JPWO2017158700A1 - 回転電機、回転電機の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高効率で静粛な回転電機を実現する。【解決手段】回転電機１の固定子鉄心３２は、内側スロット部３６を備えた環状の内側固定子鉄心３２ａと、内側固定子鉄心３２ａの外周面に連結され、周方向に並べられた複数の鉄心片３３を備え、隣接する鉄心片３３の間に外側スロット部３８を備えた外側固定子鉄心３２ｂと、内側スロット部３６及び外側スロット部３８が径方向に連通して構成された複数のスロット３１に収容された複数の固定子コイル４１と、を有する。s

Description

開示の実施形態は、回転電機、回転電機の製造方法に関する。

特許文献１には、固定子鉄心が分割コア要素を周方向に複数個配列して構成されており、複数のコイルのそれぞれが、周方向一方側部分が複数個のスロットのうちの１つのスロットに収容され、周方向他方側部分が上記１つのスロットとは異なる他のスロットに収容されて、各コイルの周方向位置が順次ずらされて重ね巻きされた、回転電機が記載されている。

国際公開第２０１３／１８３１８８号

上記従来技術において、予め所定の形状に成形されたコイルを用いる場合、組立の都合上、固定子鉄心は開口型のスロット構造となるため、コギングの発生や静粛性の面で課題があった。一方、全閉型のスロット構造とするために、セグメント型のコイルを使用する場合には、コイル辺の接続が必要となるため、サイズやコストが増大すると共に、信頼性の確保が容易でなくなるという課題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、セグメント型のコイルを使用することなく、全閉型のスロット構造の固定子鉄心を実現できる回転電機及び回転電機の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、第１スロット部を備えた環状の第１固定子鉄心と、前記第１固定子鉄心の外周面に連結され、回転軸心に対する周方向に並べられた複数の鉄心片を備え、隣接する前記鉄心片の間に第２スロット部を備えた第２固定子鉄心と、前記第１スロット部及び前記第２スロット部が前記回転軸心に対する径方向に連通して構成された複数のスロットに収容された複数の固定子コイルと、を有する回転電機が適用される。

また、本発明の別の観点によれば、環状の第１固定子鉄心の外周面に形成された複数の第１スロット部に、複数の固定子コイルの第１コイル辺部をそれぞれ装着することと、前記複数の固定子コイルの空芯部に複数の鉄心片をそれぞれ挿入して前記第１固定子鉄心の前記外周面に連結し、回転軸心周りの周方向に隣接する前記鉄心片の間に形成された第２スロット部に前記複数の固定子コイルの第２コイル辺部をそれぞれ収容することと、前記複数の固定子コイルの端部を所定の結線パターンとなるように結線することと、を有する回転電機の製造方法が適用される。

本発明によれば、固定子鉄心を全閉型のスロット構造とすることで、高効率で静粛な回転電機を実現できる。

第１実施形態の回転電機の全体構成の一例を表す縦断面図である。 図１中ＩＩ−ＩＩ断面による横断面図である。 固定子鉄心だけを軸方向側面で見た図である。 固定子コイルの構成の一例を表す斜視図である。 図１中Ｖ−Ｖ断面による横断面図である。 内側スロット部に第１コイル辺部を挿入する状態の一例を示す説明図である。 内側スロット部の径方向寸法が第１コイル辺部の径方向寸法より大きい場合に、内側スロット部へ第１コイル辺部の挿入が困難であることの一例を示す説明図である。 内側スロット部の径方向寸法が第１コイル辺部の径方向寸法より小さい場合に、内側スロット部へ第１コイル辺部を適正に挿入できることの一例を示す説明図である。 固定子コイルが組み付けられた内側固定子鉄心に鉄心片を連結させる状態の一例を示す説明図である。 回転電機の製造方法の一例を表す工程図である。 固定子コイルの結線パターンの一例を説明するための模式図である。 第２実施形態の回転電機の全体構成の一例を表す縦断面図である。 コイルエンドカバーの構造の一例を表す斜視図である。 鉄心片が周方向側面に凹部と凸部を有する構造の一例を示す横断面図である。

＜１．第１実施形態＞
以下、第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下において、回転電機等の構成の説明の便宜上、上下左右前後等の方向を適宜使用する場合があるが、回転電機等の各構成の位置関係を限定するものではない。

（１−１．回転電機の全体構成の例）
まず、図１及び図２を参照しつつ、第１実施形態の回転電機の全体構成の一例について説明する。

回転電機１は、モータ又は発電機として使用される。図１及び図２に示すように、回転電機１は、シャフト２１を備えた回転子２と、固定子３と、フレーム４と、負荷側ブラケット５と、負荷側軸受６と、反負荷側ブラケット８と、反負荷側軸受９と、を有する。

なお、本明細書では、シャフト２１（回転子２）の回転軸心ＡＸに沿う方向（図１中左右方向）を「軸方向」、回転軸心ＡＸを中心とする放射状の方向を「径方向」、回転軸心ＡＸを中心とする円周に沿う方向を「周方向」という。また、本明細書において、「負荷側」とは、回転電機１に対して負荷が取り付けられる側、つまりこの例ではシャフト２１が突出する側（図１中右側）を指し、「反負荷側」とは、負荷側と反対側（図１中左側）を指す。

