(57)【要約】【課題】この発明は、分布巻の巻線の頭頂部での曲げ半径の増大を抑えるとともに、分布巻の巻線を固定子鉄心に装着する工程の増大を抑えて、コイルエンドの小型化を確保しつつ、生産性を高めることができる電気機械の電機子およびその製造方法を得る。【解決手段】電機子巻線は、それぞれ、第１直線部、第１コイルエンド部、第２直線部および第２コイルエンド部からなる環状に形成されて一続きに繋がれたｎ個の周回部を有する複数の巻線体を備え、複数の巻線体は、ｎ個の周回部の第１直線部を連続する複数個のティースの両側に位置するスロット対の一方のスロットに挿入し、第２直線部をスロット対の他方のスロットに挿入して、１スロットピッチで配列して電機子鉄心に装着され、ｎ個の周回部のそれぞれの周回部の列がスロット深さ方向にｎ層として配置されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ティースが等ピッチで配列された電機子鉄心、および電機子鉄心に装着された電機子巻線を有する電気機械の電機子において、
上記電機子巻線は、絶縁被覆された、かつ接続部のない連続した導体線を、連続して複周回ずつ巻いて作製され、それぞれ、第１直線部、第１コイルエンド部、第２直線部および第２コイルエンド部からなる環状に形成されたｎ個（但し、ｎは２以上の自然数）の周回部を有する複数の巻線体を備え、
上記複数の巻線体は、上記ｎ個の周回部の上記第１直線部を連続する複数個の上記ティースの両側に位置するスロット対の一方のスロットに挿入し、上記第２直線部を上記スロット対の他方のスロットに挿入して、１スロットピッチで配列して上記電機子鉄心に装着され、上記ｎ個の周回部のそれぞれの周回部の列がスロット深さ方向にｎ層として配置され、
上記ｎ層のそれぞれの層において、上記ｎ個の周回部の上記第１直線部と上記第２直線部の上記スロット内のスロット深さ方向の位置が異なり、
上記ｎ層の隣り合う層において、上記ｎ個の周回部の上記第１直線部の上記一方のスロット内のスロット深さ方向の位置が異なり、上記ｎ個の周回部の上記第２直線部の上記他方のスロット内のスロット深さ方向の位置が異なっていることを特徴とする電気機械の電機子。
【請求項２】
上記巻線体を構成する上記ｎ個の周回部は、上記第１直線部同士又は上記第２直線部同士を上記導体線により繋がれて、折り畳まれた短縮状態と伸ばされた伸長状態との間を伸縮可能な蛇腹状に構成されていることを特徴とする請求項１記載の電気機械の電機子。
【請求項３】
上記電機子鉄心が、１本の上記ティースを有する鉄心ブロック、又は２本の上記ティースを有する鉄心ブロックを円環状に配列して構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電気機械の電機子。
【請求項４】
上記電機子鉄心が、１本の上記ティースを有する鉄心ブロックと２本の上記ティースを有する鉄心ブロックとを混在させて円環状に配列して構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電気機械の電機子。
【請求項５】
上記電機子鉄心が、環状のヨークと、上記ティースが上記ヨークより薄肉の筒状の連結部の外周面から径方向外方に突出されて周方向に等ピッチで配列された磁極部と、を備え、上記ティースを上記ヨークに磁気的に接続されて上記磁極部が上記ヨーク内に挿入、保持されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電気機械の電機子。
【請求項６】
請求項３又は請求項４に記載の電気機械の電機子の製造方法であって、
上記複数の巻線体を、それぞれ伸長状態として、上記ｎ個の周回部の連結された一端の周回部を径方向内方に向けてその上記第１直線部を同一円周上に１スロットピッチで並べ、周方向に隣り合う上記周回部間の間隔を径方向外方に向かって漸次広がるように周方向に配列させる工程と、
周方向に配列された上記周回部の各群を、内径側に位置する上記周回部の群から外径側の上記周回部の群に向かって一群ずつ、かつ上記周回部の群毎に周方向の傾斜方向を変えて、周方向に傾斜させて、短縮状態の上記複数の巻線体を１スロットピッチで配列した環状の巻線アッセンブリを作製する工程と、
上記鉄心ブロックを外径側から上記巻線アッセンブリに装着する工程と、を備えた電気機械の電機子の製造方法。
【請求項７】
請求項３又は請求項４に記載の電気機械の電機子の製造方法であって、
上記複数の巻線体を、それぞれ伸長状態として、上記ｎ個の周回部の連結された一端の周回部を径方向内方に向けてその上記第１直線部を同一円周上に１スロットピッチで並べ、周方向に隣り合う上記周回部間の間隔を径方向外方に向かって漸次広がるように周方向に配列させる工程と、
周方向に配列された上記複数の巻線体の外径側の端部を径方向内方に移動させて、短縮状態の上記複数の巻線体を１スロットピッチで配列した環状の巻線アッセンブリを作製する工程と、
上記鉄心ブロックを外径側から上記巻線アッセンブリに装着する工程と、を備えた電気機械の電機子の製造方法。
【請求項８】
上記請求項５記載の電気機械の電機子の製造方法であって、
