け、第１のコイル導体部（２１１）とクランク部（２１９）とを、電機子鉄心の軸方向の端面に対して傾斜する第１の斜辺部（２１７）により接続し、第２のコイル導体部（２１２）とクランク部（２１９）とを、電機子鉄心（１１）の軸方向の端面に対して傾斜する第２の斜辺部（２１８）により接続し、第１の斜辺部（２１７）と第２の斜辺部（２１８）とのうちの少なくとも一方に、クランク部（２１９）に接続されるまでの間に電機子鉄心の径方向の外側に湾曲する湾曲部の基点となる変曲点（Ａ、Ｂ）を備えた回転電機。【選択図】図５

Description

本願は、回転電機に関するものである。

電動機、発電機などの回転電機は、多くの場合、小型、高出力であることが求められている。回転電機において、固定子鉄心のスロットに挿入されたコイル同士を接続するコイルエンドは、電磁気学的には回転電機の動作に関与するものではなく、回転電機を小型化するうえで、このコイルエンドを可能な限り小型化することが重要である。このコイルエンドを小型化するにあたり、従来、たとえば特許文献１、特許文献２に開示されているように、スロットに挿入されるコイル同士を回転電機の径方向に変位させるクランクをコイルエンドの頂部に設けて、コイルエンドの密度を上げることでコイルエンドの小型化を実現している。

ＷＯ２０２０／２４０７６２号公報ＷＯ２０１８／００３４６１号公報

特許文献１に開示されている従来の回転電機における電機子のコイルエンドは、３次元的な成形を用いて製造される必要があり、そのための金型の構成、製造方法が複雑になるため、それによる製品の管理、品質の確保が難しくなる。また、特許文献２に開示されている従来の回転電機における電機子のコイルエンドは、斜辺部にクランク(屈曲部)を設けているが、クランクの成形が複雑であり、かつ曲げ部が密集することから導線に施された被膜へのダメージが大きく、コイルエンドの絶縁不良を発生させる懸念があった。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、製造が容易で、かつ小型化を実現する回転電機を提供することを目的とする。

本願に開示される回転電機は、
環状に配置された複数のティースと、前記複数のティースを連結する環状のヨークとを備えた電機子鉄心と、
前記電機子鉄心に装着された電機子コイルと、
界磁磁極を有し、外周面部が前記電機子鉄心の内周面部に対して空隙を介して対向する回転子と、
を備えた回転電機であって、
前記電機子コイルは、断面が矩形に形成された複数の電機子コイル単体により構成され、
前記電機子コイル単体は、
隣接する前記ティースの間に形成されたスロットに、あらかじめ定められたピッチで収容される第１のコイル導体部および第２のコイル導体部と、
前記第１のコイル導体部と前記第２のコイル導体部とを接続し、前記電機子鉄心の軸方向の端部に配置されるコイルエンド部と、
を有し、
前記コイルエンド部は、
前記コイルエンド部の頂部に設けられ、前記電機子鉄心の径方向に変位するクランク部と、
前記第１のコイル導体部と前記クランク部とを接続し、前記電機子鉄心の軸方向の端面に対して傾斜する第１の斜辺部と、
前記第２のコイル導体部と前記クランク部とを接続し、前記電機子鉄心の軸方向の端面に対して傾斜する第２の斜辺部と、
を有し、
前記第１の斜辺部と前記第２の斜辺部とのうちの少なくとも一方は、前記クランク部に接続されるまでの間に、前記電機子鉄心の径方向の外側に湾曲する湾曲部の基点となる変曲点を備え、
前記湾曲部は、
前記第１のコイル導体部又は前記第２のコイル導体部から前記変曲点までの湾曲部と、
前記変曲点から前記クランク部までの湾曲部と、
により構成され、
前記第１のコイル導体部又は前記第２のコイル導体部から前記変曲点までの湾曲部の曲率と、前記変曲点から前記クランク部までの湾曲部の曲率と、は異なるように形成され、
前記変曲点から前記クランク部までの湾曲部の曲率は、記第１のコイル導体部又は前記第２のコイル導体部から前記変曲点までの湾曲部の曲率より大きくなるように構成される、
ようにしたものである。
また、本願に開示される回転電機は、
環状に配置された複数のティースと、前記複数のティースを連結する環状のヨークとを備えた電機子鉄心と、
前記電機子鉄心に装着された電機子コイルと、
界磁磁極を有し、外周面部が前記電機子鉄心の内周面部に対して空隙を介して対向する回転子と、
を備えた回転電機であって、
前記電機子コイルは、断面が矩形に形成された複数の電機子コイル単体により構成され、
前記電機子コイル単体は、
隣接する前記ティースの間に形成されたスロットに、あらかじめ定められたピッチで収容される第１のコイル導体部および第２のコイル導体部と、
前記第１のコイル導体部と前記第２のコイル導体部とを接続し、前記電機子鉄心の軸方向の端部に配置されるコイルエンド部と、
を有し、
前記コイルエンド部は、
前記コイルエンド部の頂部に設けられ、前記電機子鉄心の径方向に変位するクランク部と、
前記第１のコイル導体部と前記クランク部とを接続し、前記電機子鉄心の軸方向の端面に対して傾斜する第１の斜辺部と、
前記第２のコイル導体部と前記クランク部とを接続し、前記電機子鉄心の軸方向の端面に対して傾斜する第２の斜辺部と、
を有し、
前記第１の斜辺部と前記第２の斜辺部とのうちの少なくとも一方は、前記クランク部に接続されるまでの間に、前記電機子鉄心の径方向の外側に湾曲する湾曲部の基点となる変曲点を備え、
前記変曲点は、前記電機子鉄心の径方向の外側に位置するにしたがって、前記電機子鉄心の軸方向の端面に近づくように配置される、
ようにしたものである。

