JPWO2017002426A1 - 電機子、電機子の製造方法および回転電機 - Google Patents

Abstract

複数のコイル（５５）のコイル端末部のうち、異なる位置のスロット（１１）から引き出される第１コイル端末部（６０）と第２コイル端末部（６１）とが、コイルエンド部（５２）の軸方向上端（５２Ｕ）位置にて径方向外側（Ｋ２）に屈曲され、互いに接続されて接続部（６２）を形成する。接続部（６２）は、コイルエンド部（５２）の最外径より径方向外側、且つ、異なる位置のスロット（１１）間の周方向中間位置において、第１コイル端末部（６０）の第１組側面（Ａ）と、対向する第２コイル端末部（６１）の第２組側面（Ｂ）とが接続されて形成される。こうしてコイル（５５）の巻線の断線あるいは絶縁皮膜の損傷を低減することができる。

Description

本発明は、電機子、電機子の製造方法および回転電機に係り、特に、コイル同士の結線構造に関するものである。

従来、電機子のスロット内のコイル占積率を高めるために、断面形状が矩形の導体（平角導体）を用いてコイルを形成する方法が知られている。この場合、形成されたコイル同士の結線を確実にするために、次のような結線構造を備えた固定子が開示されている。

外周線の導体端末を、コイルエンドに沿って内周側の導体端末の方向に渦巻状に這い回し、外周側の導体端末の接続部分を内周側の導体端末に対して径方向に沿って対向させる。外周側の導体端末はこの這い回しを行うため、端末長さが内周側の導体端末に比べて長く設定されている。
次に、内周側の導体端末をコイルエンドに沿って径方向に這い回し、内周側の導体端末の接続部分を外周側の導体端末の接続部分に近接させて接続する。固定子コイルの長辺の面が対向するように接続部を接続することで接続をより確実にすることができる。接続部の短辺の面同士を周方向に対向させて接続しても構わない。
外周側の導体端末と内周側の導体端末の接続が終了したら、接続部をコイルエンドの径方向外周側に折り曲げる（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献１では、次のような他の結線構造も開示されている。
外周側の導体端末をコイルエンドに沿って内周側の導体端末の方向に渦巻状に這い回し、外周側の導体端末の引き出し位置と内周側の導体端末の引き出し位置との中間位置近傍にて、外周側の導体端末の這い回し方向をやや内径側に向ける。次いで、内周側の導体端末をコイルエンドに沿って外周側の導体端末の方向に渦巻状に這い回す。そして、外周側の導体端末の引き出し位置と内周側の導体端末の引き出し位置との間で、例えば中間位置近傍で、内周側の導体端末の這い回し方向をやや外形側に向け、外周側の導体端末の接続部の右側側面に、内周側の導体端末の接続部の左側側面とを当接して接続する。接続時の熱がコイルエンド皮膜に影響を与えないように、コイルエンドの上方の一定距離において接続部の側面同士を対向させる。

特開２００９−２１９３４３号公報（第１２頁、第１３頁 段落［００３４］〜［００３６］、図８）、（第１４頁 段落［００４３］〜［００４４］、図１０）

上記従来の結線構造では、外周側の巻線のみを、スロットからの引き出し位置付近で屈曲させることで、内周側の巻線の引き出し位置付近にまでコイルエンドに沿って這い回しさせている。そのため、この引き出し位置付近において外周側の巻線は急角度に屈曲される必要があった。そしてこの急角度の屈曲により巻線の断線あるいは絶縁皮膜の損傷が生じるという問題点があった。
また、上記後述の従来の結線構造では、接続部を溶接する際の熱により、接続部の下方に位置するコイルエンドの絶縁皮膜を損傷する可能性があるという問題点があった。

本発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、コイルの巻線の断線あるいは絶縁皮膜の損傷を低減することができる電機子、電機子の製造方法および回転電機の提供を目的とする。

本発明に係る電機子は、
周方向に複数のスロットを有する円環状の鉄心と、
外形が四角状であって、対向する２組の第１組側面および第２組側面を有する複数の巻線を、前記スロットに巻回して成る複数のコイルとを備え、
前記コイルが、前記鉄心の軸方向端面から突出する円環状のコイルエンド部を形成する電機子であって、
複数の前記コイルのコイル端末部のうち、異なる位置の前記スロットから引き出される第１コイル端末部と第２コイル端末部とが、前記コイルエンド部の軸方向上端位置にて径方向外側に屈曲され、互いに接続されて接続部を形成し、
前記接続部は、前記コイルエンド部の最外径より径方向外側、且つ、前記異なる位置の前記スロット間の周方向中間位置において、前記第１コイル端末部の前記第１組側面と、対向する前記第２コイル端末部の前記第２組側面とが接続されて形成されるものである。

本発明に係る回転電機は、上記に示した電機子を、固定子または回転子のいずれか一方として用いるものである。

本発明に係る電機子の製造方法は、
周方向に複数のスロットを有する円環状の鉄心と、
外形が四角状であって、対向する２組の第１組側面および第２組側面を有する複数の巻線を、前記スロットに巻回して成る複数のコイルとを備え、
前記コイルが、前記鉄心の軸方向端面から突出する円環状のコイルエンド部を形成する電機子の製造方法であって、
複数の前記コイルのコイル端末部のうち、異なる位置の前記スロットから引き出される第１コイル端末部と第２コイル端末部とを、前記コイルエンド部の軸方向上端位置にて径方向外側に屈曲する第１屈曲工程と、
屈曲された前記第１コイル端末部の前記第１組側面と、対向する前記第２コイル端末部の前記第２組側面とを、前記コイルエンド部の最外径より径方向外側、且つ、前記異なる位置の前記スロット間の周方向中間位置において接触させる接触工程と、
接触された前記第１コイル端末部と前記第２コイル端末部とを電気的に接続して接続部を形成する接続工程とを備えるものである。