フレーム４（筐体の一例）は、略円筒状であり、内周部４ａに上記固定子３が固定されている。負荷側ブラケット５（筐体の一例）は、フレーム４の負荷側端部に設けられている。反負荷側ブラケット８（筐体の一例）は、フレーム４の反負荷側端部に設けられている。反負荷側ブラケット８及びフレーム４及び負荷側ブラケット５は、図示しないボルトにより互いに固定されている。

負荷側軸受６は、負荷側ブラケット５に設けられている。反負荷側軸受９は、反負荷側ブラケット８に設けられている。シャフト２１は、負荷側軸受６及び反負荷側軸受９により、回転軸心ＡＸ周りに回転自在に支持されている。シャフト２１の反負荷側の端部には中ぐり加工等により穴部が形成されており、その内部に回転子２の回転位置を検出する回転位置検出部２２が設けられている。

回転子２は、シャフト２１と、内周部２３を有する略円筒状の回転子鉄心２４と、回転子鉄心２４に１極ごとに略Ｖ字状に埋設された複数（この例では８極）の永久磁石２５と、を有する。回転子鉄心２４の内周部２３には、上記シャフト２１が嵌合されている。

固定子３は、回転子鉄心２４の径方向外側を磁気的空隙を空けて囲むように、フレーム４の内周部４ａに固定されている。固定子３は、複数（この例では４８）のスロット３１が周方向全周に亘って配列された略環状の固定子鉄心３２と、複数のスロット３１に２層重ね巻き方式（いわゆる分布巻き方式の一形態；後に詳述）で収容された複数（この例では４８）の固定子コイル４１と、を有する。なお、固定子３の詳細な構成については、後に詳述する。

固定子コイル４１の反負荷側の第２コイルエンド部５３の径方向外側には、複数の固定子コイル４１の端部を所定の結線パターンとなるように結線する結線部４５が配置されている。

なお、以上は一例であり、回転電機１の構成は、図１及び図２に示す例に限定されない。例えば、回転子２において永久磁石２５は回転子鉄心２４に放射状に配置されてもよいし、永久磁石２５が回転子鉄心２４の外周面に固定されてもよい。また、回転電機１は、図２に示す８ポール４８スロット以外のスロットコンビネーションでもよい。

（１−２．固定子の詳細構成）
次に、固定子３の詳細構成の一例について説明する。
（１−２−１．固定子鉄心の詳細構成）
図３は、固定子鉄心３２だけを軸方向側面で見た図を示している。この図３において、固定子鉄心３２は、全体が径方向で同軸的に分割された２重円環構造となっている。そのうち外周側に位置する外側固定子鉄心３２ｂは、フレーム４の内周部４ａに沿って複数（この例では４８）の鉄心片３３（分割鉄心ともいう）が周方向の全周に亘って並ぶように連結されることで、全体が環状に形成されている。つまり固定子鉄心３２の全体で見て、内周側にある略円筒形状の内側固定子鉄心３２ａ（第１固定子鉄心の一例）の外周面を、複数の鉄心片３３を連結した略円筒形状の外側固定子鉄心３２ｂ（第２固定子鉄心の一例）が覆うように配置されている。

内側固定子鉄心３２ａは、内周側に配置された略円環状の内周部３４と、この内周部３４の外周面から径方向外側に向けて放射状に配置された略矩形の複数（この例では４８）の内側ティース部３５とを有している。内周部３４と複数の内側ティース部３５とは一体に形成されている。周方向に隣り合う内側ティース部３５どうしの間の間隔は一定であり、この間隔部分が内側スロット部３６（第１スロット部の一例）を形成している。また、各鉄心片３３は内側ティース部３５と同数設けられており、この例では各鉄心片３３が略Ｔ字形の径方向断面形状であって、径方向内側に略矩形の径方向断面形状の外側ティース部３７を備える。周方向に隣り合う鉄心片３３，３３の外側ティース部３７，３７の間に、外側スロット部３８（第２スロット部の一例）が形成されている。各内側ティース部３５及び各外側ティース部３７のそれぞれの周方向寸法は、この例では径方向に沿って略等しく形成されている。各内側ティース部３５の外周端部には凹部３５ａが形成されており、各外側ティース部３７の内周端部には凸部３７ａが形成されている。

各鉄心片３３は、外側ティース部３７の凸部３７ａが内側ティース部３５の凹部３５ａに収容されることで、内側固定子鉄心３２ａに連結される。これにより、対応する一対の内側ティース部３５と外側ティース部３７が径方向に連結して１つのティース部３９を形成する。この状態で、対応する内側スロット部３６と外側スロット部３８が径方向で連通し、それらの全体がいわゆる全閉型（径方向及び周方向のいずれにおいても開口していない）のスロット３１を形成する。この例では、各スロット３１は、周方向寸法が径方向内側に向かって次第に狭まる略台形の径方向断面形状となるように形成されている。

（１−２−２．固定子コイルの詳細構成と配列）
次に、図２、図４、図５を参照しつつ、固定子コイル４１の構成・配列の一例について説明する。なお、図４中では、上側が負荷側、下側が反負荷側に相当し、図２及び図５中では、紙面手前側が反負荷側、紙面奥側が負荷側に相当する。また、図２及び図５中においては、説明の便宜上、１つの固定子コイル４１のみ後述のコイルエンド部を例示している。