上記複数の巻線体を、それぞれ伸長状態として、上記ｎ個の周回部の連結された一端の周回部を径方向内方に向けてその上記第１直線部を上記磁極部のスロットのそれぞれの上記連結部側に挿入し、周方向に隣り合う上記周回部間の間隔を径方向外方に向かって漸次広がるように周方向に配列させる工程と、
周方向に配列された上記周回部の各群を、内径側に位置する上記周回部の群から外径側に位置する上記周回部の群に向かって一群ずつ、かつ上記周回部の群毎に周方向の傾斜方向を変えて、周方向に傾斜させて、上記周回部の各群の上記第１直線部と上記第２直線部を上記スロット対のそれぞれに挿入し、短縮状態の上記複数の巻線体を１スロットピッチで配列して上記磁極部に装着する工程と、
上記複数の巻線体が装着された上記磁極部を上記ヨーク部に軸方向から嵌合させる工程と、を備えた電気機械の電機子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動機や発電機などの回転電機およびリニアモータなどの直動機などの電気機械の電機子およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動機や発電機などの回転電機において、小型高出力が求められている。この種の回転電機を小型化するに当たり、有効な磁束を発生しないコイルエンドを小型化する観点から、導体線を固定子鉄心のティースのそれぞれに巻回した集中巻の固定子巻線を用いられていた。しかしながら、トルク脈動が抑えられ、高出力化が可能な分布巻構造の固定子巻線を用いた固定子が要望されている。
【０００３】
ここでは、導体線を１つのティースに巻き回して構成された集中巻の巻線に対し、導体線を２スロット以上離れたスロットに巻き回して構成された巻線を分布巻の巻線とする。つまり、分布巻の巻線は、１のスロットから延出した導体線が連続する２つ以上のティースをまたいで他のスロットに入るように巻かれている。
【０００４】
従来、分布巻の巻線を用いた固定子では、分布巻の巻線の両端の頭頂部を分布巻きした導体線の全幅だけずれるようにクランク状に形成していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、分布巻きする導体線のターン数が増えると、分布巻の巻線の頭頂部の曲げ半径が大きくなり、コイルエンドが大きくなるという不具合があった。
【０００６】
このような状況を鑑み、複数個の分布巻の巻線を含んで構成される複数の巻線群を、固定子鉄心に径方向に複数の層として配置し、分布巻の巻線の頭頂部での曲げ半径を小さくし、コイルエンドの小型化を図る従来の回転電機が提案されていた（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１０４２９３号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２３０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載された従来の回転電機では、固定子鉄心に装着する分布巻の巻線の数が多くなり、分布巻の巻線を固定子鉄心に装着する工程が増大し、生産性が低下するという課題があった。
さらに、特許文献２に記載された従来の回転電機では、高電圧で使用する場合、電位差が高くなる他相と接触する箇所が層分だけ倍増するため、絶縁破壊のリスクが増大するという課題もあった。
【０００９】
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、分布巻の巻線を固定子鉄心に径方向に複数の層として配置し、分布巻の巻線の頭頂部での曲げ半径の増大を抑えるとともに、同じスロット対に装着される分布巻の巻線を一続きに構成し、分布巻の巻線を固定子鉄心に装着する工程の増大を抑え、コイルエンドの小型化を確保しつつ、絶縁破壊のリスクを低減し、生産性を高めることができる電気機械の電機子およびその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明による電気機械の電機子は、ティースが等ピッチで配列された電機子鉄心、および電機子鉄心に装着された電機子巻線を有する。上記電機子巻線は、絶縁被覆された、かつ接続部のない連続した導体線を、連続して複周回ずつ巻いて作製され、それぞれ、第１直線部、第１コイルエンド部、第２直線部および第２コイルエンド部からなる環状に形成されたｎ個（但し、ｎは２以上の自然数）の周回部を有する複数の巻線体を備える。上記複数の巻線体は、上記ｎ個の周回部の上記第１直線部を連続する複数個の上記ティースの両側に位置するスロット対の一方のスロットに挿入し、上記第２直線部を上記スロット対の他方のスロットに挿入して、１スロットピッチで配列して上記電機子鉄心に装着され、上記ｎ個の周回部のそれぞれの周回部の列がスロット深さ方向にｎ層として配置され、上記ｎ層のそれぞれの層において、上記ｎ個の周回部の上記第１直線部と上記第２直線部の上記スロット内のスロット深さ方向の位置が異なり、上記ｎ層の隣り合う層において、上記ｎ個の周回部の上記第１直線部の上記一方のスロット内のスロット深さ方向の位置が異なり、上記ｎ個の周回部の上記第２直線部の上記他方のスロット内のスロット深さ方向の位置が異なっている。