この発明に係る電機子、電機子の製造方法および回転電機によれば、急角度の巻線の屈曲と、コイル間を結線する際の熱の巻線への影響とを防ぐものなので、コイルの巻線の断線あるいは絶縁皮膜の損傷を低減することが可能になる。

本発明の実施の形態１によるコイルの構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１による固定子を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１による回転電機を示す部分断面図である。 本発明の実施の形態１による回転電機の要部を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１による固定子の鉄心を構成する鉄心ブロックを示す斜視図である。 本発明の実施の形態１による各コイルの結線構造を拡大して示す斜視図である。 本発明の実施の形態１によるコイル端末部間の結線構造を説明するための正面図である。 本発明の実施の形態１によるコイル端末部を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１によるコイル端末部間の結線構造を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態１によるコイル端末の屈曲方法を示す図である。 本発明の実施の形態１による接続工程を示す図である。 本発明の実施の形態１によるコイル端末部間の結線構造を示す上面図である。 本発明の実施の形態２によるコイル端末部間の結線構造を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態２によるコイル端末部を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２によるコイル端末部における調整屈曲箇所の形成方法を示す図である。 本発明の実施の形態３によるコイル端末部間の結線構造を示す正面図である。 本発明の実施の形態３によるコイル端末部間の他の結線構造を示す正面図である。 本発明の実施の形態４によるコイル端末部間の結線構造を示す斜視図である。 本発明の実施の形態４によるコイル端末部間の他の結線構造を示す斜視図である。 本発明の実施の形態５によるコイル端末部間の結線構造を示す斜視図である。 本発明の実施の形態６によるコイル端末部間の結線構造を示す正面図である。 本発明の実施の形態７によるコイル端末部間の結線方法を示す図である。 本発明の実施の形態８によるコイル端末部間の結線構造を示す斜視図である。 本発明の実施の形態８によるコイル端末部間の結線構造を示す正面図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１による電機子、回転電機、電機子の製造方法について図を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態１によるコイル５５の構成を示す斜視図である。
図２は、図１に示したコイル５５を用いた固定子５０の構成を示す斜視図である。
図３は、図２に示した固定子５０を用いた回転電機１００を示す部分断面図である。
図４は、図３に示した回転電機１００の要部の構成を示す斜視図である。
図５は、図４に示した固定子５０の鉄心５１の鉄心ブロック１０の構成を示す斜視図である。

図６は、図１に示したコイルの構成において、各コイル５５のコイル端末部間の結線構造（図１の点線部内）を拡大して示す斜視図である。
図７は、図６に示したコイル端末部間の結線構造を説明するためのコイル端末の正面から見た状態を示す正面図である。
図８（ａ）は、図６に示したコイルエンド部５２の最内径側から引き出される第１コイル端末部６０を示す斜視図である。
図８（ｂ）は、図６に示したコイルエンド部５２の最外径側から引き出される第２コイル端末部６１を示す斜視図である。
図９は、図６に示したコイル端末部間の結線構造を、コイル端末の正面から見た状態を示す概略構成図である。
なお、図６〜図８では、便宜上、鉄心５１あるいはコイルエンド部５２の図示を省略している。

図１０（ａ）は、異なる位置のスロット１１から引き出されるコイル端末の構成を示す図である。
図１０（ｂ）は、スロット１１の引き出し位置付近で屈曲されたコイル端末と、支持部材７０との構成を示す図である。
図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）の状態から、コイルエンド部５２の軸方向上端５２Ｕの位置において径方向外側Ｋ２に屈曲されたコイル端末と、支持部材７０との構成を示す図である。
図１１は、本発明の実施の形態１による接続工程で用いる巻線チャック部７１の構成を示す図である。

図３に示すように、回転電機１００は、電機子としての固定子５０と、固定子５０の内周側に回転可能に配設された回転子８０と、固定子５０の外周に配設されたハウジング１とを備える。
ハウジング１は、有底円筒状のフレーム２と、フレーム２の開口を塞口する端板３とを有する。固定子５０は、このフレーム２の円筒部の内側に固着されている。また、回転子８０は、回転電機１００の軸心位置に貫通された回転軸５に固着されている。この回転軸５はフレーム２の端板３にベアリング４を介して回転可能に支持されている。

回転子８０は、回転子鉄心７と、回転子鉄心７の外周面側に周方向Ｓに所定のピッチで配列された磁極を構成する永久磁石８とを備えた永久磁石型回転子である。
なお、回転子８０は、この永久磁石型回転子に限定されるものではない。例えば、絶縁しない回転子導体を、回転子鉄心のスロットに収納して、導体の両側を短絡環で短絡した、かご形回転子や、絶縁した導体線を回転子鉄心のスロットに装着した巻線形回転子を用いてもよい。

図１に示すように、本実施の形態の固定子５０に用いるコイル群５５０は、複数のコイル５５を円環状に組み立て、各コイル５５の端末部同士を結線した構成である。
図２に示すように、固定子５０は、周方向Ｓに複数のスロット１１を有する円環状の鉄心５１と、スロット１１に複数の巻線を巻回して成る上述の複数のコイル５５（コイル群５５０）とを備える。この複数のコイル５５により、鉄心５１の軸方向Ｇの上端面から突出する円環状のコイルエンド部５２が形成されている。
また、鉄心５１は、周方向Ｓに３０等分割された鉄心ブロック１０から構成されている。

