JPWO2023058420A5 - - Google Patents

Description

本願は、回転電機の製造方法に関するものである。

従来の回転電機の固定子は、プレス等で打ち抜かれた薄板状の珪素鋼板を複数枚積層して、カシメまたは溶接等により一体化した構造の積層鉄心が用いられる。そして、この積層鉄心を用いた固定子にコイルを高密度に巻くことで、回転電機の高効率化および大容量化、さらに小型化を図ることができる。このような固定子に巻線を高密度に巻く場合の作業性を向上させるため、固定子鉄心を複数個に分割化した分割鉄心が採用されている（例えば、特許文献１参照）。固定子をバックヨーク部とティース部を有する磁極片として、磁極片ごとに（つまり、ティース数＝分割数）に完全に分割化した構造の分割鉄心が採用されている。そして、この分割鉄心のティース部にそれぞれ巻線を施した後、分割部に設けられた凹部と凸部を結合一体化して円環状に形成することで固定子を構成している。

特開２０１３－１８７９４２号公報

従来の回転電機の製造方法および回転電機において、コイルをデッドスペースに対して設置することが困難であり、コイルの密度の向上が困難であるという問題点があった。

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、コイルの密度の向上が容易となる回転電機の製造方法および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の製造方法は、
環状のヨークコアと、
前記ヨークコアの径方向の内側に、周方向に間隔を隔てて突出する複数のティースコアと、
前記ティースコアと前記ヨークコアとの間のスロットに、前記ティースコアに対して巻線を巻回して周方向に複数層積層されたコイルを設置する固定子と、
前記固定子の径方向の内側に配置される回転子とを有する回転電機の製造方法において、
前記ヨークコアと、前記ティースコアとは分離して形成され、
前記ヨークコアが無い状態で前記ティースコアに対して前記巻線を集中巻きして前記コイルを形成する工程において、
前記コイルを形成する前記巻線のＭ層（Ｍは１以上の整数）の径方向の外側のターンの第１位置より、Ｍ＋１層における径方向の外側のターンの第２位置が径方向の外側に配置される場合であって、前記第２位置に前記巻線を巻回する際に、
前記第２位置に、前記巻線の位置決め治具を設置して前記巻線の巻回を行い、
前記位置決め治具は、前記第１位置の前記巻線および前記第２位置の前記巻線に接する面を有する突起部を備えるのである。
また、本願に開示される回転電機の製造方法は、
環状のヨークコアを有する固定子と、
固定子の径方向の内側に配置される回転子と、
前記回転子と前記ヨークコアとの間の磁極毎のスロットに、巻線が巻回されて周方向に複数層積層されたコイルがそれぞれ設置される回転電機の製造方法において、
前記コイルを形成する工程において、
前記コイルを形成する前記巻線のＭ層（Ｍは１以上の整数）の径方向の外側のターンの第１位置より、Ｍ＋１層における径方向の外側のターンの第２位置が径方向の外側に配置される場合であって、前記第２位置に前記巻線を巻回する際に、
前記第２位置に、前記巻線の位置決め治具を設置して前記巻線の巻回を行い、
前記位置決め治具は、前記第１位置の前記巻線および前記第２位置の前記巻線に接する面を有する突起部を備えるものである。
また、本願に開示される回転電機の製造方法は、
環状のヨークコアと、
前記ヨークコアの径方向の内側に、周方向に間隔を隔てて突出する複数のティースコアと、
前記ティースコアと前記ヨークコアとの間のスロットに、前記ティースコアに対して巻線を巻回して周方向に複数層積層されたコイルを設置する固定子と、
前記固定子の径方向の内側に配置される回転子とを有する回転電機の製造方法において、
前記ヨークコアと、前記ティースコアとは分離して形成され、
前記ヨークコアが無い状態で前記ティースコアに対して前記巻線を集中巻きして前記コイルを形成する工程において、
前記コイルを形成する前記巻線のＭ層（Ｍは１以上の整数）の径方向の外側のターンの第１位置より、Ｍ＋１層における径方向の外側のターンの第２位置が径方向の外側に配置される場合であって、前記第２位置に前記巻線を巻回する際に、
前記第２位置に、前記巻線の位置決め治具を設置して前記巻線の巻回を行い、
前記位置決め治具は、前記第１位置の前記巻線および前記第２位置の前記巻線に接する曲面を有する突起部を備えるものである。

本願に開示される回転電機の製造方法によれば、
コイルの密度の向上が容易である。

実施の形態１による回転電機の構成を示す断面図である。 図１に示した回転電機の固定子鉄心の構成を示す断面図である。 図２に示した固定子鉄心のヨークコアの構成を示す断面図である。 図２に示した固定子鉄心のティースコアの構成を示す断面図である。 図１に示した回転電機の固定子鉄心における巻線領域を説明する図である。 図１に示した回転電機の製造方法を説明する図である。 図１に示した回転電機の製造方法を説明する図である。 図１に示した回転電機の他の製造方法を説明する図である。 図１に示した回転電機の他の製造方法を説明する図である。 図１に示した回転電機の他の製造方法を説明する図である。 図１１Ａは、図１に示した回転電機の固定子鉄心の他のヨークコアの構成を示す平面図、図１１Ｂは、図１に示した回転電機の固定子鉄心の他のヨークコアの構成を示す平面図である。 実施の形態１による他の回転電機の固定子鉄心の構成を示す断面図である。 図１２に示した回転電機の固定子鉄心の一部の構成を示す断面図である。 実施の形態２による回転電機の製造方法を説明する図である。 実施の形態２による回転電機の製造方法を説明する図である。 実施の形態２の回転電機の構成を示す断面図である。 図１７Ａは、実施の形態２による回転電機の他の製造方法を説明する図、図１７Ｂは、実施の形態２による回転電機の他の製造方法を説明する図である。 実施の形態２による回転電機の他の製造方法を説明する図である。 図１９Ａは、実施の形態２による他の回転電機の固定子の構成を示す断面図、図１９Ｂは、図１９Ａに示した固定子の構成を示す側面図である。 実施の形態３の回転電機の構成を示す断面図である。 図２０に示した回転電機の製造方法を説明する図である。 実施の形態３の他の回転電機の構成を示す断面図である。 図２２に示した回転電機の製造方法を説明する図である。 実施の形態３の他の回転電機の構成を示す断面図である。 図２４に示した回転電機の製造方法を説明する図である。 比較例１の固定子鉄心を説明する図である。 比較例２の巻線領域を説明する図である。 比較例３の巻線領域を説明する図である。 実施の形態４の回転電機の製造方法を示す断面図である。 実施の形態４の回転電機の製造方法を示す断面図である。 図３０に示した回転電機の製造方法の一部を拡大して示した図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による回転電機の構成を示す断面図である。図２は、図１に示した回転電機の固定子鉄心の構成を示す断面図である。図３は、図２に示した固定子鉄心のヨークコアの構成を示す断面図である。図４は、図２に示した固定子鉄心のティースコアの構成を示す断面図である。図５は、図１に示した回転電機の固定子鉄心における巻線領域を説明する図である。図６および図７は、図１に示した回転電機の製造方法を説明する図である。図８から図１０は、図１に示した回転電機の他の製造方法を説明する図である。

図１１は、図１１Ａが図１に示した回転電機の固定子鉄心の他のヨークコアの構成を示す平面図、図１１Ｂが図１に示した回転電機の固定子鉄心の他のヨークコアの構成を示す平面図である。図１２は、実施の形態１による他の回転電機の固定子鉄心の構成を示す断面図である。図１３は、図１２に示した回転電機の固定子鉄心の一部の構成を示す断面図である。図２６は、比較例１の固定子鉄心を説明する図である。図２７は、比較例２の巻線領域を説明する図である。図２８は、比較例３の巻線領域を説明する図である。

図１に示すように、回転電機１００は、４極６スロット構造である。但し、回転電機１００の極数およびスロット数は適宜増減可能である。また、回転電機１００における各方向を、回転電機１００の中心を中心点Ｑとし、当該中心点Ｑを中心として、Ｘ軸、Ｙ軸として示す（図１のＸ軸、Ｙ軸の交点が、中心点Ｑを示しているものとする）。また、回転電機１００の周方向を周方向Ｚと示す。よって、固定子１０２および回転子１０１においても、これらの各方向は同一方向として説明する。また、他の部分においても、これらの方向を基準として各方向を示して説明する。また、当該内容は、以下の実施の形態（回転電機２００）においても同様であるためその説明を適宜省略する。