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、巻線体を構成するｎ個の周回部のそれぞれの周回部の列がスロット深さ方向にｎ層として配置されるので、周回部の頭頂部での曲げ半径が小さくなり、小型化が図られる。また、ｎ個の周回部が導体線により一続きに繋がれているので、ｎ個の周回部を一つの部品として取り扱うことができ、巻線体を固定子鉄心に装着する工程の増大が抑えられ、生産性が高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転電機を示す片側断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る回転電機の要部を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る回転電機に適用される固定子を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る回転電機に適用される固定子鉄心を構成する鉄心ブロックを示す斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る回転電機に適用される固定子巻線を構成する巻線アッセンブリを示す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線アッセンブリを構成する巻線体を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線アッセンブリを構成する巻線体を第２コイルエンド部側から見た模式図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線アッセンブリを構成する巻線体の伸長状態を示す斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線アッセンブリの第１の組立方法を説明する図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線アッセンブリの第１の組立方法を説明する図である。
【図１１】この発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線アッセンブリの第１の組立方法を説明する図である。
【図１２】この発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線アッセンブリの第１の組立方法を説明する図である。
【図１３】この発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線アッセンブリの第２の組立方法を説明する図である。
【図１４】この発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線アッセンブリの第２の組立方法を説明する図である。
【図１５】この発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線アッセンブリの第２の組立方法を説明する図である。
【図１６】この発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線アッセンブリの第２の組立方法を説明する図である。
【図１７】この発明の実施の形態１に係る回転電機における固定子の組立方法を説明する図である。
【図１８】この発明の実施の形態１に係る回転電機における固定子の組立方法を説明する図である。
【図１９】この発明の実施の形態２に係る回転電機における固定子鉄心を示す端面図である。
【図２０】この発明の実施の形態２に係る回転電機における固定子鉄心を構成する磁極部を示す斜視図である。
【図２１】この発明の実施の形態２に係る回転電機における巻線体を固定子鉄心に装着する方法を説明する図である。
【図２２】この発明の実施の形態２に係る回転電機における巻線体を固定子鉄心に装着する方法を説明する図である。
【図２３】この発明の実施の形態２に係る回転電機における巻線体を固定子鉄心に装着する方法を説明する図である。
【図２４】この発明の実施の形態２に係る回転電機における巻線体を固定子鉄心に装着する方法を説明する図である。
【図２５】この発明の実施の形態２に係る回転電機における巻線体が装着された磁極部をヨークに装着する方法を説明する斜視図である。
【図２６】この発明の実施の形態２に係る回転電機における固定子を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明による電気機械の電機子およびその製造方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１４】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機を示す片側断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の要部を示す斜視図、図３はこの発明の実施の形態１に係る回転電機に適用される固定子を示す斜視図、図４はこの発明の実施の形態１に係る回転電機に適用される固定子鉄心を構成する鉄心ブロックを示す斜視図、図５はこの発明の実施の形態１に係る回転電機に適用される固定子巻線を構成する巻線アッセンブリを示す斜視図、図６はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線アッセンブリを構成する巻線体を示す斜視図、図７はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線アッセンブリを構成する巻線体を第２コイルエンド部側から見た模式図、図８はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線アッセンブリを構成する巻線体の伸長状態を示す斜視図である。