図５に示すように、鉄心ブロック１０は、電磁鋼板片１２を所定枚数軸方向Ｇに積層して構成されている。鉄心ブロック１０は、円弧形のコアバック部１０ａと、コアバック部１０ａの内周壁面から径方向内側Ｋ１に延設する２本のティース部１０ｂとを備える。
また、ティース部１０ｂは、周方向Ｓの幅が径方向内側Ｋ１に向って漸次狭くなる先細り形状である。
このように形成された鉄心ブロック１０を複数個（ここでは３０個）、各鉄心ブロック１０のティース部１０ｂが径方向内側Ｋ１を向くように配置し、各鉄心ブロック１０のコアバック部１０ａの周方向Ｓの端部同士を突き合わせて連結する。こうして、図２、図４に示した環状の鉄心５１が形成される。このように形成された鉄心５１は、径方向内側Ｋ１に開口するスロット１１が、周方向Ｓに等角ピッチで配列されている。

また、スロット１１には、鉄心５１とコイル５５とを電機的に絶縁するためのスロットセル（図示せず）が備えられている。
なお、本実施の形態では、極数が１０極、スロット数が６０個、三相巻線のコイル５５の回転電機１００を用いるが、この構成に限るものではない。

図６に示すように、固定子５０を構成する複数のコイル５５のコイル端末部のうちで、異なる位置のスロット１１から引き出されるコイル端末部を、それぞれ第１コイル端末部６０、第２コイル端末部６１と称して示す。
そして、本実施の形態の固定子５０では、第１コイル端末部６０はコイルエンド部５２の径方向内側Ｋ１の最内径側から引き出され、第２コイル端末部６１はコイルエンド部５２の径方向外側Ｋ２の最外径側から引き出されている。
また、コイル５５を構成する巻線には、外形が四角状の巻線を用いる。
図７、図８に示すように、この巻線の断面において、対向する２組の側面を、それぞれ第１組側面Ａ、第２組側面Ｂと称して示す。

図９に示すように、第１コイル端末部６０および第２コイル端末部６１は、コイルエンド部５２の軸方向上端５２Ｕで互いに近接するように、それぞれのスロット１１の引き出し位置付近において角度θ１、θ２で屈曲されている。そして、図６に示すように、第１コイル端末部６０および第２コイル端末部６１は、コイルエンド部５２の軸方向上端５２Ｕの位置において、径方向外側Ｋ２に向かってそれぞれ屈曲されている。

コイルエンド部５２の軸方向上端５２Ｕの位置において屈曲された第１コイル端末部６０は、コイルエンド部５２を跨いで、コイルエンド部５２の最外径より径方向外側Ｋ２、且つ、引き出されたスロット１１間の周方向Ｓの中間位置Ｔ１（図９参照）近傍において、第２コイル端末部６１と接続されて接続部６２を形成する。
この接続部６２は、図７および図８に示す、第１コイル端末部６０の第１組側面Ａと、対向する第２コイル端末部６１の第２組側面Ｂとが接触する。

なお、本実施の形態では、巻線の断面形状が正方形のものを示しているが、長方形のものを用いてもよい。また、巻線には、例えば、エナメル塗料で絶縁被覆された継ぎ目のない連続した銅線やアルミニウム線などが用いられる。

次に、上記のように構成された本実施の形態１による固定子５０の製造工程におけるコイル端末間の結線方法を説明する。
まず、図１０（ａ）に示すような、異なる位置のスロット１１から引き出される第１コイル端末部６０および第２コイル端末部６１を、図１０（ｂ）に示すように、コイルエンド部５２の軸方向上端５２Ｕの位置で互いに近接するように、それぞれのスロット１１の引き出し位置付近で角度θ１、θ２にて屈曲する。

次に、図１０（ｂ）に示すように、コイルエンド部５２の軸方向上端５２Ｕ付近において、第１コイル端末部６０および第２コイル端末部６１の径方向外側Ｋ２に支持部材７０を配置する。

次に、図１０（ｃ）に示すように、第１コイル端末部６０および第２コイル端末部６１を支持部材７０により支持した状態で、径方向外側Ｋ２に屈曲させる第１屈曲工程を行う。
次に、径方向外側Ｋ２に屈曲された第１コイル端末部６０の第１組側面Ａと、対向する第２コイル端末部６１の第２組側面Ｂとを、コイルエンド部５２の外径より径方向外側Ｋ２、且つ、スロット１１間の周方向Ｓの中間位置Ｔ１において接触させる接触工程を行う。
なお、上記第１屈曲工程と上記接触工程とを同時に行うことも可能であり、その場合は、各コイル端末を屈曲させつつコイル端末間を接触させる。

次に、図１１に示すように、接触された第１コイル端末部６０と第２コイル端末部６１とを、一対の巻線チャック部７１により挟んで溶接して電機的に接続し、接続部６２を形成する接続工程を行う。
なお、この接続工程では、例えばＴＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ）溶接法が用いられる。ＴＩＧ溶接を用いる場合には、図に示すように、巻線チャック部７１は、溶接する面Ｅと平行になるように配置される。

このように、第１コイル端末部６０の第１組側面Ａと、対向する第２コイル端末部６１の第２組側面Ｂとを接触させる。そのため、接続部６２の手前で巻線にひねりあるいは屈曲を加えていない。そのため、図９に示すように、第１コイル端末部６０の斜辺部Ｃと第２コイル端末部６１の斜辺部Ｄの成す角度θ３は、ほぼ９０°となる。また、接続部６２の溶接する面Ｅは、第１コイル端末部６０の斜辺部Ｃとほぼ平行に形成される。