各固定子コイル４１は、加圧成形により外形が所定の形状に成形されたコイルである。固定子コイル４１は、もともと横断面形状が略円形状の丸線である導線４２を巻回して形成されている。導線４２は、例えば適宜の融着皮膜で被覆された丸エナメル線等で構成されている。具体的には、各固定子コイル４１は、導線４２が例えば略長方形枠状に複数回巻回され、各部が加圧成形されることで、図４等に示すような外形状で中央に空芯部４３を有する空芯コイルとして形成されている。なお、固定子コイル４１を、導線４２以外の他の形状の導線（平角線等）で形成してもよい。図４に示すように、各固定子コイル４１は、第１コイル辺部５０と、第２コイル辺部５１と、第１コイルエンド部５２と、第２コイルエンド部５３と、を備える。

第１コイル辺部５０は、軸方向に沿って延在し、１つのスロット３１の上記内側スロット部３６に収容されている。第１コイル辺部５０は、所定の形状となるように加圧成形されている。図２に示すように、第１コイル辺部５０では、導線４２が径方向及び周方向に積層されている。そして、第１コイル辺部５０は、スロット３１の上記内側スロット部３６の横断面形状に対応するように径方向及び周方向に加圧成形されることにより、周方向寸法が径方向の内側に向けて狭まる略台形状の横断面形状となっている。

第２コイル辺部５１は、第１コイル辺部５０と所定の距離Ｘ（図２参照）だけ離間した位置で軸方向に沿って延在し、上記１つのスロット３１とは異なる（この例では周方向に６つ離間した）他のスロット３１の上記外側スロット部３８に収容されている。すなわち、第１コイル辺部５０が収容される上記１つのスロット３１と、第２コイル辺部５１が収容される上記他のスロット３１と、の間のスロット３１の数Ｎは、この例では４である。したがって、Ｎ＋２で示される、固定子コイル４１の、いわゆる「スロット跳び数」は、この例では６である。なお、複数の固定子コイル４１が２層重ね巻方式で複数のスロット３１に収容される本実施形態では、Ｎ＋２＝Ｍであり、複数の固定子コイル４１は、Ｎ＋２個（この例では６個）の第１コイルエンド部５２同士及び第２コイルエンド部５３同士が、周方向位置が順次ずれつつ径方向に重なるように、複数のスロット３１に収容される（図５参照）。

第２コイル辺部５１は、所定の形状となるように加圧成形されている。図２に示すように、第２コイル辺部５１では、導線４２が径方向及び周方向に積層されている。そして、第２コイル辺部５１は、スロット３１の上記外側スロット部３８の横断面形状に対応するように径方向及び周方向に加圧成形されることにより、周方向寸法が径方向の内側に向けて狭まる（上記第１コイル辺部５０よりも径方向の寸法が小さく周方向の寸法が大きい）略台形状の横断面形状となっている。

各スロット３１の内側スロット部３６には、１つの固定子コイル４１の第１コイル辺部５０が収容され、外側スロット部３８には、周方向に６つ離間したスロット３１の内側スロット部３６に第１コイル辺部５０が収容された他の固定子コイル４１の第２コイル辺部５１が収容されている。このような配置を実現するために、各固定子コイル４１のコイル辺部５０，５１間の離間距離Ｌ（図４参照）は、周方向に６つ離間したスロット３１の上記内側スロット部３６と外側スロット部３８との離間距離Ｘ（図２参照）にほぼ等しくなっている。

また図４に示すように、固定子コイル４１が固定子鉄心３２に装着された状態で、回転子２の回転軸心ＡＸに対する第１コイル辺部５０の外周径ｄｏは、回転子２の回転軸心ＡＸに対する第２コイル辺部５１の内周径ｄｉ以下となっている。すなわち、固定子鉄心３２に固定子コイル４１が装着された状態で、各第１コイル辺部５０と各第２コイル辺部５１それぞれの収納範囲は、径方向で密接、または重複しない配置となっている。各固定子コイル４１のコイル辺部５０，５１が上記のように積層され加圧成形された形状で各スロット３１に収容され、それぞれの収納範囲が径方向で密接（ｄｏ＝ｄｉ）している場合には、各スロット３１内における固定子コイル４１（コイル辺部５０，５１）の占積率は、例えば８５％以上となる。

第１コイルエンド部５２は、固定子コイル４１のうち固定子鉄心３２のスロット３１よりも負荷側に外れた部位において各コイル辺部５０，５１の各々の負荷側端部間を繋ぐように延在している（図４参照）。第１コイルエンド部５２は、所定の形状となるように加圧成形されている。すなわち、第１コイルエンド部５２は、第１コイル辺部５０の負荷側端部から軸方向に延びた第１延在部５２ａと、第２コイル辺部５１の負荷側端部から軸方向に延びた第２延在部５２ｂと、これら第１延在部５２ａ及び第２延在部５２ｂのそれぞれの負荷側端部間を上記離間距離Ｘに沿って略円弧状に繋ぐ第３延在部５２ｃと、を備える。この例では、第３延在部５２ｃは、径方向と軸方向に加圧成形されており、その負荷側の端面が平坦部５２ｄとなっている。また、第２延在部５２ｂは、径方向に加圧成形されており、その径方向外側の端面が平坦部５２ｅとなっている。図１に示すように、第１コイルエンド部５２は平坦部５２ｄ，５２ｅが負荷側ブラケット５に図示しない樹脂又は絶縁シート等を介して接触するように配置されている。

