(57)【要約】  コイルユニット（２１）を複数個組み合わせてコイル籠（１２１）を形成するコイル組立工程と、コイル籠（１２１）の径方向外側もしくは径方向内側から内側コア（３０）を挿入するコア挿入工程と、内側コア（３０）の外周に固定部材（４０）を挿入する固定部材挿入工程とを備え、コア挿入工程において、コイル籠（１２１）の径方向位置を電機子完成後の正規位置よりも径方向外側にずらしたコア挿入時位置に保持し、コイル籠（１２１）の径方向外側もしくは径方向内側から内側コア（３０）を挿入し、コア挿入工程の後に、コイル籠（１２１）および内側コア（３０）の径方向位置を径方向内側に移動させて電機子完成後の正規位置にする。
2017195637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックヨーク部から径方向に突出するティース部と、前記ティース部の先端において周方向に延びる周方向突起部を有し、環状に配置された複数個の内側コアと、
前記ティース部間のスロットに収納されるスロット部と、各前記スロット部を繋ぐターン部を有するコイルユニットを複数個組み合わせたコイル籠と、
前記複数個の内側コアの外周部を固定する円環状の固定部材を備え、
前記ティース部間のスロットには、前記コイルユニットの前記スロット部が径方向に整列して配置された電機子の製造方法であって、
前記コイルユニットを複数個組み合わせて環状のコイル籠を形成するコイル組立工程と、
前記コイル籠の径方向外側もしくは径方向内側から前記内側コアを挿入するコア挿入工程と、
前記内側コアの外周に前記固定部材を挿入する固定部材挿入工程とを備え、
前記コア挿入工程において、前記コイルユニットの前記スロット部が周方向に整列した状態を保持したままで、前記コイル籠の径方向位置を前記電機子完成後の正規位置よりも径方向外側にずらしたコア挿入時位置に保持し、前記コイル籠の径方向外側もしくは径方向内側から前記内側コアを挿入し、前記コア挿入工程の後に前記コイル籠および前記内側コアの径方向位置を径方向内側もしくは径方向外側に移動させて前記電機子完成後の正規位置にする電機子の製造方法。
【請求項２】
前記コイル籠は、前記ティース部間のスロットに収納される少なくとも３つのスロット部と、各前記スロット部を接続部無しで繋ぐターン部を有するコイルユニットを複数個周方向に同じピッチで並列に組み合わせて形成されている請求項１に記載の電機子の製造方法。
【請求項３】
前記コア挿入工程において、前記コイル籠の径方向外側もしくは径方向内側から前記内側コアを挿入する際に、前記内側コアを挿入しようとする前記スロット部間の周方向距離を拡げる請求項１または請求項２に記載の電機子の製造方法。
【請求項４】
前記コア挿入工程において、前記コイル籠に既に挿入した前記内側コアを前記電機子完成後の正規の周方向位置からずらした状態で、挿入されていない前記内側コアを径方向外側もしくは径方向内側から前記スロット部間に挿入する請求項３に記載の電機子の製造方法。
【請求項５】
前記コア挿入工程において、前記コイル籠の径方向位置をコア挿入時位置に規制し、既に挿入された前記内側コアの径方向位置を規制した状態で、挿入されていない前記内側コアを径方向外側もしくは径方向内側から挿入する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電機子の製造方法。
【請求項６】
前記コイル籠を構成する前記コイルユニットの成形後の前記ターン部の周方向ピッチが、電機子完成後の前記ターン部の周方向ピッチより広く形成されている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電機子の製造方法。
【請求項７】
前記コア挿入工程における前記スロット部の電機子完成後の正規の径方向位置からの径方向移動量をＺとし、電機子完成後の前記ターン部の周方向ピッチの中心角度をΦとした場合、前記コイルユニットの成形後の前記ターン部の周長の増加量Ｄ１を、２×π×Ｚ×Φ／３６０とほぼ等しくする請求項６に記載の電機子の製造方法。
【請求項８】
前記コア挿入工程の前に、前記コイルユニットと前記内側コアを絶縁する絶縁部材を前記内側コアに取り付けておく請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電機子の製造方法。
【請求項９】
前記コイル籠は、各前記スロット部が周方向に所定スロット角度離れた位置に収容される前記コイルユニットを周方向に連続的に並べて形成され、前記コア挿入工程において、前記内側コアを前記所定スロット角度と同じピッチ毎の径方向外側もしくは径方向内側に複数組配置し、複数組の前記内側コアを前記コイル籠に同時に挿入する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電機子の製造方法。
【請求項１０】
前記コア挿入工程において、前記コイル籠の径方向外側から前記内側コアを挿入する場合、前記周方向突起部の周方向幅をＹ４、前記スロット部の径方向および周方向位置が電機子完成後の正規位置に配置された状態で、径方向の最も内側に位置する隣接する前記スロット部間の周方向距離をＹ１、前記スロットの数をＭとした場合に、前記スロット部の電機子完成後の正規の径方向位置からの径方向移動量Ｚを、
Ｍ×（Ｙ４−Ｙ１）／（６×π）≦Ｚ＜Ｍ×（Ｙ４−Ｙ１）／（２×π）
の範囲とする請求項３から請求項９のいずれか１項に記載の電機子の製造方法。
【請求項１１】
前記コア挿入工程において、前記コイル籠の径方向内側から前記内側コアを挿入する場合、前記内側コアのバックヨーク側の周方向で最も幅の広い部分の幅をＹ３、前記スロット部の径方向および周方向位置が電機子完成後の正規位置に配置された状態で、径方向の最も内側に位置する隣接する前記スロット部間の周方向距離をＹ１、前記スロットの数をＭとした場合に、前記スロット部の電機子完成後の正規の径方向位置からの径方向移動量Ｚを、
Ｍ×（Ｙ３−Ｙ１）／（６×π）≦Ｚ＜Ｍ×（Ｙ３−Ｙ１）／（２×π）
の範囲とする請求項３から請求項９のいずれか１項に記載の電機子の製造方法。
【請求項１２】
前記コア挿入工程の前の前記コイル籠を構成するコイルユニットは、周方向に隣接する前記ターン部に隙間を有する請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の電機子の製造方法。
【請求項１３】
前記固定部材挿入工程において、前記内側コアの外周を縮径部材により径方向内側に押した状態で、前記内側コアの軸方向一端側から前記固定部材の一部を挿入し、前記内側コアの外周から前記縮径部材を退避させて、前記内側コアの外周に前記固定部材の全部を挿入する請求項１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。
【請求項１４】
請求項１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で製造された電機子の内周側に、回転軸に固着された回転子を回転自在に配置する回転電機の製造方法。
【請求項１５】
バックヨーク部から径方向に突出するティース部と、前記ティース部の先端において周方向に延びる周方向突起部を有し、環状に配置された複数個の内側コアと、
前記ティース部間のスロットに収納される少なくとも３つのスロット部と、各前記スロット部を接続部無しで繋ぐターン部を有するコイルユニットを複数個周方向に同じピッチで並列に組み合わせたコイル籠と、
前記複数個の内側コアの外周部を固定する円環状の固定部材を備え、
前記コイルユニットは、少なくとも前記スロット部が平角導線からなり、
前記ティース部間のスロットには、前記スロット部が径方向に整列し、均等厚さの絶縁部材を介して前記内側コアに密着して配置され、
前記ティース部の先端の周方向突起部の内周面は滑らかな円弧状または直線上に形成され、
前記コイルユニットの前記スロット部の周方向幅をＸ１、前記ティース部の先端の前記周方向突起部の間の周方向距離をＸ２とした場合、Ｘ１＞Ｘ２であり、
前記コイルユニットの径方向の最も内側に位置する隣接するスロット部間の周方向距離をＹ１、前記内側コアの前記バックヨーク部の周方向幅をＹ３とした場合、Ｙ３＞Ｙ１である電機子。
【請求項１６】
請求項１５に記載の電機子の内周側に、回転軸に固着された回転子が回転自在に配置されている回転電機。
【請求項１７】
バックヨーク部から径方向に突出するティース部と、前記ティース部の先端において周方向に延びる周方向突起部を有し、環状に配置された複数個の内側コアと、
前記ティース部間のスロットに収納されるスロット部と、各前記スロット部を繋ぐターン部を有するコイルユニットを複数個組み合わせたコイル籠と、
前記複数個の内側コアの外周部を固定する円環状の固定部材を備え、
前記ティース部間のスロットには、前記コイルユニットの前記スロット部が径方向に整列して配置された電機子の製造装置であって、
前記コイル籠の径方向位置を規制するコイル径方向位置規制部材と、前記コイル籠の軸方向位置を規制するコイル軸方向位置規制部材と、前記コイル籠の径方向外側から前記内側コアを挿入する際に、前記内側コアを挿入しようとするスロット部間の周方向距離を拡げる移動部材と、前記内側コアを径方向内側に向かって移動させるコア挿入部材と、前記内側コアの径方向内側の位置を規制するコア内側規制部材を備え、
前記移動部材は径方向外側に向かって周方向幅が大きいくさび形状となっている電機子の製造装置。
【請求項１８】
前記内側コアの外周を径方向内側に押して前記コイル籠を縮径する縮径部材を備えた請求項１７に記載の電機子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電機子の製造方法、回転電機の製造方法、電機子、回転電機、および電機子の製造装置に関し、特にスロット開口幅を狭めることができる電機子の製造方法、回転電機の製造方法、電機子、回転電機、および電機子の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動機や発電機等の回転電機は、小型高出力化が要求されている。この要求を解決する手段として平角導線を用いてコイルの占積率を向上した分布巻の電機子を使用することが知られている。あらかじめ成形したコイルを組み合わせてコイル籠にし、コイル籠にコアを挿入していくことで、コイルの溶接個所を低減するとともに、生産性を向上する効果があった。【０００３】