上記のように構成された本実施の形態の電機子、電機子の製造方法および回転電機によると、第１コイル端末部６０および第２コイル端末部６１は、互いに近接するように、それぞれのスロット１１の引き出し位置付近で屈曲されている。そのため、引き出し位置付近における屈曲角度θ１、θ２（図９参照）が緩やかになる。これにより、急角度の屈曲により生じる巻線の断線あるいは絶縁皮膜の損傷を低減することができる。

また、接続部６２がコイルエンド部５２の最外径よりも径方向外側Ｋ２に備えられている。そのため、接続部６２がコイルエンド部５２に接触せず、接続部６２を溶接する際の熱によるコイルエンド部５２の絶縁皮膜の損傷を防止することができる。
また、接続部６２を溶接する際の熱の影響をさけるため、コイルエンド部５２から一定距離軸方向上方に接続部を形成する必要がない。そのため、図９に示すように、第１コイル端末部６０の断面の軸方向Ｇ下方の角部Ｔ２は、コイルエンド部５２に近接している。このため、接続部６２を含んだコイルエンドの軸方向の高さは、接続部６２を含まないコイルエンド部５２の高さに、第１コイル端末部６０の対角の長さＴ３のみを加えたものとなる。これにより、固定子５０の軸方向Ｇの高さを低く抑えることができる。

また、従来の結線構造では、巻線の長辺の面同士または短辺の面同士とが対向するように接続させるため、巻線に対してひねりあるいは屈曲を、接続部手前において加える必要があった。例えば特許文献１では、巻線の長辺の面同士を当接させるために、コイルエンドに沿って這い回しされた外側の巻線に対し、接続部手前で、一旦固定子の軸方向上方へ屈曲させていた。そのため、巻線の屈曲回数が多くなっていた。

本実施の形態の固定子５０の結線構造では、第１コイル端末部６０の第１組側面Ａと、対向する第２コイル端末部６１の第２組側面Ｂとが当接する構成となっている。そのため、接続部６２の手前で巻線に対してひねりあるいは屈曲を加える必要がない。
これにより、外形が四角状のコイル５５の巻線において特に生じやすいしわや亀裂の発生を抑え、巻線の断線あるいは絶縁皮膜の損傷をさらに防止する効果が得られる。

また、第１屈曲工程における第１コイル端末部６０の屈曲位置と、第２コイル端末部６１の屈曲位置とは、周方向Ｓに異なり径方向に対して同一線上に配置されない。
そのため、図１０に示すように、第１屈曲工程において、第１コイル端末部６０の径方向外側Ｋ２に支持部材７０を配置する際に、第２コイル端末部６１が障害とならない。これにより、支持部材７０の配置が容易になり、屈曲工程を簡易化できる。
また、第１屈曲工程において、第１コイル端末部６０と第２コイル端末部６１とを個々に屈曲させる。そのため、第１屈曲工程において必要な曲げ加工力は、１つ分の巻線を屈曲可能な曲げ加工力で足りる。
これにより屈曲工程をさらに簡易化することができる。

また、第１コイル端末部６０の第１組側面Ａと、対向する第２コイル端末部６１の第２組側面Ｂとが当接する。そのため、図１１に示すように、接続部６２の溶接する面Ｅは、鉄心５１の上端面に対して傾斜している。そのため、接続工程において巻線チャック部７１を、鉄心５１の上端面に対して傾斜して配置することになり、巻線チャック部７１の稼働範囲Ｈを広く確保することができる。これにより、大型の巻線チャック部７１を用いて接続部６２の剛性を高めることができる。

こうして、外形が四角状の巻線を用いて高いコイル占積率を保持しつつ、外形が四角状の巻線において生じやすい巻線の断線や絶縁皮膜の損傷を防ぐことができる。これにより絶縁性能を向上させることができ、信頼性が高い固定子５０、固定子５０の製造方法および回転電機１００を提供するこができる。

なお、上記では電機子として固定子５０を用いて説明したが、電機子としての回転子に本実施の形態の発明を適用させることも可能である。
また、上記では、第１コイル端末部６０は、コイルエンド部５２の最内径側から引き出されるコイル端末とし、第２コイル端末部６１は、コイルエンド部５２の最外径側から引き出されるコイル端末として説明したが、これは逆でもよい。

上記では、コイル端末部においては継ぎ目のない巻線を用いる例を示したが、以下においては、コイル端末部が、絶縁皮膜と、絶縁皮膜の一部を剥離した導体部とにて構成されている場合について説明する。
図１２は、本発明の実施の形態１によるコイル端末部の結線構造における、第１屈曲工程における曲げ角度θ５を示す上面図である。
図において、絶縁皮膜を剥離した第１コイル端末部６０の導体部分を導体部６０ａ、第２コイル端末部６１の導体部分を導体部６１ａとして示す。

図に示すように、第１屈曲工程における第２コイル端末部６１の曲げ角度θ５を調節して、第２コイル端末部６１を第１コイル端末部６０に対して傾斜させて接続することができる。よって、コイル端末部の絶縁皮膜と導体部６０ａ、６１ｂとの段差を避けて、第１コイル端末部６０と第２コイル端末部６１とを接続することが可能となる。

実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。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。
図１３は、本発明の実施の形態２によるコイル端末部間の結線構造を、コイル端末の正面から見た状態を示す概略構成図である。
図１４は、図１３に示したコイルエンド部５２の最外径側から引き出される第２コイル端末部２６１の構成を示す斜視図である。
図に示すように、第２コイル端末部２６１は、スロット１１とコイルエンド部５２の軸方向上端５２Ｕとの間に調整屈曲箇所２６３を有する。