第２コイルエンド部５３は、固定子コイル４１のうち固定子鉄心３２のスロット３１よりも反負荷側に外れた部位において各コイル辺部５０，５１の各々の反負荷側端部間を繋ぐように延在している（図４参照）。第２コイルエンド部５３は、所定の形状となるように加圧成形されている。すなわち、第２コイルエンド部５３は、第１コイル辺部５０の反負荷側端部から軸方向に延びた第１延在部５３ａと、第２コイル辺部５１の反負荷側端部から軸方向に延びた第２延在部５３ｂと、これら第１延在部５３ａ及び第２延在部５３ｂのそれぞれの反負荷側端部間を上記離間距離Ｘに沿って略円弧状に繋ぐ第３延在部５３ｃと、を備える。この例では、第３延在部５３ｃは、径方向と軸方向に加圧成形されており、その反負荷側の端面が平坦部５３ｄとなっている。また、第２延在部５３ｂは、径方向に加圧成形されており、その径方向外側の端面が平坦部５３ｅとなっている。図１に示すように、第２コイルエンド部５３は平坦部５３ｄが図示しない樹脂又は絶縁シート等を介して反負荷側ブラケット８に接触するように配置されている。

各固定子コイル４１は、導線４２の巻き始め側端部５４及び巻き終わり側端部５５の両方が、第２コイルエンド部５３のうち径方向の外側端部近傍から引き出されている。このため、図１に示すように、固定子鉄心３２よりも反負荷側部位において周方向に配列された複数の第２コイルエンド部５３からなる環状のコイルエンド群の径方向外側に結線部４５を配置し易い構成となっている。

以上のように構成された固定子コイル４１は、固定子鉄心３２が備える複数のスロット３１に対して２層重ね巻き方式で配置されている。すなわち、図４に示すように、一のスロット３１の内側スロット部３６に第１コイル辺部５０が収納された固定子コイル４１が、他のスロット３１の外側スロット部３８に第２コイル辺部５１を収納されている。言い換えると、同一のスロット３１内において異なる固定子コイル４１それぞれの第１コイル辺部５０と第２コイル辺部５１が径方向に隣接するように配置されている。

各固定子コイル４１のコイルエンド部５２，５３が上記のように積層され加圧成形された形状で２層重ね巻方式で配列されることで、固定子鉄心３２よりも負荷側部位及び反負荷側部位の各々におけるコイルエンド部５２，５３の占積率は、例えば８０％以上となっている。

なお、上記で説明した固定子コイル４１の構成・配列は、あくまで一例であり、上記以外の構成・配列であってもよい。例えば、各スロット３１内における固定子コイル４１の占積率は８５％未満であってもよく、また固定子鉄心３２よりも負荷側部位及び反負荷側部位の各々におけるコイルエンド部５２，５３の占積率は８０％未満であってもよい。また、各固定子コイル４１の端部５４，５５の突出位置は、上記以外の位置であってもよい。また、この例では、Ｍ＝６の場合を例にとって説明しているが、Ｍは３以上の自然数であれば６以外の数とすることも可能である。また、一方のコイルエンド部のみ上記のような構成として小型化を図ってもよい。

（１−３．固定子の組立工程について）
以上説明したように、本実施形態の回転電機１が備える固定子３では、固定子鉄心３２が備える全閉型の複数のスロット３１に対して複数の固定子コイル４１が２層重ね巻きの配置で設けられている。ここで、一体化した固定子鉄心３２のスロット３１は全閉型であることから、連結状態の各ティース部３９にコイル素線である導線４２を巻回して固定子コイル４１を形成する作業は非常に煩雑となって現実的ではない。そこで本実施形態では、外側固定子鉄心３２ｂ（複数の鉄心片３３）を取り外した状態の内側固定子鉄心３２ａに対して、あらかじめ上記構成に加圧形成された複数の固定子コイル４１が組み付けられ、その後に複数の鉄心片３３が順次連結されることで固定子３が組み立てられる。

図６〜図９を用いて具体的に説明する。図６は、軸方向側面で見た内側固定子鉄心３２ａの外周部分を拡大した図である。図６に示すように、１つの内側スロット部３６に対して固定子コイル４１の第１コイル辺部５０が、径方向に挿入されて組み付けられる。この固定子コイル４１の組み付け作業が、全ての内側スロット部３６に対して行われる（後述の図９参照）。

このとき、例えば図７に示すように、内側スロット部３６の径方向寸法Ａが第１コイル辺部５０の径方向寸法Ｂより大きい場合には、内側固定子鉄心３２ａへ固定子コイル４１を組み付けることができなくなる。これは、内側ティース部３５及び内側スロット部３６が回転軸心ＡＸを中心とする放射状に延びており、径方向外側になるほど隣り合う内側ティース部３５間の間隔距離（内側スロット部３６の周方向幅）が拡大することに起因している。すなわち、上述したように各コイルエンド部５２，５３も含めて加圧成形により外形形状が固定された（変形し難い）固定子コイル４１を使用する場合には、第１コイル辺部５０と第２コイル辺部５１の間の間隔距離Ｌ（図３参照）を広げるように変形させることができない。このため、第１コイル辺部５０を先に内側スロット部３６へ挿入することはできても、内側スロット部３６の径方向内側端部まで挿入する途中で、対向する第２コイル辺部５１が内側ティース部３５に干渉することとなり、図中の固定子コイル４１Ｓのように固定子コイル４１の全体を内側固定子鉄心３２ａに装着することはできない。