しかしながら、この種の電機子においては、電機子のスロット開口幅を狭めるとコイルとコアが干渉するため、スロット開口幅を狭めることが困難であった。スロット開口幅が大きくなると、磁気抵抗が増加し、回転電機の効率が低下して、回転電機が大型化する問題があった。また、スロット開口幅が大きくなると、コイルが内周側にはみ出すのを機械的に防止することができず、接着等の固定手段により、コイルを固定する必要があった。【０００４】
このような問題を解決するものとして、コア挿入後に、ティース先端部を、ティース中央部から周方向の外側であるスロット側に向けて開くことにより、スロット開口幅を狭めるものが知られている（例えば、下記の特許文献１参照）。特許文献１では、ティース先端部にスリットを設けることで、先端部の変形量を小さくして磁気特性を向上する効果があった。また、ティース先端部の周方向突起を径方向内側に突出させた状態で打ち抜き、組立後に径方向内側に突出した突起を周方向に折り曲げる従来例と比較すると、材料歩留まりを向上する効果があった。【０００５】
また、下記の特許文献２では、シュー先端に周方向の突起がある分割コアを径方向内側から挿入する構造が示されている。径方向内側から挿入することで、ティース先端部の突起とコイルとの干渉を避けることができる。しかしながら、ティースのバックヨーク側では、平角状のコイルとティース部との間に周方向の隙間が生じる。そこで、この隙間に磁性粉を充填することで、磁路の面積を確保するとともに、コイルからコアへの放熱性を向上し、小型高出力化の効果があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許５５５７０５８号公報
【特許文献２】特許５３５２９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１の回転電機の電機子においては、ティース先端部にスリットがあるため、磁気抵抗が増加して出力が低下するので、回転電機が大型化する問題があった。また、分割コア挿入後にティース先端部を塑性変形させるため、塑性変形部の磁気特性が劣化してしまう問題があった。また、鉄損改善を目的としてシリコン含有量の多い電磁鋼板を用いた場合、破断伸び量が著しく低下するので、大きく変形させることができず、十分な周方向の突出量を確保すことが困難であった。【０００８】
前記特許文献２の回転電機の電機子においては、コア挿入後に磁性粉を充填する必要があり、生産性が悪化する問題があった。また、磁性粉は電磁鋼板と比較して飽和磁束密度が低いため、電磁鋼板のみでティース部を構成した場合と比較して出力が低下するので、回転電機が大型化する問題があった。また、コアを挿入する前に、コイル籠を接着剤により固着する必要があり、材料と製造に要するコストが増加する問題があった。【０００９】
この発明は前記の課題を解決するためになされたもので、スロット開口幅を狭めることができ、小型で高効率かつ安価で生産性に優れる電機子の製造方法、回転電機の製造方法、電機子、回転電機、および電機子の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る電機子の製造方法は、
バックヨーク部から径方向に突出するティース部と、前記ティース部の先端において周方向に延びる周方向突起部を有し、環状に配置された複数個の内側コアと、
前記ティース部間のスロットに収納されるスロット部と、各前記スロット部を繋ぐターン部を有するコイルユニットを複数個組み合わせたコイル籠と、
前記複数個の内側コアの外周部を固定する円環状の固定部材を備え、
前記ティース部間のスロットには、前記コイルユニットの前記スロット部が径方向に整列して配置された電機子の製造方法であって、
前記コイルユニットを複数個組み合わせて環状のコイル籠を形成するコイル組立工程と、
前記コイル籠の径方向外側もしくは径方向内側から前記内側コアを挿入するコア挿入工程と、
前記内側コアの外周に前記固定部材を挿入する固定部材挿入工程とを備え、
前記コア挿入工程において、前記コイルユニットの前記スロット部が周方向に整列した状態を保持したままで、前記コイル籠の径方向位置を前記電機子完成後の正規位置よりも径方向外側にずらしたコア挿入時位置に保持し、前記コイル籠の径方向外側もしくは径方向内側から前記内側コアを挿入し、前記コア挿入工程の後に前記コイル籠および前記内側コアの径方向位置を径方向内側もしくは径方向外側に移動させて前記電機子完成後の正規位置にするものである。【００１１】
この発明に係る回転電機の製造方法は、前記電機子の製造方法で製造された電機子の内周側に、回転軸に固着された回転子を回転自在に配置するものである。【００１２】
この発明に係る電機子は、
バックヨーク部から径方向に突出するティース部と、前記ティース部の先端において周方向に延びる周方向突起部を有し、環状に配置された複数個の内側コアと、
前記ティース部間のスロットに収納される少なくとも３つのスロット部と、各前記スロット部を接続部無しで繋ぐターン部を有するコイルユニットを複数個周方向に同じピッチで並列に組み合わせたコイル籠と、
前記複数個の内側コアの外周部を固定する円環状の固定部材を備え、
前記コイルユニットは、少なくとも前記スロット部が平角導線からなり、
前記ティース部間のスロットには、前記スロット部が径方向に整列し、均等厚さの絶縁部材を介して前記内側コアに密着して配置され、
前記ティース部の先端の周方向突起部の内周面は滑らかな円弧状または直線上に形成され、
前記コイルユニットの前記スロット部の周方向幅をＸ１、前記ティース部先端の前記周方向突起部間の周方向距離をＸ２とした場合、Ｘ１＞Ｘ２であり、
前記コイルユニットの径方向の最も内側に位置する隣接するスロット部間の周方向距離をＹ１、前記内側コアの前記バックヨーク部の周方向幅をＹ３とした場合、Ｙ３＞Ｙ１である。【００１３】
この発明に係る回転電機は、前記の電機子の内周側に、回転軸に固着された回転子が回転自在に配置されている。【００１４】
この発明に係る電機子の製造装置は、
バックヨーク部から径方向に突出するティース部と、前記ティース部の先端において周方向に延びる周方向突起部を有し、環状に配置された複数個の内側コアと、
前記ティース部間のスロットに収納されるスロット部と、各前記スロット部を繋ぐターン部を有するコイルユニットを複数個組み合わせたコイル籠と、
前記複数個の内側コアの外周部を固定する円環状の固定部材を備え、
前記ティース部間のスロットには、前記コイルユニットの前記スロット部が径方向に整列して配置された電機子の製造装置であって、
前記コイル籠の径方向位置を規制するコイル径方向位置規制部材と、前記コイル籠の軸方向位置を規制するコイル軸方向位置規制部材と、前記コイル籠の径方向外側から前記内側コアを挿入する際に、前記内側コアを挿入しようとするスロット部間の周方向距離を拡げる移動部材と、前記内側コアを径方向内側に向かって移動させるコア挿入部材と、前記内側コアの径方向内側の位置を規制するコア内側規制部材を備え、
前記移動部材は径方向外側に向かって周方向幅が大きいくさび形状となっている。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の電機子の製造方法および回転電機の製造装置によれば、スロット開口幅を狭めることができ、小型で高効率かつ安価で生産性に優れる電機子および回転電機を提供することができる。【００１６】
この発明の電機子および回転電機によれば、ティース部の先端に周方向突起部を有しているので、回転子と電機子の間の磁気抵抗を低下させ、回転子鉄損を低減することができる。また、コイル占積率を高めることができるので、高効率および高出力の回転電機を得ることができる。【００１７】
この発明の電機子の製造装置によれば、高効率および高出力の回転電機に備える電機子を、簡単な設備により生産性良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転電機を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る回転電機の電機子を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る電機子の平面図および部分断面図である。
【図４】図３の電機子のＡ部の詳細断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る電機子巻線を構成するコイルユニットの正面模式図である。
【図６】図５のコイルユニットを矢印Ｙｏの方向から見た模式図である。
【図７】図５のコイルユニットの斜視模式図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る電機子において、複数個のコイルユニットが電機子鉄心のスロットに配置されている状態を示す平面模式図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る電機子の製造方法のフローチャートを示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係るコア挿入工程のフローチャートを示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態１に係る固定部材挿入工程のフローチャートを示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態１に係る電機子巻線となるコイル籠を示す斜視図である。
【図１３】この発明の実施の形態１に係る電機子巻線となるコイル籠の外側に内側コアを配置した斜視図である。
【図１４】この発明の実施の形態１に係る電機子巻線となるコイル籠に内側コアを挿入した後の斜視図である。
【図１５】この発明の実施の形態１に係る外側コアを挿入後の電機子を示す斜視図である。
【図１６】この発明の実施の形態１に係る外側コアを挿入後の電機子を示す平面断面図である。
【図１７】図１６の電機子のＢ部の詳細断面図である。
【図１８】この発明の実施の形態１に係るコア挿入工程を説明するための模式図である。
【図１９】この発明の実施の形態１に係るコア挿入工程を説明するための模式図である。
【図２０】この発明の実施の形態１に係るコア挿入工程を説明するための模式図である。
【図２１】この発明の実施の形態１に係るコア挿入工程を説明するための模式図である。
【図２２】この発明の実施の形態１に係るコア挿入工程を説明するための模式図である。
【図２３】この発明の実施の形態１に係るコア挿入工程を説明するための模式図である。