このような構成とすることで、第１コイル端末部６０の引き出しと、第２コイル端末部２６１の引き出しとの間の距離のばらつきや、コイル端末の長さにばらつきがある場合でも、この調整屈曲箇所２６３の曲げ角度θ４を調節することができる。こうして、第１コイル端末部６０の第１組側面Ａと、対向する第２コイル端末部２６１の第２組側面Ｂとを確実に接触させて接続部６２を形成することができる。
このように、調整屈曲箇所２６３を形成し、第１コイル端末部６０の第１組側面Ａと、対向する第２コイル端末部２６１の第２組側面Ｂとを接触させている。そのため、上記実施の形態１と同様に、第１コイル端末部６０の斜辺部Ｃと第２コイル端末部２６１の斜辺部Ｄ１との成す角度θ３は、ほぼ９０°となる。また、接続部６２の溶接する面Ｅは、第１コイル端末部６０の斜辺部Ｃとほぼ平行になる。

また、コイル端末が長い場合でも、この調整屈曲箇所２６３の曲げ角度θ４を調節することで、第１コイル端末部６０の断面の軸方向Ｇ下方の角部Ｔ２を、コイルエンド部５２の軸方向上端５２Ｕに近接させることができる。これにより、接続部６２の軸方向Ｇの高さを低く抑えることができ、固定子を軸方向Ｇに小型化できる。

図１５（ａ）は、円環状に配置され、スロット１１の引き出し位置付近において屈曲された状態の各第２コイル端末部２６１と、屈曲機構２７２とを示す正面図である。
図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示した第２コイル端末部２６１が、屈曲機構２７２により屈曲された状態を示す正面図である。
屈曲機構２７２は、屈曲機構２７２ａと屈曲機構２７２ｂとで一対に形成されており、屈曲機構２７２ａは円筒形状であり、屈曲機構２７２ｂは板形状である。

次に、上記のように構成された本実施の形態２による固定子の製造工程における調整屈曲箇所２６３を形成する方法を説明する。
まず、図１５（ａ）に示すように、各第２コイル端末部２６１を、屈曲機構２７２ａと屈曲機構２７２ｂとで挟むように、各第２コイル端末部２６１間に各屈曲機構２７２を一斉挿入する。
次に、図１５（ｂ）に示すように、屈曲機構２７２ａを固定し、この固定された状態の屈曲機構２７２ａを軸心として屈曲機構２７２ｂを矢印Ｙの方向に回動させる。このようにして、各第２コイル端末部２６１に調整屈曲箇所２６３を形成する第２屈曲工程を行う。
複数の第２コイル端末部２６１を一斉に屈曲させることで、調整屈曲箇所２６３の形状ばらつきを小さく形成することができる。

なお、コイルエンド部５２の軸方向上端５２Ｕに近接し過ぎる箇所に調整屈曲箇所２６３を形成すると、形成された調整屈曲箇所２６３が、この後の第１屈曲工程における屈曲箇所に干渉する。そのため、図１３に示すように、調整屈曲箇所２６３の高さＨは、その後の第１屈曲工程の際の屈曲に干渉しないような高さに設定する。

なお、上記実施の形態２では、第２コイル端末部２６１側のみに調整屈曲箇所２６３を形成する例を示したが、第１コイル端末部６０側に調整屈曲箇所２６３を設けてもよい。第１コイル端末部６０、第２コイル端末部２６１の少なくとも一方に対して、調整屈曲箇所２６３を設けることで、上述の効果を得ることができる。
第１コイル端末部６０に調整屈曲箇所２６３を形成する場合、上述の第２屈曲工程と同様に行うことができる。

上記のように構成された本実施の形態の電機子、電機子の製造方法および回転電機によると、上記実施の形態１と同様の効果を奏し、外形が四角状の巻線を用いて高いコイル占積率を保持しつつ、外形が四角状の巻線において生じやすい巻線の断線や絶縁皮膜の損傷を防ぐことができる。
さらに、各コイル５５のコイル端末長さ等にばらつきがあるような場合でも、調整屈曲箇所２６３を設ける。これにより、第１コイル端末部６０の断面の軸方向下方の角部Ｔ２を、コイルエンド部５２に近接させて接続部６２の軸方向Ｇの高さを低く抑えつつ、第１コイル端末部６０の第１組側面Ａと、対向する第２コイル端末部２６１の第２組側面Ｂとを確実に接触させることができる。
これにより信頼性の高い固定子、固定子の製造方法および回転電機を提供するこができる。

実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１と同様の部分は説明を省略する。
図１６は、本発明の実施の形態３によるコイル端末部間の結線構造を示す正面図である。
図１７は、本発明の実施の形態３によるコイル端末部間の他の結線構造を示す正面図である。

本実施の形態３では、上記実施の形態１とは異なり、図中右側から引き出されるコイル端末を第２コイル端末部６１とし、図中左側から引き出されるコイル端末を第１コイル端末部６０として示す。

図１６に示す本実施の形態の結線構造では、第１コイル端末部６０を、第２コイル端末部６１より軸方向Ｇの下方に配置させている。そして、第１コイル端末部６０の第１組側面Ａと、対向する第２コイル端末部６１の第２組側面Ｂとを接触させて、接続部６２を形成している。
また、図１７に示す本実施の形態の結線構造では、第１コイル端末部６０を、第２コイル端末部６１より軸方向Ｇの上方に配置させている。そして、第１コイル端末部６０の第１組側面Ａと、対向する第２コイル端末部６１の第２組側面Ｂとを接触させて、接続部６２を形成している。