本願に開示される回転電機によれば、製造が容易で、かつ小型化を実現する回転電機が得られる。

実施の形態１による回転電機の模式図である。実施の形態1による回転電機における、電機子の斜視図である。実施の形態１による回転電機における、電機子コイル単体の斜視図である。実施の形態１による回転電機における、電機子コイル単体のコイルエンド部を回転電機の軸方向に対して直交する方向から視た模式図である。実施の形態１による回転電機における、電機子コイル単体のコイルエンド部を回転電機の軸方向から視た説明図である。実施の形態１による回転電機における、電機子コイル単体の製造方法を説明する模式図である。実施の形態１による回転電機における、電機子コイル単体の製造方法を説明する模式図である。実施の形態１による回転電機における、電機子コイル単体の製造方法を説明する模式図である。実施の形態１による回転電機における、電機子コイル単体の製造方法を説明する模式図である。実施の形態１による回転電機における、電機子コイル単体の製造方法を説明する模式図である。実施の形態１による回転電機における、電機子コイルの製造方法を説明する斜視図である。実施の形態１による回転電機における、電機子コイルのコイルエンド部を示す模式図である。実施の形態１による回転電機における、電機子コイルのコイルエンド部を説明する説明図である。実施の形態２による回転電機における、電機子の斜視図である。実施の形態２による回転電機における、電機子コイルの斜視図である。実施の形態２による回転電機における、電機子コイル単体のコイルエンド部を回転電機の軸方向に対して直交する方向から視た模式図である。実施の形態２による回転電機における、電機子コイル単体のコイルエンド部を回転電機の軸方向から視た説明図である。

実施の形態１．
以下、本願の実施の形態１による回転電機、および回転電機の製造方法について図を用いて説明する。図１は、実施の形態１による回転電機の模式図である。図１において、回転電機１００は、金属製のフレーム１０２と、金属製の端板１０３とから構成されたハウジング１１０を有する。フレーム１０２は、軸方向の一方の端部が底部１０２１により閉塞され、軸方向の他方の端部が開口された有底円筒状に形成されている。フレーム１０２の軸方向の他方の端部には、フレーム１０２の径方向の外側に突出する環状のフランジ１０２２が形成されている。フレーム１０２の底部１０２１の径方向の中央部には、第１のベアリング保持部１０２３が設けられている。