【００１５】
図１および図２において、回転電機１００は、有底円筒状のフレーム２およびフレーム２の開口を塞口する端板３を有するハウジング１と、フレーム２の円筒部に内嵌状態に固着された電機子としての固定子１０と、フレーム２の底部および端板３にベアリング４を介して回転可能に支持された回転軸６に固着されて、固定子１０の内周側に回転可能に配設された回転子５と、を備えている。
【００１６】
回転子５は、軸心位置に挿通された回転軸６に固着された回転子鉄心７と、回転子鉄心７の外周面側に埋設されて周方向に等ピッチで配列され、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５は、永久磁石式回転子に限定されず、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、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。
【００１７】
つぎに、固定子１０の構成について具体的に図３乃至図８を参照しつつ説明する。
【００１８】
固定子１０は、図３に示されるように、電機子鉄心としての固定子鉄心１１と、固定子鉄心１１に装着された電機子巻線としての固定子巻線２０と、を備えている。ここで、説明の便宜上、回転子５の極数を８極、固定子鉄心１１のスロット数を４８個、固定子巻線２０を三相巻線とする。すなわち、スロットは、毎極毎相当たり２個の割合で固定子鉄心１１に形成されている。
【００１９】
鉄心ブロック１２は、円環状の固定子鉄心１１を周方向に２４等分割したもので、図４に示されるように、多数枚の電磁鋼板を積層一体化して作製され、断面円弧形のヨーク部１２ａと、ヨーク部１２ａの内周壁面から径方向内方に延設された２本のティース１２ｂと、を備えている。そして、固定子鉄心１１は、ティース１２ｂを径方向内方に向けて、ヨーク部１２ａの周方向の側面同士を突き合わせて、２４個の鉄心ブロック１２を周方向に配列、一体化して、円環状に構成されている。ティース１２ｂ間に構成されるスロット１３が、内周側に開口するように、周方向に等角ピッチで配列されている。なお、径方向はスロット深さ方向であり、周方向はスロット配列方向である。
【００２０】
固定子巻線２０は、図３に示されるように、固定子鉄心１１に装着された巻線アッセンブリ２１に結線処理が施されて構成される。巻線アッセンブリ２１は、図５に示されるように、連続する６つのティース１２ｂをまたぐスロット１３の対に収納された巻線体２２を１スロットピッチで周方向に配列して構成される。後述する巻線端２２ｅが、それぞれ軸方向に延出して、巻線アッセンブリ２１の内径側に１スロットピッチで周方向に配列され、後述する巻線端２２ｆが、それぞれ軸方向に延出して、巻線アッセンブリ２１の外径側に１スロットピッチで周方向に配列されている。
【００２１】
巻線体２２は、図６乃至図８に示されるように、導体線１９を連続して複数回ずつ巻いて作製された第１周回部２２１、第２周回部２２２および第３周回部２２３を備える。第１周回部２２１、第２周回部２２２および第３周回部２２３は、それぞれ、複数回巻いた導体線１９の束であり、第１直線部２２ａ、第１コイルエンド部２２ｃ、第２直線部２２ｂおよび第２コイルエンド部２２ｄからなる環状に形成されている。そして、巻線端２２ｅが導体線１９の巻き始めであり、巻線端２２ｆが導体線１９の巻き終わりである。
【００２２】
具体的には、例えば、エナメル樹脂で絶縁被覆された、かつ接続部のない連続した銅線やアルミニウム線などからなる円形断面の導体線１９を、第１直線部２２ａ、第１コイルエンド部２２ｃ、第２直線部２２ｂおよび第２コイルエンド部２２ｄの環状のルートを複数回巻いて第１周回部２２１を作製する。ついで、第１周回部２２１の第２直線部２２ｂから延び出た導体線１９を、第２直線部２２ｂ、第２コイルエンド部２２ｄ、第１直線部２２ａおよび第１コイルエンド部２２ｃの環状のルートを複数回巻いて第２周回部２２２を作製する。ついで、第２周回部２２２の第１直線部２２ａから延び出た導体線１９を、第１直線部２２ａ、第１コイルエンド部２２ｃ、第２直線部２２ｂおよび第２コイルエンド部２２ｄの環状のルートを複数回巻いて第３周回部２２３を作製し、巻線体２２が作製される。
【００２３】
なお、図示していないが、巻線体２２は、導体線１９を巻き枠に巻き取って製造できる。そのとき、第１および第２コイルエンド部２２ｃ、２２ｄを巻き枠に設けた凸部、又は他のツールによりガイドして成形してもよい。
【００２４】