これにより、第１コイル端末部６０の引き出しと、第２コイル端末部２６１の引き出しとの間の距離のばらつきや、コイル端末の長さにばらつきがある場合でも、上記実施の形態１および上記実施の形態２のいずれかの結線構造と、本実施の形態３の結線構造とを含めた複数の結線構造の内から、適宜、適した結線構造を選択して、接続部６２を形成することができる。

上記のように構成された本実施の形態の電機子、電機子の製造方法および回転電機によると、上記実施の形態１と同様の効果を奏し、外形が四角状の巻線を用いて高いコイル占積率を保持しつつ、外形が四角状の巻線において生じやすい巻線の断線や絶縁皮膜の損傷を防ぐことができる。
さらに、各コイル５５のコイル端末長さ等にばらつきがあるような場合でも、適した結線構造を選択することができ、結線構造の自由度を高くすることができる。
これにより信頼性の高い固定子、固定子の製造方法および回転電機を提供するこができる。

実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１と同様の部分は説明を省略する。
図１８は、本発明の実施の形態４によるコイル端末部間の結線構造を示す斜視図である。
図１９は、本発明の実施の形態４によるコイル端末部間の他の結線構造を示す斜視図である。

図１８に示す本実施の形態の結線構造では、第１コイル端末部６０および第２コイル端末部６１の両方が、コイルエンド部５２の径方向内側Ｋ１の最内径側から引き出されて接続部６２を形成している。
また、図１９に示す本実施の形態の結線構造では、第１コイル端末部６０および第２コイル端末部６１の両方が、コイルエンド部５２の径方向外側Ｋ２の最外径側から引き出されて接続部６２を形成している。

上記のように構成された本実施の形態の電機子、電機子の製造方法および回転電機によると、上記実施の形態１と同様の効果を奏し、外形が四角状の巻線を用いて高いコイル占積率を保持しつつ、外形が四角状の巻線において生じやすい巻線の断線や絶縁皮膜の損傷を防ぐことができる。
さらに、各コイル５５のコイル端末部の引き出し位置に応じて、上記実施の形態１の結線構造と、本実施の形態４の結線構造とを含めた複数の結線構造の内から、適宜、適した結線構造を選択して、接続部６２を形成することができる。
これにより信頼性の高い固定子、固定子の製造方法および回転電機を提供するこができる。

実施の形態５．
以下、本発明の実施の形態５を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１と同様の部分は説明を省略する。
図２０（ａ）は、径方向外側Ｋ２に屈曲されたコイル端末の構成を示す斜視図である。
図２０（ｂ）は、図２０（ａ）に示したコイル端末をさらに屈曲させて形成した接続部５６２の構成を示す斜視図である。

図２０（ａ）に示すように、スロット１１から引き出された第１コイル端末部６０および第２コイル端末は、コイルエンド部５２の軸方向上端５２Ｕの位置において径方向外側Ｋ２に屈曲する。
図２０（ｂ）に示すように、図２０（ａ）に示した第１コイル端末部６０および第２コイル端末部６１は、コイルエンド部５２の最外径より径方向外側Ｋ２において、コイルエンド部５２の最外径に沿う方向にさらに屈曲し、接続部５６２を形成する。

上記のように構成された本実施の形態の電機子、電機子の製造方法および回転電機によると、上記実施の形態１と同様の効果を奏し、外形が四角状の巻線を用いて高いコイル占積率を保持しつつ、外形が四角状の巻線において生じやすい巻線の断線や絶縁皮膜の損傷を防ぐことができる。
さらに、接続部５６２は、コイルエンド部５２の最外径に沿う方向に屈曲されているため、固定子を径方向に小型化することが可能である。
これにより信頼性が高く、小型の固定子、固定子の製造方法および回転電機を提供するこができる。

実施の形態６．
以下、本発明の実施の形態６を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１と同様の部分は説明を省略する。
図２１は、本発明の実施の形態６によるコイル端末部間の結線構造を、コイル端末の正面から見た状態を示す正面図である。

図に示すように、第１コイル端末部６０の第１組側面Ａと、対向する第２コイル端末部６１の第２組側面Ｂとを、軸方向上方に隅角部６７３を形成するようにずらして当接させている。そして、この隅角部６７３を軸方向Ｇの上方から隅肉溶接等で溶接して溶接部Ｚを形成する。第１コイル端末部６０と第２コイル端末部６１とは電機的に接続され、これにより接続部６６２が形成される。

上記のように構成された本実施の形態の電機子、電機子の製造方法および回転電機によると、上記実施の形態１と同様の効果を奏し、外形が四角状の巻線を用いて高いコイル占積率を保持しつつ、外形が四角状の巻線において生じやすい巻線の断線や絶縁皮膜の損傷を防ぐことができる。
さらに、コイル端末間を軸方向Ｇの上方から溶接することができる。そのため、接続工程を簡易化することができる。
これにより信頼性の高い固定子、固定子の製造方法および回転電機を提供するこができる。

実施の形態７．
以下、本発明の実施の形態７を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１と同様の部分は説明を省略する。
図２２（ａ）は、円環状に組み立てられる前のコイル５５における第１コイル端末部と第２コイル端末部との構成を示す図である。
図２２（ｂ）は、図２２（ａ）に示した状態から、互いに近接する方向に屈曲された第１コイル端末部６０と第２コイル端末部６１との構成を示す図である。
図２２（ｃ）は、図２２（ｂ）に示した状態の各コイル５５が円環状に組み立てられて、コイルエンド部５２が形成された状態の第１コイル端末部６０と第２コイル端末部６１との構成を示す図である。
図２２（ｄ）は、図２２（ｃ）に示した状態から、接続部６２が形成された状態を示す図である。