端板１０３は、軸方向の一方の端面から軸方向に突出する環状の突出部１０３１と、径方向の中央部に形成された第２のベアリング保持部１０３２と、を備えている。端板１０３は、環状の突出部１０３１がフレーム１０２の開口部から内部に挿入されるとともに、フランジ１０２２の軸方向端面に端板１０３の周縁部が当接して、フレーム１０２に固定されている。開口したフレーム１０２の軸方向の他方の端部は、フレーム１０２に固定された端板１０３により閉塞されている。環状の突出部１０３１の外周面は、フレーム１０２の内周面に当接している。

固定子としての電機子１０は、複数の電磁鋼板を軸方向に積層して中空の円筒状に構成された電機子鉄心１１と、電機子鉄心１１の内周側に開口する複数のスロットに挿入された電機子コイル２と、を備えている。電機子鉄心１１は、フレーム１０２の内周面に嵌合され、フレーム１０２に固定されている。

回転子１０５は、回転子軸１０６と、回転子軸１０６に固定された回転子鉄心１０７と、回転子鉄心１０７に固定された複数個の永久磁石１０８と、を備えている。複数個の永久磁石１０８は、回転子鉄心１０７の外周面側に、回転子鉄心１０７の周方向に予め定められたピッチで埋設され、界磁磁極を構成する。

回転子軸１０６の軸方向の一方の端部は、第１のベアリング保持部１０２３に保持された第１のベアリング１０４１により、回動自在に支持されている。回転子軸１０６の軸方向の他方の端部は、第２のベアリング保持部１０３２に保持された第２のベアリング１０４２により、回動自在に支持されている。回転子鉄心１０７の外周面は、予め定められた寸法の空隙を介して、電機子鉄心１１の内周面に対向している。

電機子コイル２に電力を供給する給電線３は、電機子コイル２から突出部１０３１の径方向の内側で軸方向に延び、端板１０３に設けられた貫通穴１０３３を介して回転電機１００の外部に臨む給電端子３１を備える。給電端子３１は、インバータ等の電源にネジ止め等により機械的、かつ電気的に接続される。

なお、回転子１０５は、永久磁石式回転子に限定されるものではなく、絶縁していない回転子導体を、回転子鉄心のスロットに収納し、回転子導体の両側を短絡環で短絡したかご形回転子、あるいは絶縁した回転子コイルを回転子鉄心のスロットに装着したコイル形回転子などを用いてもよい。

図２は、実施の形態1による回転電機における、電機子の斜視図である。図２において、電機子１０は、電機子鉄心１１と、電機子コイル２と、を備えている。電機子鉄心１１は、内周部に放射状に並んで形成された複数のティース７１と、隣接するティース７１とティース７１との間に形成された複数のスロット７２と、各ティース７１を連結するヨーク７０と、スロット７２に装着された電機子コイル２を備えている。電機子コイル２は、たとえば、三相デルタ結線、又は三相スター結線に接続されている。

コイル２と電機子鉄心１１との間には、たとえば、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＰＳ（ＰｏｌｙＰｈｅｎｙｌｅｎｅＳｕｌｆｉｄｅＲｅｓｉｎ）、アラミド繊維、等の絶縁材料で構成された絶縁シート７３が挟まれており、コイル２と電機子鉄心１１とは電気的に絶縁されている。

電機子鉄心１１の軸方向の一方の端部には、電機子コイル２のコイルエンド部２1３が配置され、電機子鉄心１１の軸方向の他方の端部には、電機子コイル単体同士を接続する接続導体と、電機子コイル２に電力を供給する給電線３と、給電線３に接続された給電端子３１と、が配置されている。実施の形態１の回転電機１００は三相交流回転電機であり、給電線３および給電端子３１は、三相の各相分だけ設けられている。

つぎに、電機子コイル２を構成する電機子コイル単体について説明する。図３は、実施の形態１による回転電機における、電機子コイル単体の斜視図である。図３において、電機子コイル単体２１は、断面矩形の導線をＵ字状に曲げて製作されたセグメントコイルにより構成され、電機子鉄心１１のスロット７２の内部に挿入される第１のコイル導体部２１１および第２のコイル導体部２１２と、第１のコイル導体部２１１と第２のコイル導体部２１２とのそれぞれの一方の端部を電気的、機械的に接続するコイルエンド部２１３と、第１のコイル導体部２１１の他方の端部に形成された第１のコイル端子２１４と、第２のコイル導体部２１２の他方の端部に形成された第２のコイル端子２１５と、を備えている。コイル導体２１０の材料は、たとえば、銅、もしくはアルミニウムである。