回転電機１００は、中心点Ｑを中心として径方向の内側に回転子１０１、径方向の外側に固定子１０２を有する。回転子１０１は、中心点Ｑを中心として回転する回転軸１０３を有し、その回転軸１０３の径方向の外側に回転子鉄心１０４が圧入または焼き嵌め等により固定されている。この回転子鉄心１０４は通常、電磁鋼板または薄板等が回転軸１０３の軸方向に複数枚積層したものが用いられている。

また、この回転子１０１はＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）構造であり、回転子鉄心１０４に開けられた複数の穴、ここでは４個の穴に永久磁石１０５がそれぞれ挿入され構成される。なお、本実施の形態１は、４極であるため、径方向の外側の極が、周方向Ｚに交互と異なるように、回転子鉄心１０４に配置された４枚の永久磁石１０５を備える。回転子鉄心１０４の径方向の外側には、ギャップ挟んで固定子１０２が設置される。この固定子１０２は、固定子鉄心１０６とスロット１に配置されるコイル２とから構成される。なお、各図において、磁性体である固定子鉄心１０６に対して樹脂等の絶縁体を介して巻線を巻回してコイル２を形成することが一般的である。但し、本明細書においては当該絶縁体の図示を省略している。

図２に示すように、固定子鉄心１０６は、環状のヨークコア３と、ヨークコア３から中心点Ｑに対して垂直に突出する略逆Ｔ形状のティースコア４から構成される。ティースコア４はヨークコア３に対して周方向Ｚに間隔を隔てて６個形成される。各ティースコア４に巻線を巻回され、ティースコア４およびヨークコア３にて囲まれたスロット１にコイル２が設置される。コイル２はこのスロット１内において、ティースコア４に対して巻線を巻回して周方向Ｚに複数層積層される集中巻きにて構成される。なお、コイル２の複数層積層については、以下の回転電機の製造方法において詳細に説明する。

図２に示すように、固定子鉄心１０６は、ティースコア４とヨークコア３とが分割して形成される。ティースコア４およびヨークコア３はそれぞれ電磁鋼板または薄板等を回転軸１０３の軸方向（紙面垂直方向）に複数枚積層されたものが用いられる。但し、これ以外の構成として、例えば、圧粉鉄心の一体物にて構成される場合も考えられる。

図３に示すように、ヨークコア３は、中空円筒にて形成される。ヨークコア３の内周輪郭３１、外周輪郭３２はそれぞれ中心点Ｑを中心とする同心円である。外周輪郭３２の一部に切り欠き部３３を有している。切り欠き部３３の形成位置は、ティースコア４が設置される箇所の径方向の外側に位置している。回転電機１００において、ティースコア４に流れる磁束はヨークコア３に分散される。このため、ティースコア４の周方向Ｚの中央に該当する位置の径方向の外側に、ヨークコア３の切り欠き部３３を形成しても磁束飽和を起こすことがなく、特性に影響を与えずに軽量化を図ることができる。

図４に示すように、ティースコア４は、回転子１０１に向かってすなわち回転電機１００の径方向の内側に直線状に延びる胴体部４１と、胴体部４１の回転子１０１と対向する面側、すなわち回転電機１００の周方向Ｚにそれぞれ突出する磁気吸引部４２とを有する。

次に、回転電機１００におけるデッドスペースＤについて説明する。図２および図５に示すように、回転電機１００の中心点Ｑを通り、１個のティースコア４の周方向Ｚの中心であってＹ軸に平行な直線を中心線Ｑｑとする。そして、当該中心線Ｑｑと直角をなすとともに、ティースコア４のスロット１のヨークコア３の内周輪郭３１の周方向Ｚの両端の接点Ｒ１１、Ｒ１２と交差する面Ｌ（面Ｌは、ティースコア４に対してＸ軸に平行な面である。）と、スロット１のヨークコア３の内周輪郭３１との間の領域である、“スロット１の一部領域”（図２において斜線にて示された箇所）が存在する。この“スロット１の一部領域”が”スロット１のデッドスペースＤ”に相当する。尚、デットスペースに関しては、以下の実施の形態においても同様であるためその説明は適宜省略する。

また、ヨークコア３を配置されるティースコア４の個数で、ヨークコア３を図５に示すように区切って考えると、当該区切られたヨークコア３の１個が有する角度を角度θ（角度θ＝（３６０°／ティースコア４の数））である。この場合、ティースコア４の数が６個であるため角度θ＝６０°となる。

そして、実施の形態１においては、ヨークコア３とティースコア４とが分割して形成されているため、当該デッドスペースＤにもコイル２が配置されている。当該コイル２の配置については、回転電機の製造方法について詳細を説明する。

次に、上記のように構成された実施の形態１の回転電機の製造方法について説明する。図６は、図１に示した回転電機の固定子のコイルの製造に用いられる巻線機６の構成を示す概略構成図である。図において、巻線機６は、ティースコア４を位置決めするための位置決め部８と、巻線を供給し巻回するためのフライヤ部９とを備える。フライヤ部９は、旋回軸９１およびアーム部９２を備える。旋回軸９１は、巻線を供給しつつ、ティースコア４に巻線を巻回する。

アーム部９２は、旋回軸９１の軸端に取り付けられたものである、アーム部９２は、旋回軸９１の回転軸Ｑ２を中心として矢印α方向に正逆転方向にそれぞれ旋回可能に設けられるとともに、整列巻きを行うために旋回動作と同期して旋回軸９１が回転軸Ｑ２の方向へスライドするように構成されている。そして、供給される巻線は、フライヤ部９のアーム部９２からアーム部９２の内部を通って先端部分９２１まで繋がっている。

位置決め部８は、位置決め治具Ａと位置決め治具Ｂとを備える。位置決め治具Ａで図示しないベースとティースコア４を挟むことで、ティースコア４をフライヤ部９に対して位置決めする。この際、ティースコア４とヨークコア３とが分割して形成されているため、巻線機６にはティースコア４のみが設置される。また、位置決め治具Ｂは回転軸Ｑ２方向に可動可能に構成される。また、位置決め治具Ａは固定されているが、ティースコア４中央に対して左右対称位置に位置決め治具Ｂが配置されている。

図６、図７では、コイル２の巻線の配置を丸印にて示しており、コイル２の巻線の丸印内に示した数字は巻線の巻かれる順序を示している。なお、以下の実施の形態においても、コイル２の巻線の丸印内に示した数字は巻線の巻かれる順序を示しているものであり、この説明は適宜省略する。

つまり、１はティースコア４に対して、最初のターンである１ターン目に巻かれることを示す。よって、１ターン目から２２ターン目までにてコイル２が形成されている。そして、１ターン目は、デッドスペースＤに巻回される。また、コイル２は周方向Ｚに複数層積層され構成されている。すなわち、ティースコア４に最も近い側のコイル２の１ターン目から４ターン目までが１層目であり、５ターン目から８ターン目までが２層目、９ターン目から１２ターン目までが３層目、１３ターン目から１６ターン目までが４層目、１７ターン目から２０ターン目までが５層目、２１ターン目から２２ターン目までが６層目となる。なお、コイル２のターンおよび各層における考え方は以下の実施の形態においても同様であるためその説明は適宜省略する。

本実施の形態１のコイル２は６層に渡って巻線が巻回されている。図６では、ティースコア４の径方向の外側の１ターン目から巻き始め、４層目の最後のコイル２である１６ターン目までを巻回している状態を示している。図７は、図６の次層以降の巻線の巻回の動作を示しており、５層目の最初のターンである１７ターン目以降を巻回する際の図である。

実施の形態１では、図６および図７において、４層目をＭ層とすると、５層目がＭ＋１層に相当する。そして、１６ターン目が、Ｍ層（４層目）の径方向の外側のターンに相当する。また、１７ターン目が、Ｍ＋１層（５層目）の径方向の外側のターンに相当する。そして、図７から明らかなように、１６ターン目の径方向の第１位置より、１７ターン目の径方向の第２位置は、径方向の外側に形成される。

このように形成するために、少なくとも３層目の９ターン目を巻回した後であって、４層目の１６ターン目の巻回が終わるまでに、ティースコア４の径方向の内側から径方向の外側に向かって巻線を移動させる。このとき、位置決め治具Ｂを図６の状態から、ティースコア４の径方向の内側（回転軸Ｑ２の方向）の１７ターン目の第２位置を位置決めするための箇所、図７の状態に移動させる。これにより、１７ターン目を巻回する際に、巻線がティースコア４の径方向の外側に落下することが防止できる。