このように作製された巻線体２２は、第１周回部２２１と第２周回部２２２が第２直線部２２ｂ同士を導体線１９で繋がれ、第２直線部２２ｂの長さ方向を中心として回動可能に連結され、第２周回部２２２と第３周回部２２３が第１直線部２２ａ同士を導体線１９で繋がれ、第１直線部２２ａの長さ方向を中心として回動可能に連結されている。これにより、巻線体２２は、第１周回部２２１、第２周回部２２２および第３周回部２２３を一続きに連結され、山折りと谷折りを交互に繰返した蛇腹状に構成される。そこで、巻線体２２は、第１周回部２２１、第２周回部２２２および第３周回部２２３を折り畳んだ図６および図７に示される短縮状態と、第１周回部２２１、第２周回部２２２および第３周回部２２３を伸ばした図８に示される伸長状態との間を伸縮可能となっている。
【００２５】
ここで、第１周回部２２１の第１コイルエンド部２２ｃおよび第２コイルエンド部２２ｄの頭頂部には、クランク部２３が形成され、第１直線部２２ａと第２直線部２２ｂが６スロット角度間隔離れた２つのスロット１３に挿入された際に、第２直線部２２ｂが第１直線部２２ａに対して径方向外方に第１周回部２２１を構成する導体線１９の束分変位するようになっている。第２周回部２２２の第１コイルエンド部２２ｃおよび第２コイルエンド部２２ｄの頭頂部には、クランク部２３が形成され、第１直線部２２ａと第２直線部２２ｂが６スロット角度間隔離れた２つのスロット１３に挿入された際に、第１直線部２２ａが第２直線部２２ｂに対して径方向外方に第２周回部２２２を構成する導体線１９の束分変位するようになっている。さらに、第３周回部２２３の第１コイルエンド部２２ｃおよび第２コイルエンド部２２ｄの頭頂部には、クランク部２３が形成され、第１直線部２２ａと第２直線部２２ｂが６スロット角度間隔離れた２つのスロット１３に挿入された際に、第２直線部２２ｂが第１直線部２２ａに対して径方向外方に第３周回部２２３を構成する導体線１９の束分変位するようになっている。
【００２６】
なお、６スロット角度間隔とは、連続する６つのティース１２ｂの両側のスロット１３のスロット中心間の間隔であり、１磁極ピッチに相当する。この巻線体２２は、全節巻の巻線ピッチで構成された分布巻の巻線である。
【００２７】
つぎに、巻線アッセンブリの第１の組立方法について図９から図１２を参照しつつ説明する。図９から図１２はそれぞれこの発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線アッセンブリの第１の組立方法を説明する図である。なお、図９から図１２では、巻線体２２の第１コイルエンド部２２ｃ側から見た状態を示している。
【００２８】
まず、４８個の巻線体２２のそれぞれを伸長状態とし、第１周回部２２１を径方向内方に向けて、第１直線部２２ａを第１直線部２２ａの長手方向を中心として回動可能に装置（図示せず）に保持させる。これにより、４８の巻線体２２は、図９に示されるように、第１直線部２２ａが同一円周上に等ピッチで配列され、かつ周方向に隣り合う第１周回部２２１間、第２周回部２２２間、および第３周回部２２３間の間隔が径方向外方に向かって漸次広くなるように周方向に配列される。
【００２９】
ついで、周方向に配列された第１周回部２２１の一群を、図９に矢印で示されるように、反時計回りに回動させる。そこで、第１周回部２２１のそれぞれは、第１直線部２２ａを中心に反時計回りに回動し、反時計回り方向に傾斜する。これにより、図１０に示されるように、隣り合う第１周回部２２１が互いに接近して、反時計回り方向に傾斜した第１周回部２２１が周方向に配列して内層を構成する。
【００３０】
ついで、周方向に配列された第２周回部２２２の一群を、図１０に矢印で示されるように、時計回りに回動させる。そこで、第２周回部２２２のそれぞれは、第２直線部２２ｂを中心に時計回りに回動し、時計回り方向に傾斜する。これにより、図１１に示されるように、隣り合う第２周回部２２２が互いに接近して、時計回り方向に傾斜した第２周回部２２１が周方向に配列して中間層を構成する。
【００３１】
ついで、周方向に配列された第３周回部２２３の一群を、図１１に矢印で示されるように、反時計回りに回動させる。そこで、第３周回部２２３のそれぞれは、第１直線部２２ａを中心に反時計回りに回動し、反時計回り方向に傾斜する。これにより、図１２に示されるように、隣り合う第３周回部２２３が互いに接近して、反時計回り方向に傾斜した第３周回部２２３が周方向に配列して外層を構成し、巻線アッセンブリ２１が組み立てられる。
【００３２】
つぎに、巻線アッセンブリの第２の組立方法について図１３から図１６を参照しつつ説明する。図１３から図１６はそれぞれこの発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線アッセンブリの第２の組立方法を説明する図である。なお、図１３から図１６では、巻線体２２の第１コイルエンド部２２ｃ側から見た状態を示している。
【００３３】
まず、４８個の巻線体２２のそれぞれを伸長状態とし、第１周回部２２１を径方向内方に向けて、第１直線部２２ａを第１直線部２２ａの長手方向を中心として回動可能に装置（図示せず）に保持させる。これにより、４８の巻線体２２は、図１３に示されるように、第１直線部２２ａが同一円周上に等ピッチで配列され、かつ周方向に隣り合う第１周回部２２１間、第２周回部２２２間、および第３周回部２２３間の間隔が径方向外方に向かって漸次広くなるように周方向に配列される。