【図２４】この発明の実施の形態１に係るコア挿入工程を示す模式図およびＥ１部分拡大図である。
【図２５】この発明の実施の形態１に係るコア挿入工程を示す模式図およびＥ２部分拡大図である。
【図２６】この発明の実施の形態１に係るコア挿入工程に使用される移動部材を示す模式図である。
【図２７】この発明の実施の形態１に係るコア挿入工程に使用される電機子の製造装置を示す模式図である。
【図２８】この発明の実施の形態１に係るコア挿入工程に使用される移動部材を示す模式図である。
【図２９】この発明の実施の形態１に係るコア挿入工程に使用される電機子の製造装置を示す模式図である。
【図３０】この発明の実施の形態１に係るコア挿入工程を示す模式図およびＥ３部分拡大図である。
【図３１】この発明の実施の形態１に係るコア挿入工程を示す模式図およびＥ４部分拡大図である。
【図３２】この発明の実施の形態１に係るコア挿入工程を示す模式図およびＥ５部分拡大図である。
【図３３】この発明の実施の形態１に係るコア挿入工程を示す模式図およびＥ６部分拡大図である。
【図３４】この発明の実施の形態１に係るコア挿入工程を示す模式図およびＥ７部分拡大図である。
【図３５】この発明の実施の形態１に係るコア挿入工程を示す模式図およびＥ８部分拡大図である。
【図３６】この発明の実施の形態１に係るコア挿入工程を示す模式図およびＥ９部分拡大図である。
【図３７】この発明の実施の形態１に係るコア挿入工程を示す模式図およびＥ１０部分拡大図である。
【図３８】この発明の実施の形態１に係るコア挿入工程を示す模式図およびＥ１１部分拡大図である。
【図３９】この発明の実施の形態１に係るコア挿入工程を示す模式図およびＥ１２部分拡大図である。
【図４０】この発明の実施の形態１に係る固定部材挿入工程を示す模式図である。
【図４１】この発明の実施の形態１に係る固定部材挿入工程を示す模式図である。
【図４２】この発明の実施の形態１に係る固定部材挿入工程を示す模式図である。
【図４３】この発明の実施の形態２に係る外側コアを挿入後の電機子を示す平面断面図である。
【図４４】図４３の電機子のＪ部の詳細断面図である。
【図４５】この発明の実施の形態２に係るコア挿入工程を説明するための模式図である。
【図４６】図５のコイルユニットを矢印Ｙｉ方向から見た模式図である。
【図４７】コイルユニットを電機子完成後の形状で成形していた場合に、コイルユニットを径方向外側にずらした状態で保持した様子を示す模式図である。
【図４８】ターン部の周方向ピッチをあらかじめ大きくして、コイルユニットを径方向外側にずらした状態で保持した様子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について、図に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機を示す断面図、図２は図１の回転電機の電機子を示す斜視図である。以下の説明において、回転軸方向（図１における上下方向）を軸方向、回転軸中心方向（図１における左右方向）を径方向、回転軸を中心とする回転方向を周方向と定義して説明する。
【００２０】
図において、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の開口を塞ぐブラケット３を有するハウジング１と、ブラケット３に取付穴部１２を介してボルト９により締結された電機子１０と、フレーム２の底部およびブラケット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と、回転軸６に固着されて電機子１０の内周側に回転可能に配置された回転子５を備えている。
【００２１】
回転子５は、軸心位置に挿入された回転軸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所定のピッチで配列され、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。
【００２２】
次に、この発明の実施の形態１に係る電機子の構成について具体的に説明する。図３はこの発明の実施の形態１に係る電機子の平面図および部分断面図、図４は図３の電機子のＡ部の詳細断面図を示す。
【００２３】
図２および図３に示すように、電機子１０は、電機子鉄心１１と、電機子鉄心１１に装着された電機子巻線２０と、電機子巻線２０と電機子鉄心１１を電気的に隔離する絶縁部材である絶縁紙１４を備えている。ここで、本実施の形態の回転電機では、極数を８極、電機子鉄心１１のスロット数を４８個、電機子巻線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個の割合で電機子鉄心１１に形成されている。
【００２４】
図３および図４に示すように、電機子鉄心１１は、外周側に配置された外側コア４０と、内周側に配置された内側コア３０を備える。内側コア３０は、バックヨーク部１２９と、バックヨーク部１２９から径方向内側に向かって延びるティース部１３０と、ティース部１３０の先端部から周方向に延びる周方向突起部１３１を有する。電機子鉄心１１は、複数個の内側コア３０を周方向に隣り合うバックヨーク部１２９が接触した状態で円環状に配置し、内側コア３０の外周を外側コア４０により固定することで構成される。電機子鉄心１１は、内側コア３０のティース部１３０により周方向に分けられた空間であるスロット１３を有し、スロット１３には電機子巻線２０を構成するコイルユニット２１と、コイルユニット２１と電機子鉄心１１を電気的に絶縁する絶縁部材である絶縁紙１４が収納される。なお、絶縁部材である絶縁紙１４は、後述するコア挿入工程の前に、内側コア３０に取り付けておく。
【００２５】
後述するように、ティース部１３０間のスロット１３に収納されるコイルユニット２１のスロット部Ｓ１〜Ｓ６は平角導線からなる。そして、スロット１３には、スロット部Ｓ１〜Ｓ６が径方向に整列し、均等厚さの絶縁部材である絶縁紙１４を介して内側コア３０に密着して配置され、ティース部１３０の先端の周方向突起部１３１の内周面は滑らかな円弧状または直線上に形成されている。
【００２６】
電機子鉄心１１の内側コア３０および外側コア４０は、所定枚数の電磁鋼板を積層一体化して構成される。なお、電機子鉄心１１の材質は、粉体鉄心など任意の磁性材料を用いた一体型鉄心であっても良い。また、外側コア４０の代わりにリング状の固定部材を用いて内側コア３０を固定してもよい。なお、特許請求の範囲では、外側コア４０、リング状の固定部材を、固定部材と称している。
【００２７】
外側コア４０には電機子鉄心１１を固定するための取付穴部１２が設けられている。取付穴部１２を電機子鉄心１１に設けることで、焼嵌めや圧入等の固定手段で電機子鉄心１１をフレームに固定する必要がないため、生産性を向上する効果がある。また、外側コア４０には嵌合による圧縮応力が作用しないため、外側コア４０に加わる応力を低減して、交流磁界によるヒステリシス損を低減して高効率化の効果がある。なお、取付穴部１２による固定に限定せず、フレームと嵌合して固定することは当然可能である。
【００２８】
次に、本実施の形態の電機子巻線の構造について説明する。図５から図７は電機子巻線を構成するコイルユニット２１を示している。
図５は、本実施の形態に係る電機子巻線を構成するコイルユニットの正面模式図である。図６は、図５のコイルユニットを矢印Ｙｏの方向から見た模式図である。図７は、図５のコイルユニットの斜視模式図である。
【００２９】
図５から図７に示すように、本実施の形態のコイルユニット２１は、接続部無しで連続している１本の導体線から構成されており、例えばエナメル樹脂で絶縁被覆された銅線あるいはアルミニウム線などから構成されている。また、本実施の形態のコイルユニット２１は、断面形状が略矩形形状である１本の平角導線を屈曲して形成した、２個の亀甲部が幅方向で並ぶ形状になっている。本実施の形態では、電機子巻線２０は、４８個のコイルユニット２１を周方向に連続的に並べることにより形成されている。
【００３０】
コイルユニット２１は、スロット１３に収納される直棒状の６個のスロット部Ｓ１〜Ｓ６を有しており、１層目となる第１スロット部Ｓ１と２層目となる第２スロット部Ｓ２と３層目となる第３スロット部Ｓ３と４層目となる第４スロット部Ｓ４と５層目となる第５スロット部Ｓ５と６層目となる第６スロット部Ｓ６を備えている。
そして、第１スロット部Ｓ１と第３スロット部Ｓ３と第５スロット部Ｓ５とは、周方向において同じ位置にある。
また、第２スロット部Ｓ２は、第１スロット部Ｓ１より、周方向一方側で１磁極ピッチに相当する６スロット角度間隔だけ離れており、第６スロット部Ｓ６は、第５スロット部Ｓ５より、周方向一方側で１磁極ピッチに相当する６スロット角度間隔だけ離れている。
また、第４スロット部Ｓ４は、第３スロット部Ｓ３より、周方向他方側で１磁極ピッチに相当する６スロット角度間隔だけ離れている。
【００３１】
また、コイルユニット２１は、第１スロット部Ｓ１と第２スロット部Ｓ２との間、第２スロット部Ｓ２と第３スロット部Ｓ３との間、第３スロット部Ｓ３と第４スロット部Ｓ４との間、第４スロット部Ｓ４と第５スロット部Ｓ５との間、第５スロット部Ｓ５と第６スロット部Ｓ６との間の、各々を一体連結する接続部のない連続した各ターン部を有している。
第１スロット部Ｓ１と第２スロット部Ｓ２との間は、ターン部Ｔ１−１およびＴ２−１とで接続されている。
第２スロット部Ｓ２と第３スロット部Ｓ３との間は、ターン部Ｔ２−２およびＴ３−２とで接続されている。
第３スロット部Ｓ３と第４スロット部Ｓ４との間は、ターン部Ｔ３−１およびＴ４−１とで接続されている。
第４スロット部Ｓ４と第５スロット部Ｓ５との間は、ターン部Ｔ４−２およびＴ５−２とで接続されている。
第５スロット部Ｓ５と第６スロット部Ｓ６との間は、ターン部Ｔ５−１およびＴ６−１とで接続されている。
【００３２】
また、第１および第６スロット部Ｓ１およびＳ６から個別に突出して周方向の外側に且つ互いに逆方向へ屈曲されたターン部Ｔ１−２、Ｔ６−２を有している。ターン部Ｔ１−２、Ｔ６−２の末端部分は、溶接等の接合手段により、他のコイルユニットまたは中性点または給電部に接続される。
【００３３】
図８は、本実施の形態に係る電機子において、複数個のコイルユニットが電機子鉄心のスロットに配置されている状態を示す結線側コイルエンドの側の平面模式図である。なお、図８において、矢印Ｃｄは回転電機の周方向、矢印Ｒｄは径方向内側を示す。