また、当該巻線の巻回する際には、ティースコア４にヨークコア３は設置されていないため、ヨークコア３と巻線との干渉を抑制でき、狙いの位置に対して直接巻線を配置できる。この状態のまま、残りの巻数、巻線を巻回することで、１個のティースコア４に対する巻線の巻回が完了し、コイル２が形成される。その後、位置決め治具Ａ、Ｂを取り外す。これを必要な個数分のティースコア４に対して繰り返すことで、回転電機１００に必要なコイル２が巻回されたティースコア４を確保できる。

また、上記に示した位置決め治具Ｂの移動は、図６に示したように、９ターン目を巻回した後であって、１６ターン目の巻回が終わるまでに、ティースコア４の径方向の内側の位置に動作させればよい。つまり、図７に示すように位置決め治具Ｂが９ターン目と接する位置に設置されていれば、巻線と位置決め治具Ｂとの干渉を防止でき、巻線を任意の位置に配置することが容易である。その後、位置決め治具Ｂを巻線が巻回される方向（ティースコア４の径方向の内側）に移動させることで、１６ターン目および１７ターン目の巻線が径方向の外側に位置ずれ容易に防止できる。

このため、巻線の巻回によりコイル２が設置されたティースコア４をヨークコア３に一体化する際にも、コイル２とヨークコア３との干渉を防止でき、組み立てを容易に行うことができる。また、従来困難であったデッドスペースＤへの高密度な巻線の設置が可能となる。これにより、回転電機の高効率化、高出力化、小型化に貢献できる。なお、図６および図７では、位置決め治具Ｂにティースコア４の径方向の内側に突出する突起部８２を設けた。この突起部８２を設けることで、１６ターン目のコイル２が径方向の外側に移動することをより抑制でき、狙いの位置にコイル２を配置することが可能となる。

このように、ヨークコア３とティースコア４とを分割したことで、デッドスペースＤに配置できるコイル２が増え、コイル２の高密度化に寄与する。さらに、位置決め治具Ｂを巻線の巻回の途中で移動させることで、従来巻回することが困難であった箇所、具体的には、図７のコイル２の１７ターン目および２２ターン目に対しても巻線を容易に配置できる。つまり、単にヨークコア３とティースコア４とを分割しただけでは、１６ターン目までしか巻回できなかったが、位置決め治具Ｂにより、１７ターン目から２２ターン目を巻回できる。巻数としては１０％程度向上できる。

また、本実施の形態１のように、デッドスペースＤを有し、ティースコア４とヨークコア３とを分割して巻線の巻回を行う場合において、位置決め治具Ｂを配置することで、例えば図７の１６ターン目よりも、径方向の外側の例えば図９の１７ターン目を配置できるため、コイル２の巻き崩れを防止でき、コイル２の高密度化を図ることができる。

次に、本実施の形態１による回転電機の他の製造方法について説明する。図８は、本実施の形態１の回転電機の他の製造方法における巻線機の構成を示す図である。先に示した図７の巻線機６と、図８に示した巻線機６との異なる点は、位置決め治具Ｂの角部にテーパ部８３を設け、突起部８２をなくしコイル２と接触する面をフラット部８４と構成した点である。

テーパ部８３の役割は、巻線の導入のためである。このテーパ部８３が存在することで、巻線の位置がわずかに径方向の外側に導入されたとしても、このテーパ部８３によって狙いの位置に巻線を導入できる。また、フラット部８４の役割は、１７ターン目のコイル２が径方向の外側に落下することを防止できる。先の図７に示したような突起部８２が存在しないことで、１６ターン目のコイル２が径方向の外側に動きやすくなるものの、４層目の１６ターン目は下層（３層目）の９ターン目と１０ターン目の間に配置される構成であるため、コイル２を配置しやすい。また、位置決め治具Ｂの突起部８２をなくすことで、形状が簡易化でき、位置決め治具Ｂを安価に製造でき、ひいては安価な回転電機を提供できる。

さらに、本実施の形態１による回転電機の他の製造方法について説明する。
図９は、本実施の形態１の回転電機の他の製造方法における巻線機の位置決め部８の構成を示す図、図１０は、図９に示した位置決め部を用いた巻線機の構成を示す図である。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。上記実施の形態１の場合では、図７および図８に示すように、位置決め治具Ａ、Ｂと２種類のものを備える例を示したが、これに限られることはなく、図９および図１０に示すように、位置決め治具Ａ、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３と４種類のものが存在する場合について説明する。

つまり、位置決め治具Ａは上記図７および図８の場合と同様に、固定である。そして、ティースコア４の周方向Ｚの中心として、位置決め治具Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３が紙面上、左右に対称に配置され、それぞれが独立して回転軸Ｑ２の方向に別々に可動できる。また左右の位置決め治具Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３はそれぞれが同期して可動してもよいし、非同期であってもよい。これらの可動は、巻線の巻回において適宜設定されればよい。このように、可動する位置決め治具Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を複数配置することで、より細かく巻線の配置を決めることができ、１７ターン目への配置も可能になる。

以上に示したように製造されたコイル２が設置された各ティースコア４を、ティースコア４ごとにヨークコア３の内周輪郭３１に配置して固定子１０２を一体化する。ヨークコア３とティースコア４との結合方法としては、圧入または焼き嵌め、接着、樹脂による一体成形等がある。そして、各コイル２の端末線に対して、必要となる結線処理を施す。このようにして構成された固定子１０２の径方向の内側に、ギャップを介して回転子１０１を設置することで回転電機１００を製造できる。

上記実施の形態１では、ヨークコア３が図３に示すように環状で分割されていない例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、図１１Ａに示すように、複数に分割された分割ヨークコア片３０にて形成してもよい。この場合、複数の分割ヨークコア片３０にそれぞれコイル２の形成されたティースコア４をそれぞれ設置し、各分割ヨークコア片３０を環状に配置して固定子１０２を構成する。

また、他の例として、図１１Ｂに示すように、薄肉部３０１を介して連結されているヨークコア３００を用いてもよい。具体的には、薄肉部３０１を介して分割ヨークコア片３０が６個（つまりティースコア４の数と同数）連結されており、１個のヨークコア３００を構成している。巻線後、この場合、コイル２の形成されたティースコア４を所定の箇所に設置し、薄肉部３０１を径方向の内側に折り曲げることでヨークコア３００を環状にして一体化することで固定子１０２を形成する。

図１１のように構成すれば先に示した場合と比較して、材料の歩留まりを高めることができる。但し、ヨークコア３同士の結合部に微小な隙間が発生する懸念があり、この特性の影響が大きい回転電機の場合は、先に示したようなヨークコア３が環状に形成され分割されていない方が望ましい。

ここで、本実施の形態１の効果を比較例と比較して説明する。例えば、図２６に示すような比較例１のように、コイルの密度を高めるために、スロット内のヨークコアの内周輪郭を削り、本願のデッドスペースＤに対応するデッドスペースＤ１（図２６において斜線にて示された箇所）を形成する。そして、当該デッドスペースＤ１にコイルを配置させようとすると、鉄心の周方向Ｚの端部が存在するため、巻線の巻回時に巻線がデッドスペースＤ１に入ることが阻害される。このため、コイルを任意の位置に配置することが困難となり、コイルの整列性が崩れコイルの密度を高めることができなかった。また、デッドスペースＤ１に対してコイルを配置できたとしても、デッドスペースＤ１ではないスロット部分に対してもコイルの整列性が崩れ、結果、コイルの密度の向上が困難になる。

また、例えば、図２７に示すような、ヨークコアとティースコアとが一体化されたような鉄心の比較例２の場合、本願のデッドスペースＤに対応するデッドスペースＤ２にコイルを配置させようとすると、当該デッドスペースＤ２とコイルとが干渉するため、任意の位置にコイルを配置することが困難であった。

また、デッドスペースＤ２があることで、コイルと鉄心が干渉しない部分（デッドスペースＤ２より径方向の内側のスロットの部分）に対して巻線を巻回したとしても、デッドスペースＤ２に巻線が入り込むため、整列巻きが困難となっていた。このため、比較例２では、鉄心もしくは絶縁体等でデッドスペースＤ２をなくし、整列巻きを実現していた。