前述のように構成された複数個の電機子コイル単体２１は、電機子鉄心１１のスロット７２に挿入され、電機子コイル２を構成するように、電機子鉄心１１の軸方向の他端部において結線導体により相互に結線される。電機子鉄心１１の軸方向の他端部における、第１のコイル端子２１４と、第２のコイル端子２１５と、第１のコイル端子２１４および第２のコイル端子２１５とを結線する結線導体と、を含めて、コイルエンド部と称することもある。

図４は、実施の形態１による回転電機における、電機子コイル単体のコイルエンド部を回転電機の軸方向に対して直交する方向から視た模式図、図５は、実施の形態１による回転電機における、電機子コイル単体のコイルエンド部を回転電機の軸方向から視た説明図である。図４において、コイルエンド部２１３は、回転電機１００の軸方向に対して直交する方向から視た形状が山形に形成されており、頂部２１６と、頂部２１６の一端部と第１のコイル導体部２１１とを接続する第１の斜辺部２１７と、頂部２１６の他端部と第２のコイル導体部２１２とを接続する第２の斜辺部２１８と、を有する。

図５は、実施の形態１による回転電機における、電機子コイル単体のコイルエンド部を回転電機の軸方向から視た説明図である。図５において、コイルエンド部２１３は、第１の斜辺部２１７と第２の斜辺部２１８との間に、回転電機１００の径方向に変位するクランク部２１９を備えている。クランク部２１９は、コイルエンド部２１３の頂部２１６を含む。

コイルエンド部２１３の第１の斜辺部２１７は、第１のコイル導体部２１１（図５の紙面に対して垂直方向に後方に延びている）から第１の変曲点Ａまでの第１の湾曲部２２０と、第１の変曲点Ａからクランク部２１９までの第２の湾曲部２２１を備えている。第１の湾曲部２２０の曲率半径Ｒ１の基点Ｐ０は、回転電機１００の軸心上にあり、第２の湾曲部２２１の曲率半径Ｒ２の基点Ｐ１は、回転電機の軸心から回転電機１００の径方向の外側に外れた位置にある。ここで、［Ｒ１＞Ｒ２］であり、第２の湾曲部２２１の曲率は、第１の湾曲部２２０の曲率より大きく設定されている。このように曲率を変えることで、より外径側に変位させることができる。

コイルエンド部２１３の第２の斜辺部２１８は、第２のコイル導体部２１２（図５の紙面に対して垂直方向に後方に延びている）から第２の変曲点Ｂまでの第３の湾曲部２２２と、第２の変曲点Ｂからクランク部２１９までの第４の湾曲部２２３を備えている。第３の湾曲部２２２の曲率半径Ｒ３の基点Ｐ０は、回転電機１００の軸心上にあり、第４の湾曲部２２３の曲率半径Ｒ４の基点Ｐ２は、回転電機の軸心から回転電機１００の径方向の外側に外れた位置にある。ここで、［Ｒ３＞Ｒ４］であり、第４の湾曲部２２３の曲率は、第３の湾曲部２２２の曲率より大きく設定されている。このように、曲率を変えることで、より外径側に変位させることができる。

第１の湾曲部２２０と第２の湾曲部２２１を備えた第１の斜辺部２１７と、第３の湾曲部２２２と第４の湾曲部２２３を備えた第２の斜辺部２１８とは、頂部２１６を含むクランク部２１９により連結されている。第１の斜辺部２１７は、クランク部２１９を介して第２の斜辺部２１８に連結されることにより、回転電機１００の径方向の外側に寸法Ｙだけ変位している。ここで、寸法Ｙと、コイルエンド部２１３を構成する導体の幅の寸法Ｚとは、［Ｙ≧Ｚ］の関係を有する。第１の湾曲部２２０、第２の湾曲部２２１、第３の湾曲部２２２、および第４の湾曲部２２３の、それぞれの軸方向には、斜面を備えていない。