以上の不具合を回避するために本実施形態では、図８に示すように、内側スロット部３６（内側ティース部３５）の径方向寸法Ａが第１コイル辺部５０の径方向寸法Ｂより小さくなるように設定されている。このようにすると、第１コイル辺部５０を先に内側スロット部３６へ挿入し、内側スロット部３６の径方向内側端部まで挿入しても、その途中で対向する第２コイル辺部５１が内側ティース部３５に干渉することはなくなり、正常な配置で装着することができる。これは、上述したように固定子コイル４１が正常に装着された状態で、回転軸心ＡＸに対する第１コイル辺部５０の外周径ｄｏが第２コイル辺部５１の内周径ｄｉ以下（ｄｏ≦ｄｉ）となっていて、内側ティース部３５が内周径ｄｉの範囲内に収まっているためである（図４参照）。

なお、スロット３１内における固定子コイル４１（コイル辺部５０，５１）の占積率を高めるためには、第１コイル辺部５０の径方向寸法と第２コイル辺部５１の径方向寸法の合計がスロット３１全体の径方向寸法と同一であることが望ましい。したがって、上述したように内側スロット部３６（内側ティース部３５）の径方向寸法Ａを第１コイル辺部５０の径方向寸法Ｂより小さくしたことに対応して、外側スロット部３８（外側ティース部３７）の径方向寸法は第２コイル辺部５１の径方向寸法よりも大きくなるように設定される。

このようにして全ての内側スロット部３６に対し固定子コイル４１が組み付けられた状態で、図９に示すように、鉄心片３３の外側ティース部３７が固定子コイル４１の空芯部４３に挿入されつつ内側ティース部３５に径方向に連結されることで、固定子３が組み立てられる。このとき鉄心片３３どうしも周方向に連結されるとともに、隣り合う鉄心片３３の間の外側スロット部３８と内側スロット部３６が径方向に連通して各スロット３１が形成され、その中に第１コイル辺部５０と第２コイル辺部５１とが径方向に隣接して配置される。

（１−４．回転電機の製造方法の例）
次に、図１０を参照しつつ、回転電機１の製造方法の一例について説明する。

図１０に示すように、固定子コイル４１の製造工程では、まず、固定子コイル４１の導線である上記導線４２が図示しない治具にセットされる。そして、導線４２が例えば略長方形枠状に複数回巻回されて、巻回体（図示せず）が形成される。このとき、導線４２は、巻回体の形状が固定子コイル４１の完成形（図４参照）とほぼ同様の形状となるように巻回される。そして、巻回体の各角部が折り曲げられた後、各コイル辺部５０，５１やコイルエンド部５２，５３が図示しない金型で所定方向にプレスされて固定子コイル４１が完成する。

次に、鉄心片３３が連結されていない内側固定子鉄心３２ａの全ての内側スロット部３６に固定子コイル４１の第１コイル辺部５０が収納されて、内側固定子鉄心３２ａに全ての固定子コイル４１が配置される（図６参照）。そして、全ての内側ティース部３５に対して外側ティース部３７が連結されるように、鉄心片３３が内側固定子鉄心３２ａに組み付けられる（固定子鉄心３２を構成）。このとき、各固定子コイル４１の第２コイル辺部５１が外側スロット部３８に収納されて、各固定子コイル４１が上述した２層重ね巻方式で配列される（図９参照）。なお、ここで固定子コイル４１と固定子鉄心３２をモールド樹脂により一体的に樹脂成形してもよい。

次に、複数の固定子コイル４１の端部５４，５５が、結線部４５により例えば図１１に示すような結線パターンで結線処理されて、固定子３が完成する。なお、図１１において、「＃１」〜「＃４８」はスロット３１の番号であり、固定子コイル４１は、全体で３系統（Ｕ，Ｖ，Ｗ）のコイルで構成され、「Ｕ」「Ｕバー（図中では「Ｕ」に下線を付して示す）」「Ｖ」「Ｖバー（図中では「Ｖ」に下線を付して示す）」「Ｗ」「Ｗバー（図中では「Ｗ」に下線を付して示す）」は、固定子コイル４１の位相である。また、図中では、Ｕ相の固定子コイル４１を太い線、Ｖ相の固定子コイル４１を細い線、Ｗ相の固定子コイル４１を上記太い線と上記細い線との中間の太さの線、で各々示している。図１１に示すように結線処理された複数の固定子コイル４１において、例えば、ある一瞬では、Ｕ相から入力された電流は、中性点（Ｎ）に、図中▲（▲の頂点側が矢印の矢先側に相当）で示すように流れる。

その後、上記製造された固定子３が負荷側ブラケット５に取り付けられる。このとき、各固定子コイル４１の第１コイルエンド部５２の平坦部５２ｄ，５２ｅが、樹脂又は絶縁シート等を介して負荷側ブラケット５に接触する。そして、フレーム４が固定子３の外周を覆うように負荷側ブラケット５に取り付けられる。そして、固定子鉄心３２の内側にシャフト２１及び回転子２等が挿入され、固定される。その後、フレーム５の反負荷側端部に上記反負荷側ブラケット８が取り付けられる。このとき、各固定子コイル４１の第２コイルエンド部５３の平坦部５３ｄが、樹脂又は絶縁シート等を介して反負荷側ブラケット８に接触する。これにより、回転電機１が完成する。