本実施の形態で用いる固定子は、第１コイル端末部６０が、コイルエンド部５２の径方向内側Ｋ１の最内径側から引き出され、第２コイル端末部６１が、コイルエンド部５２の径方向外側Ｋ２の最外径側から引き出される。

このように構成される本実施の形態７による固定子の製造工程におけるコイル端末部間の結線方法を説明する。
まず、複数のコイル５５を円環状に組み立てる前の段階において、図２２（ａ）に示す各コイル５５の第１コイル端末部６０と、各コイル５５の第２コイル端末部６１とを、図２２（ｂ）に示すように、互いに近接するように屈曲させておく。そして第２コイル端末部６１に対しては、さらに第１屈曲工程を行って径方向外側Ｋ２に屈曲しておく。

次に、各コイル５５を円環状に組み立て、鉄心５１に組み付ける。こうして、図２２（ｃ）に示すように、鉄心５１の軸方向Ｇの上端面から突出する円環状のコイルエンド部５２が形成され、第１コイル端末部６０と第２コイル端末部６１とが、異なる位置のスロット１１から引き出される構成となる。
次に、図２２（ｄ）に示すように、第１コイル端末部６０に対して第１屈曲工程を行い、第１コイル端末部６０を、コイルエンド部５２の軸方向上端５２Ｕの位置において径方向外側Ｋ２に屈曲させる。そして、第１コイル端末部６０の第１組側面Ａと、対向する第２コイル端末部２６１の第２組側面Ｂとを接続して接続部６２を形成する。

このように、複数のコイル５５を円環状に形成してコイルエンド部５２を形成する前の段階において、コイルエンド部５２の最内径側から引き出される第１コイル端末部６０に対しては第１屈曲工程を行わない。
そのため、複数のコイル５５を円環状に組み立てる際に、各第１コイル端末部６０が径方向外側Ｋ２側に突出していないため、他のコイル端末と干渉しない。これにより、コイル５５の組み立てが簡易となる。

また、このように、複数のコイル５５を円環状に形成してコイルエンド部５２を形成する前の段階において、コイルエンド部５２の最外径側から引き出される第２コイル端末部６１に対しては、第１屈曲工程を行う。
そのため、第１屈曲工程において用いられる支持部材７０等の屈曲機構が、コイルエンド部５２と干渉することがない。これにより、コイルエンド部５２の軸方向上端５２Ｕの位置よりも軸方向Ｇの下方において、第２コイル端末部６１を径方向外側Ｋ２に屈曲させることができる。こうして、接続部６２の軸方向Ｇの位置を低く抑えることができ、図に示すように、第１コイル端末部６０の断面の軸方向Ｇ下方の角部Ｔ２は、コイルエンド部５２に接触している。これにより、固定子を軸方向Ｇに小型化することができる。

また、上記では、第１コイル端末部６０は、コイルエンド部５２の最内径側から引き出されるコイル端末とし、第２コイル端末部６１は、コイルエンド部５２の最外径側から引き出されるコイル端末として説明したが、これは逆でもよい。
コイルエンド部５２の最外径側から引き出されるコイル端末を、コイルエンド部５２の形成前に径方向外側Ｋ２に屈曲させ、コイルエンド部５２の最内径側から引き出される方のコイル端末を、コイルエンド部５２の形成後に径方向外側Ｋ２に屈曲させるものであればよい。

上記のように構成された本実施の形態の電機子、電機子の製造方法および回転電機によると、上記実施の形態１と同様の効果を奏し、外形が四角状の巻線を用いて高いコイル占積率を保持しつつ、外形が四角状の巻線において生じやすい巻線の断線や絶縁皮膜の損傷を防ぐことができる。
また、複数のコイル５５を円環状に組み立てることが容易であるとともに、固定子を小型化することができる。
これにより信頼性の高い固定子、固定子の製造方法および回転電機を提供するこができる。

実施の形態８．
以下、本発明の実施の形態８を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。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。
図２３は、本発明の実施の形態８によるコイル端末部間の結線構造を示す斜視図である。
図２４は、本発明の実施の形態８によるコイル端末部間の結線構造を拡大して示す正面図である。
図に示すように、接続部８６２における第１コイル端末部８６０に、切欠８１３が形成されている。これにより、接続部８６２における第１コイル端末部８６０の第１組側面Ａ間の厚みＸ１が、接続部８６２以外における第１コイル端末部８６０の第１組側面Ａ間の厚みＸ２より薄く形成された構成となっている。

こうして、実施の形態１の図１１に示した巻線チャック部７１を用いて第１コイル端末部８６０と第２コイル端末部６１とを挟んで溶接する際に、断面積が大きく太い第１コイル端末部８６０を用いる場合であっても、第１コイル端末部８６０と第２コイル端末部６１との接触姿勢を安定させた状態で溶接することができる。

上記のように構成された本実施の形態の電機子、電機子の製造方法および回転電機によると、上記実施の形態１と同様の効果を奏し、外形が四角状の巻線を用いて高いコイル占積率を保持しつつ、外形が四角状の巻線において生じやすい巻線の断線や絶縁皮膜の損傷を防ぐことができる。
また、接続部８６２における第１コイル端末部８６０の第１組側面Ａ間の厚みＸ１を薄くしているため、第１コイル端末部８６０と第２コイル端末部６１とを安定して溶接することが可能になる。