【００３４】
ついで、周方向に配列された巻線体２２の最外周に位置する第２直線部２２ｂの一群を径方向内方に移動させる。これにより、図１４に示されるように、第１周回部２２１のそれぞれが、第１直線部２２ａを中心に反時計回り回動し、第２周回部２２２のそれぞれが第２直線部２２ｂを中心に時計回りに回動し、第３周回部２２３のそれぞれが第１直線部２２ａを中心に反時計回りに回動し、伸長状態の巻線体２２の折り畳みが開始される。
【００３５】
さらに、周方向に配列された巻線体２２の最外周に位置する第２直線部２２ｂの一群を径方向内方に移動させると、図１５に示されるように、第１周回部２２１、第２周回部２２２および第３周回部２２３が大きく回動する。そして、図１６に示されるように、第１周回部２２１のそれぞれが反時計回り方向に傾斜して、隣り合う第１周回部２２１が互いに接近して内層を構成し、第２周回部２２２のそれぞれが反時計回り方向に傾斜して、隣り合う第２周回部２２２が互いに接近して中間層を構成し、第３周回部２２３のそれぞれが反時計回り方向に傾斜して、隣り合う第３周回部２２３が互いに接近して外層を構成し、巻線アッセンブリ２１が組み立てられる。
【００３６】
このように、第１および第２の組立方法で組み立てられた巻線アッセンブリ２１では、第１周回部２２１の群（内層）、第２周回部２２２の群（中間層）、および第３周回部２２３の群（外層）が径方向に３層に分かれて配置される。そして、３本ずつの第１直線部２２ａと第２直線部２２ｂが径方向に１列に並んで、周方向に１スロットピッチで４８列配列されている。巻線アッセンブリ２１の軸方向の一端側のコイルエンドは、１スロットピッチで周方向に配列された第１コイルエンド部２２ｃの列を径方向に３層に配列して構成される。そして、径方向に隣り合う層の第１コイルエンド部２２ｃは、周方向に逆向きに傾斜している。同様に、図示していないが、巻線アッセンブリ２１の軸方向の他端側のコイルエンドは、１スロットピッチで周方向に配列された第２コイルエンド部２２ｄの列を径方向に３層に配列して構成される。そして、径方向に隣り合う層の第２コイルエンド部２２ｄは、周方向に逆向きに傾斜している。
【００３７】
つぎに、固定子１０の組立方法について図１７および図１８を参照しつつ説明する。図１７および図１８はそれぞれこの発明の実施の形態１に係る回転電機における固定子の組立方法を説明する図であり、図１７は固定子の組立前の状態を示し、図１８は固定子の組立後の固定子を示している。
【００３８】
まず、ティース１２ｂが第１直線部２２ａと第２直線部２２ｂの列間の径方向外方に位置するように、２４個の鉄心ブロック１２を巻線アッセンブリ２１の外周に配置する。ついで、鉄心ブロック１２のそれぞれを径方向内方に移動させる。これにより、鉄心ブロック１２のティース１２ｂのそれぞれが隣り合う第１直線部２２ａと第２直線部２２ｂの列間に挿入される。
【００３９】
さらに、鉄心ブロック１２のそれぞれを径方向内方に移動させ、鉄心ブロック１２のヨーク部１２ａの周方向の側面同士を突き合わせる。これにより、鉄心ブロック１２の径方向内方への移動が停止され、円環状の固定子鉄心１１が組み立てられる。そこで、第１直線部２２ａと第２直線部２２ｂの列がそれぞれスロット１３内に収納され、巻線アッセンブリ２１が固定子鉄心１１に装着される。そして、巻線アッセンブリ２１の巻線端２２ｅ，２２ｆに結線処理が施され、固定子１０が組み立てられる。
【００４０】
このように組み立てられた固定子１０においては、４８個の巻線体２２が、それぞれ、６スロット角度間隔離れたスロット１３の対に装着されて、１スロットピッチに配列されている。そして、各巻線体２２の第１周回部２２１、第２周回部２２２および第３周回部２２３の３本の第１直線部２２ａが、６スロット角度間隔離れた一方のスロット１３の径方向の内方から第１層、第４層および第５層に挿入され、３本の第２直線部２２ｂが６スロット角度間隔離れた他方のスロット１３の径方向内方から第２層、第３層および第６層に挿入される。そして、各スロット１３には、１つの巻線体２２の第１直線部２２ａと他の巻線体２２の第２直線部２２ｂが挿入されている。
【００４１】
周方向に配列された第１周回部２２１の群、第２周回部２２２の群および第３周回部２２３の群が、径方向に内層、中間層、および外層の３層に分かれて配置されている。そして、第１直線部２２ａは、スロット１３の内層の内径側に位置し、中間層の外径側に位置し、外層の内径側に位置している。第２直線部２２ｂは、スロット１３の内層の外径側に位置し、中間層の内径側に位置し、外層の外径側に位置している。つまり、各層内では、第１直線部２２ａと第２直線部２２ｂの径方向位置が異なり、隣り合う層間では、第１直線部２２ａの径方向位置が異なり、かつ第２直線部２２ｂの径方向位置が異なっている。これにより、周方向に配列された第１および第２コイルエンド部２２ｃの列は、周方向に関して、傾きが隣り合う層間で逆向きとなって、径方向に３層に配設される。
傾きが隣り合う層で逆向きとなるため、各層の間のコイルエンドは同相のコイルが接することになる。その結果、コイルエンドで他相と接触するコイルは特許文献２に記載の回転電機よりも少なくなり、絶縁破壊が発生するリスクが低減する。