図８では、電機子鉄心１１において円環状に配列しているティース部１３０およびスロット１３を、説明の都合上、展開して直線状に配列させている。また、説明の都合上、各スロット１３に、図面の左から右に向けて順番に通し番号Ｎｏ．１〜１３をつけている。
【００３４】
図８において、例えば、７番目（Ｎｏ．７）のスロットに、第１スロット部Ｓ１と第３スロット部Ｓ３と第５スロット部Ｓ５とを配置したコイルユニット２１は、第２スロット部Ｓ２と第６スロット部Ｓ６とを、周方向一方側で１磁極ピッチに相当する６スロット角度間隔だけ離れている１番目（Ｎｏ．１）のスロットに配置しており、第４スロット部Ｓ４を、周方向他方側で１磁極ピッチに相当する６スロット角度間隔だけ離れている１３番目（Ｎｏ．１３）のスロットに配置している。
【００３５】
そして、７番目（Ｎｏ．７）のスロットには、周方向他方側にある別のコイルユニット２１の、第２スロット部Ｓ２と第６スロット部Ｓ６とが配置されており、周方向一方側にある別のコイルユニット２１の第４スロット部Ｓ４が配置されている。
すなわち、７番目（Ｎｏ．７）のスロットには、電機子鉄心１１のバックヨーク部の側から開口側に向かって、第６スロット部Ｓ６→第５スロット部Ｓ５→第４スロット部Ｓ４→第３スロット部Ｓ３→第２スロット部Ｓ２→第１スロット部Ｓ１の順にスロット部が並んでいる。なお、他のスロットにおいても、同様にして各スロット部が配置されている。
【００３６】
なお、本実施の形態におけるコイルユニット２１は、スロット部Ｓ１〜Ｓ６を６個有するもので説明したが、少なくとも３個のスロット部と各スロット部間を繋げる弾性を有するターン部が少なくとも２つ以上を含んだコイルユニットであればよく、コイルユニットを複数個周方向に同じピッチで並列に組み合わせて形成されていればよい。
このような構成のコイルユニットは、後述するように、既に成形して組み立てたコイルユニットに内側コアのティース部を挿入するため、接続部の無いターン部を電機子の軸方向片側だけに配置し、コイルをターン部と逆側から電機子のティース部に向けて軸方向に移動させて、電機子のティース部に挿入して組み立てる場合と比較すると、接続部の無いターン部をコイルに連続的に形成することができるため溶接数が低減し、生産性を向上する効果がある。
また、本実施の形態による後述する電機子の製造方法においては、このようなコイルユニットに限らず、一般に使用されるコイルユニットを使用しても良い。
【００３７】
次に、本実施の形態の電機子の製造方法について、図９から図１５を用いて説明する。
図９は、この発明の実施の形態１に係る電機子の製造方法のフローチャートを示す図である。図１０は、図９におけるコア挿入工程のフローチャートを示す図である。図１１は、図９における固定部材挿入工程のフローチャートを示す図である。図１２は、電機子巻線となるコイル籠を示す斜視図である。図１３は、電機子巻線となるコイル籠の外周に内側コアを配置した斜視図である。図１４は、電機子巻線となるコイル籠に内側コアを挿入した後の斜視図である。図１５は、外側コアを挿入後の電機子を示す斜視図である。
【００３８】
まず、図９のフローチャートにより電機子の製造方法の概略について説明する。
ステップ１のコイル成形工程では、図５から図７に示すように、接続部がなく連続しており且つ絶縁被覆された１本の導体線を屈曲することによりコイルユニット２１を形成する。なお、前記したように、コイルユニットは、スロット部は６個有するものに限らず、少なくとも３個のスロット部とスロット部間をつなぐ弾性を有するターン部を有するものであれば良い。
ここで、コイル成形工程におけるコイルユニット２１の各スロット部を繋ぐターン部の周方向ピッチＰについて説明する。図４６は、図５のコイルユニットを矢印Ｙｉ方向から見た模式図であり、スロット部Ｓ１、ターン部Ｔ１−１、ターン部Ｔ２−１、スロット部Ｓ２を抜き出した模式図である。図４６において、実線で示すコイル成形時のターン部の周方向ピッチＰ１は、破線で示す電機子完成後のターン部の周方向ピッチＰ２より大きくしておくことが望ましい。望ましいターン部の周方向ピッチＰについては後述する。
次に、ステップ２のコイル組立工程では、所定個数、本実施の形態では４８個のコイルユニット２１を周方向に連続的に並べることにより、図１２に示すような環状のコイル籠１２１を形成する。
次に、ステップ３のコア挿入工程では、図１３から図１４に示すように、コイル籠１２１の径方向外側から内側コア３０を挿入する。ステップ３のコア挿入工程の詳細については後述する。
次に、ステップ４の固定部材挿入工程では、図１５に示すように、外側コア４０を軸方向から挿入することにより電機子１０を得る。ステップ４の固定部材挿入工程の詳細については後述する。
【００３９】
図１６は、本実施の形態１に係る外側コアを挿入した後の電機子を示す平面断面図であり、図１７は、図１６の電機子のＢ部の詳細断面図である。図に示すように、隣り合う内側コア３０のティース部１３０間に形成されたスロット１３に、コイルユニット２１のスロット部Ｓ１〜Ｓ６が整列した状態で収納される。
図１７において、Ｘ１はスロット部Ｓ１〜Ｓ６の周方向幅、Ｘ２は隣り合う周方向突起部１３１間の周方向距離、Ｙ１は径方向の最も内側に位置する隣接するスロット部Ｓ１〜Ｓ１間の周方向距離、Ｙ２は径方向の最も外側に位置する隣接するスロット部Ｓ６〜Ｓ６間の周方向距離、Ｙ３は内側コア３０のバックヨーク部１２９の周方向幅、Ｙ４は周方向突起部１３１の周方向幅を示している。
【００４０】
図１７に示すように、径方向の最も内側に位置する隣接するスロット部Ｓ１〜Ｓ１間の周方向距離Ｙ１に対して、内側コア３０のティース部先端の周方向突起部１３１の周方向幅Ｙ４が大きいため、単純に内側コア３０をコイルユニット２１に対して径方向に挿入すると周方向突起部１３１がスロット部Ｓ１〜Ｓ６と干渉するため、電機子を組み立てることができない。
【００４１】
そこで、本実施の形態では下記に説明する電機子の製造方法により電機子を組み立てる。
まず、図１８から図２３の模式図に基づいて、本実施の形態のコア挿入工程の原理を説明する。
図１８は、コア挿入工程における寸法関係を示す模式図である。図において、電機子完成後（図１５の状態）のコイルユニット２１のスロット部Ｓ１〜Ｓ６の径方向位置２１Ａ（正規位置２１Ａ）に対して、コア挿入時のコイルユニット２１のスロット部Ｓ１〜Ｓ６の径方向位置２１Ｂ（コア挿入時位置２１Ｂ）を、径方向外側にずらし、コア挿入時にはコア挿入時位置２１Ｂでコイルユニット２１を保持する。ここで、正規位置２１Ａのスロット部Ｓ１の内周部と回転電機の中心との距離をＲ１、正規位置２１Ａからコア挿入時位置２１Ｂに径方向外側にずらした量を径方向移動量Ｚと定義する。この場合、周方向に隣接する径方向最も内側にある隣接するスロット部Ｓ１〜Ｓ１間の周方向距離はＹ１からＹ１ａに増加する。このときの増加量はスロット数をＭとして次式（１）で表わされる。
【００４２】
Ｙ１ａ−Ｙ１＝２×π×Ｚ／Ｍ・・・（１）
【００４３】
この場合、上記説明した図４６に示すように、あらかじめコイルユニット２１のターン部の周方向ピッチＰ１を、電機子完成後のターン部の周方向ピッチＰ２より大きくしておくことが望ましい。具体的には、電機子完成後におけるターン部の周方向ピッチの中心角度をΦ（度）とすると、上記径方向にＺずらした状態でターン部の周方向ピッチの中心角度がほぼ同じ角度Φとなるようにコイルユニット２１を成形する。上記角度Φは極数をＮ１とすると次式で表される。
Φ＝３６０／（２×Ｎ１）
そして、電機子完成後に対するコイルユニット成形時のターン部の周長の増加量をＤ１とすると、この増加量Ｄ１を次式の右辺とほぼ同じくする。
Ｄ１＝２×π×Ｚ×Φ／３６０
コイルユニットを電機子完成後の形状で成形していた場合、図４７に示すように、コイルユニットを電機子完成後の形状よりも径方向外側にずらした状態で保持すると、スロット部が径方向に一直線上に整列しない。そのため、ターン部を弾性変形または塑性変形することにより、強制的にスロット部を径方向に整列させる必要がある。一方、コイルユニット成形時において、ターン部の周長の増加量をＤ１としてターン部の周方向ピッチをあらかじめ大きくすることにより、図４８に示すように、コイルユニットを電機子完成後の形状よりも径方向外側にずらした状態で保持しても、スロット部が径方向に一直線に整列しているため、コア３０の挿入が容易となり生産性が向上する効果がある。また、ターン部を変形させる必要がないため、絶縁性が向上するという効果がある。
【００４４】
次に、コア挿入時の内側コア３０の径方向位置について、電機子完成後の軸中心から内側コア３０の外周面までの距離をＲ２、内側コア３０の挿入時に電機子完成後の位置から径方向外側にずらした量を径方向移動量Ｚとすると、内側コア３０を周方向に等ピッチに並べた場合に、周方向に隣接する内側コア３０のバックヨーク部１２９間の距離Ｇ１は次式（２）で表わされる。
【００４５】
Ｇ１＝２×π×Ｚ／Ｍ・・・（２）
【００４６】
次に、図１９に示すように、内側コア３０をコイル籠１２１に挿入するためにコイルユニット２１のスロット部Ｓ１〜Ｓ６および内側コア３０を周方向にずらす。図１９において、説明の便宜上、１０個の内側コア３０を図示左から右に向かって内側コアＣ１〜Ｃ１０とし、同一スロットに収納されるスロット部Ｓ１〜Ｓ６を図示左から右に向かってスロット部ＳＬ１〜ＳＬ１１と定義して説明する。
【００４７】
図１９において、内側コアＣ４および内側コアＣ１０をコイル籠１２１に挿入することを想定する。なお、内側コアＣ１〜Ｃ３、Ｃ５〜Ｃ９はすでに挿入されているものとする。この場合、内側コアＣ１に向かって矢印で示す周方向（図示左方向）に内側コアＣ２、Ｃ３およびスロット部ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４を寄せる。また、内側コアＣ７に向かって矢印で示す周方向（図示右方向）に内側コアＣ５、Ｃ６およびスロット部ＳＬ５、ＳＬ６、ＳＬ７を寄せる。また、内側コアＣ７に向かって矢印で示す周方向（図示左方向）に内側コアＣ８、Ｃ９およびスロット部ＳＬ８、ＳＬ９、ＳＬ１０を寄せる。なお、内側コアＣ１０の図示右側の内側コアおよびスロット部も同様に寄せる。
このとき、内側コアＣ２は図１８で示す距離Ｇ１だけ周方向（図示左方向）に移動することができる。内側コアＣ３は距離（２×Ｇ１）だけ周方向（図示左方向）に移動することができる。内側コアＣ６は距離Ｇ１だけ周方向（図示右方向）に移動することができる。内側コアＣ５は距離（２×Ｇ１）だけ周方向（図示右方向）に移動することができる。内側コアＣ８は距離Ｇ１だけ周方向（図示左方向）に移動することができる。内側コアＣ９は距離（２×Ｇ１）だけ周方向（図示左方向）に移動することができる。