しかし、ティースコアの数が少なく、または、ヨークコアの外周輪郭が小さくなると、スロットに対するデッドスペースＤ２の割合が大きくなる。このため、このデッドスペースＤ２にコイルを整列巻きするためには技術が必要となっていた。

図５は、実施の形態１における、巻線の巻回に使用できるスロット１の面積Ｓ（図５において斜線にて示された箇所）を示したものである。このスロット１の面積ＳはデッドスペースＤの部分も含まれている。そして、図２７に、比較例２の場合の巻線の巻回に使用できるスロットの面積Ｓ１（図２７において斜線にて示された箇所）を示す。このスロットの面積Ｓ１にはデッドスペースＤ２が含まれていない。

このように、巻線が巻回できる、比較例２のスロットの面積Ｓ２と、実施の形態１のスロット１の面積Ｓとを比較すると、
面積Ｓ／面積Ｓ２＝１．５となる。
つまり、本実施の形態１におけるデッドスペースＤを、巻線の巻回できる箇所としてスロットの面積Ｓに含めることで、デッドスペースＤ２が巻回できない箇所としてのスロットの面積Ｓ２と比較すると、１．５倍の空間を有効に利用できる。このように実施の形態１では、ティースコア４とヨークコア３とを分割することで巻線の巻回できないデッドスペースＤが低減し、巻線を直接巻回できるメリットを有する。そして、コイル２の高密度化および回転電機の高効率化、小型化に寄与できる。

また、例えば、図２８に示すような、ヨークコアを角度θよりも小さな角度の箇所で、薄肉部を介して分割した比較例３の場合について説明する。この比較例３の場合、デッドスペースＤ３となるのは、ヨークコアの分割箇所より径方向の外側のスロットの部分である。よって、この比較例３の場合、巻線の巻回できるスロットの面積は面積Ｓ３である。このスロットの面積Ｓ３にはデッドスペースＤ３が含まれていない。

このように、巻線が巻回できる、比較例３のスロットの面積Ｓ３と、実施の形態１のスロット１の面積Ｓ１と比較すると、
面積Ｓ１／面積Ｓ３＝１．０６となる。
つまり、実施の形態１におけるデッドスペースＤを、巻線の巻回できる箇所としてスロット１のデッドスペースＤを含めることで、比較例３よりも１．０６倍の空間を有効に利用できる。

このように実施の形態１では、ティースコア４とヨークコア３とを分割することで巻線の巻回できないデッドスペースＤが低減し、巻線を直接巻回できるメリットを有する。そして、コイル２の高密度化および回転電機の高効率化、小型化に寄与できる。さらに、比較例２ではヨークコアの分割数が多いため、一体化したときに微小な隙間が発生してトルクが低下したり、分割されたヨークコアの部品数が多いため組み立てに時間を要するという課題もある。

当該各比較例と本実施の形態との違いは、以下の実施の形態においても同様であるため、その説明は適宜省略する。

次に、図１２および図１３を用いて、本実施の形態１の回転電機の他の固定子について説明する。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。また、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に説明する。ここでは、固定子鉄心は１個のヨークコア３と１２個のティースコア４から構成されている。ヨークコア３とティースコア４で囲まれた部分に巻線が配置されるスロット１を有する。コイル２はティースコア４に対して集中巻きにて形成される。そしてヨークコア３の内周輪郭３１において、デッドスペースＤがある。

上記実施の形態１では、図５に示すように、デッドスペースＤの外周輪郭、すなわち、ヨークコア３の内周輪郭３１と、ヨークコア３の外周輪郭３２とが固定子鉄心１０６の同軸である円弧である場合を示した。図１２および図１３の場合は、全てが円弧ではなく、直線部３１１と円弧部３１２（図１３参照）とから構成されている。このような場合においても、上記実施の形態１と同様に、巻線の巻回中に位置決め治具を移動して設置することで、デッドスペースＤを有していても、上記実施の形態１と同様に、コイル２の整列性を悪化させないことが可能となる。

なお、本実施の形態ではコイル２と固定子鉄心１０６と間の絶縁に関しては、固定子鉄心１０６に電着塗装を用いた。このため、電着塗装をした後でも固定子鉄心１０６の形状はほぼ同じあるため、電着塗装に関しては形状を省略して示している。

上記のような実施の形態１の回転電機の製造方法によれば、
環状のヨークコアと、
前記ヨークコアの径方向の内側に、周方向に間隔を隔てて突出する複数のティースコアと、
前記ティースコアと前記ヨークコアとの間のスロットに、前記ティースコアに対して巻線を巻回して周方向に複数層積層されたコイルを設置する固定子と、
前記固定子の径方向の内側に配置される回転子とを有する回転電機の製造方法において、
前記ヨークコアと、前記ティースコアとは分離して形成され、
前記ヨークコアが無い状態で前記ティースコアに対して前記巻線を集中巻きして前記コイルを形成する工程において、
前記コイルを形成する前記巻線のＭ層（Ｍは１以上の整数）の径方向の外側のターンの第１位置より、Ｍ＋１層における径方向の外側のターンの第２位置が径方向の外側に配置される場合であって、前記第２位置に前記巻線を巻回する際に、
前記第２位置に、前記巻線の位置決め治具を設置して前記巻線の巻回を行うものであり、
さらに、上記のように構成された実施の形態１の回転電機によれば、
環状のヨークコアと、
前記ヨークコアの径方向の内側に、周方向に間隔を隔てて突出する複数のティースコアと、
前記ティースコアと前記ヨークコアとの間のスロットに、前記ティースコアに対して巻線を巻回して周方向に複数層積層されたコイルを設置する固定子と、
前記固定子の径方向の内側に配置される回転子とを有する回転電機において、
前記ヨークコアと、前記ティースコアとは分離して形成され、
前記コイルを形成する前記巻線のＭ層（Ｍは１以上の整数）の径方向の外側のターンの第１位置より、Ｍ＋１層における径方向の外側のターンの第２位置が径方向の外側に配置されるので、
コイルの密度の向上を容易に行うことができる。

また、上記のような実施の形態１の回転電機の製造方法によれば、
前記ティースコアの周方向の中心線と直角をなすとともに、当該ティースコアの前記スロットの前記ヨークコアの内周輪郭の周方向の両端と交差する面と、当該スロットの前記ヨークコアの前記内周輪郭との間を前記スロットのデッドスペースとすると、
前記デッドスペースに、前記コイルの１ターン目の前記巻線が巻回されるので、
さらに、上記のように構成された実施の形態１の回転電機によれば、
前記ティースコアの周方向の中心線と直角をなすとともに、当該ティースコアの前記スロットの前記ヨークコアの内周輪郭の周方向の両端と交差する面と、当該スロットの前記ヨークコアの前記内周輪郭との間を前記スロットのデッドスペースとすると、
前記デッドスペースに、前記コイルの１ターン目の前記巻線が配置されるので、
デッドスペースに対しても巻線を整列巻きにて設置でき、より回転電機の高出力化、高効率化、小型化に寄与できる。

実施の形態２．
図１４および図１５は、実施の形態２による回転電機の製造方法を説明する図である。図１６は、実施の形態２の回転電機の構成を示す断面図である。図１７および図１８は、実施の形態２による回転電機の他の製造方法を説明する図である。図１９の図１９Ａは、実施の形態２による他の回転電機の固定子の構成を示す断面図、図１９Ｂは、図１９Ａに示した固定子の構成を示す側面図である。

図１４および図１５は、実施の形態２における回転電機の製造方法において用いられる巻線機６の構成を示す概略構成図である。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。図１５は、巻線機６で１相分のティースコア４、本実施の形態２では２個のティースコア４に対して連続巻回を実施した後の状態を示す。

位置決め部８０は、各ティースコア４３を固定する円盤状の保持具８１を有し、この保持具８１は、その周方向Ｚに沿って各ティースコア４を位置決めかつコイル２の位置を決めるための位置決め治具Ａおよび位置決め治具Ｂがそれぞれに設けられる。さらに、巻線の巻き始め箇所を固定するための巻始線固定用のピン８５が設けられている。そして、この保持具８１は、回転中心Ｑ３を中心に回転するように構成されている。

次に、実施の形態２における回転電機の製造方法について説明する。ここでは、図１４に示すように、回転電機１００の１相分（ここではＶ相）を構成する２個の各ティースコア４に巻線を巻回する方法について説明する。なお、説明の便宜上、２個のティースコア４を区別するために、ここではティースコア４０１、ティースコア４０２と区別として説明する場合もある。