【００４２】
この固定子１０を用いた回転電機１００は、固定子巻線２０に交流電力を給電することで、８極、４８スロットのインナーロータ型の３相モータとして動作する。
【００４３】
この実施の形態１によれば、巻線体２２が、第１、第２および第３周回部２２１，２２２，２２３の第１直線部２２ａを６スロット角度間隔離れたスロット対の一方のスロット１３に挿入し、第２直線部２２ｂをスロット対の他方のスロット１３に挿入して、１スロットピッチで配列して固定子鉄心１１に装着され、第１、第２および第３周回部２２１，２２２，２２３の列が径方向に３層となって配置されている。そこで、第１、第２および第３周回部２２１，２２２，２２３の第１および第２コイルエンド部２２ｃ、２２ｄの頭頂部での曲げ半径が小さくなるので、コイルエンドを小型化でき、固定子１０の小型化が図られる。また、コイルエンドの小型化にともない、導体線１９の長さを短くでき、巻線抵抗の低抵抗化が図られる。
【００４４】
また、第１、第２および第３周回部２２１，２２２，２２３が導体線１９により繋がれて一つの部品として取り扱うことができるので、第１、第２および第３周回部２２１，２２２，２２３が分離されている場合に比べ、巻線の固定子鉄心１１への装着工程を短縮でき、生産性が高められる。
【００４５】
この巻線アッセンブリ２１の第１の組立方法によれば、４８個の巻線体２２を伸長状態として、第１周回部２２１の第１直線部２２ａを同一円周上に等ピッチに配列し、かつ隣り合う第１周回部２２１間、第２周回部２２２間、および第３周回部２２３間の隙間が、径方向外方に向かって漸次広くなるように周方向に配列した後、第１周回部２２１の群を周方向一側に傾斜させ、ついで第２周回部２２２の群を周方向他側に傾斜させ、さらに第３周回部２２３の群を周方向一側に傾斜させて、巻線アッセンブリ２１を組み立てているので、巻線アッセンブリ２１を短い工数で簡易に組み立てることができる。
【００４６】
この巻線アッセンブリ２１の第２の組立方法によれば、４８個の巻線体２２を伸長状態として、第１周回部２２１の第１直線部２２ａを同一円周上に等ピッチに配列し、かつ隣り合う第１周回部２２１間、第２周回部２２２間、および第３周回部２２３間の隙間が、径方向外方に向かって漸次広くなるように周方向に配列した後、第３周回部２２３の第２直線部２２ｂの群を径方向内方に移動させ、周方向に配列された４８個の巻線体２２の径を漸次縮小して、巻線アッセンブリ２１を組み立てているので、巻線アッセンブリ２１を短い工数で簡易に組み立てることができる。
【００４７】
さらに、２本のティース１２ｂを有する２４個の鉄心ブロック１２を環状の巻線アッセンブリ２１の外周側に配置し、鉄心ブロック１２を径方向内方に移動して、巻線アッセンブリ２１に装着しているので、分布巻の巻線体２２を円環状の固定子鉄心１１に簡易に装着でき、生産性が高められる。また、巻線体２２の変形が抑えられるので、導体線１９の絶縁被膜の損傷が発生せず、優れた絶縁性能が得られる。
【００４８】
なお、上記実施の形態１では、２本のティースを有する鉄心ブロックのみを用いるものとしているが、１本のティースを有する鉄心ブロックのみを用いてもよく、１本のティースを有する鉄心ブロックと２本のティースを有する鉄心ブロックとを混在させて用いてもよい。
また、上記実施の形態１では、巻線体が３つの周回部を一続きに連結して構成されているが、巻線体を構成する周回部の個数は、３つに限定されず、２つ、あるいは４つ以上でもよい。
【００４９】
実施の形態２．
図１９はこの発明の実施の形態２に係る回転電機における固定子鉄心を示す端面図、図２０はこの発明の実施の形態２に係る回転電機における固定子鉄心を構成する磁極部を示す斜視図、図２１から図２４はそれぞれこの発明の実施の形態２に係る回転電機における巻線体を固定子鉄心に装着する方法を説明する図、図２５はこの発明の実施の形態２に係る回転電機における巻線体が装着された磁極部をヨークに装着する方法を説明する斜視図、図２６はこの発明の実施の形態２に係る回転電機における固定子を示す斜視図である。なお、図２１から図２４では、環状の磁極部を切り開いて平面に伸ばした状態を軸方向外方から見た図である。
【００５０】
図１９および図２０において、電機子鉄心としての固定子鉄心３１は、円環状のヨーク３２と、ティース３３ｂがそれぞれヨーク３２より薄肉の円筒状の連結部３３ａの外周から径方向外方に突出して、周方向に等ピッチで配設された磁極部３３と、を備え、ティース３３ｂをヨーク３２に磁気的に接続させた状態で磁極部３３がヨーク３２内に収納、保持されている。ヨーク３２および磁極部３３は、それぞれ磁性鋼板を積層一体化して作製される。
【００５１】
つぎに、巻線体２２を固定子鉄心３１に装着する方向について図２１から図２６を参照しつつ説明する。
【００５２】
まず、図２１に示されるように、巻線体２２を伸長状態とし、第１周回部２２１の第１直線部２２ａを各スロット３４の連結部３３ａ側に挿入して、４８個の巻線体２２を磁極部３３に装着する。これにより、伸長状態の４８個の巻線体２２が、第１周回部２２１の第１直線部２２ａをスロット３４に挿入されて、周方向に隣り合う第１周回部２２１間、第２周回部２２２間、および第３周回部２２３間の間隔が径方向外方に向かって漸次広くなるように周方向に配列される。