【００４８】
また、コイルユニット２１のスロット部ＳＬ２とスロット部ＳＬ８に注目すると、スロット部ＳＬ２とＳＬ８はターン部により繋がれているため、同じ方向に動かすことができる。同様に、スロット部ＳＬ３とスロット部ＳＬ９、スロット部ＳＬ４とスロット部ＳＬ１０も、それぞれターン部により繋がれているため、同じ方向に動かすことができる。ここで、図２０に示すように周方向に隣接するターン部の間に隙間Ｇ２を設けておくことが望ましい。隙間Ｇ２を設けることで、コイルユニット２１のスロット部Ｓ１〜Ｓ６を変形させることなく周方向に動かすことができる。コイルユニット２１のスロット部Ｓ１〜Ｓ６を変形させることなく組立可能となることで、コイル被膜損傷のリスクを低減し、信頼性を向上する効果がある。
【００４９】
図１９において、内側コアＣ４の挿入を想定した場合、スロット部ＳＬ４とスロット部ＳＬ５の径方向の最も内側の周方向距離Ｙ１ｂは内側コアＣ４の周方向突起部１３１の周方向幅Ｙ４よりも大きく設定する必要がある。このとき、内側コアＣ４はスロット部ＳＬ４およびＳＬ５に干渉することなく径方向に挿入することができる。ここで、内側コアＣ２、Ｃ３、Ｃ５、Ｃ６およびスロット部ＳＬ２〜ＳＬ７を周方向に動かす前のスロット部ＳＬ４、ＳＬ５間の周方向距離Ｙ１ａ（図１８参照）と、周方向に動かした後のスロット部ＳＬ４、ＳＬ５間の周方向距離Ｙ１ｂは、次式（３）で表わされる。
【００５０】
Ｙ１ｂ−Ｙ１ａ＝２×Ｇ１・・・（３）
【００５１】
次に、図２１に示すように、内側コアＣ４をコイルユニット２１のスロット部ＳＬ４とＳＬ５の間に挿入した後、図１９で周方向に寄せた内側コアＣ２、Ｃ３、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ８、Ｃ９およびスロット部ＳＬ１〜ＳＬ１１を均等に戻し、図９のステップ３のコア挿入工程が完了する。
【００５２】
次に、図２２および図２３に示すように、内側コアＣ１〜Ｃ１０およびスロット部ＳＬ１〜ＳＬ１１を径方向内側に寄せる。このとき、各スロット部ＳＬ１〜ＳＬ１１を繋ぐターン部の周方向ピッチＰがＰ１からＰ２に小さくなる。そして、ターン部が軸方向に変形することで各スロット部ＳＬ１〜ＳＬ１１の径方向位置が内側に移動する。
上記で説明したように、コイルユニット２１の成形後のターン部の周方向ピッチＰ１が、電機子完成後のターン部の周方向ピッチＰ２より広く形成されていることが好ましい。
そうすると、コア挿入工程時に、コイルユニット２１を必要以上に規制する必要がないため、コイルユニット２１を規制するのに必要な力を低減することができ、コイルユニット２１を規制する製造装置を安価にするとともに、製造装置とコイルユニット２１の接触により生じるコイル被膜損傷のリスクを低減して信頼性が向上する効果がある。
また、電機子完成後にスロット部の周方向ピッチが狭くなるので、ターン部には周方向ピッチが広がる方向に弾性力が作用し、スロット部は径方向外側に押しつけられる。そのため、コイルユニット２１から内側コア３０への熱抵抗が低減され放熱性が向上する効果がある。また、コイルユニット２１が安定して径方向外側に片寄せされるため、回転子５から発生する磁束がコイルユニット２１を通る量が減少し、コイルユニット２１の渦電流損を抑制して回転電機の高効率化を達成できる効果がある。
【００５３】
次に、内側コア３０を径方向内側に寄せた後、外側コア４０を軸方向に挿入することで、図９のステップ４の固定部材挿入工程が完了し、電機子１０を得ることができる。
【００５４】
ここで、前述の、スロット部ＳＬ４とスロット部ＳＬ５の径方向の最も内側の周方向距離Ｙ１ｂが内側コアＣ４の周方向突起部１３１の周方向幅Ｙ４より大きくなる条件を導出する。図１７に示す、径方向の最も内側に位置する隣接するスロット部間の周方向距離Ｙ１と、周方向突起部１３１の周方向幅Ｙ４から、内側コア３０を挿入することが可能な寸法は次式（４）で表わされる。
【００５５】
Ｙ４−Ｙ１≦Ｙ１ｂ−Ｙ１＝３×２×π×Ｚ／Ｍ・・・（４）
【００５６】
ここで式（４）を径方向移動量Ｚについて整理すると次式（５）のようになる。
【００５７】
Ｍ×（Ｙ４−Ｙ１）／（６×π）≦Ｚ・・・（５）
【００５８】
各コイルユニット２１の径方向移動量Ｚが、式（５）を満たすときに内側コア３０が挿入可能となる。一方で、各コイルユニット２１を径方向のみ広げた場合で各コイルユニット２１の周方向移動を伴わない場合に内側コア３０を挿入することができる寸法は次式（６）となる。
【００５９】
Ｚ≦Ｍ×（Ｙ４−Ｙ１）／（２×π）・・・（６）
【００６０】
上記式（６）の条件では、各コイルユニット２１を径方向のみ広げることにより、内側コア３０を挿入することが可能である。この場合、各コイルユニット２１の周方向移動を伴わないので、全ての内側コア３０を各スロット部間に同時に挿入することができ、生産性が向上する効果がある。
一方で、式（６）の条件では径方向移動量Ｚが式（５）と比較して３倍以上必要となる。したがって、各コイルユニット２１の径方向移動量Ｚを次式（７）とすることが望ましい。
【００６１】
Ｍ×（Ｙ４−Ｙ１）／（６×π）≦Ｚ＜Ｍ×（Ｙ４−Ｙ１）／（２×π）・・・（７）
【００６２】
各コイルユニット２１の径方向移動量Ｚが式（７）の範囲を満たすようにすることにより、各コイルユニット２１を径方向のみ移動させて内側コア３０を挿入する場合と比較して、各コイルユニット２１の径方向移動量を最大で３分の１にすることができるため、コア挿入後に内側コア３０および各コイルユニット２１を径方向内側に寄せる際にターン部の軸方向の変形量を小さくすることができるため、コイルエンドを小型化する効果がある。また、ターン部の変形量が小さいことで、コイル被膜損傷のリスクを低減し、絶縁に対する信頼性を向上する効果がある。
【００６３】
図９におけるコア挿入工程（ステップ３）の具体的な手順を、図１０のフローチャート並びに図２４から図３５の模式図を用いて説明する。
最初に、図１０の第一コア挿入部のスロット部を周方向に寄せる工程（ステップ１１）について説明する。
まず、図２４（ａ）に示すように、電機子鉄心１１に収納されるコイル籠の正規の径方向位置から径方向外側に径方向移動量Ｚだけずらして組み立てたコイル籠１２１を用意する。そして、このコイル籠１２１の径方向外側に、これから挿入しようとする内側コア３０を配置する。これから挿入しようとする内側コア３０は、図１９に示す内側コアＣ４と、内側コアＣ４から周方向に１磁極ピッチずつ離れている複数個の内側コア３０（内側コアＣ１０、・・・）である。つまり、本実施の形態では、内側コアＣ４を含め周方向に１磁極ピッチずつ離れた合計８個の内側コア３０を同時にスロット部間に挿入する。
【００６４】
ここでは、図２４（ａ）のＥ１部分拡大図である図２４（ｂ）に示すように、内側コア３０として図１９に示す内側コアＣ４を、スロット部ＳＬ４とＳＬ５の間に挿入する場合について説明する。なお、内側コアＣ４から周方向に１磁極ピッチずつ離れている複数個の内側コア３０（内側コアＣ１０、・・・）の挿入動作も、内側コアＣ４の挿入動作と同様である。
【００６５】
次に、図２５（ａ）および図２５（ａ）のＥ２部分拡大図である図２５（ｂ）に示すように、内側コア３０（Ｃ４）の挿入予定位置のスロット部ＳＬ４およびＳＬ５をそれぞれ周方向の離反する方向に移動する。
この場合、図２６に示すように、コア挿入予定部であるスロット部ＳＬ４とＳＬ５の間に、径方向外側から移動部材３１０を挿入することにより、スロット部ＳＬ４およびＳＬ５をそれぞれ周方向の離反する方向に移動させる。この移動部材３１０は、径方向外側に向かって周方向幅が大きいくさび形状となっている。
【００６６】
図２７は、コア挿入工程に用いられる電機子の製造装置を示す図であり、図２６のＦ方向から視た模式断面図である。図２７において、くさび状の移動部材３１０は、内側コア３０（Ｃ４）の軸方向両端部に配置され、内側コア３０（Ｃ４）を挿入する前にスロット部ＳＬ４とＳＬ６の間に挿入する。くさび状の移動部材３１０を挿入して、スロット部ＳＬ４とＳＬ５を周方向の離反する方向に移動させることにより、内側コア３０（Ｃ４）を挿入するスペースを確実に確保することができる。
【００６７】
図２７の電機子の製造装置には、コイル籠１２１の径方向位置を規制するために、コイルユニット２１のターン部の径方向内側および径方向外側を規制するコイル内側規制部材３１１およびコイル外側規制部材３１２が備えられている。なお、このコイル内側規制部材３１１およびコイル外側規制部材３１２は、特許請求の範囲ではコイル径方向位置規制部材と称している。また、内側コア３０（Ｃ４）を径方向内側に向かって移動させるコア挿入部材３１４と、内側コア３０（Ｃ４）の径方向内側の位置を規制するコア内側規制部材３１３が備えられている。さらに、コイル籠１２１の軸方向位置を規制するコイル軸方向位置規制部材３１５が備えられている。
【００６８】
次に、図１０の第一コア挿入部に内側コアを径方向に挿入する工程（ステップ１２）について説明する。
図２８はくさび状の移動部材を用いて内側コアを挿入した状態を示す模式図であり、図２９は図２８のＦ方向から視たコア挿入工程に用いられる電機子の製造装置の模式断面図である。
図２８および図２９に示すように、スロット部ＳＬ４とＳＬ５の間にくさび状の移動部材３１０を挿入した状態で、内側コア３０（Ｃ４）をコア挿入部材３１４により径方向内側に移動させてスロット部ＳＬ４とＳＬ５の間に挿入する。そして、内側コア３０（Ｃ４）をコア内側規制部材３１３まで挿入することで内側コア３０（Ｃ４）の挿入工程が完了する。このとき、スロット部ＳＬ４、ＳＬ５の径方向位置を規制するために、コイルユニット２１のターン部をコイル内側規制部材３１１およびコイル外側規制部材３１２により規制することが望ましい。このようなコイル規制状態で内側コア３０（Ｃ４）を径方向に挿入することによりスロット部ＳＬ４、ＳＬ５と内側コア３０（Ｃ４）の径方向の相対位置を確実に保持することができ、ティース部先端の周方向突起部１３１を確実に最も内周側のスロット部Ｓ１より径方向内側の位置まで挿入することができる。そのため、内側コア３０（Ｃ４）の挿入に対する確実性が増して、生産性を向上する効果がある。
【００６９】