まず、２個のティースコア４０１、４０２が互いに保持具８１の回転中心Ｑ３を挟む略点対称位置となるように配置した上で、保持具８１の位置決め治具Ａをティースコア４０１、４０２に加圧して固定する。そして２個のティースコア４０１、４０２の相互間の距離を広くする。そして、保持具８１を回転してまず１つのティースコア４０１をフライヤ部９の正面位置に移動させる。

次に、フライヤ部９のアーム部９２の先端から出ている巻線の端末部分を保持具８１に設置されているピン８５に固定した後、フライヤ部９を矢印α１に旋回するとともに、これに同期して旋回軸９１を回転軸Ｑ２の方向に沿ってスライドさせながらこのティースコア４０１に巻線を巻回する。その際、２個のティースコア４の内、巻線の巻回作業を行っていない他方のティースコア４０２が常にフライヤ部９の旋回先端の回転面Ｔよりも外側Ｔ１に位置するようにティースコア４０２の配置位置を設定して巻回作業を行う。

このようにすれば、一方のティースコア４０１に巻線の巻回を行っている際、他方のティースコア４０２にフライヤ部９が干渉することを確実に防止できる。そして、あらかじめ設定された巻数（上記実施の形態１と同様に、９ターン目以降であって、１７ターン目を巻く前まで）まで巻回した後に、位置決め治具Ｂをあらかじめ設定された位置まで移動させる（図１５）。そして、残りの巻線の巻回を行う。

こうすることで、１７ターン目のコイル２が径方向の外側に脱落することを防止でき、本来巻くことが困難であったデッドスペースＤにコイル２を配置できる。このためコイル２の密度を高めることができる。次に、保持具８１を回転し、ティースコア４０２をフライヤ部９の正面位置（図１４において、ティースコア４０１が設置されている箇所）に移動させる。このとき、先のティースコア４０１に巻き付けた巻線の巻き終わり部分を切断することなく、ティースコア４０２に至るだけの所定長さ分を渡り線２０として確保した後、このティースコア４０２に対して、先のティースコア４０１と同じ方向に巻線を巻き付ける。

そして、あらかじめ設置された巻数（上記実施の形態１と同様に、９ターン目以降であって、１７ターン目を巻く前まで）まで巻回した後に、位置決め治具Ｂをあらかじめ設置された位置まで移動させる（図１５）。そして、残りの巻線の巻回を行う。こうすることで、各々のティースコア４０１、４０２に巻線を巻回した後、これらを保持具８１から取り外す。そして、図２に示すように、２個１組のティースコア４が１つの相（Ｖ１とＶ２）となるように、両者がティースコア４の磁気吸引部４２側を径方向の内側に向き合わせるようにし、円弧状となるように配設する。

このことで、Ｖ相に対応する２個のティースコア４０１、４０２が形成できる。また同相内のティースコア４の全て対して連続して巻線が巻回される。以下、同様にしてＵ相およびＷ相に対応する２個のティースコア４に対しても巻線の巻回を実施し、これら各相２個分の各ティースコア４をあらかじめ設定された位置に配置して円環状にする。そして、各ティースコア４をヨークコア３と接合する。この接合としては、溶接または接着または圧入または焼き嵌めもしくは樹脂を成形して一体化するモールド成形等がある。続いて、必要な結線状態となるように結線処理を行う。

次に図１６に示すように、ヨークコア３の径方向の外側をフレーム１１０で覆う。これにより、４極６ティースコア４の３相ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）ブラシレスモータ用の固定子１０２が構成される。そして、ここではコイル２および渡り線２０および固定子鉄心１０６およびフレーム１１０など固定子１０２全体を樹脂でモールドしモールド部１０９を構成する（図１６）。このように形成することで、コイル２を含めてティースコア４とヨークコア３を固定でき、放熱性能を高め、固定子の剛性を上げることができる。これにより回転電機の小型化および振動による騒音を抑制する効果が得られる。

以上示したように、この実施の形態２の固定子１０２の製造方法においては、巻線機６として、各ティースコア４を位置決めするための位置決め部８０と、巻線の供給巻付用のフライヤ部９とを備えたので、位置決め部８０に取り付けた複数のティースコア４を回転させるだけでフライヤ部９に正対する位置まで順次移動できる。そして、ティースコア４３が所定の位置まで移動した後は、ティースコア４の位置は固定したままでフライヤ部９を回転せることで巻線を巻回できる。

つまり、位置決め部８０とフライヤ部９とは分離独立しているため、ティースコア４３の巻線供給側への移動と巻線の巻回とを１つの機構に同時に組み込む場合に比べて、装置の構成が簡素化され故障が少なくかつ装置を安価に製作できる。しかも、フライヤ部９を回転させることで巻線を巻回する構成であり、ティースコア４自体は高速回転しないので、巻線の巻回時に振動およびたわみが発生して巻き付けた巻線の整列性が悪化するなどの不都合は生じない。このため、作業時間が早くなり、単位時間当たりの生産量を増やすことができる。

また、固定子１０２を構成する上では、位置決め部８０を回転させるだけで順次巻付作業を行う箇所に各ティースコア４を配置させることができるので、渡り線２０の長さを自由に設定できる。さらに、巻線の巻回を行う際に、ティースコア４とフライヤ部９との干渉を避けることができ、巻線の整列性を高めることができる。また、同相内の複数のティースコア４に対して渡り線２０を介して連続で巻線の巻回を行うことができる。このため、同相内のティースコア４が複数ある場合に、ティースコア４ごとに巻線を切断することに比べてその接続部品、および、接続に必要となる工数を削減できる。なお、本実施の形態では固定子としたときに、同相のティースコア４が２個分離れた位置にあるもので説明をしたが、これに限定されることはない。

次に、本実施の形態２の他の例について図１７および図１８に基づいて説明する。図１７は、巻線機６のティースコア４の保持機構部７の構成を示す図である。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。１相分の２個のティースコア４を把持できる第１インシュレータ７１と、第１インシュレータ７１に嵌合することで２個のティースコア４を把持できる第２インシュレータ７２とを備える。

第１インシュレータ７１は、内径壁７１１、外径壁７１２を有し、さらに内径壁７１１は連結部７１３で連結され、さらに、第２インシュレータ７２は、内径壁７２１、外形壁７２２を有し、複数のティースコア４を把持できる構造となっている。つまり、第１インシュレータ７１を１個、第２インシュレータ７２を２個使うことで、１相分（例えばＶ相）に必要な２個のティースコア４（ティースコア４０１、ティースコア４０２）を保持できる。

図１８は、この第１インシュレータ７１、第２インシュレータ７２の保持機構部７を用いて巻回を行う巻線機６である。第１インシュレータ７１の連結部７１３を巻線機６の保持具８１に固定する。後は、上記実施の形態２の場合と同様に巻線の巻回を行うことができる。

巻線機６をこのよう構成すれば、１相に必要なティースコア４を第１インシュレータ７１および第２インシュレータ７２だけで保持できるため、自動機での受け渡しが簡単になる。また、固定子１０２として配置する各ティースコア４の位置に第１インシュレータ７１を配置することで、巻回後の環状化時にティースコア４の位置決めが容易となる。

図１９は、本実施の形態２の固定子１０２の構成を説明する平面図（図１９Ａ）および側面図（図１９Ｂ）である。なお、コイル２は図示を省略している。上記に示した図１７においては、２個のティースコア４に対して連続巻きした１組のティースコア４を、３組用意し、これをヨークコア３に圧入したものである。図１９Ｂに示すように、第１インシュレータ７１はそれぞれ連結部７１３の高さが異なる３種類の第１インシュレータ７０１、７０２、７０３が必要である。

つまり、Ｕ相のコイル２には第１インシュレータ７０１を、Ｖ相のコイル２には第１インシュレータ７０２を、Ｗ相のコイル２には第１インシュレータ７０３を使用する。さらに、これらの連結部７１３には結線が渡り線２０としてそれぞれ配置される。このように形成することで、図１９Ｂにおいて上面側の片側のみにて連結部７１３が形成された場合でも（すなわち、図１９Ｂの下面側には連結部７１３が形成されていない）、３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）が干渉することを防止でき、電位差の大きい異相間の渡り線２０の絶縁を確実にできる。また、固定子１０２の組み立てを終えた後に、径方向の内側に回転子１０１を配置させる際に、連結部７１３がある側とは反対側の端面（図１９Ｂにおいて下面側）から挿入できる。