なお、上記で説明した回転電機１の製造方法は、あくまで一例であり、回転電機１の製造方法は、上記で説明した順序に沿って時系列的に行われる工程はもちろん、必ずしも時系列的に実行されなくても、並列的に又は個別的に実行される工程をも含む。また、時系列的に実行される工程でも、場合によっては適宜順序を変更することが可能である。

（１−５．第１実施形態の効果）
以上説明したように、本実施形態の回転電機１は、内側スロット部３６を備えた環状の内側固定子鉄心３２ａと、内側固定子鉄心３２ａの外周面に連結され、周方向に並べられた複数の鉄心片３３を備え、隣接する鉄心片３３の間に外側スロット部３８を備えた外側固定子鉄心３２ｂと、内側スロット部３６及び外側スロット部３８が径方向に連通して構成された複数のスロット３１に収容された複数の固定子コイル４１と、を有する。このような回転電機１は、次のように製造することができる。すなわち、内側固定子鉄心３２ａに形成された内側スロット部３６に固定子コイル４１の第１コイル辺部５０を順次装着し、次に、固定子コイル４１の空芯部４３に鉄心片３３を順次挿入して内側固定子鉄心３２ａの外周面に順次連結しつつ、周方向に隣接する鉄心片３３の間に形成された外側スロット部３８に固定子コイル４１の第２コイル辺部５１を順次収容する。これにより、セグメント型ではない環状の固定子コイル４１を使用することができ、且つ、環状の内側固定子鉄心３２ａにより全閉型のスロット構造とすることができる。したがって、高効率で静粛な回転電機１を実現できる。

また、本実施形態では特に、内側スロット部３６（内側ティース部３５）の径方向の寸法Ａが、収容される第１コイル辺部５０の径方向の寸法Ｂよりも小さい（図８参照）。これにより、外形が固定された固定子コイル４１を使用する場合でも、第１コイル辺部５０と対向する第２コイル辺部５１の内側ティース部３５に対する干渉を回避でき、固定子コイル４１を内側固定子鉄心３２ａに適正に装着することができる。

また、本実施形態では特に、外側スロット部３８（外側ティース部３７）の径方向の寸法が、収容される第２コイル辺部５１の径方向の寸法よりも大きい。これにより、固定子コイル４１は、第１コイル辺部５０の一部が内側スロット部３６に収容され、残りの部分が外側スロット部３８に収容されると共に、第２コイル辺部５１の全部が外側スロット部３８に収容される。このようにして、固定子コイル４１を２層重ね巻方式で収容して各スロット３１内における占積率の高い回転電機１を実現できる。

また、本実施形態では特に、外側固定子鉄心３２ｂがスロット３１と同数の鉄心片３３を有する。鉄心片３３の数がスロット３１の数と同数であることから、各鉄心片３３が単一のティース（外側ティース部３７）を備えた構成となる。これにより、鉄心片３３が複数のティースを備える場合に比べて、電磁的特性を向上できる。また、組み立て作業の際に、固定子コイル４１の空芯部４３に鉄心片３３を挿入し易くなるので、作業効率を向上できる。

また、本実施形態では特に、内側固定子鉄心３２ａは、外周面に鉄心片３３と同数の凹部３５ａを有しており、鉄心片３３は、凹部３５ａに収容される凸部３７ａを有する。これにより、組み立て作業の際に、鉄心片３３の凸部３７ａを内側固定子鉄心３２ａの凹部３５ａに挿入することで連結できるので、鉄心片３３の連結と位置決め作業が容易となり、作業効率を向上できる。

また、本実施形態の回転電機１は、環状の内側固定子鉄心３２ａの外周面に形成された複数の内側スロット部３６に、複数の固定子コイル４１の第１コイル辺部５０をそれぞれ装着する工程と、複数の固定子コイル４１の空芯部４３に複数の鉄心片３３をそれぞれ挿入して内側固定子鉄心３２ａの外周面に連結し、周方向に隣接する鉄心片３３の間に形成された外側スロット部３８に複数の固定子コイル４１の第２コイル辺部５１をそれぞれ収容する工程と、複数の固定子コイル４１の端部５４，５５を所定の結線パターン（図１１参照）となるように結線する工程と、を有する製造方法により製造される。これにより、セグメント型ではない環状の固定子コイル４１を使用することができ、且つ、環状の内側固定子鉄心３２ａにより全閉型のスロット構造とすることができる。したがって、高効率で静粛な回転電機１を実現できる。

また、本実施形態の回転電機１の製造方法は、固定子コイル４１の第１コイル辺部５０、第２コイル辺部５１、及びコイルエンド部５２，５３を、所定の形状となるように加圧成形する工程を有する。これにより、固定子コイル４１の占積率を向上して巻線抵抗を低減できるので、高効率な回転電機１を実現できる。

＜２．第２実施形態＞
次に、第２実施形態について図面を参照しつつ説明する。

（２−１．回転電機の全体構成の例）
図１２及び図１３を参照しつつ、第２実施形態の回転電機の全体構成の一例について説明する。

前述の第１実施形態のように、固定子コイル４１の各コイルエンド部５２，５３を、直接的に負荷側ブラケット５や反負荷側ブラケット８に接触させる場合、寸法公差等により各コイルエンド部５２，５３と各ブラケット５，８とを高度に密着させることが難しい。また、各コイルエンド部５２，５３と各ブラケット５，８との絶縁を確保するために、固定子コイル４１の導線４２の絶縁皮膜の損傷の防止等を図るのが好ましく、労力を要する。さらに、固定子コイル４１の仕様が変更された場合に各ブラケット５，８の形状を変更する必要があるので、コストの増大を招く。