複数の電機子コイル単体２１は、それぞれの第１のコイル導体部２１１と第２のコイル導体部２１２が電機子鉄心１１のスロット７２にあらかじめ定められたピッチで挿入され、電機子コイル２が構成される。電機子コイル単体２１のコイルエンド部２１３における第１の斜辺部２１７は、隣接する電機子コイル単体２１のコイルエンド部２１３における第２の斜辺部２１８の径方向の外側に重なるように配置される。

前述のように、コイルエンド部２１３の第１の斜辺部２１７と第２の斜辺部２１８に、それぞれ曲率のことなる湾曲部を形成し、第１の斜辺部２１７と第２の斜辺部２１８とをクランク部２１９により連結することで、隣接する電機子コイル単体２１のコイルエンド部２１３における干渉を抑制することができ、より小型なコイルエンド部とすることがでるので、回転電機１００を、より小型化することができる。

また、変曲点を有することで斜辺部を外径側に変位さえることができ、隣り合うコイルエンドとのクランク部での干渉を抑制することができる。さらに、軸方向からコイルエンド部を視て捻じれ、および曲げのない二次元的な形状となるため、製造が容易で、製品形状の管理も容易となる。

電機子コイル単体２１における第１のコイル端子２１４と第２のコイル端子２１５と、電機子コイル単体同士を接続する結線導体と、の接続は、たとえば、溶接、加熱しながらのカシメ、ロウ付け、などのうち、何れを用いて行われてもよい。

つぎに、実施の形態１による回転電機における電機子コイルの製造方法について説明する。図６から図１０は、実施の形態１による回転電機における、電機子コイル単体の製造方法を説明する模式図、図１１は。実施の形態１による回転電機における、電機子コイルの製造方法を説明する斜視図である。まず、図６に示すように、絶縁材で外層がコーティングされた矩形断面を有するコイル導体２１０を直線状に切り出し、両端のコーティングされた絶縁層を剥離して第１のコイル端子２１４と第２のコイル端子２１５を作成する。

つぎに、図７に示すように、コイル導体２１０の長さ方向の中央部にクランク部２１９を成形した後、図８に示すように、クランク部２１９の屈曲方向に対して垂直方向にコイル導体２１０を屈曲させて、第１の斜辺部２１７、第２の斜辺部２１８、第１のコイル導体部２１１、および第２のコイル導体部２１２を形成する。

つぎに、図９に示すように、第１の金型４１と、第２の金型４２との間に電機子コイル単体２１のコイルエンド部２１３を挟み込み、図１０に示すように、第１の金型４１を第２の金型４２側に押圧することで、第１の斜辺部２１７に、第１の湾曲部２２０と第２の湾曲部２２１とを形成するとともに、第２の斜辺部２１８に第３の湾曲部２２２と第４の湾曲部２２３とを形成する。

ここで、第１の湾曲部２２０、第２の湾曲部２２１、第３の湾曲部２２２、および第４の湾曲部２２３の、それぞれの軸方向には、斜面を備えていない。したがって、第１の金型４１と、第２の金型４２は、コイルエンド部２１３の第１の湾曲部２２０、第２の湾曲部２２１、第３の湾曲部２２２、および第４の湾曲部２２３のそれぞれの曲率半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４に対応する曲面を備えるのみでよく、夫々の曲面の軸方向に対しては斜面を備える必要がない。そのため、第１の金型４１と第２の金型４２の製作が容易となりまた、成形したコイル導体の寸法精度の確認が容易となり、品質の管理が容易となる。

前述のようにして作成した電機子コイル単体２１を、図１１に示すように、第１のコイル導体部２１１と、第２のコイル導体部２１２とをあらかじめ定められたピッチで電機子鉄心１１の７２スロット７２に挿入する。ここで、１つのスロット７２には、２つの電機子コイル単体２１のコイル導体部を挿入する。

電機子鉄心１１の一方の軸方向の端部から露出したそれぞれの電機子コイル単体２１のコイルエンド部２１３を、隣接する複数の電機子コイル単体２１のコイルエンド部２１３と重ね合わせた後に、絶縁シート７３をスロット７２に電機子鉄心１１の軸方向に挿入する。その後、電機子鉄心１１の他方の軸方向の端部から露出したそれぞれの電機子コイル単体２１の端部を電機子鉄心１１の周方向にあらかじめ定められた形状に成型し、他の電機子コイル単体２１と接続する。