【００５３】
ついで、周方向に配列された第１周回部２２１のそれぞれを、第１直線部２２ａを中心として周方向の一側に回動させる。これにより、第１および第２周回部２２１，２２２の第２直線部２２ｂが、図２２に示されるように、第１周回部２２１の第１直線部２２ａが挿入されているスロット３４から６スロット角度間隔離れたスロット３４の２層目および３層目に挿入される。
【００５４】
ついで、周方向に配列された第２周回部２２２のそれぞれを、第２直線部２２ｂを中心として周方向の他側に回動させる。これにより、第２および第３周回部２２２，２２３の第１直線部２２ａが、図２３に示されるように、第１周回部２２１の第１直線部２２ａが挿入されているスロット３４の４層目および５層目に挿入される。
【００５５】
ついで、周方向に配列された第３周回部２２３のそれぞれを、第１直線部２２ａを中心として周方向の一側に回動させる。これにより、第３周回部２２３の第２直線部２２ｂが、図２４に示されるように、第１周回部２２１の第１直線部２２ａが挿入されているスロット３４から６スロット角度間隔離れたスロット３４の６層目に挿入され、４８個の巻線体２２が周方向に１スロットピッチで配列された巻線アッセンブリ２１が磁極部３３に装着される。
【００５６】
ついで、図２５に示されるように、巻線アッセンブリ２１が装着された磁極部３３を、軸方向外方からヨーク３２内に嵌め入れる。これにより、巻線アッセンブリ２１が、図２６に示されるように、固定子鉄心３１に装着される。そして、巻線アッセンブリ２１の巻線端２２ｅ，２２ｆに結線処理が施され、電機子としての固定子３０が組み立てられる。
【００５７】
この実施の形態２においても、巻線体２２が、第１、第２および第３周回部２２１，２２２，２２３の第１直線部２２ａを６スロット角度間隔離れたスロット対の一方のスロット３４に挿入し、第２直線部２２ｂをスロット対の他方のスロット３４に挿入して、１スロットピッチで配列して固定子鉄心３１に装着され、第１、第２および第３周回部２２１，２２２，２２３の列が径方向に３層となって配置されている。また、第１、第２および第３周回部２２１，２２２，２２３が導体線１９により繋がれて一つの部品に構成されている。したがって、実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００５８】
この実施の形態２では、固定子鉄心３１が円環状のヨーク３２と磁極部３３の２つに分割されているので、鉄心の分割数が減り、固定子鉄心３１の組立が容易となり、生産性が高められる。また、巻線体２２を磁極部３３に装着した後、ヨーク３２に軸方向から嵌合させて固定子３０が組み立てられるので、工程が短縮され、生産性が高められる。
【００５９】
なお、上記各実施の形態では、インナーロータ型の電動機ついて説明しているが、本発明をアウターロータ型の電動機に適用しても、同様の効果を奏する。
また、上記各実施の形態では、本願を電動機に適用した場合について説明しているが、本願を発電機に適用しても、同様の効果を奏する。
また、上記各実施の形態では、固定子を用いて説明しているが、電機子は固定子に限定されず、回転子が巻線形回転子の場合には、本願を回転子に適用しても、同様の効果を奏する。
また、上記各実施の形態では、本願を回転電機に適用した場合について説明しているが、本願はリニアモータなどの直動機に適用しても、同様の効果を奏する。
【００６０】
また、上記各実施の形態では、８極４８スロットの回転電機について説明しているが、極数およびスロット数は、８極４８スロットに限定されないことは言うまでもないことである。また、スロット数が毎極毎相当たり２の割合で形成されているものとしているが、毎極毎相当たりのスロット数は２に限定されず、１でもよく、３以上でもよい。
【００６１】
また、上記各実施の形態では、スロット数が毎極毎相当たり２の割合で形成され、巻線体の第１および第２直線部間の間隔を６スロット角度間隔として固定子巻線を全節巻きに構成するものとしているが、巻線体の第１および第２直線部間の間隔は、６スロット角度間隔に限定されない。例えば、巻線体の第１および第２直線部間の間隔を５スロット角度間隔とすれば、固定子巻線を短節巻きに構成することができ、巻線体の第１および第２直線部間の間隔を７スロット角度間隔とすれば、固定子巻線を長節巻きに構成することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１１  固定子鉄心（電機子鉄心）、１２  鉄心ブロック、１３  スロット、１９  導体線、２０  固定子巻線（電機子巻線）、２１  巻線アッセンブリ、２２  巻線体、２２ａ  第１直線部、２２ｂ  第２直線部、２２ｃ  第１コイルエンド部、２２ｄ  第２コイルエンド部、１２ｂ  ティース、３１  固定子鉄心（電機子鉄心）、３２  ヨーク、３３  磁極部、３３ａ  連結部、３３ｂ  ティース、３４  スロット、２２１  第１周回部、２２２  第２周回部、２２３  第２周回部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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