そこで、図１２に示すように、第２実施形態に係る回転電機１００は、負荷側コイルエンドカバー１０７と、反負荷側コイルエンドカバー１１０を有する。負荷側コイルエンドカバー１０７（カバー部材の一例に相当）は、負荷側ブラケット１０５及びフレーム１０４と、固定子コイル４１の第１コイルエンド部５２との間に配置されている。負荷側コイルエンドカバー１０７は、第１コイルエンド部５２の少なくとも一部、この例では負荷側端部と径方向外側端部を覆う。また、負荷側コイルエンドカバー１０７は、軸方向及び径方向の内側において、第１コイルエンド部５２の前述した平坦部５２ｄ，５２ｅ（図１参照）に接触するように配置されている。また、負荷側コイルエンドカバー１０７は、軸方向及び径方向の外側において、負荷側ブラケット１０５及びフレーム１０４に接触している。

反負荷側コイルエンドカバー１１０（カバー部材の一例に相当）は、反負荷側ブラケット１０８及びフレーム１０４と、固定子コイル４１の反負荷側コイルエンド部５３との間に配置されている。反負荷側コイルエンドカバー１１０は、第２コイルエンド部５３の少なくとも一部、この例では反負荷側端部と径方向外側端部を覆う。また、反負荷側コイルエンドカバー１１０は、軸方向及び径方向の内側において、第２コイルエンド部５３の前述した平坦部５３ｄ，５３ｅ（図１参照）に接触するように配置されている。また、反負荷側コイルエンドカバー１１０は、軸方向及び径方向の外側において、反負荷側ブラケット１０８及びフレーム１０４に接触している。

図１３に示すように、負荷側コイルエンドカバー１０７は、板厚が略一定である円板部１０７Ａと、円筒部１０７Ｂと、を有する。円板部１０７Ａの反負荷側の面は、第１コイルエンド部５２の軸方向外側の面（平坦部５２ｄ）に接触する。円板部１０７Ａの負荷側の面は、負荷側ブラケット１０５の内壁面に接触する。円筒部１０７Ｂの内周面は、第１コイルエンド部５２の径方向外側の面（平坦部５２ｅ）に接触する。円筒部１０７Ｂの外周面１０７ｂは、負荷側ブラケット１０５と、フレーム１０４の内周面に接触する。なお、反負荷側コイルエンドカバー１１０も上記負荷側コイルエンドカバー１０７と同様の構成であるので、説明を省略する。

負荷側コイルエンドカバー１０７及び反負荷側コイルエンドカバー１１０の材料は特に限定されるものではないが、例えばアルミ等の金属で構成されてもよい。この場合、少なくともコイルエンド部５２，５３と対向（接触）する表面に、絶縁皮膜（陽極酸化皮膜等）が形成される。また、絶縁皮膜は、コイルエンドカバー１０７，１１０の内周面１０７ａ及び外周面１０７ｂの少なくとも一部に及ぶように形成されてもよい。これにより、コイルエンド部５２，５３とコイルエンドカバー１０７，１１０との間の沿面距離の確保が容易となる。また、コイルエンドカバー１０７，１１０は、絶縁体であるセラミック又は樹脂で構成されてもよい。この場合、カーボンナノチューブ等のフィラーが添加されることで熱伝導率を向上させた樹脂を使用してもよい。

フレーム１０４の内部には、冷却水（油でもよい）が通水される冷却流路１０４ｂが形成されている。回転電機１００の上記以外の構成については、前述の回転電機１と同様であるので説明を省略する。

（２−２．第２実施形態の効果）
以上説明した第２実施形態の回転電機１００は、コイルエンドカバー１０７，１１０を備えている。コイルエンドカバー１０７，１１０は、コイルエンド部５２，５３やフレーム１０４及び各ブラケット１０５，１０８の形状に合わせて単独で形状を自由に設計できるので、フレーム１０４及び各ブラケット１０５，１０８とコイルエンド部５２，５３に高度に密着させることが可能である。したがって、固定子コイル４１の熱をコイルエンドカバー１０７，１１０を介してフレーム１０４及び各ブラケット１０５，１０８に効率良く伝熱できるので、放熱性を向上できる。また、コイルエンドカバー１０７，１１０を絶縁材料で構成したり、コイルエンドカバー１０７，１１０に絶縁皮膜を設けることにより、固定子コイル４１の皮膜損傷の有無に関わらずに絶縁を確保できる。さらに、コイルの仕様が変更された場合でもコイルエンドカバー１０７，１１０の変更だけで対応でき、フレーム１０４及び各ブラケット１０５，１０８を共通化できるので、コストを低減できる。

また、本実施形態では特に、コイルエンドカバー１０７，１１０をコイルエンド部５２，５３の平坦部５２ｄ，５２ｅ，５３ｄ，５３ｅに接触させることにより、コイルエンドカバー１０７，１１０と固定子コイル４１の導線４２との接触面積を増大できるので、放熱性をさらに向上できる。また、このようなコイルエンド部５２，５３は、固定子コイル４１を所定の形状となるように加圧成形することにより得られる。したがって、固定子コイル４１の占積率を向上して巻線抵抗を低減できるので、高効率な回転電機１００を実現できる。