上記のような実施の形態２の回転電機の製造方法によれば、
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、
前記ヨークコアと前記コイルとの一部を樹脂モールドするので、
コイルを含め固定子鉄心が一体化できるため、より強固な固定が可能となる。またコイルとモールド部が接触していることで放熱性が改善し、より小型化に寄与できる。

また、上記のような実施の形態２の回転電機の製造方法によれば、
前記回転電機の同相に設置される前記コイルは、前記巻線を連続して巻回するので、
同相内のコイルを接続する作業を削減できる。

実施の形態３．
図２０は、実施の形態３の回転電機の構成を示す断面図である。図２１は、図２０に示した回転電機の製造方法を説明する図である。図２２は、実施の形態３の他の回転電機の構成を示す断面図である。図２３は、図２２に示した回転電機の製造方法を説明する図である。図２４は、実施の形態３の他の回転電機の構成を示す断面図である。図２５は、図２４に示した回転電機の製造方法を説明する図である。

図２０は、実施の形態３におけるの４極６スロットの回転電機２００の構成を示す断面図を示す。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。当該回転電機２００は、一般的にコアレスモータと称されている。上記各実施の形態において示したティースコア４が存在せず、ヨークコア３のみが存在する。コアレスモータである回転電機２００は、回転子１０１と、回転子１０１の外径にギャップを介して配置される固定子１０２とを備える。

回転子１０１は回転軸１０３、永久磁石１１５からなり、ＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｍｏｔｏｒ）構造である。永久磁石１１５は、１個のネオジム焼結磁石を４極に着磁したものを、回転軸１０３に接着等で固定している。コアレスモータはヨークコア３と永久磁石１１５との距離を短くすることで、磁気抵抗が小さくなるため、ＳＰＭ構造とすることが好ましい場合がある。そのため本実施の形態３ではＳＰＭ構造を例として示している。

固定子１０２は、外径側にヨークコア３があり、ヨークコア３の内径には磁極毎、６個のスロット１が存在し、巻線が巻回された周方向Ｚに複数積層された１個のコイル２がそれぞれに設置される。すなわちコイル２は、６個のスロット１にそれぞれ設置される。ヨークコア３の内周輪郭３１は中心点Ｑを中心とした円形状に構成している。このように円形状とすることで、直線状箇所を設けるよりもより広いスロット１を確保できる。
１個のコイル２は６０°＝６スロット／３６０°の範囲内に存在する。

また、コイル２は非磁性体である絶縁体から構成される巻芯５を介して集中巻きにて形成される。巻回作業時に使用する巻芯５ごと、ヨークコア３の内周輪郭３１の各スロット１に配置すればよい。よって、コイル２の形状が崩れたり、外す作業がなくなるメリットがある。また、コイル２と巻芯５とヨークコア３の少なくとも一部を含むように樹脂部品でモールドしてモールド部１０９を形成することで各部品を固定している。

図２０においては、モールド部１０９は、ヨークコア３の径方向の外側から巻芯５とコイル２の径方向の内側までを覆っている。このようにすることで振動に対して強固になり、さらに放熱面積が大きくなるというメリットもある。

次に、上記のように構成された実施の形態３の回転電機２００の製造方法について図２１を用いて説明する。なお、上記各実施の形態で示したフライヤ部９は省略して示している。前述したように、回転電機２００は６個のスロット１を有していると考えることができる。そのため、スロット１を６個に分割した角度θ＝６０°の範囲内に、１個のコイル２が収まればよい。そのため１個のスロット１ごとに１個のコイル２を成形し、それを組み立てる。

図２１は、巻線の巻回の様子を示し、位置決め治具Ａ、Ｂ、Ｃがある。また巻芯５は位置決め治具Ａ、Ｃによって固定されている。位置決め治具Ａ、Ｃは、巻回中には可動しない。位置決め治具Ｂは、上記各実施の形態と同様に回転軸Ｑ２方向に移動するように構成されている。絶縁体で構成された巻芯５を中央に設置し、それを介して巻線を巻回し集中巻きする。巻芯５があることで、巻線の屈曲半径を任意の寸法で取ることができ、巻芯５がない場合に比べ屈曲半径が安定し、ばらつきの少ないコイル２の形状を形成ができる。

巻き始め時点では、位置決め治具Ｂが１ターン目のコイル２よりも回転軸Ｑ２の紙面上、上方に配置されている。９ターン目以降かつ、１７ターン目の前までに位置決め治具Ｂを回転軸Ｑ２の下側に移動させ、図２１の位置に配置する。さらに１７ターン目以降を巻回することで、本実施の形態３における１個のコイル２を製造できる。巻線後に、位置決め治具Ａ、Ｂ、Ｃを回転軸Ｑ２の上側（それぞれコイル２から離れる方向）に外す。そして、１個のコイル２を取り出す。

これを必要個数（本実施の形態３では６個）作成し、ヨークコア３の内周輪郭３１側に配置し、必要な結線を行い、樹脂等でモールド成形することで固定子１０２を一体化できる。また、上記実施の形態２の図１７で示した、第１インシュレータ７１および第２インシュレータ７２を用いて製造することも考えられる。

図２２は、本実施の形態３における他のコアレスモータの回転電機２００の構成を示す断面図である。上記実施の形態３の図２０と異なる点は、巻芯５５とコイル２とである。
図２０の巻芯５に比べ、図２２では巻芯５５の周方向Ｚの幅が短く形成される。また、図２０のコイル２に用いられる巻線の径Ｅ１に比べ、図２２のコイル２に用いられる巻線の径Ｅ２が小さい。
ここでＥ１／√（２）≒Ｅ２となり、
コイル２の巻数が増える。つまり、図２０の場合よりコイル２の巻線の径を細くして、倍以上の巻数を達成し、コイル２の密度を上げている。

実施の形態３の図２３の場合であれば、６層目をＭ層とすると、７層目がＭ＋１層に相当する。そして、３９ターン目が、Ｍ層（６層目）の径方向の外側の最後のターンに相当する。また、４０ターン目が、Ｍ＋１層（７層目）の径方向の外側の最初のターンに相当する。すなわち、４０ターン目が３９ターン目に続いて巻かれるターンである。そして、図２３から明らかなように、３９ターン目の径方向の第１位置より、４０ターン目の径方向の第２位置は、径方向の外側に形成される。

図２３に図２２に示した回転電機２００の製造方法について説明する。絶縁体で形成された巻芯５５を中央に配置し、それを介して巻線を巻回し集中巻きする。巻芯５５があることで、巻線の屈曲半径を任意の寸法で取ることができ、巻芯５５がない場合に比べ屈曲半径が安定し、ばらつきの少ないコイル２形状を作り上げることができる。巻き始め時点では、位置決め治具Ｂが１ターン目のコイル２よりも回転軸Ｑ２の紙面上、上方に配置される。

２７ターン目以降かつ、４０ターン目の前までに位置決め治具Ｂを回転軸Ｑ２の紙面上、下方に移動させ、図２３の位置に配置する。さらに４０ターン目以降の巻線を巻回することで、本実施の形態の１個のコイル２を構成できる。位置決め治具Ｂを巻回の途中で移動させることで、４０ターン目の巻線を任意の位置に配置できる。また４０ターン目以前の巻線で位置決め治具Ｂが邪魔をするということもない。

巻回後に、位置決め治具Ａ、Ｂ、Ｃをコイル２から離れる方向に移動することで１個のコイル２を取り出すことができる。これを必要個数（本実施の形態では６個）作り、ヨークコア３の内周輪郭３１に配置し、必要な結線を行い、樹脂等でモールド成形することで固定子１０２を一体化できる。また、所定の巻数が２０ターン目であれば１ターン目から２０ターン目までのコイル２と、２１ターン目から４０ターンまでのコイル２とを並列結線をすることで、図１９と同じコイル２の断面積を確保しつつ、同じ巻数にでき、かつスロット１内に余裕ができるコイル２の配置となる。

スロット１内に余裕ができることで精密な位置決め等が不要となり、設備投資を抑制できる。このように、巻線の径を細くすることで、巻芯５５の周方向Ｚの寸法を小さくしても、巻き膨らみが小さくなり、巻芯５５によって埋められていたスペースを少なくできる。さらに、巻線の径が細くなることで、巻線間の隙間も小さくできる。これにより、より多くのワイヤ巻線を配置できる。これにより、コイル２の高密度化を達成し、回転電機の高効率化、高出力に貢献できる。