図３０（ａ）および図３０（ａ）のＥ３部分拡大図である図３０（ｂ）は、くさび状の移動部材３１０をスロット部ＳＬ４とＳＬ５の間に挿入した状態で、内側コア３０（Ｃ４）のスロット部ＳＬ４とＳＬ５の間への挿入が完了した状態を示す図であり、図３１（ａ）および図３１（ａ）のＥ４部分拡大図である図３１（ｂ）は、内側コア３０（Ｃ４）の挿入が完了した後に、くさび状の移動部材３１０をスロット部ＳＬ４とＳＬ５の間から抜き出した状態を示す図である。図３１（ａ）および（ｂ）に示すように、くさび状の移動部材３１０をスロット部ＳＬ４とＳＬ５の間から抜き出すと、スロット部ＳＬ４およびＳＬ５は内側コア３０（Ｃ４）に向かって周方向に移動し、各スロット部は元の周方向位置に戻り、それぞれ等ピッチに配置される。この時点で、図１０の第一コア挿入部に内側コアを挿入する工程（ステップ１２）が完了する。
【００７０】
次に、図１０の第二コア挿入部のスロット部を周方向に寄せる工程（ステップ２１）について説明する。
図３２（ａ）および図３２（ａ）のＥ５部分拡大図である図３２（ｂ）に示すように、コイル籠１２１の径方向外側に、これから挿入しようとする内側コア３０を配置する。これから挿入しようとする内側コア３０は、図１９に示す内側コアＣ３と、内側コアＣ３から周方向に１磁極ピッチずつ離れている複数個の内側コア３０（内側コアＣ９、・・・）である。
【００７１】
次に、図３３（ａ）および図３３（ａ）のＥ６部分拡大図である図３３（ｂ）に示すように、内側コア３０（Ｃ３）の挿入予定位置のスロット部ＳＬ３およびＳＬ４をそれぞれ周方向の離反する方向に移動する。
この場合、図２６と同様に、コア挿入予定部であるスロット部ＳＬ３とＳＬ４の間に、径方向外側からくさび状の移動部材３１０を挿入することにより、スロット部ＳＬ３およびＳＬ４をそれぞれ周方向の離反する方向に移動させる。
【００７２】
次に、図１０の第二コア挿入部に内側コアを径方向に挿入する工程（ステップ２２）について説明する。
図３４（ａ）および図３４（ａ）のＥ７部分拡大図である図３４（ｂ）に示すように、スロット部ＳＬ３とＳＬ４の間にくさび状の移動部材３１０を挿入した状態で、内側コア３０（Ｃ３）をコア挿入部材３１４により径方向内側に移動させてスロット部ＳＬ３とＳＬ４の間に挿入する。
図３５（ａ）および図３５（ａ）のＥ８部分拡大図である図３５（ｂ）に示すように、内側コア３０（Ｃ３）の挿入が完了した後に、くさび状の移動部材３１０をスロット部ＳＬ３とＳＬ４の間から抜き出すと、スロット部ＳＬ３およびＳＬ４は内側コア３０（Ｃ３）に向かって周方向に移動し、各スロット部は元の周方向位置に戻り、それぞれ等ピッチに配置される。この時点で、図１０の第二コア挿入部に内側コアを挿入する工程（ステップ２２）が完了する。
【００７３】
これらのコア挿入工程を繰り返すことで、図１０のコア挿入工程の最終ステップ（ステップＮ１、ステップＮ２）に至る。
図１０の第Ｎコア挿入部のスロット部を周方向に寄せる工程（ステップＮ１）について説明する。なお、本実施の形態では、Ｎ＝６である。
図３６（ａ）および図３６（ａ）のＥ９部分拡大図である図３６（ｂ）に示すように、コイル籠１２１の径方向外側に、これから挿入しようとする内側コア３０を配置する。これから挿入しようとする内側コア３０は、内側コアＣ４７と、内側コアＣ４７から周方向に１磁極ピッチずつ離れている複数個の内側コア３０（内側コアＣ５、・・・）である。
【００７４】
次に、図３７（ａ）および図３７（ａ）のＥ１０部分拡大図である図３７（ｂ）に示すように、内側コア３０（Ｃ４７）の挿入予定位置のスロット部ＳＬ４７およびＳＬ４８をそれぞれ周方向の離反する方向に移動する。
この場合、図２６と同様に、コア挿入予定部であるスロット部ＳＬ４７とＳＬ４８の間に、径方向外側からくさび状の移動部材３１０を挿入することにより、スロット部ＳＬ４７およびＳＬ４８をそれぞれ周方向の離反する方向に移動させる。
【００７５】
次に、図１０の第Ｎコア挿入部に内側コアを径方向に挿入する工程（ステップＮ２）について説明する。
図３８（ａ）および図３８（ａ）のＥ１１部分拡大図である図３８（ｂ）に示すように、スロット部ＳＬ４７とＳＬ４８の間にくさび状の移動部材３１０を挿入した状態で、内側コア３０（Ｃ４７）をコア挿入部材３１４により径方向内側に移動させてスロット部ＳＬ４７とＳＬ４８の間に挿入する。
図３９（ａ）および図３９（ａ）のＥ１２部分拡大図である図３９（ｂ）に示すように、内側コア３０（Ｃ４７）の挿入が完了した後に、くさび状の移動部材３１０をスロット部ＳＬ４７とＳＬ４８の間から抜き出すと、スロット部ＳＬ４７およびＳＬ４８は内側コア３０（Ｃ４７）に向かって周方向に移動し、各スロット部は元の周方向位置に戻り、それぞれ等ピッチに配置される。この時点で、図１０の第Ｎコア挿入部に内側コアを挿入する工程（ステップＮ２）が完了する。
【００７６】
最後に、図１１に示す固定部材挿入工程（ステップ４）について説明する。
ステップ４１では、図４０に示すように、内側コア３０の外周を縮径部材３１６により径方向内側に押してコイル籠１２１を縮径する。なお、ここで縮径とは、コイル籠１２１の径を縮めることを意味する。前述したようにコイル籠１２１は、正規の径方向位置から径方向外側に径方向移動量Ｚだけずらして組み立てられているので、このコイル籠１２１を径方向内側に径方向移動量Ｚだけ縮径すると正規の径方向位置になる。このとき、コイル籠１２１に挿入した各内側コア３０もそれぞれのバックヨーク部１２９同士が密着して、正規の径方向位置となる。
ステップ４２では、図４１に示すように、内側コア３０の外周を縮径部材３１６により径方向内側に押した状態で、内側コア３０の軸方向一端側から外側コア４０の一部を挿入する。
ステップ４３では、図４２に示すように、内側コア３０の外周から縮径部材３１６を径方向外側へ退避させる。
ステップ４４では、図４２に示すように、内側コア３０の外周に外側コア４０を軸方向に挿入することで、固定部材挿入工程（ステップ４）が終了する。
【００７７】
以上のように説明した本実施の形態の製造工程を経ることにより、本実施の形態の電機子１０を製造することができる。
【００７８】
以上のように、本実施の形態によれば、コイルユニットを複数個組み合わせて環状のコイル籠を形成するコイル組立工程と、コイル籠の径方向外側から内側コアを挿入するコア挿入工程と、内側コアの外周に固定部材を挿入する固定部材挿入工程とを備え、コア挿入工程において、コイル籠の径方向位置を電機子完成後の正規位置よりも径方向外側にずらしたコア挿入時位置に保持し、コイル籠の径方向外側から内側コアを挿入し、コア挿入工程の後に、コイル籠および内側コアの径方向位置を径方向内側に移動させて電機子完成後の正規位置にしたので、ティース部の先端に周方向突起部を有する内側コアをコイル籠と干渉することなく径方向外側から挿入することができるため、小型で高効率かつ安価で生産性に優れる回転電機を提供することができる。
【００７９】
すなわち、本実施の形態によれば、バックヨーク部から径方向に突出するティース部と、ティース部の先端において周方向に延びる周方向突起部を有し、環状に配置された複数個の内側コアと、ティース部間のスロットに収納される少なくとも３つのスロット部と、各スロット部を接続部無しで繋ぐターン部を有するコイルユニットを複数個周方向に同じピッチで並列に組み合わせたコイル籠と、複数個の内側コアの外周部を固定する円環状の固定部材を備え、コイルユニットは、少なくともスロット部が平角導線からなり、ティース部間のスロットには、スロット部が径方向に整列し、均等厚さの絶縁部材を介して内側コアに密着して配置され、ティース部の先端の周方向突起部の内周面は滑らかな円弧状または直線上に形成されている電機子を提供することができる。
【００８０】
このようにティース部の先端に周方向突起部を有することで、回転子と電機子との磁気抵抗を低下し、高出力の回転電機を提供できる効果がある。また、周方向突起部により回転子鉄損を低減し、高効率化の効果がある。また、従来例と比較するとティース部先端部にスリットがないので、スリットによる磁気抵抗の増加がなく、高出力化の効果がある。さらに、従来例と比較すると、ティース部先端部を塑性変形させることがないので、磁気特性の劣化がなく、高効率と高出力化の効果がある。
【００８１】
また、従来のように予め寸法が規定されたスロットにコイルを挿入する場合はクリアランスを取る必要があるが、本実施の形態の電機子の製造方法では、コイルユニットのスロット部を拡げた状態から内側コアを挿入するのでクリアランスは不要である。さらに、コイルユニットを縮径させることにより、コイル同士およびコイルと内側コアが押しつけられてコイル間およびコイルと内側コアとの間に隙間が生じない。そのため、きわめて高いコイル占積率を有する回転電機を得ることができる。
【００８２】
さらに、従来からのストレート状のティース部をコイル籠の径方向内側から挿入する場合と比較して、周方向の隙間がないのでコイル籠から電機子コアへの熱抵抗を低減し、放熱性を向上する効果がある。
【００８３】
また、コア挿入後はティース部の先端部の周方向突起部により、コイルユニットが電機子の径方向内側に飛び出すことがないので、接着等の固定手段によらず、機械的に確実にコイルユニットの径方向内側へのはみだしを防止する効果がある。また、ティース部先端部の突起部を径方向内側に突出させた状態で打ち抜き、組立後に径方向内側に突出した突起を周方向に折り曲げる従来例と比較すると、材料歩留まりを向上する効果がある。
【００８４】
また、既に成形して組み立てたコイルユニットにティース部を挿入するため、接続部のないターン部を軸方向片側だけに設け、コイルをターン部と逆側から固定子に向けて軸方向に移動させて、固定子に挿入して組み立てる場合と比較すると、接続部のないターン部をコイルユニットに連続的に構成することができるため溶接数が低減し、生産性を向上する効果がある。
【００８５】
また、コア挿入工程において、コイル籠の径方向外側から内側コアを挿入する際に、内側コアを挿入しようとするスロット部間の周方向距離を拡げることにより、コイル籠の径方向位置を電機子完成後の正規位置よりも必要以上に径方向外側にずらす必要がなくなり、ターン部の変形量を小さくすることができる。また、ターン部の周方向ピッチが小さくなることで、コイルエンドを小型化する効果がある。
【００８６】
さらに、コア挿入工程において、コイル籠に既に挿入した内側コアを電機子完成後の正規の周方向位置からずらした状態で、挿入されていない内側コアを径方向外側からスロット部間に挿入することにより、既に組み立てた内側コアと干渉することなく、径方向外側から挿入することができるため、生産性を向上する効果がある。
【００８７】