図１２Ａは、実施の形態１による回転電機における、電機子コイルのコイルエンド部を示す模式図である。図１２Ｂは、実施の形態１による回転電機における、電機子コイルのコイルエンド部を説明する説明図であって、図１２Ａに破線で示す枠Ｈで囲む電機子１０の一部分を示している。図１２Ａ、図１２Ｂにおいて、電機子１０の内径側の電機子コイルを２０１、外径側の電機子コイルを２０２としたとき、内径側の電機子コイル単体２０１は変曲点２０１１を備え、外径側の電機子コイル単体２０２は、変曲点２０２１、２０２２を備えている。

これらの変曲点２０１１、２０２１、２０２２は、電機子鉄心１１の径方向の外側に位置する変曲点ほど、電機子鉄心１１の軸方向の端面に近づくように配置されている。このように構成することで、変曲点同士の干渉を防ぐことができ、より小型の回転電機を得ることができる。

なお、内径側の電機子コイル単体２０１の変曲点２０１１と外径側の電機子コイル単体の変曲点２０２１との間の軸方向の距離をＫ１、各電機子コイル単体２０１、２０２のコイル導体の径方向の幅をＤとしたとき、［Ｋ１≧２Ｄ］を満たすように構成するのが望ましい。また、内径側の電機子コイル単体２０１の変曲点２０１１と外径側の電機子コイル単体２０２の変曲点２０２２との間の軸方向の距離をＫ２としたとき、［Ｋ２≧２Ｄ］を満たすように構成するのが望ましい。
実施の形態２．

つぎに、実施の形態２による回転電機について説明する。図１３は、実施の形態２による回転電機における、電機子の斜視図、図１４は、実施の形態２による回転電機における、電機子コイルの斜視図、図１５は、実施の形態２による回転電機における、電機子コイル単体のコイルエンド部を回転電機の軸方向に対して直交する方向から視た模式図、図１６は、実施の形態２による回転電機における、電機子コイル単体のコイルエンド部を回転電機の軸方向から視た説明図である。図１３から図１６に示すように、回転電機の電機子１０は、断面矩形のコイル導体２１１１を複数回巻回して形成した電機子コイル単体２１０１を備えている。

電機子コイル単体２１０１は、図１３から図１６に示すように、電機子鉄心１１の隣接するティース７１の間に形成されたスロット７２に挿入される第１のコイル導体部２００１と第２のコイル導体部２００２と、第１のコイルエンド部２１３１と、第２のコイルエンド部２１３２と、第１のコイル端子２１４１と、第２のコイル端子２１５１と、有する。電機子コイル単体２１０１は、前述の実施の形態１による電機子コイル単体２１に比べて２倍程度の長さを有するコイル導体２１１1を２重に巻回して構成されている。

電機子コイル単体２１０１の第１のコイルエンド部２１３１は、コイル導体２１１１が２重に重なって山形に形成されており、第１の斜辺部２１７１と、第２の斜辺部２１８１と、第１の斜辺部２１７１と第２の斜辺部２１８１との中間に位置する第１の頂部２１６１とを有する。第２のコイルエンド部２１３２は、山形に形成されているが、第２の頂部２１６２は、１重のコイル導体２１１１により構成されている。第２のコイルエンド部２１３２における第１の斜辺部２１７２と第２の斜辺部２１８２は、２重のコイル導体２１１１により形成されているが、第２の頂部２１６２の位置に対応して第１のコイル端子２１４１と第２のコイル端子２１５１が配置されている。

また、第１の頂部２１６１の近傍には、実施の形態１による回転電機の電機子コイルにおけるクランク部２１９と同様に形成された第１のクランク部２１９１が設けられ、第２の頂部２１６２の近傍には、実施の形態１による回転電機の電機子コイルにおけるクランク部２１９と同様に形成された第２のクランク部２１９２が設けられている。