なお、コイルエンド部５２，５３の加圧形成によって、上記平坦部５２ｄ，５２ｅ，５３ｄ，５３ｅ以外にも、平坦部を形成することができる。例えば第１延在部５２ａ，５３ａの径方向内側の端部などにも平坦部を形成できる。コイルエンドカバー１０７，１１０は、これらの平坦部にも接触可能な形状としてもよい。

＜３．変形例＞
なお、開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

例えば、上記図３に対応する図１４に示すように、外側固定子鉄心３２ｂを構成する複数の鉄心片３３が、周方向一方側に凹部１３５ａ、周方向他方側に凸部１３７ａを有する構成としてもよい。複数の鉄心片３３は、凹部１３５ａと凸部１３７ａが嵌合されることにより周方向に連結される。この場合、鉄心片３３どうしの間で径方向の位置決めが確実となり、固定子鉄心３２全体の連結強度が向上して組立作業が容易となる。

なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。

また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさ、形状、位置等が「同一」「同じ」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「等しい」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に同じ」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１ 回転電機
２ 回転子
３ 固定子
２１ シャフト
２２ エンコーダ
２３ 内周部
２４ 回転子鉄心
２５ 永久磁石
３１ スロット
３２ 固定子鉄心
３２ａ 内側固定子鉄心（第１固定子鉄心の一例）
３２ｂ 外側固定子鉄心（第２固定子鉄心の一例）
３３ 鉄心片
３５ 内側ティース部
３５ａ 凹部
３６ 内側スロット部（第１スロット部の一例）
３７ 外側ティース部
３７ａ 凸部
３８ 外側スロット部（第２スロット部の一例）
３９ ティース部
４１ 固定子コイル
４２ 導線
４３ 空芯部
５０ 第１コイル辺部
５１ 第２コイル辺部
５２ 第１コイルエンド部
５２ｄ 平坦部
５２ｅ 平坦部
５３ 第２コイルエンド部
５３ｄ 平坦部
５３ｅ 平坦部
５４ 巻き始め側端部
５５ 巻き終わり側端部
１００ 回転電機
１０４ フレーム（筐体の一例）
１０５ 負荷側ブラケット（筐体の一例）
１０７ 負荷側コイルエンドカバー（カバー部材の一例）
１０８ 反負荷側ブラケット（筐体の一例）
１１０ 反負荷側コイルエンドカバー（カバー部材の一例）
１３５ａ 凹部
１３７ａ 凸部
ＡＸ 回転軸心

Claims (9)

1. 第１スロット部を備えた環状の第１固定子鉄心と、
   前記第１固定子鉄心の外周面に連結され、回転軸心に対する周方向に並べられた複数の鉄心片を備え、隣接する前記鉄心片の間に第２スロット部を備えた第２固定子鉄心と、
   前記第１スロット部及び前記第２スロット部が前記回転軸心に対する径方向に連通して構成された複数のスロットに収容された複数の固定子コイルと、
   を有することを特徴とする回転電機。
2. 前記固定子コイルは、
   前記第１スロット部に収容された第１コイル辺部を有し、
   前記第１スロット部の前記径方向の寸法は、
   前記第１コイル辺部の前記径方向の寸法よりも小さい
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記固定子コイルは、
   前記第２スロット部に収容された第２コイル辺部を有し、
   前記第２スロット部の前記径方向の寸法は、
   前記第２コイル辺部の前記径方向の寸法よりも大きい
   ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
4. 前記第２固定子鉄心は、
   前記スロットの数と同数の前記鉄心片を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転電機。
5. 前記第１固定子鉄心は、
   前記外周面に前記鉄心片と同数の凹部を有しており、
   前記鉄心片は、
   前記凹部に収容される凸部を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回転電機。
6. 前記固定子コイルは、
   前記スロットの外部に配置されたコイルエンド部を有し、
   前記回転電機は、
   筐体と、
   前記筐体と前記コイルエンド部との間に配置され、前記コイルエンド部の少なくとも一部を覆うと共に前記筐体と接触するカバー部材と、をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回転電機。
7. 前記コイルエンド部は、
   前記回転軸心に対する軸方向の端部と、前記径方向の外側又は内側の少なくとも一方の端部に、複数の平坦部を有しており、
   前記カバー部材は、
   前記複数の平坦部にそれぞれ接触するように配置されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の回転電機。
8. 環状の第１固定子鉄心の外周面に形成された複数の第１スロット部に、複数の固定子コイルの第１コイル辺部をそれぞれ装着することと、
   前記複数の固定子コイルの空芯部に複数の鉄心片をそれぞれ挿入して前記第１固定子鉄心の前記外周面に連結し、回転軸心周りの周方向に隣接する前記鉄心片の間に形成された第２スロット部に前記複数の固定子コイルの第２コイル辺部をそれぞれ収容することと、
   前記複数の固定子コイルの端部を所定の結線パターンとなるように結線することと、
   を有することを特徴とする回転電機の製造方法。
9. 前記固定子コイルの前記第１コイル辺部、前記第２コイル辺部、前記第１コイル辺部と前記第２コイル辺部とを接続するコイルエンド部を、所定の形状となるように加圧成形すること、をさらに有する
   ことを特徴とする請求項８に記載の回転電機の製造方法。

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