図２４および図２５は、本実施の形態３における他のコアレスモータの回転電機２００の構成を示す断面図である。上記実施の形態３の図２２と異なる点は、コイル２の配置である。図２２のコイル２は１個のスロット１が角度θ＝６０°にて形成されていたが、図２４では半分の角度θ／２＝３０°に分割している。つまり、図２２の巻線の径Ｅ１／√２≒Ｅ２とし、コイル２を図２２の２倍である４０ターン分を超えるコイル２を配置できればより高密度なコイル２といえる。

上記図２２に示したように、１ターン目から２０ターン目までのコイル２と、２１ターン目から４０ターン目までのコイル２とを並列接続した場合の、２１ターン目から４１ターン目までのコイル２の方が、１ターン目から２０ターン目までのコイル２より抵抗値が高くなり、電流の分流がアンバランスにある可能性がある。この場合、回転電機２００のコイル２で消費される電力が大きくなってしまう。なぜなら、１ターン目から２０ターン目までのコイル２と、２１ターン目から４０ターン目までのコイル２とではコイル２の周長が異なるためである。

つまり、２１ターン目から４０ターン目までのコイル２は、１ターン目から２０ターン目までのコイル２を覆うように集中巻きされるため、巻芯５５から離れた位置にあり、コイル２の１ターンの周長が長くなり、必ず２１ターン目から４０ターン目までのコイル２の抵抗が、１ターン目から２０ターン目までのコイル２よりも大きくなってしまう。これが課題になった場合の解決策が、図２４に示したものである。

図２４の場合では、１個のスロット１内で周方向Ｚにおいて半分に分割し、それぞれに巻芯５５を配置して集中巻きしてコイル２を分割したスロット１にそれぞれ配置する構成とした。このように構成することで、２個のコイル２間の抵抗がほぼ同じになるメリットがある。巻芯５５の周方向Ｚの寸法は上記図２２の場合と同じであり、巻線の径も同じである。

次に、図２４に実施の形態３の回転電機の巻線方法について図２５を用いて説明する。絶縁体で構成された巻芯５５を中央にし、それを介して巻線を巻回して集中巻きする。巻芯５５があることで、巻線の屈曲半径を任意の寸法で取ることができ、巻芯５５がない場合に比べ屈曲半径が安定し、ばらつきの少ないコイル２形状を作り上げることができる。巻き始め時点では、位置決め治具Ｂが１ターン目のコイル２よりも回転軸Ｑ２の紙面上、上方に配置されている。

実施の形態３の図２５の場合であれば、３層目をＭ層とすると、４層目がＭ＋１層に相当する。そして、１４ターン目が、Ｍ層（６層目）の径方向の外側のターンに相当する。また、２３ターン目が、Ｍ＋１層（７層目）の径方向の外側のターンに相当する。そして、図２５から明らかなように、１４ターン目の径方向の第１位置より、２３ターン目の径方向の第２位置は、径方向の外側に形成される。

よって、１３ターン目より後で、かつ、２３ターン目の前までに位置決め治具Ｂを回転軸Ｑ２の紙面上、下方に移動させ、図２５の位置に配置する。さらに２３ターン目以降を巻回することで、コイル２を構成できる。位置決め治具Ｂを巻線途中で移動させることで、２３ターン目の巻線を任意の位置に配置できる。また２３ターン目以前の巻線で位置決め治具Ｂが邪魔をするということもない。

巻線後に、位置決め治具Ａ、Ｂ、Ｃをコイル２から離れる方向に外すことでコイル２を取り出すことができる。これを２個作り、２個のコイル２を並列結線することでＵ１のコイル２を構成できる。また、これを必要個数（本実施の形態では６個）作り、ヨークコア３の内周輪郭３１に配置し、必要な結線を行い、樹脂等でモールド成形することで固定子１０２を一体化できる。このように、巻線の径を細くすることで、巻芯５５の周方向Ｚの寸法を小さくしても、巻き膨らみが小さくなり、巻芯５５によって埋められていたスペースを少なくできる。

さらに、巻線の径が細くなることで、巻線間の隙間も小さくできる。これにより、より多くの巻線を配置できる。これにより、コイル２の高密度化を達成し、回転電機の高効率化、高出力に貢献できる。また、実施の形態３の図２５において、左右非対称のコイル２となっている。つまり、２４ターン分を巻いた後、プラスして半周分を巻いているため左側が２５ターン分あり、右側は２４ターン分となっている。すなわち、図２５のコイル２全体でみると２４．５ターン分となっている。

また２５ターン目は自分のスロット１の領域を超えている。通常であれば自分のスロット１の領域を超えてしまうと、周方向Ｚに隣接するスロット１内に配置されるコイル２と干渉してしまう。しかし、図２４のように左右非対称のコイル２とすることで、周方向Ｚに隣接するコイル２との干渉を防止でき、限られたスペースに多くのコイル２を入れることが可能となる。

上記のような実施の形態３の回転電機の製造方法によれば、
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、
環状のヨークコアを有する固定子と、
固定子の径方向の内側に配置される回転子と、
前記回転子と前記ヨークコアとの間の磁極毎のスロットに、巻線が巻回されて周方向に複数層積層されたコイルがそれぞれ設置される回転電機の製造方法において、
前記コイルを形成する工程において、
前記コイルを形成する前記巻線のＭ層（Ｍは１以上の整数）の径方向の外側のターンの第１位置より、Ｍ＋１層における径方向の外側のターンの第２位置が径方向の外側に配置される場合であって、前記第２位置に前記巻線を巻回する際に、
前記第２位置に、前記巻線の位置決め治具を設置して前記巻線の巻回を行うものであり、
さらに、実施の形態３の回転電機によれば、
環状のヨークコアを有する固定子と、
固定子の径方向の内側に配置される回転子と、
前記回転子と前記ヨークコアとの間の磁極毎のスロットに、巻線が巻回されて周方向に複数層積層されたコイルがそれぞれ設置される回転電機において、
前記コイルを形成する前記巻線のＭ層（Ｍは１以上の整数）の径方向の外側のターンの第１位置より、Ｍ＋１層における径方向の外側のターンの第２位置が径方向の外側に配置されるので、
コイルの密度の向上が容易に可能となる。

また、上記のような実施の形態３の回転電機の製造方法によれば、
前記磁極の周方向の中心線と直角をなすとともに、当該磁極の前記スロットの前記ヨークコアの内周輪郭の周方向の両端と交差する面と、当該スロットの前記ヨークコアの前記内周輪郭と、の間を前記スロットのデッドスペースとすると、
前記デッドスペースに、前記コイルの１ターン目の前記巻線が巻回されるものであり、
さらに、上記のように構成された実施の形態３の回転電機によれば、
前記磁極の周方向の中心線と直角をなすとともに、当該磁極の前記スロットの前記ヨークコアの内周輪郭の周方向の両端と交差する面と、当該スロットの前記ヨークコアの前記内周輪郭と、の間を前記スロットのデッドスペースとすると、
前記デッドスペースに、前記コイルの１ターン目の前記巻線が配置されるので、
デッドスペースに対しても巻線を整列巻きにて設置でき、より回転電機の高出力化、高効率化、小型化に寄与できる。特に高速化する場合に鉄損が大きくなるが、コアレスモータであれば鉄損となるティースコアがないため、ティースコアがある回転電機に比べ鉄損を抑制できる。またティースコアがないため固定子鉄心の軽量化を図ることができる。

また、上記のような実施の形態３の回転電機の製造方法によれば、
前記磁極毎の前記スロットをＮ個（Ｎは２以上の整数）に分割し、
分割したＮ個の前記スロットにそれぞれ前記コイルを設置し、各当該コイルを並列に接続するものであり、
さらに、上記のように構成された実施の形態３の回転電機によれば、
前記磁極毎の前記スロットをＮ個（Ｎは２以上の整数）に分割し、
分割したＮ個の前記スロットにそれぞれ前記コイルを設置し、各当該コイルを並列に接続されるので、
分割されたスロット内にそれぞれ設置されるコイルの抵抗がほぼ同じになるメリットがある。

さらに、上記のような実施の形態３の回転電機の製造方法によれば、
前記コイルは、非磁性体にて形成される巻芯に前記巻線が巻回されるので、
巻芯により、コイル寸法のばらつきが抑制できる。