さらに、第１のコイルエンド部２１３１における第１の斜辺部２１７１は、変曲点Ｃを有する。第１のコイル導体部２００１から変曲点Ｃまでの、第１の湾曲部２２０１の曲率半径Ｒ５の基点Ｐ０は、回転電機の中心軸上にあり、変曲点Ｃから第１のクランク部２１９１までの第２の湾曲部２２１１の曲率半径Ｒ６の基点Ｐ３は、回転電機の中心軸から径方向外側に外れた位置にある。ここで、［Ｒ５＞Ｒ６］であり、第２の湾曲部２２１１の曲率は、第１の湾曲部２２０１の曲率より大きく設定されている。

実施の形態２による回転電機における電機子コイルの製造方法については、最初に、実施の形態１の場合に比較してほぼ２倍の長さのコイル導体２１１１を直線状に切り出し、つぎに、この直線状のコイル導体２１１１の長さ方向の中央部と、この中央部の両側における中央部から電機子コイル単体２１０１の半周分に相当する位置と、にそれぞれクランク部を形成する。したがって、クランク部は３カ所に形成することになる。

つぎに、この直線状のコイル導体２１１１を２重に巻回してのち、山形の第１のコイルエンド部２１３１と第２のコイルエンド部２１３２を形成する。このとき、前述の中央部に形成されたクランク部は、図１４に示す第２のクランク部２１９２となり、前述の中央部の両側に形成された２カ所のクランク部は重なり合って、図１４に示す第１のクランク部２１９１となる。

その後、前述の図９と図１０に示す第１の金型４１と第２の金型４２と同様の金型を用いて、第１のコイルエンド部２１３１に、第１の湾曲部２２０１と第２の湾曲部２２１１を形成する。その他については、前述の実施の形態１における、電機子コイルの製造方法と同様である。

なお、図１６では第１の斜辺部２１７１に第２の湾曲部２２１１を設けているが、変曲点Ｃから第１のクランク部２１９１までを直線形状としてもよい。

前述のように、コイルエンド部２１３１の第１の斜辺部２１７１に、湾曲部を形成しているので、第１のクランク部２１９１の位置を外径側に変位させることができ、隣り合うコイル２の干渉を避けて構成することができる。また、変曲点Ｃを有することで、第１の斜辺部２１７１を外径側に変位させることができ、隣り合う電機子コイル単体のコイルエンド部とのクランク部での干渉を抑制し、コイルエンド部を小型にすることができる。さらに、軸方向からコイルエンド部を視て、捻じれ、および曲げのない二次元的な形状となるため、電機子コイル単体の製造が容易で、製品形状の管理も容易であり、クランク部のような複雑な構造を斜辺部に設けない簡素な構造となるため、コイル導体の被膜へのダメージも少なくなる。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１００回転電機、１０２フレーム、１０２１底部、１０２２フランジ、
１０２３第１のベアリング保持部、１０３端板、１０３１突出部、
１０３２第２のベアリング保持部、１１０ハウジング、１０電機子、
１１電機子鉄心、７０ヨーク、７１ティース、７２スロット、７３絶縁シート、１０５回転子、１０６回転子軸、１０７回転子鉄心、１０８永久磁石、
１０４１第１のベアリング、１０４２第２のベアリング、２電機子コイル、
２１、２１０１電機子コイル単体、２１０、２１１１コイル導体、
２１１、２００１第１のコイル導体部、２１２、２００２第２のコイル導体部、
２１３コイルエンド部、２１３１第１のコイルエンド部、
２１３２第２のコイルエンド部、２１４、２１４１第１のコイル端子、
２１５、２１５１第２のコイル端子、２１６頂部、２１６１第１の頂部、
２１６２第２の頂部、２１７、２１７１、２１７２第１の斜辺部、
２１８、２１８１、２１８２第２の斜辺部、２１９クランク部、
２１９１第１のクランク部、２１９２第２のクランク部、
２２０、２２０１第１の湾曲部、２２１、２２１１第２の湾曲部、
２２２第３の湾曲部、２２３第４の湾曲部、３給電線、３１給電端子、
４１第１の金型、４２第２の金型、Ａ第１の変曲点、Ｂ第２の変曲点、
Ｃ、２０１１，２０２１，２０２２変曲点、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６曲率半径、