なお、上記では、第１コイル端末部８６０にのみ切欠８１３を設ける例を示したが、これに限定するものではない。第２コイル端末部６１の第２組側面Ｂ間の厚みを薄くするように、第２コイル端末部６１に切欠８１３を設けても同様の効果を奏する。また、第１コイル端末部８６０と第２コイル端末部６１の両方に切欠８１３を設けるものでもよい。

なお、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 (14)

1. 周方向に複数のスロットを有する円環状の鉄心と、
   外形が四角状であって、対向する２組の第１組側面および第２組側面を有する複数の巻線を、前記スロットに巻回して成る複数のコイルとを備え、
   前記コイルが、前記鉄心の軸方向端面から突出する円環状のコイルエンド部を形成する電機子であって、
   複数の前記コイルのコイル端末部のうち、異なる位置の前記スロットから引き出される第１コイル端末部と第２コイル端末部とが、前記コイルエンド部の軸方向上端位置にて径方向外側に屈曲され、互いに接続されて接続部を形成し、
   前記接続部は、前記コイルエンド部の最外径より径方向外側、且つ、前記異なる位置の前記スロット間の周方向中間位置において、前記第１コイル端末部の前記第１組側面と、対向する前記第２コイル端末部の前記第２組側面とが接続されて形成される電機子。
2. 前記第１コイル端末部、前記第２コイル端末部の少なくとも一方は、前記スロットと前記コイルエンド部の軸方向上端面との間に調整屈曲箇所を有する請求項１に記載の電機子。
3. 前記接続部は、前記コイルエンド部の最外径に沿う方向に屈曲され形成される請求項１または請求項２に記載の電機子。
4. 前記接続部は、前記第１コイル端末部の前記第１組側面と、対向する前記第２コイル端末部の前記第２組側面とを、軸方向上方に隅角部を形成するようにずらして当接させ、前記隅角部を溶接して形成される請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電機子。
5. 前記第１コイル端末部、前記第２コイル端末部のいずれか一方は、前記コイルエンド部の最内径側から引き出されて前記コイルエンド部を跨ぎ、他方は前記コイルエンド部の最外径側から引き出されて前記接続部を形成する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電機子。
6. 前記第１コイル端末部および前記第２コイル端末部が、前記コイルエンド部の最外径側から引き出されて前記接続部を形成する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電機子。
7. 前記第１コイル端末部および前記第２コイル端末部が、前記コイルエンド部の最内径側から引き出されて前記接続部を形成する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電機子。
8. 前記接続部における前記第１コイル端末部の前記第１組側面間の厚み、前記第２コイル端末部の前記第２組側面間の厚み、の少なくとも一方が、前記接続部以外の前記第１コイル端末部の前記第１組側面間の厚み、前記第２コイル端末部の前記第２組側面間の厚みより薄く形成された請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電機子。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電機子を、固定子または回転子のいずれか一方として用いた回転電機。
10. 周方向に複数のスロットを有する円環状の鉄心と、
    外形が四角状であって、対向する２組の第１組側面および第２組側面を有する複数の巻線を、前記スロットに巻回して成る複数のコイルとを備え、
    前記コイルが、前記鉄心の軸方向端面から突出する円環状のコイルエンド部を形成する電機子の製造方法であって、
    複数の前記コイルのコイル端末部のうち、異なる位置の前記スロットから引き出される第１コイル端末部と第２コイル端末部とを、前記コイルエンド部の軸方向上端位置にて径方向外側に屈曲する第１屈曲工程と、
    屈曲された前記第１コイル端末部の前記第１組側面と、対向する前記第２コイル端末部の前記第２組側面とを、前記コイルエンド部の最外径より径方向外側、且つ、前記異なる位置の前記スロット間の周方向中間位置において接触させる接触工程と、
    接触された前記第１コイル端末部と前記第２コイル端末部とを電気的に接続して接続部を形成する接続工程とを備えた電機子の製造方法。
11. 前記接続工程は、接触された前記第１コイル端末部と前記第２コイル端末部とを、一対の巻線チャック部により挟んで前記接続部を形成する請求項１０に記載の電機子の製造方法。
12. 前記第１コイル端末部、前記第２コイル端末部のいずれか一方が、前記コイルエンド部の最内径側から引き出され、他方が前記コイルエンド部の最外径側から引き出される場合において、
    前記第１屈曲工程は、前記コイルエンド部の最外径側から引き出される一方を、前記コイルエンド部の形成前に径方向外側に屈曲させ、前記コイルエンド部の最内径側から引き出される他方を、前記コイルエンド部の形成後に径方向外側に屈曲させる請求項１０または請求項１１に記載の電機子の製造方法。
13. 前記第１屈曲工程は、前記第１コイル端末部、前記第２コイル端末部の少なくとも一方の径方向外側に支持部材を配置して、該支持部材の支持により径方向外側に屈曲させる請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の電機子の製造方法。
14. 前記接触工程の前に、前記第１コイル端末部、前記第２コイル端末部の少なくとも一方に対し、前記スロットと前記コイルエンド部の軸方向上端面との間に調整屈曲箇所を形成する第２屈曲工程を備え、
    前記第２屈曲工程は、
    前記第１コイル端末部、前記第２コイル端末部の少なくとも一方を、一対の屈曲機構にて挟んだ後に、一方の前記屈曲機構の位置を固定した状態で、他方の前記屈曲機構を回動させて、前記調整屈曲箇所を形成する請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の電機子の製造方法。

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