実施の形態４．
図２９および図３０は、実施の形態４の回転電機の製造方法を示す断面図である。図３１は、図３０に示した回転電機の製造方法の一部を拡大して示した図である。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。位置決め治具Ｂにティースコア４の径方向の内側に突出する曲面を有する突起部８２０を設けた。

本実施の形態４では、上記実施の形態１と同様に、図２９および図３０に示すように、４層目をＭ層とすると、５層目がＭ＋１層に相当する。そして、１６ターン目が、Ｍ層（４層目）の径方向の外側のターンに相当する。また、１７ターン目が、Ｍ＋１層（５層目）の径方向の外側のターンに相当する。そして、図３０から明らかなように、１６ターン目の径方向の第１位置より、１７ターン目の径方向の第２位置は、径方向の外側に形成される。

そして、図３０および図３１に示すように、第１位置の１６ターン目の巻線と、第２位置の１７ターン目の径方向の巻線とが突起部８２０の曲面（Ｒ面）に接するように巻回されている。この突起部８２０により、１６ターン目のコイル２が径方向の外側に移動することをより抑制でき、狙いの位置にコイル２を配置することが可能となる。巻線の配置を安定させ、巻き乱れを防止しコイルの占積率を向上する。さらには、回転電機の性能を向上できる。

さらに、第１位置の１６ターン目の巻線と、第２位置の１７ターン目の径方向の巻線とが突起部８２０の曲面（Ｒ面）に接しているため、上記実施の形態１の平面の突起部８２の場合、１７ターン目の巻線がカドを乗り上げて、１６ターン目の巻線に接するような可能性をさら防止できる。

上記のような実施の形態４の回転電機の製造方法によれば、
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、
前記位置決め治具は、前記第１位置の前記巻線および前記第２位置の前記巻線に接する曲面を有する突起部を備えるので、
整列されたコイルを形成でき、コイルの占積率を向上できる。

本願は、様々な例示的な実施の形態およ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、およ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、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。

１ スロット、１００ 回転電機、１０１ 回転子、１０２ 固定子、１０３ 回転軸、１０４ 回転子鉄心、１０５ 永久磁石、１０６ 固定子鉄心、１０９ モールド部、１１０ フレーム、２ コイル、２００ 回転電機、３ ヨークコア、３０ 分割ヨークコア片、３００ ヨークコア、３０１ 薄肉部、３１ 内周輪郭、３１１ 直線部、３１２ 円弧部、３２ 外周輪郭、３３ 切り欠き部、４ ティースコア、４０１ ティースコア、４０２ ティースコア、４１ 胴体部、４２ 磁気吸引部、５ 巻芯、５５ 巻芯、６ 巻線機、７ 保持機構部、７１ 第１インシュレータ、７１１ 内径壁、７１２ 外径壁、７２ 第２インシュレータ、８ 位置決め部、８０ 位置決め部、８１ 保持具、８２ 突起部、８２０ 突起部、８３ テーパ部、８４ フラット部、８５ ピン、９ フライヤ部、９１ 旋回軸、９２ アーム部、Ａ 位置決め治具、Ｂ 位置決め治具、Ｂ１ 位置決め治具、Ｂ２ 位置決め治具、Ｂ３ 位置決め治具、Ｃ 位置決め治具、Ｄ デッドスペース、Ｄ１ デッドスペース、Ｄ２ デッドスペース、Ｄ３ デッドスペース、Ｅ１ 径、Ｅ２ 径、Ｑ 中心点、Ｑ２ 回転軸、Ｑ３ 回転中心、Ｑｑ 中心線、Ｒ１１ 接点、Ｒ１２ 接点、Ｔ 回転面、Ｔ１ 外側、Ｌ 面、θ 角度、Ｚ 周方向。

Claims (11)

1. 環状のヨークコアと、
   前記ヨークコアの径方向の内側に、周方向に間隔を隔てて突出する複数のティースコアと、
   前記ティースコアと前記ヨークコアとの間のスロットに、前記ティースコアに対して巻線を巻回して周方向に複数層積層されたコイルを設置する固定子と、
   前記固定子の径方向の内側に配置される回転子とを有する回転電機の製造方法において、
   前記ヨークコアと、前記ティースコアとは分離して形成され、
   前記ヨークコアが無い状態で前記ティースコアに対して前記巻線を集中巻きして前記コイルを形成する工程において、
   前記コイルを形成する前記巻線のＭ層（Ｍは１以上の整数）の径方向の外側のターンの第１位置より、Ｍ＋１層における径方向の外側のターンの第２位置が径方向の外側に配置される場合であって、前記第２位置に前記巻線を巻回する際に、
   前記第２位置に、前記巻線の位置決め治具を設置して前記巻線の巻回を行い、
   前記位置決め治具は、前記第１位置の前記巻線および前記第２位置の前記巻線に接する面を有する突起部を備える回転電機の製造方法。
2. 前記ティースコアの周方向の中心線と直角をなすとともに、当該ティースコアの前記スロットの前記ヨークコアの内周輪郭の周方向の両端と交差する面と、当該スロットの前記ヨークコアの前記内周輪郭との間を前記スロットのデッドスペースとすると、
   前記デッドスペースに、前記コイルの１ターン目の前記巻線が巻回される請求項１に記載の回転電機の製造方法。
3. 前記デッドスペースに、前記コイルの前記第２位置の前記巻線が巻回される請求項２に記載の回転電機の製造方法。
4. 環状のヨークコアを有する固定子と、
   固定子の径方向の内側に配置される回転子と、
   前記回転子と前記ヨークコアとの間の磁極毎のスロットに、巻線が巻回されて周方向に複数層積層されたコイルがそれぞれ設置される回転電機の製造方法において、
   前記コイルを形成する工程において、
   前記コイルを形成する前記巻線のＭ層（Ｍは１以上の整数）の径方向の外側のターンの第１位置より、Ｍ＋１層における径方向の外側のターンの第２位置が径方向の外側に配置される場合であって、前記第２位置に前記巻線を巻回する際に、
   前記第２位置に、前記巻線の位置決め治具を設置して前記巻線の巻回を行い、
   前記位置決め治具は、前記第１位置の前記巻線および前記第２位置の前記巻線に接する面を有する突起部を備える回転電機の製造方法。
5. 前記磁極の周方向の中心線と直角をなすとともに、当該磁極の前記スロットの前記ヨークコアの内周輪郭の周方向の両端と交差する面と、当該スロットの前記ヨークコアの前記内周輪郭と、の間を前記スロットのデッドスペースとすると、
   前記デッドスペースに、前記コイルの１ターン目の前記巻線が巻回される請求項４に記載の回転電機の製造方法。
6. 前記デッドスペースに、前記コイルの前記第２位置の前記巻線が巻回される請求項５に記載の回転電機の製造方法。
7. 前記磁極毎の前記スロットをＮ個（Ｎは２以上の整数）に分割し、
   分割したＮ個の前記スロットにそれぞれ前記コイルを設置し、各当該コイルを並列に接続する請求項４または請求項５に記載の回転電機の製造方法。
8. 前記コイルは、非磁性体にて形成される巻芯に前記巻線が巻回される請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機の製造方法。
9. 前記ヨークコアと前記コイルとの一部を樹脂モールドする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機の製造方法。
10. 前記回転電機の同相に設置される前記コイルは、前記巻線を連続して巻回する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機の製造方法。
11. 環状のヨークコアと、
    前記ヨークコアの径方向の内側に、周方向に間隔を隔てて突出する複数のティースコアと、
    前記ティースコアと前記ヨークコアとの間のスロットに、前記ティースコアに対して巻線を巻回して周方向に複数層積層されたコイルを設置する固定子と、
    前記固定子の径方向の内側に配置される回転子とを有する回転電機の製造方法において、
    前記ヨークコアと、前記ティースコアとは分離して形成され、
    前記ヨークコアが無い状態で前記ティースコアに対して前記巻線を集中巻きして前記コイルを形成する工程において、
    前記コイルを形成する前記巻線のＭ層（Ｍは１以上の整数）の径方向の外側のターンの第１位置より、Ｍ＋１層における径方向の外側のターンの第２位置が径方向の外側に配置される場合であって、前記第２位置に前記巻線を巻回する際に、
    前記第２位置に、前記巻線の位置決め治具を設置して前記巻線の巻回を行い、
    前記位置決め治具は、前記第１位置の前記巻線および前記第２位置の前記巻線に接する曲面を有する突起部を備える回転電機の製造方法。