Claims

環状に配置された複数のティースと、前記複数のティースを連結する環状のヨークとを備えた電機子鉄心と、
前記電機子鉄心に装着された電機子コイルと、
界磁磁極を有し、外周面部が前記電機子鉄心の内周面部に対して空隙を介して対向する回転子と、
を備えた回転電機であって、
前記電機子コイルは、断面が矩形に形成された複数の電機子コイル単体により構成され、
前記電機子コイル単体は、
隣接する前記ティースの間に形成されたスロットに、あらかじめ定められたピッチで収容される第１のコイル導体部および第２のコイル導体部と、
前記第１のコイル導体部と前記第２のコイル導体部とを接続し、前記電機子鉄心の軸方向の端部に配置されるコイルエンド部と、
を有し、
前記コイルエンド部は、
前記コイルエンド部の頂部に設けられ、前記電機子鉄心の径方向に変位するクランク部と、
前記第１のコイル導体部と前記クランク部とを接続し、前記電機子鉄心の軸方向の端面に対して傾斜する第１の斜辺部と、
前記第２のコイル導体部と前記クランク部とを接続し、前記電機子鉄心の軸方向の端面に対して傾斜する第２の斜辺部と、
を有し、
前記第１の斜辺部と前記第２の斜辺部とのうちの少なくとも一方は、前記クランク部に接続されるまでの間に、前記電機子鉄心の径方向の外側に湾曲する湾曲部の基点となる変曲点を備え、
前記湾曲部は、
前記第１のコイル導体部又は前記第２のコイル導体部から前記変曲点までの湾曲部と、
前記変曲点から前記クランク部までの湾曲部と、
により構成され、
前記第１のコイル導体部又は前記第２のコイル導体部から前記変曲点までの湾曲部の曲率と、前記変曲点から前記クランク部までの湾曲部の曲率と、は異なるように形成され、
前記変曲点から前記クランク部までの湾曲部の曲率は、前記第１のコイル導体部又は前記第２のコイル導体部から前記変曲点までの湾曲部の曲率より大きくなるように構成される、
ことを特徴とする回転電機。
環状に配置された複数のティースと、前記複数のティースを連結する環状のヨークとを備えた電機子鉄心と、
前記電機子鉄心に装着された電機子コイルと、
界磁磁極を有し、外周面部が前記電機子鉄心の内周面部に対して空隙を介して対向する回転子と、
を備えた回転電機であって、
前記電機子コイルは、断面が矩形に形成された複数の電機子コイル単体により構成され、
前記電機子コイル単体は、
隣接する前記ティースの間に形成されたスロットに、あらかじめ定められたピッチで収容される第１のコイル導体部および第２のコイル導体部と、
前記第１のコイル導体部と前記第２のコイル導体部とを接続し、前記電機子鉄心の軸方向の端部に配置されるコイルエンド部と、
を有し、
前記コイルエンド部は、
前記コイルエンド部の頂部に設けられ、前記電機子鉄心の径方向に変位するクランク部と、
前記第１のコイル導体部と前記クランク部とを接続し、前記電機子鉄心の軸方向の端面に対して傾斜する第１の斜辺部と、
前記第２のコイル導体部と前記クランク部とを接続し、前記電機子鉄心の軸方向の端面に対して傾斜する第２の斜辺部と、
を有し、
前記第１の斜辺部と前記第２の斜辺部とのうちの少なくとも一方は、前記クランク部に接続されるまでの間に、前記電機子鉄心の径方向の外側に湾曲する湾曲部の基点となる変曲点を備え、
前記変曲点は、前記電機子鉄心の径方向の外側に位置するにしたがって、前記電機子鉄心の軸方向の端面に近づくように配置される、
ことを特徴とする回転電機。
前記湾曲部は、
前記第１のコイル導体部又は前記第２のコイル導体部から前記変曲点までの湾曲部と、
前記変曲点から前記クランク部までの湾曲部と、
により構成され、
前記第１のコイル導体部又は前記第２のコイル導体部から前記変曲点までの湾曲部の曲率と、前記変曲点から前記クランク部までの湾曲部の曲率と、は異なるように形成される、
ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
前記変曲点から前記クランク部までの湾曲部の曲率は、前記第１のコイル導体部又は前記第２のコイル導体部から前記変曲点までの湾曲部の曲率より大きくなるように構成される、
ことを特徴とする請求項３に記載の回転電機。