また、コア挿入工程において、コイル籠の径方向位置をコア挿入時位置に規制し、既に挿入された内側コアの径方向位置を規制した状態で、挿入されていない内側コアを径方向外側から挿入することにより、コア挿入工程の確実性および信頼性を向上する効果がある。
【００８８】
また、コイル籠を構成するコイルユニットの成形後のターン部の周方向ピッチが、電機子完成後のターン部の周方向ピッチより広く形成することにより、コア挿入工程時にコイルユニットを必要以上に規制する必要がないため、コイルユニットを規制するのに必要な力を低減することができ、コイルユニットの接触により生じるコイル被膜損傷のリスクを低減して信頼性が向上する効果がある。また、電機子完成後にスロット部の周方向ピッチが狭くなるので、ターン部には周方向ピッチが広がる方向に弾性力が作用し、スロット部は径方向外側に押しつけられる。そのため、コイルユニットから内側コアへの熱抵抗が低減され放熱性が向上する効果がある。さらに、コイルユニットが安定して径方向外側に片寄せされるため、回転子から発生する磁束がコイルユニットを通る量が減少し、コイルユニットの渦電流損を抑制して回転電機の高効率化を達成できる効果がある。
【００８９】
また、コア挿入工程の前に、コイルユニットと内側コアを絶縁する絶縁部材を内側コアに取り付けておくことにより、内側コアと別に絶縁部材を供給する必要が無いので、生産性を向上する効果がある。
【００９０】
また、コイル籠は、各スロット部が周方向に所定スロット角度離れた位置に収容されるコイルユニットを周方向に連続的に並べて形成され、コア挿入工程において、内側コアを所定スロット角度と同じピッチ毎の径方向外側に複数組配置し、複数組の内側コアをコイル籠に同時に挿入することにより、製造設備のタクトタイムを短縮することができ、生産性を向上する効果がある。
【００９１】
また、周方向突起部の周方向幅をＹ４、スロット部の径方向および周方向位置が電機子完成後の正規位置に配置された状態で、径方向の最も内側に位置する隣接するスロット部間の周方向距離をＹ１、スロットの数をＭとした場合に、コア挿入工程におけるスロット部の電機子完成後の正規の径方向位置からの径方向移動量Ｚを「Ｚ＜Ｍ×（Ｙ４−Ｙ１）／（２×π）」とすることにより、スロット部の周方向位置を変化させずに径方向に広げることだけで干渉なく内側コアを径方向に挿入する場合と比較して、ターン部の変形量を小さくすることができるため、絶縁に対する信頼性を向上することができる。また、ターン部の周方向ピッチが小さくなることで、ターン部が軸方向に大きくなることを防止し、コイルエンドを小型化する効果がある。
【００９２】
また、「Ｍ×（Ｙ４−Ｙ１）／（６×π）≦Ｚ」とすることにより、スロット部を径方向および周方向に動かすことで、コア挿入時にコイルユニットを変形させることなく組立可能なため、絶縁に対する信頼性を向上する効果がある。
【００９３】
また、コア挿入工程の前のコイル籠を構成するコイルユニットは、周方向に隣接するターン部に隙間を有することにより、コイルユニットを変形させることなくコイルユニットを周方向に移動させることができるため、コイル被膜が損傷するリスクが低減し、信頼性を向上する効果がある。
【００９４】
また、本実施の形態の電機子において、コイルユニットのスロット部の周方向幅をＸ１、ティース部先端の周方向突起部間の周方向距離をＸ２とした場合、Ｘ１＞Ｘ２とすることにより、コイルユニットが径方向内側にはみ出すことを確実に防止することができる。
【００９５】
また、コイルユニットの径方向の最も内側に位置する隣接するスロット部間の周方向距離をＹ１、内側コアのバックヨーク部の周方向幅をＹ３とした場合、Ｙ３＞Ｙ１とすることにより、固定部材挿入工程において、コイルユニットが径方向外側にはみ出すことを確実に防止することができる。
【００９６】
また、本実施の形態の電機子の製造装置は、コイル籠の径方向位置を規制するコイル径方向位置規制部材と、コイル籠の軸方向位置を規制するコイル軸方向位置規制部材と、コイル籠の径方向外側から内側コアを挿入する際に、内側コアを挿入しようとするスロット部間の周方向距離を拡げる移動部材と、内側コアを径方向内側に向かって移動させるコア挿入部材と、内側コアの径方向内側の位置を規制するコア内側規制部材を備えているので、コア挿入工程における内側コアの挿入を簡単な設備で確実に実施することができる。
【００９７】
また、移動部材は径方向外側に向かって周方向幅が大きいくさび形状となっているので、移動部材を径方向内側に移動するだけで、内側コアを挿入しようとするスロット部間の周方向距離を拡げることができ、簡単かつ安価な設備で電機子を製造することができる。
【００９８】
また、内側コアの外周を径方向内側に押してコイル籠を縮径する縮径部材を備えることにより、内側コアの外周に固定部材を挿入することができ、簡単かつ安価な設備で電機子を製造することができる。
【００９９】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２について、図４３〜図４５に基づいて説明する。なお、実施の形態２については、実施の形態１と異なる点のみ説明する。
図４３はこの発明の実施の形態２の外側コアを挿入後の電機子を示し、実施の形態１の図１６に相当する平面断面図を示す。図４４は図４３の電機子のＪ部の詳細断面図であり、実施の形態１の図１７に相当する。図４５はこの発明の実施の形態２に係るコア挿入工程を説明するための模式図であり、実施の形態１における図１９に相当する。
【０１００】
図４３に示すように、外側コア１０４０の内周側に内側コア１０３０が配置されており、図４４に示すように外側コア１０４０の溝部１０５０に内側コア１０３０の嵌合部１１３２が嵌合して固定されている。このとき、内側コア１０３０のティース部１１３０の先端の周方向突起１１３１の周方向幅Ｙ４は、電機子完成後のスロット部間の最も狭くなった部分の周方向隙間Ｙ１よりも大きい。なお、周方向突起１１３１を設けることで、実施の形態１と同様の効果がある。また、図４４において、１０１３はスロット、１０１４は絶縁部材を示し、Ｓ１〜Ｓ６は実施の形態１と同様のコイルユニット２１のスロット部を示している。
【０１０１】
また、内側コア１０３０のバックヨーク側の周方向で最も幅の広い部分の幅Ｙ３は、電機子完成後のスロット部間の最も狭くなった部分の周方向隙間Ｙ１よりも大きい。このような構成とすることで、幅Ｙ３を周方向隙間Ｙ１以下とした場合と比較して、コイルの占積率を向上し、回転電機の高出力化の効果がある。また、ティース部１１３０の側面とコイルの間の隙間を小さくできるので、コイルから内側コア１０３０への熱抵抗を低減して放熱性を向上することで、高出力化の効果がある。
【０１０２】
この発明の実施の形態２では、図４５に示すように、内側コア１０３０を、実施の形態１と同様のコイルユニット２１から構成されたコイル籠１２１に対して、その内周側から外周側に向けて挿入する。この場合の内側コア１０３０の挿入手順と、スロット部Ｓ１〜Ｓ６と内側コア１０３０の干渉を避ける方法は、内側コア１０３０を「外周側から内周側へ挿入する」ことを「内周側から外周側へ挿入する」ことに置き換えれば、実施の形態１と同様である。なお、図４５において、説明の便宜上、同一スロットに収納されるスロット部Ｓ１〜Ｓ６を図示左から右に向かってスロット部ＳＬ１〜ＳＬ１１として表している。
【０１０３】
スロット部と内側コア１０３０の干渉を避ける方法は、具体的には、式（６）における周方向突起部１３１の幅Ｙ４を、図４４における内側コア１０３０のバックヨーク側の周方向で最も幅の広い部分の幅Ｙ３に置き換えることで、径方向の移動のみでコアを挿入可能な条件が導出される。すなわち、式（６）のＹ４にＹ３に置き換えると、式（８）となる。
【０１０４】
Ｚ≦Ｍ×（Ｙ３−Ｙ１）／（２×π）・・・（８）
【０１０５】
上記式（８）の条件で内側コア１０３０を内周側から外周側へ挿入することが可能である。周方向への移動がないことで、全ての内側コア１０３０を同時に挿入することができ、生産性を向上する効果がある。
【０１０６】
また、式（７）における周方向突起の幅Ｙ４を、図４４における内側コア１０３０のバックヨーク側の周方向で最も幅の広い部分の幅Ｙ３に置き換えることで、径方向に加えて周方向に移動を伴ってコアを挿入可能な条件が導出される。すなわち、式（７）のＹ４をＹ３に置き換えると、式（９）となる。
【０１０７】
Ｍ×（Ｙ３−Ｙ１）／（６×π）≦Ｚ＜Ｍ×（Ｙ３−Ｙ１）／（２×π）・・（９）
【０１０８】
上記式（９）の条件で内側コア１０３０を内周側から外周側へ向かって挿入することができる。各コイルユニット２１を径方向にのみ移動させて内側コア１０３０を挿入する場合と比較して、各コイルユニット２１の径方向の移動量を最大で３分の１にすることができるため、コア挿入後に内側コア１０３０および各コイルユニット２１を径方向内側に寄せる際にターン部の軸方向の変形量を小さくすることができる。その結果、コイルエンドを小型化する効果がある。また、ターン部の変形量が小さいことで、コイル被膜損傷のリスクを低減し、絶縁に対する信頼性を向上する効果がある。
【０１０９】
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。
【図１】
2017195637.tif 000003
【図２】
2017195637.tif 000004
【図３】
2017195637.tif 000005
【図４】
2017195637.tif 000006
【図５】
2017195637.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2017195637.tif 000011
【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】
2017195637.tif 000027
【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
2017195637.tif 000032
【図３１】
2017195637.tif 000033
【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
2017195637.tif 000045
【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
2017195637.tif 000049
【図４８】
2017195637.tif 000050
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月15日(2018.5.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックヨーク部から径方向に突出するティース部と、前記ティース部の先端において周方向に延びる周方向突起部を有し、環状に配置された複数個の内側コアと、
前記ティース部間のスロットに収納されるスロット部と、各前記スロット部を繋ぐターン部を有するコイルユニットを複数個組み合わせたコイル籠と、
前記複数個の内側コアの外周部を固定する円環状の固定部材を備え、
前記ティース部間のスロットには、前記コイルユニットの前記スロット部が径方向に整列して配置された電機子の製造方法であって、
前記コイルユニットを複数個組み合わせて環状のコイル籠を形成するコイル組立工程と、
前記コイル籠の径方向外側もしくは径方向内側から前記内側コアを挿入するコア挿入工程と、
前記内側コアの外周に前記固定部材を挿入する固定部材挿入工程とを備え、
前記コア挿入工程において、前記コイルユニットの前記スロット部が周方向に整列した状態を保持したままで、前記コイル籠の径方向位置を前記電機子完成後の正規位置よりも径方向外側にずらしたコア挿入時位置に保持し、前記コイル籠の径方向外側もしくは径方向内側から前記内側コアを挿入し、前記コア挿入工程の後に前記コイル籠および前記内側コアの径方向位置を径方向内側もしくは径方向外側に移動させて前記電機子完成後の正規位置にする電機子の製造方法。
【請求項２】
前記コイル籠は、前記ティース部間のスロットに収納される少なくとも３つのスロット部と、各前記スロット部を接続部無しで繋ぐターン部を有するコイルユニットを複数個周方向に同じピッチで並列に組み合わせて形成されている請求項１に記載の電機子の製造方法。
【請求項３】
前記コア挿入工程において、前記コイル籠の径方向外側もしくは径方向内側から前記内側コアを挿入する際に、前記内側コアを挿入しようとする前記スロット部間の周方向距離を拡げる請求項１または請求項２に記載の電機子の製造方法。
【請求項４】
前記コア挿入工程において、前記コイル籠に既に挿入した前記内側コアを前記電機子完成後の正規の周方向位置からずらした状態で、挿入されていない前記内側コアを径方向外側もしくは径方向内側から前記スロット部間に挿入する請求項３に記載の電機子の製造方法。
【請求項５】
前記コア挿入工程において、前記コイル籠の径方向位置をコア挿入時位置に規制し、既に挿入された前記内側コアの径方向位置を規制した状態で、挿入されていない前記内側コアを径方向外側もしくは径方向内側から挿入する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電機子の製造方法。
【請求項６】
前記コイル籠を構成する前記コイルユニットの成形後の前記ターン部の周方向ピッチが、電機子完成後の前記ターン部の周方向ピッチより広く形成されている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電機子の製造方法。
【請求項７】
前記コア挿入工程における前記スロット部の電機子完成後の正規の径方向位置からの径方向移動量をＺとし、電機子完成後の前記ターン部の周方向ピッチの中心角度をΦとした場合、前記コイルユニットの成形後の前記ターン部の周長の増加量Ｄ１を、２×π×Ｚ×Φ／３６０とほぼ等しくする請求項６に記載の電機子の製造方法。
【請求項８】
前記コア挿入工程の前に、前記コイルユニットと前記内側コアを絶縁する絶縁部材を前記内側コアに取り付けておく請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電機子の製造方法。
【請求項９】
前記コイル籠は、各前記スロット部が周方向に所定スロット角度離れた位置に収容される前記コイルユニットを周方向に連続的に並べて形成され、前記コア挿入工程において、前記内側コアを前記所定スロット角度と同じピッチ毎の径方向外側もしくは径方向内側に複数組配置し、複数組の前記内側コアを前記コイル籠に同時に挿入する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電機子の製造方法。
【請求項１０】
前記コア挿入工程において、前記コイル籠の径方向外側から前記内側コアを挿入する場合、前記周方向突起部の周方向幅をＹ４、前記スロット部の径方向および周方向位置が電機子完成後の正規位置に配置された状態で、径方向の最も内側に位置する隣接する前記スロット部間の周方向距離をＹ１、前記スロットの数をＭとした場合に、前記スロット部の電機子完成後の正規の径方向位置からの径方向移動量Ｚを、
Ｍ×（Ｙ４−Ｙ１）／（６×π）≦Ｚ＜Ｍ×（Ｙ４−Ｙ１）／（２×π）
の範囲とする請求項３から請求項９のいずれか１項に記載の電機子の製造方法。
【請求項１１】
前記コア挿入工程において、前記コイル籠の径方向内側から前記内側コアを挿入する場合、前記内側コアのバックヨーク側の周方向で最も幅の広い部分の幅をＹ３、前記スロット部の径方向および周方向位置が電機子完成後の正規位置に配置された状態で、径方向の最も内側に位置する隣接する前記スロット部間の周方向距離をＹ１、前記スロットの数をＭとした場合に、前記スロット部の電機子完成後の正規の径方向位置からの径方向移動量Ｚを、
Ｍ×（Ｙ３−Ｙ１）／（６×π）≦Ｚ＜Ｍ×（Ｙ３−Ｙ１）／（２×π）
の範囲とする請求項３から請求項９のいずれか１項に記載の電機子の製造方法。
【請求項１２】
前記コア挿入工程の前の前記コイル籠を構成するコイルユニットは、周方向に隣接する前記ターン部に隙間を有する請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の電機子の製造方法。
【請求項１３】
前記固定部材挿入工程において、前記内側コアの外周を縮径部材により径方向内側に押した状態で、前記内側コアの軸方向一端側から前記固定部材の一部を挿入し、前記内側コアの外周から前記縮径部材を退避させて、前記内側コアの外周に前記固定部材の全部を挿入する請求項１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。
【請求項１４】
請求項１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で製造された電機子の内周側に、回転軸に固着された回転子を回転自在に配置する回転電機の製造方法。
【請求項１５】
バックヨーク部から径方向に突出するティース部と、前記ティース部の先端において周方向に延びる周方向突起部を有し、環状に配置された複数個の内側コアと、
前記ティース部間のスロットに収納される少なくとも３つのスロット部と、各前記スロット部を接続部無しで繋ぐターン部を有するコイルユニットを複数個周方向に同じピッチで並列に組み合わせたコイル籠と、
前記複数個の内側コアの外周部を固定する円環状の固定部材を備え、
前記コイルユニットは、断面形状が略矩形形状である１本の平角導線を屈曲して形成され、
前記ティース部間のスロットには、前記スロット部が径方向に整列し、均等厚さの絶縁部材を介して前記内側コアに密着して配置され、
前記ティース部の先端の周方向突起部の内周面は滑らかな円弧状または直線上に形成され、
前記コイルユニットの前記スロット部の周方向幅をＸ１、前記ティース部の先端の前記周方向突起部の間の周方向距離をＸ２とした場合、Ｘ１＞Ｘ２であり、
前記コイルユニットの径方向の最も内側に位置する隣接するスロット部間の周方向距離をＹ１、前記内側コアの前記バックヨーク部の周方向幅をＹ３とした場合、Ｙ３＞Ｙ１である電機子。
【請求項１６】
請求項１５に記載の電機子の内周側に、回転軸に固着された回転子が回転自在に配置されている回転電機。
【請求項１７】
バックヨーク部から径方向に突出するティース部と、前記ティース部の先端において周方向に延びる周方向突起部を有し、環状に配置された複数個の内側コアと、
前記ティース部間のスロットに収納されるスロット部と、各前記スロット部を繋ぐターン部を有するコイルユニットを複数個組み合わせたコイル籠と、
前記複数個の内側コアの外周部を固定する円環状の固定部材を備え、
前記ティース部間のスロットには、前記コイルユニットの前記スロット部が径方向に整列して配置された電機子の製造装置であって、
前記コイル籠の径方向位置を規制するコイル径方向位置規制部材と、前記コイル籠の軸方向位置を規制するコイル軸方向位置規制部材と、前記コイル籠の径方向外側から前記内側コアを挿入する際に、前記内側コアを挿入しようとするスロット部間の周方向距離を拡げる移動部材と、前記内側コアを径方向内側に向かって移動させるコア挿入部材と、前記内側コアの径方向内側の位置を規制するコア内側規制部材を備え、
前記移動部材は径方向外側に向かって周方向幅が大きいくさび形状となっている電機子の製造装置。
【請求項１８】
前記内側コアの外周を径方向内側に押して前記コイル籠を縮径する縮径部材を備えた請求項１７に記載の電機子の製造装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
この発明に係る電機子は、
バックヨーク部から径方向に突出するティース部と、前記ティース部の先端において周方向に延びる周方向突起部を有し、環状に配置された複数個の内側コアと、
前記ティース部間のスロットに収納される少なくとも３つのスロット部と、各前記スロット部を接続部無しで繋ぐターン部を有するコイルユニットを複数個周方向に同じピッチで並列に組み合わせたコイル籠と、
前記複数個の内側コアの外周部を固定する円環状の固定部材を備え、
前記コイルユニットは、断面形状が略矩形形状である１本の平角導線を屈曲して形成され、
前記ティース部間のスロットには、前記スロット部が径方向に整列し、均等厚さの絶縁部材を介して前記内側コアに密着して配置され、
前記ティース部の先端の周方向突起部の内周面は滑らかな円弧状または直線上に形成され、
前記コイルユニットの前記スロット部の周方向幅をＸ１、前記ティース部先端の前記周方向突起部間の周方向距離をＸ２とした場合、Ｘ１＞Ｘ２であり、
前記コイルユニットの径方向の最も内側に位置する隣接するスロット部間の周方向距離をＹ１、前記内側コアの前記バックヨーク部の周方向幅をＹ３とした場合、Ｙ３＞Ｙ１である。
【国際調査報告】
2017195637.tif 000051
2017195637.tif 000052
2017195637.tif 000053
2017195637.tif 000054